南海夏季风建立期间副高带断裂和东撤及其可能机制

使用1998年南海夏季风试验（SCSMEX）资料和日本气象研究所（MRI）所提供的TBB资料，分析了南海夏季风建立期间副高带断裂和东撤过程的主要特征及其可能机制。发现北半球副热带高压带的断裂（低层早于高层）和印缅槽（或孟加拉湾槽）的形成是南海夏季风建立的重要前期征兆之一，也为副高东撤和南海夏季风的建立提供了重要条件。斯里兰卡附近低涡的持续北移是副高断裂和印缅槽建立过程的显特征。分析表明，南海夏季风建立之前，印度半岛的感热加热和中南半岛的潜热加热所激发的气旋性流场在孟加拉湾地区是相互迭加的，这有利于孟加拉湾低涡活动和低槽的形成，这可能是副高断裂和印缅槽活跃的机制。伴随着印缅前西南气流和赤道副高东撤、季风加强和对流加热之间存在一种正反馈作用，这导致了副高的连续东撤和南海夏季风的“爆发性”以及各种要素的突变特征。当南海夏季风对流减弱后，西太平洋副高则会西伸。     

中国东部城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟

本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的公用大气环境模式(CAM5.1)进行了中国东部大规模城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟研究.结果表明:CAM5.1模式能够很好地模拟出东亚夏季风系统季节演变过程中大尺度环流场和降水分布的变化.敏感性试验结果表明中国东部大规模城市群的发展会使得南海夏季风提前1侯爆发;控制试验中5月中旬南海地区东南风向西南风的转变,以及降水量激增现象的出现,均较无城市试验中提前.同时,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,初步推断城市下垫面发展可能是1993年之后南海季风提前爆发的原因之一.对南海季风爆发影响的原因分析可以看出,城市化引起的下垫面物理属性变化,使得从春至夏的季节转变中,东部(110°-120°E)中高纬度陆地对大气的感热加热增强,减小了海陆之间的热力对比,加快陆地低层大气降压,从而引导南海季风提前爆发.     

南海西南季风爆发的预测研究

利用多个气候场的主分量因子通过相关分析筛选 ,而后进行逐步回归预报。求得南海西南季风爆发的日期与高度场、海温场等因子场的主分量之间的联系。结果表明 ,南海夏季风爆发日期 (196 7- 1997)与上述主分量因子之间有较密切的关系 ,由 9个主分量因子组成的预报方程 ,通过α =0 0 1显著性检验 ,其方程复相关系数为 0 9392。其平均拟合误差为 2 896 ,试报 1998年南海北部和南部西南季风爆发的日期为第 135 6 9d (5月 16日 )和第 138 5 3d (5月 19日 ) ,与SCSMEX的观测结论 1998年南海北部夏季风爆发 (5月 17日 )的日期仅差 1d ,南海中南部夏季风爆发 (5月 2 5日 )的日期相差 6d。由此可见 ,利用相关和回归方法用因子场的主分量作为因子预报南海北部夏季风爆发的效果比较好 ,南部则相对较差。另外 ,研究发现南海北部夏季风爆发主要与海温场的影响有关 ,高度场对南海南部夏季风爆发影响较大 ,且厄尔尼诺与南海南部西南季风爆发偏晚有关 ,但与南海北部西南季风爆发关系不大。可以说 ,这一方法是对南海夏季风爆发预报的一种新的尝试。     

2003年东亚夏季风活动的特点

利用2003年国家气象中心提供的再分析资料以及台站降水资料，诊断分析了2003我国东部地区汛期降水和东亚夏季风的活动特点，并对二者之间的联系进行讨论。结果表明：(1)2003年南海夏季风于5月第5候在南海南部建立。6月第1候全面爆发，比常年偏晚，南海夏季风强度也比常年偏弱；(2)该年夏季，副热带高压的一个显著特点是强度强、位置偏西，其中从6月下旬至7月中旬，副热带高压的位置稳定少变，其北脊线位25oN附近，且副高位置偏西，这导致了长江以南的犬部分地区高温少雨。这个阶段副热带高压西侧的南风气流将南海地区的水汽源源不断地输送到淮河流域，是淮河流域强降水过程水汽主要来源。     

