夏季西太平洋副热带高压准双周振荡的动力学机制

本文用动力学分析的方法对西太平洋副热带高压准双周振荡的机制进行了探讨。结果表明:在东亚特定的环流条件下,东亚大陆季风雨带和南海至西太平洋地区热带雨带凝结潜热的热力强迫作用均可激发出天气尺度的准双周CISK波动,其波动动能向东亚大陆副热带地区的频散变化存在一种“自我调整”过程,从而引导西太平洋副热带高压的进退。      

我国东部雨带北进与长波西退的联系

本文利用1972—1980年4—8月平均的500百帕候平均高度场资料研究了我国东部地区雨带北进时的环流变化特征。分析表明,不仅在雨带北进的跳跃期,即使在停滞期环流的季节变化也非常显著。虽然,雨带的季节性北进与环流系统的季节性北移有密切关系,但雨带的跳跃与停滞却主要决定于亚洲1波波槽(相当于环球4波)的西退。     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风季节内振荡特征的比较

采用美国国家环境预报中心的向外长波辐射和风场资料及日本气象厅的降水资料,用30-60d滤波后的夏季风指数在孟加拉湾和南海的区域平均值分别代表孟加拉湾西南季风和南海热带季风季节内振荡,对两支季风的季节内振荡特征进行比较分析,发现孟加拉湾西南季风的季节内振荡和南海热带季风的季节内振荡在夏季风期间(5-10月)都有约3次半的波动.夏季风期间,在阿拉伯海-西太平洋纬带上,夏季风的季节内振荡有4次从阿拉伯海的东传和3次从西太平洋的西传,其中7月后东传可直达西太平洋.孟加拉湾和南海在夏季风期间都有4次季节内振荡的经向传播,但孟加拉湾在约15°N以南为季节内振荡从热带东印度洋的北传,在约15°N以北则为副热带季风季节内振荡的南传;而在南海则是4次季节内振荡从热带的北传.在以孟加拉湾西南季风季节内振荡和南海热带季风季节内振荡分别划分的6个位相中,都存在1-3位相和4-6位相中低频对流、环流形势相反的特征,这是由热带东印度洋季节内振荡的东传和北传所致.热带印度洋季节内振荡沿西南-东北向经过约14d传到孟加拉湾,激发了孟加拉湾西南季风季节内振荡的东传,经过约6d到达南海,激发了南海热带季风季节内振荡的北传,经过约25d到达华南,形成热带印度洋季节内振荡向华南的经纬向接力传播(45d).孟加拉湾西南季风季节内振荡所影响的降水主要是在20°N以南的热带雨带随低频对流的东移而东移;而南海热带季风季节内振荡所影响的降水除了这种热带雨带随低频对流的东移外,还有在20°N以北的东亚副热带地区存在雨带随南海低频对流的北移而北移.     

副热带季风环流圈的特征及其与东亚夏季环流的关系

本文利用ECMWF的2.5°×2.5°网格资料对1980—1983年夏季节12次西太平洋副高的中期进退过程进行合成分析。通过对合成场的诊断，论证了夏季东亚季风区存在着在大陆雨带中上升，副热带地区下沉的副热带季风环流圈。它是大陆季风雨带凝结加热驱动的上升辐散气流在向南运行过程中与南海ITCZ上空向北运行的上升辐散气流在副热带地区汇合下沉而构成的热力环流圈。这一环流圈的存在在东亚夏季环流中起着重要作用。     

中国东部—西太平洋副热带季风和降水的气候特征及成因分析

利用1981—2000年候平均NCEP/NCAR再分析资料和CMAP全球降水资料,分析了从中国东部大陆到西太平洋副热带地区季风和降水季节变化的特征及其与热带季风降水的关系,探讨了季风建立和加强的原因。夏季东亚—西太平洋盛行的西南风开始于江南和西太平洋副热带的春初,并向北扩展到中纬度,热带西南风范围向北扩展的迹象不明显。从冬到夏,中国西部和西太平洋副热带的表面加热季节变化可以使副热带对流层向西的温度梯度反转比热带早,使西南季风在副热带最早开始;从大气环流看,青藏高原东侧低压槽的加强和向东延伸,以及西太平洋副热带高压的加强和向西移动,都影响着副热带西南季风的开始和发展;初夏江南的南风向北扩展与副热带高压向北移动有关,随着高原东侧低压槽向南延伸,槽前的偏南风范围向南扩展。随着副热带季风建立和向北扩展,其最大风速中心前方的低层空气质量辐合和水汽辐合以及上升运动也加强和向北移动,导致降水加强和雨带向北移动。热带季风雨季开始晚,主要维持在热带而没有明显进入副热带,江淮梅雨不是由热带季风雨带直接向北移动而致,而是由春季江南雨带北移而致。在热带季风爆发前,副热带季风区水汽输送主要来自中南半岛北部和中国华南沿海,而在热带季风爆发后,水汽输送来自孟加拉湾和热带西太平洋。     

