循环分块矩阵方程之解及其应用

利用1961—2005年逐候资料对东亚副热带西风急流初夏至盛夏变化与江淮出梅的关系进行了分析。结果表明,多年平均7月初夏至盛夏急流中心由西太平洋地区西跳至青藏高原的同时我国东部地区急流北跳至37．5°N以北,比梅雨结束旱1候;急流北跳使得我国东部高空强辐散中心北移至华北地区,江淮地区上空辐散显著减弱,上升运动减弱,从而使得江淮梅雨结束,雨带北移;而急流中心的西跳仅使得我国东部地区高空辐散中心减弱,降水减弱,有利于雨带北移。我国东部急流北跳与江淮地区梅雨结束时间显著正相关,在北跳偏早（晚）年份梅雨结束早（晚）,长江中下游地区降水偏少（多）,而急流中心西跳早晚对我国华北北部地区和淮河附近地区降水有较大影响。可见,我国东部急流北跳与梅雨结束关系密切,可作为梅雨结束的先期信号。     

江淮梅雨期降水异常分布型及其与东亚副热带高空西风急流的关系

利用1980—2010年的NCEP/NCAR再分析资料与江淮地区44个站逐日降水资料,分析了江淮地区1980—2010年梅雨期(6月16日—7月15日)降水的基本空间分布型及其与东亚副热带西风急流的关系。结果表明,江淮梅雨降水的第一分布型为"南正(负)北负(正)",该型受副热带高空西风急流位置的影响,急流位置偏南(北),则雨带位于江淮南(北)部地区;第二分布型为"中间负(正),两边正(负)",该型受副热带高空西风急流强度的影响,急流强度异常偏弱(强),则雨带位于江淮地区西北、东南部(中部)。合成分析表明,高空急流位置异常偏南时,500 h Pa副高偏弱、偏南,850 h Pa江淮南部地区为水汽、风场辐合区,高低空配置有利于降水呈"南正北负"的分布型。高空急流强度异常偏弱时,从我国江淮中东部地区至日本南部,500 h Pa上无明显垂直运动,850 h Pa上有水汽和风场的辐散区,高低空配置有利于降水呈"中间负,两边正"的分布型。     

7月东亚高空西风急流变化对我国雨带的影响

分析了7月东亚高空西风急流北跳和急流中心西移时我国雨带的变化特征,发现急流北跳与长江中下游梅雨结束有很好的对应关系;急流中心西移则与长江中下游梅雨结束无对应关系,但急流中心西移相对于急流北跳发生的早晚对雨带北移过程有重要影响:在急流中心西移晚于急流北跳发生年份,雨带北移依次为长江中下游地区—淮河流域—黄淮地区逐渐北推,其他年份雨带则从长江流域直接北跳至黄淮地区。进一步分析表明:(1)急流北跳和急流中心西移引起中纬度大气环流发生显著变化,从而引起西太平洋水汽输送发生显著变化,孟加拉湾水汽输送无变化。(2)急流北跳和急流中心西移时大气环流调整不同,导致来自西太平洋的水汽输送变化不同,进而对雨带北移产生不同的影响。急流中心西移相对于急流北跳发生时间早晚不同,大气环流调整过程和水汽输送调整过程也不同,使得雨带北推进程不同。     

初夏至盛夏东亚副热带西风急流突变早晚与东亚环流异常的关系

利用1961-2004年NCEP／NCAR再分析逐候资料和全国160站月平均降水资料,分析了初夏至盛夏东亚副热带急流北跳和急流中心西移发生早晚对7月东亚大气环流和我国降水的影响。结果表明,急流北跳时间与7月长江中下游地区降水异常正相关,急流中心西移时间则与7月淮河流域降水异常正相关,与华北和河套地区降水异常负相关。急流北跳时间与南亚高压和西太平洋副热带高压南北位置异常及高纬贝加尔湖以东高压脊强度相关;而急流中心西移时间与南亚高压和西太平洋副热带高压的东西伸展及贝加尔湖以西高压脊强度相关,在急流中心西移偏晚年,南亚高压西缩,贝加尔湖西南侧高压脊增强,南下至华北和河套地区冷空气偏强,且西太平洋副热带高压东撤,冷暖空气在淮河流域交汇,使得华北和河套地区降水减少而淮河流域降水偏多;偏早年情况与偏晚年情况相反。     

