2006年高原夏季风强弱变化及其与西南地区东部夏季气温和降水的关系

利用2006年西南地区东部37个测站逐日降水量、气温资料和NCEP/NCAR R2再分析日平均资料,通过相关分析和合成分析,研究分析了高原夏季风季节内变化特征,讨论了高原夏季风强弱变化特征及其与西南地区东部夏季气候的关系。结果表明:高原夏季风的变化和西南地区东部夏季气候变化关系密切。当高原夏季风偏强(弱)时,南亚高压、中高纬度环流、西太副高、西风带环流、低层流场以及垂直运动等均有显著变化,进而影响到西南地区东部夏季气候。高原夏季风的季节内变化与青藏高原大气热源呈显著正相关关系,青藏高原热力作用对高原夏季风的异常变化有重要作用。     

大气环流的年代际变化 II.GCM数值模拟研究

类似大气环流模式比较计划（AMIP）的数值模拟,将实际观测的海表水温（SST）资料引入模式进行40多年的数值积分,得到长时间的大气环流模拟结果。分析数值模拟结果发现,无论是大气中的主要涛动和遥相关型,还是重要大气环流系统都极为清楚地存在着年代际变化特征,包括10～20年准周期振荡和可能的30年以上的准周期振荡;而且上述主要环流系统的形势及其年代际变化大都与实际观测资料所给出的结果相一致。顺便分析中国东部气候的模拟结果,年代际变化特征（包括60年代的气候突变）也很清楚,并同大气环流变化配合十分合理。结果也表明,同研究季节和年际变化一样,大气环流模式（AGCM）数值模拟也是研究大气环流和气候年代际变化的有效方法。     

春季青藏高原热力异常与前冬大气环流的关系

利用1948-2010年NCEP／NCAR春季逐日再分析资料,采用倒算法计算了青藏高原地区大气热量源汇的值,分析了春季青藏高原地区大气热源的气候变化特征及春季高原热力异常与前冬大气环流的关系。结果表明：春季青藏高原东部和西部为大气热源变化的活跃区域;春季青藏高原东部和西部大气热源变化表现出反相关的关系;东亚冬季风的强弱对春季青藏高原热源的异常有一定的影响。     

西伯利亚高压与冬季欧亚大陆热力变化的关系

主要应用EOF方法和相关、合成、小波等分析方法,初步分析了冬季欧亚大陆北部区域地面热力变化特征和西伯利亚高压(SH)的相互联系,结果表明:冬季欧亚大陆北部与南部不同区域间存在反向的热力差异,其中北部区域变化最为强烈,其地面气温存在2～4a为周期的年际振荡和准10 a为周期的年代际变化特征.SH与欧亚大陆北部区域热力变化有着紧密联系,当SH位置偏南(北),则该区域地面温度偏高(低),即SH平均纬度位置南北移动1.0°时,该区域的平均气温就变化0.65℃.进一步分析表明欧亚大陆北部区域热力异常和SH中心纬度位置的南北摆动与中高纬度环流经向度异常所激发的冷、暖平流的活动有密切联系.     

东亚冬季风指数的定义及其年际年代际异常

利用NCAR/NCEP再分析资料,通过相关分析方法分析了多种可以表征东亚冬季风活动的气象要素指数的相关性特征,选取地面温度、海平面海陆气压差和500hPa高度3个要素,综合定义了一个东亚冬季风指数。结果表明,该指数表征的东亚冬季风有明显的QTO和QFO周期振荡特征,这一特征与冬季风年代际背景有关,强冬季风年代背景下的振荡比弱冬季风年代背景下的振荡显著,同时该指数能很好地表征东亚冬季风活动的各个方面。对强弱冬季风年的大气环流的结构及其相应的低纬度对流活动、海洋和高低层大气热力状况的分析表明,强弱冬季风活动不仅表现在中高纬度高低层大气环流变化的差异,在局地Hadley环流和赤道附近Walker环流、低纬度对流活动、海洋和大气的热力状况的变化方面也表现出了显著的差异。     

东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流

文中从夏季东亚热带、副热带环流系统特点出发 ,定义了能较好表征东亚夏季风环流年际变化的特征指数 ,并分析了东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流及夏季中国东部降水的关系。文中定义的东亚夏季风指数既反映了夏季东亚大气环流风场的变化特征 ,也较好地反映了夏季中国东部降水的年际变化特征。此外 ,还探讨了东亚夏季风指数变化的先兆信号     

