袁媛,主要从事气候监测诊断及热带海气相互作用研究.Email:
2014年春季(3—5月),我国大部气温偏高,与2013年春季并列为1961年以来历史同期第二高值。全国平均降水量较常年同期略偏多,其中东北地区降水显著偏多。分析表明,东北降水偏多时段主要发生在5月2—28日,这期间较强的东北冷涡活动是导致东北地区降水偏多的重要原因,其水汽主要来源于东北冷涡从日本海带来的水汽以及偏强偏西的西太平洋副热带高压(简称西太副高)西侧的转向水汽输送。文章还初步探讨了2014年春末南海夏季风爆发偏晚的可能原因。2014年南海夏季风于6月2候爆发,是历史上南海夏季风爆发最晚年之一。导致其爆发偏晚的直接因素是西太副高在4月下旬至5月底持续偏强偏西。进一步的分析结果表明,西太副高在此期间的偏强偏西可能主要由热带印度洋海表迅速增暖所致。
During the spring of 2014, the air temperature over most China was above normal and tied for the second highest with the spring of 2013 during the corresponding period in history since 1961. The mean precipitation over China was slightly above normal, with significantly more precipitation over the Northeast China. Analysis shows that more precipitation in Northeast China occurred during 2-28 May, which was mainly caused by the active Northeast cold vortex (NECV). The NECV led to more cold air activities and also brought abundant water vapor from the Sea of Japan to Northeast China. Meanwhile, the intensified western Pacific subtropical high (WPSH), whose high ridge extended more westward, also brought more moisture from the western Pacific to Northeast China. In 2014, the South China Sea summer monsoon broke out on the 2 pentad of June, about 3 pentads later than normal, becoming one of the latest summer monsoons in history. The persistently strong and westward WPSH from late April to the end of May directly resulted in the later monsoon onset. Further analysis suggested that the strong and westward WPSH was possibly caused by the rapid warming over the tropical Indian Ocean.
春季正值农作物播种和生长季节,同时也是东亚冬季风环流向夏季风环流的转换期。在冬季控制我国大陆的冷高压此时逐渐被低压所替代,高压则慢慢占据了海洋。在这种环流季节转换背景下,冷暖空气势力相当,气旋活动频繁,天气容易多变。2014年春季,我国大部气温较常年明显偏高,全国平均降水量较常年同期略偏多,尤其东北地区降水显著偏多。东北地区是我国最大的粮食生产基地,降水异常直接影响该地区的粮食产量。观测事实表明东北地区也是我国旱涝成灾较为严重的地区之一,特别是东北西部地区春旱会严重影响该地区春播生产活动(
南海夏季风作为亚洲夏季风系统的重要组成部分,标志着亚洲大气环流由冬季型向夏季型的转换,也是亚澳季风区季节转换的一个重要阶段(
本文所用的资料包括:(1)国家气候中心提供的中国2400站降水和气温观测资料;(2)国家气象中心T639大气环流资料;(3)美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)提供的大气环流再分析资料;(4)美国国家海洋大气局(NOAA)提供的月平均海表温度数据等。所有变量的气候态(常年)都是1981—2010年,距平场去除的都是气候态的平均。文中春季指北半球春季(3—5月)。
2014年春季,全国平均气温为11.4℃,较常年同期(10.4℃)偏高1.0℃(
1961—2014年春季全国平均气温历年变化(a)和2014年春季全国气温距平分布(b)(单位:℃)
(a)Time series of air temperature averaged in China during spring of 1961-2014, and (b) distribution of air temperature anomaly in China in spring 2014 (unit:℃)
1951—2014年春季全国平均降水量历年变化(a,单位:mm)和2014年春季全国降水距平百分率空间分布(b,单位:%)
(a)Time series of precipitation averaged in China during spring of 1951-2014 (unit: mm), and (b) distribution of precipitation anomaly percentage in China in spring 2014 (unit:%)
全国春季平均降水异常的空间分布图上最显著的特征是东北大部至内蒙古中东部降水较常年同期明显偏多(
2014年春季全国降水距平百分率分布(单位:%)(a)3月,(b)4月,(c)5月
Distribution of precipitation anomaly percentage in China in March (a), April (b) and May (c) 2014 (unit:%)
2014年3月1日至5月31日东北地区平均降水量逐日演变(单位:mm)
Daily variation of mean precipitation over Northeast China from 1 March to 31 May 2014 (unit: mm)