江南南部初夏雨季的降水和环流气候特征

基于1961～2010年气象台站逐日降水资料、同期美国NCEP/NCAR的逐日再分析格点资料,通过气候平均、REOF分析、聚类分析等方法,分析了江南地区初夏降水的地域性和时段性特征,及西太平洋副高和高、低空急流等大气环流的相应演变过程。结果发现:（1）江南南部27.5°～29.5°N存在一个独立于华南前汛期和江淮梅雨的初夏雨季,该雨季平均发生时间为6月11～30日,比江淮梅雨早约8天左右。（2）西太平洋副高的西伸东退是江南南部初夏雨季发生发展的重要环流背景,6月第2候副高发生突变性加速西伸之后雨季开始,雨季期间850 hPa副高西伸脊点基本稳定在最西位置即133°E附近,6月第6候副高东退北抬后雨季结束。（3）低层急流大风带的形成和位置是江南南部初夏雨季阶段的重要动力条件,印度洋和孟加拉湾向东北延伸的低层急流与西太平洋副高西北侧的气流连通形成低层急流大风带,并与北侧上空的高空急流耦合,降水集中区位于低层急流大风带左侧、高空急流入口区右侧。     

梅雨雨带北跳过程研究

利用1979～2007年逐日再分析资料和高分辨率逐日降水资料,通过定义确定了每年梅雨雨带北跳的日期,对梅雨雨带的北跳过程及其可能的物理机制进行了研究。分析结果表明:梅雨雨带北跳日期存在明显的年际变化,本文合成得到的雨带北跳过程与前人的工作相一致。水汽输送的变化和对流层中层的垂直运动是影响梅雨雨带位置分布的关键因素。Omega方程诊断结果表明,在梅雨雨带北跳前期,对流层高层的环流异常导致江淮流域出现异常下沉运动,不利于梅雨雨带的北跳;而涡度方程的诊断结果表明,江淮流域的异常下沉运动导致的非绝热冷却在中国东部的对流层低层引起异常反气旋涡度倾向,有利于副热带高压西伸,从而有利于梅雨雨带的北跳。因此,当对流层高层环流发生变化（主要受纬向涡度平流影响）,使得江淮流域的异常下沉运动转变为异常上升运动时,高低层相互配合,造成了梅雨雨带的突然北跳。     

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明： （1）2008年入（出）梅显著偏早、 梅雨期长度略偏短, 梅雨分布呈南涝北旱、 东多西少, 梅雨量偏少、 强度偏弱。（2）该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致, 副热带高空西风急流北跳、 500 hPa西风带环流调整、 西太平洋副热带高压季节性北跳、 夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。（3）该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。（4）南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、 副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、 低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。（5）东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。（6）梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。     

梅雨暴雨与高空急流的统计与动力分析

对1991、1996、1998年梅雨暴雨与高空急流进行了统计与合成分析。结果表明，大尺度环流形势稳定是1991、1998年梅雨期局部降水时间较长的主要原因，1996年环流形势多变，难以在局地长久维持。梅雨暴雨与高空急流关系密切，暴雨多出现在西北风高空急流的右前方或西南风高空急流的右后方。西南风高空急流造成梅雨暴雨的高层辐散场多由经向风辐散形成，西北风高空急流多出现纬向风辐散，当其与南亚高压东部的经向风辐散配合时往往会造成较强的暴雨，1998年这类情况出现最多。南亚高压东北象限的偏北风对雨区南侧季风反环流的形成有重要作用。     

