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秋季ENSO与IOD对东亚副热带西风急流的协同影响

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兰州大学学报（自然科学版） 2023年第5期59卷 610-619页

作者：宋文君李旭李艳兰州大学大气科学学院兰州730000

利用美国国家环境预测中心/国家大气研究中心1979-2020年的再分析资料、Ni?o3.4、印度洋偶极子(IOD)和副热带西风急流(SWJ)指数,研究秋季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和IOD对SWJ的协同影响及其机理.秋季SWJ强度、位置与ENSO和IOD存在显著相... 详细信息

利用美国国家环境预测中心/国家大气研究中心1979-2020年的再分析资料、Ni?o3.4、印度洋偶极子(IOD)和副热带西风急流(SWJ)指数,研究秋季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和IOD对SWJ的协同影响及其机理.秋季SWJ强度、位置与ENSO和IOD存在显著相关,急流强度指数与Ni?o3.4和IOD指数的相关系数分别为-0.32和-0.31;急流轴指数与Ni?o3.4和IOD指数的相关系数分别为-0.75和-0.34,即当ENSO和IOD位于正(负)位相时,SWJ减弱(加强),急流位置偏南(北).ENSO和IOD事件对SWJ具有协同影响,表现为ENSO和IOD暖位相或冷位相会同时发生,且ENSO和IOD暖事件或冷事件共同发生时对SWJ的影响较其单独作用有放大效应,即当ENSO和IOD正(负)位相共同发生时,SWJ减弱(增强)幅度更大.ENSO和IOD事件可通过大气斜压性和Hadley环流影响SWJ.当ENSO和IOD正事件共同发生时,200~500 hPa处的经向气温梯度出现负异常,纬向风速随高度增加增大得更慢,使SWJ减弱;Hadley环流在不同ENSO和IOD事件协同影响下也有所不同,相较于ENSO和IOD处于正位相,当La Ni?a和IOD负位相共同发生时,Hadley环流上升支的强度更强且上升位置更高,携带更多地球角动量进入SWJ,使急流加强.

关键词：印度洋偶极子厄尔尼诺-南方涛动副热带西风急流大气斜压性协同影响

中亚副热带西风急流的年代际变化及其与环流和降水的联系

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气候与环境研究 2023年第4期28卷 356-366页

作者：任国强赵勇高原大气与环境四川省重点实验室/成都信息工程大学大气科学学院成都610225

基于1961~2016年美国国家环境预测中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)提供的大气环流再分析数据和全球降水气候中心(GPCC)提供的逐月降水数据,研究了副热带西风急流与中亚夏季降水的年代际关系。结果表明,副热带西风急流经向位置在1... 详细信息

基于1961~2016年美国国家环境预测中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)提供的大气环流再分析数据和全球降水气候中心(GPCC)提供的逐月降水数据,研究了副热带西风急流与中亚夏季降水的年代际关系。结果表明,副热带西风急流经向位置在1997/1998年发生年代际突变。急流经向位置突变前,当急流偏南时,中亚上空受异常气旋控制,印度半岛上空受异常反气旋控制,在印度半岛和中亚上空反气旋和气旋的共同作用下,将热带印度洋的水汽接力输送至中亚上空,中亚夏季降水偏多;急流经向位置突变后,副热带西风急流位置与中亚夏季降水的关系减弱,当急流偏南时,中亚上空的异常气旋减弱中心西移,印度半岛上的异常反气旋加强并西移,导致热带印度洋到中亚上空的经向输送减弱,水汽不再深入至中亚东部和北部地区。东大西洋—西俄罗斯型遥相关(EA-WR)和中亚副热带西风急流经向位置存在不同的年代际联系,且对其体现为间接影响。中亚副热带急流经向位置突变前,EA-WR负位相对应乌拉尔山脉地区的异常反气旋,反气旋东侧的异常偏北风将高纬冷空气向南输送,导致中亚对流层中上层气温降低,形成异常气旋,对应副热带西风急流位置偏南;副热带急流经向位置突变后,原乌拉尔山附近上空的异常反气旋东移,不再导致中亚上空对流层中高层气温降低,EA-WR和中亚副热带西风急流经向位置的联系也减弱。中亚副热带西风急流经向位置突变前后,太平洋—北美型遥相关(PNA)正位相均能导致中亚上空受异常气旋控制,对应急流位置偏南。

