东亚冬季风环流与大气加热场的联系

利用ECMWF／WMO客观分析网络点资料分析了1985年冬季东亚冬季风建立前后大气加热场的水平分布特征及其与经向环流的联系，结果表明东亚冬季风的建立及活动与大气加热场有密切的关系，冬季型加热场的建立标志着冬季风的建立，加热场的加强和减弱对应着冬季风环流的加强和减弱。最后探讨了大气加热场与大气环流之间的反馈关系。     

东亚与北美大气环流区域性特征的比较研究

本文以30年500hPa和海平面气压月平均资料为依据,对比分析了东亚和北美大气环流区域性特征的差异,以及不同的气候特征。如美国龙卷风灾害频繁。而中国季风雨带明显等。     

Nino C区秋季海温异常对东亚冬季大气环流的影响

研究了秋季赤道中东太平洋（Nino C区:0～10°S,180～90°W）的SST异常对东亚冬季大气环流的可能影响。在揭示二者联系的基础上,通过分析海温异常所引起的500hPa高度、经向风及纬向风的异常特征,探讨了秋季海温异常影响东亚冬季大气环流的可能途径。研究发现,Nino C区秋季SST异常,能够对东亚及西太平洋地区的大气环流及风场产生显著影响,进而影响东亚冬季风活动:秋季SST正（负）异常,引起西太平洋地区出现类似负（正）WP遥相关型的环流异常,中纬度纬向西风加强（减弱）,东亚及沿海地区出现异常南（北）风分量,经向风减弱（加强）,最终导致偏弱（强）的东亚冬季风活动。这是海温异常影响东亚冬季大气环流的一种可能途径。     

东亚-北太平洋区域冬季大气环流趋势分析

利用1948-2005年2．5°×2．5°的NCEP／NCAR再分析月平均高度场资料、温度场资料和高空风场资料,对冬季东亚-北太平洋区域环流进行了分析。结果表明,阿留申低压加深,西伯利亚高压减弱。500hPa高度场上,我国除了东北之外的其他地区位势高度存在明显的升高趋势;东亚温带西风急流和西太平洋西风急流增强,西太平洋西风急流存在向东延伸的趋势,东亚冬季风强度减弱;58年来冬季东亚-北太平洋区域内大陆上空大气变暖,海洋上空大气变冷,两者的温度差值增大。我国青藏高原和黄土高原变暖趋势明显。     

大气环流模式SAMIL模拟的夏季全球加热场和东亚夏季风

各国科学家一直致力于从理论和数值模拟上对季风系统进行全面地研究。本文根据“热力适应”理论, 从分析中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的最新版本大气环流谱模式(SAMIL2.4.7) 对全球非绝热加热场的模拟性能出发, 分析并解释了SAMIL对东亚夏季风 (EASM) 子系统的模拟情况。通过与再分析资料Reanalysis-2 ( NCEP/DOE AMIP-II Reanalysis ) 对比分析发现, SAMIL能很好地模拟出夏半球副热带地区加热场的四叶型分布 (LOSECOD), 但模拟的各加热场在强度上存在一定的偏差, 主要表现在感热加热在大陆上普遍偏高, 而潜热加热在印度半岛两侧、西太平洋地区(尤其在南北纬10°) 偏高, 赤道带、中南半岛、中国南海等地区偏弱。而对EASM子系统的分析发现, SAMIL能很好地模拟南亚高压; 较好地模拟西太平洋副热带高压的主体, 但西太平洋 (30°N附近) 潜热偏强使得模拟的副高强度偏强、 西伸脊点过于偏西; 模式也能较好地抓住夏季西风急流的两个中心, 但中纬度潜热、 感热的模拟偏弱造成急流两中心风速均小于Reanalysis-2资料 10 m/s左右。进一步的讨论可知, 造成感热和潜热偏差的主要原因是模式中云参数化方案和积云对流参数化方案的不足, 改进模式中相关的物理参数化方案将是SAMIL后续发展的首要工作。     

梅汛期东亚季风环流特征及其预测

利用１９５１￣１９９７年的东亚季风强度指数、印缅槽指数、５００百帕西太平洋副高（简称副高）特征量资料,分析６￣７月季风环流特征与梅雨和汛期降水的关系。结果表明：（１）季风强度适中,副高西伸脊点偏西成为夏季风雨带在长江流域停滞并引发特大洪涝的典型特征;（２）４￣５月印缅槽指数偏低（高）则６￣７月副高的西伸脊点偏东（西）;（３）夏季风的强弱与４￣５月季风的强弱和４月东西伯利亚冷高压强弱及５月印度半岛－     