东亚副热带西风急流位置变化与亚洲夏季风爆发的关系

利用1961～2000年的NCEP/NCAR候平均再分析资料,初步探讨了季节转换期间东亚副热带西风急流南北和东西向位置变化与亚洲季风爆发之间的联系。结果表明,亚洲夏季风爆发伴随着东亚副热带西风急流轴线的北跳和急流中心西移,急流轴北跳至35°N以北的青藏高原上空,南支西风急流消失,亚洲季风环流形势建立。南海季风爆发早年,低纬的东风向北推进的时间早,到达的纬度偏北,中纬的西风急流强度偏弱,季风爆发晚年则相反。同时,南海夏季风爆发早年,青藏高原上空急流核出现较早,西太平洋上空急流核减弱较快,急流中心“西移”较早。而在南海夏季风爆发晚年,西太平洋上空的急流核减弱较迟,青藏高原上空急流核形成偏晚,急流中心“西移”较迟。此外,急流中心东西向位置和强度变化与江淮流域梅雨的开始和结束也有密切关系。     

东亚夏季风活动与东亚高空西风急流位置北跳关系的研究

利用美国NCEP/NCAR再分析资料(1980～1999年)探讨了东亚夏季风活动的两个重要事件,即南海夏季风爆发和江淮流域梅雨起始,与东亚高空西风急流位置北跳的关系.系统的分析研究表明,东亚高空西风急流在由冬向夏的转变过程中一般存在着两次向北突跳现象,并与东亚夏季风活动有密切关系.第一次东亚高空急流的北跳(由25～28°N跳到30°N以北)平均发生在5月8日左右,比南海夏季风爆发日期(平均为5月15日)早7天左右;高空急流位置的北跳是中高纬度大气环流系统减弱北退的表现,它为热带环流和系统的向北推进提供了条件,从而有利于南海夏季风的爆发.第二次东亚高空急流的北跳(由32°N左右北跳到35°N以北)平均发生在6月7日左右,先于江淮流域梅雨起始时间(平均在6月18日左右)10天左右,它是梅雨起始的前期征兆.高空西风急流的两次北跳分别与亚洲大陆南部地区对流层中上层(500～200 hPa)经向温度梯度的两次逆转(反向)有关,在由冬到夏的季节转换中,由于大陆加热较快,导致对流层中上层大气在5～25°N间的经向温度梯度发生反向(逆转),通过地转适应使流场向气压场(温度场)调整,从而高空急流位置北跳.数据分析还发现,东亚高空急流位置的第一次北跳有时也受到南半球副热带高空急流位置北移和加强的影响.     

瞬变波动力强迫对初夏至盛夏东亚高空西风急流变化的影响

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,探讨了瞬变波动力强迫作用对初夏至盛夏急流北跳和急流中心西移的影响。结果表明,瞬变波的动力强迫作用有利于急流北跳的发生,但不利于急流中心西移的发生。通过分析年际尺度上初夏至盛夏急流变化的早晚与瞬变波异常的关系发现,对于急流北跳发生的早晚,瞬变波异常的动力强迫作用为正反馈作用;对于中心西移发生的早晚,瞬变波异常的动力强迫作用则为负反馈作用。可见,瞬变波的动力强迫作用对初夏至盛夏急流变化及其发生早晚具有重要影响,但对急流北跳和急流中心西移的作用显著不同。     

瞬变波动力强迫对初夏至盛夏东亚高空西风急流变化的影晌

利用NCEP／NCAR逐El再分析资料,探讨了瞬变波动力强迫作用对初夏至盛夏急流北跳和急流中心西移的影响。结果表明,瞬变波的动力强迫作用有利于急流北跳的发生,但不利于急流中心西移的发生。通过分析年际尺度上初夏至盛夏急流变化的早晚与瞬变波异常的关系发现,对于急流北跳发生的早晚,瞬变波异常的动力强迫作用为正反馈作用;对于中心西移发生的早晚,瞬变波异常的动力强迫作用则为负反馈作用。可见,瞬变波的动力强迫作用对初夏至盛夏急流变化及其发生早晚具有重要影响,但对急流北跳和急流中心西移的作用显著不同。     

