东亚冬季风异常与全球大气环流变化：Ⅰ.强弱冬季风影响的对比研究

利用ＥＣＭＷＦ资料挑选出一个强冬季风年（１９８６年）和一个弱冬季风年（１９８０年）,通过个例分析对各种气象要素场及中高纬度大尺度环流在强弱冬季风年的差异特征进行比较。分析结果表明：东亚冬季风是全球大气环流的一个重要组成部分,冬季风异常关联着全球环流的异常;这种异常不仅在中高纬度环流中表现出来,而且在热带地区大尺度流场上尤为显著,强终冬季风所对应的长波槽脊分布,低纬对流特征,三维流场结构都是截然不同     

青藏高原夏季风强弱年波包传播特征分析

采用1996—2005年NCEP/NCAR 600 hPa逐日再分析资料,利用高原季风指数定义和波包传播的诊断方法(WPD),研究了高原夏季风强弱年(1998年和1997年)不同发展阶段的波包传播特征。研究表明,在高原夏季风开始前,都存在着季风的加强期,期间高原地区都有来自乌拉尔山—巴尔喀什湖地区向东传播的波包和来自阿拉伯海、阿拉伯半岛地区向西传播的波包。当乌拉尔山向高原地区的波包传播减弱,高原地区波包传播主要来自西太平洋地区时,高原夏季风爆发。在高原夏季风爆发后,存在着季风的加强期、维持期和减弱期等不同阶段。季风加强期间,强年(1998年)主要是从西太平洋地区向西传播到高原的波包值,而弱年(1997年)西太平洋地区几乎没有向西传播到高原的波包;季风维持期间,强年(1998年)表现出高原地区波包大值区向四周频散的趋势,而弱年(1997年)反映出与强年(1998年)相反的特征,高原地区有来自阿拉伯海、阿拉伯半岛地区和西太平洋地区传播来的波包;季风结束减弱期间,乌拉尔山地区的波包值再次向东传播影响到高原地区。最后分析波包强中心对应着天气系统扰动能量的中心,并且与天气系统也有较好的对应关系,波包强中心的传播常常与槽脊的移动相联系。     

青藏高原冬季风演变的新特征及其与中国西南气温的关系

利用1951 2011年NCEP/NCAR再分析资料和1960 2010年西南地区77站月平均气温数据,定义了冬季代表月(1月)青藏高原(下称高原)季风强度和位置的新指数,并分析了该指数与中国西南地区地面气温的关系,结果表明:(1)代表高原冬季风的冷高压强度和位置具有明显的年际、年代际变化,20世纪70年代末发生了由弱到强的突变,80年代中期则是由偏北到偏南的突变。在全球变暖的大背景下,高原冬季风强度的振荡频率加快,由较长的7年周期向4年周期转化;位置指数的4年与10年周期存在明显的反相变化,自2005年以来位置振荡周期由10年向4年转化,南北摆动更为频繁。(2)当高原冬季风偏强时,北方冷空气与西南暖湿空气在西南地区交汇减弱,云量减少,辐射增温作用使西南地区温度一致偏高,西南地区东部低层出现异常下沉运动中心,下沉增温作用使该地区温度偏高更明显;当偏弱时,则相反。(3)当高原冬季风偏北时,北方较强冷空气南下,南支槽加深,西南暖湿空气与北方冷空气交汇于川滇地区,产生异常上升运动,云量增多,接收的太阳辐射减少,且冷空气活动频繁,西南地区温度一致偏低,上升冷却作用使西部气温偏低更明显;当偏南时,则相反。     

中国南方地区冬季风降水异常的分析

1997/1998和1998/1999年冬季是中国南方典型的多雨年和少雨年,它们分别发生在El Nio年和La Nina年.为了了解这两个冬季降水异常的原因,通过对比分析方法对这两个冬季的大气环流和水汽输送的差异进行了研究.结果表明:多雨年与ENSO事件的暖期相联系,西风带槽脊偏东偏弱,东亚冬季风减弱,副热带高压增强,对流层低层距平流场上呈现两个反气旋和一个气旋性环流,中心位于长江流域的气旋性环流的垂直结构和形成机理与菲律宾海反气旋不同.少雨年赤道海温的距平分布及高低层环流系统都与多雨年几乎相反.研究还揭示,冬季中国南方地区的水汽主要来自南支西风带低槽前部的西南气流和南海-中南半岛上空的转向气流,水汽输送通道随高度有明显的变化.1997/1998年冬季加强的南支西风气流和菲律宾海异常反气旋有利于水汽向中国大陆输送;1998/1999年南支西风气流弱,中国东南沿海低层为冷性高压控制,两支水汽输送带都大大减弱.这种水汽输送的明显年际变化是造成这2年冬季南方降水明显差异的一个关键因子.     

