关于南海夏季风建立的大尺度特征及其机制的讨论

使用1998年南海季风试验期间高质量资料和NCEP/NCAR40年再分析资料分析了南海季风建立前后的大尺度环流特征和要素的突变及爆发过程。发现南亚高压迅速地从菲律宾以东移到中南半岛北部,印缅槽加强,赤道印度洋西风加强并向东向北迅速扩展和传播,以及相伴随的中低纬相互作用和西太平洋副高连续东撤是南海夏季风建立的大尺度特征,与此同时,亚洲低纬地区的南北温差和纬向风切变也发生相应的突变。数值实验结果指出,印度半岛地形的陆面加热作用在其东侧激发的气旋性环流对于印缅槽的加强有重要作用,并进而有利于南海夏季风先于印度夏季风爆发。     

东亚副热带夏季风槽的气候特征及其与南海夏季风槽的比较

利用NCAR/NCEP再分析资料,从气候特征角度研究了东亚副热带夏季风槽的结构和演变特征及其与南海夏季风槽的区别.结果表明,无论是辐合还是对流,南海夏季风槽都强于副热带夏季风槽.南海夏季风槽伸展高度较低,位置少变;而副热带夏季风槽伸展高度较高,并且随高度向北倾斜.南海夏季风槽建立早且突然,表现为对流层低层正相对涡度突然出现,其撤退缓慢;副热带夏季风槽则是渐进式建立,表现为低层云贵高原、广西地区的正相对涡度逐步向东北方向扩展,其撤退较快.南海夏季风槽建立过程中东西风向逆转是一个很明显的指示因子,而副热带夏季风建立过程没有伴随明显的风向逆转,主要特征是西风增强.南海夏季风槽不具备锋面性质,副热带夏季风槽则具备明显的锋面性质.     

南海夏季风建立的气候特征Ⅰ——40年平均

使用NCEP 1958～1997年40年逐日12层再分析的格点气象资料,对南海地区（105～120°E,5～20°N）夏季风建立的气候特征进行分析,分析的时间尺度为5天（候）。将南海上空850hPa上暖湿的西南风定义为它的夏季风,这暖湿的西南风之θse必须大于335°K,风速须大于2m/s。南海夏季风的建立被定义为南海海域一半以上面积为夏季风所控制的初始时刻。分析结果发现:（1）南海夏季风的建立具有爆发性,爆发时间是5月第4候。（2） 南海夏季风的建立与孟加拉湾东部西南季风有密切关系,它是孟加拉湾西南季风爆发性的发展和东移的结果。（3）南海夏季风雨季是随着夏季风建立而建立的。（4） 在南海夏季风建立期间,南海及其邻近地区高低空环流都有急速的变化,在对流层低层表现为印度低槽的南扩和加深,在对流层中层表现为西太平洋副热带高压迅速东移撤出南海地区,在对流层高层最明显的变化是东风带迅速从南海中部向北扩展到整个南海地区。     

南海夏季风建立的模式诊断研究

应用全球谱模式 (T42L9)对 1 986年和 1 987年个例进行了一系列有、无凝结潜热加热和地表感热以及地形作用的单因子敏感性数值预报试验 ,对预报模式输出的大气凝结潜热量和地面感热通量的时空变化特征进行了诊断分析。个例敏感性试验结果表明 ,大气凝结潜热对南海地区西南风的建立极为重要。诊断分析结果指出 ,在南海夏季风建立前 ,中南半岛地区是强大的凝结潜热加热区 ,远比印度半岛地区强。地形和中南半岛凝结潜热的共同作用可能是导致南海夏季风早于印度夏季风建立的重要原因。 1 987年 5月份在中南半岛地区的凝结潜热量比 1 986年明显偏低 ,直到 5月底 6月初才明显上升 ,这可能是该年南海夏季风建立晚的一个原因 ,中南半岛地区凝结潜热的变化可能是影响季风建立早晚的重要因子之一。     

南海夏季风爆发早晚对广西气候的影响

应用广西1960年以来地面88个观测站日平均气温、降水量、相对温度、均风速、总云量等气象资料,以及1970-2001年ECMW F再分析资料850hPa比湿和垂直速度资料,分析南海夏季风异常早晚的广西气象要素特征。结果表明：南海夏季风偏早,广西地面气温偏低,季风爆发当候广西气候特征往多雨方向发生变化,而爆发之后气候趋于较正常状态;南海夏季风偏晚年,爆发前6候,地面气温高,在季风爆发后5候内降水量较多;南海夏季风偏早、偏晚与广西多数固定月、季时间尺度的气温、降水量的关系无明显增加线性相关。     

