江淮梅雨特征及其与北太平洋海温的SVD分析

利用江淮地区1954～2001年48年梅雨量资料,采用谐波分析、EOF、合成分析和SVD分解等方法讨论了江淮梅雨的时空变化特征以及与北太平洋海温的关系.结果表明:江淮梅雨量时空分布不均,存在显著的年际和年代际变化特征.影响江淮梅雨的海温关键区是北太平洋西风飘流区,关键影响时段是当年的1～3月;当年1～3月北太平洋西风飘流区海温异常偏高,同年江淮大部地区梅雨量异常偏多,反之亦然.SVD分解结果与合成分析的结果相吻合,通过0.05的Monte-Carlo显著性检验.     

江南北部地区梅雨期降水与海温的SVD分析

对江南北部地区梅雨期降水和海温的SVD分析结果表明，与江南北部地区梅雨期降水异常相关的海温分布型是西正东负型，关键区恰好处于相关最显著的部位。前一年10—12月为海温的关键影响时段，且与梅雨期降水有很好的正相关关系。在该海温异常型的影响之下，江南北部地区次年梅雨期降水异常表现为同位相变化特征，而长江以南的下游地区为受其影响最显著的区域。     

江淮北区6～7月降水异常与北太平洋海温的SVD分析

REOF结果表明,江淮地区6~7月降水可以分为南、北两个区;江淮北区6~7月降水和海温的SVD分析结果表明:影响江淮北区6~7月降水异常的海温关键区(关键区)是北太平洋海域,关键时段是当年的1~2月;当年1~2月北太平洋关键区海温异常偏高(偏低),同年6~7月中国的江淮、华南、东北地区降水偏多(少),华北、西北、西南呈降水偏少(多),其中江淮北区相关系数绝对值最大,通过0.05的Monte-Carlo显著性水平检验。     

新标准下江淮梅雨特征的分析

根据中国气象局2014年印发的《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,以及江淮地区72个气象站1960—2012年近53 a逐日气象资料,采用经验正交分解(EOF)方法和相似方法分析了江淮梅雨降水的时空变化,并以温度、湿度和雨日频率作为判据,将梅雨划分为典型和非典型两类,对其变化特征进行了讨论。结果表明:江淮梅雨期内,雨日比例减少,阴天比例增加,且发生在白天的降水比例上升;此外,中雨的贡献率显著减小,大暴雨的贡献率显著增加。相同年代际内,全区一致枯型梅雨与南枯北丰型梅雨出现概率相当,全区一致丰型梅雨则与南丰北枯型和南北丰中部枯型梅雨发生概率相近。江淮梅雨的典型程度(高湿高温多雨)在时间尺度上呈减弱趋势,非典型程度整体呈增加趋势,其中以所占比例最大的低湿高温少雨型的增长最为明显,且这种变化趋势在整个江淮地区表现一致。空间尺度上,典型梅雨发生的范围存在缩小趋势,非典型梅雨发生的范围则有扩大趋势。即近53 a来,江淮梅雨在时空尺度上均发生了由典型向非典型的转移,且2000s以来这种转变尤其显著。     

近50a江淮梅雨的区域特征

利用江淮地区44个站1954-2003年50 a逐日降水资料,采用模糊聚类、经验正交函数分解(EOF)、谐波分析和小波分析等方法分析了江淮梅雨期梅雨量的时空变化特征.结果表明:江淮地区梅雨量的空间分布存在显著不同的区域差异,可以分为南、北两个区.梅雨量具有显著的年际和年代际变化特征,南区候平均雨量峰值出现在6月第5候,北区峰值出现在7月第1候,副高脊线的两次北跳分别与江淮梅雨的平均入梅日期(6月第4候)和平均出梅日期(7月第2候)密切有关;南区梅雨量长期变化呈显著的上升趋势,而北区变化不明显;南北两区梅雨量具有显著不同的年际和年代际方差构成.南北两区梅雨量均存在多时间尺度的振荡周期.副热带高压和季风环流的异常直接影响到江淮梅雨期梅雨量的丰枯.     

