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东亚夏季风经典review
Wang,Ho,2001, Rainy Season of the Asian–Pacific Summer Monsoon
降水是描述季风气候态的重要气象要素。降水的分布代表了驱动热带环流的大气热源分布，因此降水的变化反映了整个季风环流系统的变化。降水同时也是地球气候系统水文循环的重要因素。
研究亚洲季风降水气候态的大量文献工作都集中于用雨量筒数据描绘陆地和岛屿上的雨季。在东亚地区，由于使用的数据和季风爆发定义的不同，使得东亚夏季风爆发日期在不同的文章中结果不同。一般而言，整个亚洲夏季季风区夏季季风雨季的开始和结束日期并没有统一的定义。当时，对亚洲沿海区域雨季的认知是不够，由于缺少可靠的长期观测数据。卫星数据表明季风海区的降水比周围陆地降水强很多。从动力学和水文学的角度出发，有必要了解海洋和陆地季风雨季是如何相互连接的。
热带西北太平洋季风虽然具有典型的季风特征，但经常被忽略。尽管西北太平洋上的海洋季风与陆地季风在某些方面很不同例如产生降水的系统，但不管是陆地季风还是海洋季风都是由太阳辐射年循环和海陆温差控制。因此他们具有共同的基础特征，例如盛行风的季节转变、雨季和干季的强烈对比。从风场标准和雨季特征出发，西北太平洋季风被认为是亚洲-太平洋季风的一部分，但目前还不清楚西北太平洋雨季如何与其他亚洲夏季风子系统联系。
巨大的亚洲季风系统，受地球上最高的地形影响，显示出区域多样性。东亚国家的气象学家强调南亚和东亚夏季风不同。为了识别区域季风子系统之间的差异和联系，我们迫切需要一个季风的通用定义和整个亚太季风领域降雨气候学定量描述的标准。目前为止，季风界还没有对亚太季风的范围和爆发形成共识。亚洲大陆雨季和邻近海洋雨季之间的联系也没有被很好地理解。
该研究的目的之一是研究使用一个简明而相关的降雨参数和一套通用标准来量化整个亚太季风区雨季特征的可行性。另一个目的是利用卫星观测得到的海洋降水数据和陆地雨量筒观测数据建立一个季节平均雨季图。
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东亚夏季风简介
- C.-P. Chang, 2004,《东亚季风》一书的前言
- Sample，Xie，2010，Large-Scale Dynamics of the Meiyu-Baiu Rainband: Environmental Forcing by the Westerly Jet
虽然经常看到有关于东亚夏季风的研究工作，自认为对其很熟悉，但忽然让我用几句话概括其基本特征时，却又不知道说啥，还怕概括漏了。因此这几天参考了那些有关EASM论文的introduction，学习他们是如何言简意赅地讲述EASM。
C.-P. Chang, 2004,《东亚季风》一书的前言
亚洲夏季风一词常用来指代南亚夏季的强降水季节，尤其是印度地区的。而东亚夏季风一词对于一些西方国家来说是比较陌生的。这是因为在夏季季节平均的地图上，南亚大部分区域的降水都很强，而东亚降水则相对弱很多。事实上，东亚夏季风具有不同于南亚夏季风的复杂时空结构。首先，东亚夏季风覆盖副热带和中纬度区域，其降水倾向于聚集在一条长几千公里的狭长雨带上，影响中国、日本、韩国及周围地区。窄的径向尺度、在准静止和向北移动两个状态间来回切换的特点，使东亚地区季节平均降水没有南亚那么集中。但是，由于与窄河流耦合的季节内时空结构对年际变化非常敏感，因此东亚夏季风期间的洪涝对人类生活和经济的影响同南亚季风一样重要。例如正常雨季内的强降水或者雨季维持时间异常长等事件都可以导致洪水。
东亚夏季风与西太平洋夏季风密切联系。两者都是全球气候系统的一部分，都受ENSO、西太及其周围海域地表温度、对流层准两年振荡（Tropospheric biennial oscillation）、南亚夏季风的影响。此外，在东亚夏季风期间，西太台风最为活跃。因此西太台风也被认为使东亚夏季风的一部分，因为他们贡献了大部分的降水同时对东亚地区有重要影响。
西方世界对东亚冬季风或者亚洲冬季风则相对熟悉很多。东亚冬季风环流覆盖广泛的纬度范围。冷空气从西伯利亚高压出发，深入赤道地区。此时赤道最强降水中心位于海洋性大陆，该中心一直以来都被认为是冬季行星尺度最大热源，驱动着全球环流。东亚冬季风通过跨越赤道的Hadley与澳大利亚夏季风直接联系，且两者都受到ENSO及太平洋和印度洋其他振荡的影响。此外，也发现了一些与东亚冬季风有关的全球遥相关现象，例如东亚急流振荡与北美温度降水的关系、欧洲冬季风暴发展与海洋性大陆前期对流的关系。