VARIATION OF THE EAST ASIAN SUBTROPICAL WESTERLY JET AND ASSOCIATED QUANTIFIED OBJECTIVE INDEXES TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN SUMMER: CONTRASTIVE ANALYSIS FOR ACTIVE AND INACTIVE YEARS OF TROPICAL CYCLONES

In order to understand the role of East Asian subtropical westerly jet (EASWJ) in forecasting summer precipitation in East China, interseasonal pentad characteristics of the EASWJ and their relation to summer precipitation in East China are analyzed with the daily reanalysis data provided by National Centers for Environmental Prediction (NCEP, USA) and daily precipitation data from 714 Chinese meteorological stations during the period 1960–2009. In addition, the daily evolution of the EASWJ and objective quantification of the EASWJ are investigated for the Meiyu season over the middle and lower reaches of the Yangtze River valley. It is found that the EASWJ and summer precipitation bands in East China move simultaneously. Especially, the stationary state and northward shift of the EASWJ are closely associated with the beginning, ending and stabilization of the annually first raining season in South China and Meiyu over these reaches. Analysis on the characteristics of the EASWJ in typical (atypical) Meiyu years over these reaches shows that the EASWJ swings steadily around its climatological position in meridional orientation (with large amplitude). Numerical experiments on an example in 2005 shows that indexes proposed in this study can depict the EASWJ well and should be valuable for application in the operation.     

对流层上层东半球副热带西风急流与副热带(南亚)高压的关系

用NCEP/NCAR月平均再分析资料对南亚高压和对流层上层西风急流的季节变化及盛夏两类型态进行对比。结果表明,南亚高压和西风急流中心都有从冬到夏的西移北进和从夏到冬的东退南撤,急流中心位于南亚高压中心北侧。东亚夏季风盛行期间南亚高压中心的北移提前于西风急流中心的北移,二者的强度呈反相的季节变化。一般情况下,伊朗高压对应西部急流型,青藏高压对应东部急流型。典型东、西部急流年份中高纬气温及高度场的差异表明气压梯度力强弱对比是急流东西型变化的主要原因,南亚高压的位置基本上决定了急流中心的型态,但由于南亚高压具有"趋热性",而急流的移动符合热成风的规律,因而二者的热力影响机制有所不同。     

The impacts of the East Asian subtropical westerly jet on weather extremes over China in early and late summer

Summer weather extremes (e.g., heavy rainfall, heat waves) in China have been linked to anomalies of summer monsoon circulations. The East Asian subtropical westerly jet (EASWJ), an important component of the summer monsoon circulations, was investigated to elucidate the dynamical linkages between its intraseasonal variations and local weather extremes. Based on EOF analysis, the dominant mode of the EASWJ in early summer is characterized by anomalous westerlies centered over North China and anomalous easterlies centered over the south of Japan. This mode is conducive to the occurrence of precipitation extremes over Central and North China and humid heat extremes over most areas of China except Northwest and Northeast China. The centers of the dominant mode of the EASWJ in late summer extend more to the west and north than in early summer, and induce anomalous weather extremes in the corresponding areas. The dominant mode of the EASWJ in late summer is characterized by anomalous westerlies centered over the south of Lake Baikal and anomalous easterlies centered over Central China, which is favorable for the occurrence of precipitation extremes over northern and southern China and humid heat extremes over most areas of China except parts of southern China and northern Xinjiang Province. The variability of the EASWJ can influence precipitation and humid heat extremes by driving anomalous vertical motion and water vapor transport over the corresponding areas in early and late summer.摘要东亚副热带西风急流是影响中国极端天气的重要原因之一, 然而之前的研究主要关注整个夏季急流的变率, 对其早夏和晚夏变率的区别及其对极端天气的影响关注较少. 本文研究了早夏和晚夏东亚副热带西风急流季节内变化特征的区别, 以及这种区别带来的极端天气的差异及其可能的动力学机制. 研究结果表明, 相比于早夏, 晚夏急流季节内变化中心位置偏西偏北, 通过改变垂直运动和水汽输送可以影响极端降水和湿热浪在相应区域的发生概率.     

