欧亚大陆的春季雪盖和印度夏季风推进日期的关系

利用卫星照片和北半球雪盖图导出欧亚大陆1967～1978年春季(3～5月)雪盖区。印度夏季风推进日期是从印度半岛最南端到印度西北部的每日天气报告中得到的。将逐年印度夏季风推进日期与3～5月欧亚大陆春季雪盖区、3～5月欧亚大陆的融雪作比较。初步研究展示:春季欧亚大陆的广大雪盖区将导致印度夏季风较长的推进时段。进一步说,一种反相关(负相关)存在于印度夏季风与欧亚大陆的春季融雪之间,即欧亚大陆春季的大量融雪是和印度夏季风较短的推进时段有关。     

欧亚大陆雪盖对东亚环流和我国西北春雨的影响

我们用1967—1980年美国NOAA气象卫星雪盖面积资料以及1979—1984年雪盖图资料,分析了欧亚大陆雪盖异常对东亚环流和西北天气的影响,发现雪盖异常对大气的冷却作用是很明显的。异常大的雪盖造成对流层温度和对流层中高层高度的降低,从而影响环流和天气。这种冷却作用大约可以后延1—2个月,並且在融雪季节(3—5月)表现最为明显。     

前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响

对1959—2008年前冬(12—3月)北半球环状模与春季(3—5月)中国东部北方地区极端低温事件的关系进行诊断分析,发现前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件存在显著负相关。当前冬北半球环状模偏强时,春季中国东部北方地区上空对流层高、低层分别出现位势高度的负、正异常,对应异常的下沉增温,东北冷涡偏弱,极端低温事件发生频次偏少,强度偏弱;反之,当前冬北半球环状模偏弱时,春季该地区极端低温事件发生的频次偏多,强度偏强。进一步研究表明,欧亚雪盖在前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响中起到潜在的桥梁作用,当前冬北半球环状模偏强(偏弱)时,同期欧亚大陆中高纬度地区偏暖(偏冷),欧亚雪盖面积较小(较大)。另外,欧亚雪盖面积异常具有较强的持续性,可以从前冬持续到春季。因此,当前冬欧亚雪盖面积较小时,春季欧亚雪盖面积也偏小,且对应春季东北冷涡强度偏弱,中国东部北方地区地表气温偏高,极端低温事件发生的频次偏少,强度偏弱;反之亦然。前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件的负相关关系为预测中国东部北方地区春季极端低温事件的变化提供了一个潜在的前期信号。     

亚欧大陆北部与青藏高原雪盖特征及其与我国气温和降水的统计分析

本文利用1966～1983年雪盖资料分析了亚欧大陆北部及青藏高原地区的雪盖特征及其与我国温度及降雨的关系。分析指出亚欧大陆雪盖的年变化大,但变化趋势平稳;而高原地区的年变化小,但变化多波动。夏季高原雪盖面积占高原总面积的百分比远比业欧大陆的要大(指40°N以上大陆)。冬半年亚欧大陆雪盖变化与我国各地3周内温度变化呈负相关。夏季亚欧大陆北部雪盖大时,我国长江以北(华北除外)降雨偏少,华南偏多;反之亦然。     

春季蒙古气旋活动与冬季北大西洋海温异常和欧亚大陆积雪异常的联系

基于1948-2013年NCEP/NCAR逐月逐日冉分析资料、美国国家海洋大气局月平均海表温度资料,1958-2013年日本JRA-55再分析陆地雪深资料,采用850 hPa相对涡度场气旋追踪方法,统计了春季蒙古气旋的年际及年代际变化特征。根据蒙古气旋偏多年与偏少年的高度场环流背景,研究了影响蒙古气旋的主要环流系统。对北大西洋海温、欧亚大陆积雪深度分布对于蒙古气旋生成的影响进行了探讨。主要结论如下:(1)蒙古气旋活动具有明显的年代际变化特征。20世纪80年代初到90年代末期蒙古气旋数量处于下降趋势,2000年以后又处于增多趋势。(2)贝加尔湖西北侧的大气环流异常中心会对蒙古气旋的生成造成明显影响。冬季北大西洋格陵兰岛南部地区海温升高会在欧亚大陆激发遥相关波列,造成乌拉尔山以北地区的冬春季节雪盖深度的减小,雪盖深度减小产生的热力作用异常会造成贝加尔湖西北侧高度场的升高,导致蒙古气旋的减少。(3)乌拉尔山北部地区的冬季积雪深度可以作为预测春季蒙古气旋个数的前兆因子,其与春季蒙古气旋频次为正相关。     