关键词：副热带西风急流年代际关系东大西洋—西俄罗斯型遥相关(EA-WR) 太平洋—北美型遥相关 (PNA) 中亚夏季降水

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副热带西风急流不同模态和能量频散对梅雨异常的影响

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副热带西风急流不同模态和能量频散对梅雨异常的影响

作者：高爽成都信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用1960-2015年NCEP/NCAR全球逐日平均再分析资料和国家气象信息中心提供的全国2474站日降水量资料,首先探讨了东亚副热带西风急流的气候态特征,然后利用经验正交函数分解(EOF)方法对梅雨期的急流模态特征进行分析,探讨了其对长江... 详细信息

本文利用1960-2015年NCEP/NCAR全球逐日平均再分析资料和国家气象信息中心提供的全国2474站日降水量资料,首先探讨了东亚副热带西风急流的气候态特征,然后利用经验正交函数分解(EOF)方法对梅雨期的急流模态特征进行分析,探讨了其对长江中下游地区梅雨的影响,最后运用波包传播诊断方法(WPD)研究了丰、枯梅年梅雨季不同阶段斜压波波包特征。主要的结论如下:(1)东亚副热带西风急流无论是强度变化还是位置变化都表现出季节性变化特征,急流中心冬季强度最强,夏季最弱;冬季位置最为偏南,夏季位置最为偏北。梅雨期急流强度比夏季强,急流位置较夏季略偏南。急流轴6月13日北抬至37.5°N,这是夏季急流第一次发生北跳,急流的北抬先于雨季开始,比入梅日偏早1个候。(2)丰梅年和枯梅年东亚副热带西风急流特征存在显著差异。丰梅年纬向风水平切变和垂直切变比枯梅年大,急流轴位置较枯梅年偏南。丰梅年,6月1日到7月17日急流轴基本稳定在37.5°N左右,维持时间较长,这可能是导致梅雨量偏多的原因。枯梅年,急流轴平均位置偏北,在6月初至7月上旬,急流轴一直在35°N-40°N之间跳动,急流轴呈现多变不稳定的特征,这是导致梅雨量偏少的重要原因。(3)梅雨期200hPa纬向风EOF第一模态在空间场上呈纬向对称型分布,第一特征向量大致围绕38°N呈现符号相反的分布,第一模态表现了副热带西风急流位置存在经向偏移的特点。第二模态则表示出副热带西风急流的强度变化特征。急流位置偏南时,梅雨量偏多,急流位置偏北时,梅雨量偏少。急流偏南时,副高偏强,30°N-40°N范围内表现为明显的北风距平,冷空气易南下,与北上的暖湿气流在长江中下游附近交汇,上升气流的辐合作用加强,促进长江中下游地区降水的发生发展。急流强度偏强时,梅雨量偏多,低纬地区东风强度偏强,中纬地区西风强度偏强,对应500hPa副高的强度偏强,梅雨强度偏强。(4)丰梅年,30-35d的周期信号比较显著,15d和22d的周期的信号比较弱,枯梅年中30-35d和20d的周期信号都比较显著,丰梅年梅雨季东亚副热带西风急流比较稳定,枯梅年急流呈现多变的不稳定特征。滤除30d以上尺度变化后发现,2-10d频域内的信号突出了,10-15d的周期信号比较集中。(5)丰梅年,3-7d天气尺度扰动波包大值带从亚洲西部逐渐向东北方向延伸,经由我国东北地区一直延伸至阿留申群岛。急流入口区位于黑海附近,对应波包次大值中心,说明存在强的扰动。枯梅年波包中心的位置与丰梅年相比明显偏东且枯梅年波包的强度较强。说明丰梅年西风急流的扰动能量位置与枯梅年相比明显偏西,当波包中心偏西且稳定时,梅雨强度偏强。10-15d天气尺度扰动波包强度与3-7d的波包值相比较强,枯梅年强度强于丰梅年。(6)副热带西风急流在梅雨前后呈现出不同的特征,沿急流带传播的波包也呈现出不同的特征。丰梅年,梅雨前期和梅雨后期波包的扰动距离急流带更偏北。梅雨期,位于急流带北侧的波包大值带扰动非常活跃,从地中海附近有斜压波自西向东传播,长江中下游地区附近的波包强度较强。枯梅年的波包大值带与丰梅年大体一致,梅雨期,波包大值区显著减弱。10-15d天气尺度扰动波包强度与3-7d的波包值相比较强。

