中亚和南亚热力差异对塔里木盆地夏季降水的影响

利用美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均资料和新疆83站降水资料,分析了1961~2010年南亚和中亚对流层中低层热力差异对塔里木盆地夏季降水的可能影响机制。研究结果表明,塔里木盆地夏季降水与中亚和南亚对流层中低层温度密切相关。当南亚对流层中低层偏暖,中亚偏冷时,500 h Pa中亚上空和蒙古上空分别为异常气旋和反气旋环流,在二者共同作用下,塔里木盆地上空盛行异常的偏南气流,有利于低纬海洋的暖湿气流北上,形成有利于降水的环流条件。同时阿拉伯海上空为异常反气旋环流,中亚上空为异常气旋环流,形成塔里木盆地夏季降水水汽的两步型输送,阿拉伯海水汽被输送至中亚和新疆地区。中亚对流层中低层温度变化主要影响500 h Pa环流,南亚对流层中低层温度变化在低纬水汽向北输送过程中扮演主要角色。青藏高原夏季风偏强时,600 h Pa高原北侧对应异常反气旋环流,异常偏北风引导高纬度冷空气南下,导致中亚区域对流层中低层偏冷,而南亚对流层中低层偏暖则与热带印度洋显著增暖密切相关。     

未来东亚地区硫化物沉降及输送的预测

采用东亚未来二氧化硫排放量的预测资料,利用东亚硫化物输送模式拟了未来１５年东亚各地区的硫化物沉降量、相互输送量的变化趋势力其对土壤的影响。结果表明,未来１５年东亚各地区的硫化物沉降量将日益增多,一些地区硫化物沉降量大大超出了土壤对酸沉降的承受能力,对周边地区硫化物的输送量也将进一步加大,形势相当严峻。     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

东亚-太平洋遥相关型波列对夏季东北亚阻塞高压年际变化的影响

利用1980～1988年9年的观测资料,分析了夏季东北亚阻塞高压的年际变化及其与江淮地区夏季降水之间的关系,指出夏季东北亚阻塞高压具有十分明显的年际变化,同时它与江淮地区夏季降水之间存在着较密切的关系:当夏季东北亚阻塞高压频发时,江淮地区降水偏多;而当夏季东北亚阻塞高压维持日数少时,江淮地区降水偏少。为考察产生上述结果的原因,我们分析了全球海温异常,并利用合成的热带西太平洋海温异常模拟研究了热带西太平洋海温异常对东北亚阻塞高压形成和维持的影响。最后指出热带西太平洋海温异常引起的东亚-太平洋型遥相关波列是产生夏季东北亚阻塞高压的年际变化及其与江淮地区夏季降水之间关系的一个重要原因。     

Variation in summer surface air temperature over Northeast Asia and its associated circulation anomalies

This study investigates the interannual variation of summer surface air temperature over Northeast Asia(NEA) and its associated circulation anomalies.Two leading modes for the temperature variability over NEA are obtained by EOF analysis.The first EOF mode is characterized by a homogeneous temperature anomaly over NEA and therefore is called the NEA mode.This anomaly extends from southeast of Lake Baikal to Japan,with a central area in Northeast China.The second EOF mode is characterized by a seesaw pattern,showing a contrasting distribution between East Asia(specifically including the Changbai Mountains in Northeast China,Korea,and Japan) and north of this region.This mode is named the East Asia(EA) mode.Both modes contribute equivalently to the temperature variability in EA.The two leading modes are associated with different circulation anomalies.A warm NEA mode is associated with a positive geopotential height anomaly over NEA and thus a weakened upper-tropospheric westerly jet.On the other hand,a warm EA mode is related to a positive height anomaly over EA and a northward displaced jet.In addition,the NEA mode tends to be related to the Eurasian teleconnection pattern,while the EA mode is associated with the East Asia-Pacific/PacificJapan pattern.     

中亚地区夏季温度的季节预测

根据1979~2016年春季海表温度、土壤温度以及大尺度气候指数与中亚地区夏季温度的相关关系,确定了印度洋东南部海表温度、非洲西北部土壤温度、大西洋多年代际振荡（AMO）和东亚/西俄型（EA/WR）4个春季预测因子,进而建立了中亚地区夏季温度的预测模型。春季印度洋东南部海表温度暖异常、非洲西北部土壤温度暖异常、AMO正异常与EA/WR负异常均对应夏季中亚地区500 hPa位势高度场正异常,为该地区夏季高温发生提供有利条件。预测模型留一法交叉验证产生的1979~2016年中亚地区夏季温度无（有）趋势的时间序列与观测的无（有）趋势的时间序列的相关为0.65（0.74）,表明该预测模型具有良好的预测能力。研究结果有望帮助提高中亚地区夏季温度的预测技巧。     

