热带地区100 hPa东风气流的气候效应(Ⅰ): 与华南气候的关系

利用NCEP／NCAR再分析资料、西太平洋副热带高压(下称西太副高)指数距平资料,分析了热带地区100hPa东风强度与华南气候之间的关系。结果表明：(1)冬季东风强度与同期及3月份华南降水存在显著的负相关关系。合成分析表明,弱东风年冬季华南地区700hPa为西南风距平,有利于孟加拉湾的暖湿空气向华南上空输送。(2)前期秋冬季节平均东风强度与区域平均的华南夏季气温之间存在很好的相关关系,相关系数达到-0．617。合成分析发现,弱东风年夏季西太副高偏强,位置偏西,使得华南地区在强副高控制之下,多为晴空少云天气,气温偏高。     

欧亚遥相关型对印度夏季风与华北夏季降水间关系的影响

利用国家气候中心160站月平均降水资料、印度热带气象研究所的全印度月平均降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从年际和年代际角度分别研究了欧亚遥相关型（Eurasian teleconnection,EU）对印度夏季风与华北夏季降水关系的影响,并探究其物理机制。结果表明,EU与印度夏季风之间的相关系数只有-0.078,二者相互独立。印度夏季风与华北夏季降水有正相关关系（Indian Summer Monsoon and North China Summer Rainfall,ISM-NCSR）,且在正EU位相时,ISM-NCSR关系较弱;负EU位相时,ISM-NCSR关系较强。这是由于EU负位相时,贝加尔湖右侧存在反气旋环流,有利于北风及冷空气南下。因此,强印度季风时北上的暖湿气流在华北地区与偏北风相遇形成锋面,有利于华北降水;弱印度季风时华北地区完全被强北风控制,水汽输送通道被阻断,不利于降水,从而导致ISM-NCSR关系强。正EU位相时与此相反,相关关系弱。     

区域气候模式对华北夏季降水的气候模拟

使用美国ＮＣＡＲ区域气候模式ＲｅｇＣＭ２对１９９１和１９９４年我国华北夏季降水进行了气候模拟研究,以检验ＮＣＡＲ区域气候模式对华北夏季降水的气候预测能力。模拟结果表明,该模式能较好地模拟华北夏季降水的主要分布特征,对华北少水年（１９９１年）和我水年（１９９４年）夏季降水的模拟都比较成功。模式还能罗好地模拟夏季季风的发展过程,地环流场的模拟也与分析场比较一致,因而该模式可以用于研究物预测华北夏季降水     

华北汛期降水异常与100hPa高度场异常的关系

利用华北17站1951～2000年的逐月降水资料,与前期的100 hPa高度场(1958～1997年)求相关,找到了100 hPa高度场影响华北地区汛期降水的关键影响区为25°～35°N,85°～105°E,对应的关键影响时段为前一年3～5月.然后用SVD方法证实了前一年春季正是与华北汛期降水相关最显著的时段;而所选关键区正是处于一种范围更大的100 hPa高度场空间分布型的关键部位,而华北地区是关键区影响中国东部降水的最显著的区域之一.     

南亚高压与华北夏季降水的关系

利用1958-1997年40年华北地区逐月降水资料与南亚高压的特征参数进行比较,分别检验了同一年6月南亚高压中心经度和前一年6月高压中心强度与华北夏季降水的相关性。从100hPa流场形势、低层到高层速度势和流函数的上下配置、辐合辐散风场以及涡旋风场的高低空配置等不同方面讨论了南亚高压对华北夏季降水的影响机制。结果表明,如果当年6月南亚高压的位置偏西,华北夏季降水就有可能增加。     

华北夏季降水异常与华南前汛期降水异常的关系

为改进华北夏季降水异常的预测能力、寻找前期异常信号的监测预测指标,本文利用1961-2020年华北、华南夏季降水资料,美国环境预报中心和大气科学研究中心（National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research, NCEP/NCAR）的再分析环流资料、向外长波辐射资料（Outgoing Longwave Radiation, OLR）,采用相关、合成和环流异常回归重构等方法,分析了华南前汛期（5-6月）降水异常与华北夏季（7-8月）降水异常的联系。结果表明：（1）华北夏季（7-8月）降水异常通常与华南前汛期（5-6月）降水异常呈反位相关系,即如果华南前汛期降水偏多,对应华北夏季降水就会偏少,反之亦然。华南前汛期降水异常可以作为华北夏季降水异常监测预测的一个前期指标。东亚夏季风造成对流层低层水汽输送异常和北半球夏季热带低频信号传播造成对流层中低层环流异常是两地降水呈反位相变化的联系机制。（2）在水汽输送方面,如果5-6月东亚副热带夏季风偏强,即东亚西南南风（SSW）显著偏强...     

