近90年大气环流的振动(下)

本文研究了1871—1960年共90年南北半球(70°N—50°S)7月大气环流的振动。并着重分析了近60年东亚大气环流的变化与我国的气候振动。主要结果如下: (1)由于大气环流存在多年变化,不同30年的平均图有相当大的差异。最近30年(1931—1960年)的特点是:北半球,大洋上的副热带气压上升,亚洲大陆、北非及副极地带气压下降;南半球、南美、南大西洋及太平洋西南部气压上升,而其余地区显著下降。 (2)大气环流的振动可以从大气活动中心的位置及西风指数(40—70°N及30—50°S气压差)来判断。它们的10年滑动平均曲线表现出明显的周期性振动。主要周期为世纪周期及海尔周期。可能还有布吕克纳周期。 (3)从东亚大气活动中心位置的变化及气压偏差图可以很好地解释近60年(1901—1960年)我国的气候振动。30年代,北太平洋高压最强,这时期印度低压也深,并且这两个活动中心位置均偏西,致使我国大部分地区气候状况暖而少雨。     

上海气候振动的分析

本文对1873—1959年87年内上海的气候振动做了详细分析,主要结果如下: (1)分析各气候要素10年滑动平均值曲线表明,相同要素在不同月份的振动有很大差异。同一月份不同要素的振动亦不一致。甚至,如气温与最高气温,或降水量与降水日数的振动也并不完全相似。这说明形成气候振动的长期天气过程是十分复杂的。 (2)各气候要素的振动,可以从大气活动中心位置的多年变化得到解释。研究证明,大气活动中心处于一定位置时,经常盛行确定的环流形势与天气过程,后者则直接决定了各气候要素的振动。 (3)1920年以后观测到显著的增暖,并在40年代达到顶点,近10年气温已开始下降。 (4)87年来的气候振动大致可分为五个阶段,其最典型的10年分别为1880—1889年(冷湿)、1890—1899年(冷干)、1910—1919年(冷湿)、1930—1939年(暖干)及1945—1954年(暖湿)。 (5)周期分析表明,气候振动确实有明显的周期性,降水量振动主要有35年及60年左右周期,气温振动分为20—25年、35—40年及70—80年周期。 (6)根据主要周期,计算了未来20年(1960—1979年)降水量及气温距平的10年平均值。结果发现,将来可能盛行冷干气候,而在此以后则可能转向冷湿。     

近百年冬季东亚大气活动中心年际一年代变率及其对中国气温的影响

利用历史海平面气压资料分析了近百年来冬季西伯利亚高压、阿留申低压强度和位置变化特征及与中国不同区域气温的关系。分析发现中国气温，西伯利亚高压和阿留申低压中心强度，西伯利亚高压１０３０百帕等压线南伸纬度和两个大气活动中心之间的气压梯度在过去的１００年中存在１９２０年代和１９８０年代的两次突变，其中以后一次突变更为显著。１００年的大气活动中心变化与中国１００年的气温有着显著的年代际相关。在过去的５０年中，冬季大气活动中心强度及其指数变化与中国北方和东部地区的冬季气温有显著的年际相关。大气活动中心在１９８０年代的显著突变与中国乃至全球气温的突变一致。大气活动中心的多种参数表明，１９８０年代后期以来大气环流正面临着重大调整。这种调整可能预示着中国年代际气温的转变。     

超长波的多年振动

我们对1871—1975年冬（1月）和夏（7月）60°N和30°N纬圈的海平面气压距平资料作谐波分析，讨论第1—3波的超长波的多年振动。其主要结果有:1. 超长波的第1波的近百年变化表现为向西的行波型振动。它的超长波槽有3次影响东亚，造成东亚地区降水量的36年左右周期。2. 第2、3波的变化是属于驻波型的振动，这种振动是由两个气候变化阶段来完成的。1921—1926年以前为第一阶段，超长波槽的位置偏东；1921—1926年以后为第二阶段，超长波槽偏西。超长波的阶段变化导致了大气活动中心的阶段变化，引起相关系数的不稳定。3. 超长波的阶段变化与海温距平的阶段变化有密切关系。超长波槽的变化与海温负距平的变化相适应。     

