近55年广州霜冻的年际和年代际变化特征

采用趋势分析、小波分析等统计方法,分析1951～2005年广州霜冻天气的年际和年代际变化,并对异常年景的500hPa环流场进行合成分析。结果表明,1980年代至今广州霜冻天气呈锐减趋势,初霜日略有推迟,终霜日提前,霜期明显缩短;近55年来广州霜冻天气具有准2～3年的年际和准13年的年代际变化周期。巴尔喀什湖-贝加尔湖附近的位势高度偏高(低)、东亚大槽较深(浅)、有(不)利于引导冷空气南下,导致广州的霜冻天气偏多(少)。     

广东汛期开始日期的年际和年代际变化研究

用小波分析和相关统计等方法,对近50多年来广东开汛的年际和年代际变化及与副高、PDO指数的关系进行了研究,同时也研究了它与后期天气、前期500 hPa环流场和海温场的关系.结果表明,近50年来广东开汛呈偏早的趋势,具有明显的2～7年左右的年际和34年左右的年代际周期振荡;开汛的年代际振荡与副高、PDO指数是一致的,并与它们存在反向的关系,且突变的时间也均发生在20世纪70年代中后期;广东开汛与后期天气的相关分析表明,它与广东4月降水的相关最好,与5,6月的相关则差;与广东降水集中期初日只有在1986年以后至今才具有显著的正相关,而与降水集中期次数却在1977年之前就具有显著的负相关;广东开汛的早晚与前冬500 hPa高度场存在几个显著的相关中心,与前秋北太平洋西风漂流区的海温异常也有明显的相关.     

我国年、季降水的年代际变化分析

通过对我国年、季降水的年代平均距平百分率图的对比分析，计算10年滑动平均距平场相关系数和年代之间平均距平差值t统计量的统计检验。结果表明，我国年、季降水具有较明显的年代际变化趋势。这些结果对于降水的年代气候预测和短期气候预测都具有重要意义。     

粤西北连州市雾日特征

利用1952 ～2009年连州市的气候资料、各种气象要素场资料以及环流背景场资料,对粤西北地区出现的雾天气进行统计分析.结果表明:该地区的雾日有明显的年代际变化,平均每年雾日为16.5 d,雾季为11月至次年4月;该地区出现的雾多为平流雾,高地气温差、高相对湿度、适宜的风速、逆温层和稳定层结的出叶现都是该地区大雾过程的...     

东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因分析

利用NCEE／NCAR再分析月平均海平面气压资料、中国160站月降水资料、英国气象局和英国大气资料中心月平均海表温度资料，使用周期分析、奇异值分解和旋转EOF分析方法，分析了东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因。结果表明：(1)东北夏季降水异常构成中年代际、年际变化相对均衡，在局地年际变率中，东、南部年代际变化略强于西、北部。(2)在年代际、年际尺度上，东亚夏季风增强(减弱)，则东北降水偏多(偏少)。(3)E1 Nino事件与东北区夏季风异常无直接联系．故与东北夏季降水关系不密切。     

华北汛期降水量变化中年代际和年际尺度的分离

华北地区汛期(7月和8月)降水量的变化中,不仅具有年际变化的特征,同时还具有明显的年代际变化特征.我们将这两种时间尺度进行分离,即将降水量的变化进行5年滑动平均,以滑动平均值代表年代际变化,并以每年的汛期降水量与滑动平均值的差代表去除了年代际变化后的年际变化.然后,利用NCAR/NCEP再分析资料对与这两种不同时间尺度相关联的大气环流异常进行了分析,发现两者具有不同的表现,说明影响这两种不同时间尺度的物理原因可能是不同的.与年代际变化相对应的大气环流异常主要表现为出现在我国东部地区的南北风异常以及欧亚大陆上空的位势高度异常.若对这两种时间尺度不进行分离,而直接按讨论年际变化的一般方法简单地分析与年际变化相关联的大气环流异常时,所得到的分析结果中既包含与华北降水年代际变化相关联的大气环流异常,又包含与去除年代际变化后的年际变化相关联的大气环流异常.而除去年代际变化后,与华北汛期降水年际变化相关联的大气环流异常主要表现为在东亚上空位势高度和纬向风的异常,意味着急流在涝年位置偏北.     