2002年南海季风建立及其雨带变化的天气学研究

利用南海海 气通量观测试验资料结合NCEP ,GPCP以及GMS - 5云图资料 ,综合分析了 2 0 0 2年 5～ 6月南海西南季风建立过程及其雨带变化 ,确定 5月 14日西沙及北部海区西南季风爆发 ,5月 15日整个南海季风爆发 ,季风爆发时间属于正常年 ;季风爆发时风向、风速、云量、降水、湿度、辐射及海面温度等要素都发生突变。这种突变是由大气环流的突变造成的。季风爆发前后大气环流变化过程是 :80～ 90°E越赤道气流加强 ,同时印缅低压加深 ,孟加拉湾南北向气压梯度增大 ,而后东亚大陆上气旋发展东移 ,副热带高压东撤 ,孟加拉湾低压槽前的赤道西风突然加强越过中南半岛 ,南海北部首先出现强西南风 ,继而南海季风迅速地全面爆发。孟加拉湾西南风加强到南海季风爆发是一个连续的过程 ,大陆冷空气南下起了重要的作用。南海季风爆发时呈现单雨带型 ,而后由单雨带型转变为双雨带型 ,雨带受副热带高压和季风系统共同影响 ,并且随着副热带高压移动位置变化。     

西太平洋副热带高压非线性稳定性问题的研究

本文采用了包含热力强迫和涡动耗散的三维非线性动力学模式，从系统稳定性的角度出发，探讨了夏季东亚副热带地区的环流状况，东亚大陆季风雨带和南海季风槽雨带的凝结加热以及扰动流的相互作用等因素对西太平洋副热带高压进退的制约和影响。给出了反映系统稳定性状况的能量判据，并据此进行了动力学分析和模式大气的计算。研究结果为一些天气分析事实提供了动力学解释，得到了一些新的见解，并为判断和预测西太平洋副热带高压在东亚上空的活动提供了参考依据。     

国内东亚热带-副热带季风的研究进展

简要回顾了近年来国内在东亚热带-副热带季风方面的研究进展。涉及亚洲热带季风爆发特征、爆发机制、季风指数设计、东亚季风环流系统、低频振荡活动以及东亚季风年际和年代际变化等问题,并讨论了东亚热带-副热带季风研究中存在的问题及未来的研究前景。     

气候平均场中的西太平洋副热带高压双脊线特征及其与季风槽准10天振荡的关系

副热带高压双脊线过程几乎历年均存在,其“季节锁相”与地域性使得在气候平均场上西太平洋副热带地区也存在明显的双脊线过程。作者利用43年NCEP/NCAR再分析资料对5～10月气候平均场中的西太平洋副热带高压双脊线过程进行了分析。气候平均场上5～10月西太平洋副热带高压共出现6次双脊线过程,集中发生在7月下旬至9月下旬,表明每年这个时段最易发生双脊线事件。每次双脊线过程均表现为副高南侧新生一脊线,发展几天后就减弱消失,北侧脊线（原脊线）继续维持。初步的诊断分析表明,6次双脊线过程中南侧脊线的生成与季风槽8～10天周期的“间歇性增强东伸”密切相关,这一准10天振荡在7月下旬至9月下旬的突然增强造就了双脊线的“季节锁相”。进一步分析发现,季风槽8～10天的“间歇性增强东伸”与两支分别来自西太平洋的西传准10天振荡和来自赤道的北传准10天振荡有关,这两支振荡同位相,其有利于位相同时传入南海季风区（10°N～15°N,110°E～120°E）,共同作用,引起季风槽的“间歇性增强东伸”。     

1979年东亚夏季风环流建立过程的分析

本文用1979年5—7月低纬地区的格点风资料,对东亚季风地区的逐日平均经圈环流进行了分析,发现东亚夏季风环流的建立过程和印度季风有很大不同。东亚夏季风环流建立时间较早,它是由副热带季风环流和南海热带季风环流组成的。副热带季风环流与源于南亚副热带地区的偏南风,北支高空东风相联系;而南海热带季风环流与源于澳大利亚的跨赤道气流,南支高空东风相联系。印度夏季风环流建立时间较晚,它与索马里低空急流,北支高空东风急流相联系。在季风环流的结构上,两者也是不同的,东亚季风环流是一个准经向环流圈,而印度季风环流则是一个准纬      