华南冬季气温异常与大气环流和海温的关系

利用1961—2013年中国743个测站的逐日气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分解、相关、回归、合成等方法分析了华南冬季气温异常的气候特征及其与同期大气环流和前期海温的关系。结果表明,华南冬季气温总体一致性偏高,近52年来华南冬季平均气温以0.26 ℃/(10 a)的速率上升,但显著低于全国平均的冬季增温速率,并在1989年发生升温突变。华南冬季平均气温具有显著的年际和年代际变化。当西伯利亚高压和乌拉尔山阻塞高压均偏弱、阿留申低压偏强、东亚大槽偏弱、太平洋副热带高压加强、冷空气活动偏弱时,有利于华南冬季气温偏暖。华南冬季气温在年际尺度上与ENSO和西伯利亚高压联系更密切,在年代际尺度上,华南冬季气温增暖趋势与鄂霍次克海海温偏低、东亚大槽减弱密切相关。      

大样本初始化十年际预测试验（CESM-DPLE）对东亚夏季气候预测的评估

基于气温和降水观测资料以及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）大气再分析资料,系统评估了大样本初始化十年际预测试验（CESM-DPLE）对1959—2016年东亚夏季气候预测的能力。结果表明,CESM-DPLE能较好地模拟东亚夏季气候以及相关主要大气环流系统的基本态特征,在年际尺度上对东亚气温有很高的预测技巧但对降水几乎没有预测能力。CESM-DPLE再现了北大西洋多年代际振荡（AMO）经由激发遥相关波列所引起的中高纬度大气环流、东亚夏季风和气候的异常。20世纪90年代末之后,北大西洋多年代际振荡由冷位相转为暖位相,遥相关波列位相调整,东亚受异常低压控制,东亚夏季风偏强,夏季气温偏高、降水偏多。总体上,尽管还存在着不足,但CESM-DPLE对东亚夏季温度年际变化以及与20世纪90年代末北大西洋多年代际振荡位相转变相联的东亚夏季气候年代际变化具备一定的预测能力,是目前研究和预测东亚气候变化的一套较好试验数据。      

北半球夏季大气活动中心与海平面气压场的气候基本态及变率特征

研究了近１００多年北半球夏季大气活动中心强度与北半球产面气压场的气候基本态及气候变率特征及时间演变。指出,夏季太平洋高压区与印度 压区的变化;第二模态主要表现太平洋高压及大西洋高压的特征。它们都有明显的长期变化。近百年来,印度低 与太平洋高压已明显地加强了,大西洋高压也有所加强。印度低压的低频强度具有大约８０年周期变化特征。而太平洋高压及大西洋高压则表现为明显的正趋势,它们的突变加强发生在本世纪末     

宁夏高温多、少年平均环流及OLR场特征分析

利用NCEP/NCAR(1979～1999年)月平均再分析资料和OLR(1971～1999年)月平均资料,结合宁夏1960～2000年各站逐日最高气温实况资料,对宁夏高温天气的主要气候特征以及7月高温天气典型偏多年和偏少年的大气环流和OLR特征进行对比诊断分析。结果表明:宁夏高温天气偏多和偏少年中,极涡的强度及位置、大陆高压、副热带高压的强度和位置具有明显差异;中高纬地区的温度场在偏多和偏少年份也有相反的分布。不仅如此,高温天气的偏多和偏少还与低纬和热带地区大气环流变化有关。     

上海温度和降水的气候振动

一 大气运动是一个连续的过程,气候变化也是这样。因此,用某一季或某一月的气象要素的多年变化进行研究,只能研究气候变化的一个方面。张家诚[1]认为,超过一年以上的时间尺度,才进入气候范围。每变化是大气中一种极明显和严格的周期,它在气候分析中应是基本的时间单位。本文以此观点将气象要素的年变化作为一个时间单位,用谱分析方法来讨论上海温度和降水的气候振动问题。 二 图1是上海降水和气温106年平均的年变化曲线图。由图看出,温度的年变化是比较简单的,最低温度出现在1月为3.6℃;最高温度出现在8月为27.3℃,是单调的正弦变化曲线。而降水的变化就比较复杂,降水量从最低点的12月开始增加,直到5月,     