长江中游地区霾日的年际和年代际变化及其城乡差异成因研究

利用长江中游地区的湖北和安徽境内的156个气象站1961-2013年的逐日能见度、相对湿度、降水、天气现象等常规观测要素,对长江中游地区霾日进行了重建,并分析了霾日长期变化特征及其主要影响因素。结果表明:城市站较乡村站霾日数普遍偏多,且不同区域的霾日年际、年代际有着较为明显的差异。东亚冬季风的阶段性减弱(东亚大槽强度减弱)、北极海冰的减少等气候变率对大气环境容量变小、大气自净能力减弱和霾日的增加有较大的贡献。乡村地区的霾日年际变化和气候变率的相关性更高,表明乡村地区的霾日变化以受气候变率影响为主;而城市地区霾日数和气候变率的相关性较低,表明城市地区霾日变化主要受源排放影响,气候变率对霾日增加的贡献相对较小,城市区域大气环境容量的减弱是气候变化和城市化共同影响的结果。     

东北夏季降水年代际、年际变化的区域差别

采用REOF方法对我国东北夏季降水异常进行了区划,并通过周期分析等方法分析了各分区降水年代际、年际变化特征。结果表明:东北夏季降水异常可划分为南部、中部、东部、西南部、西北部和北部6个区域,东南部(包括前3个区域)的年代际变化高于西北部(后3个区域)。50 a来东北全区夏季降水没有明显变干或变湿的倾向,但存在明显的年代际变化。其中,南部与全区旱涝在两种时间尺度上(特别在年代际尺度上)的相关均较高;东部与全区的相关也主要表现在年代际尺度上,而中部、西南部主要表现在年际尺度上。     

年际差分量在长期天气预报中的应用

利用气象资料的年际变化这一特点，引用了年际差分量的概念。应用气压的年际差分量，制作长期天气过程预报曲线。     

春季西南低涡年际和年代际变化特征分析

利用1979-2013年春季一日四次的ERA-Interim再分析资料,使用趋势分析和合成分析等方法,对35年来春季(3-5月)西南低涡进行了统计分析。结果表明,1979-2013年春季西南低涡共出现262次,平均每年7.5次,其出现次数具有明显的下降趋势,并且具有显著的年际和年代际变化特征。年际时间尺度上,在春季西南低涡偏多年,影响西南低涡出现次数多寡的大气环流易在青藏高原(下称高原)南北部形成"北低南高"以及在贝加尔湖和日本海附近形成"东高西低"型的位势高度,而这样型态的位势高度分布,非常有利于高原南部的异常西风气流和高原东部的异常南风气流在高原东部四川盆地附近形成气旋性环流;在年代际时间尺度上,贝加尔湖附近位势高度出现正的年代际差值和乌拉尔山附近位势高度出现负的年代际差值,非常不利于北边的冷空气侵入我国四川附近,加之高原附近正的位势高度差值中心的存在,也不利于西南低涡出现次数的偏多,这两者是导致春季西南低涡在1989年发生年代际减少的重要原因。     

How do weather characteristics change in a warming climate?

The possible change in the characteristics of weather in the future should be considered as important as the mean climate change because the increasing risk of extremes is related to the variability on daily time scales. The weather characteristics can be represented by the climatological mean interdiurnal (day-to-day) variability (MIDV). This paper first assessed the phase five of the Coupled Model Intercomparison Project coupled climate models’ capability to represent MIDV for the surface maximum and minimum temperature, surface wind speed and precipitation under the present climate condition. Based on the assessment, we selected three best models for projecting future change. We found that the future changes in MIDV are characterized by: (a) a marked reduction in surface maximum and minimum temperature over high latitudes during the cold season; (b) a stronger reduction in the surface minimum temperature than in the maximum temperature; (c) a reduction in surface wind speed over large parts of lands in Northern Hemisphere (NH) during NH spring; (d) a noticeable increase in precipitation in NH mid-high latitudes in NH spring and winter, and in particular over East Asia throughout most of the year.     

