东亚冬季风对中国东北冬季气温变化的影响

利用国家气象信息中心气温数据集1961~2011年中国东北地区资料及NCEP/NCAR再分析资料,对东亚冬季风与东北冬季气温变化特征的对比分析表明:从20世纪90年代起,东北冬季异常冷、暖事件明显增多,冬季风异常强、弱事件也相对增多;1986年前后东北冬季气温发生增暖性气候突变,冬季风同时进入转弱阶段;冬季风在2004年进入偏强阶段,东北冬季气温在2009~2011年出现转入低温阶段迹象。冬季风通过影响200hPa东亚急流,500hPa东亚大槽、乌拉尔高压,850hPa风场,地面西伯利亚高压等的异常导致东北冬季气温的年际和年代际异常。     

近百年北极涛动对中国冬季气候的影响

北极涛动 (AO) 是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响。利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响。当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多。AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征, 在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著。这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证。这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的。在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响。AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35% 和11%。     

北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响

利用西北地区东部沙尘暴日数资料、北极涛动指数资料、东亚高低空大气环流形势场资料,分析了沙尘暴日数与北极涛动的关系,进而研究了北极涛动异常年东亚大气环流分布特征,探讨了北极涛动影响西北地区东部沙尘暴的可能途径。结果表明：西北地区东部沙尘暴频次呈波动减少之势,20世纪80年代中期发生气候突变;北极涛动指数与西北地区东部沙尘暴频次显著负相关,二者年际、年代际变化都有较好的应关系,北极涛动正位相年,西北地区东部沙尘暴偏少,反之亦然。究其原因：北极涛动异常对东亚冬季风强度、东亚高低空气压场、风场分布形势有重要影响：北极涛动正位相年,东亚冬季风、蒙古高压均偏弱;500 hPa高度场上,春季西风带纬向环流占优势,极涡面积偏小,强度偏弱,贝加尔湖阻塞高压异常强盛,蒙古国及我国华北和西北地区位于贝加尔湖阻塞高压底部的暖区里,地面至高空西北风偏弱;在这种形势下,整个中高纬度冷空气势力较弱,活动次数偏少,不利于大风、寒潮天气的发生,因此沙尘暴频次也偏少。而北极涛动负位相年基本相反。     

多种东亚冬季风指数及其与中国东部气候关系的比较

利用NCEP/NCAR再分析资料及气温和降水观测资料,对比分析了12种不同定义的东亚冬季风(EAWM)指数及其与中国东部冬季温度和降水的关系。结果显示:多数EAWM指数具有较好的一致性,同时也存在差异,体现了不同定义的指数反映东亚冬季风整体性和局部性特征的侧重点有所不同。有10个EAWM指数均反映出近60年东亚冬季风呈减弱趋势,尤其是近30年最为明显,平均减弱速率达-0.25σ/10a,各指数均有强烈的年际变率和年代际波动。有10个(8个)EAWM指数与我国东部冬季温度(降水)第1模态呈显著负相关;其中西伯利亚高压指数对冬季温度年际变率方差解释率最高(53.3%),而对降水年际变率方差解释率最高的是对流层中高层东亚经向风指数(50.4%)。此外,不同EAWM指数与温度和降水的对应关系在El Niňo状态、La Niňa状态有不同的变化,表明在利用单个EAWM指数监测冬季气候时,要考虑到各个指数在ENSO不同状态下具有的差异性参考意义。     

内蒙古中西部春季沙尘暴年代际振荡及环流特征分析

利用内蒙古中西部50个气象观测站1961—2000年春季沙尘暴日数资料,国家气候中心提供的北半球月平均500 hPa高度场网格尺度为10°(经度)×5°(纬度)的网格点资料、北半球500 hPa月平均环流特征量资料、东亚季风资料分析研究冬春季中高纬度大气环流的年代际尺度的演变特征及其对内蒙古中西部沙尘暴的影响,进一步揭示内蒙古中西部春季沙尘暴年代际变化的原因。结果表明：青藏高原位势高度、贝加尔湖地区位势高度、乌拉尔山地区位势高度、东亚冬季风、亚州经向环流、印缅槽、西太平洋副热带高压强度都对内蒙古中西部春季沙尘暴年代际振荡产生不同的影响。为内蒙古中西部春季沙尘暴的短期气候预测提供年代际尺度上的基本环流背景。     