由于东亚季风影响了将近全球三分之一的人口以及全球气候系统，对于东亚季风的研究越来越受到东亚国家以及美国的关注。《东亚季风》这本书回顾了最近关于该课题的研究进展，主要分为五个部分（每个部分包含三个章节）：东亚夏季和冬季季风、年际变率、全球环流模式、天气尺度和中尺度过程、与其他环流系统的相互作用。
Sample，Xie，2010，Large-Scale Dynamics of the Meiyu-Baiu Rainband: Environmental Forcing by the Westerly Jet
东亚夏季早期的主要特征是从中国东南部到日本的准静止雨带。该雨带带来了大量的季节降水，在中国叫梅雨，日本叫baiu。该雨带从小时到年际都具有显著变率，使其成为东亚唯一最重要的气候现象。梅雨期间异常少的降水会导致干旱并影响社会经济活动。但若梅雨期间降水异常活跃，可能会有暴雨，导致洪涝和泥石流，1998年长江流域的洪水灾害就是一个例子。
在中国长江流域和日本中部，梅雨在6月中上旬出现，7月中旬结束。在该雨带内，中尺度扰动伴随强对流和强降水发展。梅雨是东亚夏季风的一部分。5月，降水首先出现在中国南海、印度支那半岛和菲律宾，随后向北移动到长江流域和日本。7月中旬，雨带又迅速移到中国北部及韩国，从而结束梅雨。
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linux搜索工具
参考：Linux - 查看软件安装与安装路径: https://blog.csdn.net/J080624/article/details/78082745
grep
1、或操作
grep -E '123|abc' filename # 找出文件（filename）中包含123或者包含abc的行，-E指用正则表达式来描述关键词 egrep '123|abc' filename # 用egrep同样可以实现 awk '/123|abc/' filename # awk 的实现方式2、与操作
grep pattern1 files | grep pattern2 # 显示既匹配 pattern1 又匹配 pattern2 的行。3、其他操作
grep -i pattern files # 不区分大小写地搜索。默认情况区分大小写， grep -r pattern ./* # 可以搜索次级目录下的文件 grep -l pattern files # 只列出匹配的文件名， grep -L pattern files # 列出不匹配的文件名， grep -w pattern files # 只匹配整个单词，而不是字符串的一部分（如匹配‘magic’，而不是‘magical’）， grep -C number pattern files //匹配的上下文分别显示[number]行，原文： http://blog.sina.com.cn/s/blog_65e13da00100of1f.html
find
该命令可以用于查找文件名中带有某字符的文件，也可查找近期更新或读取过的文件等等。个人最常用的还是下面的这个命令
find ./ -name "*.txt" | xargs grep "Hello" #找出后缀为txt的文件，再次基础上再筛选出文件内容中有Hello的 find ./ -name "*.txt" | grep "Hello" #类似于find ./ -name "*Hello*.txt"
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ISCA大气环流模型框架
最近发现一个所有参数都需要自己设置的模式框架，名为ISCA，如果以后要跑简单模式，或许可以用这个试一下。下面是介绍该模式的论文翻译。
Vallis, G., Colyer G., Geen, R., Gerber, E. Jucker, M., Maher, P., Paterson, A., Pietschnig, M., Penn, J., Thomson, S.(2018) “Isca, v1.0: a framework for the global modelling of the atmospheres of Earth and other planets at varying levels of complexity.” GMD.
