南北极海冰的时空变化特征

本文分析了南北极海冰多年平均覆盖资料，给出南北极海冰的年内变化特征，极地海冰最多最少月份的空间分布。计算了２月及９月海冰年际变化方差分布，并对２月及９月南北极海冰７个分区域覆盖面积作了ＥＯＦ分解，为进行南北极海冰影响全球气候的数值试验提供了海冰变化的空间配置     

北半球海冰的时空变化与冬季槽脊运动的可能联系

本文利用1973年到1987年北半球2°×2°格点海冰资料,分析了海冰时空变化的一些基本特征,发现海冰的分布以被地海洋地区最为强大,中纬度的戴维斯海峡,鄂霍次克海以及欧洲西北部的波罗的海峡也有较强的海冰分布,它们分别对应于冬季的三大槽的位置。海冰有很显著的季节变化,三月份最强而九月份最弱,海冰的这种季节变化和太阳辐射有着密切的联系。海冰的年际变化较季节变化小,年际演变周期较长。鄂霍次克海的海冰变化对东亚大槽产生影响,当冬季海冰强度大时,东亚大槽偏东且较弱,而当海冰强度小时,东亚大槽偏西且较强。     

南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系

采用南、北极海冰面积指数 1°× 1°经纬度格点资料及海平面气压资料 ,运用多种统计方法 ,研究了南、北极海冰的长期变化趋势、突变特征及其与大气环流的联系 ,发现近年来南极冬、春、秋季海冰逐渐减少 ,夏季海冰逐渐增加 ;北极春、夏、秋季海冰均不同程度地减少 ,冬季海冰变化趋势不明显 ;南、北极各季海冰的年际变化均存在一定的突发性 ,大气环流在海冰突变年前后有显著的差异     

华南前汛期降水与南极海冰变化的关系

利用１９７３￣１９８９年南极海冰北界资料和１９７２￣１９８１年南半球气旋资料,分析南极海冰变异对华南前汛期降水的影响。结果表明,两者之间存在密切关系,当南极海冰面积趋于增大时,华南前汛期的雨水变趋增加,反之亦然。２￣３月份威尔克斯地方向地海冰北界位置与同年华南前汛期雨量密切相关。而９月份罗斯海方向（１８０°）海冰北界的伸缩对次年华南前汛期降水量有明显指示性。南半球低纬（０￣３０°Ｓ）的气旋活动在南     

冬季戴维斯海冰年代际变化与大气环流关系

利用北极1°×1°海冰面积指数、海平面气压、500hPa高度场和中国160站气温等资料,运用统计分析方法讨论了戴维斯海峡海冰的长期变化趋势、年代际变化及其与大气环流的关系。结果发现,冬季戴维斯海峡海冰面积呈明显增多趋势,且具有较显著的年代际变化,其长期变化趋势、年代际变化与500hPa高度场的WA型、EU型遥相关、西伯利亚高压及中国北部气温等存在密切的关系。冬季戴维斯海峡海冰在1981年发生突变,突变前后相应高度场、海平面气压场和流场等大气环流场均有显著差异。     

河南省近11年大气可降水量变化特征

利用2000—2010年1°× 1°的NCEP FNL分析资料,分析了河南地区大气可降水量的时空分布特征及变化趋势。结果表明：河南省年大气可降水量为266.86 kg/m2,从西北向东南逐渐增加。可降水量季节变化显著,夏季最大,月平均为41.77 kg/m2;冬季最少,月平均为8.54 kg/m2。1月份大气可降水量最少,平均8.04 kg/m2;7月最多,平均47.19 kg/m2。11年来, 丰水年大气可降水量是枯水年的1.12倍,大气可降水量年际变化特征不明显,总体上有所减少。     