青藏高原大气水汽探测误差及其成因

青藏高原大气水汽分布对区域天气气候有很大影响,其探测资料的可靠性备受关注。以地基全球定位系统(GPS)遥感的大气可降水量为对比参照,分析了1999—2008年拉萨和2003年那曲探空观测大气可降水量的误差及其原因。结果表明,近10年拉萨站探空观测的可降水量比GPS遥感的可降水量明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异。GZZ-2型机械探空仪和GTS-1型电子探空仪多年平均的大气可降水量相对偏差分别为8.8%和4.4%,随机误差分别为19.8%和13.3%。近10年大气可降水量探测偏差具有减少的趋势,从12.7%减少至2.4%,主要是由探空仪性能改进所致。分析发现青藏高原大气可降水量探测偏差具有明显的日变化,12时(世界时)比00时大。拉萨站GZZ-2型和GTS-1型探空仪在12时多年平均的大气可降水量探测偏差分别为15.8%和8.3%,00时分别为1.6%和0.5%。那曲站GZZ-2型探空仪在12和00时的大气可降水量探测偏差分别为12.4%和0.3%。大气可降水量探测偏差还具有季节变化,夏季大,冬季小。对大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的成因分析表明,12时气温比00时气温高以及夏季比冬季气温高是造成大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的重要原因。     

近40年我国东部降水持续时间和雨带移动的年代际变化

利用我国地面观测站降水资料以及欧洲中期数值预报中心 (ECMWF) 的月平均再分析资料, 研究了在全球平均表面气温偏冷和偏暖阶段, 我国东部降水开始和结束时间以及雨带南北移动的变化, 并分析了与东部降水变化相关联的大气环流特征。结果表明:近40年, 20世纪60—70年代全球平均表面气温处于一个相对偏冷时期, 而80—90年代处于偏暖时期; 在这样的变暖背景下, 我国东部地区年总降水量呈现出“南涝北旱”异常特征, 与冷位相比较, 在暖位相阶段长江流域年总降水量明显增加, 而华北地区降水量减少, 其中长江流域降水的增加主要是由夏季降水增加引起的, 3月长江中下游降水增加也很重要, 北方的降水减少主要是由从盛夏到初秋的降水减少引起的。平均而言, 暖位相阶段我国南方强降水开始时间较早、结束较晚, 持续时间较长, 而北方强降水开始较晚, 持续时间较短。从春末到夏季, 冷位相时我国东部强降水带表现出从华南、经过长江流域向华北移动的特征, 而在暖位相时强降水主要集中在长江流域, 从华南向华北移动的特征不明显。雨带的这种异常变化与东亚大气环流有关, 在暖位相时夏季东亚大陆低压比冷位相时弱, 而鄂霍次克海高压偏强, 西太平洋副热带高压位置偏南, 使夏季东亚副热带地区的西南风减弱, 梅雨锋加强, 导致雨带滞留在长江流域, 使长江流域降水增加、北方降水减少。     

近百年北半球冬季大气活动中心的长期变化及其与中国气候变化的关系

研究了近１１０ａ北半球冬季６个主要大气活动中心的长期变化，检测其突变年份，划分了各自的阶段性。同时分析了大气活动中心与中国气候的关系，发现西伯利亚高压强度与中国冬季气温存在明显的负相关，北太平洋高压强度与中国冬季降水有较好的正相关。     

兰州3、4月短期降水预报系统

1 气候概况兰州的早春,早晚比较寒冷,多晴天,少雨雪。3、4月总的平均降水量只占年平均降水量的7.3%,其降水气候概率不足19%。东亚大气环流背景是新疆高压脊开始减弱,东亚平均槽逐渐变浅,地面蒙古高压也减弱,印度低压时有发生发展。在中纬度,冷空气势力逐渐减弱和向北收缩,在低纬度暖湿空气活跃和时有北伸,形成兰州3、4月降水天气。经统计,兰州3、4月降水还有以下特点:一是与干旱地区降水平均状态相比,更加干     

2015/2016冬季北极世纪之暖与超级厄尔尼诺对东亚气候异常的影响

利用1980—2016年美国国家海洋与大气管理局气候预测中心的ENSO指数和NCEP/NCAR再分析资料,研究了2015/2016年冬季北极增暖和超级厄尔尼诺对东亚气候的影响。2015/2016年冬季热带中东太平洋爆发了超级厄尔尼诺事件,尽管大气环流出现了对ENSO的响应特征(如西北太平洋反气旋异常,东亚南部南风异常),但东亚(尤其是我国东北、华北地区)1月的气温却明显偏低。分析表明,此次东亚气温偏低现象可能与2016年1月北极显著增暖有关。1980—2016年1月再分析资料的统计诊断分析结果显示,巴伦支海—喀拉海气温的升高会引起局地大气的上升运动异常,之后在下游(70~90°E附近)向南运动,并在西伯利亚地区(60~100°E,50~70°N)下沉,使得西伯利亚高压增强,其东侧的北风异常导致东亚气温偏低。基于Nio3.4指数、北极温度指数,采用多元线性拟合所得到的2016年1月东亚气温的回报结果与观测气温之间的空间系数为0.71,表明2016年1月北极增暖以及热带中东太平洋的厄尔尼诺事件能够从一定程度上解释东亚气温偏低的现象。     

