北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响

利用西北地区东部沙尘暴日数资料、北极涛动指数资料、东亚高低空大气环流形势场资料,分析了沙尘暴日数与北极涛动的关系,进而研究了北极涛动异常年东亚大气环流分布特征,探讨了北极涛动影响西北地区东部沙尘暴的可能途径。结果表明：西北地区东部沙尘暴频次呈波动减少之势,20世纪80年代中期发生气候突变;北极涛动指数与西北地区东部沙尘暴频次显著负相关,二者年际、年代际变化都有较好的应关系,北极涛动正位相年,西北地区东部沙尘暴偏少,反之亦然。究其原因：北极涛动异常对东亚冬季风强度、东亚高低空气压场、风场分布形势有重要影响：北极涛动正位相年,东亚冬季风、蒙古高压均偏弱;500 hPa高度场上,春季西风带纬向环流占优势,极涡面积偏小,强度偏弱,贝加尔湖阻塞高压异常强盛,蒙古国及我国华北和西北地区位于贝加尔湖阻塞高压底部的暖区里,地面至高空西北风偏弱;在这种形势下,整个中高纬度冷空气势力较弱,活动次数偏少,不利于大风、寒潮天气的发生,因此沙尘暴频次也偏少。而北极涛动负位相年基本相反。     

海冰和海温对西北地区中部6月降水异常的协同影响

利用1961年以来美国国家环境预报中心(NCEP)月平均再分析风场、高度场、NOAA重构海表温度以及西北地区中部54个气象站6月逐日降水资料、1979年以来北极10个区域的海冰面积,通过分析2019年6月西北地区中部降水异常的成因,揭示出对该区域6月降水具有显著影响的关键海区海冰面积及时段、北大西洋三极子(NAT)关键影响时段,结合厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件,分析其协同作用及影响机制。结果表明:1990年以来春季3-4月楚科奇海海冰面积异常容易激发欧亚中高纬度EU2(欧亚2型)遥相关型(即夏季EU(欧亚)遥相关型),有利于西北地区中部降水异常,1992年以来春季NAT对EU2遥相关型有明显影响,但其影响小于楚科奇海海冰面积的影响;当楚科奇海海冰面积偏少和NAT正位相(海冰面积偏多和NAT负位相)协同作用时,西北地区中部降水偏多(偏少)的概率明显增大;ENSO事件对西北地区中部6月降水无明显直接影响,但厄尔尼诺事件次年使得副热带高压异常偏强、偏西。2019年楚科奇海海冰面积异常偏少,春季NAT异常偏强,两者协同作用下使得EU2遥相关型正异常(“+-+-”),尤其使得贝加尔湖附近的阻塞高压异常偏强,鄂霍次克海和乌拉尔山附近低压异常深厚,厄尔尼诺事件使副热带高压异常偏强、偏西,将西太平洋的水汽输送至北太平洋,与鄂霍次克海附近的深厚低压相接,充足的冷空气和水汽导致西北地区中部出现异常降水。研究成果可为短期气候预测提供依据,同时,气-冰-海之间的相互作用需要更进一步研究。     

我国南方冬季异常低温和异常降水事件分析

统计分析1951 年以来1 月份以及1880 年以来冬季, 我国南方的异常低温与降水事件, 结果表明1 月异常低温(温度距平< -1σ) 有12 次, 降水异常偏多(降水距平> +1") 有10 次, 冷湿组合有3 次(1969、1993、2008); 冬季异常低温有29 次, 降水异常偏多有16 次, 冷湿组合有2 次(1886/87、1904/05)。利用NCEP/NCAR 再分析资料等, 采用合成方法分析异常低温与异常降水事件时大气环流特征, 结果表明有利于南方低温的环流特征是: 西伯利亚高压、东亚大槽及东亚急流异常偏强。有利于降水偏多的环流特征是: 东亚大槽偏弱; 200 hPa 上中东急流异常偏强、东亚急流偏弱; 东亚从对流层低层到中高层都有异常南风。当发生冷湿组合时, 低温主要是受到西伯利亚冷高压异常偏强的影响, 而降水主要受对流层850 hPa 至200 hPa 环流异常的作用。南方冬季水汽主要来自南支槽的西南气流和南海上空的转向 气流, 在降水偏多时有异常西南水汽输送距平。西伯利亚高压、欧亚遥相关型、西太平洋遥相关型、北极涛动4 个环流因子能解释南方1 月和冬季气温方差的47.2%和51.5%; 而中东 急流、东亚经向风、欧亚遥相关型则能共同解释南方1 月和冬季降水方差的49.4%和48.4%。 统计降水异常与ENSO 的对应关系表明, 当发生El Niño 事件时南方冬季降水偏多的概率较 大, 当发生La Niña 事件时, 降水偏少的概率较大, 而温度与ENSO 没有明显的统计相关。     