东亚副热带急流与东北夏季降水异常的关系

利用东北地区88个气象站点观测的7、8月(夏季)降水量和NCEP/NCAR再分析资料,分析了东北地区夏季降水与同期东亚副热带西风急流之间的关系,发现东北地区夏季降水异常偏多年,位于青藏高原上空200 hPa西风急流中心强度偏强,东北地区上空急流轴向东北方向倾斜;东北地区夏季降水异常偏少年,青藏高原上空200 hPa西风...     

近46年京津冀地区“夏雨秋下”现象及其成因初探

基于京津冀地区逐日和逐时降水资料,对1970年以来变暖背景下该地区盛夏（7月和8月）和初秋（9月）降水的变化特征分析后:近46年京津冀地区盛夏降水显著减少,在1990年代末由多雨转为少雨位相,降水日变化上,不同时段的降水皆明显减少,其中持续性降水事件的变化对总降水量减少的贡献更大。而初秋降水明显增加,且在2000年代初发生跃变,由少雨转为多雨位相,夜间降水明显增加,并且持续性降水的增加和跃变是初秋降水增加的主要原因。进一步分析发现,日最高气温的变化与短时降水有较好的时间关系,盛夏时最高气温在1997年发生跃变,从较低位相跃变为较高位相,对应的,盛夏短时降水也同年发生跃变,由多雨转为少雨位相。而初秋的最高气温变化不明显,短时降水也没有发生跃变,无明显的变化趋势。此外,在环流场上,2000年代后,盛夏时欧亚中高纬阻高活动加强,阻碍了中纬度西风扰动输送水汽到京津冀地区,东亚急流偏南,京津冀地区上升气流受到抑制,不利于降水产生;而初秋时,输送至京津冀地区的水汽增加,东亚急流偏北,京津冀地区上升气流加强,贝加尔湖地区低槽受到东部高压阻挡,经向环流加强,有利于冷空气的活动,同时,西太平洋副高强度增强位置偏北,有利于降水的形成。东亚海陆热力差指数在初秋的增强反映出东亚夏季风在夏末秋初的南撤过程发生延迟,形成了以上有利于初秋降水的环流形势,导致了“夏雨秋下”的现象的出现。     

Simulations of the East Asian subtropical westerly jet by LASG/IAP AGCMs

Performances of two LASG/IAP(State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sci- ences and Geophysical Fluid Dynamics/Institute of Atmospheric Physics)Atmospheric General Circulation Models(AGCMs),namely GAMIL and SAMIL,in simulating the major characteristics of the East Asian subtropical westerly jet(EASWJ)in the upper troposphere are examined in this paper.The mean vertical and horizontal structures and the correspondence of the EASWJ location to the meridional temperature gradient in the upper troposphere are well simulated by two models.However,both models underestimate the EASWJ intensity in winter and summer,and are unable to simulate the bimodal distribution of the ma- jor EASWJ centers in mid-summer,relative to the observation,especially for the SAMIL model.The biases in the simulated EASWJ intensity are found to be associated with the biases of the meridional temperature gradients in the troposphere,and furthermore with the surface sensible heat flux and condensation latent heating.The models capture the major characteristics of the seasonal evolution of the diabatic heating rate averaged between 30°-45°N,and its association with the westerly jet.However,the simulated maximum diabatic heating rate in summer is located westward in comparison with the observed position,with a rela- tively strong diabatic heating intensity,especially in GAMIL.The biases in simulating the diabatic heating fields lead to the biases in simulating the temperature distribution in the upper troposphere,which may further affect the EASWJ simulations.Therefore,it is necessary to improve the simulation of the meridional temperature gradient as well as the diabatic heating field in the troposphere for the improvement of the EASWJ simulation by GAMIL and SAMIL models.