NCEP CFSv2对北半球夏季中高纬阻塞高压的预测检验北大核心CSCD

利用1999 2010年共12年NCEP CFSv2(NCEP Climate Forecast System version 2)每天4个时次对未来45天预测的回报数据,检验了CFSv2模式对北半球夏季(6 8月)中高纬乌拉尔山区域(10°E70°E)和贝加尔湖-鄂霍次克海区域(110°E 180°E)阻塞高压及其与之相联系的东亚气候的预测能力。分析结果显示,CFSv2可以较好的模拟夏季北半球阻塞高压发生频率的纬向分布特征,但随着预测时效的增加阻塞发生的频率不断降低。CFSv2对两个区域阻塞预测的命中率在7天时效内为50%左右,接近2周之后基本上没有技巧。CFSv2对区域阻塞事件的预测技巧要低于区域阻塞的技巧,贝加尔湖-鄂霍次克海区域阻塞事件的技巧略低于乌拉尔山区域。CFSv2对阻塞爆发和结束的预测超过7天左右,基本没有预测技巧,对乌拉尔山区域阻塞结束日的预测技巧要低于阻塞爆发日的预测技巧。CFSv2在可用的预测时效内可以较好再现与区域阻塞相联系的环流形势以及东亚地区气温、降水异常的分布特征,尤其是夏季乌拉尔山和鄂霍茨克海地区发生阻塞时我国长江流域及其以南地区降水容易偏多的特征。     

江淮梅雨季亚洲阻塞高压活动统计特征

利用1960—2018年6—7月NCEP/NCAR逐日再分析资料和同期中国国家气象站日降水量资料,对江淮梅雨季亚洲地区阻塞高压活动地理分布、关键区阻塞高压事件活动频次、生命周期以及年际和年代际变化,及其与江淮梅雨异常的关系进行了系统分析。结果表明:（1）近59年江淮梅雨季（6—7月）,亚洲阻塞高压事件共计363次,其中心主要分布在乌拉尔山区域（40°—80°E）、贝加尔湖区域（80°—120°E）和鄂霍次克海区域（120°—160°E）3个关键区。（2）3个关键区阻塞高压事件的次数和累计日数由高到低依次为:鄂霍次克海、乌拉尔山和贝加尔湖区域。双阻塞形势以乌拉尔山-鄂霍次克海双阻居多,约占亚洲地区双阻日数的60%。阻塞事件的平均生命周期7 d左右,最长维持时间为13 d。（3）3个关键区总的及分区的阻塞次数和日数都有明显的年际变化并呈增加的趋势,其中线性增加趋势最为明显的是鄂霍次克海区域,与近59年江淮梅雨季的累计雨量增加趋势一致。（4）江淮梅雨季降雨量多寡与阻塞高压活动密切相关,梅雨正（负）异常年鄂霍次克海区域、乌拉尔山-鄂霍次克海双阻日数和次数显著偏多（偏少）,而乌拉尔山和贝加尔湖区域的阻塞高压事件与梅雨关系并不显著。（5）江淮梅雨季鄂霍次克海阻塞高压的日数多寡可能与前期海表温度异常信号ENSO有关。      

夏季欧亚阻塞高压逐日演变的定量化分析

利用NCEP/NCAR 1998-06～1998-08逐日500 hPa高度场资料,对夏季欧亚阻塞高压的逐日演变作了定量化研究.结果发现,利用纬偏值作为基本量可以计算出乌拉尔山地区(25～80°E)、贝加尔湖地区(80～125°E)、鄂霍茨克海地区(125～170°E)3个区域阻塞高压的面积指数,该特征值能很好地揭示1998年夏季阻塞高压强度和位置变化的逐日演变特征,并且与我国1998年夏季降水的分布有重要的联系.     