热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的影响

利用四川省132个气象观测站降水资料和NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料,分析了主汛期热带东印度洋MJO活动异常年低频对流传播的显著差异,及其影响四川盆地主汛期降水的物理过程。探讨了热带东印度洋MJO活跃年低频振荡向四川盆地传播的路径和源头,以及孟加拉湾西南季风系统、东亚副热带季风系统的低频振荡分别对四川盆地主汛期低频对流活动的影响。结果表明:热带印度洋的低频对流激发了孟加拉湾西南季风ISO进入活跃期,并在西南气流的引导下继续向四川盆地传播;低频对流先从热带印度洋东传至菲律宾群岛南部的热带洋面,并向东亚副热带地区北传,激发了东亚副热带季风ISO的活跃加强,进而向四川盆地西传。热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的调制,正是通过两支季风系统(孟加拉湾夏季风和东亚副热带夏季风)的共同作用,影响了四川盆地主汛期异常的对流活动以及降水的多寡。      

北半球夏季风区大气视热源和视水汽汇的低频振荡

利用１９８６年５－９月ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ资料计算非洲季风区、印度季风区、南海季风区和副热季风区的视热源和视水汽汇。结果表明非洲季风区和印度季风区Ｑ１、Ｑ２的准４０天周期显著；南海季风区准双周振荡明显；副热带季风区盛行８天左右的周期；准４０天周期振荡也是南海季风区和副热带季风区的重要信号，印度季风区Ｑ１，Ｑ２的准４０天周期振荡比其他季风区的更为显著；非洲季风区Ｑ１振荡位相超前于Ｑ２振荡位相，其他季风     

热带印度洋MJO活动对孟加拉湾西南夏季风季节内振荡的影响

通过对1979—2008年热带太平洋30—60 d振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)指数、美国国家环境预报中心再分析资料和日本气象厅降水资料的分析,发现热带东印度洋MJO强度和传播状况影响孟加拉湾西南夏季风季节内振荡及相关低频环流、对流和降水分布。当热带东印度洋MJO在春末夏初较活跃时,孟加拉湾西南季风季节内振荡活动在4—8月比其不活跃时提前约20 d(约1/2个周期),其对于孟加拉湾西南季风季节内振荡的影响可持续整个季风期,使西南季风的季节内振荡不仅酝酿期和活跃期提前发生,季风期有所延长,季节内振荡也更强。西南季风季节内振荡具有明显的北传和东传特征,北传沿孟加拉湾通道从赤道向副热带推进,而东传则沿10°—20°N从孟加拉湾向东传至南海地区。春末夏初时热带东印度洋MJO的异常状况,正是通过对西南季风季节内振荡东传和北传的影响,进而对孟加拉湾西南季风季节内振荡在季风期的酝酿、维持和活跃产生作用,这种作用同时体现在强度和时间上。孟加拉湾西南夏季风季节内振荡强度与热带东印度洋MJO在4月21日—5月5日的活动呈现显著负相关,当热带东印度洋MJO在春末夏初较活跃时,孟加拉湾西南夏季风季节内振荡的强度较大,在5—8月经历3次季节内振荡波动,低频对流场和环流场在1—3位相(孟加拉湾西南夏季风季节内振荡为正位相)和4—6位相(负位相)时呈反位相特征,这是由MJO低频对流的东传及在孟加拉湾和南海这两个通道上的北传引起的。从印度半岛到菲律宾群岛的降水在1—3位相和4—6位相上分别为正异常和负异常,其中,在第2位相(孟加拉湾西南季风季节内振荡波峰)和第5位相(孟加拉湾西南季风季节内振荡波谷)时分别为降水最大正异常和最大负异常。反之,在热带印度洋MJO在春末夏初不活跃年时,孟加拉湾西南夏季风季节内振荡活动较弱,强度偏弱且振荡也不规律。     

1979年梅雨期季风垂直环流的一些特征

本文通过1979年分析发现在梅雨期间,我国东部江淮地区上空存在一个稳定的季风垂直环流圈。这个环流圈在梅雨期间的平均图上表现十分清楚,其南北范围约1500公里,顶部可达100百帕,中心约在距地7—9公里之间。它的上升支恰好对应梅雨雨带,它的存在、维持和消亡对梅雨有直接影响。在这个平均季风垂直环流圈的北侧,本例中没有发现对应的闭合反环流圈。热力场的分析指出,青藏高原初夏时期的增热对季风垂直环流的演变和梅雨的形成有一定的影响。      