北半球大气环流及其冬季风的年代际变化对青藏高原冬季降雪的影响

对1961~2010年间北半球大气环流背景异常变化及其东亚冬季风指数(东亚大槽位置指数-CW、西伯利亚高压指数-SH)与青藏高原降雪之间在年代际尺度上的相关关系进行了分析,结果表明:北半球冬季行星波年代际尺度上的异常导致了青藏高原地区冬季降雪在年代际尺度上的变化,北半球行星波"冬三(波)"流型的年代际尺度变化是青藏高原地区冬季降雪年代际尺度上增加/减少的环流背景;青藏高原冬季降雪与东亚冬季风之间也存在着年代际尺度上的显著相关。相对于1961~1986年间的冬季风减弱,青藏高原地区冬季降雪量呈现出增加趋势。结果也指出,青藏高原地区的冬季降雪、CW和SH在1986年前后存在一次显著的突变;突变后北半球冬季三波流型明显增强,青藏高原地区的降雪也相应发生了由多到少的变化。     

亚洲急流与冬季风的关系及其对中国气候的影响

利用NCEP\NCAR逐月再分析资料和中国台站逐日观测数据,采用奇异值分解(SVD)、相关分析和合成分析等方法,研究冬季亚洲高空急流的配置与冬季风的关系及其对地面气候的影响.结果表明,青藏高原至亚洲东部沿海的副热带急流强(弱),高纬的温带急流弱(强)时,中国中、东部大范围地区气温偏低(高);中东急流强(弱),东亚副热带急流偏南(北),温带急流东南部较弱(强)时,西南气温偏低(高),东北气温偏高(低),中、东部地区冬季降水偏多(少).结合水平风场的变化,副热带地区出现西风异常弱,温带出现东风异常时,有利于东亚大槽加深并向南扩张,低层偏北风加强,东亚冬季风增强,而青藏高原反气旋环流被削弱,冷高压减弱,相应的高原季风减弱.高、低纬急流区纬向风的差异较大时,加强了急流对低层冷、暖空气交绥的引导和汇聚的作用.东亚季风指数(EAMI)与高原季风指数(PMI)在冬季多呈负相关.冬季风异常期间,若副热带急流偏强,温带急流偏弱,高纬的干冷空气受南侧急流的汇聚作用而南侵,有利于中国大部分地区降温,降水减少;反之,低纬的暖湿气流受到北侧急流引导而向北输送,导致中国大部分地区升温,降水偏多.     

东亚冬季风异常与全球大气环流变化 I. 强弱冬季风影响的对比研究

利用ECMWF资料挑选出一个强冬季风年（1986年）和一个弱冬季风年（1980年）,通过个例分析对各种气象要素场及中高纬度大尺度环流在强弱冬季风年的差异特征进行比较。分析结果表明：东亚冬季风是全球大气环流的一个重要组成部分,冬季风异常关联着全球环流的异常;这种异常不仅在中高纬度环流中表现出来,而且在热带地区大尺度流场上也尤为显著。强弱冬季风所对应的长波槽脊分布、低纬对流特征、三维流场结构都是截然不同的。冬季风异常不但造成了同期环流形势的差异,而且对后期环流和天气状况也有影响。     

东亚冬季风指数的对比分析及其与中国冬季气候的关系

利用1979~2018年ECMWF再分析资料和国家气候中心站点数据,对比分析10个东亚冬季风指数的气候倾向率、周期变化特征及相关关系,运用多变量经验正交函数分析东亚冬季风系统各成员要素的内在关联性,讨论各指数与中国冬季气温的关系。结果表明：近40a东亚冬季风强度呈缓慢的减弱趋势,存在准3a、准5a的周期变化,1983年、1985年和1995年为东亚冬季风活动异常强烈的年份;东亚冬季风同类指数之间的相关性好于不同类指数,季风系统各成员要素联系紧密、协同变化关系明显;东亚冬季风指数与中国东部地区冬季气温的相关性优于西部高原地区,各指数与西北地区冬季气温均呈显著负相关。     

东亚冬季风强度指数及其变化的分析

根据东亚地区 ５００ ｈ Ｐａ 高度场 Ｅ Ｏ Ｆ分析结果,并参照历史平均东亚大槽的位置,定义了一个东亚冬季风强度指数（ Ｈ５０ ）。讨论了 Ｈ５０ 与东亚大气环流和我国气温的关系,并分析了 Ｈ５０ 在 １９５１～１９９２ 年的变化。     