关键词：副热带西风急流模态梅雨异常 Rossby波

一个气候系统模式FGCM0对东亚副热带西风急流季节变化的模拟

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大气科学 2006年第6期30卷 1177-1188页

作者：张耀存况雪源南京大学大气科学系灾害性天气气候研究所南京210093

对IAP/LASG气候系统模式试验版(FGCM0)模拟对流层上层东亚副热带西风急流季节变化的能力进行评估,分析FGCM0模拟的东亚副热带西风急流季节变化与NCEP/NCAR再分析资料的差异及其与对流层大气南北温差的关系。结果表明,FGCM0模拟的冬季和... 详细信息

对IAP/LASG气候系统模式试验版(FGCM0)模拟对流层上层东亚副热带西风急流季节变化的能力进行评估,分析FGCM0模拟的东亚副热带西风急流季节变化与NCEP/NCAR再分析资料的差异及其与对流层大气南北温差的关系。结果表明,FGCM0模拟的冬季和夏季西风急流垂直结构、水平结构和季节变化与NCEP/NCAR再分析资料基本一致,但FGCM0模拟的东亚副热带西风急流在高原附近地区冬季和夏季都偏强,沿115°E中国大陆地区上空模拟的急流强度冬季偏弱,夏季明显偏强。夏季FGCM0模拟的急流中心位于高原东北部的40°N附近地区,强度偏强,位置偏东,而此时NCEP/NCAR再分析资料中的急流中心却位于高原北侧。此外,FGCM0模拟的急流在5月份的北移和8月份的最北位置上与NCEP/NCAR再分析资料差异较大。分析副热带西风急流与对流层南北温差的季节变化发现,急流出现的位置总是对应着对流层南北温度差较大区域,与再分析资料相比,FGCM0模拟的温度差在冬季基本一致,夏季差异较大。与降水的模拟相联系发现,FGCM0模拟得到的与实际不一致的偏西偏北的强降水中心与200 hPa上的东亚副热带急流位置和强度不合理具有密切关系。相关分析表明,冬季西风急流强度与日本南部海区的感热通量、夏季与青藏高原地区的地面感热通量有明显的正相关关系,而FGCM0能够较好地模拟冬季西风急流强度与地面感热通量之间的相关关系,但模拟夏季青藏高原地区感热通量和副热带西风急流之间相关关系的能力相对较差,夏季西风急流强度与OLR之间却有一定的关系。由于与强降水区相联系的OLR低值区对应着较大的对流凝结加热,再加上模式中位于青藏高原东南部较大的地面感热加热,增强了对流层的南北向温度差,进而影响东亚副热带急流强度和位置。因此,FGCM0模拟的夏季副热带急流位置和强度偏差与高原附近地区的地面感热加热、大气射出长波辐射等的模拟偏差具有密切的关系。

关键词：东亚副热带西风急流季节变化海气耦合模式

东亚副热带西风急流偏差与中国东部雨带季节变化的模拟

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科学通报 2005年第13期50卷 1394-1399页

作者：张耀存郭兰丽南京大学大气科学系灾害性天气气候研究所南京210093

通过分析NCAR-CCM3气候模式的15年模拟结果,从东亚副热带急流和中国东部雨带季节变化关系的角度,了解该模式对东亚地区雨带位置、强度和季节变化模拟不合理的可能原因.对比模拟得到的和观测的夏季降水分布发现,CCM3模拟的东亚地区降水... 详细信息