江南春雨雨带建立特征及雨带建立前后环流场演变

本文通过统计分析江南春雨多年环流场及雨带建立前后环流场的演变特征,发现江南春雨期低层风场和水汽场对雨带的形成和维持有相当重要的作用：低空风场盛行的西南气流控制大部分江南地区,来自西太平洋的西南水汽输送带为江南春雨提供了充足的水汽。     

1979年5—6月南海及其邻近地区的垂直环流

本文分析1979年5—6月南海及其邻近地区的垂直环流,得到主要结果是:(1)沿110°E和120°E 5月平均经圈环流位置对称但强度不一致,沿110°E 的垂直环流比沿120°E 的强。反环流圈在15°N 至20°N,10—15°N 有Hadley 环流。沿110°E 较强的反环流圈与其相联系的上升气流,表明南海季风环流在5月已建立.(2)6月沿110°E 与120°E 的平均经圈环流在7—25°N 之间是对称的,反环流圈继5月向北移,位于20—25°E,其南侧的Hadley 环流也北移5个纬度。强度均比5月为弱。(3)5月的平均东西垂直环流,沿15°N 南海地区是下沉气流。沿20°N 和25°N 气流在110°E 的东侧上升,向西下沉。(4)与此相反,6月气流在115°E 以西上升,在115°E 以东下沉,形成东西垂直环流圈。这个东西垂直环流圈,促使南海西南季风加强。同时副热带反气旋东撤,西南季风不断向北推进。     

伴随南海季风爆发热带环流演变的合成分析

为了研究伴随南海夏季风爆发的热带环流的演变,利用40 a的NCEP逐日再分析资料,采用合成分析的方法对季风爆发前后的环流形势变化进行了讨论。合成结果中重点分析了随南海季风的爆发在对流层和平流层低层的流场都有显著变化的南亚、东南亚地区。结果表明,在对流层中印度洋赤道地区,在季风爆发前有东风扰动发展成为一对南北对称的低涡,随后北边的低涡演变成孟加拉湾低槽,低槽前的西南气流不断东扩,使西太副高东撤,南海季风爆发。低涡的演变和发展是影响南海季风爆发的重要因子之一。而高层的环流形势与低层不同,伴随季风爆发高层环流的演变则更多地体现出了全球尺度的特征。     

澳大利亚高压对南海夏季风爆发前期的影响

利用NCEP/NCAR的在分析资料,分析了1948～2004年期间澳大利亚（以下简称澳高）的年变化和日变化及其对南海夏季风的影响。结果显示在澳高强弱年这种影响有着不同的结果：在年际变化中,澳高与南海夏季风的相关性在澳高弱年明显大于强澳高年;而日变化中,澳高与南海夏季风的相关性在澳高弱年为正,澳高强年则为负。进一步研究表明,造成这些现象的原因大致可以归为：强弱澳高年,越赤道气流的通道变换;西太平洋副热带高压（以下简称副高）的位置偏向;马斯可林高压（以下简称马高）的作用的叠加效应.这些作用对于南海夏季风的重要组成部分：越赤道气流产生了重要影响,从而影响了南海夏季风的强度。     

浙江中北部枯梅年和丰梅年大尺度环流和结构特征差异的对比研究

利用实况雨量和客观分析资料,对2007、2008年浙中北梅汛期降水的大尺度环流形势和结构特征上存在的差异进行了比较。结果表明,2007和2008年分别是浙中北枯梅年和丰梅年降水的典型年份,前者梅雨带在淮河流域,后者梅雨带在浙中北地区。虽然对流层高中低3层,两者的影响系统相同,但枯梅年副热带西风急流和南亚高压东部脊线位置偏北。丰梅年则偏南：枯梅年低层来自孟加拉湾的偏西风在南海转向北上后输送至淮河流域,未与和来自西太平洋的东南气流结合在一起,丰梅年在南海转向后的西南气流向东北方向输送至闽浙海陆交界处,与副高西南侧的东南气流合并起来;枯梅年副高偏西。588线西脊点在118°E附近,阻止了北方弱冷空气的南下,丰梅年副高偏东,西脊点位于124°E左右,有利于在闽浙海陆交界处形成一个水汽通道。在梅雨锋结构上,锋区温度相对较低,也没有明显的温度梯度,但相当位温和水汽的梯度十分显著。枯梅年相当位温密集带呈纬向分布,且异常偏北,丰梅年则偏南并呈东北西南走向。在涡散度结构上,丰梅年高层辐散和低层辐合都强于枯梅年,正涡度区的伸展高度也更高。     