青海地区冬季气温年际变化及其成因分析

利用青海地区38个台站(1961~2010年)和Ncep再分析资料,分析了青海地区冬季气温年际变化特征及其形成机制。结果表明:青海地区冬季气温主要呈现出南北一致型和东西反相两种分布型。低温年时,中高纬呈"+-+"波列,垂直方向呈准正压结构。WP与第一模态时间系数的相关最显著,其次是EU和PNA。冬季北大西洋南部地区海温通过激发欧亚波列影响欧亚大气环流;西风漂流区和黑潮区海温均对东亚冬季风有负反馈作用。在中部型El-Ni?o事件期间,青海地区易受偏西、偏北强冷气流影响,青海地区气温偏低。     

确定东亚冬季风强度指数的一种方法探讨

利用1961-2000年美国NCEP/NCAR再分析的海平面气压资料,选择用亚洲一澳大利亚季风(A-A季风)系统中西伯利亚高压和澳大利亚低压两个大气活动中心之间标准化的气压差来表征东亚冬季风强度.分析表明,新指数对中国区域(青藏、云贵高原除外)冬季气温的影响显著,特别是与中国东北大部、西北部分区域和华北、华东大部区域的相关程度更好.对东亚冬季风强度的同期环流及海表温度场特征的分析结果显示,该指数可合理和客观地表述东亚冬季风的强度.东亚冬季风强度与同期印度洋西部海温有较显著的负相关.     

北极涛动与南极涛动的协同变率

北极涛动和南极涛动是调节全球中高纬度年际气候变率的主要因子。目前已有大量研究分别针对其变率、机理及其对区域气候的影响,然而对北极涛动和南极涛动之间的协同变化特征和机理仍然认识不清,限制了对南北半球气候变化相互作用的理解。研究北极涛动和南极涛动指数之间的差值与它们的和来讨论二者之间的反相与同相变化。结果表明,北极涛动与南极涛动之间的反相变化主要受到北极涛动异常的影响,南北半球之间气候带的移动及其伴随着北极涛动异常可能是导致二者出现反相变化的主要原因。北极涛动和南极涛动之间的同相变化对应于两个半球中纬度高压区的同相变化,这可能是两个半球哈德莱环流增强导致两个涛动出现同相变化。基于树轮重建的北极涛动和南极涛动能较好地恢复低频变化(如年代际变率),但对重建其高频变率(如年际变率)方面的效力不足。     

春季天气变率对华北沙尘暴频次的影响

利用欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料,分析华北春季沙尘暴日数与500 hPa月平均环流及与近地面环流天气变率长期变化的关系,分析时段为1962~2000年。研究发现华北地区春季沙尘暴频次与东亚地区中高纬度500 hPa高度场有显著的负相关,相关中心区在蒙古国及西伯利亚一带,这可能说明高空环流场在这种形势下易于造成高纬度冷空气南下,因此使得华北沙尘暴频次增加。天气过程是形成沙尘暴的直接原因,东亚地区天气变率存在明显的年际和长期变化,研究发现天气变率与沙尘暴频次之间有非常显著的关系：当天气尺度变率增大 (减少) 时,沙尘暴频次也增加 (减少)。其中具体分析了850 hPa低压和地面冷高压活动与沙尘暴的关系,发现东北低压及自蒙古和西伯利亚南下的冷空气活动都对华北沙尘暴频次有明显的影响。近40年来东亚天气变率有显著的减弱趋势,这也在很大程度上解释了沙尘暴频数的显著减少。另外,北极涛动对东亚天气变率和华北沙尘暴频次的年际变化也有一定的影响,北极涛动强的年份华北沙尘暴次数偏少。     

东亚冬季风指数研究进展

概述了东亚冬季风指数研究的一些进展,重点介绍了中国气象工作者有关这方面研究及其应用的一些成果.将东亚冬季风指数分为海陆差异类、高压特征类、风场特征类、环流特征类和综合类5类.指出①海陆差异类指数一般在反映对中国大陆同期气温影响方面在沿海较好,适当调整表征海、陆的经线位置,可望在其影响的描述效果上有更好的表现.另外,此类冬季风指数对南北向的海陆差异方面一般考虑得不多.②高压特征类指数对中国大陆冬季气温的变化有最好的反应能力,但仅考虑高压的特征的绝对变化,可能会对冬季风的影响反映得不够全面.③环流特征类指数一般仅考虑东亚大槽的强弱变化,综合其他关键区域的变化特征,可能更有利于对冬季风变率的描述.④风场特征类指数在经向风范围的选取上由低纬度区域向中高纬度扩展,其应用的范围可能更为广泛.⑤东亚冬季风是一个复杂的气候系统,系统考虑低层风场、对流层中层环流形势、地表气温、地面气压场及海陆差异等综合特征的指数研究应受到更广泛的关注.⑥由于东亚冬季风异常存在明显的地域差异,考虑到冬季风成因的复杂性,及不同因子对区域气候影响的贡献程度不同,分区研究也应是指数研究的一个方向.⑦鉴于东亚冬季风主要源于西伯利亚高压,因此对冬季风源地强度、面积、地理位置等特征的表述形式研究也应引起足够重视.     