正在变弱的印度季风和ENSO相关关系

对 140a历史资料的分析表明 :ELNino 南方涛动 (ENSO)与印度夏季风的反相关关系 (暖ENSO事件产生弱季风 )在近 10a来已经破坏了。有 2种可能原因。首先 ,与ENSO事件相关的瓦克环流向东南移可能导致了印度地区下沉气流减弱 ,因而有利于加强季风。另外 ,冬春季欧亚大陆地面温度升高———这是中纬度大陆变暖趋势的一部分 ,可能有利于加强陆地—海洋热力梯度 ,因而导致强季风的爆发。这就增加了这样一种可能性 :即近 1 0a来欧亚大陆变暖有助于维持正常水平的季风降水 ,尽管在这期间发生了强ENSO事件     

正在变弱的印度季风和ENSO相关关系

对140a历史资料的分析表明：EL Nino-南方涛动(ENSO)与印度夏季风的反相关关系(暖ENSO事件产生弱季风)在近10a来已经破坏了。有2种可能原因。首先,与ENSO事件相关的瓦克环流向东南移可能导致了印度地区下沉气流减弱,因而有利于加强季风。另外,冬春季欧亚大陆地面温度升高——这是中纬度大陆变暖趋势的一部分,可能有利于加强陆地—海洋热力梯度,因而导致强季风的爆发。这就增加了这样一种可能性：即近10a来欧亚大陆变暖有助于维持正常水平的季风降水,尽管在这期间发生了强ENSO事件。     

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。     

1988～1998年北半球积雪时空变化特征分析

利用NOAA提供的北半球近10年(1988～1998)逐周雪盖观测资料，通过引入年或季节累积雪盖周数作为对雪量累积情况的定量衡量，对北半球雪盖变化时空特征进行了分析。结果表明:近10年来，北半球积雪年际变化的关键区位于青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部，其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。青藏高原和欧亚大陆其他地区积雪变化的关联表现为两种不同的时空变化型，第一种型表现为青藏高原地区和其他地区(如欧洲、俄罗斯远东地区)积雪的同位相趋势性增多；第二种型表现为青藏高原地区和中亚地区积雪变化同位相，而和蒙古高原－我国东北地区积雪变化反位相的年际振荡。     

华北春季沙尘暴频次与环流年际变率的相关分析

分析了近40年来华北春季沙尘暴频次与前秋、前冬和当年春季大尺度大气环流因子的关系,重点是检查年际尺度上的相关。结果表明,年际尺度上与沙尘暴频次有密切关系的环流因子包括:春季太平洋/北美遥相关型(PNA)、春季北太平洋指数(NP)、冬季亚洲区极涡面积。前者为正相关,后二者为负相关。这与用包含低频变率的原始序列进行分析的结果有很大的不同。原始序列分析的结果表明,与华北沙尘暴频次有关的环流因子主要是春季太平洋准10年振荡(PDO,为负相关),春季北半球极涡面积和亚洲区极涡面积(正相关)、前冬西大西洋型(WA,为正相关),以及前秋亚洲区极涡面积(正相关)。说明在不同时间尺度上,大气环流因子有不同的作用。此外,除了PNA、NP和亚洲区极涡面积外,年际尺度上ENSO及WA也可能对沙尘暴频次存在适度的影响。年际尺度上春季12个环流因子对春季沙尘暴频次的方差贡献率为65.3%。     

冬季高原积雪和欧亚积雪对我国夏季旱涝不同影响关系的环流特征分析

冬季高原积雪和欧亚积雪异常对我国夏季旱涝有一定的影响作用,但是它们与我国夏季降水的相关分布基本上是相反的.通过冬季积雪与北半球500hPa高度场的相关分析,从春季和夏季平均环流场对前期冬季高原积雪和欧亚积雪异常的不同响应,来探讨冬季高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水不同相关关系的原因,也为积雪因子在我国汛期旱涝预测中的应用提供一定的物理基础.     