江南地区汛期降水与热带海温关系的SVD分析

江南汛期降水异常的分析指出,6月是江南最易发生降水异常的一个月。从空间分布看,降水异常最易发生在江南的中部地区。用SVD方法分析发现,与江南汛期降水异常相关的海温异常分布型是“翘翘板”型,关键区恰好位于相关最显著的部位,前一年5～7月为海温的关键影响时段,且与汛期中4～5月的降水有最好的负相关关系。在该海温异常型影响下,次年中国东部4～6月的降水异常表现为长江南北的反位相变化特征,而江南地区位于该雨型相关显著的部位,江南中部为其影响最显著的区域。     

长江中下游梅雨与北太平洋大气热源诊断分析

利用长江中下游1954-2001年梅雨量资料和NCEP/NCAR 1954-2001年逐日高度场、风场、比湿场和地面气压场资料, 采用EOF分解、合成分析、SVD分解等方法, 详细讨论了北太平洋大气热源与长江中下游梅雨的关系。结果表明:西北太平洋大气热源与长江中下游梅雨量存在显著负相关, 东太平洋大气热源与长江中下游梅雨量存在显著正相关, 通过信度为95%的Monte-Carlo检验, 具体表现为当菲律宾群岛附近洋面、西太平洋暖池区及西北太平洋西风飘流区大气热源异常增加 (减少) 时, 赤道中东太平洋大气热源异常偏低 (偏高), 会造成长江中下游梅雨异常偏少 (偏多), 反之亦然, 合成分析、点相关分析和SVD的分析结果完全一致。     

华南前汛期降水与我国近海海温的SVD分析

利用国家气象局整编的中国160站月降水资料和英国气象局的全球逐月海温格点资料,分析了华南前汛期降水的异常特征,并用SVD方法分析华南前汛期降水与近海海温的关系。结果表明：近50年华南南部前汛期降水的总的趋势变化不明显。华南南部前汛期降水异常存在3 a、5 a、7 a和14 a的周期;用SVD方法分析发现：存在一个关键区（130~158 ?E,5~18 ?N）,华南前汛期降水异常关键影响时段是前一年5—8月,华南前汛期降水与该关键区海温有较好的负相关关系,即前一年5~8月关键区海温异常偏高（低）,次年华南前汛期降水偏少（多）。     

江淮梅雨的时空变化特征

利用江淮地区37站1954--2001年48a梅雨特征量资料,采用谐波分析、EOF和最大熵谱分析等方法讨论了江淮梅雨的时空变化特征。结果表明：江淮梅雨时空分布不均,梅雨特征量存在显著的年际一年代际变化特征,梅雨特征量年代际变化之间存在明显的负相关或正相关关系;梅雨特征量存在显著不同的多时间尺度振荡周期和长期演变趋势且江淮地区雨季也呈不同的年际和年代际变化特征。     

中国东部冬季气温异常与海表温度异常的关系分析

采用SVD、 相关分析及EOF方法, 分析了中国东部冬季地面气温与北大西洋及北太平洋海温异常变化的关系。结果表明： （1）中国东部冬季气温变化的一致性较高; （2）冬季气温异常与前一年9月北大西洋海域关键区（16°～40°N, 60°～24°W）海温和当年2月西北太平洋关键区（20°～40°N, 124°E～180°）海温呈显著的正相关分布, 即前一年9月北大西洋和当年2月西北太平洋海温异常偏高（低）, 东部冬季气温亦偏高（低）, 即前一年9月北大西洋海温的异常是否为我国冬季气温的气候预测提供了一种前期信号; （3）关键区海温对中国东部冬季气温的影响存在区域差异。北大西洋前期海温与中国东部冬季气温有密切的关系, 而西北太平洋的海温主要影响长江流域及其以北的季风中部区; （4）海温影响气温的可能机理是西北太平洋海温异常升高, 使乌山脊减弱, 阿拉斯加脊减弱, 东亚大槽减弱向东移动, 纬向环流加强, 高纬度的冷空气不易南下, 导致我国东部大部分地区冬季气温偏暖, 反之亦然。在年代际尺度上, 纬向环流和东亚大槽对海温有显著的响应; 但在年际变化方面, 东亚大槽对海温的响应不显著。     

热带太平洋SST的多尺度时空特征分析

根据NOAA—CIRES气候诊断中心提供的1950—2000年月平均Reynolds SST资料，利用Morlet小波变换的方法，对热带太平洋SST的时空特征进行分析。结果表明：热带太平洋SST存在年变化、年际变化、中心周期为12a的年代际变化，这3种尺度的变化具有不同的时空分布特征及传播特征。     

