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基于EOF的1951-2020年东亚季风区降水特征及其对夏季风不同配置的响应研究

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高原气象 2024年

作者：马章怀王一博高泽永兰州大学资源环境学院中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室

东亚季风区夏季降水受季风影响显著，不同季风配置通过影响区域水汽输送，在东亚季风区形成不同的降水格局，降水格局的变化容易引起旱涝灾害的发生。本文基于经验正交函数（EOF）分析，利用全球降水气候中心（GPCC）降水资料、美国国... 详细信息

东亚季风区夏季降水受季风影响显著，不同季风配置通过影响区域水汽输送，在东亚季风区形成不同的降水格局，降水格局的变化容易引起旱涝灾害的发生。本文基于经验正交函数（EOF）分析，利用全球降水气候中心（GPCC）降水资料、美国国家环境预测中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析资料和不同夏季风指数，分析了1951-2020年东亚季风区夏季降水格局，进一步结合相关分析、水汽通量分析等，研究了4种夏季风强弱不同配置对东亚季风区夏季降水的影响。结果表明：（1）1951-2020年东亚季风区降水经历了先减少后增加的变化。EOF分析较好地展现了东亚季风区夏季降水的时空分布，东亚季风区夏季降水主要表现为南北向“-、+、-”的三极型分布与南北方降水反相变化的偶极型特征；东亚季风区夏季降水异常主要发生在三极型降水结构的相位转换上，其次是偶极型的相位转换；（2）东亚季风区夏季降水异常是东亚季风、南亚季风、西风环流以及西太平洋季风等系统共同作用的结果。导致东亚季风区降水异常增加（减少）的季风配置主要为配置1：西太平洋季风强，东亚季风和西风弱（配置2：西风强，东亚季风和南亚季风弱）；（3）配置1时，西太副高偏南偏西，中高纬形成西风槽，季风区南方季风较强，容易通过切变线以及抬升作用在季风区中部形成降水，导致异常降水增加，配置2时，西风强劲，南方水汽动力不足，无法深入大陆，造成异常降水减少。本文研究结果为气候变化背景下，探究东亚季风区异常降水机理提供理论基础，也为应对区域极端降水事件以及旱涝灾害防治工作提供重要的科学参考依据。

关键词：东亚季风区季风指数降水 EOF分析水汽通量

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东亚季风区植被变化对局地气候的短期影响

科学通报 2013年第18期58卷 1661-1669页

作者：马迪刘征宇吕世华 MICHAEL Notaro 容新尧陈广善王富瑶中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 University of Wisconsin MadisonWI 53706USA 北京大学气候与海-气实验室北京100871 中国气象科学研究院北京100081

利用CCSM(Community Climate System Model)模式3.5版本,研究了东亚季风区森林覆盖度增加对局地气候的短期影响.模拟结果显示森林覆盖度增加后,全年平均气温降低0.93℃,其中夏季降低1.46℃,冬季降低0.40℃,有利于缓解全球变暖在该地区... 详细信息

利用CCSM(Community Climate System Model)模式3.5版本,研究了东亚季风区森林覆盖度增加对局地气候的短期影响.模拟结果显示森林覆盖度增加后,全年平均气温降低0.93℃,其中夏季降低1.46℃,冬季降低0.40℃,有利于缓解全球变暖在该地区的影响.森林覆盖度增加后,全年平均降水增加,其中4月份降水增加最显著,达到7%.森林覆盖度增加后植被的蒸散作用增加是导致该地区降温的主要原因.夏季比冬季降温明显主要是由于夏季蒸散比冬季大.蒸散增大的同时也导致了大气中水汽含量增加,再加上森林覆盖度增加引起地表粗糙度增加,从而形成气旋式辐合及异常的垂直上升运动,导致降水增加.此外,森林覆盖度增加也使地表反照率降低,造成地表反射短波辐射明显减少.

关键词：东亚季风区植被变化森林覆盖度地表能量收支水循环

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东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理

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东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理

作者：李华凝南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用1979-2013年ERA-interim再分析数据,系统地分析了东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其年际差异。研究结果发现:东亚季风区冬季经向风异常在我国华南一带变化显著,振荡周期为10-20天,即准双周振荡。在准双周尺度上850hPa异常... 详细信息

