太平洋海气CO2通量对气候事件的响应

应用一个嵌套了海洋生物地球化学循环的太平洋环流碳循环模式,分析了1960～2000年太平洋不同海区海气碳通量随时间的变化。模拟结果显示,赤道太平洋为大气CO₂的排放区,南、北太平洋(南、北纬15°至模式计算区域南、北边界)为吸收区。3个海区海气碳通量随时间均存在显著的波动,其中赤道太平洋海气碳通量年际波动最显著。3个海区海气碳通量年际波动对气候事件的响应并不一致,在El Niño年赤道太平洋冷舌的强度和总溶解无机碳(DIC)的浓度以及输出生产力均会受到上升流减弱的影响而降低,La Niña年这些海气碳通量控制要素的分布情况则正好相反,但在南北太平洋副热带以及高纬度海区,El Niño和La Niña对这些要素带来的影响却并不一定相反,对输出生产力的影响甚至是一致的。以海表温度(SST)为例考察海气碳通量与物理场之间的关系表明,在赤道太平洋上升流对DIC的影响是控制海气碳通量变化的主要因素,而在其他海区,尤其是副热带海区,由于垂直运动的年际变化较小,且生物生产力水平较低,SST的波动对海气碳通量年际变化的影响更加重要。     

GOALS模式对热带太平洋ENSO年际变化特征的模拟评估

文中重点分析了中国科学院大气物理研究所LASG最新发展的全球大气环流谱模式(R42L9)与一全球海洋环流模式(T63L30)耦合形成的全球海洋-大气-陆面气候系统模式(GOALS/LASG)新版本已积分30 a的模拟结果,通过与多种观测资料的对比分析,讨论了赤道太平洋海表温度(SST)的年际变化及其纬向传播、赤道东太平洋SST异常与其他洋面SST变化之间的遥相关关系、赤道太平洋浅表层海温的年际变化特征等研究内容.结果表明,COALS模式模拟出了赤道太平洋SST异常出现不规则的年际变化特点;赤道东太平洋SST异常的向西传播过程;赤道太平洋混合层海温变化由西向东、由深层向浅层的传播过程;同时也模拟出了赤道东太平洋SST变化与赤道西太平洋以及与西南太平洋海温之间的反相关关系,与南印度洋和副热带大西洋SST之间的正遥相关关系等实际观测现象.但COALS模式也存在明显的不足,如对赤道东、中太平洋SST异常的年际变化幅度明显偏小,没能模拟出赤道东太平洋的SST变化比赤道中太平洋强的特点;赤道太平洋SST从东向西的传播速度明显比实际观测慢得多,但混合层海温极值变化由西向东的传播速度明显比实际情况快得多;没能模拟出赤道东太平洋SST变化同西北太平洋SST的负相关和北印度洋海温变化的正相关现象,因此也影响了对南亚、东南亚降水年际变化的模拟能力.     

西北太平洋热带气旋频数变化特征及其与海表温度关系的进一步研究

根据西北太平洋56年(1949—2004年)热带气旋系列资料,分析了不同级别的热带气旋频数多年变化的统计特征及其与太平洋海表温度(SST)的关系。结果表明: 西北太平洋热带气旋频数主要的变化特征是年际和年代际变化,不同等级的热带气旋频数变化特征存在差异,但就变化趋势而言随时间减少,均无明显因全球增暖导致的热带气旋增加的现象。对不同海区分别讨论SST对热带气旋的影响,从存在的超前滞后相关发现赤道东太平洋SST负异常会引起更多的热带气旋频数,而且强度越大的热带气旋受到海温的影响越早;更多的热带气旋频数又会引起西北太平洋的SST负异常,热带气旋强度越大产生负异常的周期越短;北太平洋中部的SST与热带气旋的频数存在较好的正相关关系。这些关系体现了热带气旋强涡旋风场导致局地海洋上层混合作用和太平洋海气耦合经向模态对热带气旋的影响。     