10──20天准双周振荡的经向传播及地理特征

本文采用ＥＣＭＷＦ１９８３年７月１日至９月１２日逐日２００ｈＰａ纬向风场资料，用复经验正交方法讨论了１０－２０天低频振荡的经向传播及地理特征。结果表明：（１）１０－－２天振荡有三个显著区域：贝加尔湖附近地区；赤道９０°Ｅ附近以及新加坡、马来西亚地区；８０－１００°Ｅ，２２－３２°Ｎ之间。（２）源于较高纬度地区的振荡与源于赤道附近地区的振荡在１０５°Ｅ，１７—２３°Ｎ附近同位相相遇，在９０°Ｅ，２０°Ｎ附近反位相相叠加，振荡相互削弱，在２５°Ｎ附近同位相相遇。（３）从振荡位相来看，中南半岛东南部、马来西亚北部、菲律宾以西区域的振荡向北传播到中国东南沿海，向西传播到孟加拉湾印度半岛；２０°Ｎ以南低纬度地区的振荡很少能传播到８０°Ｅ以东３０°Ｎ附近地区；位于９０－９５°Ｅ，２５－２７°Ｎ之间的振荡以及贝加尔湖附近地区的振荡可以向南北两个方向传播。     

根据Dobson和TOMS资料分析北京和昆明大气臭氧总量变化特征

用约２０年 Ｄｏｂｓｏｎ和ＴＯＭＳ资料来分析北京（３９.９３°Ｎ，１１６.４０°Ｅ）和昆明 （２５.０２°Ｎ，１０２．６８°）两地大气臭氧总量的变化特征，结果表明：（１）在１９７９－２０００年间北京大气臭氧长期变化趋势是－０．６４２ ＤＵ／年，而昆明在１９８０－２０００年间的趋势是－０.００９ ＤＵ／年；（２）北京和昆明两地大气臭氧都有很强的季节内变化（尤其冬季更强），与季节性变化强度相当；（３）在北京和昆明，由记录较短的大气臭氧资料分析得到的长期变化趋势，与较长记录得到的结果有显著差异；（４）在北京（中纬度）和昆明（低纬度）大气臭氧都有显著的准两年振荡信号；（５）两个站点大气臭氧的年际变化主要由长期趋势项和准两年振荡信号组成；（６）Ｄｏｂｓｏｎ仪测量得到的臭氧总量与ＴＯＭＳ资料非常一致。     

冬季戴维斯海峡的海冰面积年陈变化与东亚气候关系研究

采用北极1°×1°海冰面积指数、海平面气压、500hPa高度场和中国160站气温等资料,分析了戴维斯海峡海冰的年际变化与大气环流及东亚气候的关系,结果发现冬季戴维斯海峡是影响东亚以及北半球气候变化的关键区之一,该区海冰面积年际变化与500hPa高度场的WA型、EU型遥相关以及东亚冬季风强、弱之间存在密切的关系.冬季该区海冰偏多,则500hPa高度场在北大西洋戴维斯海峡西欧一带为WA型遥相关(美国东部高度场偏高,北美东北部到格陵兰一带高度场偏低),在欧亚大陆为出现EU型遥相关(贝加尔湖及其以东和西欧高度场偏高),西伯利亚高压减弱,致使东亚冬季风偏弱,我国东北、西北和华北地区偏暖;而冬季该区海冰偏少时,情况正好相反.     

从雨云7号TOMS资料推算出臭氧总量变化趋势

雨云７号卫星上的臭氧总量测绘分光仪（ＴＯＭＳ），１１年多以来一直测量着全球臭氧柱总量。最近在资料分析上加以改进，得到一种用以确定并消除定标飘移的技术，使记录尽头处的资料相对于记录开头的资料来说可精确到±１．３％（２σ）。由ＴＯＭＳ总臭氧资料时间序列已拟合得出一个统计模式，其中包括季节变化项、线性趋势项、准２年振荡（ＱＢＯ）项、太阳活动周项以及二阶自回归噪音项。就这个统计模式拟合于６５°Ｎ到６５°Ｓ纬圈之间平均的ＴＯＭＳ资料来看，所得到的线性趋势项为－０．２６±０．１４％／年，即从１９７８年１１月到１９９０年５月共１１．６年中变化－３％。这种变化趋势在赤道近于零（０．０００２±０．２％／年），向两极增加。在５０°Ｎ年平均趋势为－０．５±０．２１％／年。在这１１．６年期间５０°Ｎ的趋势，表现出强烈的季节变化，在冬季和初春（即２、３月份）大于－０．８％／年，在夏季（７、８月份）约为－０．２％／年。     