近百年东亚冬季气温及其大气环流变化型态

利用最新20世纪近百年再分析气象资料,研究近百年东亚冬季气温变化型及其相关的大气环流型态.结果表明近百年内东亚冬季气温主要有两种变化型:第一是东亚西南与东北相反气温变化型,表现在40°N以南及105°E以西地区(西南地区)气温变化与40°N以北及105°E以东地区(东北地区)变化相反;第二是40°N以南气温一致变化型.与第一种气温变化型耦合的大气模态是500hPa欧亚型遥相关、西伯利亚高压及北大西洋涛动.当欧亚型遥相关负位相,北大西洋涛动正位相及西伯利亚高压减弱时,有利于蒙古和我国105° E以东的区域增温而我国西南地区和青藏高原降温,反之亦然.第二种气温变化型耦合大气模态是500hPa西太平洋型遥相关,北太平洋涛动.当西太平洋型遥相关及北太平洋涛动处于正位相时(北太平洋北负南正),东亚40°N以南地区增温,东亚40°N以北地区降温.耦合的大气模态的型态差异,影响各阶段气温的年际变化.近一百年中,欧亚型遥相关和北大西洋涛动在1984～2010期间的型态最显著,是20世纪80年代东亚显著增暖的原因之一.研究还发现20世纪中期后东亚气温的年际变化与极地环流的变化联系紧密,表现在西伯利亚高压范围东扩并与极地环流联系,也是近百年气温趋势上升的一个原因.     

热带偶极型对流活动与东亚夏季风的联系

采用１９７９～１９９４年ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ再分析风场资料和ＯＬＲ资料,研究了热带对流的变化特征,讨论了热带对流年际变化与东亚夏季风的关联。指出：夏季热带对流存在以西太平洋暖池附近和赤道中太平洋附近中心的年际变化方差大值区,且这两个中心的充变化呈偶极型反位相振荡,这种偶极型对流活动与东亚夏季风有密切关系。当暖池附近对流偏强（弱）,赤道中太平洋附近对流偏弱（强）时,东亚夏季风偏强（弱）,雨带偏北（南）     

东亚夏季风强弱年大气环流和热源异常对比分析

根据黄刚等定义的东亚夏季风指数, 对强、弱东亚夏季风年大气环流、大气热源和外强迫源SST的差异进行分析, 结果表明:强 (弱) 东亚夏季风年前期冬季到夏季, 太平洋SSTA为La Ni?a (El Ni?o) 型分布, 西太平洋暖池SST暖 (冷), 使得暖池附近对流活动较强 (较弱)。与此同时, 南亚大陆从印度半岛、青藏高原南部、中南半岛至华南大气异常加热 (变冷), 并且海陆热力对比加强 (减弱), 有利于出现强 (弱) 的东亚夏季风。此外, 由于暖池附近对流活动强 (弱), 该地区上升气流较强 (弱), Walker环流增强 (减弱), 当强 (弱) 的东亚夏季风向北推进时, 副热带西风急流北撤位置偏北 (南), 副热带高压位置也偏北 (南), 7月至8月华北 (江淮流域) 位于副热带西风急流南侧, 降水偏多, 江淮流域 (华北) 降水偏少。并给出与东亚夏季风年际变异有关的大气环流和SST异常的物理图像。     

冬季东亚大槽异常与El Nino的关系

通过对东亚大槽强度与El Nino事件的统计分析,揭露了在多数El Nino（反El Nino）事件的前期冬季,东亚大槽强度偏弱（偏强）的事实。对10个El Nino事件的合成分析亦表明,El Nino前冬季东亚西太平洋中高纬地区500 hPa为显著的高度正距平。谱分析进一步指出,冬季东亚大槽强度与赤道东太平洋各季SST有密切的关系,它们都具有显著的3—4年周期振荡,且槽强度的变化超前于SST约4—8个月。     