全球变暖背景下的南极地区气候变化

南极地区气温冬季,春季和秋季都有上升趋势,而夏季则有下降趋势,年平均气温也趋上升,气温上升趋势最强烈的是冬季,其次是春季;降水各季和全年都有增加趋势。在年际尺度上,年均气温和降水与南极涛动指数是负相关,南极极涛动对不同区域影响的方向和程度也有区别。     

近50年来中国冬季风寒温度的变化

风寒温度是冬季表征人体热舒适度常用的参数,也是气候变化影响研究中关注的要素。本文利用中国地面国际交换站气候资料月值数据集的气温和风速,分析1956-2005年中国冬季风寒温度的时间和空间变化特征。结果表明,近50年来中国冬季风寒温度普遍呈上升趋势,全国平均升高3.2 ^oC,变化速率达0.64 ^oC/10a;西北、华北、东北和青藏地区的上升速率分别为0.79 ^oC/10a、0.84 ^oC/10a、0.81 ^oC/10a、0.80 ^oC/10a,其中华北北部农牧交错带地区上升趋势最为强烈,超过1 ^oC/10a;35^oN以南的我国南方地区上升速率较低,为0.39 ^oC/10a。风寒温度的这种变化特征是近50年来气温升高和风速下降综合作用的结果。其中气温变化造成的风寒温度上升是2.4 ^oC,而地表风速下降对风寒温度的贡献为0.8 ^oC。东亚气温和风速的变化受诸多大气环流系统的影响,分析表明影响东亚气候的几个主要环流因子中,西伯利亚高压、北极涛动、西太平洋遥相关型和欧亚遥相关型等与风寒温度有显著相关。这四个环流因子一起能解释50年来全国平均风寒温度方差的46.7%。全国平均气温与这四个环流因子的相关分别达到-0.65,+0.49,+0.31和-0.32;而平均风速与北极涛动的相关最显著,达-0.51。     

西南地区冬季气候异常的时空变化特征及其影响因子

利用1961-2010 年的多种观测资料,对西南地区冬季气候异常的时空演变特征及其影响因子进行了分析。结果表明：西南地区冬季气温变化主要存在全区一致和东、西部反位相两种模态,这两种模态均存在显著的年代际变化。全区温度的一致变化与东亚冬季风的异常有关,东、西反位相的变化与西太平洋副热带高压和冷空气的异常活动有关。冬季降水异常主要表现为全区一致的变化特征。北半球环状模(NAM,AO) 和ENSO对西南地区气温没有显著的影响。当NAM偏强(弱) 时,西南地区降水偏多(少)。El Niño 年,西南地区降水一致偏多;La Niña 年,西南地区中部降水偏多,东、西部降水偏少。2010 年冬季西南地区的干旱更有可能是由NAM异常引起的,而不是El Niño。     

我国南方冬季异常低温和异常降水事件分析

统计分析1951 年以来1 月份以及1880 年以来冬季, 我国南方的异常低温与降水事件, 结果表明1 月异常低温(温度距平< -1σ) 有12 次, 降水异常偏多(降水距平> +1") 有10 次, 冷湿组合有3 次(1969、1993、2008); 冬季异常低温有29 次, 降水异常偏多有16 次, 冷湿组合有2 次(1886/87、1904/05)。利用NCEP/NCAR 再分析资料等, 采用合成方法分析异常低温与异常降水事件时大气环流特征, 结果表明有利于南方低温的环流特征是: 西伯利亚高压、东亚大槽及东亚急流异常偏强。有利于降水偏多的环流特征是: 东亚大槽偏弱; 200 hPa 上中东急流异常偏强、东亚急流偏弱; 东亚从对流层低层到中高层都有异常南风。当发生冷湿组合时, 低温主要是受到西伯利亚冷高压异常偏强的影响, 而降水主要受对流层850 hPa 至200 hPa 环流异常的作用。南方冬季水汽主要来自南支槽的西南气流和南海上空的转向 气流, 在降水偏多时有异常西南水汽输送距平。西伯利亚高压、欧亚遥相关型、西太平洋遥相关型、北极涛动4 个环流因子能解释南方1 月和冬季气温方差的47.2%和51.5%; 而中东 急流、东亚经向风、欧亚遥相关型则能共同解释南方1 月和冬季降水方差的49.4%和48.4%。 统计降水异常与ENSO 的对应关系表明, 当发生El Niño 事件时南方冬季降水偏多的概率较 大, 当发生La Niña 事件时, 降水偏少的概率较大, 而温度与ENSO 没有明显的统计相关。     