Introduction
理解气候不同于预测和模拟气候。为了提高气候预测，我们需要综合的模式来尽可能地模拟真实的地球。但是，发展和使用这种模式并不一定能提高我们对气候的理解，也不一定提供继续改进这些模式的途径。此时，我们需要提倡一种分层的方法，即使用不同复杂度的模型。于是，各种不同复杂程度的模型建立了起来，其中有些模型常被称为中间模型。但是很难将一个简单模型与另一个模型联系起来，或者与综合模型联系起来。
如果要考虑其他行星的大气层，为每一个行星建立一个全面综合的模型是不现实的，即使这可以，这样的行为也是愚蠢的。此时可以通过适用于这些行星的大气和可能的海洋的更普遍的控制原则的使用，允许更大范围的参数选择，从而使理解其他行星大气变得更容易些。
尽管我们可能会称赞理想模型的好处，但它们如果不连接到更全面、更现实的模型上，它们的效用是有限的。我们可能希望，这些模型能给我们提供准确的模拟，并连接到一个真实的气候系统上。如果没有这样的联系，理想模型可能解决了错误的问题，或者解决了无关紧要的问题。显然，没有适合于所有问题的单一级别的复杂性。
Isca是一个理想的全球大气环流模型框架，具有不同程度的复杂度和现实性。这个框架是 Geophysical Fluid Dynamics Laboratory 为地球大气层设计的模型延伸，但它很容易扩展到其他行星。该框架的基础设施由 Flexible Modeling System (FMS) of the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) 提供。其动力核是GFDL的谱模式（sigma-pressure坐标）。使用消息传递的方法来并行化，因此可以不需要共享内存。
- 有各种强迫和辐射选项可供选择，从干燥且不随时间变化的牛顿冷却到具有辐射传输过程的湿动力学。
- 在干的热松弛方案中又有多种选择，以考虑倾角和偏心率(即季节性)、不同的大气光学深度和表面混合层的影响。
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理想的灰色辐射方案，二波段方案或者多波段方案也都可供选择，这些方案都具有简单的湿效应和基于天文观测的太阳强迫。在光谱的复杂一端，该框架提供了与综合AGCM的直接联系。
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对于地球模拟，选项包括全水球模拟和可配置的大陆轮廓与地形。其中大陆可以通过改变反照率、热容量、蒸发参数或使用简单的桶形水文模型来定义。在任意的大陆分布情景下，可以通过增加海洋Q-fluxes来重现指定的海洋表面温度。
- 行星大气可以通过改变行星的大小和质量、太阳引力、大气质量、辐射和其他参数来配置。有各种各样的行星配置案例，例如木星模拟，金星模拟、潮汐锁定、其他轨道共振的外行星模拟。
模式脚本是用Fortran编写，用Python配置。Python脚本还用于在不同的体系结构上运行模式、存档输出、诊断、图形和后处理。所有这些都可以从基于git的存储库中获得。
A general introduction to the framework can be found at http://www.exeter.ac.uk/isca.
The code is publicly available from github at https://github.com/ExeClim/Isca.