南海夏季风建立的气候特征Ⅱ—年代际变化

用NCEP 40年再分析格点气象资料对南海夏季风建立的气候特征的年限变化进行了分析，得到：（1）南海夏季风的建立时间前20年与后20年明显不同，前20年较晚为5月第6候，后20年则分别为5月的第4候和第5候，（2）除了第3个10年（1978－1987年）外，其余3个10年南海夏季风雨季的建立都比夏委风建立要早1至2候。（3）南海夏季风建立是孟加拉湾西南季风爆发性发展和东进的结果，4个10年孟加拉湾西南季风都在5月第3候及5月第4候有一个爆发性的发展过程，但它的东进速度及爆发强度却很不相同，这对南海夏季风建立时间的早晚有重要影响。（4）南海夏季风建立期间，前20年与后20年高低空环流形势相差很大，前20年与后20年相比对流层低层印缅槽较强而副热带高压中心位置偏东，对流层高层副热带高压中心移上中南半岛后北移距离较大，位置偏北，经过比较可以看出对于南海夏季风的建立和发展来看后20年的环流形势较为有利。     

南海夏季风期间水汽输送的气候特征

通过分析NCEP/NCAR 1973～1998年(共26年)4～8月的再分析比湿场和风场资料,研究了南海夏季风期间的水汽输送特征.夏季,东亚上空水汽水平输送特征在各月有很大差异,这是夏季风环流系统演变的结果.孟加拉湾南部地区是中国长江中下游和南海地区重要的水汽源地,来自上游孟加拉湾南部地区的水汽输送对南海季风的爆发具有重要意义.经向水汽输送主要有利于20～30°N之间华南地区的水汽辐合.从总的收支看,南海地区是一个水汽汇区.南海季风爆发早晚年的水汽输送通道存在明显差别.在爆发偏早年,从赤道印度洋到南海地区的输送通道建立早且维持时间长,4～5月南海易成为水汽辐合区;在偏晚年,南海地区水汽则是辐散的,不利于形成季风性降水.南海季风爆发早晚年与长江中下游旱涝年的水汽输送有一定联系.     

1998年南海及其附近地区夏季风的爆发特征及其机制分析

利用NCEP/NCAR 1998年再分析资料和SS T资料, 研究了1998年南海季风爆发的特征及其机制。结果显示, 南海及其附近地区夏季风爆发分为3个阶段, 并具有不同的特征, 在南海季风爆发前, 南海海温已提前突然增温达极高值, 感热通量梯度在海陆之间的转换可能是引起东亚副热带季风和南海季风爆发的重要因子。     

南海夏季风强度指数及其变化特征

依据南海夏季风活动的基本特征，设计了一个动力不因子（西南风分量）与热力学因子（OLR）相结合标准化的南海夏季风强度指数Is。并计算出1975－1999年6、7、8中各月及夏季Is的数据，给出了强、弱夏季风月和年。分析了其变化特征和Is与夏季风爆发早晚，及与广东和我国降水的关系。结果表明：近35年来，南海夏季风年际变化有准10年和准3－4年变化周期。南海夏季风爆发早（晚），则该年夏季风大多偏强（弱）。南海夏季风强（弱）年，广东后汛期偏涝（旱），前汛期降水正常或偏旱（正常），我国东北、华北大部和江南大部夏季降水偏多（少），而长江中下游和华北西部以及华西偏少（多）。     

南海夏季风持续异常的特征及其对全球环流的影响Ⅱ.数值试验

利用T42L9全球大气环流谱模式进行数值试验,以揭示南海夏季风强度异常的特征及其影响.控制试验结果表明,该模式不仅能够很好地模拟出气候平均的西风带槽脊和高低空气流分布以及它们的季节性变化,而且对于与亚洲季风有关的各个主要系统,如南亚高压、副高进退及越赤道气流等都有较强的模拟能力.在亚洲季风区及热带太平洋这一大范围区域的大气内部热源异常强迫下,模式显示出了南海夏季风持续异常的特征、北半球热带外环流的响应以及亚洲季风区降水异常分布.南海夏季风长时间强度异常所引起的大气内部热源异常,一方面通过三维垂直环流的异常联结着南海夏季风对北半球热带内外环流的影响,另一方面它又通过持续异常期的波列传播,即能量的传播,不仅影响我国长江流域降水,还会逐渐影响到北半球中高纬环流结构.这样西风带环流形势将会发生相应的变化和调整,南海夏季风持续异常影响到了北半球大气环流和天气气候的变化.     