大西洋与太平洋北部能量活跃区相互作用的统计研究

列举了大西洋北部和太平洋北部各能量活跃区之间相互热力作用的一些统计研究结果。阐明了大西洋北部的气旋性水环流圈与反气旋性水环流圈相互热力作用的原因,首先是通过洋流的热输送,而且气旋性洋流运行周期约为2年和3～3.5年,反气旋性洋流运行周期为4,5年和6.5～7年;其次是通过气旋性洋流和反气旋性洋流之间的相互作用,这种作用周期为3～4年。大西洋北部和太平洋北部之间的热力作用周期为2.5～4年和7～9.5年。     

准两年振荡及其对东亚大气环流和气候的影响

通过多年资料分析,本文研究了平流层准两年振荡(QBO)的演变特征及其对东亚及西太平洋地区大气环流和气候变化的影响.结果表明,平流层QBO的演变特征是:东风向西风转换最早出现在印度洋赤道地区;西风向东风转换最早出现在美洲和西太平洋赤道地区.中国东部降水量、气温以及西太平洋副高和东亚急流都有准两年周期变化,并同平流层QBO有密切关系;平流层QBO对西太平洋台风活动也有一定影响,QBO的西风位相期西太平洋台风偏少.另外,ENSO对于平流层QBO有明显影响,一般在ENSO发生之后,QBO的西风位相期持续时间缩短.     

北半球冬季大气环流动力、热力结构对CO_2温室效应的响应特征

本文研究了北半球冬季大气环流结构对CO_2温室效应的响应特征。本文数值试验表明,CO_2浓度加倍可导致净向上长波辐射通量和热力结构经向分布的变化。CO_2温室效应引起热力结构的变化亦可形成北半球范围的“反三圈经向环流”,这反三圈经向环流可能会削弱平均经向环流以及东亚冬季风。     

东亚-太平洋地区环流场和热力场由冬向夏转换的过程特征及其可能机制

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和青藏高原逐日视热源资料,分析了东亚 太平洋地区对流层热力场和环流场的季节特征.结果表明,东亚-太平洋热力场上呈现出冬、夏半年反向的特征,冬半年热力格局为“西冷东暖”,夏半年则转为“西暖东冷”,冬半年向夏半年的过渡发生在3月底4月初,相应地,我国东部上空视热源也从冷却转为加热.热力场季节转换的同时,对流层各层环流形势也发生了调整:低层大陆冷高压减弱、东移,太平洋副热带高压显著西伸,形成东亚-西太平洋35°N以南一致的南风区;中层西风带发生了长波调整,由冬季“三槽型”向夏季“四槽型”过渡,西风急流减弱、北移;高层反气旋中心史替,我国上空偏南风由偏北风替代.环流的演变自低层向高层推进,下垫面感热加热的季节变化引起了低层环流的调整以及上升运动的发展,与上升运动相伴的凝结潜热释放则增强了东亚上空的热源,进一步加强了“西暖东冷”的热力格局,从而推进中高层环流的演变.环流调整的时间与东亚副热带季风雨带建立的时间一致,因此,由热力场季节变化引起的对流层环流形势的调整可看成是东亚副热带夏季风环流型的建立过程.     

广东沿海地区海陆风特征及其分布规律

本文利用广东沿海24个测站的有关气象资料,统计并分析了广东沿海地区海陆风特征及时、空分布规律。结果表明:广东沿海海陆风出现的频率和强度,沿海大于内陆,东部高于西部,海风大于陆风。全年以7月份最强,8月份次之。研究结果还表明:海风和陆风垂直方向呈非对称分布及热力环流具有明显的周期性变化。这些都与太阳总辐射、地形特征、海域性质密切相关。     

中国东部夏季主要降水型的年代际变化及趋势分析

针对中国东部夏季降水存在着20世纪50和60年代为“南旱北涝”、80和90年代为“南涝北旱”的相反形势,该文应用小波分析等方法对华北和长江中下游地区近54 a来的夏季降水进行分析,发现二者都具有不同周期的年代际变化。对于周期小于24 a的年代际变化,其morlet小波分析表明两地夏季降水的位相关系并不是固定的。对于更长的时间尺度,用正交小波分析了周期大于28 a的年代际变化,这种长周期的年代际变化能较好地体现出“南旱北涝”和“南涝北旱”两种形势,说明两地降水还存在着更长时间尺度的准周期变化。对于两地降水的这种长周期变化,分别选用不同位相的17 a为代表进行海温、环流形势的合成分析,对比发现两阶段所对应的海温、环流形势具有极明显的差异。最后,用近期的海温、环流形势与上述两种位相的海温、环流形势进行对比,讨论了未来降水型的可能演变趋势。     