中国冬半年最低气温概率分布特征

 根据1955-2005年中国160个站冬半年 (当年11月至翌年4月)平均最低气温资料,使用统计检验的方法,分析了近50 a中国冬半年最低气温的突变事实,在此基础上给出了气候变暖前后最低气温的概率分布,比较了变暖前后时段全国最低气温空间分布的差异。结果表明：1) 20世纪80年代末中国冬半年最低气温发生了显著突变,进入异常增暖时期,其增温程度比平均气温明显;2) 增暖后中国最低气温的概率分布发生了明显的变化,最低气温偏冷的概率显著减小,偏暖的概率明显增大;3)气候变暖后除西南地区最低气温上升幅度不显著外,其余地区均呈现显著增温趋势。     

中国冬半年最低气温概率分布特征

根据1955-2005年中国160个站冬半年 (当年11月至翌年4月)平均最低气温资料,使用统计检验的方法,分析了近50 a中国冬半年最低气温的突变事实,在此基础上给出了气候变暖前后最低气温的概率分布,比较了变暖前后时段全国最低气温空间分布的差异。结果表明：1) 20世纪80年代末中国冬半年最低气温发生了显著突变,进入异常增暖时期,其增温程度比平均气温明显;2) 增暖后中国最低气温的概率分布发生了明显的变化,最低气温偏冷的概率显著减小,偏暖的概率明显增大;3)气候变暖后除西南地区最低气温上升幅度不显著外,其余地区均呈现显著增温趋势。     

近30多年中国东北地区春季寒潮的年代际变化及其可能原因

利用1979~2011年中国东北地区119站气温观测数据,对东北春季寒潮的年代际变化特征进行了分析,并在此基础上通过分析大气环流及北极海冰的变化,对寒潮年代际变化的可能原因进行了探讨。结果表明,东北地区春季寒潮的频次及强度在20世纪80年代末和21世纪初均有明显年代际转折,即20世纪90年代寒潮频次减少而强度增加,21世纪初寒潮频次有所回升但强度减弱。北极新地岛地区海冰的变化可能是造成我国东北地区寒潮活动年代际变化的原因之一。20世纪90年代新地岛附近海冰迅速减少,地表温度明显升高,而高纬海平面气压偏低,此处冷空气不易南下,同时东亚大槽偏强,冷空气强度增加。21世纪初该区海冰减少趋势减缓,冷空气频次有所回升,强度减弱。     

Die interdiurne Veränderlichkeit von Druck und Temperatur in Troposphäre und Stratosphäre

Zusammenfassung In vorliegender Arbeit werden aus den für ein bestimmtes Punktenetz interpolierten Werten der Hamburger Seewarte-Karten die interdiurnen Änderungen des Druckes in der Höhe der Standardisobarenflächen (St. I. Fl.) für das erste Halbjahr 1943 berechnet. Sowohl die geographische Abhängigkeit wie auch der Jahresgang der interdiurnen Veränderlichkeit (i. V.) des Druckes zeigen ein sehr ähnliches Verhalten der Vorgänge in der freien Atmosphäre mit jenen am Boden. Es nimmt jedoch die i. V. des Druckes mit der Höhe bis zur 225 mb-Fläche stark zu, fällt dann aber in der Stratosphäre rasch wieder ab. Auch bei der i. V. der Temperatur (rel. Top. der 500/1000 mb-Fläche) ergeben sich ähnliche Gesetzmäßigkeiten in der geographischen Verteilung und im Jahresgang wie bei der i. V. des Druckes.An Hand bestimmter Querschnitte, für die die mittleren Höhen der St. I. Fl. berechnet wurden, wird auch gezeigt, daß ein enger Zusammenhang zwischen der Neigung der Druckflächen und der i. V. des Druckes selbst besteht, jene also als mitbestimmender Faktor der täglichen Druckänderungen zu betrachten ist. In weiteren Arbeiten sollen die Druck- und Temperaturänderungen in Bodennähe jenen in der oberen Troposphäre und in der Stratosphäre gegenübergestellt und aus den Ergebnissen Schlüsse auf den vertikalen Aufbau des Druckgeschehens gemäßigter Breiten gezogen werden.