南极半岛地区气温与南极海冰涛动、ENSO的联系

使用南极半岛Orcadas等台站的气温多年观测资料 ,分析了南极半岛气温和周围海冰以及ENSO的初步联系。结果表明 ,南极半岛地区的气温变化可以反映南极海冰涛动的变化特征 :气温距平和南极半岛附近海冰距平存在密切的负相关 ,和罗斯海外围区域的海冰距平存在正相关关系 ,能够较好地反映出南极半岛气温与南极海冰涛动以及ENSO之间的紧密联系。当南极半岛地区气温偏低 (高 )时 ,南极半岛周围海冰偏多 (少 ) ,罗斯海外围海冰偏少 (多 ) ,赤道中东太平洋海温偏高 (低 ) ,可能出现ElNino(LaNina)。另外 ,南极半岛当年 1 0月的气温距平对预测次年 1月的Nino3区海温异常具有重要参考价值     

2006年云南省盛夏高温干旱成因分析

对2006年云南盛夏严重的高温干旱及其成因进行分析。结果表明：西太平洋副热带高压强度偏强,位置偏西、偏北,不利于将孟加拉湾等地的暖湿气流带到云南、四川等地,使这些地区7-8月降水明显偏少;亚欧地区经向环流偏弱,纬向环流偏强,中高纬地区大气环流以纬向环流占优势,不利于冷空气向南方地区输送;阿拉伯湾、孟加拉湾、南海及云南、四川等地的OLR值偏高,对流活动受到抑制,不利于水汽的输送及降雨的产生;850 hPa温度场上,云南多处于高温暖区内,7-8月无明显冷空气影响云南等都是形成高温干旱的重要原因。     

南极海冰与我国夏季天气的关系

南极各区海冰变化不同,这种不同的变化必然对各区局地大气环流产生不同的影响,进而可能对全球气候系统产生不同的作用。本文利用Hadley中心提供的1968年1月-2002年12月全球海冰密集度格点资料,结合中央气象台的北半球500hPa、100hPa高度场资料以及中国160站降水、温度资料,利用诊断分析方法,分别对南极Ross海区和Weddell海区海冰与我国夏季天气的关系进行了研究。研究表明,南极Ross海区和Weddell海区海冰对我国夏季天气均具有指示意义。Ross海区是影响我国夏季东北地区降水的海冰关键区,若该区上一年9月海冰偏多,则来年6月我国东北降水偏少;Weddell海区是影响我国夏季东北温度的海冰关键区,若该区上一年9月海冰偏多,则来年6月我国东北温度偏低。     

近60 a来中国西南春季持续性干旱异常特征分析

利用1953-2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度以及NCAR/NCEP月平均高度场、风场、地面气压、比湿、垂直速度和NOAA月平均海表温度资料,分析了西南地区4～5月持续性干旱的大气环流特征,并对前期印度洋海表温度对西南地区4～5月持续性干旱的影响进行了初步探讨,结果表明：在西南4～5月持续性干旱年,同期4、5月乌拉尔山脊偏弱,东亚大槽南段偏弱,南支槽也偏弱,中高纬西风带偏强,这样北方冷空气和西南暖湿气流均偏弱;对应西南地区表现为异常的下沉运动,同时水汽输送通量表现为异常的辐散中心,从而使得西南地区发生干旱。另外,在西南4～5月持续性干旱年,从前期2月中印度洋异常偏暖的海表温度区逐渐向东移动,在4～5月到达东印度洋,东印度洋异常偏暖的海表温度加热该地区的大气,使得该地区表现出异常的上升运动,导致哈德莱环流增强,而我国西南地区对应异常的下沉气流,从而使得西南地4～5月发生干旱。     

