全新世千年尺度气候振荡的年代学研究

综合分析了近10 a来世界上发表的10个高分辨率全新世气候变化代用资料序列。比较北大西洋冷事件及亚非季风区弱季风事件年代学,发现两者有很大的一致性。全新世北大西洋共发生9次冷事件,也是弱季风事件。但有的资料表明北大西洋发生冷事件时,中国东北夏季风降水增加。     

前期海洋热状况异常影响2008年1月雪灾形成的初步研究

考察2008年1月雪灾发生前期全球海洋的热状况发现,强La Ni~↑na事件和北大西洋显著增暖是最明显特征。此外,北太平洋中部较常年偏暖,北极（特别是北欧海附近）海冰较常年显著偏少。利用合成分析和全球大气环流模式试验,研究了强La Ni~↑na事件的影响。结果表明,强La Ni~↑na事件能部分解释南方偏冷和降水偏多,及包括蒙古冷高压增强、青藏高原南支槽加深和西太平洋“负-正-负”的异常分布型在内的部分环流形势,但不能解释乌拉尔山阻塞的异常增强。模拟中等强度La Ni~↑na的影响并与强La Ni~↑na进行了比较,发现：只有当La Ni~↑na很强时,我国南方冬季偏冷、降水偏多的信号才显著;当La Ni~↑na强度只是中等时,这种信号将大为减弱。最后分析讨论了北大西洋异常增暖的影响,认为它对乌拉尔环流异常形成有重要贡献。因此,2008年1月雪灾的形成可能是包括强La Ni~↑na事件和北大西洋增暖等因素共同作用的结果。     

春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强

本文研究了春季北大西洋海温异常与中国东部极端低温事件频次年际变化之间的关系。结果表明，北大西洋三极型海温异常模态（NATSST）在20世纪80年代末后可以显著影响中国东部极端低温事件频次第一主导模态的变化，但在80年代末之前却不能。进一步的机制分析表明，这两者关系之所以发生年代际变化，可能与NATSST激发的遥相关波列在20世纪80年代末前后期不同有关。在1960～1987年，NATSST激发的遥相关波列从北大西洋向中亚南部地区传播，路径偏南，对东亚地区大气环流的影响较弱，从而不能显著影响中国东部地区极端低温事件的变化。但在1992～2019年，NATSST能够激发南、北两支遥相关波列到达东亚。其中，北支波列与北大西洋涛动（NAO）有关，该波列从北大西洋出发沿欧亚中高纬向东传播，可以在蒙古地区造成异常气旋/反气旋性环流；南支波列从北大西洋出发沿欧亚中低纬向东传播，可以在中国中南部造成异常气旋/反气旋性环流。上述气旋/反气旋性环流有利/不利于中高纬冷空气南下，同时改变中国东部地区地表热通量，从而造成有利/不利于极端低温事件发生的气候背景条件，使得中国东部地区极端低温事件频次增加/减少。通...     

两类ENSO对中国北方冬季平均气温和极端低温的不同影响

利用1961-2012年观测、再分析资料以及全球大气环流模式数值试验,探讨了中国北方冬季平均气温对于不同类型（即东部型和中部型）ENSO事件的气候响应,并分析了不同类型ENSO对极端低温事件的可能影响,重点关注了北大西洋涛动（NAO）在其中的桥梁作用。结果表明,ENSO信号能通过调制北大西洋地区的大气环流改变欧亚中高纬度地区的纬向温度平流输送和西伯利亚高压的强度,进而影响中国北方冬季气温,由于不同类型ENSO事件海温分布的差异,这种影响具有明显的非线性特征。在两类厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季,北大西洋涛动均呈现负位相,不利于北大西洋的暖湿空气向欧亚大陆输送,西伯利亚高压偏强,因而中国北方地区较气候态偏冷。中部型厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季气温负异常的显著区域分别位于东北大范围地区、内蒙古河套附近;东部型厄尔尼诺事件冬季显著的冷异常信号仅局限于黑龙江北部与大兴安岭地区;而中部型拉尼娜事件冬季虽伴随北大西洋涛动正位相,但其空间结构向西偏移,对下游中国北方地区气温的直接影响并不显著,可能受局地信号干扰较大。数值试验再现了北大西洋涛动以及中国北方冬季气温对不同类型ENSO的响应,进一步佐证了上述结论。此外,两类厄尔尼诺事件冬季中国东北地区日平均气温容易偏低,极端低温事件的发生频次增多;而两类拉尼娜事件对极端低温的影响较弱。      

两次不同ENSO背景下云南冬季极端冷事件的成因分析

2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Ni?a和El Ni?o事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o/Southern Oscillation,ENSO）背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明：1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2）不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Ni?a(El Ni?o)年西伯利亚高压加强（减弱）,位势高度场北（西）高南（东）低,西太平洋副高偏弱（强）,菲律宾异常（反）气旋西北侧异常北（南）风加强,东亚冬季风偏强（弱）,云南东部气温偏低（高）。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4）北极涛动（Arctic Oscillation...     