川渝地区雨季降水特征及海温背景场分析

利用川渝地区34测站1960~2010年共51年逐日降水量资料和同期逐月海表温度(SST)再分析资料,采用点相关、合成分析等现代气候诊断分析方法,研究了川渝地区雨季降水特征及海温背景场特征。结果表明:(1)川渝地区多年平均逐候降水量呈单峰型,川渝地区雨季确定为5~10月。(2)川渝地区雨季降水量时空分布不均,雨季降水量高值中心出现在雅安、乐山一线。(3)点相关分析表明,与川渝地区雨季降水量变化呈显著负相关的关键海区分别是:赤道东太平洋海域、北太平洋、赤道印度洋海域、南印度洋海域、北大西洋海域和赤道东大西洋海域,且通过信度0.1的显著性检验,合成分析的结果与点相关分析相吻合。     

北方涛动同北半球温带大气环流的遥相关(一)——基本结构

本文利用1951—1980年逐季的平均值资料(共120个季)讨论了北方涛动和与其相联系的北太平洋海温与北半球海平面气压场、500hPa位势高度场遥相关的基本结构,并与南方涛动和赤道东太平洋海温的结果进行了对比分析.发现北太平洋Namias海区和加利福尼亚海流区海温的变化与北方涛动具有很密切的联系;北方涛动和这两个海区的海温同北半球中高纬度大气环流特别是PNA型和NAO型环流异常存在明显的遥相关关系;南方涛动和赤道太平洋海温同WP型或NPO型环流异常关系比较密切,而与PNA型和NAO型的关系不如北方涛动和Namias海区及加利福尼亚海流区海温的显著.     

宁夏5月降水变化及其对前期全球SST异常的响应分析

利用1961—2008年NCEP/NCAR全球月平均海表温度(SST)与风场再分析资料和宁夏气象信息中心提供的宁夏19个观测站的5月降水资料,采用EOF分解、相关普查和距平合成方法,分析了宁夏5月降水的时空变化规律和前期1-4月全球SST与宁夏5月降水的相关关系,寻找出SST影响降雨的显著相关区。结果表明,宁夏5月降水的EOF第一主分量的方差贡献率接近75%,时间系数分布总体略呈凸型。前期SST和5月降水之间存在显著相关关系,正相关区主要在赤道东太平洋海区、赤道印度洋海区和中大西洋海区以及阿拉斯加南部附近的海面,而显著负相关区的面积较小。2月达到90%以上置信度的相关格点数最多,4月最少。降水偏多、少年对应的SST距平合成场具有相反的特征,正、负距平中心的位置基本一致,与对应各月的相关显著区大部分重合,降水偏多年的正相关对应正距平中心,负相关对应负距平中心;降水偏少年则相反,具有很好的一致性。     

20世纪印度洋气候变率特征

利用时间连续性相对较为理想的 GISST资料 ,分析了 2 0世纪印度洋气候变率的基本特征 ,探讨了它与赤道中、东太平洋和西太平洋暖池区气候变化之间的联系 ,结果表明 :(1 )北印度洋 SST的季节变化具有鲜明的季风特征 ,在西南季风爆发期 ,海温达到全年最冷 ;南印度洋 SST的季节循环特征较为合乎常规 ,大致落后太阳辐射季节循环 2个月左右 ;赤道印度洋沿着非洲东海岸 ,SST的季节变化受季风带影响显著 ,但在赤道中东印度洋 ,SST的季节循环特征不明显。(2 )印度洋 ,特别是 2 0°S以北的热带印度洋 SST的变化 ,具有显著的整体一致性 ,自 2 0世纪 50年代中期以来持续变暖 ,赤道印度洋增暖了大约 0 .6℃。当赤道中东太平洋出现暖异常时 ,2 0°S以北的热带印度洋海域同样出现暖异常 ;赤道印度洋 SST与 Nino3区指数的相关系数 ,在滞后 Nino 3区指数 4～ 5个月左右达到最大。 (3)西太平洋暖池区 SST的变化 ,与南印度洋西风漂流区、赤道北印度洋存在显著的正相关。在年代际的时间尺度上 ,赤道印度洋和西太平洋暖池区 SST的变率特征极为一致。 (4)南印度洋 SST的年际振荡幅度 ,远强于热带印度洋 ;南印度洋的 SST演变特征 ,从统计上看 ,更多地与西太平洋暖池 SST变化相协调。     