2012年南极长城站气象和海冰特征分析

基于中国第28次南极科学考察长城站越冬期间获取的常规气象和海冰观测资料,结合统计的1985—2010年气候值,对比分析了长城站2012年的气象及海冰特征。气象分析表明,该年平均气压和气温偏低,N—W风向频率显著偏低,E—SE风向频率显著偏高;雾日偏少,降雪量、吹雪及雪暴显著偏多;针对观测期间某些月份比较明显的气象要素和天气现象异常,从大气环流角度进行了分析解释。海冰观测表明,长城湾冰情变化受大气动力作用影响大,冰情稳定性差,外围海域海冰极不稳定,2012年4月至2012年11月冰情几经进退,先后交替出现3个完全冰冻和3个部分冰冻期。     

太阳活动11年周期与南极海冰的可能联系

本文利用1979—2018年NCEP-DOE再分析资料、Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料以及反映太阳活动11年周期变化的太阳黑子数资料,研究了太阳活动与南极海冰变化的可能联系和其中涉及的物理过程。结果表明,太阳活动偏强年,南极半岛-威德尔海海冰密集度增加,罗斯海外围海冰密集度减少,反之亦然。通过定义一个反映上述变化的南极海冰偶极子指数,我们发现其与南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)的变化具有显著的负相关关系,与AAO密切相联系的绕极急流的非对称性结构在这一过程中起到了关键作用。当AAO强度较强时,西风急流在南极半岛-威德尔海一带向南偏转,在罗斯海附近向北偏转,引起暖空气易于进入南极半岛-威德尔海,而更多的冷空气进入罗斯海外围,从而造成海冰分布的偶极子结构。而当AAO为负位相时,情况与上述相反。对流层AAO模态对太阳活动的响应,可能在太阳活动与南极海冰两者的联系中起到了桥梁作用。进一步的研究揭示出太阳活动影响AAO的信号很可能源于平流层温度的响应,再通过对流层的平均经圈环流的调整,大气质量得以重新分布,在太阳活动偏强年,对流层低层易于出现负的AAO型响应。     

中亚5月土壤湿度异常对6月降水的影响

利用1980—2019年欧洲中期天气预报中心提供的ERA5月平均再分析数据和全球降水气候中心（GPCC）提供的逐月降水数据,分析中亚前期5月土壤湿度异常对后期6月局地降水变化的影响。结果表明：（1）中亚春季逐月土壤湿度总体表现为北部和中部高、西南和东南低的空间分布特征;3—4月土壤湿度年际变化的大值区主要位于中亚西南部;中亚北部土壤湿度在3月呈显著增加趋势,4—5月显著减少;中亚西南部3月土壤湿度显著减少。（2）中亚中部地区5月土壤湿度异常与当地6月的降水变化呈显著正相关,通过95%信度检验。5月土壤湿度正异常可以持续到6月,导致6月局地蒸发量增加,大气可降水量增多;同时地表向上潜热通量增加、感热通量减少、波恩比减小,进而导致大气边界层降低、低层大气湿熵增加、对流不稳定能量增大,有利于降水天气的发生。（3）前冬Ni?o3.4指数与中亚中部地区次年5月土壤湿度和6月降水异常都呈显著正相关,5月土壤湿度是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）影响次年6月中亚中部地区降水异常的重要媒介,但土壤湿度可独立于ENSO影响6月降水。     

LATE‐GLACIAL GLACIER EVENTS IN SOUTHERNMOST SOUTH AMERICA: A BLEND OF ‘NORTHERN’ AND 'SOUTHERN’ HEMISPHERIC CLIMATIC SIGNALS?