2014年5月2—28日北半球500 hPa平均高度场(等值线)及距平(阴影区)分布(红色等值线表示5860和5880 gpm等值线)
500 hPa mean geopotential height (contours) and anomalies (color shading) averaged in 2-28 May 2014 (Red lines are for the climate 5860 and 5880 gpm contours)
2014年5月东北冷涡活动
Northeast cold vortex activities in May 2014
2014年5月2—28日平均850 hPa距平风场(a,单位:m·s-1),以及对流层整层积分水汽输送(矢量,单位:kg·s-1·m-1)和辐合辐散(阴影区,10-5 kg·s-1·m-2)距平场(b)[图a中“A”(“C”)表示异常反气旋性(气旋性)环流,图b中蓝色曲线表示两支水汽输送,黄(绿)色阴影区表示水汽异常辐散(辐合)]
(a) 850 hPa wind anomalies during 2-28 May (unit: m·s-1), with red “A” (“C”) indicating anomalous anticyclone (cyclone),(b) moisture transport anomalies vertically integrated from 1000 hPa to 300 hPa (vector, unit: kg·s-1·m-1), and anomalies of divergence (yellow shading) and convergence (green shading) of moisture transport (unit: 10-5 kg·s-1·m-2), with blue line indicating two moisture transport paths
因此,东北地区春季降水偏多的时段主要发生在5月2—28日,导致其降水偏多的主要系统为东北冷涡的活动,同时西太副高的加强西伸也为东北地区降水偏多提供了大量的水汽。
2014年春季另一个重要的气候异常是南海夏季风于6月2候才爆发(
2014年2—7月南海夏季风监测区平均850 hPa纬向风(蓝色曲线,单位:m·s-1)和假相当位温(红色曲线,单位:K,减去了340 K)逐候演变
Pentad variation of 850 hPa zonal wind (unit: m·s-1) and potential pseudo equivalent temperature (unit: K) averaged over the South China Sea summer monsoon monitoring region (10°-20°N, 110°-120°E) from February to July 2014
2014年西太副高强度指数(a)和西伸脊点(b,单位:°E)逐日监测(红色曲线表示气候平均副高指数)
Daily variation of the (a) intensity index and (b, °E) western ridge point index for the western Pacific subtropical high in 2014(Red line is for the climate mean subtropical high index)
图 10)上可以看出,2014年5月,整个热带印度洋至太平洋的海温都明显偏高,其中热带西印度洋、海洋性大陆、孟加拉湾、南海、西太平洋以及赤道中东太平洋大部等地海温都较常年同期偏高0.5℃以上,尤其赤道中太平洋日界线附近和东太平洋靠近南美沿岸海温偏暖超过1℃(
2014年5月全球海温距平分布(单位:℃)
Distribution of sea surface temperature anomaly over the globe in May 2014 (unit:℃)
2014年5月赤道地区(5°S~5°N)平均Walker环流异常特征(矢量)(阴影区表示垂直速度异常,单位:0.01 Pa·s-1)
Anomalous Walker circulation (vector) along the equator (5°S-5°N) in May 2014 (Shading is for the anomalous vertical velocity,unit: 0.01 Pa·s-1)
分析发现,热带印度洋海温与西太副高强度的正相关关系比赤道中东太平洋更为显著,2014年春季西太副高偏强偏西可能与印度洋暖水的快速发展有密切关系。研究表明,热带印度洋海温偏暖(偏冷)通常滞后于El Nino(La Nina)事件大约3~4个月(
2014年5月850 hPa风场异常场(单位:m·s-1)(红色“A”表示异常反气旋环流)
850 hPa wind anomaly in May 2014 (unit: m·s-1)(Red “A” indicates anomalous anticyclone)
2014年春季,我国大部气温偏高,与2013年春季并列为1961年以来历史同期第二高值。全国平均降水量较常年同期略偏多,尤其东北地区降水显著偏多。分析表明,东北降水偏多的时段主要发生在5月2—28日,这期间欧亚中高纬500 hPa高度场呈现两槽一脊环流型,乌拉尔山高压脊和东亚槽均偏强,加之鄂霍次克海附近阻塞形势持续,有利于东北冷涡的活动,导致较频繁的冷空气影响东北地区。水汽输送异常场显示,东北亚地区的异常气旋性环流水汽输送将来自日本海的大量水汽输送到东北地区,同时,西太副高在这期间持续偏强偏西,来自副高西侧的转向水汽输送显著偏强,也为东北地区的降水提供了重要的水汽来源。初步探讨了2014年南海夏季风爆发偏晚的可能原因。2014年南海夏季风于6月2候爆发,是历史上南海夏季风爆发最晚年之一。西太副高在4月下旬至5月底持续偏强偏西是导致南海夏季风爆发偏晚的直接因素。尽管赤道中东太平洋暖海温在5月增暖迅速并且显著超过了1℃,但是由于整个太平洋海温都呈现明显的偏暖特征,热带大气并没有表现出对赤道中东太平洋暖海温的响应。进一步分析表明,由于2014年春季热带印度洋海温增暖迅速,通过Kelvin波作用激发异常反气旋性环流在南海北部和孟加拉湾生成,从而导致西太副高较常年同期明显偏强偏西,严重阻碍了印度洋上夏季风环流向南海地区的推进,由此导致2014年南海夏季风爆发异常偏晚。
感谢中国气象局气象灾害影响评估系统为本文部分图形绘制提供的帮助。
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