本文利用1979-2013年ERA-interim再分析数据,系统地分析了东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其年际差异。研究结果发现:东亚季风区冬季经向风异常在我国华南一带变化显著,振荡周期为10-20天,即准双周振荡。在准双周尺度上850hPa异常北风主要呈现从高纬向低纬传播的特点,60°N附近异常经向风向东南传播,副热带30°N附近弱的异常经向风向东传播,在华南汇合。我国华南一带存在基本气流向准双周尺度波动能量的转换,因此异常经向风在华南显著增强。我国东部上空300hPa存在经向风准双周振荡的两个大值中心,副热带地区波动比850hPa更为明显,两支中心在我国东部地区合并,波动的辐合导致波动能量的增强。华南关键区内经向风存在明显的年际振荡,经向风季节内振荡发生次数近34年以来呈增强趋势,冬季经向风准双周振荡产生年际差异的原因主要有:经向风典型振荡强年主要的周期变化在10-20天异常显著,而在典型振荡弱年则存在两个周期,分别为30-60天和10-20天;华南地区在典型振荡强年中存在显著的能量转换中心,为基本气流向准双周风场提供能量;强年经向风场与印度洋和黑潮延伸区这两部分的海温呈现显著的正相关。海温的异常增暖导致高空受高压影响,500hPa环流场中华南一带位于异常低压槽与异常高压脊之间,此时在平均风场上为异常偏北风,在这样的引导气流下,有利于引导更多的反气旋更容易南下到达我国的华南地区。冬季经向风的季节内变化对极端雨雪事件产生时段内有显著影响,前期,我国南方主要受由异常南风转为异常北风的10-20天振荡的经向风影响,以剧烈的降温天气为主;后期主要受经向风30-60天和10-20天振荡的共同作用,30°N以北的30-60天异常北风逐渐南移并逐步控制我国南方大部分地区,异常南风在30°N以南维持,有利于水汽持续向我国南方输送,并且产生较强降水。经向风的10-20天振荡处于异常南风向异常北风的转换期,冷暖空气交汇亦对降水事件产生影响。二者正位相叠加,共同为华南极端降水事件产生的区域提供了有利的低频环流条件,造成华南极端雨雪天气的发生。

关键词：东亚季风区经向风季节内变化年际变化极端天气

副热带东亚季风区一次穿透性对流过程影响下平流层成分变化的个例分析

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大气科学 2020年第6期44卷 1155-1166页

作者：孙宁周天军郭准李普曦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北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院气候变化研究中心北京100029

穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb... 详细信息

穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb Sounder(MLS)卫星数据,分析了东亚季风区的穿透性对流活动对上对流层/下平流层物质分布的影响。利用CloudSat卫星资料云分类产品和Aura MLS卫星数据联合分析武汉暴雨过程中捕捉到1次穿透性对流事件,该事件发生于2016年7月4日05时(协调世界时)的穿透性对流,中心位于海上梅雨带区域。分析表明,这次对流穿透事件对上对流层/下平流层物质分布有显著影响,穿透性对流活动影响到对流层顶以上的物质分布,具体表现是:首先,穿透性对流显著减少了局地对流层顶附近的臭氧含量,较之气候态对流层顶臭氧含量偏少32.53%;其次,穿透性对流能够增加局地对流层顶附近的水汽混合比含量,它通过更多的云冰粒子蒸发来增强局地平流层水汽含量,同时通过更强的垂直水汽输送来直接加湿平流层。此次穿透性对流事件对水汽变化影响较之对臭氧含量变化的影响更为显著,它使得对流层顶水汽混合比增加近乎一倍(98.15%)。因此,副热带东亚季风区的穿透性对流活动对于对流层向平流层的物质输送起着重要的作用。

关键词：东亚季风区穿透性对流物质输送上对流层下平流层

东亚季风区Hadley环流与中国东部降水的关系

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东亚季风区Hadley环流与中国东部降水的关系

青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云系结构及相联加热机制的对比分析

第34届中国气象学会年会

作者：巴馨瑶钱斌瑶丁鹤鸣颍上县气象局阜阳市气象局

本文通过计算局域的Hadley环流（以下简记为H.C.）质量流函数,描述了局域H.C.的季节变化特征,运用相关分析与合成分析法,得出了H.C.与我国东部降水的关系。夏季东亚季风区H.C.与我国降水存在很大的相关性。热带支主要与华南降水正相关,... 详细信息

本文通过计算局域的Hadley环流（以下简记为H.C.）质量流函数,描述了局域H.C.的季节变化特征,运用相关分析与合成分析法,得出了H.C.与我国东部降水的关系。夏季东亚季风区H.C.与我国降水存在很大的相关性。热带支主要与华南降水正相关,其余大部分地区都是负相关,副热带支与江淮流域降水呈正相关状态,与华南华北地区降水呈负相关,这与中国东部降水异常的主要情况一致。

关键词：哈德莱环流东亚季风区质量垂直输送强度上升中心

来源： cnki会议评论

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热带气象学报 2017年第5期33卷 598-607页

作者：刘建军陈葆德南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室宁夏银川750002 中国气象局上海台风研究所上海200030

