一个新的东亚冬季风强度指数及其强弱变化之大气环流场差异

文章提出了一个新的东亚冬季风强度指数,并以此为依据从1948～1999年中挑选出两组强弱冬季风年份,通过合成分析对大气环流场和海表温度场在强弱东亚冬季风年的差异进行了对比分析。结果表明:东亚冬季风强度变化不单纯受局地气候系统影响,而与北半球半球尺度上的大气环流异常紧密相连。相对于弱的情形,强东亚冬季风年份中国大陆中东部及其东部大部分海域在整个对流层盛行偏北风距平、乌拉尔阻高显著加强、欧洲大陆西部维持一个深厚的气旋性异常环流系统、西风带环流偏弱、200hPa层南亚高压偏弱;中国大陆、北极地区、蒙古国大部分地区、欧洲大陆西北部表面温度降低;我国大陆与北太平洋海平面气压差加大;东亚大槽加强。研究还揭示,强东亚冬季风年份对应于北大西洋涛动弱指数,北大西洋和北太平洋海温状况对同期东亚冬季风强弱有着显著的影响     

西太平洋暖池冰期旋回中的类ENSO式演化及其驱动机制

作为全球接受太阳辐射最多、表层海水温度最高的区域,西太平洋暖池区通过厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)和季风等过程影响着全球气候的变化。越来越多的沉积记录证明,在地质历史时期西太平洋暖池也存在类似于现代ENSO过程的“类ENSO式”变化。而目前类ENSO式变化与冰期—间冰期旋回之间的响应关系和驱动机制及其与东亚季风的关联仍存在争议。本文利用位于暖池核心区的B10岩心浮游有孔虫氧同位素、Mg/Ca(质量分数比)和黏土矿物参数重建了暖池区氧同位素8期以来的古气候记录,并结合已有的热带海表温度记录、中国石笋氧同位素和南大洋地区海表温度记录,研究了西太平洋暖池冰期旋回中类ENSO状态的演化规律及其与东亚季风的关系,并探讨了暖池区类ENSO演化的驱动机制。结果发现:冰期时,西太平洋暖池区温跃层变浅,赤道东、西太平洋温差减小,同时,东亚夏季风减弱,暖池区降水量相对减少,与现代El Niño时期气候态类似;间冰期时,西太平洋暖池区温跃层加深,赤道东、西太平洋温差增大,东亚冬夏季风增强,暖池区降水量相对增加,与现代La Niña时期气候态类似。频谱分析结果表明,西太平洋暖池区海表温度的变化具有偏心率周期(96 ka)。冰消期时,低纬度太阳辐射量的增加,增大了纬向上的SST梯度,并使得次表层海水储存了更多的热量,积累的热量会通过调节次表层环流向暖池区的热传输,最终调控赤道太平洋地区Walker环流强度和ENSO活动的长期变化。而冰期时,南大洋地区降温所引起的东南信风和大洋环流异常可能对类ENSO式起到调控的作用。     

全球气候变暖争议中的核心问题

综合分析了全球气候变暖争议中的3个核心问题:①全球变暖停滞了吗?回答是不一定。虽然根据HadCRUT3序列显示1999—2008年温度增量很小,但是这10年仍是过去30年中最暖的10年。而根据NASA GISS序列,则同期温度增量仍达到0.19℃/10a。目前全球地表气温在一个较暖平台上振荡,不能忽视自然气候变率。②气候变暖完全是由人类活动造成的吗?回答是否定的。虽然温室效应加剧可能是全球变暖的主要原因。但是,ENSO、太阳活动、火山活动、热盐环流等对全球变暖也有影响,在年代际及年际尺度上其影响甚至有时可能超过人类活动的作用。其中,太阳活动对气候变化的影响是需要重点考虑的因素。③气候变暖的影响有十分明显的迹象吗?回答是肯定的。近几年冰雪圈融化的速率及海平面上升的速率均超过了2007年IPCC第四次评估报告的估计,因此对未来SL上升的预估值也增加了。     