---

Summary Interdiurnal variations of pressure at the height of the standard isobaric surfaces are calculated for the first half-year of 1943 from data of the Hamburg Seewarte-maps interpolated for a certain net of points. The geographical distribution as well as the annual march of the interdiurnal variability of pressure show the processes in the free atmosphere to be very similar to those near the ground. There is, however, a strong increase of the interdiurnal variability of pressure with height, followed by a rapid decrease in the stratosphere. The interdiurnal variability of temperature (relative topography of the 500/1000 mb. surfaces) follows analogous relations with the geographical distribution and the annual variation as the interdiurnal variability of pressure. By means of certain cross-sections for which the average heights of the standard isobaric surfaces were calculated can be show that there exists a close connection between the inclination of the surfaces of pressure and the interdiurnal variability of the pressure itself. The inclination of the surfaces of pressure therefore, must be considered as one of the factors determining the daily variations of pressure. Further investigations will deal with the relations between the variations of pressure and temperature near the ground and those in the upper troposphere and the stratosphere from which conclusions can be drawn with regard to the vertical structure of pressure phenomena in middle latitudes.

---

Résumé L'étude suivante porte sur la variation interdiurne de la pression au niveau des surfaces isobares standard, calculée pour un certain réseau de points des cartes dressées par la Seewarte de Hambourg, et cela pour le premier semestre de 1943. La géographie et la marche annuelle de cette variation de pression montrent une grande analogie des phénomènes de l'atmosphère libre avec ceux observés au sol. Toutefois la variation interdiurne de pression augmente fortement avec l'altitude jusqu'à la surface de 225 mb., puis diminue rapidement dans la stratosphère. La variation interdiurne de la température (topographie relative de la couche de 500/1000 mb) présente la même régularité de distribution géographique et de marche annuelle.Sur la base de profils calculés pour les altitudes moyennes des surfaces isobares standard, on montre aussi qu'il existe une étroite relation entre l'inclinaison des surfaces isobares et la variation interdiurne de la pression, et que celle-ci est un facteur actif des variations diurnes de la pression.Des recherches ultérieures auront pour objet de comparer les variations de pression et de température au niveau du sol et dans la troposphère supérieure ou dans la stratosphère; on en tirera des conclusions concernant la structure verticale des processus de pression des latitudes moyennes.

---

---

Mit 7 Textabbildungen.     

中国地区IPCC A1B情景下21世纪中期气候变化的数值模拟试验

利用MM5V3区域气候模式单向嵌套ECHAM5全球环流模式的结果,对中国地区实际温室气体浓度下当代气候(1981—2000年)及IPCC A1B情景下21世纪中期气候(2041—2060年)分别进行了水平分辨率为50 km的模拟试验。首先检验全球和区域模式对当代气候的模拟情况,结果表明:区域模式对中国地区地面温度和降水空间分布的模拟能力优于全球模式;与实际观测相比,区域模式模拟的地面温度在中国大部分地区偏低,模拟的降水量偏多,降水位置偏北。IPCCA1B情景下中国地区21世纪中期气候变化的模式结果显示:各季节地面温度在全国范围内都将比当代升高1.2～3.9℃,且升温幅度具有北方大于南方、冬季大于夏季的时空分布特征;降水变化具有一定的区域性和季节性,秋季和冬季降水在全国大部分地区都将增加10%～30%,春季和夏季降水则呈现"北方减少、南方增多"的趋势,变化幅度在-10%～10%之间。21世纪中期地面温度和降水变化还具有一定的年际特征:地面温度在中国地区各子区域均表现为上升趋势,升温速率在0.7～0.9℃/10a之间,温度变率也比当代有所增大;降水在西北地区略呈下降趋势,在其它子区域均为上升,降水变率的变化具有区域性特征。     

Regional modeling of decadal rainfall variability over the Sahel

A regional climate model is used to investigate the mechanism of interdecadal rainfall variability, specifically the drought of the 1970s and 1980s, in the Sahel region of Africa. The model is the National Center for Environmental Prediction’s (NCEPs) Regional Spectral Model (RSM97), with a horizontal resolution of approximately equivalent to a grid spacing of 50 km, nested within the ECHAM4.5 atmospheric general circulation model (AGCM), which in turn was forced by observed sea surface temperature (SST). Simulations for the July–September season of the individual years 1955 and 1986 produced wet conditions in 1955 and dry conditions in 1986 in the Sahel, as observed. Additional July–September simulations were run forced by SSTs averaged for each month over the periods 1950–1959 and the 1978–1987. These simulations yielded wet conditions in the 1950–1959 case and dry conditions in the 1978–1987 case, confirming the role of SST forcing in decadal variability in particular. To test the hypothesis that the SST influences Sahel rainfall via stabilization of the tropospheric sounding, simulations were performed in which the temperature field from the AGCM was artificially modified before it was used to force the regional model. We modified the original 1955 ECHAM4.5 temperature profiles by adding a horizontally uniform, vertically varying temperature increase, taken from the 1986–1955 tropical mean warming in either the AGCM or the NCEP/National Center for Atmospheric Research Reanalysis. When compared to the 1955 simulations without the added tropospheric warming, these simulations show a drying in the Sahel similar to that in the 1986–1955 difference and to the decadal difference between the 1980s and 1950s. This suggests that the tropospheric warming may have been, at least in part, the agent by which the SST increases led to the Sahel drought of the 1970s and 1980s.     