来自Isca官网的一张总体介绍模式的图
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搜索技巧及引擎
搜索技巧
搜索技巧，适用于百度和google:
- 排除关键词(例如：搜索 -引擎；减号前面必须是空格，减号后面没有空格，紧跟着需要排除的词)
- 完全匹配搜索(给关键词加双引号)
- 指定网站内搜索(site：www.beijing.gov.cn 关键词)
- 指定文件格式(filetype：pdf 关键词)，如果用百度搜索，可能出来的都是百度文库，此时可以换一个搜索引擎。
- 指定标题搜索(intitle：关键词)（如果有多个关键词，就用 allintitle:关键词1 关键词2)
- 正文内容搜索(intext：或者allintext：)
- 限定搜索范围的url(inurl：gov，就是限定政府网页)
- 叠加使用
注意事项：
- 所有的冒号都是半角，也就是英文的冒号，而不是中文的冒号
- 空格很重要，关键词之间要有空格
- 提取关键词很重要(可以提高搜索效率)
参考：https://www.bilibili.com/video/BV1YK4y1t7bg
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影响东亚夏季风的天气系统
- ITCZ
- The subtropical high over the western North Pacific Ocean
- The mid-latitude and subtropical fronts
- Low-level vortex
- The blocking situation at mid and high latitudes in Eurasia
主要翻译自2006年《The Asian monsoon》4.2.2节，该章节作者 Yihui Ding and D.R. Sikka
ITCZ
Intertropical Convergence Zone,以往也叫Equatorial Convergence Zone或者Equatorial trough。
ITCZ区域的外出长波辐射OLR（Outgoing long-wave radiation)很小（200-226W/m2）.一般再北太平洋西部可以观察到双ITCZ，且在过渡季节，这种双ITCZ的现象更加明显。
北太平洋西部的ITCZ一般认为与南亚季风槽 monsoon troughs联系。因此有学者认为其是季风槽的延申或一种类型。季风槽以强水平切变线为特征，一般季风槽南部为西风或西南风，北边为东北信风。在ITCZ/季风槽区域一般有大片云系，甚至是热带气旋、台风。
ITCZ季风槽的位置有很大的季节变化，尤其在南亚和东南亚区域。
- 1月，其位置最难，位于赤道和5N之间。
- 四五月份，它开始向北移动，且大致位于5N的东南亚。
- 七八月份，北半球季风槽继续北移发展。最北可以到达印度半岛20-25N。在北太平洋西部和南海，ITCZ的走向是从西北到东南，平均位置位于12-15N.这部分ITCZ非常活跃，是西北太平洋季风区多数台风的发源地。
- 秋季，亚洲季风槽开始南撤，且南撤早于西太平洋季风槽。
值得注意的是，从5月上旬到6月中旬，ITCZ位置的迅速北跳，这与亚洲以南海夏季风和印度夏季风爆发及长江流域梅雨开始为标志的季节变化一致。
ITCZ对北太平洋西部和东亚的天气气候及环流状况有显著的暗示意义，尤其对赤道气旋、台风和降水。有学者发现ITCZ活跃时期台风形成频率是ITCZ不活跃时期的2到3倍。对于多台风时期，ITCZ一般位于20N左右，向东延申至160E。而少台风时期，位于10N的ITCZ在30E处终止。
此外有学者指出东亚南部季风降水的复苏可能是由热带气旋或ITCZ造成，这也为Ramage（1952）早期结论提供了支持。
The subtropical high over the western North Pacific Ocean