东亚夏季降水与全球海温异常的年代际变化关系

利用1901—2010年GPCC逐月降水、Had ISST月平均海表温度、NOAA 20世纪再分析等资料,采用最大协方差分析(Maximum Covariance Analysis,MCA)、相关、回归等方法研究了东亚地区夏季降水与全球海表温度异常之间的年代际时空变化关系。MCA分析结果表明,东亚地区夏季降水与全球海温异常耦合关系在年代际尺度上主要表现为4个模态,分别受全球变暖、太平洋年代际涛动PDO、大西洋多年代际涛动AMO和北太平洋涡旋振荡NPGO影响,各自解释了27.7%,12.5%,8.9%和7.3%的方差。第一模态由于受全球变暖影响,东亚大部分地区水汽充足,因此东亚大部分地区降水均偏多。第二模态的降水异常表现为东亚中部地区降水偏多而南部和北部偏少的"南北旱中间涝"的三极型分布,其可能原因是太平洋年代际涛动使得东亚夏季风减弱,不利于水汽往北输送,引起水汽在东亚中部聚集,导致该地区降水偏多;同时西风带往南偏移,使得东亚中部地区对流增强,也引起该地区降水偏多。第三模态的降水异常则主要为"南涝北旱"的偶极分布型,可能原因是东亚大槽向东南方向偏移,东亚北部西风带减弱,使得东亚北部对流减弱、降水偏少,而东亚南部地区则对流增强、降水偏多。第四模态降水异常呈现出"南北涝中间旱"的三极型分布特征,其原因是东亚中部地区高层出现异常东风,对流活动减弱,导致东亚中部降水偏少,而南部和北部地区降水偏多。     

末次冰消期冲绳海槽中部表层和温跃层海水温度演化的脱耦现象

解读末次冰消期全球水文气候演变过程对于理解气候系统对内外强迫的响应具有重要意义. 以冲绳海槽中部OKI02岩心为材料,通过浮游有孔虫Globigerinodes ruber和Pulleniatina obliquiloculata壳体Mg/Ca比值分别重建了19 ka BP以来海槽中部表层和温跃层海水温度（SST和TWT）,结合浮游有孔虫群落组成变化重点恢复了末次冰消期（~18~11.7 ka BP）上层水体温度变化的特征和过程. 结果显示SST在LGM显著偏低,末次冰消期表现为显著的千年尺度变化,清楚地记录了HS1、B/A、YD等快速气候波动事件. 19 ka BP以来重建的TWT整体呈明显的上升趋势,但波动频繁而剧烈,末次冰消期相对较低,未显示显著的千年尺度变化. 对比北半球高纬和热带太平洋的记录发现,末次冰消期冲绳海槽中部SST开始上升的时间基本与前者相当,但明显滞后于热带西太平洋;冰消期其变化模式明显区别于热带西太平洋持续稳定的升温过程,而更类似于北半球高纬区的变化. 与SST明显不同,海槽区温跃层的升温（~18 ka BP）明显早于北半球高纬变暖,却接近于热带西太平洋海表温度开始上升的时间;且TWT的上升和波动方式也更接近于热带太平洋海温的变化模式. 对末次冰消期SST和TWT差异化演变的分析表明,AMOC对中低纬大气环流的影响可能通过东亚冬季风强度的变化控制了海槽区SST的演变,而热带太平洋ENSO过程则可能通过黑潮强度的变化决定了区域TWT的演化. 末次冰消期冲绳海槽中部SST和TWT演化存在明显的脱耦现象,显示了其与高、低纬海洋和气候变化之间的密切联系.      

6kaB.P.东亚区域气候模拟及其变化机制探讨

中全新世是地质历史上最近的温暖时期。文章利用包含较详细陆面过程的区域气候模式,通过分别加入现代植被和根据花粉化石资料转化的东亚地区古植被,模拟了6kaB.P.东亚季风气候,并研究了植被变化对东亚气候的影响。由区域气候模拟得到的较高分辨率的气候演变图像表明6kaB.P.太阳辐射季节循环增大,高纬度地区积雪、海冰减少,极地海洋升温,导致冬季大陆冷高压减弱,使中国冬季温度降低幅度大大减小。模拟中加入恢复的古植被造成地表反照率减小,使得冬季进一步升温,这不但突破了PMIP众多模拟的东亚6kaB.P.冬季降温的局限,而且使模拟温度变化的季节特征与古地质资料更为吻合。中全新世东亚大陆全年升温导致东亚夏季风强盛、冬季风减弱;降水及有效降水增加,降水带向西、向北扩张。与PMIP模拟相比,由于模式分辨率的提高,该工作模拟出了中国东部区域性降水增加的特征并得到了较为精细的气候变化空间分布。     