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

应用 35a的资料 ,分析西北太平洋热带气旋 (TC)强度变化的基本统计特征 ,包括年代际、年际、月际、日变化和区域分布等。主要结果有 :(1)西北太平洋TC平均增强速率为 4.97hPa/6h ,标准差是 4.5 4hPa/6h。平均减弱速率为 5 .15hPa/6h ,标准差是 4.17hPa/6h ;(2 ) 2 0世纪 6 0年代中后期TC强度变幅小 ,进入 2 0世纪 70和 80年代后有所增大 ;(3) 11月TC平均增强速度最快 ,2月最慢 ,8月是TC强度变幅较小的月份 ;(4) 0 8时 (北京时 ,下同 )TC平均增强速度最快 ,14时最慢 ,平均减弱速度无明显日变化特征 ;(5 )TC发展较快的一个主要区域是 12 .5～ 2 0°N ,132 .5～ 15 0°E ,TC平均减弱速率的高值区在岛屿和大陆沿岸。在南海中部活动的TC平均强度变幅不大。依据平均值与标准差的数学涵义 ,给出了TC强度稳定、缓慢变化和迅速变化的标准。在对各级强度变化发生频率的年代际、年际、月际、日变化以及区域分布特征分别进行分析的基础上 ,重点给出了在大陆和岛屿附近迅速增强样本和在远离陆地的洋面上迅速减弱样本的一些统计特征。     

冬季欧亚大陆盛行天气型与北极增暖异常的可能联系

利用ERA-interim的再分析资料和英国大气数据中心的海冰密集度资料,通过复矢量经验正交分析方法(CVEOF),本文研究了自1979-2016年37个冬季(12月1日至次年2月28日)共3330 d对流层中层500 hPa欧亚盛行天气型主要时空变化特征及其与近年来北极对流层中、低层增暖异常和北极海冰减少的可能联系。结果表明,CVEOF1解释了总异常动能的15. 82%,其两个子模态空间型分别表现为三极子型(0°和180°位相)和偶极子型(90°和270°位相)。其中,180°和270°位相的天气型发生时,冬季北极对流层中、低层偏暖,盛行暖北极-冷欧亚的大气环流形势。前期秋季从巴伦支海海域以东到波弗特海海域的海冰密集度(SIC)异常偏少可能是其影响因素之一。近年来这两个位相(180°和270°位相)的发生频次逐渐增多,与冬季频发的极端低温事件有紧密联系。在2005/2006年和2011/2012年冬季的冷事件中,180°和270°位相的发生频次明显偏多。因此,秋季从巴伦支海海域以东到波弗特海海域的SIC偏少,冬季北极对流层中、低层异常偏暖,有利于180°和270°位相天气型盛行,可能是导致冬季极端天气事件频发的主要原因之一。     