新疆夏季降水异常与100hPa南亚高压月平均环流特征的相关分析

利用1979-1995年6-8月逐月的100hPa平均高度场资料及相对应的降水资料，对新疆夏季降水异常月的南亚高压的环流特征进行了较为系统的分析，分别总结出了南疆和北疆降水偏多月及降水偏少月时南亚高压环流特征不同的8种类型。     

登陆我国台风与华北夏季降水的相关

利用1957-2002年华北104站月降水量、登陆我国台风频数、海平面气压场、850hPa流场、500hPa高度场资料，分析了华北地区夏季降水与登陆我国台风的关系。结果表明：华北中部和东部夏季降水量与登陆我国台风频数存在着显著的正相关，中心在华北中部的河北饶阳和保定一带。在登陆台风特多年，华北中、东部夏季降水增加（偏涝），南部降水减少（偏旱）；登陆台风特少年则相反。逐月分析发现．8月登陆我国台风频数与华北地区同期降水量相关最好，而且显著的正相关仍然位于华北中部和东部。多（少）登陆台风活动年无论是海平面气压距平场、850hPa流场距平、500hPa高度距平场还是冷空气异常，其特征均与华北中、东部夏季降水偏多（少）年相似。     

北极涛动年代际变化与华北夏季降水的联系

利用NCEP／NCAR再分析资料和华北夏季降水资料，研究了北极涛动的年代际变化及其与大气环流的关系，进而研究与华北夏季降水异常变化的联系。结果表明，北极涛动具有明显的年代际变化，并在1969年发生了气候突变。北极涛动年代际异常与亚洲中纬度高度场异常、850hPa风场的年代际异常具有很好的一致性。在年代际尺度上，北极涛动与贝加尔湖地区阻塞高压发生频率、东亚夏季风强度和华北夏季降水的关系较为密切。     

华北夏季降水气候场的主分量逐步回归预报模型

由于近几十年来华北干旱频繁发生,给农牧业生产造成很大影响,因此,如何寻找影响华北夏季(6~8月)降水的预报因子就显得至关重要。本研究的目的就是提出气候场的主分量回归预测模型,对1951~2001年华北夏季降水的变化特征进行拟合并预报。研究发现,所选取的70个预报因子分别为高度场、海温场和海平面气压场不同区的前2个主分量,所建立的回归预报方程反映出在夏季来临的前2个月,海平面气压场的变化对华北夏季降水具有一定的影响,特别是海平面气压场的变化在一定程度上反映出ENSO的信号。研究结果也指明ENSO对华北夏季降水的影响具有阶段性,在20世纪70~80年代之间的反相关性较强。     

华北夏季降水减少与北半球大气环流异常的关系

利用华北地区20站夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用趋势分析、合成分析等方法,对华北夏季降水减少与北半球大气环流异常进行对比分析。结果表明,华北夏季降水量1951—2008年呈显著减少趋势,平均每10 a减少13.4 mm,1965年发生了气候突变,之后降水量减少更加明显。北半球大气环流在1965年前后有明显不同：1）1951—1965年夏季500 hPa高度场欧洲大槽、贝加尔湖槽较深,乌拉尔山高压脊较强,经向环流表现突出;而1966—2008年夏季欧洲大槽、贝加尔湖槽较浅,乌拉尔山高压脊较弱,纬向环流表现突出。2）1951—1965年夏季500 hPa蒙古冷槽位置偏北偏西,冷空气活动经常影响华北地区;而1966—2008年夏季蒙古冷槽位置东移南压到河套附近,冷空气经常影响华北以南以东地区。3）1951—1965年夏季海平面气压场蒙古低压异常强大,而1966—2008年蒙古低压明显减弱。4）1951—1965年夏季850 hPa东亚夏季风一直伸展到华北、东北地区,蒙古地区存在明显的气旋性环流,在河套附近产生风向辐合;而1966—2008年东亚夏季风在到达30°N附近风速显著减小,很少越过长江到达华北地区,在长江流域形成了风速辐合,同时蒙古地区的气旋性环流消失,河套附近的风向辐合变的很弱。1951—1965年华北多雨是由于东亚夏季风水汽的有效输送和河套附近的风向辐合造成的,而1966—2008年长江流域多雨是由于东亚夏季风在这里产生了风速辐合造成的。华北夏季降水减少与北半球大气环流异常有很好的联系。     

