极涡和东北亚阻塞高压活动与东北地区初夏降水异常

The summer rainy season of Norteast China was divided into two phases, one is cold vortex rainy phase in early summer, the other one is subtropical monsoon rainy phase. Usually the early summer rainy phase started at the end of May and ended at the beginning of July. Previous study showed that there was a direct relation between cold vortex intensification and early summer rainfall, moreover, the activity of cold vortex had an indirect influence on the onset time and strength of Plum rain in Yangtze and Huaiher River basin, which reached a great consensus. In general, the activity of cold vortex showed a closely relation with the position of blocking high, whether the position of cold vortex and high blocking was dipole or Ω blocking flow pattern , was a significant factor that effected the distribution of precipitation during early summer over Norteast China. The main purpose of the study is that: examine the low-frequency dynamical mechanism of the prophase activity of polar vortex on the seasonal scale which affect the position and strength of blocking high prevailing, study the prophase signal coupling characteristics of air-sea system during anomaly blocking high activity in early summer. Dynamical, thermal, linear, nonlinear, diagnosis and numerical simulation methods are employed to examine how polar vortex affect the activity of blocking high over the region of Asia, and make some progresses on precursors of blocking high that affect rainfall of Norteast China in early summer.

东北地区夏季降水可分为初夏冷涡雨季和副热带季风雨季两个阶段，初夏雨季一般从5月末开始至7月上旬结束，以往研究表明与东北冷涡活动异常有直接的联系，而且还间接影响着长江和江淮流域梅雨时间和强度，在这方面已有许多共识。但是，冷涡活动的异常必然要联系到亚洲阻塞高压活动盛行的位置，与冷涡构成偶极子或"Ω"型阻塞流型，其配置将对东北地区初夏降水持续异常的时空分布起到重要作用。本项将主要研究：东北亚地区阻塞高压与冷涡活动的配置及其影响东北地区初夏降水时空分布的基本模态；极涡的前期季节尺度活动对初夏东北亚阻高盛行位置和强度影响的低频动力机制；东北亚阻塞高压初夏活动异常的海-气系统前期信号场耦合特征等科学问题。将采用动力和热力、线性和非线性、诊断与数值模拟相结合等方法，力争在极涡如何影响初夏亚洲阻塞高压活动，以及在捕捉东北亚初夏阻塞高压活动对东北地区初夏降水影响的前期征兆方面取得新进展。

东北地区初夏冷涡雨季开始比长江中下游梅雨期早且结束日期相近，其中高纬度环流系统有很大相似之处。因此，东北初夏冷涡雨季与东亚区域阻塞流型的配置关系，以及前期的信号场的提取等科学问题，不仅对我国北方初夏降水也对江南梅雨的分布和机制研究尤为重要。本项研究利用温度和降水2个变量，首次客观定义了东北冷涡雨季和副热带季风雨季。在全球增暖背景下，近20年来东北冷涡雨季缩短，降水量增加；揭示不同时间尺度耦合的极涡、北半球海-气系统对初夏东北亚阻塞高压和东北冷涡配置的影响机制及前期预测信号场。通过较客观的机器检测方法，揭示“Ω”型阻塞和偶极子流型为东北冷涡雨季重要影响环流型。冷涡雨季降水全区一致偏多型，贝加尔湖西部至鄂霍茨克海地区的双阻，与其南侧东北地区的冷涡负距平区呈倒“Ω”型阻塞流型，而全区一致少雨的环流型则正相反；太平洋极涡分区活动前冬正负位相差值，强迫出春季NPO正位相，而NPO的正（负）位相与赤道中东太平洋SSTA冷（暖）、西风漂流区暖（冷）位相耦合SVD1模态，当赤道东太平洋为El Niño状态，阿拉伯海与北太平洋西风漂流区为暖海温时，夏季东阻活动天数偏多。数值实验证明春季赤道中太平洋ENSO暖（冷）减弱位相强迫热带大气，其响应具有非对称性，El Nino强迫产生向中北太平洋上空传播的低频波，La Nina则没有；利用信息熵传递的方法揭示了东北冷涡雨季，其前期信号源地主要来自南大西洋，经非洲大陆至西亚向东北方向集聚，成为乌拉尔山东北侧阻塞高压重要信息源；建立半年、季节和月、延伸期等多时、空尺度的短期气候预测前期信号集成系统，初步构建东北冷涡雨季预测概念模型。自2013年以来，已应用于短期气候预测业务工作，初夏冷涡活动及其降水预测与实况较一致；给出近70年来国内外有关切断冷涡与东北冷涡研究综述，并对东北冷涡未来研究方向提出了几点建议。