大气环流的年代际变化I.观测资料的分析

利用多种资料分析研究了大气环流(包括几个主要大气涛动、一些主要大气环流系统)的时间变化特征.结果清楚地表明大气环流,无论是热带大气还是中高纬度的大气环流,存在着显著的年代际变化特征,主要为10～20年准周期振荡和30多年准周期振荡.北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)的10～20年准周期振荡有近乎同位相特征,而它们的30多年准周期振荡却有近乎反位相变化.西太平洋副高强度与北美大槽强度的变化在10～20年时间尺度既有同位相情况也有反位相情况;但在30多年时间尺度却是基本同位相的.西太平洋副高强度与东亚大槽强度变化在30多年时间尺度也是基本同位相的,且副高变化超前约5～7年.     

南半球常定的大地形与热力作用对于一月份大气波谱与能量的影响

应用富里叶分析对于观测到的和4种不同地面条件下的半球环流谱模式所得的结果进行了波谱分析。分析的结果表明地形的强迫以及海面热力作用对南半球大气中的波谱产生了影响。 南半球三个低纬度的大陆及它们的地理位置以及海面的热力条件使得30°S处地面的气压波谱m=4、8和12变得显著。海面的热力条件又显示出它对波谱的其他影响。在纬向均匀的海面温度条件下,50°S处的绝大多数波都减弱了;而在30°S处的多数波增强了,而且位相也起了变化,向西移。大陆没有山脉的情况,会使得50°S处的多数波减弱。倘移去南极州,并代以海面时,30°S处,一直到波数8所有波都具有更大的振幅。 在本文中还对这4个实验中的能量问题进行了讨论。     

南半球冬季双西风急流及数值模拟

基于NCEP/NCAR再分析资料研究了南半球冬季双西风急流现象,指出它发生在600～100hPa的南太平洋上空,其中副热带急流中心位于27.5°S,且在200hPa层风速达到极大值;高纬度急流中心位于60°S,风速随高度增加而增加。在此基础上,利用IAP 9L AGCM（大气物理研究所9层大气环流模式）对双西风急流现象进行了数值模拟。结果表明,该模式很好地再现了双西风急流现象,并成功地模拟出副热带急流的位置、强度以及最大风速的垂直中心层次。对极区急流强度的模拟也比较接近实况,但位置偏南。但模式对40～50°S之间南太平洋风速极小值中心强度的模拟略低于再分析资料。此外,模式对平流层上层单急流位置的模拟与观测结果有较大差异。     

东亚大气环流的低频振荡及与韵律的关系

本文根据北半球500hPa高度场30年(1951—1980)平均的逐候格点资料,对气候平均的东亚各主要大气环流系统的年内变化进行了谐波分析和天气学分析.结果表明,东亚大气环流系统存在着三种主要的大气低频波:年波、半年波和30—50天的季内波;中、高纬度的大气环流以年波振荡为主,低纬度的大气环流以半年波振荡为主;30—50天的季内波是北半球各纬度上都存在的一种波,但它对总方差的贡献在低纬比中、高纬度大.此外,还讨论了年波和半年波这两种大气低频波与我国长期预报中常用的各种韵律指标特别是隔季相关现象的关系.     