通过分析NCAR-CCM3气候模式的15年模拟结果,从东亚副热带急流和中国东部雨带季节变化关系的角度,了解该模式对东亚地区雨带位置、强度和季节变化模拟不合理的可能原因.对比模拟得到的和观测的夏季降水分布发现,CCM3模拟的东亚地区降水分布除了降水中心位置和雨量数值明显不合理之外,雨带位置的季节变化也与实际不一致.分析雨带位置与200hPa东亚副热带急流的关系发现,CCM3模拟的急流中心位于河套以北的40°N附近地区,与NCEP再分析资料相比,CCM3模拟的东亚副热带急流中心位置偏东,强度偏强.相关分析表明,CCM3模拟的强降水中心地区的降水量与200hPa纬向风在中国的河套及其附近地区具有显著的正相关关系,因此,CCM3模拟得到的与实际不一致的偏西偏北的强降水中心与200hPa上的东亚副热带急流位置和强度不合理可能具有密切关系,而东亚副热带急流位置和强度与对流层低层南北向的温度梯度以及青藏高原东南部的较大的感热通量加热有关.因此,在东亚地区模式性能尤其是降水的模拟性能改进方面,除了对模式物理过程做改进的同时,对青藏高原附近地区的地面加热场和与此相联系的东亚副热带西风急流位置和强度模拟的合理性方面也需要引起足够的重视.

关键词：东亚地区副热带西风急流数值模拟模拟偏差雨带位置

云南雨季开始期东亚副热带西风急流变化和冷空气活动

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热带气象学报 2015年第5期31卷 577-587页

作者：陈艳丁一汇陶云张万诚刘瑜云南省气象科学研究所云南昆明650034 中国气象局国家气候中心北京100081 云南省气候中心云南昆明650034

利用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和云南站点降水资料,通过数理统计和动力诊断方法分析了东亚副热带西风急流（东亚急流）的低频变化特征、形成机理及其与云南雨季开始的关系。研究显示,东亚急流南移增强是云南雨季开始的重要... 详细信息

利用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和云南站点降水资料,通过数理统计和动力诊断方法分析了东亚副热带西风急流（东亚急流）的低频变化特征、形成机理及其与云南雨季开始的关系。研究显示,东亚急流南移增强是云南雨季开始的重要触发因子,即伴随云南雨季开始东亚急流明显南移且强度增强,急流入口区的垂直环流也随之南移增强,而云南正好处于垂直环流上升支的影响范围;与此同时,东亚中纬度冷空气活跃,急流入口区的垂直环流下沉支为干冷气流,十分有利于对流层中低层冷暖空气在云南交汇形成降水。上述过程与欧亚大陆中高纬10~30天低频波列（EU型）的传播密切相关,当波列上的冷性气旋在东亚上空向东南方向移动时即可造成副热带西风急流的增强南移和冷空气的活跃南下。分析还显示EU型波列对4—7月的云南降水也有显著影响,并且波列的年际异常及其与夏季风的相互作用是影响云南雨季开始早晚的重要原因。

关键词：云南雨季开始副热带西风急流次级环流低频变化冷空气活动

青藏高原隆升影响东亚副热带西风急流的数值试验

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南京大学学报（自然科学版） 2007年第2期43卷 199-211页

作者：董广涛张耀存南京大学大气科学系南京210093

利用p-σ九层区域气候模式进行高原隆升对东亚副热带西风急流影响的敏感性试验,分析高原隆升过程中西风急流垂直结构和水平结构的变化,并对其变化的原因进行初步分析.数值试验结果表明,在西风急流垂直结构上,高原隆升后冬季沿90°E高原... 详细信息