西太平洋副热带高压的年代际变化 及其气候影响

西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统，本文主要分析了其年代际尺度的变化。发现在１９７９／１９８０年前后，其强度和范围发生了一次明显的年代际尺度的变化。１９８０年代以来，副高明显偏强，范围向西向南显著扩展。副高的年代际变化也对我国东部地区的气候产生了显著的影响。主要表现在近２０多年来长江中下游地区夏季降水显著增加，华南地区夏季气温显著偏高，以及西太平洋２０°Ｎ以南台风活动相对偏弱而２０°Ｎ以北洋面台风活动相对增强。副高的年代际变化与冬、春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系。     

夏季北极涛动与西北夏季干湿特征的年代际关系

 摘要： 利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站夏季降水量、小型蒸发皿蒸发量，NECP/NCAR月平均再分析资料及夏季北极涛动指数，首先通过降水量和蒸发量定义了均一化干湿指数，进而分析了夏季北极涛动同西北地区夏季干湿特征之间的关系。研究表明：夏季北极涛动与西北地区大部分地区夏季干湿特征之间存在着显著的正相关关系，特别是年代际尺度上关系尤其密切。夏季北极涛动与西北地区夏季干湿特征空间变化的南北差异密切相关，在夏季AO偏强年代，海平面气压场在东亚大陆为正距平，太平洋为负距平;700 hPa风场在贝加尔湖地区及其下方有较强的反气旋性距平环流，西北西风带区出现西风距平，季风区出现北风距平，而500 hPa高度场在中国西北地区表现为西低东高结构。这样使得东亚夏季风偏弱，西北西风带区在夏季以西风气流为主，降水偏多，气候偏湿，而季风区盛行偏北气流，降水偏少，气候偏干。反之亦然。     

影响中国东北地区气候的关键区、关键时段和关键因子

使用东北地区近50多a(1956~2007年)气温和降水数据及相关研究成果,研究和总结并分析影响中国东北地区夏季气温、夏季降水、冬季气温的关键区、关键时段和关键因子。东北夏季较多降水主要发生在极涡偏心、东亚高纬阻塞高压盛行、副热带高压偏西偏北、青藏高原上空西风急流中心强度偏强的环流系统配置下;东北夏季低温主要出现于伊朗高压和南亚高压区域高度场为负距平、上一年10月极涡中心强度正常或偏强、夏季副热带高压强度偏弱位置偏东、偏南时;西伯利亚高压和阿留申低压均偏强(偏弱)、前期北大西洋海温偏低(偏高)对应东北地区的冷(暖)冬年。     

气候变化背景下北极海冰对我国冬季气温的影响研究

利用1961—2015年中国冬季气温资料、中国气象局逐月北极海冰密集度指数资料和美国国家海洋和大气管理局(NCEP/NCAR)环流资料,采用滑动相关、时滞相关及偏相关等分析方法,探讨了秋季北极海冰对中国冬季气温的影响。结果表明,秋季北极海冰改变了后期冬季西西伯利亚高压和华北高压强弱,导致我国西北地区和长江与黄河之间地区冬季气温异常。进一步分析发现,西北地区冬季气温的异常主要是受西西伯利亚高压影响,而长江与黄河之间冬季气温的异常主要是受华北高压影响。而秋季北极海冰通过改变后期冬季欧亚中高纬度环流,进一步影响高原地区冬季气温。     

冬季北极涛动和北极海冰变化对东亚气候变化的影响

本文简要回顾了冬季北极涛动 (北大西洋涛动 )和北极海冰面积变化对东亚气候变化的影响、研究中存在的问题以及目前亟待解决的科学问题。     

西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。