夏季中国华北与印度降水之间的关联及其成因分析

本文基于1951~2012年的再分析资料以及站点观测资料,针对中国华北夏季降水和印度夏季风降水的协同变化(正相关)关系,利用集合经验模态分解法(EEMD)对两个降水序列进行时间尺度分解,并在年际尺度上分别考察了对两者正相关关系形成的有利和不利环流形势.结果表明,印度夏季风降水和华北夏季降水序列的较好正相关关系主要来自周期为2~3年的年际尺度分量,两者在该时间尺度上的相关系数为0.34,达到99%的信度水平.在年际尺度上,与印度夏季风降水异常有关的对流层中高层环半球遥相关型(CGT)波列能够衔接伊朗高原和环渤海地区上空的同位相环流异常(反气旋式或气旋式),从而有利于华北夏季降水和印度夏季风降水之间的协同变化.然而,这一协同变化关系并不总是成立.当伊朗高原上空异常中心的位置偏西时,CGT波列无法形成.这时,即使印度夏季风降水出现显著异常,华北地区却易受东亚—太平洋型或西太平洋型遥相关型的影响而其降水形势可能与印度夏季风降水形势相反.这些结论有助于进一步理解印度夏季风降水与华北夏季降水的正相关关系,从而对华北夏季降水的预测具有参考意义.     

夏季新疆降水异常与印度降水的关系

利用1960-2003年6～8月新疆75个气象站降水量、印度地区降水量和NCEP/NCAR再分析资料,分析了新疆夏季降水量与印度降水之间的关系,以及印度降水变化与新疆降水异常联系的可能的物理机制.研究表明.印度降水与新疆夏季降水量之间存在显著的反相关关系,它们之间的线性相关系数为-0.39.夏季印度降水变化与其西北侧的西亚-中亚地区对流层平均温度呈显著正相关,从而与对流层高层南亚高压中心东西振荡和高压西部强弱,西亚地氏副热带西风急流(西亚急流)强度和南北位置振荡,500 hPa伊朗高压南北和东西振荡密切联系,夏季印度降水变化通过与这些影响新疆降水的系统联系而与新疆夏季降水呈显著的反相关关系.Eliassen-Palto通量(EP通量)的动力学诊断分析进一步表明,印度季风偏强(偏弱)导致南亚高压两侧由南向北进入亚洲西风急流人口处的波作用通量偏强(偏弱),使得西亚急流偏强(偏弱)、偏北(偏南).     

中纬度阻塞高压指数与华北夏季降水的联系

利用500hPa高度场资料计算了亚洲中纬度3个区域(鄂霍次克海区、贝加尔湖区、乌拉尔山区)阻塞高压指数，通过相关分析、合成分析研究了阻塞高压指数与华北夏季降水之间的联系。结果表明3个区域阻塞高压指数均具有明显的年代际变化，并且与华北夏季降水在年代际尺度上关系密切，相关系数分别为-0．4622、-0．6763、-0．6713。在阻塞高压的频发期，中纬度西风在东亚地区发生分支，分别形成极锋和副热带锋区，东亚夏季风偏弱，西太平洋副热带高压位置偏南，我国夏季雨带位置偏南，造成华北夏季干旱；而在阻塞高压的少发期则相反。     

北半球夏季大气低频振荡演变特征及其与华北夏季降水的关系

本文采用1981～2010年夏季5～10月逐日的（10°S～50°N,40°E～160°E）范围内向外长波辐射OLR（Outgoing Longwave Radiation）资料和850 hPa层纬向风速资料（简称U850）作经验EOF（Empirical Orthogonal Function）分解,重新计算北半球夏季大气低频振荡BSISO（Boreal Summer Intraseasonal Oscillation）指数,并分析了其演变特征及其对华北夏季降水的影响规律。结果表明:（1）在北半球夏季印度洋—西北太平洋地区存在两种明显的低频信号,一种是BSISO1,空间分布呈西北—东南倾斜状,从热带印度洋向东北方向传播,振荡周期约为45 d;另一种是BSISO2,空间分布呈西南—东北倾斜状,从西北太平洋向西北方向传播,振荡周期约为20 d。（2）BSISO主要是通过影响大气环流和水汽输送来影响华北夏季降水过程。在500 hPa层,BSISO信号会造成华北地区东部副热带高压位置南北移动和强度发生变化来影响华北夏季降水;在850 hPa层,BSISO信号会通过伴随的气旋性或反气旋性异常环流影响向华北的水汽输送来影响华北夏季降水。（3）虽然热带大气季节内振荡MJO（Madden-Julian Oscillation）信号在全年都存在,但其变化在冬半年尤其冬季振幅最大,在夏季最小。BSISO信号变化在夏半年尤其夏季振幅最大。因此,利用热带大气低频信号开展延伸期降水过程预测,冬半年可以重点考虑MJO的影响,夏半年重点考虑BSISO的影响。     