利用p-σ九层区域气候模式进行高原隆升对东亚副热带西风急流影响的敏感性试验,分析高原隆升过程中西风急流垂直结构和水平结构的变化,并对其变化的原因进行初步分析.数值试验结果表明,在西风急流垂直结构上,高原隆升后冬季沿90°E高原南侧由低层到高层西风增强,沿115°E经圈在35°N以南中高层西风增强,35°N以北中高层西风减弱,夏季沿90°E高原南侧中高层东风明显减弱,沿140°E在35°N以南中高层西风增强,35°N以北中高层西风减弱.在西风急流水平结构上,冬季沿40°N从100°E到120°E一带200hPa西风风速显著减弱,而孟加拉湾至华南至日本南部海上一带200hPa西风风速则显著增强;夏季沿42°N从120°E到150°E一带200hPa西风风速显著减弱,而沿25°N从120°E到150°E一带200hPa西风风速则显著增强.冬季高原冷源作用加强和日本西南海上潜热增加所导致东亚500至200hPa平均温度发生变化以及高原隆起后对西风急流绕流作用的增强共同导致东亚西风急流发生变化,夏季则是高原热源作用加强以及朝鲜半岛和日本西南海上潜热减少导致东亚500至200hPa平均温度发生变化,进而导致东亚西风急流发生变化.此外,无论冬季还是夏季,对流层中上层温度变化及其所导致的200hPa风速变化均是在从高原隆升高度为现在高度的1/4至1/2期间变化最为显著.

关键词：副热带西风急流敏感性试验东亚青藏高原

冬季东亚副热带西风急流变化及其与海表温度的关系

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气象科学 2013年第4期33卷 400-407页

作者：邱斌李亚春曾刚南京信息工程大学南京210044 江苏省气象局南京210008 江苏省气象服务中心南京210008

利用1957—2002年ERA-40月平均再分析资料以及不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋—太平洋、热带印度洋和热带太平洋等)1950—2000年逐月观测海表温度,驱动NCAR CAM3全球大气环流模式,根据模拟结果,分析讨论了冬季东亚副热带西风... 详细信息

利用1957—2002年ERA-40月平均再分析资料以及不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋—太平洋、热带印度洋和热带太平洋等)1950—2000年逐月观测海表温度,驱动NCAR CAM3全球大气环流模式,根据模拟结果,分析讨论了冬季东亚副热带西风急流的变化特征及其与海表温度异常的关系。表明:1957—2001年冬季东亚副热带西风急流有增强的趋势,且具有准3 a的显著周期。热带海表温度异常,特别是热带太平洋海表温度异常对东亚副热带西风急流变化有重要影响,即当热带太平洋海表温度升高时,东亚副热带西风急流增强。

关键词：副热带西风急流东亚冬季风海表温度数值模拟

不同区域海温对亚洲夏季副热带西风急流变异主模态的影响

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气象科学 2017年第4期37卷 425-435页

作者：李笛陈海山南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国气象局成都高原气象研究所成都610000

利用1979—2014年ERA Interim再分析资料和NCAR CAM5.1大气环流模式,围绕海温对夏季亚洲急流变异主模态的影响展开研究。首先通过理论分析和动力诊断方法,对急流主模态的物理特征进行分析,并证实了海温与急流变异的显著联系。随后基于... 详细信息

利用1979—2014年ERA Interim再分析资料和NCAR CAM5.1大气环流模式,围绕海温对夏季亚洲急流变异主模态的影响展开研究。首先通过理论分析和动力诊断方法,对急流主模态的物理特征进行分析,并证实了海温与急流变异的显著联系。随后基于观测结果设计数值试验方案,探究不同区域海温对急流演变的具体贡献。结果表明,急流第一模态与太平洋及印度洋异常海温紧密联系,在二者相似的贡献下,高层异常风场表现为沿急流轴线南北偏移的纬向对称分布;急流第二模态的上、下游风场则受到不同海表热源影响,在印度洋、太平洋及北大西洋异常海温的协同作用下,亚洲上空形成了四极型纬向非对称的风场分布。该结果有利于更加综合地认识亚洲夏季副热带急流的变异特征,也为研究海温对急流的影响效应提供了新的依据。

关键词：副热带西风急流海温影响敏感性试验