青藏高原冬季雪盖异常与冬夏季风变异 及其相互联系的物理诊断研究

利用1955～1993年各种类型青藏高原冬季异常积雪资料的综合再分析结果,首次分析、阐明并讨论了青藏高原雪盖异常与中纬度大气环流的关系及其对低纬热带大气和海洋的影响。结果表明,高原冬季雪盖异常影响东亚冬季风的异常,进而通过东亚Hadley环流引起南海南部积云对流活动的异常,结果造成赤道太平洋纬向风出现变异并引发SSTA位相和副高活动及夏季风强度的显著不同,由此对我国夏季风雨带分布产生影响。最后给出青藏高原冬季雪盖异常可能对我国夏季风影响的一个初步模型。这对于进一步认识和揭示雪盖-环流-SST-雨带的相互联系及其可能的“隔季相关”机制具有重要意义     

青藏高原雪盖的季节内变化及其影响

回顾了青藏高原雪盖的季节内变化及其影响研究的新进展。高原大部分地区雪盖不稳定且持续时间短,导致高原雪盖具有显著的季节内快速变化特征。局地气温和降水的季节内变化是控制高原雪盖季节内变化的直接原因,这种直接关系是区域大气环流季节内活动的结果。高原雪盖季节内变化还与大尺度大气环流的季节内活动有关,热带季节内振荡、北极涛动和北大西洋涛动引起的大气季节内过程可解释部分高原雪盖季节内变率。高原雪盖季节内变化通过雪-反照率效应迅速对大气施加影响,雪盖造成的冷异常通过大气平流过程影响高原及其下游地区,造成东亚高空急流和东亚大槽增强。由于高原雪盖季节内变化的重要影响,数值预报中高原雪盖的初始场和预报场会影响次季节预报技巧。     

青藏高原雪盖异常对我国环流和降水的影响

利用美国NOAA NESDIS提供的1975—1986年青藏高原地区卫星雪盖资料，作出了各月冬季青藏高原雪盖频率图。发现1—3月是高原雪盖面积最大的月份，在此期间高原雪盖面积有明显的持续性，并与欧亚雪盖面积有较高的一致性。根据3月高原雪盖异常与中国环流和降水的关系，发现高原雪盖异常的后延冷却效应较弱，大约不足一个月；3月高原多雪以后，5月东亚北风加大，南岭以北降水偏少，少雪年则相反。     

东亚中纬冬季雪盖异常对初夏环流的影响

用1973～1994年观测资料,研究了东亚中纬冬季雪盖异常对初夏东半球主要流型随季节变化的影响,同时也分析了多（少）雪年份东半球温带地区30～50天低频振荡强度以及夏季中国降水量分布的差异。结果表明,近20年来冬季东亚中纬雪盖强度呈线性增加趋势且迭加较显著的准2年周期变化,它的变化和初夏500hPa低频流型逐候演变之间同时存在线性和非线性相关,并且多雪时欧亚大陆大部分地区30～50天振荡强度增强,而东北亚地区减小。     

冬半年欧亚雪盖变化对东亚环流的影响

对１９７３～１９９４年期间欧亚雪盖和东亚５００ｈＰａ高度距平资料进行旋转扩展主成分分析,研究了冬半年欧亚雪盖异常与后期夏半年东亚环流分布连续演变的关系及其可能机制。结果表明前期秋冬春季欧洲、中亚和东亚中高纬雪盖异常不同的动态变化激发出具有不同持续性的东亚低频流型,而夏半年东亚副热带环流纬向扩展型演变与前期冬半年欧亚雪盖异常无关。     

与EAWM相关的海陆气相互作用及亚洲夏季风

基于观测资料分析，本文讨论了与东亚冬季风（EAWM）异常活动相联系的海－陆－气系统的特征，指出它往往是随后亚洲夏季风异常的一个信号。我们分析并确定了一类重要的海气耦合模态，即EAWM。它所包含的海－气双向相互作用，使该模态的SSTA分布得以发展和持续。特别是在西太平洋和南海等关键地区，SSTA异常将从冬季维持到夏季。在强冬季风年，青藏高原积雪冬季在其东部出现负距平区，春季则延伸到高原西北部。SSTA及高原积雪分布，共同构成调制亚洲季风环流的重要因子，它将有助于1）随后南海季风和季风降水的增强；2）梅雨期西太平洋副高偏北，长江流域少雨；3）夏季我国东北和日本多雨；4）阿拉伯海和印度东北多雨，而印度西南部及孟加拉湾少雨。总之，强EAWM及相联的海气相互作用，一定程度上，预示着亚洲夏季风的活动特征。     