北太平洋500hPa高度场与赤道东太平洋海温,南方涛动的关联

本文采用经验正交函数展开和波谱分析方法，讨论了１９５３年１月至１９７７年１２月北太平洋５００ｈＰａ高度场分布特征及其演变周期，并讨论了它们分别与赤道东太平洋海温，南方涛动指数关系。计算结果表明，北太平洋５００ｈＰａ高度场的年际变化异常型主要为高度场大范围偏高，此异常型具有６０个月，４０个月，和２０个月显著周期，且在６－０个月，４０个月周期上同赤道东太平洋海温，南方涛动指数有显著关联；     

青藏高原降水与有关海域海温,南方涛动的关联

本文采用波谱分析法对1953年1月至1977年1月至1977年12月青藏高原降水与有关海域海温、南方涛动作了分析。通过功率谱计算表明:(1)青藏高原月降水及南方涛动月指数变化分别存在3.3年及1年振动周期。(2)北太平洋月海温变化存在3.3年、2年及1年振动周期。(3)南海月海温变化存在3.3年、2年及1.3年振动周期。(4)赤道东太平洋月海温变化存在3.3年振动周期。交叉谱分析表明:在3 3年周期振动上青藏高原月降水分别落后赤道东太平洋月海温17.3个月、北太平洋月海温7.7个月,甫方涛动月指数5.5个月,它与前者呈反向变化而与后两者呈同向变化。     

南海海温场分析及客观区划

本文采用方差极大正交旋转的因子分析方法,对南海SST场进行分析研究,并进行客观区划。结果表明,南海SST场可划分为七个区域,它们具有自身特定的变化规律,反映了不同的海洋动力学特征,这些具有不同特征的海区的形成可能分别与季风、南海海流、上升流、海洋涡旋、地理特征等因素有关,文中还对各主因子(对应于不同的海区)进行最大熵谱和交叉谱分析,得到各海区的显著周期和它们之间的显著耦合振荡周期,说明各海区除具有各自的特征外,它们之间还存在一定的内在联系。      

三江源地区春夏季降水与太平洋海温的关系

从预测三江源地区春季、夏季降水趋势的需要出发,利用聚类分析法将三江源地区春、夏季降水场分为3个区域。通过对3个区春、夏季降水指数与前期太平洋海温相关普查,定义了与3个区春、夏季降水指数相关的海温分布型指数。冬季西太平洋海温偏低(偏高),赤道中、东部太平洋海温偏高(偏低)的海温分布型造成三江源1区、3区春季降水减少(增加);冬季赤道太平洋中部、加利福尼亚海域海温偏高(偏低)的海温分布型造成2区、3区夏季降水减少(增加)。对冬季太平洋海温分布型与后期春、夏季500 hPa北半球高度场的相关分析结果表明:当冬季西太平洋海温综合指数高(低)时,春季高度场印度高压、中西伯利亚槽及阿留申低槽加强(减弱),三江源地区春季降水偏少(偏多);而当冬季太平洋中部、加利福尼亚海域海温综合指数高(低)时,夏季高度场伊朗高压、中西伯利亚高脊加强(减弱)及西太平洋副高位置偏南(偏北),夏季降水偏少(偏多)。     

PECULIARITIES OF LONG TERM VARIATION OF SEA SURFACE TEMPERATURE IN TROPICAL WESTERN PACIFIC OCEAN

It is necessary to study the tropical western Pacific SST in association with variations of other parts of the globe. Two basic compositions are revealed of long-term variation in SST over three major tropical oceans since the 1950's (linear warming and El Nino-La Nina oscillations) and typical patterns with which they are displayed over the oceans are compared. On the basis of it, difference in long-term variation of SST over western, central and eastern tropical Pacific is analyzed in details. It is pointed out that the El Nino-La Nina oscillations are relatively weak in the long-term variation of SST in the tropical western Pacific and linear warming trend there is replaced by interdecadal oscillations. Further understanding of the peculiarity over the region helps improve short-term climatic predictions in China.     