北半球阻塞高压实时监测诊断业务系统

利用国家气象信息中心实时气象数据库的逐日500hPa高度场资料，确定了适合业务使用的北半球及关键区阻塞高压监测诊断方法。通过建立阻塞高压指数实现了对北半球中高纬地区任意经度上的阻塞形势的实时监测，同时在鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山这三个对我国夏季降水有较大影响的地区选取关键区进行阻高实时监测。此外，还通过对北半球逐日和5天滑动平均500hPa环流场的监测，从而初步建立了北半球阻塞高压实时监测诊断业务系统。通过对2006年阻塞高压实时监测产品的诊断分析表明，监测到的北半球阻塞高压的出现位置和强度与实况相符。监测结果对于我国的夏季降水预报具有参考意义。     

近30年夏季亚欧大陆中高纬度阻塞高压的统计特征

文中利用1970～2001年NCEP再分析500 hPa逐日高度场资料,根据阻塞高压的天气学定义,采用客观统计方法检索出近32 a亚欧中高纬度392个阻塞高压个例,对其进行了气候学分析.结果表明,亚欧中高纬地区夏季阻塞高压活动频繁,10 d以下的过程占绝对多数,地理分布主要集中在45～70°N之间,纬向上可划分5个高发区,其中乌拉尔山和贝加尔湖东部阻高活动频次最高,同时,每个区域中又存在着相应的阻高活跃区.亚欧中高纬地区夏季阻高活动具有明显的季节内变化特征.6月份,阻塞活动多发生在乌拉尔山地区和鄂霍次克海地区,以双阻为主要形势;7月份,欧洲区和贝加尔湖地区的阻塞活动有所增多,尤其贝加尔湖东部地区增多明显,而乌拉尔山地区的阻塞形势明显减少,鄂霍次克海地区的阻塞活动位置向北移动,多发生在60°N以北,双阻形势逐渐减弱,贝加尔湖地区的中阻形势有所增强.8月份,阻塞形势主要存在于贝加尔湖东西两区,中阻形势占据主导地位.亚欧中高纬地区夏季阻塞高压活动年际变化特征也很突出,且这种年际振荡有明显的地理差异.另外,研究表明亚洲北部的阻高活动多以稳定型为主,移动型阻高个例仅占6.6%.移动型阻高以起源于乌拉尔山地区最多,移距最长,生命期最长.偶极子类阻高多集中在贝加尔湖东部与乌拉尔山地区,约占该地区总阻高频次的62.0%和49.7%,平均生命期分别达到7 d/次和9 d/次以上.     

1950-2004年欧亚大陆阻塞高压活动的统计特征

根据阻高的天气学定义,利用1950-2004 年NCEP/NCAR 500hPa 逐日位势高度场、风场再分析资料,检索出近55a欧亚大陆中高纬地区出现阻高1169次.统计表明,阻塞高压中心的频次分布具有明显的季节性地理差异.春季阻高活动多集中在乌拉尔山地区;夏季阻高活动频繁,阻塞形势复杂,阻高频繁活动区域有4个,分别是乌拉尔山地区、贝加尔湖以西地区、贝加尔湖以东地区和鄂霍次克海地区;秋季是阻高发生最少的季节;冬季阻高高发区位于乌拉尔山附近.贝加尔湖地区仅夏季出现阻高的日数就占到全年的69%.夏季欧亚大陆阻塞高压中心逐日累积频次存在明显的随时间东传特征.55a中平均每年夏季欧亚大陆中高纬上空有11d存在双阻形势,占夏季阻高日数的1/5左右.欧亚大陆阻高活动具有明显的年际变化,不同地区的年际变化特征各有不同.     