冬季东亚大槽异常与El Nino的关系

通过对东亚大槽强度与ＥＩＮｉｎｏ事件的统计分析，揭露了在多数ＥＩＮｉｎｏ（反ＥＩＮｉｎｏ）事件的前期冬季，东亚大槽强度偏弱（偏强）的事实。对１０个ＥＩＮｉｎｏ事件的合成分析亦表明，ＥＩＮｉｎｏ前冬季东亚西太平洋中高纬地区５００ｈＰａ为显著的高度正距平。谱分析进一步指出，冬季东亚大槽强度与赤道东太平洋各季ＳＳＴ有密切的关系，它们都具有显著的３－４年周期振荡，且槽强度的变化超前于ＳＳＴ约４－８个月。     

我国和东亚地区硫化物跨边界输送态势研究

本文利用污染物三维欧拉长距离输送实用模式,较详细地模拟了我国和东亚地区硫化物跨地区、跨边界输送态势,分析了东亚地区硫化物输送通量随高度、季节变化的分布特点,讨论了不同地区边界上硫化物的跨边界输送通量及流的收支平衡,并给出了我国和周边国家和地区之间硫化物的相互输送量。结果表明,我国向外输送的硫化物占周边国家和地区总硫沉降的比例并不大,各地区硫沉降的主要来源是自身排放;硫化物长距离输送中硫酸根的输送占重要地位,各地区硫酸根沉降中的外来比例较大。我们初步总结出一个东亚地区硫化物输送的概念模式：在低层,夏季主要自西南向东北输送,冬季长江以北自北向南输送,长江以南由西南向北输送,并在长江中下游地区形成一个较强的硫化物辐合带,在高层,无论冬夏均由西向东输送,并随高空带变化,中层为二者的过渡,春秋季的情形界于冬夏之间,偏向冬季。     

不同分辨率BCC_AGCM模式对东亚区域垂直云量的模拟

基于ISCCP(International Satellite Cloud Climatology Project)和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)资料分析了BCC_AGCM2.1(Beijing Climate Center_Atmospheric General Circulation Model 2.1)和BCC_AGCM2.2模拟的云在东亚的垂直分布特点,并探讨了误差来源。两个模式大体上模拟出了总云量的分布形势,较好地模拟出了垂直方向上云量大值带随地形的变化特点,但模拟的总云量偏少。AGCM2.2模拟的云量整体上小于AGCM2.1,除复杂地形外AGCM2.2没有体现出高分辨率的优势。模式对中国东部环流场的模拟效果差导致模拟的云量偏少,尤其是AGCM2.2。模拟的对流层高层相对湿度明显偏大导致高层云量偏大。模式在近海面模拟的相对湿度偏小,四川盆地及周围地区冷季模拟的水汽含量偏少,因而模拟的云量偏少。模式云量对相对湿度的响应能力较好,模拟出了云量对垂直速度和稳定度的响应,但地区差异不明显。模式的云参数化方案中云与相对湿度的关系系数需要调整,应更利于云的生成。     

Summer rain events in south-east Asia: Spatial and temporal variations

During the summer monsoon period in south-east Asia marine airstreams normally prevail at the south China coast. However, when tropical cyclones approach then polluted airmasses from south-eastern China can impart high ionic concentrations and high acidity to rainwater. This is illustrated by two examples and the small-scale horizontal variations in rainwater composition are minor during these episodes. Since long-term quality-assured studies of the composition of rainwater in south-east Asia are scarce, the results at three sampling sites in Hong Kong during summer monsoon periods are compared with previous data from the same season. The results for the mid- to end-1990's show a similar trend to those for the ambient concentrations of sulphate and nitrate in aerosol in Hong Kong, which show flattened trends from 1995 to 1999. A marked increase in acidity is found in the summer monsoon period of 2004 which is attributed to the greater proportion of approaching cyclone weather systems in the dataset, reflecting both the increased local emission sources and the burgeoning economic growth of the Pearl River Delta Region. Comparison of the rainwater composition with that at other south-east Asian cities during the summer monsoon period shows that it is most acidic in Hong Kong.     

CMIP6模式对亚洲陆地生态系统的模拟评估与预估

基于国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）模式模拟以及观测数据,评估了9个CMIP6模式对亚洲地区叶面积指数（LAI)、总初级生产力（GPP）和净初级生产力（NPP）的模拟性能。模拟评估结果表明,9个CMIP6模式能够较好地模拟出亚洲地区陆地生态系统LAI、GPP和NPP的时空分布特征。综合来看,多模式集合（MME）模拟效果最佳,其模拟的LAI、GPP和NPP与观测的空间相关系数分别达到0.90、0.81和0.89,均方根误差在0.5左右。在此基础上,利用MME结果进一步预估了亚洲地区陆地生态系统在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的未来变化。总体而言,亚洲地区LAI、GPP和NPP到21世纪末都呈现上升趋势。其中,温室气体高排放情景下的上升趋势大于温室气体低排放情景下的上升趋势,亚洲中高纬度地区的增幅大于低纬度地区的增幅。从区域平均来看,到21世纪末期,与当今气候态相比,北亚LAI、GPP和NPP的增幅最大,其在SSP5-8.5情景下分别增加68%、106%和90%;东南亚增幅最小,分别为15%、34%和39%。在SSP1-2.6情景下,北亚LAI、GPP和NPP在21世纪末的增幅分别为23%、29%和26%;东南亚分别为3%、10%和11%,意味着未来全球变暖背景下亚洲区域陆地生态系统变绿和固碳幅度加强。     