ABSTRACT. This paper examines new geomorphological, chronological and modelling data on glacier fluctuations in southernmost South America in latitudes 46–55°S during the last glacial–interglacial transition. Establishing leads and lags between the northern and southern hemispheres and between southern mid‐latitudes and Antarctica is key to an appreciation of the mechanisms and resilience of global climate. This is particularly important in the southern hemisphere where there is a paucity of empirical data. The overall structure of the last glacial cycle in Patagonia has a northern hemisphere signal. Glaciers reached or approached their Last Glacial Maxima on two or more occasions at 25–23 ka (calendar) and there was a third less extensive advance at 17.5 ka. Deglaciation occurred in two steps at 17.5 ka and at 11.4 ka. This structure is the same as that recognized in the northern hemisphere and taking place in spite of glacier advances occurring at a time of high southern hemisphere summer insolation and deglaciation at a time of decreasing summer insolation. The implication is that at orbital time scales the‘northern’ signal dominates any southern hemisphere signal. During deglaciation, at a millennial scale, the glacier fluctuations mirror an antiphase 'southern’ climatic signal as revealed in Antarctic ice cores. There is a glacier advance coincident with the Antarctic Cold Reversal at 15.3–12.2 ka. Furthermore, deglaciation begins in the middle of the Younger Dryas. The implication is that, during the last glacial–interglacial transition, southernmost South America was under the influence of sea surface temperatures, sea ice and southern westerlies responding to conditions in the 'southern’ Antarctic domain. Such asynchrony may reflect a situation whereby, during deglaciation, the world is more sensitized to fluctuations in the oceanic thermohaline circulation, perhaps related to the bipolar seesaw, than at orbital timescales.     

南北两极海冰的涛动关系

本文将南极海冰分为４个区：ＳＰＩ１（０°－１２０°Ｅ），东南极海冰；ＳＰＩ２（１２０°Ｅ－１２０°Ｗ），以罗斯海为主体的海冰区；ＳＰＩ３（１２０°Ｗ－０°），以威德尔海为主体的海冰区；ＳＰＩ４，全南极海冰区。北极海冰区分为３个区：ＮＰＩ１（９０°Ｅ－１８０°－９０°Ｗ），太平洋侧冰区；ＮＰＩ２（９０°Ｗ－０°－９０°Ｅ），大西洋侧冰区；ＮＰＩ３，全北极冰区。本文使用了ＷＤＣ－Ａ的ＳＩＧＲＩＤ海冰资料，以分析南极和北极各冰区之间的相互关系。发现两极各冰区之间存在着非常复杂的相互作用。其中最突出的特征是：两极海冰之间相互作用的振源是ＮＰＩ２。ＳＰＩ３是影响南极海冰的正反馈中心。ＳＰＩ２则是南北两极海冰的负反馈中心。ＮＰＩ２，ＳＰＩ３和ＳＰＩ２之间的相互作用最强，形成涛动关系。这种涛动关系不是同时期的，而是有较长的滞后时间差。两极海冰形成周期变化，其周期为５－６年，正与ＮＰＩ２和ＳＰＩ３自身变化周期一致。另外还有更长的循环周期９－１１年     

南极温度的时空特征及其与我国夏季天气的关系

本文利用南极地区20个站1958—1983年逐年逐月温度资料和同期南方涛动指数、北半球高度场资料及我国大范围温度和降水资料,对南极地区冷暖变化规律及其与北半球大气环流和我国夏季降水的关系进行了初步分析。发现南极地区的温度和南方涛动都存在准3年振荡,我国华北地区的夏季温度与前期和同期南极大陆的温度存在显著的遥相关。 当南极大陆夏季温度偏高时,翌年我国华北地区夏季降水往往偏多,东北地区夏季温度偏低,反之亦然。     