An enhanced influence of sea surface temperature in the tropical northern Atlantic on the following winter ENSO since the early 1980s

已有研究指出春季热带北大西洋海温对随后冬季ENSO事件的发生存在显著的影响。该研究发现它们的联系在20世纪80年代初以后显著增强。20世纪80年代初以后,春季热带北大西洋海温为正异常时,副热带东北太平洋存在显著的异常气旋环流,同时异常沃克环流在热带中东太平洋引起显著的异常下沉运动。异常气旋环流西侧的东北风异常增强气候态的风速,导致负海温异常。负海温异常通过Gill型大气响应使得热带西北太平洋产生异常的反气旋环流。同时,热带中东太平洋的沃克环流异常下沉运动也对热带西北太平洋异常反气旋环流的形成起到一定作用。热带西北太平洋反气旋环流南侧的东风异常通过海洋动力过程对随后冬季ENSO产生影响。因此,春季热带北大西洋海温对冬季ENSO存在显著的影响。然而,20世纪80年代以前,春季热带北大西洋海温相关的热带东北太平洋异常气旋环流和热带地区的异常沃克环流不显著,从而不能在热带西北太平洋产生异常反气旋。所以,20世纪80年代以前,春季热带北大西洋海温对冬季ENSO的影响不显著。进一步的分析指出,春季热带北大西洋海温对ENSO影响的年代际变化可能与热带北大西洋降水气候态的年代际变化有关。     

2021年陕西省超强秋汛环流特征及其驱动因子分析

利用观测和再分析资料,诊断分析了2021年陕西省9～10月超强秋汛的极端性及其年际异常的关键环流和驱动因子。结果表明：（1）2021年陕西省秋汛期累计降水量为1961年以来第一位,超强秋汛主要与西北太平洋反气旋（WNPAC）的异常偏强和西伸、环渤海高压及巴尔喀什湖槽偏强有关,三者导致冷暖空气在陕西省辐合,形成持续时间较长的秋汛。（2）2021年9～10月赤道中东太平洋冷海温加强,第二次La Ni?a事件发展,导致中太平洋对流层下沉气流加强,进而加强WNPAC,增强环渤海高压及巴尔喀什湖槽,在东亚中高纬度形成“东高西低”型环流异常。（3）夏秋季热带大西洋海温异常偏暖,通过增强热带北大西洋—热带中太平洋纬向反转流激发WNPAC。La Ni?a发展和热带北大西洋异常暖海温二者协同作用驱动了2021年的陕西省超强秋汛。     

青藏高原夏季旱涝与大尺度环流的关系

利用欧洲中心ERA-40再分析数据和降水观测数据,分析了大尺度大气环流和海表温度对青藏高原夏季极端干旱与湿润的影响。研究指出,该地区的极端干旱和湿润事件与北大西洋／欧洲地区的环流异常以及横跨欧亚大陆的波列有关。西藏地区夏季发生干旱时,在北欧的斯堪的纳维亚上空会产生由北大西洋西南一东北向的风暴轴支配的强高压异常现象,产生沿“大圆路径”跨越欧亚向南传播至亚洲东南部的波列,并通过反气旋一气旋偶极子调整高原北部和东部流场,进而抑制孟加拉湾水汽向高原地区的输送。西藏地区夏季异常多雨时,纬向横跨大西洋的风暴轴引起欧洲中部低压异常,与之相关联的副热带西风急流和热带东风急流向北移动;与此同时,在北大西洋形成了沿着朝赤道方向路径传播的波列,使其更有利于到达副热带急流入口区（而不是进一步向南传播）。然后,当波列穿越地中海和阿拉伯海到达印度时被再次加强,并与（印度）季风的偏西风分支相互作用,为西藏地区带来充足的水汽。海表温度对于由厄尔尼诺（拉尼娜）／南方涛动和印度洋偶极子引发的青藏高原极端和严重干旱（湿润）事件具有指示意义。当热带北大西洋海表温度明显偏冷时,青藏高原同时或者滞后出现干旱。     

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。      

基于信息流理论的因果分析在辨析大西洋多年代际振荡物理机制中的应用

大西洋多年代际振荡（AMO）是指发生在北大西洋的海表温度（SST）冷暖异常多年代际（50～80年）振荡的现象。通常AMO被认为是受大西洋经向翻转环流（AMOC）及其对应的海洋动力过程（经向热量输运）的影响。近年来有观点认为,AMO是大气随机热力强迫的产物,大气主导了海气间的热量交换进而影响AMO。弄清AMO和北大西洋海表热通量的因果关系是辨析AMO动力和热力驱动机制的关键。本文利用基于信息流理论的因果分析方法,研究了1880年以来观测的AMO与北大西洋海表热通量间的因果关系。结果表明,在多年代际尺度上,从AMO到海表热通量的信息流要远大于二者相反方向的信息流,这说明AMO是北大西洋海表热通量异常的因,海洋主导了海气间的热量交换。大气随机热力强迫机制无法解释AMO与热通量两者因果分析的结果。对泛大西洋地区的陆地气温和AMO指数进行分析,进一步表明由于海洋主导了海气热量交换,AMO的海温异常加热/冷却控制了绝大多数地区气温的多年代际变化。利用海温驱动的大气环流模式的模拟结果验证了AMO的海温异常对周边陆地气温强迫作用。本文的结果为辨析AMO的动力和热力驱动机制提供了新线索,进一步表明AMO并非是大气随机热力强迫的产物,海洋环流可能是AMO的主要驱动因子。