柴达木盆地1981-2017年降水及大气环流特征分析

基于1981~2017年柴达木盆地十个气象台站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对柴达木盆地降水特征及主要影响的大气环流形势进行了研究。结果表明：1981~2017年柴达木盆地降水东部大于西部,年际降水总体皆呈增加趋势,且东部增势大于西部。降水具有明显周期,其中年际周期主要为1~3年,年内周期主要存在于降水较为集中的夏季,表现为显著的准单周振荡。EOF分析显示柴达木盆地夏季降水主要有两类空间模态,第一模态为空间一致型,第二模态为“中部正、东部西部负”型。进而对影响这两类主要模态的大气环流特征进行分析,结果表明：空间一致降水正异常时,以黑海—蒙古高原—日本海表现为“丝绸之路”型遥相关波列和东亚从低纬到高纬呈现“+-+”的经向型遥相关波列的异常环流形势为特征,水汽主要源于阿拉伯海、孟加拉湾,经青藏高原东侧向北输送至盆地。第二模态降水偏多时大气环流表现为对流层中层欧亚大陆大部分地区为正异常,盆地受异常反气旋的控制,对流层低层中亚异常气旋和异常反气旋相互作用使冷空气南下,西北太平洋的异常反气旋式环流南侧的偏东气流输送水汽,冷暖空气在盆地交汇,使盆地降水偏多。     

索马里越赤道气流的变化特征及其对西北地区东部夏季降水的影响*

利用NECP/NOAA再分析资料,建立了越赤道气流强度的表征指标,分析了索马里越赤道气流的变化特征及其与西北地区东部夏季降水的相关性,并从大气环流和水汽输送方面初步探讨了索马里越赤道气流对西北地区东部降水的影响。研究表明:索马里越赤道气流呈增强的趋势。夏季索马里越赤道气流强度有10、14、23 a的变化周期,且与西北地区东部降水有很好的相关性,尤其6月超过99%的置信度检验;索马里越赤道气流强盛时,东亚地区会出现异常东风,同时在欧亚大陆上空易形成西北地区东部降水偏多的500 hPa环流型,增强印度洋和孟加拉湾的水汽输送,从而造成西北地区东部降水偏多。     

1998年5～8月青藏高原东部和邻近地区大气热源日变化特征及其与高原环流的关系

利用1998年5－8月“南海季风试验”期间观测站的探空及地面资料，计算并分析了高原及邻近地区大尺度大气热源和水汽汇的日变化特征及其与高原环流的关系。初步结果表明：中南半岛－高原东部的大气热源在早上弱，傍晚较强；南海北部－华南－华中的热源在早上强，傍晚弱。水汽汇的日变化与热源基本相似。傍晚高原东部上升运动明显增强，高原及其南侧的局地经向季风环流增强；高原东部下游地区傍晚的上升运动减弱或变为下沉，形成一个西升东降的局地日变热力纬向环流。1998年夏季长江中偏上游的致洪暴雨和华南的降水主要集中在夜间至午后。     

印度半岛热力变化对亚洲季风环流异常的影响

海陆热力差异的季节性变化是季风产生的原始驱动力,因此海洋和大陆任何一方的变化必然会影响季风环流出现异常。本文探讨了欧亚大陆高、低层气温、南亚大陆和印度洋之间海陆热力差异的变化特征,发现南亚大陆的印度半岛区域下垫面的季节性增暖出现最早,其增暖从春季就开始出现,比对流层上层增暖偏早约两个月,相应的低层经向海陆温度梯度由冬季型转为夏季型最早的区域出现在80°E附近。进一步分析了印度半岛下垫面热力异常的变化特征及其与季风环流异常的关系,初步揭示了南亚区域高、低层气温变化的相互联系,发现印度半岛下垫面的迅速增温引起了大气的强感热加热,进而影响高、低层季风环流的异常变化。结果表明,春末夏初印度半岛暖下垫面的加热作用有利于亚洲夏季型季风环流建立偏早,同时也有利于亚洲夏季季风环流的加强,而冷下垫面的作用则相反。     