青藏高原气候变化的若干事实及其年际振荡的成因探讨

利用1961-2012年青藏高原88个气象台站逐月气温、降水以及温室气体等气候系统监测资料和CMIP5输出的未来气候变化情景数据,分析了近52年来青藏高原气候变化暖湿化的若干事实,揭示了其年际振荡与温室气体、高原加热场、高原季风、AO等气候系统因子的关系,预测了未来20~40年青藏高原可能的气候变化趋势。研究表明：近52年来青藏高原在总体保持气候变暖的趋势下自2006年以来出现了某些增暖趋于缓和的迹象,较全球变化滞后了8年左右;降水量的增加在青藏高原具有明显的普遍性和显著性,气候变湿较变暖具有一定的滞后性,降水量变化的5年短周期日趋不显著,而12年、25年较长周期逐渐明显且仍呈增多趋势。由于温室气体、气溶胶持续增加、高原夏季风趋强、ENSO事件和太阳辐射减少,青藏高原气候持续增暖但有所缓和;春季高原加热场增强、高原夏季风爆发提前且保持强劲,使得高原春、夏季和年降水量增加,而秋、冬季AO相对稳定少动,东亚大槽强度无明显变化,高原冬季风变化不甚显著,导致了高原秋、冬季降水量无明显变化。未来20~40年青藏高原仍有可能继续保持气温升高、降水增加趋势。     

近千年来三个气候特征时期东亚夏季风的模拟对比

利用全球海气耦合气候模式ECHO-G的近千年连续积分资料,选取与降水关系较好的东亚夏季风指数,对不同气候特征时期的东亚环流及季风影响因子进行了探讨.结果表明用海陆热力差异定义的东亚夏季风指数Isun在年际尺度上较好地体现了长江流域及华北地区降水的变化,而利用850 hPa纬向风场定义的指数Iwang在年代际尺度上较好地体现了长江流域的降水变化.从不同气候特征时期的环流来看,中世纪暖期夏季风最强,东亚大陆降水明显偏多,现代暖期夏季风较之有所减弱,而小冰期则是夏季风最弱的时期,东亚大陆的降水明显偏少.不同气候特征时期夏季风指数与海温的相关表明,ENSO事件对东亚夏季风的影响在现代暖期有所增强,而与外部强迫因子的相关揭示出中世纪暖期有效太阳辐射变化是影响东亚夏季风变化的主要因子,现代暖期则是温室气体对夏季风的影响更重要.     

我国东北地区冬季降水和东亚冬季风的关系研究

利用1961-2011年我国东北地区(包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部)的冬季降水资料,分析了东北地区冬季降水量的时空分布和冬季降水日数的时空分布,对比分析了东亚冬季风对我国东北地区冬季降水的影响. 结果表明：东北地区冬季降水量和降水日数分布有明显的区域差异,以内蒙古东南部、辽宁西北部、吉林西部、黑龙江西南部为低值中心,外围辽宁东部,吉林南部,黑龙江东部、中北部、北部,内蒙古东北部等地区为高值区;冬季降水量年际变化呈增加的线性趋势,1980年代中期以后冬季降水量的高值和低值都有明显的增大;年降雪日数年际变化呈线性增加趋势. 1948-2011年东亚冬季风强度指数的结果表明,东亚冬季风呈明显的线性减弱趋势,弱东亚季风主要集中在20世纪80年代中期以后,除内蒙古东南部等少数区域外,我国东北大部分地区的冬季降水量都和东亚冬季风呈负相关. 对应地,东北地区冬季降水量增大,年际变化的幅度变化增大,降水日数增量较小,这可能与东北地区冬季极端降水天气和干旱天气增加有关. 在东亚范围内,我国东北地区冬季降水多年200 hPa U风增强、500 hPa高压减弱、850 hPa东海南风增强,冬季降水少年则相反.     

全球变暖的模拟研究及与自然变率的比较

用NCAR 公共气候模式CCM3.6进行了1872～1999年共128 a的给定月平均海温强迫下的全球气候变化模拟研究,以及给定月平均气候海温强迫下积分100 a的全球气候自然变化模拟研究,对模拟的全球气温的变化进行了分析,发现模式能很好地模拟全球年平均气温的年际变化和年代际变化.模拟的结果可以弥补早期气候观测资料的不足,这样,就可以用来估算覆盖面完整情况下的全球平均气候变暖趋势.把经过模拟补充的完整覆盖面情况下的百年全球年平均气温变化序列称为第一近似,其1900～1999年增暖趋势为0.87 ℃/100a,比用Jones序列不完整覆盖面得到的气候增暖趋势0.66 ℃/100a要大,更接近于IPCC报告的上限.实测海温强迫下模拟的气温,其EOF1为全球一致的趋势,其时间系数为向上的变暖趋势,反映全球一致性的变暖;EOF2类似于ENSO的模态;EOF3类似于PDO的模态;而气候海温强迫的积分结果,则没有全球一致的温度变化.     