夏季中国华北降水、印度降水与太平洋海表面温度的耦合关系

本文基于1951~2014年的站点观测资料以及再分析资料,应用多变量经验正交分解法（MEOF）研究了年际尺度上华北夏季降水、印度夏季降水与海表面温度之间的耦合关系（主要模态）。结果表明:当印度夏季降水偏强时,若同期夏季赤道中东太平洋海温表现为La Ni?a位相,则西太平洋暖池对流加强,副热带高压偏西偏北,有利于华北夏季降水与印度夏季降水一致增强。反之,当印度大部降水偏弱时,若同期夏季赤道中东太平洋海温表现为El Ni?o位相,则华北夏季降水和印度夏季降水一致减弱。然而,两地夏季降水的协同变化关系并不总是成立。当赤道中东太平洋海温异常随时间演变表现为冬春El Ni?o衰减型时,伴随着印度洋偶极子（IOD）正位相的衰减过程,这会减弱东亚夏季风,使得华北夏季降水偏少。此时印度半岛夏季降水增强区集中在其西部,无法形成连接印度和华北夏季降水异常的环半球遥相关（CGT）波列,可能使得华北夏季降水异常与全印度夏季降水异常成相反形势。这些结论揭示了中国华北夏季降水、印度夏季降水和海表面温度之间的耦合关系,有助于进一步理解海温外强迫对两地夏季降水之间相关关系的作用,从而对华北夏季降水的预测具有参考意义。     

南亚高压建立早晚与亚洲热带夏季风及中国中东部夏季降水的关系

利用1979—2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料、全国753个测站的逐日降水资料和向外长波辐射(OLR)资料讨论了4—5月南亚高压在中南半岛上空建立的早晚与后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水的关系。发现南亚高压建立偏早(晚)年,亚洲热带地区纬向风垂直切变转向和对流爆发早(晚),对流层低层赤道印度洋地区为反气旋式(气旋式)距平环流。相应地,亚洲热带夏季风建立早（晚）。此外,南亚高压建立早晚年,夏季6—8月期间亚洲区域的大气环流形势及水汽输送状况也存在显著差异:偏早(晚)年,南亚高压和西太副高偏弱(强),中高纬环流形势有(不)利于冷空气南下,长江以南地区上升运动偏强(弱),长江以北地区则上升运动偏弱(强),我国中东部至西太平洋地区为气旋式(反气旋式)水汽通量距平环流控制,导致中国中东部夏季降水在南亚高压建立早晚年大致呈现反相分布。因此南亚高压在中南半岛上空建立的早晚可以作为高层先兆信号,对后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水分布起到较好的指示作用。      

青藏、伊朗高原地区300hPa温度场异常与我国降水的关系

青藏高原、伊朗高原地区下垫面的热力异常在300hPa温度场上有明显的特征,本文利用SVD诊断方法分析了300hPa温度场异常与我国区域降水的关系。分析表明：(1)伊朗高原南部和青藏高原中东部地区4月份300hPa温度与我国黄河上游以南地区5月份降水有显著的正相关关系;(2)高原大部特别是其南部地区4～6月300hPa温度与我国长江中下游以南部分地区7月份降水存在显著的反相关关系;(3)高原大部特别是其南部地区4～8月300hPa温度与我国黄河下游以南部分地区9月份降水有显著的正相关关系;(4)高原中部前一年6～10月300hPa温度与当年我国1月份长江中下游及以南大部分地区降水存在显著的反相关关系;(5)伊朗高原特别是伊朗高原中南部前一年6～10月300hPa温度与当年我国4～5月份长江中下游部分地区降水存在显著的反相关关系;(6)高原中南部9～10月300hPa温度与我国11月份长江中下游以南部部分地区降水存在显著的反相关关系。     

福建夏季降水异常与ENSO循环及东亚季风的关系

利用NCEP／NCAR发布的500hPa高度和OLR场以及福建38个站降水资料，分析了福建夏季降水异常与ENSO及东亚夏季风、西太平洋副高的关系。结果表明，西太平洋副高南北进退的异常及位于我国东南沿海的热带季风环流的异常变化，直接影响夏季降水的异常：副高脊线位置由春入夏北进的急缓，可能是夏季旱涝前期征兆；ENSO发展不同阶段，西太平洋副高脊线位置年变程存在较大的差异，夏季旱涝在较大程度上依赖ENSO循环的不同阶段。与ENSO循环有关的东亚太平洋地区EPA遥相关距平波列，严重地影响西太平洋副高南北位置及东亚夏季风强弱变化，是导致福建降水异常的一个重要途径。     

南亚高压和极涡活动与夏季降水的关系

分析了东南亚高压极涡活动对齐齐哈尔市降水的关系．结果发现，南亚高压和极祸是决定当地夏季降水的两大重要环流系统；北半球１００ｈＰａ冬季极涡异常变化对当地夏季降水具有很好的预报意义；冬季高原高度距平对７月５００ｈＰａＭ高变化具有指示意义。