Variability of Surface Sensible Heat Flux over Northwest China

The present study documents the variability of surface sensible heat flux over Northwest China using station observations for the period 1961 2000.It is found that the afternoon and nighttime sensible heat flux variations are remarkably different.The variability of the instant flux in the afternoon is much larger than in the nighttime.The afternoon and nighttime flux anomalies tend to be opposite.The diurnal and seasonal dependence of sensible heat flux variations is closely related to the diurnal cycle of mean land-air temperature difference.The relationship of sensible heat flux with land-air temperature difference based on the instant value differs from that based on the daily mean.The present study indicates the importance for the models to properly simulate mean land-air temperature difference and its diurnal and seasonal variations in order to capture surface sensible heat flux variability over Northwest China and predicts its plausible impacts on climate.     

海洋环流对全球增暖趋势的调制：基于FGOALS-s2的数值模拟研究

在工业革命以来全球长期增暖趋势背景下,全球平均表面气温还同时表现出年代际变化特征,二者叠加在一起使得全球平均气温在某些年份增暖相对停滞(如1999～2008年)或者增暖相对较快(如1980～1998年).利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的耦合气候模式FGOALS-s2历史气候和典型路径浓度(RCPs)模拟试验结果研究了可能造成全球增暖的年代际停滞及加速现象的原因,特别是海洋环流对全球变暖趋势的调制作用.该模式模拟的全球平均气温与观测类似,即在长期增暖趋势之上,还叠加了显著的年代际变化.对全球平均能量收支分析表明,模拟的气温年代际变化与大气顶净辐射通量无关,意味着年代际表面气温变化可能与能量在气候系统内部的重新分配有关.通过对全球增暖加速和停滞时期大气和海洋环流变化的合成分析及回归分析,发现全球表面气温与大部分海区海表温度(SST)均表现出几乎一致的变化特征.在增暖停滞时期,SST降低,更多热量进入海洋次表层和深层,使其温度增加;而在增暖加速时期,更多热量停留在表层,使得大部分海区SST显著增加,次表层海水和深海相对冷却.进一步分析表明,热带太平洋表层和次表层海温年代际变化主要是由于副热带—热带经圈环流(STC)的年代际变化所致,然后热带太平洋海温异常可以通过风应力和热通量强迫作用引起印度洋、大西洋海温的年代际变化.在此过程中,海洋环流变化起到了重要作用,例如印度尼西亚贯穿流(ITF)年代际异常对南印度洋次表层海温变化起到关键作用,而大西洋经圈翻转环流(AMOC)则能直接影响到北大西洋深层海温变化.     

RIEMS2.0模式提高分辨率对中国气温模拟能力的影响

利用区域环境集成系统模式(RIEMS2.0)在60 km和30 km两种分辨率下进行中国区域的长期模拟试验(1991~2000年),开展不同分辨率下中国气温平均气候态和年际变率的模拟能力分析研究。结果表明:(1)RIEMS2.0能较好模拟出多数分区多年平均气温的空间分布,与观测空间分布较接近。随着水平分辨率的提高,模式模拟的气温空间分布模拟更精细,使得平均气温的模拟冷偏差减小,模拟结果更趋于实测。对年均温和冬季气温来说,中国及多数分区模拟与观测的偏差减少,且通过显著性检验(P0.01);对夏季气温来说,中国及多数分区的偏差增加,气温的模拟能力没有明显提高。(2)对年际变率来说,随着水平分辨率的提高,大部分区域模拟能力有一定程度的提高。特别是年均温和冬季气温的年际变率,多数地区模拟改进效果较好;而夏季气温年际变率的模拟在中国大部分地区没有明显改善。