2003年夏季中高纬度环流与淮河流域降水

研究了 2 0 0 3年夏季中高纬环流特征以及乌拉尔山、鄂霍茨克海和贝加尔湖三个地区阻高指数逐候的变化情况。 6月下旬至 7月上旬东亚中高纬出现“双阻”形势 ,造成淮河流域持续一个多月的集中强降水 ,但是在 7月底 ,鄂霍次克海阻高再度建立并持续 ,致使盛夏西太平洋副热带高压较常年偏南 ,所以雨带的位置也未能北移。因此 2 0 0 3年夏季主要雨带维持在淮河流域     

2016年夏季内蒙古降水与环流异常特征分析

文章利用2016年前期海洋表面温度异常信号与夏季及各月阻塞高压、东北冷涡、西太平洋副热带高压、夏季风强度等环流系统关系,分析了夏季内蒙古降水异常成因和预测检验。结果表明:(1)2016年夏季500hPa欧亚中高纬高度场纬向呈"+-+"的分布,乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压强,夏季风弱,同时西太平洋副热带高压位置偏南,东北冷涡强度阶段性变化,导致内蒙古降水略少,初夏与盛夏出现多雨少雨转折。(2)初夏6月,内蒙古异常降水主要为阻塞高压和东北冷涡影响;盛夏7、8月夏季风、副热带高压强度、脊线位置、阻塞高压等系统不同配置对内蒙古降水影响较大。(3)前期赤道太平洋Nino区海温指数及大西洋三极子指数(NAT)与夏季风、中高纬度环流与阻塞高压、西太平洋副热带高压等关系及对降水异常影响显著。     

黄淮地区夏季降水的统计降尺度预测

利用1991-2011年黄淮地区夏季降水、NCEP/NCAR再分析资料和国家气候中心第2代动力气候模式（BCC_CSM1.1m）夏季回报结果,研究黄淮地区夏季降水降尺度预测模型和可预报性来源。诊断发现,黄淮地区夏季降水与同期南亚高压、乌拉尔山附近阻塞高压、西风急流、西太平洋赤道上空200 hPa纬向风场呈明显正相关。分析BCC_CSM1.1m对夏季环流的回报结果发现,模式对200 hPa和500 hPa位势高度场、200 hPa纬向风场和850 hPa经向风场上影响黄淮地区夏季降水的部分关键区域有较好的模拟能力。利用模式预报技巧较高且对黄淮地区夏季降水的影响有物理含义的环流特征作为预测因子,对比预测因子进行独立性筛选前后分别建立的降尺度预测模型发现,黄淮地区夏季降水预测与实况的距平符号一致率由61%提高到72%。预测技巧来源分析发现,降尺度预测能力与BCC_CSM1.1m对影响黄淮地区夏季降水的3个关键因子乌拉尔山附近环流、南亚高压、西太平洋赤道上空西风强弱的预测技巧密切相关,尤其是模式对西太平洋赤道上空西风的模拟能力起到决定性作用。     

淮河流域持续性强降水的重要前期信号

利用淮河流域4省20—20时逐日降水量资料,NCEP再分析500 hPa高度场资料,对1961—2006年淮河流域持续性强降水过程进行界定,并分析了持续性强降水前期、过程中的中高纬度阻塞高压发展变化。结果发现：平均而言6月29日至7月25日为淮河流域降水最集中的时段,持续性强降水过程大多发生在6月中旬到7月中旬;淮河流域持续性强降水的重要前期信号为：降水开始前一阶段乌拉尔山附近均有明显的阻塞形势出现,双阻形势居多,而持续性强降水期间乌拉尔山附近阻高减弱,贝加尔湖以北到鄂霍茨克海附近的阻高偏强,单阻居多,持续性强降水大多开始于乌拉尔山附近阻高指数锐减后的2～5天;持续性强降水年份乌拉尔山附近阻塞高压大多存在15～30天左右的主要振荡周期,绝大多数年份乌拉尔山附近阻塞高压和180°E附近阻高在强降水发生之前开始出现西退的现象。淮河流域持续性强降水过程的环流特征对把握淮河流域的强降水特点及预报前兆信号有实际意义,为淮河流域持续性强降水预报提供了依据,具有重要的应用价值。     