西太副高是中纬度西风急流南部、环球副热带高压带中镶嵌的6个或7个高压环流中的一个，是东亚季风中的重要成分。它的活动对东亚夏季风及其雨带的季节移动有重要影响。此外，西太副高还会显著影响西北太平洋热带气旋的活动、东亚干旱和洪水活动。
西太副高的位置有一个显著的季节转变，在缓慢移动和急剧跳动间转换，与东亚雨带的北进和撤退密切联系。一般来说有两个显著的急剧北跳：
- 第一次北跳发生于6月中旬，西太副高脊线移动到20-25N。这次北跳也表明了雨带的北跳，于是着华南前汛期的结束。
- 第二次北跳发生在7月中上旬，西太副高脊线移动到30N，导致中国北部雨季的开始和长江中下游流域干季的开始。此时，热带东风或东南风在副高南侧和西侧的广泛区域盛行，ITCZ向北推进到它最北的位置（西北太平洋15N，南海15-20N，即台风经常发生的地方）。
在南海夏季风爆发晚或者南亚/东亚夏季风弱年，西太副高的位置比以往都要偏南，反之亦然。
The mid-latitude and subtropical fronts
中纬度或副热带锋面是东亚雨季时期主要的降水系统。最大的季节性雨带就是这种行星尺度锋面的活动。随着季节推进及夏季风的北进，锋面向极撤退，因此最大的季节性雨带从华南移动到长江中下游、日本，再到中国北方、朝鲜半岛。
典型的锋面区域包含底层斜压区域（准静止锋面）、天气尺度辐合区域（季风槽、锋面低压槽）、锋面前的暖湿区域。在冷空气向南侵袭过程中，在产生锋面前会产生一个底层急流。当锋面系统和伴随的底层急流向南移动到中国南方时，他们可以在大范围区域产生强降水。当有一个或多个低涡系统（例如在青藏高原东缘产生的西南涡）镶嵌在锋面区域，会使强降水的强度更强。这些锋面低涡可以连续产生并能沿着锋面或与锋面有关的底层风切变向东移动。一般来说，在锋面系统发生区域的高层没有大西风槽。因此，东亚夏季风中的中纬度锋面是一个位于对流层中低层的锋面系统，尽管对流层上层空气的天气尺度过程对其也起一定作用。
在长江中下游、日本和朝鲜半岛区域，自6月中旬到7月中旬的雨季也叫做Meiyu或者Baiu。该雨季有如下特征：降水丰富、相对湿度高、多云or阴天、日照时间短、地表风弱、强降水频率高。在梅雨期间，长江中下游非常容易受洪水和干旱的侵袭，因为降水强度和频率的多变性或者说降水的强年际变率。
梅雨期间的降水占该地区夏季降水总量的30-45%，最大降水发生在长江中下游。梅雨这一主要的天气尺度降水系统与极锋 polar front相比有很多不同之处。
东亚季风降水及其变化与中纬度锋面活动及其发展有密切关系。东亚各个子区域夏季风降水的爆发或降水复苏都是由锋面雨带的到来而触发的。
Low-level vortex
青藏高原及其斜坡上产生的底层涡旋是东亚季风系统中一个特殊的天气系统。这些由地形产生或受地形影响的环流系统是东亚春夏季节产生降水的重要系统之一。他们的产生源地主要有三个：高原东南部（叫西南涡）、高原主体区域（高原涡）、高原北部（西北涡，因为他们刚好位于中国西北地区）。当它们离开高原后，在充足水汽和有利的大尺度环流条件下，这些涡旋可以产生极端降水。这些涡旋的产生和发展与季风环流活动密切相关，尤其是西南涡。因此，在一定程度上，他们被认为是高原和季风相互作用的产物。
高原涡是小尺度、浅薄、强度弱、生命期短的气旋，在特定地表条件下产生。一旦他们离开高原，会因为地表状况的改变而迅速消亡。高原地区的这些中尺度涡旋一般都是由中尺度对流产生。夏季，高原接收强太阳辐射，使得该区域大气即便在副热带高压带的下沉气流的影响下，依然呈现出很强的对流不稳定。在很强的太阳辐射情况下，每一个山峰都彷佛是一个独立的热岛，在水汽充足的情况下可以引起对流。如果对流活动持续时间足够长，一个中尺度气旋环流就可以发展，这也有利于组织积云对流。在这种情况下，高原大气底层总是对流不稳定的。高原涡中心总是与位温最大值相关联，揭示了高原涡的暖核结构。而这个不稳定的空气分层可能是由地表强感热加热导致，尤其在高原中部和西部。最近的研究表明与高原对流相关的斜压不稳定及潜热释放可能在高原涡的产生过程中扮演重要角色。一般来说，涡旋总是在一个已经存在的切变线（将南边的暖湿季风气流和北边的干冷空气隔开）中发展。而高原涡则是镶嵌在一个急剧短波槽中，其整个生命史都伴随有强对流活动。有研究利用模式模拟发现当去掉潜热释放的作用，高原涡强度显著减弱。