海温气候振动和北半球对流层高度场变化

近40年赤道太平洋和北太平洋月平均海温距平场分布存在着短期气候振动,分析表明,它对大气环流有一定的影响。在海温气候振动的前期位相时期,对流层平均高度有降低趋势,相反在海温气候振动的后期位相时期,对流层平均高度为增高趋势。这种相关关系高层比低层要好,低纬度较中高纬度稳定,夏季较冬季明显。     

ENSO and Sea Surface Temperature Anomalies in Association with Canadian Wheat Yield Variability

Interannual variations of spring wheat yields in Canadian agricultural regions are analyzed, together with the associated sea surface temperature (SST) anomalies in the northern hemisphere tropics and extratropics, from 1961 to 2015. The cubic trend is calculated and used to represent the trend related to advances in agricultural technology over this time period. The correlations between Canadian wheat yields at regional scales and the tropical El Niño–Southern Oscillation (ENSO) variability are not robust at any stage of the evolution of ENSO. Based on the power spectrum and cross-spectrum analysis, the most prominent yield variance is found in the Canadian Prairies, with a significant power peak of 4.5 years but does not co-vary significantly with interannual ENSO variability. ENSO weakly affects temperature and precipitation anomalies in the Canadian Prairie Region in summer—two important agroclimatic conditions for crop growth—and hence insignificantly impacts wheat yields. This indicates that there would be little benefit to including tropical ENSO indices in the operational wheat yield forecasting system. For Canadian wheat yield forecasting, attention should be paid to the preceding winter and spring SST anomalies in the northern extratropics. The SST anomalies associated with yields in the Canadian Prairie region and Central Region are generally stronger than those associated with yields in the Canadian Pacific Coast Region and eastern Maritime Region. In association with the Prairie Region and Central Region yields, SST shows pronounced anomalies in the mid-high latitudes of the North Pacific from winter to summer. The non-linearity of the SST anomalies associated with the Canadian yields is also clearly evident. Stronger (weaker) SST anomalies in the extratropical North Pacific correspond to low wheat yields in the Prairie (Central) Region, while weaker (stronger) SST anomalies correspond to high yields in the Prairie (Central) Region.     

Global features of the Pacific-Japan Oscillation

Summary Global features of tropical convection, sea surface temperature (SST) and atmospheric circulation associated with the Pacific-Japan Oscillation (PJO) are examined by using monthly mean global data for 6 years (1979–1984). It is shown that the PJO is not a local phenomena limited to the western-Pacific but related to global-scale atmosphere-ocean variations.The PJO highly correlates with interannual variations of SST in the tropical Pacific. During summers in which positive SST anomaly occurs in the tropical western Pacific, convective activity in the western Pacific especially near Philippines is strongly enhanced but that in the whole equatorial eastern Pacific is greatly suppressed due to negative SST anomaly in these areas.The Walker circulation is intensified in the equatorial Pacific and twin cyclonic cells at 200 mb are generated in the subtropical Pacific of both hemispheres. Strong anticyclonic circulations take place in the northern middle latitudes extending from East China to Northwest Pacific. Anomalous circulations are also generated in the other extratropical regions in the both Northern and Southern Hemispheres.With 7 Figures     

长江三峡坝区汛期降水的气候背景分析及其与北太平洋海温的关系

对长江坝区汛期降水的气候背景进行了分析后指出：坝区汛期降水异常与ＥＡＡ相关链,特别是东亚这一段遥相关型有明显联系,进而探讨了它与前期北太平洋海水温度的关系。     

奇异值分解和奇异交叉谱分析方法在华北夏季降水诊断中的应用

利用1965~2000年华北5省市及相邻省73个地面观测站逐月平均降水场及北半球500 hPa高度场、北太平洋海温场资料, 采用奇异值分解 (SVD)、奇异交叉谱 (SCSA) 分析方法, 将华北夏季降水场分别与1月北半球500 hPa高度场、冬季北太平洋海温场进行了诊断分析, 得出奇异向量分布型及相互作用的耦合周期信号。在对前4对奇异向量的分析中发现, 华北夏季降水全区域为正距平时与1月北半球500 hPa高度场PNA遥相关型关系非常密切。ENSO对华北夏季降水的影响确实存在, 但华北夏季降水全区域为正距平时与冬季北太平洋ENSO关系并不明显。同时还找出了华北降水与北半球500 hPa高度、北太平洋海温场相互作用的关键区。在华北各型降水与高度场、海温场关键区相互作用的耦合周期中, 前者以准2~7年振荡为主; 后者则周期较长, 最短周期仍为准2年振荡, 最长周期为准10~11年振荡。以上结论为进一步研究华北夏季降水短期气候预测方法, 提供了参考依据。