Interdecadal Change of Relation between East Asian Summer Monsoon and ENSO in Previous Winter in An Ocean Assimilation System Based on FGOALS-s2

Ocean Assimilation System (OAS) is an important component for decadal prediction experiment, providing initial conditions. Evaluating the atmosphere response in OAS can provide reference for analyzing results from decadal prediction. We analyzed the interdecadal change in relation between the East Asian Summer Monsoon (EASM) and El Niño/Southern Oscillation (ENSO) in the previous winter based on an OAS on the coupled climate model FGOALS-s2. It shows that two factors impact the performance: ① interdecadal change of Ssea Surface Temperature (SST) pattern in the summer Indo-Pacific Basin related with ENSO in previous winter and ② bias in model response of the western North Pacific anticyclone to tropical SST anomalies. The anticyclone shows steady relation with the warm eastern Indian Ocean. When ENSO’s impact on the summer Indian Ocean is strengthened around the end of 1970s, the OAS can reproduce the strengthened EASM-ENSO relation. However, the trend of intensified EASM-ENSO relation in the OAS is still significant after the mid-1990s due to the stronger link between the anticyclone and the northeastern Indian Ocean, differing with the observation which shows a weakened effect of the Indian Ocean on the anticyclone. In addition, the bias in response to the SST anomalies in the central Pacific also partly contributes to the failure in reproducing the weakening EASM-ENSO relation after the mid-1990s. It implies that prediction skill of interdecadal ENSO impact on the tropical Indo-Pacific SST and response bias of model to SST anomalies may to some extent limit the capability to predict the interdecadal change in the EASM-ENSO relation.     

青海省东部地区气候变化与ENSO事件关系

ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)事件的发生会影响区域气候变化。通过对青海东部地区5个站点1959~2005年的降水、气温资料、干燥度和海表温度距平(SSTA)与南方涛动指数(SOI)的月序列进行相关性分析和周期性谱分析,探讨了区域气候变化与ENSO事件的关系。结果表明,1959~2005年青海省东部地区气候趋于暖干,并且冬春季变化趋势显著;暖事件的发生对该区域降水、气温及干燥度的变化影响较大,且气温对ENSO事件的响应要大于降水;ENSO事件对该区域的气候变化有两到三个月的影响期,EI Nino事件的发生对当月的影响较大,而La Nina事件的发生对该区域有两到三个月的持续影响期;降水距平及气温距平与ENSO事件存在短期相同的变化趋势,且该地区气候变化受南方涛动影响明显。     

近百年全球温度变化中的ENSO分量

首先利用Nin~o C区海温、Nin~o 3区海温及两个不同的SOI序列,建立了1867年春到1998年春期间的ENSO指数序列。近百年来ENSO对热带、热带外地区年际尺度的温度变化有显著影响,热带地区温度变化滞后ENSO约1个季,热带外地区滞后约2～3个季。ENSO能解释同期全球年平均温度方差的14%～16%左右;如果考虑ENSO对温度影响的滞后特征,则能解释的部分提高到20.6%。ENSO对温度的影响主要是在年际时间尺度上,对近百年来全球温度变化的长期趋势和年代际变率贡献不大。     

古里雅冰芯气候记录对ENSO事件的响应

ENSO现象是一个产生于大尺度海-气相互作用的全球事件, 它是影响全球中低纬度大部分地区气候年际变化的一个重要的因子. 通过高通滤波法、累积异常法以及非参数检验等方法, 对古里雅冰芯中所记录的气候信息与ENSO事件进行相关分析表明, 在厄尔尼诺年, 古里雅冰芯中记录的降水量显著减少, 但对于δ¹⁸O而言, 虽然也在厄尔尼诺年偏低, 但未达到显著性水平.     