Impact of the El Nino on the Variability of the Antarctic Sea Ice Extent

In this paper, the spreading way in the southern hemisphere that anomalous warm water piled in tropical eastern Pacific is analysed and then impact of El Nino on the variability of the Antarctic sea ice extent is investigated by using a dataset from 1970 to 2002. The analysis result show that in El Nino event the anomalous warm water piled in tropical eastern Pacific is poleward propagation yet the westward propagation along southern equator current hasn't been discovered . The poleward propagation time of the anomalous warm water is about 1 year or so. El Nino event has a close relationship with the sea ice extent in the Amundsen sea , Bellingshausen sea and Antarctic peninsula .After El Nino appears , there is a lag of two years that the sea ice in the Amundsen sea , Bellingshausea sea, especially in the Antarctic peninsula decreases obviously. The processes that El Nino has influence with Antarctic sea ice extent is the warm water piled in tropical eastern Pacific poleward propagation along off the coast of southern America and cause the anomalous temperature raise in near pole and then lead the sea ice in Amundsen sea , Bellingshausen sea and Antarctic peninsula to decrease where the obvious decrease of the sea ice since 80' decade has close relation to the frequently appearance of El Nino .     

ENSO循环过程对南极海冰的影响

应用 1 951- 2 0 0 2年NINO特征指数 (NINO1 +2 ,NINO3 ,NINO4 ,NINO3 .4)和 1 973-1 998年南极海冰北界范围以及 1 950- 2 0 0 1年SODA海洋温度资料。首先分析探讨了在ElNi no期间 ,堆积于赤道东太平洋的异常暖水在南半球的传播途径 ,进而研究了ENSO以及东南太平洋异常海温场与南极海冰之间的关系。结果表明 ,在ElNino期间 ,堆积于赤道东太平洋的异常暖水 ,是沿秘鲁和智利沿岸向极传播。其传播过程持续大约 1年的时间 ,但未发现沿南赤道流的西传现象。ENSO循环过程与南极海冰变化存在一定联系 ,特别是Amundsen Belling shausen海和南极半岛海冰的变化与ENSO暖事件 (ElNino)较为密切。当ElNino事件发生后 ,时滞 2年左右的时间 ,Amundsen Bellingshausen海和南极半岛的海冰将出现明显的减少现象 ,特别是南极半岛的海冰减少最为明显。ElNino事件对南极海冰的影响过程是 ,堆积于赤道东太平洋的大量异常暖水 ,沿南美 (秘鲁和智利 )沿岸近海向极地传播 ,异常暖水的这种向极传播过程将引起近极的海温场出现异常升高 ,最终导致Amundsen Bellingshausen海和南极半岛地区的海冰减少。自 2 0世纪 80年代以来 ,Amundsen Bellingshausen海和南极半岛的海冰出现明显减少的趋势 ,与这一时期的ElNino事件的频繁发生     

南极海冰和极涡指数的时空特征及相互关系

本文采用聚类分析方法将南极海冰距平划分成５个变化相似的区域。并计算了对应各区的南半球５００ｈＰａ极涡面积和强度指数。分析了海冰与极涡指数的时空特征及相互关系。结果表明，不同区域的海冰和极涡的气候特征和年际变化的差异十分显著。１区和４区的海冰变化最大。海冰范围和极涡指数在多数区都在２－２．５ａ和５－７ａ的振荡周期。仅发现１区海冰范围是扩张趋势，其他４个区都呈收缩趋势。南极平均海冰范围以１．６个纬度／     

Changes in the global cryosphere and their impacts: A review and new perspective

As one of the five components of Earth's climatic system, the cryosphere has been undergoing rapid shrinking due to global warming. Studies on the formation, evolution, distribution and dynamics of cryospheric components and their interactions with the human system are of increasing importance to society. In recent decades, the mass loss of glaciers, including the Greenland and Antarctic ice sheets, has accelerated. The extent of sea ice and snow cover has been shrinking, and permafrost has been degrading. The main sustainable development goals in cryospheric regions have been impacted. The shrinking of the cryosphere results in sea-level rise, which is currently affecting, or is soon expected to affect, 17 coastal megacities and some small island countries. In East Asia, South Asia and North America, climate anomalies are closely related to the extent of Arctic sea ice and snow cover in the Northern Hemisphere. Increasing freshwater melting from the ice sheets and sea ice may be one reason for the slowdown in Atlantic meridional overturning circulation in the Arctic and Southern Oceans. The foundations of ports and infrastructure in the circum-Arctic permafrost regions suffer from the consequences of permafrost degradation. In high plateaus and mountainous regions, the cryosphere's shrinking has led to fluctuations in river runoff, caused water shortages and increased flooding risks in certain areas. These changes in cryospheric components have shown significant heterogeneity at different temporal and spatial scales. Our results suggest that the quantitative evaluation of future changes in the cryosphere still needs to be improved by enhancing existing observations and model simulations. Theoretical and methodological innovations are required to strengthen social economies' resilience to the impact of cryospheric change.     