2013年夏季内蒙古地区降水异常分析

利用1961—2013年内蒙古地区102个气象台站的观测数据和NCEP再分析资料,分析了内蒙古地区2013年夏季降水特征和降水异常的成因。结果表明:内蒙古夏季降水的整体特点是雨带偏北,6、7月全区大部降水偏多,8月降水强度、范围减弱、减小。大气环流特征为东亚夏季风强度偏强,西北太平洋副热带高压偏强偏北,北太平洋涛动处于负位相,鄂霍次克海阻塞高压稳定维持。受鄂霍次克海阻塞高压阻挡,西北冷空气在内蒙古东北地区堆积,而西北太平洋的反气旋环流又将水汽源源不断的输送到此地,冷暖气流交汇造成该地区降水极端异常。     

辽宁省春播期第一场透雨特征及其与鄂霍次克海阻塞高压的关系

利用1961—2013年4—5月辽宁省52个气象站逐日降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,对辽宁省春播期第一场透雨特征进行了详细分析,并探讨了鄂霍次克海阻塞高压对辽宁省春播期第一场透雨的影响机制。结果表明:1961—2013年辽宁省春播期第一场透雨出现日期为4月17日至5月3日,平均出现日期为4月22日,辽宁省春播期第一场透雨出现的平均日期自东南向西北依次推后。鄂霍次克海阻塞高压是影响辽宁省春播期第一场透雨出现日期的主要环流系统,受鄂霍次克海阻塞高压的阻挡,冷空气在贝加尔湖附近堆积,在对流层低层鄂霍次克海阻塞高压激发了辽宁省北部地区的一个气旋式环流,水汽从孟加拉湾地区经中国中东部地区输送至辽宁地区,为辽宁地区春播期第一场透雨的出现提供了有利的必要条件。     

多因子协同作用对1992年和1998年黄淮地区夏季降水异常的影响

1991年5月和1997年4月赤道中东太平洋均发生了El Ni?o事件,但是1992年夏季黄淮地区降水异常偏少,而1998年夏季却异常偏多。分析结果显示,1992年夏季西北太平洋副热带高压（以下简称副高）偏东,中高纬阻塞高压偏弱,黄淮地区降水异常偏少;而1998年夏季,副高偏西,中高纬阻塞高压活动频繁,黄淮地区降水异常偏多。对海温外强迫信号的诊断和数值模式试验显示:当西太平洋对流活动偏弱时,有利于副高西伸;鄂霍茨克海及以东海温偏高时,其上空的阻塞高压增强;北大西洋中纬度地区海温偏高时,有利于后期乌拉尔山高压脊明显增强。即在赤道中东太平洋发生El Ni?o事件的背景下,西太平洋对流、鄂霍茨克海附近亲潮区域和北大西洋中纬度区域海温异常可能是导致黄淮区域1992年夏季和1998年夏季降水差异大的主要原因。该工作显示仅根据El Ni?o事件的发生时间和强度无法完全预测黄淮地区夏季降水变化,需要综合考虑西太平洋对流、鄂霍茨克海附近海域和北大西洋中纬度区域海温异常对季风环流的影响,从多因子协同作用的角度诊断和预测黄淮地区夏季降水异常趋势,提高预测能力。     

东亚地区水汽输送与重庆夏季旱涝的联系

利用NCEP/NCAR(1960—2006年)的全球再分析格点资料,研究了东亚地区水汽输送异常与重庆夏季旱涝的关系。结果表明:当重庆夏季(7~8月)降水偏多(涝)时,欧亚地区中高纬维持"两脊一槽"的"双阻"型:乌拉尔山和鄂霍茨克海地区分别存在阻高,贝加尔湖地区为一槽区。冷空气沿着贝加尔湖槽后偏北风和乌拉尔山阻塞高压的南支西风南下进入中国。热带太平洋地区为显著的高度距平正异常区。副热带地区是高度距平负异常区,西太平洋副热带高压脊线位置偏南、强度偏强。来自热带海洋地区的暖湿气流分别沿西太平洋副热带高压西南侧和经印度、孟加拉湾两条主要路径进入中国。当来自高、低纬地区的冷、暖空气在长江流域中上游相遇,就会造成重庆等长江中上游地区降水异常偏多,发生洪涝。反之,降水偏少(旱)年,在欧亚中高纬地区存在"一槽一脊"的环流形势:乌拉尔山附近为一深厚的槽区;鄂霍茨克海阻塞高压异常发展,一直延伸到贝加尔湖附近;西欧地区维持着深厚的高压脊。西太平洋副热带高压位置偏北、偏东,主体基本退出中国大陆地区。整个热带为高度距平负异常区。这样环流形势致使东亚地区中高纬地区受乌拉尔山大槽影响盛行偏南风,不利于冷空气南下。低纬地区的暖湿气流沿着西太平洋副热带高压南面的东南气流从华南进入中国。这样的环流配置易造成南下的冷空气偏弱,同时使来自热带地区的暖空气向北推进到中国华北和东北地区,致使冷、暖空气无法在长江中上游地区交汇,该区域降水显著减少,形成干旱。     