应用7年(2006年5月18日—2013年5月18日)的Cloud Sat卫星观测资料,对比分析了青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云发生频率的特征,并利用欧洲中心再分析资料,计算了三个地区的视热源、视水汽汇Q1、Q2,分析探讨了三个地区与云发生频... 详细信息

应用7年(2006年5月18日—2013年5月18日)的Cloud Sat卫星观测资料,对比分析了青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云发生频率的特征,并利用欧洲中心再分析资料,计算了三个地区的视热源、视水汽汇Q1、Q2,分析探讨了三个地区与云发生频率相联系的加热机制。结果表明:青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云的发生频率分别为35%、22%、27%,其中:青藏高原和东亚季风区的低云频率最大,中云次之;西北太平洋地区的高云和低云的频率大,分别为19%和16%。具体云型来看,青藏高原多高层云、雨层云;东亚季风区多高层云和卷云,夏季深对流云频率增大明显;西北太平洋地区多卷云、深对流云和高层云。三个地区视水汽汇Q2的垂直分布特征及季节变化与云发生频率对应较好,青藏高原的低云(雨层云)、中云(高层云)形成过程中,凝结释放潜热,加热大气;东亚季风区低云(深对流云)、中云(高层云)对加热大气贡献大;西北太平洋地区大气的主要加热机制是深对流云形成过程中凝结释放潜热以及湿静能涡旋垂直输送。

关键词：青藏高原东亚季风区西北太平洋云系结构加热机制对比分析

夏季东亚季风区Hadley环流上升支结构异常及其对长江流域降水的影响

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热带气象学报 2015年第4期31卷 467-474页

作者：秦育婧王盘兴南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044

利用ECMWF最新发布的Interim再分析资料,计算了东亚季风区Hadley环流质量流函数,并使用EOF分解、相关分析及合成分析等统计方法,分析了夏季东亚季风区Hadley环流上升支结构的异常特征及其对我国长江流域降水的影响。发现夏季东亚季风区H... 详细信息

利用ECMWF最新发布的Interim再分析资料,计算了东亚季风区Hadley环流质量流函数,并使用EOF分解、相关分析及合成分析等统计方法,分析了夏季东亚季风区Hadley环流上升支结构的异常特征及其对我国长江流域降水的影响。发现夏季东亚季风区Hadley环流上升支具有独特的双上升中心结构,两上升中心的位置分别对应东亚夏季风系统中的两条辐合带——热带季风槽及梅雨锋。上升支的主要异常模态表现为两个上升中心"跷跷板"型的反相异常。与梅雨锋对应的副热带上升中心强度与长江流域降水呈正相关关系,即当其偏强时,长江流域降水偏多,反之亦然。副热带支偏强时,低层西太平洋副热带高压偏南导致气流在长江流域异常辐合,其异常西南风水汽输送使得长江流域有异常水汽辐合,高层气流在长江流域异常辐散。同时鄂霍次克海附近阻塞活动偏强,东亚沿海地区500 h Pa高度场出现"+-+"的经向异常型。这些异常型均有利于长江流域的降水。

关键词： Hadley环流上升支降水东亚季风区长江流域

东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理

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大气科学学报 2018年第4期41卷 494-501页

作者：李华凝姚素香储鹏南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044 中国民用航空局华东地区空中交通管理局江苏分局南京禄口国际机场航管楼江苏南京211113

利用1979—2013年ERA-interim再分析资料,通过均方差分析、功率谱分析、带通滤波及合成分析等统计方法系统地分析了东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理。结果表明,东亚季风区冬季经向风异常在我国华南一带变化显著,振荡周期... 详细信息

利用1979—2013年ERA-interim再分析资料,通过均方差分析、功率谱分析、带通滤波及合成分析等统计方法系统地分析了东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理。结果表明,东亚季风区冬季经向风异常在我国华南一带变化显著,振荡周期为10~20 d(准双周振荡)。在准双周尺度上,水平方向上,850 h Pa异常北风主要呈现从高纬向低纬传播的特点,60°N附近异常经向风向东南方向传播,副热带30°N附近弱的异常经向风向东传播,二者在华南汇合,随后分为两支中心,分别向南和向东继续传播,我国华南一带存在基本气流向准双周尺度波动的能量转换,因此异常经向风在华南会显著增强;垂直方向上,对流层上层、中层、下层的经向风呈现强—弱—强的异常中心特征,对流层下层850 h Pa和上层200~300 h Pa均存在经向风大值中心;我国东部上空300 h Pa上,副热带地区波动比850 h Pa更明显,60°N附近波动向东南方向移动,同样在我国东部地区合并,波动辐合导致波动能量增强。

关键词：东亚季风区经向风季节内变化传播特征

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新研究发现东亚季风区“雨神” 001

新研究发现东亚季风区“雨神”