亚非夏季风年代际变化强度指数

根据海陆热力差异驱动季风的原理,利用夏季印度洋与欧亚大陆的地表面温度差定义了一个亚非夏季风年代际变化强度指数.该季风指数能很好地表征亚非夏季风强度的年代际变化,并且在年代际时间尺度上与亚非干旱半干旱过渡地区夏季降水量具有明显的反位相相关关系.亚非夏季风指数低位相时期,干旱半干旱地区从日本经我国华北、印度西北和北非Sahel地区是一条多雨带,亚洲大陆季风低压较强;亚非夏季风指数高位相时期,以上地区为少雨带,亚洲大陆季风低压较弱.弱夏季风时期与强夏季风时期相比,亚非季风区上空有辐合异常,不利于低空对流辐合上升.     

南海夏季风爆发与华南前汛期锋面降水异常变化的联系

利用1958-2000年NCEP/NCAR再分析日平均资料、中国气象局气候中心常规地面观测日降水资料,分析南海夏季风爆发异常情况下大气结构的变化特征,讨论华南冷空气活动、前汛期锋面降水情况与南海夏季风爆发异常之间的关系。结果表明:①南海夏季风爆发日期的异常变化主要取决于低层纬向风变化。②200 hPa以下对流层温度经向梯度逆转较早(晚),并且有(无)从上往下逐渐传播的变化趋势,则南海夏季风爆发偏早(晚)。③华南春季冷空气活跃(不活跃),降水偏多(偏少),南海季风爆发偏早(晚)。④综合提出了一个关于华南冷空气活动、锋面降水与夏季风爆发之间关系的物理概念模型。     

Transition of the annual cycle of precipitation from double-peak mode to single-peak mode in South China

Previous studies revealed the double-peak mode (DPM) in South China precipitation, corresponding to the two stages in the rainy season, i.e. the first rainy stage (FRS) and the second rainy stage (SRS). But observations in recent two decades show that the DPM has changed to a single-peak mode (SPM). Both the precipitation amount and the heavy rainfall event frequency enhanced significantly in the gap between the FRS and the SRS in 1991–2010, compared to those in 1961-1990. This change can be linked to the effects of the global warming. During the warmer period, the July sea surface temperature over the western Pacific has greater increases than that over the central and eastern Pacific, especially west of 140°E. It may generate more tropical cyclones (TCs) in the inshore areas and then more typhoon rainfall over South China. On the other hand, the increments of the air temperature over the East Asian continent are greater than those of the SST over the western Pacific under the global warming, which enlarges the land-ocean temperature/pressure contrast and leads to a trend of the earlier onset dates of the Asian summer monsoon (ASM) in recent two decades. Then, the earlier ASM will facilitate the western Pacific subtropical high (WPSH) to retreat earlier from the South China Sea and enhance the convective precipitation in South China between the FRS and the SRS. Also, due to the warmer ocean, the WPSH locates more westward in July, and more moisture will be transported to South China from the southwest side to the WPSTH. All these influences favor a remarkably increasing precipitation in the gap in the warmer period and changes the seasonal cycle from double-peak mode to single-peak mode.     