印度夏季风的年际变异与北半球大气环流的特征

印度夏季风的年际变异是大范围大气环流相互联系、相互影响的结果。本文应用１９５１—１９８５年印度夏季风资料，选取强季风年４年和弱季风年６年，分别对北半球５００ｈＰａ高度场进行距平合成分析和复自然正交函数（ＣＥＯＦ）分析。结果指出，大西洋和鄂霍次克海阻塞高压的稳定存在以及乌拉尔山低压槽的频繁活动与强印度季风年相联系，而大西洋和鄂霍次克海低压系统的频繁活动以及欧洲阻塞高压的稳定存在与弱印度季风年相联系。印度夏季风强弱不同年份，春季北半球大气环流已经出现了一些不同特征，这对于当年夏季风的强弱和北半球气候异常有预示作用。印度夏季风强弱的不同年份和不同季节，北半球存在极地和赤道低纬位相函数大而中高纬度位相函数小，且扰动由中高纬向极地和赤道方向传播的特征     

长江流域夏季不同强度降水日数的时空变化特征

利用长江流域56个站点1957—2009年夏季逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及Hadley海表温度资料,分析了长江流域夏季不同强度降水日数的时空变化及其相关的海气异常型。结果表明:(1)近53 a来,长江流域夏季大到暴雨日数占总降水日数的比率呈明显增加趋势,而中小雨日数占总降水日数的比率呈明显减少趋势。(2)长江流域夏季不同强度降水日数的变化及其相应的海气异常型表现为明显不同的特征。当前期春季海温距平场表现为典型的东部型El Nino分布形态,500 h Pa位势高度场呈现出"+-+"的经向PJ波列,西北太平洋副热带高压偏强,位置偏南偏西,中高纬地区乌拉尔山和鄂霍次克海地区出现双阻塞形势,南半球澳大利亚高压异常偏强,越赤道气流偏强,在30°N附近200 h Pa纬向西风急流异常偏强,850 h Pa风场在东亚上空经向方向上呈现出明显的反气旋—气旋—反气旋系统相间分布的特征时,有利于长江流域夏季大到暴雨降水日数偏多。     

La Ni(n)a年冬季亚洲中高纬环流与我国南方降雪异常关系

2007/2008年冬季,赤道中东太平洋形成了一次中等强度的La Ni(n)a事件.本文根据NCAR/NCEP再分析资料,探讨La Ni(n)a气候背景下亚洲中高纬大气环流及南亚上空南支槽强度与我国南方(25～35°N,110～125°E)多雪、少雪以及2008年1月我国南方大范围低温雨雪冰冻灾害的关系.分析指出,La Ni(n)a气候背景下,500 hPa高度场亚洲高纬位势高度偏高易出现阻塞型,当乌拉尔山阻塞高压强度、位置比鄂霍次克阻塞高压偏强、偏北时,入侵我国南方的偏北气流主要来自乌拉尔山地区,南方偏冷(距平达-4.0 ℃)多雪;当鄂霍次克阻塞高压强度、位置比乌拉尔山阻塞高压偏强、偏北,入侵我国南方的偏北气流主要来自鄂霍次克海地区,南方偏暖(距平达1.0 ℃)少雪.2008年1月500 hPa高度上亚洲高纬乌拉尔山阻高偏北、强度偏强(正距平中心值达120 gpm),入侵我国南方的2支偏北气流都来自乌拉尔山地区,南方出现了低温(温度距平达-4.0 ℃)雨雪冰冻天气;分析指出,200 hPa高度场南亚地区南支槽的强弱对我国南方降雪多寡有重要影响.     