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

用中国气象局整编的1949-2003年共55年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,依据平均值与标准差的数学涵义,给出了TC突然增强、缓慢增强、强度稳定、缓慢减弱和突然减弱的标准,分析了西北太平洋热带气旋(TC)强度变化的年代际、年际、月际、日变化和区域分布的基本特征。结果表明:(1)1960年代以前,T℃的年平均增强或减弱幅度较小。(2)在TC出现较为频繁的夏秋季节,8月份TC强度变幅较小。TC在14时(北京时,下同)最易发展,20时最易减弱;08时TC增强速度最快,02时最慢;02时TC减弱速度最快, 20时最慢。(3)TC频数和增强TC频数的高值区位于海南岛以东的南海北部中国近海区域和菲律宾以东洋面,减弱类TC频数极值区在吕宋岛及其东部海域、海南岛以西的北部湾、广东沿岸。(4)TC突然增强不出现在30°N以北的中高纬地区和0—5°N的低纬地区。TC突然减弱多出现在125°E以西的中国近海大范围海域,在0～5°N的低纬地区基本不出现。     

秋季北极海冰对EP型ENSO的非线性响应

利用1961—2015年Hadley中心逐月海表温度资料、海冰密集度资料以及NCEP/NCAR再分析资料,探讨了秋季北极海冰对于EP型ENSO事件的异常响应,并进一步研究了这种异常响应的可能原因。结果表明,秋季北极海冰对EP型ENSO的响应具有非线性,特别是喀拉海海域(60°～90°E,70°～80°N)海冰无论在EP型El Ni?o或是La Ni?a位相,均表现为显著的负异常。进一步研究发现,不同ENSO位相造成该区域海冰异常偏少的机制有明显不同。EP型El Ni?o年秋季菲律宾附近海域对流活动被抑制,所激发的经向波列在高纬地区形成异常反气旋环流,其南风分量向喀拉海输送暖平流,造成海冰异常偏少。而EP型La Ni?a年喀拉海海域则主要受到来自大西洋开放性海域西风异常的影响,合成结果和个例年均显示EP型La Ni?a年秋季北大西洋上空存在一个显著的西风急流中心,有利于北大西洋开放性海域较暖海水向下游输送,进而影响喀拉海海冰。这些结果表明,热带外地区大气环流场对EP型ENSO的非线性响应导致了喀拉海海冰对EP型ENSO事件的响应也表现出明显的非线性。     

Time-dependent response of a zonally averaged ocean–atmosphere–sea ice model to Milankovitch forcing

An ocean–atmosphere–sea ice model is developed to explore the time-dependent response of climate to Milankovitch forcing for the time interval 5–3 Myr BP. The ocean component is a zonally averaged model of the circulation in five basins (Arctic, Atlantic, Indian, Pacific, and Southern Oceans). The atmospheric component is a one-dimensional (latitudinal) energy balance model, and the sea-ice component is a thermodynamic model. Two numerical experiments are conducted. The first experiment does not include sea ice and the Arctic Ocean; the second experiment does. Results from the two experiments are used to investigate (1) the response of annual mean surface air and ocean temperatures to Milankovitch forcing, and (2) the role of sea ice in this response. In both experiments, the response of air temperature is dominated by obliquity cycles at most latitudes. On the other hand, the response of ocean temperature varies with latitude and depth. Deep water formed between 45°N and 65°N in the Atlantic Ocean mainly responds to precession. In contrast, deep water formed south of 60°S responds to obliquity when sea ice is not included. Sea ice acts as a time-integrator of summer insolation changes such that annual mean sea-ice conditions mainly respond to obliquity. Thus, in the presence of sea ice, air temperature changes over the sea ice are amplified, and temperature changes in deep water of southern origin are suppressed since water below sea ice is kept near the freezing point.     

阿拉伯海热带气旋生成特征分析

利用印度气象局（India Meteorological Department,IMD）、国际气候管理最佳路径档案库（International Best Track Archive for Climate Stewardship,IBTrACS）提供的1982—2020年阿拉伯海热带气旋路径资料,美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction,NCEP）再分析资料,对近39 a阿拉伯海热带气旋源地和路径特征、活跃区域、频数及气旋累积能量（accumulated cyclone energy,ACE）指数的季节特征和年际变化特征进行分析,并结合环境因素,说明其物理成因。结果表明：阿拉伯海热带气旋多发于10°~25°N,65°~75°E海域,5—6月、9—12月发生频数较高且强度较强,1—4月、7—8月发生频数较低且气旋近中心最大风速均小于35 kn;频数的季节变化主要受控于垂直风切变要素;阿拉伯海热带气旋发生频数和ACE近年有上升趋势,年际变化主要受控于海面温度（sea surface temperature,SST）和850 hPa相对湿度要素。     