南亚边缘海域热带气旋年频次与对流层风场变化的关系

利用1958-1998年NCAR/NCEP再分析资料和美国海军联合台风警报中心JTWC (Joint Typhoon Warning Center)提供的同时期南亚边缘海域(包括阿拉伯海、孟加拉湾和南海)热带气旋资料,分析了这3个海域热带风暴高发期气候上100hPa和850hPa风矢量特征,以及100hPa纬向风强度分别与这3个海域热带气旋年频次之间的关系。结果表明:在阿拉伯海及孟加拉湾热带气旋生成数与100?hPa东风气流强度之间存在极好的正相关关系,即东风气流加强热带气旋数目增多,反之减少。而南海由于位于南亚高压东南侧,经向风的显著地位使南海热带气旋与100hPa经向风强弱变化有联系而与纬向风的关系减弱。     

南亚边缘海域热带气旋年频次与对流层风场变化的关系

利用1958—1998年NCAR/NCEP再分析资料和美国海军联合台风警报中心JTWC(Joint Typhoon Warning Center)提供的同时期南亚边缘海域(包括阿拉伯海、孟加拉湾和南海)热带气旋资料,分析了这3个海域热带风暴高发期气候上100hPa和850hPa风矢量特征,以及100hPa纬向风强度分别与这3个海域热带气旋年频次之间的关系。结果表明:在阿拉伯海及孟加拉湾热带气旋生成数与100hPa东风气流强度之间存在极好的正相关关系,即东风气流加强热带气旋数目增多,反之减少。而南海由于位于南亚高压东南侧,经向风的显著地位使南海热带气旋与100hPa经向风强弱变化有联系而与纬向风的关系减弱。     

The 1997-1998 warm event in the South China Sea

A strong warm event happens during spring 1997 to spring 1999 in the South China Sea. Its intensity and duration show that it is the strongest event on the record over the past decades. It also corresponds with the severe flood over the valley of the Yangtze River and a couple of marine environmental events. This note addressed the evolution process by using several data sets, such as sea surface temperature, height and wind stress in addition to subsurface temperature. The onset of the warm event almost teleconnects with the El Ni?o event in the tropical Pacific Ocean. Summer monsoon is stronger and winter monsoon is weaker in 1997 so that there are persistent westerly anomalies in the South China Sea. During the development phase, the warm advection caused by southerly anomalies is the major factor while the adjustment of the thermocline is not obvious. Subsequently, the southerly anomalies decay and even northerly anomalies appear in the summer of 1998 resulting from the weaker than normal summer monsoon in 1998 in the South China Sea. The thermocline develops deeper than normal, which causes the downwelling pattern and the start of the maintaining phase of the warm event. Temperature anomalies in the southern South China Sea begin to decay in the winter of 1998-1999 and this warm event ends in the May of 1999.     

南海夏季风爆发与华南前汛期锋面降水气候平均的联系

利用1958-2000年NCEP/NCAR再分析日平均资料、中国气象局气候中心常规地面观测日降水资料,从气候平均角度诊断分析了南海夏季风爆发和撤退前后大气结构特征及其与南亚季风的差异,探讨华南前汛期锋面降水对南海夏季风爆发的可能影响。结果表明:①季节转换期间南海地区大气热力结构、动力结构的配置具有与孟加拉湾和南亚地区明显不同的特征,大气低层(850 hPa以下)温度梯度的逆转(由负变正)发生在西南季风爆发之后。②850hPa西风建立在南海大气低层(850 hPa以下)经向温度梯度为弱负值的时候,是受热成风约束的结果。③季节转换期间南海地区大气热力结构、动力结构的配置具有独特性,是由于东亚地区独特的地理位置,受来源于中纬度冷空气影响的缘故。④随着华南降水强度加强,对流释放潜热加热了中高层大气,有利于南海经向温度梯度的逆转,从而在热成风关系约束下使高层南亚高压的北移,因此华南前汛期第一阶段锋面降水是南海夏季风爆发的有利因素。     