日本东部附近海域海温异常对鄂霍次克海高压的影响

通过诊断分析和数值模拟,研究了初夏日本东部附近海域负的海温异常对6月鄂霍次克海地区阻塞高压的影响。首先,利用1951—2000年6月份的500hPa月平均位势高度资料计算了历年6月鄂霍次克海阻塞高压指数,并分析了它的变化规律。其次,对阻塞高压年和非阻塞高压年的500hPa位势高度及其异常进行合成和相关分析表明,阻塞高压年,鄂霍次克海地区存在明显的正高度异常,贝加尔湖附近为负高度异常,乌拉尔山附近为正异常,欧亚中高纬度地区纬向呈“ - ”型;日本东部为负高度异常,东亚呈偶极型。这种高度异常形势为鄂霍次克海阻塞形势的形成和维持提供了大尺度环流背景。对鄂霍次克海阻塞高压指数与同期北太平洋海温的分析结果表明,当鄂霍次克海阻塞高压活跃时,日本东部附近海域为明显的负海温异常。此外,对1998年6月的典型个例的分析也发现,当年强盛的阻塞形势维持时,日本东部附近存在强大的负海温异常。最后,设计假想的负海温异常试验,利用NCAR CAM3模式模拟了日本东部附近海域负的海温异常对初夏欧亚大气环流的影响。结果表明,在该地区5和6月加入较大负的海温异常后6月份鄂霍次克海地区500hPa会产生最大超过4dagpm的正位势高度异常并经检验显著,这种正的高度异常显然对鄂霍次克海阻塞高压的形成十分有利。     

江淮地区夏季降水与西北太平洋海温关系的诊断分析和数值试验

运用NCEP/NCAR再分析资料、英国气象局的海温资料和国家气候中心整编的160站月降水量资料,对江淮夏季降水及其前期冬季环流和海温场进行分析,并利用NCAR CCM3模式进行海温的敏感性试验。结果表明：前期环流在亚洲中高纬地区有明显的异常,这种环流异常与北太平洋西北部的海温异常有关,西北太平洋海温异常偏高（低）是江淮夏季降水偏多（少）的重要原因之一,即当前期西北太平洋海温异常偏高时,后期夏季从乌拉尔山到鄂霍次克海附近为高度正距平,亚洲中纬度为弱的负距平,这时亚洲中高纬度多阻塞高压活动,中纬度多低槽活动,有利于冷暖空气在江淮地区交汇,江淮流域降水偏多;反之,江淮流域降水偏少。     

欧亚中高纬冬季地表感热异常与中国西北东部夏季降水的可能联系

利用1979—2012年NCEP/DOE月平均地表感热通量再分析资料、西北东部156站夏季降水日资料,分析了欧亚大陆中高纬(61°N—67°N,53°E—68°E)冬季地表感热通量对我国西北东部夏季降水的影响。结果表明,当欧亚大陆中高纬冬季大气向地表输送感热值偏大时,春、夏季地表向大气输送感热值也偏大,引起了夏季500 hPa乌拉尔山阻塞高压加强,蒙古低压加深,西北太平洋副热带高压强度偏强,位置偏西,西风急流位置偏北,南亚高压呈东部型;对流层中低层表现为异常上升气流,同时有水汽的辐合,西北东部位于副高外围和蒙古低压底部,大气环流场的变化导致中国西北东部夏季降水偏多。当欧亚大陆中高纬冬季大气向地表输送感热值偏小时,春、夏季地表向大气输送感热值偏小,引起相反的夏季大气环流异常,使得中国西北东部夏季降水偏少。