夏、秋季北极海冰异常与秋、冬季青藏高原极端低温日数的关系及影响机理

利用1979~2012年青藏高原125个基本、基准站观测日最高及最低气温数据、Hadley中心月平均海冰覆盖率资料、ERA-Interim的风场、高度场等再分析资料,根据相关统计分析、合成分析等方法系统地分析了青藏高原地区秋、冬季冷昼和冷夜日数(低温日数)与关键影响海区海冰的关系及影响机理。结果表明,夏、秋季关键海区海冰偏少时,秋、冬季极地和青藏高原地区500 h Pa位势高度减小,中高纬西伯利亚地区位势高度增强,北极至青藏高原有明显由北向南波动通量,高压反气旋系统在西伯利亚地区形成与壮大,青藏高原以北风场呈现明显偏北风,Rossby波在青藏高原及其以北地区呈现由北向南波动形式,青藏高原以北的西风带地区Rossby波东传减缓,导致经向活动加强,北部冷空气易于通过气流向高原侵袭,秋、冬季青藏高原低温日数将偏多。     

Effective sea ice area based on a thickness threshold

As Arctic sea ice declines in response to climate change, a shift from thick multiyear ice to a thinner ice cover is occurring. With this transition, ice thicknesses approach a threshold below which ice no longer insulates the atmosphere from oceanic surface fluxes. While this is well known, there are no estimates of the magnitude of this threshold, nor of the proportion of sea ice area that is below this threshold as ice thins. We determine this threshold by simulating the atmospheric response to varying thicknesses, ranging from 0.0 to 2.0 m and determine that threshold to be 0.40–0.50 m. The resulting “effective” ice area is 4–14% lower than reported total ice area, as 0.39–0.97 × 10⁶ km² of the total ice area falls below the threshold throughout the twentieth century, including during notable ice minima. The atmosphere above large non-insulating ice-covered regions is susceptible to more than 2 °C of warming despite ice presence. Observed mean Arctic Ocean ice thickness is projected to fall below this threshold as early as the mid-2020s. Studies on ocean–atmosphere interactions in relation to sea ice area should focus on this insulating sea ice area, where ice is at least 0.40–0.50 m thick, and treat ice regions below 0.40–0.50 m thickness with caution.

     

一个反映中国大陆冬季气温变化的东亚冬季风指数的统计预测方法

利用中国160个站逐月温度、NCEP再分析和NOAA-CIRES20世纪再分析等资料, 采用统计分析方法, 就反映中国 东部大陆冬季一致性气温变化模态的能力方面, 对多种东亚冬季风指数进行了评估, 探讨了影响东亚冬季风强弱的主要前期因子及其相应的影响过程, 并据此建立了一个预测冬季风指数的预测模型。研究结果表明:1981 年前、后两个阶段, 朱艳峰 2008年定义的东亚冬季风指数都可以很好地反映中国东部大部分地区的冬季气温异常;北美大陆西侧北太平洋中纬度地区 (35°-50°N,145°-130°W)的前期秋季(9-10月)海温、北极喀拉海地区(75°-82°N,65°-85°E)的前秋海冰密集度和东亚中 纬度地区(30°-50°N,80°-140°E)的前秋高空(300-200hPa)温度异常都具有较强的持续性, 异常信号可从前秋一直持续到 冬季, 进而影响东亚冬季风的强度;根据上述3个前期因子建立了东亚冬季风统计预测模型, 评估发现该模型具有较强的预测 能力, 可用于冬季风强度以及相应的中国东部大陆冬季气温的定性预测。