“丝绸之路”模态与东亚夏季环流的关系分析

基于1979—2015年ERA-Interim再分析资料,分析了夏季"丝绸之路"(the Silk Road,即SR)模态与东亚地区大气环流之间的联系,结果表明:在SR模态正异常年,200 hPa亚洲急流在东亚地区比较弯曲,在中国新疆和环渤海地区500 hPa上分别有一个高度脊和一个高度槽,在蒙古国、中国内蒙古以及日本以东500 hPa上有显著的位势高度正异常,风场异常与高度场配合较好。在对流层中低层的中国北方,有明显的下沉气流,在中国内蒙古、蒙古国以及日本以东,出现位涡负异常,而在朝鲜半岛附近,则有位涡正异常出现。中国环渤海地区降水偏少,而日本大部分地区降水偏多。在SR模态负异常年,200 hPa急流相对平直且更强,500 hPa的波列特征比正异常年更加显著,在中国内蒙古和蒙古国、朝鲜半岛、日本以东分别有"-、+、-"分布的位势高度场异常。与正异常年相比,位于东亚135°E附近的正异常中心变得显著,在该异常中心的西侧和东侧分别有上升和下沉异常气流,对应在朝鲜半岛和中国东北附近有较大的位涡负异常。在环渤海、朝鲜半岛南部和日本、日本以东洋面上,降水分别出现偏多、偏少和偏多现象。     

基于梯度的500 hPa槽线天气系统自动分析方法

利用位势高度场资料,针对500 hPa高空槽线天气系统,以天气学定义及其图形学特征分析为基础,在保持天气动力学理论约束的同时,提出基于位势高度梯度进行槽线天气系统自动分析的方法。面向各级气象台站的天气预报业务,利用气象信息综合分析系统 (MICAPS) 第4类位势高度格点数据资料,经过梯度计算、垂线确定、方向划分、邻域对比、节点初选、噪声判别、分类滤除、聚类分析、轴向平均等步骤,解决了一系列相关技术问题,完成了西风槽和横槽两类槽线系统自动分析的程序开发。近年宁夏寒潮强降温等过程的分析试验表明,该算法稳定可靠,中高纬度地区槽线分析能力更强,运行效率进一步提高。     

Leading Pattern of Spring Drought Variability over East Asia and Associated Drivers

Drought events have become more frequent and intense over East Asia in recent decades, leading to hugesocioeconomic impacts. Although the droughts have been studied extensively by cases or for individual regions, theirleading variability and associated causes remain unclear. Based on the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index(SPEI) and ERA5 reanalysis product from 1979 to 2020, this study evealuates the severity of spring droughts in East Asiaand investigates their variations and associated drivers. The results indicate that North China and Mongolia have ex perienced remarkable trends toward dryness during spring in recent decades, while southwestern China has witnessed anopposite trend toward wetness. The first Empirical Orthogonal Function mode of SPEI variability reveals a similarseesawing pattern, with more severe dryness in northwestern China, Mongolia, North China, South Korea, and Japan butincreased wetness in Southwestern China and southeast Asia. Further investigation reveals that the anomalously dry (wet)surface in North (Southwestern) China is significantly associated with anomalously high (low) temperature, less (more)precipitation, and reduced (increased) soil moisture during the previous winter and early spring, regulated by an anomalousanticyclone (cyclone) and thus reduced (increased) water vapor convergence. The spring dry-wet pattern in East Asia isalso linked to cold sea surface temperature anomalies in the central-eastern Pacific. The findings of this study haveimportant implications for improving the prediction of spring drought events in East Asia.     

夏季东亚环流年际和年代际变化对登陆中国台风的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,探讨夏季东亚大气环流、大气视热源和视水汽汇的年际及年代际变化与登陆中国台风频数的关系.研究表明:夏季200 hPa风场上南亚高压中心位置偏北(南)其形态表现向东北(东南)伸展,西太平洋热带地区上空(200 hPa)的东风急流加强(减弱),中层(500 hPa)西太平洋副热带高压脊线位置偏北(南),低层(850 hPa)东亚夏季风环流偏强(弱),登陆中国台风数偏多(少).夏季东亚-西太平洋热带大气视热源和视水汽汇为正(负)距平, 即东亚热带大气出现辐射加热(冷却)和变湿(变干),登陆中国台风数偏多(少).20世纪50～60年代登陆中国台风频数处于年代际变化相对偏少期,70～90年代中期登陆中国台风频数处于年代际变化相对偏多期.夏季登陆中国台风频数的年代际变化与西太平洋热带大气视热源、视水汽汇及西太平洋热带海温的年代际变化一致,西太平洋热带大气视热源、视水汽汇及西太平洋热带海温处在年代际变化的低(高)值阶段时,夏季登陆中国台风频数也处在年代际变化的偏少(多)期.     