南海夏季风爆发机制的数值实验研究

通过3个数值实验和对1998年及1996年南海夏季风爆发的对比分析以及多年资料统计研究发现,南海夏季风何时爆发与南海局部地区的海温高低和南海经度上南北海温差异的大小关系不密切,主要决定于南海及其周围大范围地区的环流形势。南海季风爆发前10天内,其环流特征是低层850hPa上,西太平洋副热带高压脊经菲律宾西伸控制南海,南亚至东南亚为宽广的低槽区所控制,高空200hPa上,南亚高压位于阿拉伯海至南海一带,中心位于孟加拉湾东侧和中南半岛西侧的低纬地区,广大北方为西风气流所控制。     

南海夏季风爆发的数值模拟

利用高分辨率的区域气候模式 (RegCM_NCC) 对南海夏季风爆发进行模拟研究。研究表明:该模式对积云对流参数化方案的选择十分敏感, 其中以Kuo积云参数化方案为最好, 可以比较成功地模拟出南海夏季风的爆发时间、爆发前后高、低层风场的剧烈变化以及季风与季风雨带的向北推进。然而该方案对于雨量和副热带高压位置的模拟, 与观测相比尚存在一定的偏差, 主要表现为副热带高压位置模拟偏北、偏东; 南海地区的降水量模拟偏少、降水范围偏小。此外, 采用4种参数化方案 (Kuo, Grell, MFS, Betts-Miller) 集成的结果在某种程度上要优于单个方案的结果, 这种改善主要体现在对南海地区季风爆发后降水的模拟上。     

Predictability of South China Sea Summer Monsoon Onset

Predicting monsoon onset is crucial for agriculture and socioeconomic planning in countries where millions rely on the timely arrival of monsoon rains for their livelihoods. In this study we demonstrate useful skill in predicting year-to-year variations in South China Sea summer monsoon onset at up to a three-month lead time using the GloSea5 seasonal forecasting system. The main source of predictability comes from skillful prediction of Pacific sea surface temperatures associated with El NiÑo and La NiÑa. The South China Sea summer monsoon onset is a known indicator of the broadscale seasonal transition that represents the first stage of the onset of the Asian summer monsoon as a whole. Subsequent development of rainfall across East Asia is influenced by subseasonal variability and synoptic events that reduce predictability, but interannual variability in the broadscale monsoon onset for East Asian summer monsoon still provides potentially useful information for users about possible delays or early occurrence of the onset of rainfall over East Asia.     

南海夏季风爆发的数值预报模拟实验

1998年5月21日00时（UTC）,对流层上部200hPa的南亚反气旋中心位于（16oN,94oE）附近,850hPa南海的中南部仍为副热带反气旋控制;到21日12时,200hPa的南亚反气旋中心迅速移到（21oN,94oE）附近,同时850hPa的南海副热带反气旋减弱东撤,南海的中南部由东南风转变为西南风,南海夏季风爆发。本文利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式（MM5V2）模拟预报这一过程,同时通过敏感性实验研究了区域边界条件和水平分辨率对季风预报模拟实验的影响。     

An Analysis of the Characteristics of Monsoon Onset over the Bay of Bengal and the South China Sea in 2010

Based on NCEP/NCAR daily reanalysis and the Tropical Rainfall Measuring Mission data, the background atmospheric circulation and the characteristics of meteorological elements during the period of the Bay of Bengal monsoon (BOBM) and the South China Sea (SCS) monsoon (SCSM) in 2010 are studied. The impacts of the BOBM onset on the SCSM onset and the relationship between the two monsoons are also analyzed. The two main results are as follows. (1) The BOBM onset obviously occurs earlier than the SCSM onset in 2010, which is a typical onset process of the Asian monsoon. During the BOBM’s onset, northward jump, and eastward expansion, convective precipitation and southwest winds occurred over the SCS, which resulted in the onset of the SCSM. (2) The relationship among strong convection, heavy rainfall, and vertical circulation configuration is obtained during the monsoon onsets over the BOB and SCS, and it is concluded that the South Asian High plays an important role in this period.     