亚洲东部冬季地面温度变化与平流层弱极涡的关系

利用NCEP资料计算NAM指数和标准化温度距平,对17次平流层弱极涡事件时亚洲东部温度变化进行了研究。结果表明:平流层环流异常比对流层温度变化超前约15天,地面温度变化的最大距平出现在平流层弱极涡后期,大约以40°N为界,北部比正常年份偏冷而南部偏暖。文中通过位势涡度的分布和变化以及500 hPa东亚大槽的变化讨论了其影响过程和机理,在弱极涡初期和中期,自平流层向下,高位涡冷空气主要局限于60°N以北。从弱极涡的后期开始,在45°N以北地区,高位涡冷空气向南扩张,在对流层中上层,极地附近的高位涡冷空气扩张到45°N附近。同时,500 hPa东亚大槽虽有加强,但低压区向东延伸,而贝加尔湖附近的高压脊显著减弱,致使槽后的偏北气流减弱,槽后冷空气主要影响中国华北、东北及其以北地区,造成这些地区偏冷。而40°N以南地区,从弱极涡的后期开始有南方低位涡偏暖空气向北运动,同时冷空气活动减少,地面显著偏暖。     

南亚高压活动特征及其天气气候影响研究进展

南亚高压是夏季亚洲南部对流层上层和平流层底层的一个强大而稳定的大气活动中心,是副热带高压系统中的一个重要成员,它与夏季北半球大气环流和亚洲区域天气气候关系密切.关于南亚高压的研究,气象学者进行了很多研究工作,取得一些开创性成果,并逐渐认识到南亚高压的演变对北半球及我国天气气候的重要性.通过总结南亚高压的形成原因、结构,季节变化、年际变化、东西振荡及其对我国天气、气候的影响等方面的研究成果,简要回顾了近几十年极涡的研究及其与南亚高压的一些初步关系,指出这两个系统之间的相互作用、变化规律和异常特征存在的具体关系,是一个研究较少的重要问题,应加强这方面的研究.     

Sulfur distribution and transport studies in East Asia using eulerian model

A three-dimensional regional Eulerian model of sulfur deposition and transport is developed. Processes treated in the model include emission, transport, diffusion, gas-phase and aqueous-phase chemical process, dry deposition, rainout and washout or sulfur. A “looking up table” method is provided to deal with the gas-phase chemical process including sulfur transfer. Dry-depositon velocity considers the influence of underlying surface, wind, degree of stabil-ity by parameterization. Model calculated values reasonably agrees with observation. Distribution of sulfur deposi-tion and transport in East Asia are also analyzed in this paper. Some amount of sulfur emission of different countries transport across boundaries, but the main origin of sulfur deposition in each country in East Asia is from itself. Furthermore, some transport paths on different layers and outlet or inlet zones are found. According to sulfur bal?ance and budget we concluded that sulfur outlets are bigger than inlets across boundary and emissions are more than deposition in most places of East Asia.     

Leading Pattern of Spring Drought Variability over East Asia and Associated Drivers

Drought events have become more frequent and intense over East Asia in recent decades, leading to hugesocioeconomic impacts. Although the droughts have been studied extensively by cases or for individual regions, theirleading variability and associated causes remain unclear. Based on the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index(SPEI) and ERA5 reanalysis product from 1979 to 2020, this study evealuates the severity of spring droughts in East Asiaand investigates their variations and associated drivers. The results indicate that North China and Mongolia have ex perienced remarkable trends toward dryness during spring in recent decades, while southwestern China has witnessed anopposite trend toward wetness. The first Empirical Orthogonal Function mode of SPEI variability reveals a similarseesawing pattern, with more severe dryness in northwestern China, Mongolia, North China, South Korea, and Japan butincreased wetness in Southwestern China and southeast Asia. Further investigation reveals that the anomalously dry (wet)surface in North (Southwestern) China is significantly associated with anomalously high (low) temperature, less (more)precipitation, and reduced (increased) soil moisture during the previous winter and early spring, regulated by an anomalousanticyclone (cyclone) and thus reduced (increased) water vapor convergence. The spring dry-wet pattern in East Asia isalso linked to cold sea surface temperature anomalies in the central-eastern Pacific. The findings of this study haveimportant implications for improving the prediction of spring drought events in East Asia.     