西南涡是中国西南地区700hPa高度闭合的气旋性环流，主要位于四川盆地西部，是一个底层环流系统，通常只能在850和700hPa高度层上能看到。在地表天气图上，低涡区域24h内有负气压倾向，因此西南涡也叫西南低涡。多数情况下，西南涡的形成和耗散不伴随强烈的发展和极端天气，因为缺少高层环流和水汽的支持。但如果天气状况有利于西南涡，那么他们就会导致极端天气，尤其是强降水。西南涡可以提供强地形抬升以引起对流，从而在四川盆地周围地形陡峭处产生大量降水。1981年7月1-14日四川盆地的强降水就是一个例子，它导致了大量的人员伤亡和财产损失。
如果西南涡形成后向东移动，它可以在长江中下游地区产生强降水。如果它向北移动，会在中国北方产生强降水。Ding等人（2001）揭示了三个连续产生、发展、东移的西南涡对1999年梅雨的显著影响。
从天气尺度上讲，西南涡的产生和发展需要满足两个条件：
- 存在从高原东缘吹向四川盆地的强南风。该条件的存在对西南涡的产生有双重作用。从动力上讲，该南风产生微差摩擦效应，可以在底层导致气旋环流的形成。从热力上讲，南风输送大量的暖湿气流到高原东侧和四川盆地，为降水和潜热释放提供水汽源。
- 必要的触发机制。多数情况下，西南涡的触发因子是经过青藏高原的低压槽。
Chang等人（1998）研究了一个耦合了两个高层扰动的西南涡发展过程。这些扰动都发生在底层西南涡之后的上游。快速的东移使他们能追赶上西南涡，导致强垂直耦合和深厚的对流层折叠。从区域角度看，青藏高原的地形作用非常重要。有学者认为西南涡的形成是青藏高原东南地区中尺度山地对西南季风的阻挡效应的结果，原因有三：
- 西南涡总是在西南季风中发展
- 在其发展和成熟阶段，底层强度最强
- 当高原周围的西南季风存在时，底层的气旋涡度始终存在
此外，还有学者强度来自北方和东北方的冷空气的重要性。
由于西南涡总是伴随着大量降水和对流活动，因此认为西南涡的发展也非常依赖于潜热释放的作用。为了更好地说明与对流有关的强潜热释放的作用，Kuo等人（1986）计算了与1981年7月11-15日发生在四川盆地的西南涡（造成了较大的洪水灾害）有关的中尺度热量和水汽收支，发现在对流层中层稳定性弱的情况下，潜热释放可以引起强上升运动，从而加强底层辐合和对流云的发展，在西南涡环流和积云间建立反馈过程。
The blocking situation at mid and high latitudes in Eurasia
阻塞对亚洲夏季风的爆发及后续活动也有显著影响。阻塞作为影响印度夏季风爆发的前期环流背景的关系自1979年的MONEX时被确认。从冬季到夏季的转换季节中，若欧亚大陆被阻塞高压控制，此时西风急流分裂成两支，南支急流会流经喜马拉雅山区南侧，从而将地表冷高压推进印度洋北部和中部，而这不利于印度季风的爆发，因此印度夏季风爆发偏晚。1979年印度夏季风爆发偏晚就是阻塞高压发生作用的一个例子。除此之外，由欧亚大陆中纬度阻塞高压引起的对流层风垂直切变的改变也会影响季风低压的形成，尤其是孟加拉湾地区。
关于阻塞高压对东亚夏季风活动和季风降水的影响也有许多学者研究。统计研究表明夏季欧亚大陆阻塞高压主要发生在乌拉尔山、贝加尔湖和鄂霍次克海这三个地区。双阻塞（常发生在乌拉尔山和鄂霍次克海）和偶极子模态（鄂霍次克海）是稳定的环流形势，常延长长江和环流流域强降水时间。在这种环流形势下，东亚的行星尺度锋面位置会偏南，加上西风急流分流的作用，从而影响长江流域。与此同时，西北太平洋副高的季节性北移也会因此而受到抑制，使得位置异常偏南。