北太平洋冬季上层海温异常的NPGO模态

利用较高分辨率的全球海洋同化分析系统(SODA)资料, 对冬季北太平洋上层的海温异常做了整层经验正交函数(EOF)分析, 并主要讨论了第二模态的结果。该模态空间结构与经典的北太平洋涡旋振荡(NPGO)一致, 且时间系数与NPGO指数也吻合, 故北太平洋上层海温异常EOF第二模态可称为NPGO模态。这说明NPGO现象不单纯反映在海表面温度异常上, 在上层海温中该现象也存在。在该模态空间场上, 水深100 m以上25°N～30°N的副热带处, 沿纬圈从120°E向东延伸至中东太平洋均为海温正异常带, 其北面则为负异常带, 两者构成双带系统;其中在170°W附近分别有正、负异常大值区, 中心构成南北偶极子;在本州岛以东海域, 从海表直到海洋上层底则有小范围的海温强异常。该模态空间结构的形成与大气NPO模态关系密切, 并与中纬度西风大值带上的风应力异常有关, 是造成NPGO的直接原因。该模态表现出明显的准13年年代际变化, 且对其进行5年滑动平均后发现, 从20世纪70年代中期以来, 该序列的振幅越来越大, 1976/1977年和1988/1989年的两次气候年代际突变均处该序列峰值处。引入了冬季北太平洋上层海温异常的NPGO指数, 其能更好反映海洋上层的NPGO现象及其年代际变化。     

江淮梅雨期极端降水的气候特征

应用1959—2000年江淮地区76站逐日降水资料,对梅雨期月降水量进行REOF分解。将江淮区分为4个具有不同梅雨期降水空间分布特征的区域,进而分别分析这4个区域梅雨期暴雨以上极端降水的季节、年际和年代际变化特征,以及周期振荡和突变性质。结果表明:4个区暴雨以上极端降水总量和极端降水日数最大值均发生在梅雨期,梅雨期极端降水呈上升趋势,且具有不同的年际和年代际变化特征;江淮西南区梅雨期暴雨总量和暴雨日数在20世纪90年代还存在明显上升突变现象;4个区梅雨期极端降水存在不同时间尺度的周期振荡。     

Predicting Western Pacific Subtropical High Using a Combined Tropical Indian Ocean Sea Surface Temperature Forecast

Weather and climate in East China are closely related to the variability of the western Pacific subtropical high（WPSH）, which is an important part of the Asian monsoon system. The WPSH prediction in spring and summer is a critical component of rainfall forecasting during the summer flood season in China. Although many attempts have been made to predict WPSH variability, its predictability remains limited in practice due to the complexity of the WPSH evolution. Many studies have indicated that the sea surface temperature（SST） over the tropical Indian Ocean has a significant effect on WPSH variability. In this paper, a statistical model is developed to forecast the monthly variation in the WPSH during the spring and summer seasons on the basis of its relationship with SST over the tropical Indian Ocean. The forecasted SST over the tropical Indian Ocean is the predictor in this model, which differs significantly from other WPSH prediction methods. A 26-year independent hindcast experiment from 1983 to 2008 is conducted and validated in which the WPSH prediction driven by the combined forecasted SST is compared with that driven by the persisted SST. Results indicate that the skill score of the WPSH prediction driven by the combined forecasted SST is substantial.     

冬夏东亚季风环流对太平洋热状况的响应

冬夏隔季韵律关系一直是我国长期天气预报和短期气候预测的一个重要依据,然而迄今为止对它们之间的物理过程及成因机理并不十分清楚。利用NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°网格月平均再分析资料,研究1951~2000年冬夏东亚季风环流异常变化与太平洋海面温度(SST)的关系及对关键海温区响应机理。研究指出:冬夏东亚季风环流隔季韵律关系及其年际变化与赤道东太平洋海面温度异常(SSTA)变化密切相关,冬季赤道东太平洋出现La Ni~na(El Ni~no)型的SST分布,有利冬、夏东亚季风环流加强(减弱),其影响过程通过赤道Walker环流强(弱)以及东亚地区Hadley环流强(弱)过程完成。冬季赤道东太平洋海温变化是冬、夏东亚环流季节以及年际变化的一个重要外强迫因子。     

近50年热带印度洋海温距平场的时空特征分析

选取印度洋48年的海表温度距平资料,采用经验正交函数法,对热带印度洋的年季平均海表温度距平场的时空分布特征进行了研究。结果表明,印度洋海表温度多年的年季平均距平的空间分布主要表现为三种定常类型：（1）全区一致型;（2）东西差异型;（3）南北差异型。研究还表明,印度洋48年的海表温度变化相对于较大时间尺度的演变来说,主要特征是由冷到暖的年代际变化,50～60年代为偏冷期,70年代为冷暖交替的过渡期,80～90年代为偏暖期;次主要特征反映了印度洋海温东西热力场的异常年际变化,平均海温距平场第二特征向量的时间系数变化同ENSO有较密切的关系,大（小）的时间系数对应LaNina（ElNina）事件。