东亚冬季风寒温度的气候特征分析

基于ERA-Interim 1979—2019年的再分析资料,本文研究了东亚地区月平均、极端和强冷风寒温度空间分布。研究表明,在冬季3个月里,东亚地区风寒温度表现为自南向北递减,同时还具有较强的局地特征;最低极端风寒温度主要出现在内蒙古东北部、蒙古国东部和黑龙江地区;冬季3个月比较而言,平均风寒温度和极端风寒温度最低的月份为1月。强冷风寒温度发生频率最高的月份为2月。在成因方面,东亚大部分地区的风寒温度是由温度决定的,而中蒙交界区(蒙古和内蒙古东部地区)以及青藏高原北部地区,风速对风寒温度的影响最显著。此外,在所研究的几个区域中,京津冀城市群极端风寒温度与风速的负相关性最强。     

The Springtime North Asia Cyclone Activity Index and the Southern Annular Mode

The relationship between the North Asia cyclone （NAC） activity and the Southern Annular Mode （SAM） is documented in this research. The definition of the NAC index （NACI） is based on the atmospheric relative vorticity in North Asia. The analysis yields a significant positive correlation between previous winter Southern Annular Mode index （SAMI） and spring NACI in the interannual variability, with a correlation coefficient of 0.51 during 1948-2000. Analysis of the NAC-related and SAM-related atmospheric general circulation variability demonstrates such a relationship. The study further reveals that when the winter SAM becomes strong, the springtime atmospheric convection in tropical western Pacific will intensify and the local Hadley circulation will be strengthened. As a result, the abnormal subsiding motion over South China makes the temperature gradient intensified in the low level and strengthens the jet in the high level, both of which are beneficial to the development of NAC activity.     

利用MOPITT资料分析亚洲地区对流层CO的时空分布特征

目前CO的模式模拟结果与实际观测存在着很大的差别,需要结合观测资料的分析研究来验证和改善模式能力。而南亚地区源汇的复杂性和站点观测资料的严重不足,使得对该地区CO分布与变化特征的认识更为有限。本文尝试使用2000~2011年MOPITT卫星资料,分析该地区CO的气候态空间分布特征,并结合再分析风场和卫星出射长波辐射资料,对大气运动影响CO分布进行探讨。主要结论是:1)南亚对流层中上层四季都存在CO高浓度带,其位置随着季节有南北变化,其中夏季高值带范围最小,但极值最大。2)在南亚季风区东侧,夏季对流层CO垂直廓线呈连续的高值分布,而在西侧对流层中上层出现孤立的高值分布,验证了东风急流的水平输送效果。3)CO浓度的季节变化在南北(27.5°N/12.5°S)纬度基本反相,并且在12年内500 h Pa高度上呈减少趋势,而在300 h Pa高度上有增加趋势。4)南亚中上对流层CO浓度值的分布和赤道附近垂直风场之间存在较好的相关性,对于该区域CO的来源问题提供了一个新的研究方向。     

东亚地区平流层、对流层交换对臭氧分布影响的模拟研究

首先将区域酸沉降模式(RADM)进行改造,加入平流层化学模块以替代对流层模块.然后用MM5单向耦合改造后的化学模式M-RADM,对东亚地区一次切断低压(2000年4月8～12日)引起的对流层顶折叠对上对流层、下平流层臭氧分布形式的影响进行模拟.结果显示:(1)随着高空槽的发展与切断,高空槽的底部及切断低压四周臭氧有显著增加.对流层顶折叠使高空臭氧向下输送,这种向下的输送可以到达对流层中部,对上对流层的臭氧影响最大.(2)模式可以成功地模拟出在北京地区探测到的臭氧垂直廓线的双峰结构.250 hPa处的臭氧分压比背景值增加近5倍.模拟表明改造后的区域化学模式M-RADM可以用于研究天气过程引起的对流层顶附近臭氧的演变情况.(3)上对流层臭氧分布形势的变化主要是由动力过程中的水平平流作用引起的,但是对流层顶附近臭氧的化学过程是不可忽略的.     

东亚季风和我国夏季雨带的关系

利用１９５１－１９９４年每月平均平面气压资料，计算了东亚地区季风强度指数。分别表明：东亚夏季风强弱与我国夏季雨带类型之间有着一定的关系。当夏季风强的年份，主要雨带分布在我国北方，而夏季风弱的年份，主要雨带分布在我国南方；夏季风为正常的年份，雨带分布一般在我国中部。分析发现：夏季季风的强弱与夏季风来临迟早还存在着联系。当夏季风来临早的年份，则夏季季风强度以偏强为主；反之夏季风来临迟的年份，则夏季季风