Millennial-scale dynamics of the winter cold tongue in the southern South China Sea over the past 26 ka and the East Asian winter monsoon

Millennial-scale variations of the East Asian winter monsoon (EAWM) remain elusive due to sparse and controversial reconstructions. By compiling a variety of alkenone-based sea surface temperature (SST) estimates, we find that the west-east SST gradient in the southern South China Sea (SCS) well documents the temporal dynamics of the winter “cold tongue” off the southern Vietnam and by inference, variations in the EAWM intensity over the past 26 ka. Our results reveal that the winter “cold tongue” SSTs were significantly colder during Heinrich event 1 and the Younger Dryas event, resulting in an increased west-east SST gradient in the southern SCS due to a strengthened EAWM. Within dating uncertainties, an intensified EAWM during cold stadials was coeval with the shutdown or a reduction in strength of the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC), exhibiting a strong linkage between the AMOC and the EAWM system. The west-east SST gradient also indicates an enhanced EAWM during the early Holocene, which may be induced by postglacial ice-sheet dynamics and a strong seasonal contrast in solar insolation. Our findings suggest that the EAWM was probably modulated by a complex interplay between the AMOC, solar insolation and ice-sheet dynamics on sub-orbital time scales.     

短期气候预测的可预报性与不确定性

分析总结了近年来国内外短期气候预测业务、预测试验研究及可预报性研究的成果。指出无论用大气环流模式（AGAM）还是用统计方法,月平均环流预报与观测实况的相关系数均在0.2～0.3之间。用统计方法所作的气温预报水平与之相当,降水预报水平还要略低一些。季度预报大多依靠统计方法。近年来我国汛期降水预报水平有明显提高,但也只相当于相关系数0.2～0.3。用耦合环流模式（CGCM）积分作季度预报仅仅才开始试验。用各种模式作ENSO预报时表现出一定技巧,预报时效可达半年以上,但仍有春季预报障碍等问题。短期内气候预测业务可能仍然以统计方法为主。但必须大力开展气候系统机理的研究,并建立相应的模式。不了解气候变率形成的物理机制, 短期气候预测水平不可能有显著提高。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S167498711400036X

Global warming and climate change is one of the most extensively researched and discussed topical issues affecting the environment.Although there are enough historical evidence to support the theory that climate change is a natural phenomenon,many research scientists are widely in agreement that the increase in temperature in the 20 th century is anthropologically related.The associated effects are the variability of rainfall and cyclonic patterns that are being observed globally.In Southeast Asia the link between global warming and the seasonal atmospheric flow during the monsoon seasons shows varying degree of fuzziness.This study investigates the impact of climate change on the seasonality of monsoon Asia and its effect on the variability of monsoon rainfall in Southeast Asia.The comparison of decadal variation of precipitation and temperature anomalies before the 1970 s found general increases which were mostly varying.But beyond the 1970 s,global precipitation anomalous showed increases that almost corresponded with increases in global temperature anomalies for the same period.There are frequent changes and a shift westward of the Indian summer monsoon.Although precipitation is observed to be 70%below normal levels,in some areas the topography affects the intensity of rainfall.These shifting phenomenon of other monsoon season in the region are impacting on the variability of rainfall and the onset of monsoons in Southeast Asia and is predicted to delay for 15 days the onset of the monsoon in the future.The variability of monsoon rainfall in the SEA region is observed to be decadal and the frequency and intensity of intermittent flooding of some areas during the monsoon season have serious consequences on the human,financial,infrastructure and food security of the region.     

Interaction Between the Enso and Asian Monsoon Recorded in Dasuopu Ice Core From Himalayas

INTERACTION BETWEEN THE ENSO AND ASIAN MONSOON RECORDED IN DASUOPU ICE CORE FROM HIMALAYAS     

玉龙雪山冰川变化对ENSO事件的响应

应用独立性检验方法就ENSO事件对我国云南丽江地区降水、温度和冰川变化影响进行了相关分析. 结果表明丽江降水与ENSO事件有密切关系, MEI值为负时下一年降水量增加, MEI正值与下一年降水量减少相对应. 丽江气温与ENSO事件关系显著, MEI值为负时下一年气温降低, MEI正值与下一年气温增加对应. 利用夏季降水量和气温设计了冰川积累量指数并与MEI进行对比分析, 发现当年MEI值与下一年的冰川积累指数存在一定相关关系, 并影响未来的冰川的变化, MEI为正时冰川将会退缩, MEI值为负时冰川将会前进.