The 1997–1998 warm event in the South China Sea

A strong warm event happens during spring 1997 to spring 1999 in the South China Sea. Its intensity and duration show that it is the strongest event on the record over the past decades. It also corresponds with the severe flood over the valley of the Yangtze River and a couple of marine environmental events. This note addressed the evolution process by using several data sets, such as sea surface temperature, height and wind stress in addition to subsurface temperature. The onset of the warm event almost teleconnects with the El Niño event in the tropical Pacific Ocean. Summer monsoon is stronger and winter monsoon is weaker in 1997 so that there are persistent westerly anomalies in the South China Sea. During the development phase, the warm advection caused by southerly anomalies is the major factor while the adjustment of the thermocline is not obvious. Subsequently, the southerly anomalies decay and even northerly anomalies appear in the summer of 1998 resulting from the weaker than normal summer monsoon in 1998 in the South China Sea. The thermocline develops deeper than normal, which causes the downwelling pattern and the start of the maintaining phase of the warm event. Temperature anomalies in the southern South China Sea begin to decay in the winter of 1998–1999 and this warm event ends in the May of 1999.     

近10年南海海表风场季节特征统计

基于Fortran程序和Grads(Grid Analysis and Display System)软件,利用QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场,统计了近10年(1999年8月~2009年7月)期间南海海表风场特征,主要统计了风速风向的季节特征,期望研究结果可以为航海、防灾减灾等提供参考。结果表明:(1)春季,风速的大值区位于南海北部,约3.5~5.0 m/s,台湾海峡能达到5.5 m/s;除泰国湾和北部湾以外的大部分海域以东北风为主,北部湾以偏东风为主,泰国湾以偏南风为主。(2)夏季,受西南季风影响,大部分海域以西南风为主;风速的大值区位于中南半岛附近海域,该海域为传统的南海大风区,约5~7 m/s。(3)秋季,为季风过渡季节,风向稍显凌乱,南海中北部已转东北风,而南部部分海域的西南风尚未完全消退,泰国湾在该季节则以西北风为主;风速的相对大值区位于南海北部和台湾周边海域,约6~9 m/s,台湾海峡基本都在9 m/s左右。(4)冬季,受冷空气影响显著,整个南海均以强势的东北风为主;风速大值区呈东北-西南走向,大部分海域的风速在8 m/s以上,台湾海峡能达到11 m/s左右。     

夏季青藏高原东部热源异常与环流场和降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站点的月平均降水资料,选取了2008年9月四川汶川地区特大暴雨实例,分析并验证了夏季青藏高原东部热源异常和中国局部降水异常的关系。结果表明:1夏季高原东部热源偏强会引起500h Pa风场能量偏大,其能量大值区与强降水区域分布相对应;2夏季高原东部热源偏强会引起南亚高压偏东偏强,从而引起西太副高西伸,使得水汽源源不断的向降水区域输送;3夏季高原东部热源异常时,通过加热场-高度场-降水场的同期及滞后效应,进一步影响到中国局部地区的降水异常。     

中国海海表风场、海浪场与El Nino的相关性分析

利用CCMP风场,分析了中国海海表风场与El Nino之间的关系,并利用CCMP风场驱动WW3海浪模式,对19882009年的中国海海浪场进行数值模拟,探索中国海的海浪场与El Nino的内在联系,以期能利用El Nino指标辅助中国海海浪场、海表风场的中长期预测、防灾减灾等.结果表明中国海的海表风场、海浪场与nino3指数关系密切:①同期及1~4个月后的海表风场、海浪场与当月的nino3指数表现出显著性负相关,尤其是2个月后的海浪场、海表风场与nino3指数之间的负相关性最显著;7~10个月后的海表风场、海浪场与当月的nino3指数表现出显著性正相关,尤其是8个月后的海浪场、海表风场与nino3指数之间的正相关性最显著.②19881997年期间、19992009年期间,8个月后的海表风场、海浪场与当月nino3指数的走势表现出非常好的一致性.③nino3指数、中国海的海浪场、海表风场三者存在较为显著的、共同的半年周期（5.87~6.29个月）、年周期（11.00~13.54个月）.④nino3指数的突变期为20世纪80年代后期、1999年7月2000年11月、20052009年;海表风场与海浪场的显著性突变期完全一致,为2000年11月2001年5月,其中nino3指数在1999年7月2000年11月期间的突变期比海表风场和海浪场的突变期超前约半年左右,nino3区海温的突变可能是中国海海浪场、海表风场突变的主要诱发因素之一.