近45a来花溪气温和降水变化分析

利用花溪区1962-2005年年气候历史资料,采用统计分析、滑动平均分析等方法对月、季、年气温、降水量变化进行分析,研究各要素随时间变化趋势。按照世界气象组织对气候异常提出的2种判别标准分别计算花溪区1962-2005年的年平均气温、年平均最高气温、最低气温异常变化情况,并与多年平均进行比较分析,得出气温变化异常特征。     

多模式预报系统对东亚冬季风预测性能的评估

基于哥白尼气候变化服务中心（C3S）提供的五个最先进的季节预报系统输出的1993~2016年回报数据,结合ERA5再分析资料和GPCP降水资料,对其预测东亚冬季风的性能进行评估。结果表明:C3S多模式预报系统能很好地预测东亚冬季风气候态的主要特征,包括西伯利亚高压、阿留申低压、东亚大槽、东亚高空急流及东亚地表气温和降水;SEAS5、GloSea5、MF-Sys7、GCFS2等多个模式均对东亚冬季风指数显示出了预测技巧,同时可以很好地预测与东亚冬季风相关的区域大气环流、地表气温及降水异常;SPSv3模式表现出与观测相反且位置偏西的大气环流、地表气温及降水异常,使得该模式对东亚冬季风指数表现出负技巧。      

辽宁省新旧气候平均值变化及影响分析

根据辽宁省61个气象站1961—2020年逐日气温和降水量数据，对比分析1991—2020年和1981—2010年新旧气候平均值变化及对辽宁省气候业务的影响。结果表明：1—11月平均气温、平均最高气温、平均最低气温均升高；10—12月降水量增幅最大。年及四季平均气温、平均最高和最低气温均升高，增幅自东部和西部山区向中部平原地区增大，中部区域增幅最为显著；平均气温和平均最高气温均以春季增幅最大，平均最低气温夏季增幅最大。年、夏季和秋季降水量减少，春季和冬季增加；7—8月降水量总体减少，东部山区和大连沿海地区降水量增加；7月下旬—8月上旬降水量增加，辽宁西部和南部地区增幅最大，为5%～6%，北部地区增幅最小。气候平均值改变后，四季平均气温及降水量评价等级均发生了变化。     

临沂市气温变化规律及其与大气环流的关系

利用临沂市53年气温资料和北半球大气环流资料，采用相关分析、小波分析方法，对临沂市气温变化特征及其与北半球大气环流特征的关系进行分析，发现临沂市年平均气温变化具有明显的阶段特征，季节变化不同步。近年来气候变暖的主要因素是冬季平均气温及平均最低气温升高。气温变化与副高面积指数、强度指数，极涡面积指数，经、纬向环流指数等的变化密切相关，与南方涛动指数、太阳黑子相对数、东亚大槽位置等关系不显著。     

近90年大气环流的振动(上)

本文根据1871—1960年共90年的1月南北半球海平面气压图(70°N到50°S),研究了大气环流的振动。主要结果如下: (1)绘制了10年、30年、90年平均图,经过比较发现:90年平均图与30年平均图有显著区别,但由于本世纪初处于世纪周期的中间,所以,1901—1930年的30年平均图与90年平均图差别最小。 (2)大气环流的世纪振动很明显。这主要表现在:90年来有一总的趋势,西风指数下降,副极地低压带与副热带高压带向赤道方向移动,且南北半球趋势相同。南方涛动范围内的活动中心位置在90年内有一完整波动。 (3)大气环流有显著22年周期振动,从纬圈平均西风指数来看特别清楚,太阳活动次高年西风强,主高年西风弱。 (4)大气环流振动与太阳活动11年周期有密切关系,但关系随世纪周期而变化。1879—1900年与1934—1960年一致,而1901—1933年与之有很大不同。前两时期11年周期比较明显,后一时期双振动最清楚。 (5)从近20年的大气环流变化,可以解释我国同期的气候振动。     

文山州40年降水量变化特征研究

采用文山州8站1961～2000年年总降水量资料,绘制8站年总降水量变化曲线和5年滑动平均曲线,分析了40年来文山8站年降水量最多年、最少年和降水异常情况、倾向率、每10年一段变率和距平百分率.