南海夏季风槽的年际变化和影响研究

南海夏季风槽是南海夏季风的重要组成部分，它的活动不仅对大气环流和气候有明显影响，其本身也具有明显的年际变化特征。首先定义了一个描写南海夏季风槽强度的指数，然后分别对强、弱南海夏季风槽年的例子进行了合成分析。分析结果表明，对应强、弱不同的南海夏季风槽年份，在大气环流背景、对流活动以及海温背景场方面都有很明显的区别，说明南海夏季风槽的异常不是偶然的，有其十分明显的大背景。合成分析的结果还表明，南海夏季风槽的强弱异常不仅对中国夏季降水有重要影响，还会通过遥相关过程影响北半球的其他区域。     

南海夏季风强度年代际变化基本特征

利用美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心 (NCEP/NCAR) 的再分析资料, 通过合成分析、对比分析等方法, 对南海夏季风的年代际变化的划分、不同年代际阶段平均场的差异及其成因进行研究。分析表明:南海夏季风强度具有显著的年代际变化特征, 在20世纪70年代末出现了年代际时间尺度的转折, 可将其分成两个阶段, 1960—1976年 (简称第一阶段) 和1980—1998年 (简称第二阶段), 第二阶段与第一阶段相比, 南海地区夏季西南风强度显著减弱, 年际变化的方差显著变大, 变化周期变短, 但是南海中南部地区的上升运动却有所加强。夏季, 从低层到对流层高层, 中国大陆上空的气温显著降低, 海洋上空的气温有所升高, 在热力作用下, 导致大陆中低层位势高度增加比海洋上大, 形成大陆地区反气旋性环流加强, 从而减弱了南海中北部地区的西南风。从辐散风场来看, 赤道东太平洋地区海温显著增加可能对南海中南部地区上升运动的加强起着重要的作用。     

2021年南海夏季风爆发偏迟原因分析

通常La Ni?a年南海夏季风爆发偏早,但是2021年La Ni?a背景下南海夏季风于5月第6候爆发,较常年偏迟。利用NCEP/NCAR再分析资料,从热带海温异常(SSTA)和季节内振荡(ISO)北传的角度来分析2021年南海夏季风爆发偏迟的原因。结果表明La Ni?a确实使春季的西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)减弱,特别是4月之前;但是由于热带印度洋海温在冬春季持续偏暖的背景下抵消了La Ni?a的影响,特别是在5月,La Ni?a的影响小于热带印度洋的作用,导致5月西太副高偏强,南海夏季风爆发偏迟。此外,受La Ni?a影响,4月西太副高偏弱,南海地区背景正压南风偏弱,不利于南海地区赤道ISO的北传,这与气候态正好相反;随着热带印度洋SSTA的影响越来越显著,西太副高逐渐加强,直到5月下旬,背景正压经向南风才扩展到10°N以南地区,导致2021年南海地区赤道ISO北传偏迟,这也是2021年南海夏季风爆发偏迟的一个重要原因。热带印度洋和太平洋SSTA通过“竞争”共同对南海夏季风爆发产生影响,因此关注二者在冬春季的发展非常重要。     

夏季南海季风槽与印度季风槽的气候特征之比较

亚洲夏季风槽包括两大重要组成部分,即南海夏季风槽和印度夏季风槽.两个季风槽同属于热带夏季风系统,具有热带辐合带的性质.但由于所处地理位置、海陆分布、受到的影响系统不同等原因,两个季风槽有明显的异同点.利用气候平均资料分析,揭示南海夏季风槽和印度季风槽的结构特征和演变特征的异同点,有利于提高对亚洲夏季风系统的认识.作者首先讨论了结构特征方面的差异,从季风槽的对流特征、环流场配置特征、热力结构特征等方面探讨了两个季风槽的区别,分析结果表明南海夏季风槽和印度夏季风槽在结构特征方面区别不算很大,都具有热带季风辐合带的典型结构,低层辐合,高层辐散,有明显的季风经圈环流,热力结构特征均是低层偏冷,中高层偏暖.相对来说,印度夏季风槽比南海夏季风槽强且深厚.其次对南海夏季风槽和印度夏季风槽的演变的气候特征所进行的分析表明,季风槽建立时间与季风爆发时间是一致的.南海夏季风槽爆发早且突然,撤退缓慢,维持时间长;印度夏季风槽则是渐进式的爆发,撤退迅速,维持时间较短.两个季风槽的温湿演变特征也有所不同.