南半球大气环流与广西夏季降雨

本文研究了广西夏季（６－８月）降水与同期、前期南半球海平面气压场和５００ｈＰａ大气环流的遥相关关系，探讨了南半球大气环流有关系统对广西夏季降水的可能影响。     

北半球大气环流的纬向对称模态

运用自然正交分解方法（EOF）提取了北半球冬季热带外地区标准化纬向平均纬向风场的前两个模态。第1模态（方差贡献为34%）表现为中高纬带的西风（东风）异常和中纬带的东风（西风）异常,与之相联系的海平面气压场的异常表现为极区与中高纬度地区海平面气压场的反位相变化,即北极涛动（AO）;第2模态（方差贡献为21%）表现为中纬带的西风（东风）异常和中低纬带的东风（西风）异常,与之相联系的海平面气压场的异常表现为副极地地区与副热带地区海平面气压场的反位相变化,即副热带涛动STO（sub-tropical oscillation）。副热带涛动的水平结构表现出较强的纬向对称性,垂直方向上表现出相当正压性;与副热带涛动正位相相联系的纬向平均温度场表现为中高纬度地区负异常和副热带地区正异常,而且费雷尔环流加强南移。副热带涛动不仅在冬季有所表现,而且在整个冬半年（11月—翌年4月）都有所表现,但在夏半年则不存在。     

暖池区海温异常影响夏季大气环流低频变化的数值试验个例分析

使用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ（中科院大气物理研究所２层大气环流模式），就西太平洋暖池区海温异常影响夏季大气环流和季风低频变化的问题进行了数值试验研究。结果表明，暖池区海浊正常常可引起大气环流低频变化的明显改变，使海平面气压低频方差在季风区增强；对流层中上层气温之低频信号增强；改变低频扰动的空间型；更清楚地显示出自池区向北排列的波列；改变低频振荡的位相；使南半球低频变化的向北传播更为清楚。     

南半球前期环流异常与重庆汛期降水的关系研究

利用1960-2006年近47年重庆34个测站、西南地区96个国家级基本站的汛期(6～8月)降水量以及美国NCEP/NCAR和欧洲ECMWF的全球再分析资料,研究了重庆汛期降水与南半球大气环流异常的关系.结果表明,南半球中高纬度(40°～60°S)1～5月的环流异常与当年重庆汛期降水有显著关系.在此基础上定义了一个用于...     

赤道移动性热源激发的大气强迫波和亚洲夏季风40—50天振荡

本文利用P－σ混合坐标系的五层原始方程模式研究了赤道移动性对流热源激发的大气强迫波和亚洲夏季风40－50振荡的关系。数值试验表明由Wave－CISK机制引起的移动性热源在沿赤道东移过程中可以引起亚洲夏季风环境、降水、赤道东－西纬向环流、季风经向环流和越赤道气流的位相振荡现象，其振荡周期与移动热源的移动速度有关。模拟结果进一步表明热带、付热带大气对赤道移动热源的响应可以激发出东传的Kelvinr波和东传的Rossby波，引起纬向差值气流和和戏向差值气流垢东传现象，以及扰动的北传现象。本文最后还讨论了东传的大气强迫波通过Walker环流和Hadley环流的影响而引起亚洲夏季风的40－40天振荡的机制。     

近55年影响广州的强冷空气及其准双周变化

利用1951～2005年冬半年（10月～次年3月）广州逐日地面气温资料及NCEP/NCAR逐日资料，采用功率谱分析、小波分析、Lanczos滤波器等方法对近55年来冬半年影响广州的强冷空气变化特征及其与低频振荡的关系进行了研究， 并用合成分析的方法建立了影响广州的强冷空气准双周振荡的大气环流模型。结果表明，虽然20世纪80年代后期以来广州冬半年升温的趋势很明显，但90年代~2003年影响广州的强冷空气次数却偏多。影响广州的强冷空气具有明显的准2～3年、9年左右的周期振荡。广州冬半年逐日气温具有明显的准单周、准双周振荡，而30～60天的振荡较弱， 且影响广州强冷空气活动主要受准双周振荡低频波控制，与我国北方的强冷空气活动主要受30～60天周期的低频波控制有明显的不同。El Ni?o (La Ni?a) 事件发生的冬半年，准双周振荡的强度以偏强 (弱) 为主，影响广州的强冷空气次数以正常至偏多(偏少)为主。所建立的广州强冷空气准双周振荡的大气环流模型较好地反映了广州强冷空气爆发前后准双周振荡不同演变阶段的大气环流及地面气压场的变化特征，可为中期预报提供参考。     