青藏高原冬春多源积雪资料年际变化尺度上的适用性分析

青藏高原冬春积雪变化具有显著的年际变化特征,其对中国东部夏季降水预测具有一定指示意义。由于特殊的复杂地形,青藏高原气象站点分布稀疏且不均匀,再分析数据和卫星数据提供的高原积雪资料的不确定性是影响和制约积雪变化及其天气气候效应研究中的一个关键问题。本文基于青藏高原台站观测、再分析（ERA5和NOAA-V3）和卫星反演（MODIS雪盖以及IMS雪盖）的多源积雪资料,采用偏差分析、均方根误差以及相关分析等多元统计方法重点检验了多源高原积雪数据在描述积雪年际变化特征方面的不确定性。通过比较不同积雪资料的时空分布和变化特征,以期提升多源高原积雪资料适用性的认知,并为相关研究提供有意义的参考。分析结果表明：（1）就再分析数据给出的积雪资料而言,ERA5雪深资料相较NOAA-V3雪深,对高原站点观测雪深的描述效果更好。除了高原中东部分站点外,ERA5雪深数据的平均偏差和平均均方根误差均较小,而NOAA-V3雪深数据的平均偏差和均方根误差在整个高原范围内均存在一定程度的高估;（2）再分析（ERA5和NOAA-V3）和卫星反演（MODIS雪盖以及IMS雪盖）积雪数据和高原站点雪深均在年际变化特征上具有较...     

青藏高原冬春季积雪异常对中国春夏季降水的影响

利用1956年12月～1998年12月共42a，青藏高原及其附近地区78个积雪观测站的雪深和我国160站月降水的距平资料，分析了其气候特征，并用SVD方法分析了冬春季积雪异常与春夏季我国降水异常的关系。用区域气候模式RegCM2模拟了青藏高原积雪异常的气候效应并检验了诊断分析的结果。分析表明，雪深异常，尤其是冬季雪深异常是影响中国降水的一个因子。研究证明，高原冬季雪深异常对后期中国区域降水的影响比春季雪深异常的影响更为重要。数值模拟的结果表明，高原雪深和雪盖的正异常推迟了东亚夏季风的爆发日期，减弱了季风强度，造成华南和华北降水减少，而长江和淮河流域降水增加。冬季雪深异常比冬季雪盖异常和春季雪深异常对降水的影响更为显著。机理分析指出，高原及其邻近地区的积雪异常首先通过融雪改变土壤湿度和地表温度，从而改变了地面到大气的热量、水汽和辐射通量。由此所引起的大气环流变化又反过来影响下垫面的特征和通量输送。在湿土壤和大气之间，这样一种长时间的相互作用是造成后期气候变化的关键过程。与干土壤和大气的相互作用过程有本质差别。     

青藏高原冬春季雪盖对东亚夏季大气环流影响的数值试验

利用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ进行了青藏高原冬春季雪盖异常对东亚夏季大气环流、加热场和降水影响的数值试验。结果表明，该影响十分显著，持续性很强。当高原冬春季雪盖异常增厚、范围扩大时，夏季（ＪＪＡ）高原地区及我国北方５００ｈＰａ位势高度降低，南方变高，西太平洋副高减弱。大气对雪盖异常的响应呈明显的波列特征。我国北方大部地区土壤温度降低，南方土壤温度升高。夏季各月降水异常分布形势并不完全一致，但与同期５００ｈＰａ高度场异常分布形势有关。     

青藏高原东部冬季降水对北极涛动异常的响应

基于1979—2015年中国区域CN05.1格点降水以及全球降水气候中心（GPCC）降水等数据资料,采用回归、合成分析等方法,分析了青藏高原东部（简称高原）冬季降水的南、北区域性差异及其年际变化对北极涛动（AO）异常的响应。结果表明:（1）高原北部和南部冬季降水都与AO异常存在密切关系,但降水的年际变化并不一致,对AO异常响应的机理也不同。（2）高原北部冬季降水变化主要和东亚冬季风有关,AO正（负）异常时东亚冬季风减弱（增强）,高原北部对流层各层均为东南（西北）风距平,有（不）利于西太平洋的水汽进入高原北部,导致北部降水增加（减弱）。（3）高原南部冬季降水变化主要和南支槽有关,AO正（负）异常时南支槽加强（减弱）,有（不）利于源自孟加拉湾的水汽北上高原,低层辐合（散）高层辐散（合）,上升（下沉）运动增强,导致南部降水增加（减弱）。简言之,AO通过影响东亚冬季风（南支槽）,进而影响高原北（南）部冬季降水,但AO负异常对高原冬季降水的影响比AO正异常的影响更加显著。