热带与南极海域表层海水N2O饱和度异常差异性比较

本文比较了从北纬30?西太平洋至南纬30?东印度洋等热带海域与南大洋至东南极普里兹湾等南极海域的大气和表层海水N2O分压分布特征,表层海水pNO2饱和异常,分析引起异常差异性的主要影响因子。南极海域普里兹湾表层水中N2O分压（pN2O）平均为311.9 ± 7.6 nL/L (14.1 ± 0.4 nM),与大气中N2O混合比（318.5 nL/L）相比显略不饱和,融冰水的输入是导致不饱和的主要原因。海气N2O通量为-0.3 ± 0.8μmol m-2 d-1。而热带海域多数表层海水中N2O饱和度异常值都高于10%,在赤道海域发现最高值达54.7%,次高值为10°N的苏禄海为31%,计算出在赤道和苏禄海的海气通量分别为~12.4 μmol m-2 d-1和~4μmol m-2 d-1。表明高纬度的普里兹湾既不是大气中N2O源也不是汇,而低纬度热带海域表现为大气中N2O的源。造成热带与南极海域海洋N2O饱和度异常的影响因素,可能低纬度的热带海域由于海气间的气体交换较弱、上升流影响强,而高纬度的南极海域由于融冰分层和强偏西风影响;而海表面风速是影响N2O的海气交换N2O通量的重要因素。     

南北极海冰变化及其影响因素的对比分析

海冰是海洋-大气交互系统的重要组成部分,与全球气候系统间存在灵敏的响应和反馈机制。本文选用欧洲空间局发布的1992—2008年海冰密集度数据分析了南北极海冰在时间和空间上的变化规律与趋势,并结合由美国环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国大气研究中心(National Center for Atmospheric Research, NCAR)联合制作的NCEP/NCAR气温数据和ENSO指数探讨了南北极海冰变化的影响因素。结果表明,北极海冰面积呈明显的减少趋势,其中夏季海冰最小月的减少更快。北冰洋中央海盆区、巴伦支海、喀拉海、巴芬湾和拉布拉多海的减少最明显。南极海冰面积呈微弱增加趋势,罗斯海、太平洋扇区和大西洋扇区的海冰增加。北极海冰面积与气温有显著的滞后1个月的负相关关系(P0.01)。北极升温显著,北冰洋中央海盆区、喀拉海、巴伦支海、巴芬湾和楚科奇海升温趋势最大,海冰减少很明显。南极在南大西洋、南太平洋呈降温趋势,海冰增加。北极海冰减少与39个月之后ONI的下降、40个月之后SOI的上升密切相关;南极海冰增加与7个月之后ONI的下降、6个月之后SOI的上升存在很好的响应关系。南北极海冰变化与三次ENSO的强暖与强冷事件有很好的对应关系。     

欧亚春季雪盖对印度洋偶极子的影响

文章研究了欧亚春季雪盖对印度洋偶极子的影响。研究发现,欧亚春季雪盖与印度洋偶极子关系密切,两者之间存在显著的反相关关系。欧亚春季雪盖异常导致夏季赤道印度洋垂直纬向环流以及印度洋和欧亚大陆之间的垂直经向环流发生异常,是欧亚春季雪盖与印度洋偶极子存在反相关关系的主要原因。欧亚春季雪盖异常可能是印度洋偶极子发生的一个重要的外在诱发因子。