Evaluation of Surface Air Temperature Change over China and the Globe during the Twentieth Century in IAP AGCM4.0

Based on time series and linear trend analysis, the authors evaluated the performance of the fourth generation atmospheric general circulation model developed at the Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences (IAP AGCM4.0), in simulating surface air temperature (SAT) during the twentieth century over China and the globe. The numerical experiment is conducted by driving the model with the observed sea surface temperature and sea ice. It is shown that IAP AGCM4.0 can simulate the warming trend of the global SAT, with the major warming regions in the high latitudes of the Northern Hemisphere and the mid-latitudes of the Southern Hemisphere. While the simulated trend over the whole globe is close to the observation, the model under-estimates the observed trend over the continents. More-over, the model simulates the spatial distribution of SAT in China, with a bias of approximately-2°C in eastern China, but with a more serious bias in western China. Compared with the global mean, however, the correlation coefficient between the simulation and observation in China is significantly lower, indicating that there is large uncertainty in simulating regional climate change.     

南极涛动和北半球大气环流异常的联系

使用ECMWF逐日再分析资料分析研究了北半球冬季南极涛动和北半球大气环流异常之间的联系。资料的分析结果表明, 南极涛动和滞后其25～40天位于北大西洋地区的一个弱的类似于北大西洋涛动 (North Atlantic Oscillation, 简称NAO) 的偶极子模态, 以及伴随这一偶极子模态而出现的北半球中纬度纬向风异常之间存在着统计上的联系。处于正 (负) 位相的南极涛动对应着滞后25～40天后, 北大西洋高纬极区出现位势高度负 (正) 异常, 副热带大西洋出现位势高度正 (负) 异常; 同时, 在北半球中高纬度地区(45°N～65°N) 出现西 (东) 风异常, 中低纬度地区(25°N～40°N)出现东 (西) 风异常。文中也对资料分析结果进行了简单的动力学分析, 表明与南极涛动相联系的涡动动量异常是驱动北半球纬向平均纬向风异常的主要原因。     

Modelling the January and July Climate of 9000 Years before Present

ＭｏｄｅｌｌｉｎｇｔｈｅＪａｎｕａｒｙａｎｄＪｕｌｙＣｌｉｍａｔｅｏｆ９０００ＹｅａｒｓｂｅｆｏｒｅＰｒｅｓｅｎｔ￥ＷａｎｇＨｕｉｊｕｎ（王会军）（ＬＡＳＧ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆ...     

不同地转速度下的冬季大气环流及气候异常的数值模拟

利用IAP二层全球大气环流模式，进行改变地球自转速度下冬季大气环流及气候异常的数值模拟。其中试验1: 设25 h/d (350 d/a)；试验2:设23 h/d (381 d/a)；控制运行:24 h/d (365 d/a)。联系从古至今地球自转逐渐减慢的情况，主要讨论地转减慢对冬季大气环流和气候的影响。结果表明，地球自转速度减慢以后，能使西风急流加强，南极附近增温。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980～2004年5～8月NCEP/NCAR逐日再分析资料, 将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样, 并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、 北半球环流特征进行分析, 结果表明: 越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整, 而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动, 在北半球主要为辐合带的变化, 二者是影响越赤道气流的主要环流因子; 北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系, 前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况; 125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著, 这与它们对应的南、 北半球环流调整的差异有关。     

Intermodel Diversity of Simulated Long-term Changes in the Austral Winter Southern Annular Mode: Role of the Southern Ocean Dipole