东亚-太平洋遥相关型波列对夏季东北亚阻塞高压年际变化的影响

利用1980～1988年9年的观测资料,分析了夏季东北亚阻塞高压的年际变化及其与江淮地区夏季降水之间的关系,指出夏季东北亚阻塞高压具有十分明显的年际变化,同时它与江淮地区夏季降水之间存在着较密切的关系:当夏季东北亚阻塞高压频发时,江淮地区降水偏多;而当夏季东北亚阻塞高压维持日数少时,江淮地区降水偏少。为考察产生上述结果的原因,我们分析了全球海温异常,并利用合成的热带西太平洋海温异常模拟研究了热带西太平洋海温异常对东北亚阻塞高压形成和维持的影响。最后指出热带西太平洋海温异常引起的东亚-太平洋型遥相关波列是产生夏季东北亚阻塞高压的年际变化及其与江淮地区夏季降水之间关系的一个重要原因。     

CMIP5气候模式对东亚夏季平均环流场模拟能力的评估

利用第五次耦合模式比较计划(Phase 5 of Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5)提供的30个全球气候模式模拟的1961~2005年的夏季逐月环流场资料及同期NCEP再分析资料,引入泰勒图及各种评估指标,探讨全球气候模式对东亚夏季平均大气环流场的模拟能力,寻求具有较好东亚夏季环流场模拟能力的气候模式。结果表明:1)全球气候模式能够模拟出东亚夏季平均大气环流的基本特征,CMIP5模式的总体模拟能力较第三次耦合模式比较计划(CMIP3)有较大程度的提高,如CMIP5模式对东亚大部分地区夏季海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)场的模拟偏差在6 h Pa以内。2)模式对不同层次环流场的模拟能力存在差异,500 h Pa高度场的模拟能力最强,其次为100 h Pa高度场、850 h Pa风场,SLP场最弱;对东亚夏季主要环流系统的模拟对比发现,模式对印度热低压及东伸槽强度指数的模拟能力最好。3)综合CMIP5模式对东亚夏季各层次平均环流场以及主要环流系统的模拟能力,发现模拟较好的5个模式为CESM1-CAM5、MPI-ESM-MR、MPI-ESM-LR、MPI-ESM-P和Can ESM2。4)相对于单一模式,多模式集合平均(MME)模拟能力较强,但较优选的前5个模式集合平均的模拟能力弱。     

东亚夏季风环流与ENSO循环的关系

采用NCEP/NCAR再分析资料和NCAR海温资料 ,对ENSO循环不同阶段东亚夏季风环流的变化进行了分析。计算了各年夏季风环流的强度系数及其与多年平均夏季风环流的相似系数和差异系数 ,分析它们与海温变化的关系。结果表明 :东亚夏季风环流强度有明显的年际变化和年代际变化 ,且与赤道东太平洋SST有较好的负相关关系 ,其中又以与三个月前的海温变化关系最好。在春季 (3～4月 )Nino 1+2区为冷、暖水时 ,当年夏季 (6～ 7月 )东亚季风区中 85 0hPa等压面上 >2m·s-1的经向风北伸纬度和东亚季风区的垂直经圈环流都有明显差异 ,在冷水期 >2m·s-1的经向风北伸纬度比暖水期高 ,季风环流圈的上升支北移 ,东亚夏季风环流较暖水期强。     

东亚太平洋与欧亚遥相关型的相互配置及其气候影响

利用近60 a中国160站夏季降水资料和NCEP/NCAR月平均位势高度场、风场等再分析资料,采用相关分析和合成分析等方法对东亚太平洋遥相关型(EAP)和欧亚遥相关型(EU)的不同配置特征及其对中国夏季降水的影响进行了研究.研究结果表明:EAP与EU两种遥相关型是相互独立的,相关系数为-0.03.两者存在以下四种配置:EAP和EU均活跃且位相相同(第Ⅰ类配置)、EAP和EU均活跃且位相相反(第Ⅱ类配置)、仅EU活跃(第Ⅲ类配置)和仅EAP活跃(第ⅣV类配置).EAP与EU呈现不同配置类型时,中国夏季的降水分布相应的存在差异.当二者之间是第Ⅰ类配置时,降水异常分布呈北方型;当二者配置为第Ⅱ类时,降水异常分布呈现出中间型,雨带集中在长江流域;第Ⅲ类配置时,降水大值区主要集中在长江中上游黄河以南地区;而第Ⅳ类配置时,降水集中在长江中下游地区,雨带呈东北—西南走向.