1997年桂林异常气候特征的诊断分析

通过对桂林１９７年气候特点的比较分析,找出造成异常现象的主要环流特征,对今后异常气候预报有一定的参考意义。     

高原季风研究主要进展及其科学意义

季风是气象界的"永恒"课题,已有数百年的研究历史。亚洲季风系统中存在着3个相对独立的子系统:南亚季风、东亚季风和高原季风。简要总结了国内外关于高原季风的若干研究进展,对比分析了各阶段高原季风研究的特点。同时指出今后应进一步丰富高原季风指数定义,并对高原季风变化的物理成因等方面进行深入研究。     

东亚季风环流由夏向冬的季节转变与中国前冬气候的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、CMAP降水及Hadley环流中心海温资料等,对东亚季风环流由夏向冬的季节转变与中国前冬气候的关系进行了研究。参考前人定义的亚太热力差指数,计算了1979-2016年亚太热力场由夏向冬的季节转变时间(平均为56. 6候)。结果表明,该季节转变时间点能很好地表征东亚季风环流由夏向冬的季节转变。东亚季风环流由夏向冬的转变特征表现为:低层大陆热低压转为大陆冷高压,阿留申低压形成加强,低空偏南风转为偏北风;中层东亚大槽形成,副高单体减弱成一个副热带高压带;高层南亚高压中心从青藏高原移至菲律宾以东洋面上,高空偏北风转为偏南风。此外由夏向冬的季节转变时间与中国前冬降水和地面气温有着紧密的联系,并且该转变时间的早晚与前期夏季热带太平洋的海温呈现类ENSO异常海温型的相关分布,即表现为前期夏季热带中东太平洋海温偏低(高)时,后期东亚夏季型季风环流向冬季型季风环流转变易偏晚(早),这对东亚季风环流季节转变的预测提供了依据。     

冬季北太平洋涛动异常与东亚冬季风和我国天气气候的关系

用1948-2000年的北半球海平面气压场月平均资料，计算了北太平洋涛动指数和东亚冬季风指数，并研究了北太平洋涛动与东亚冬季风及我国冬季天气气候的关系。研究表明，北太平洋涛动异常变化与我国冬季天气、气候关系密切。强涛动年，东亚冬季风偏弱，我国气温普遍偏高，长江中下游地区降水偏少，而华南降水偏多；而弱涛动指数年，东亚冬季风偏强，我国气温普遍偏低，降水偏少。此外，还指出，强(弱)INPO年大气环流具有弱(强)WP型和强(弱)EU遥相关型。     

我国东北地区冬季气温变化的东亚冬季风背景

利用中国气象局国家气象信息中心1961—2011年我国东北地区72个气象站月平均气温资料及NCEP/NCAR月平均海平面气压、500 hPa高度场及200 hPa与850 hPa风场再分析资料,对东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列经去除线性趋势处理后的变化特征进行对比分析。结果表明:去除线性趋势后,东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列的相关系数为-0.69,较原始序列更为显著;两者变化的阶段性较为同步,我国东北地区冬季气温于2004年已转入低温阶段,这与东亚冬季风同时转为偏强阶段关系密切;两者均存在20年左右的长周期,同样存在相近的阶段性短周期;我国东北地区冬季气温的增温变化趋势在1986年前后的增暖性气候突变中起重要作用。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温年代际信号的相关系数达-0.86,较原始序列年代际相关更为显著;两者的年代际变化存在21.5年左右的共同准周期。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温的年际变化序列存在4年左右的共同准周期。我国东北地区冬季气温的年际和年代际异常存在与东亚冬季风相关联的200 hPa东亚急流、500 hPa东亚大槽、乌拉尔高压、850 hPa风场、地面西伯利亚高压等的异常背景。     

青藏高原季风对西北降水影响的相关分析

通过对高原季风指数与西北地区月降水量遥相关关系的分析,论述了１月份高原冬季批指数与西北地区年降水和夏季月降水相关显著,其相关分布型与西北夏季三种降水类型相似;６月高原季风指数对西北降水量的影响也最明显。高原季风异常可能与高原下垫热力异常有关,从而推测冬季风异常通过高原这个巨大的热载体而影响夏季风异常。     

一种东亚冬季风指数的环流意义及优化

论证了东亚冬季风环流指数IG与冬季蒙古高压强度和南北位置存在显著的同时相关,故IG本质上也是蒙古高压指数。在此基础上,构造了与IG结构相同的环流指数,从中筛选出一批优化的东亚冬季风指数IM。IM保持了IG结构简单、环流意义清晰的优点,且其格点选择更为合理,与中国同期气温负相关联系更强。因为定义IM的格点与蒙古高压关系密切,故IM也可称为蒙古高压指数。