The Southern Annular Mode(SAM)plays an important role in regulating Southern Hemisphere extratropical circulation.State-of-the-art models exhibit intermodel spread in simulating long-term changes in the SAM.Results from Atmospheric Model Intercomparison Project(AMIP)experiments from 28 models archived in CMIP5 show that the intermodel spread in the linear trend in the austral winter(June?July?August)SAM is significant,with an intermodel standard deviation of 0.28(10 yr)?1,larger than the multimodel ensemble mean of 0.18(10 yr)?1.This study explores potential factors underlying the model difference from the aspect of extratropical sea surface temperature(SST).Extratropical SST anomalies related to the SAM exhibit a dipole-like structure between middle and high latitudes,referred to as the Southern Ocean Dipole(SOD).The role of SOD-like SST anomalies in influencing the SAM is found in the AMIP simulations.Model performance in simulating the SAM trend is linked with model skill in reflecting the SOD?SAM relationship.Models with stronger linkage between the SOD and the SAM tend to simulate a stronger SAM trend.The explained variance is about 40%in the AMIP runs.These results suggest improved simulation of the SOD?SAM relationship may help reproduce long-term changes in the SAM.     

Transition of Zonal Asymmetry of the Arctic Oscillation and the Antarctic Oscillation at the End of 1970s

In this study,the interdecadal changes in the zonal symmetry of both Arctic Oscillation(AO) and Antarctic Oscillation(AAO) were analyzed.To describe the zonal asymmetry,a local index of AO and AAO was defined using the normalized sea level pressure(SLP) differences between 40° and 65°(latitudes) in both hemispheres.The zonal covariability of local AO and AAO can well represent the zonal symmetry of AO and AAO.Results show that the zonal asymmetry of both AO and AAO significantly changed in the late 1970s.AO was less asymmetric in the zonal direction in the boreal winter season during the latter period,while in the boreal summer it became more asymmetric after 1979.The zonal symmetry of AAO in both austral summer and winter has also significantly decreased since the late 1970s.These changes may imply interdecadal transition in the atmospheric circulation at middle and high latitudes,which is of vital importance to understanding climate variability and predictability across the globe,including the African-Asian-Australian monsoon regions.     

南极臭氧洞对全球大气辐射加热场影响的数值模拟研究

为了探讨南极臭氧洞对全球气候的影响状况,我们用IAP_9层全球大气环流模式进行了南极臭氧洞气候效应的数值试验。本文分析了本次试验中南极臭氧洞引起的大气辐射加热场的变化,结果表明,南半球高纬和极地平流层臭氧含量的严重减少,不仅影响该地的大气辐射加热场,同时也使北半球平流层大气的辐射加热场发生改变。虽然对流层中层所受影响较少,但对流层下层南北半球的大气总辐射加热率的变化却相当明显,这些影响将使全球大气温度场产生明显变化。     

Climatology of extratropical cyclones over the South American–southern oceans sector

A climatology of extratropical cyclones is presented. Extratropical cyclones, their main characteristics and their predominant tracks, as well as their interannual variability, affect weather in South America. For that purpose, a storm track database has been compiled by applying a cyclone tracking scheme to six-hourly sea level pressure fields, available from the National Center for Environmental Prediction–National Center for Atmospheric Research reanalyses II for the 1979–2003 period. The spatial distribution of the cyclogenesis frequency shows two main centers: one around Northern Argentina, Uruguay, and Southern Brazil in all seasons and the other near to the North Antarctic Peninsula. The lifetime of extratropical cyclones in the South American sector exhibits small seasonality, being typically of the order of 3.0 days during most of the year and slightly higher (3.5 days) in austral summer. The distance travelled by the cyclones formed in the South American sector tends to be smaller than the total paths found in other areas of the Southern Hemisphere. A k-mean clustering technique is used to summarize the analysis of the 25-year climatology of cyclone tracks. Three clusters were found: one storm-track cluster in Northeast Argentina; a second one west of the Andes Cordillera; and a third cluster located to the north of the Antarctic Peninsula (around the Weddell Sea). The influence of the Antarctic Oscillation (AAO) in the variability of extratropical cyclones is explored, and some signals of the impacts of the variability of the AAO can be observed in the position of the extratropical cyclones around 40°S, while the impacts on the intensity is detected around 55°S.