区域气候模式对地形影响东亚大气环流季节变化的数值模拟研究

利用ICTP新推出的高分辨率第三代区域气候模式RegCM3,进行了有、无地形高度两个数值试验.通过分析两个试验模拟的环流场和降水场等的差异特征来研究东亚地区地形影响大气环流的季节变化特征.结果表明,东亚地形对大气环流的影响存在较明显的季节变化.冬季/夏季高层流场差异场的特点是以高原为中心成反气旋/气旋性环流形势,这种结构特征对西风急流的季节性北进南退起主导作用.位势高度差异场呈北高南低的分布形势,大致以30 °N为分界线,冬季/夏季呈"北弱南强","陆地低海洋高"/"北强南弱"、"陆地高海洋低"的分布特征,这种配置对西风急流越过高原后强度的增强减弱关系密切.此外,地形对大气的辐射加热作用的季节性变化以及海陆热力差异的季节性振荡也说明地形不仅能通过动力和热力作用来直接影响高低层的环流系统,也可能通过调节海陆热力差异来间接影响季风环流.     

中国东部夏季降水的准两年周期振荡及其成因

应用中国160测站降水资料和ERA-40再分析资料以及EOF和熵谱分析方法,分析了中国夏季(6～8月)降水和东亚水汽输送通量的年际变化,表明中国(特别是华南、长江流域和淮河流域以及华北等地区)夏季降水具有2～3 a周期变化特征,即准两年周期的振荡特征,并表明中国降水的这种周期振荡与东亚上空夏季风水汽输送通量的准两年周期振荡密切相关;并且,还利用NCEP/NCAR的海表温度和日本气象厅的沿137°E海温剖面观测资料,分析了热带西太平洋表层与次表层海温的年际变化,揭示了热带西太平洋热力状态的变化也有显著的准两年周期的变化特征.作者利用相关和集成分析来讨论热带西太平洋热状态的准两年周期振荡对中国夏季降水和东亚水汽输送的影响,表明了热带西太平洋海温的准两年周期振荡对东亚夏季风及其所驱动的水汽输送都有很大影响.此外,作者还利用东亚/太平洋型(EAP型)遥相关理论,简单地讨论了热带西太平洋热力状态的准两年周期振荡影响中国夏季风降水准两年周期变化的物理机制.     

中国典型区域雷电活动气候特征及其机制分析

选取不同纬度不同下垫面的四川省、山东省和黑龙江省,利用2005-2010年地闪资料,研究了三个典型区域雷电活动气候特征及其物理机制.在不同时间尺度上,三省地闪变化呈现不同的年际、月际及日际变化特征.地闪极性上,四川省西部高原及黑龙江省正地闪比例较四川省东部盆地和山东省高,这是由于高海拔、高纬度地区雷暴云顶高度及南北方雷暴云电荷结构差异造成的.地面盛行风系与地形对雷电活动影响很大,迎风坡为雷电活动频发区域,且直接热力环流圈迎风坡地闪比例较间接热力环流圈高.雷电活动具有较大的区域性,其对气温及不稳定参量有较好的响应,雷暴过程中黑龙江省北部对流有效位能(CAPE)及对流抑制能量(GIN)远小于四川省东部及山东省中部,中层相对湿度及700 hPa相当位温四川省东部最大,山东省中部次之,黑龙江省北部最小.     

我国西南地区秋季降水年际变化的空间差异及其成因

使用1980～2010年全国站点降水资料、ERA-Interim再分析环流资料、哈德莱海表温度资料,运用聚类分析和旋转经验正交函数分解,对西南地区的秋季降水按照其年际变化规律进行分区,进而分析影响各区域降水变化的物理过程和机理。结果表明:西南地区被分为东、西两个区域。西南东、西区域秋季降水的年际变化、显著周期、旱涝异常年份、相关的环流系统都有明显差异。西南东部秋季降水主要与热带海温异常有关,受低纬度环流影响。当赤道东太平洋为暖海温异常,热带印度洋为西正东负的偶极子型海温异常时,分别激发出西北太平洋反气旋和孟加拉反气旋,共同向西南东部输送水汽,造成西南东部降水偏多。西南西部降水在秋季三个月份与不同的环流形势对应:9月降水由中南半岛反气旋输送的暖湿气流决定;10月降水受高原以东反气旋环流和孟加拉湾低槽共同影响;11月降水主要受中高纬环流异常的影响,与斯堪的纳维亚遥相关存在显著负相关。