欧亚和青藏高原冬春季积雪与我国夏季降水关系的分析和预测应用

通过高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水的相关分析和统计检验,表明冬春季雪盖对我国夏季旱涝有重要的影响,虽然冬季和春季雪盖与我国夏季降水的相关分布存在差异,总趋势大致相仿。但是,冬春季高原积雪和欧 亚积雪与我国夏季降水的相关分布基本是相反的,其中高原积雪与长江中下游和西北东部地区夏季降水为正相关,欧亚积雪与东北和华北东部以及西南地区降水为正相关冬季节积雪异常偏多时,长江流域夏季易发生洪涝,这也是汛期降     

冬季积雪对我国夏季降水预测的评估分析

根据高原积雪和高纬积雪与我国夏季降水相关分析的结果，将高原积雪和高纬积雪作为独立因子分别对我国夏季降水预测做了检验，结果表明：高原积雪较高纬积雪效果要好，冬季高原积雪异常偏多时，长江流域夏季易发生洪涝，这也是预测汛期降水的一个重要信号。     

Radiative effect of black carbon aerosol on seasonal variation in snow depth in the Northern-Hemisphere

In this research, we studied the effects of black carbon (BC) aerosol radiative forcing on seasonal variation in the Northern Hemisphere (NH) using numerical simulations with the NASA finite-volume General Circulation Model (fvGCM) forced with monthly varying three-dimensional aerosol distributions from the Goddard Ozone Chemistry Aerosol Radiation and Transport Model (GOCART). The results show that atmospheric warming due to black carbon aerosols subsequently warm the atmosphere and land surfaces, especially those over Eurasia. As a result, the snow depth in Eurasia was greatly reduced in late winter and spring, and the reduction in snow cover decreased the surface albedo. Our surface energy balance analysis shows that the surface warming due to aerosol absorption causes early snow melting and further increases surface-atmosphere warming through snow/ice albedo feedback. Therefore, BC aerosol forcing may be an important factor affecting the snow/ice albedo in the NH.     

北半球雪盖变化与我国夏季降水

利用1973～1995年北半球卫星雪盖资料，研究了北半球、欧亚和北美3个地区雪盖的气候特征及其变化趋势，指出在70年代是雪盖变化明显扩张时期，1978年达到最高值。80年代以来雪盖逐步收缩，1986年以后持续低于正常。对东亚雪盖与我国夏季降水相关分析的结果表明。东亚冬季雪盖与长江中下游至江南地区夏季降水量呈显著反相关；春季雪盖对中国夏季降水的影响与冬季有所不同，显著的反相关区出现在45°N以北的东北和西北地区。     

The effect of the wintertime Arctic Oscillation on springtime vegetation over the northern high latitude region

The winter Arctic Oscillation (AO), a major source of climate variability in the Northern Hemisphere, affects winter and the subsequent spring climate over northern high latitude. Such effects are evident even in the 1st eigenmode of the normalized difference vegetation index (NDVI). The impacts of the winter AO is a dipole pattern between Eurasia and North America; positive (negative) values of the winter AO induce warmer (cooler) and high (low) vegetation activity in the following spring over Eurasia (North America). Regarding the time-lagged response of vegetation, the sea surface temperature (SST) and snow cover contribute to maintaining the large-scale circulation anomaly associated with the AO.     

北半球雪盖的气候特征及与印度季风降水的关系

利用卫星观测的1966年11月－2000年12月北半球雪盖资料，研究了北半球、欧亚、北美和青藏高原雪盖的气候学特征及其变化趋势。通过对雪盖与印度季风的分析，得出：（1）欧亚冬季（12月－翌年3月）雪盖面积与印度季风降水（6－9月）呈反相关，并指出印度季风降水不仅受欧亚雪盖的影响，可能与暖水年有一定的联系。（2）青藏高原10、11月雪盖面积与次年印度季风爆发及降水关系较好，并提出可能的影响机制。     

青藏高原冬春雪深分布与中国夏季降水的关系

利用SSMR和SSM／I卫星遥感雪深反演资料,通过与高原测站雪深观测资料的对比分析,揭示了高原雪深的时空分布特征,在此基础上对积雪异常年中国夏季降水异常和大气环流进行了对比分析。结果表明,卫星遥感雪深资料可较真实反映出高原积雪的状况,并可反映出高原西部积雪的变化;高原冬、春季积雪EOF分解第1模态具有相同的空间分布,反映了高原冬、春季积雪分布具有相当的一致性,而春季积雪的第2模态则反映高原积雪的东西差异;冬、春季雪深EOF第1模态的时间序列与中国夏季降水的相关分析表明,大致以长江为界,我国东部地区呈现出南涝北旱的分布模态,春季高原东（西）部多（少）雪与东（西）部少（多）雪年的夏季,我国东部降水表现出长江以南（北）地区为大范围的降水偏多（少）。