7—9月500百帕位势高度场的准两周振荡结构

本文用一个带通滤波器,滤出了1980到1983年7—9月北极到南纬70度区域500百帕位势高度场的周期为两周左右的低频振荡成分,据此分析了准两周振荡的地理分布、活动系统和遥相关。     

东亚副热带夏季风指数及其与降水的关系

文中利用1961~1999年NCEP/NCAR的月平均再分析资料和中国160站月降水资料,考虑蒙古中纬度地区和西太平洋副热带地区的大气环流特征定义了一个简单的东亚副热带夏季风指数,研究了该指数与夏季大气环流和中国降水变率的关系,并与其他季风指数进行了比较。结果表明:文中所定义的季风指数表现出明显的长期气候变化趋势,20世纪60~70年代以高指数为主,而80~90年代以低指数为主。该指数不仅能够较好地反映以蒙古为中心的东亚大陆热低压和西太平洋副热带高压的变化特征,还能够指示东亚副热带夏季风的强弱以及中国长江流域降水的异常变化。与西太平洋副热带高压相比,蒙古低气压变化对长江流域的雨带变动有更大影响。当该季风指数较低时,蒙古低压和西太平洋副热带高压偏弱,中国大陆对流层低层盛行异常北风,高层主要盛行异常西南风。而低层的异常北风表示了东亚中纬度地区较强的冷空气活动,这可以使长江流域梅雨锋区的辐合和上升运动加强,造成长江流域降水增加。     

1991年北半球夏季风及江淮流域降雨量的低频振荡

根据１９９１年５－８月江淮特大暴雨资料，使用功率谱和带通滤波结合的方法，研究了１９９１年夏季风和江淮梅雨的准周期振荡，探索季风对异常梅雨的影响。分析指出，１９９１年北半球夏季风活动，江淮流域湿度场和降雨量变化均存在显著的准２４天周期振荡，夏季风的周期振荡，主要表现在西南季风（东南季风不明显），它的位相比降雨量提前２－４左右，其振幅大小较好地反映了降雨量的大小。     

南亚夏季风系统双周振荡机制的探讨

本文用ECMWF以及OLR资料,分析印度和东亚两个季风子系统之间的相互作用,提出一个关于南亚季风系统双周振荡的机制。机制的主要内容是:(1)南亚季风系统的双周振荡以澳大利亚高压为启动系统,通过两条途径影响北半球;(2)印度季风槽的振荡通过自西向东传播影响ITCZ,使两者活动存在一定的位相差;(3)季风向大陆的水汽输送制约着东亚副热带地区环流系统的变化,影响到南亚高压的东西振荡,最终通过东亚季风环流圈影响澳大利亚高压。      

1986年东亚夏季风的低频振荡及其与西风带环流的相互作用

本文用最大熵谱方法和后延相关分析了1986年夏季风时期60—150°E高空越赤道气流的低频振荡特征,指出30—50天的低频振荡非常显著。其传播特点在低频波位相的持续阶段和转换阶段有所不同。经过带通滤波的高空越赤道气流,其主要经验正交函数EOFI的时间序列能较好地描写东亚夏季风活动。 东业季风分量和东半球500hPa位势高度的后延相关揭示出东亚夏季风同中纬度环流有着明显的低频相互作用,其相互作用的“窗口”是在东亚季风活跃阶段打开的,它同亚洲区域低指数环流和副热带急流的南北振荡相联系。     

2005年6月东亚夏季风活动异常及其影响机制初步分析

应用欧洲中心（ECMWF）N日08时客观分析资料、中国测站降水资料、OLR资料和NCEP2再分析资料以及国家气象中心提供的1976～2006年的逐日西太平洋副热带高压脊线位置，利用合成分析、小波分析和带通滤波等方法，初步分析了2005年东亚夏季风的活动特征和影响机制。结果发现2005年6月东亚夏季风活动出现明显异常，其中31～32候季风前沿异常停留在南海-菲律宾一带以及华南西部，33～35候季风前沿停滞在华南地区，较常年明显偏南，造成了我国华南洪涝；36候季风前沿跳至黄淮地区，导致长江空梅、黄淮地区多雨。进一步研究发现西太平洋副热带高压和中高纬槽脊活动异常及热带和中高纬度低频振荡是导致2005年6月东亚夏季风异常的主要原因。