热带太平洋外海气耦合作用对东亚夏季风年代际变化的可能影响

利用1950—2000年逐月观测的热带太平洋海表温度分别驱动NCAR CCM3全球大气环流模式以及该模式耦合SOM(Slab Ocean Model)混合层海洋模式进行长时间积分试验,将两组试验结果相减来研究热带太平洋外海气耦合作用对20世纪70年代中后期东亚夏季风年代际变化的可能影响.模拟结果表明:热带太平洋外的海气耦合作用使得孟加拉湾、南海附近存在反气旋环流异常,导致我国东部存在偏南风异常,从而引起东亚夏季风年代际增强.其中热带印度洋的年代际增暖对东亚夏季风年代际增强有一定影响.     

淮河流域夏季降水的振荡特征及其与气候背景的联系

利用1922~2007年淮河流域和长江中下游夏季降水量资料,使用小波变换、广义极值分布等方法,分析了近86年来淮河流域夏季降水的年际、年代际振荡和概率分布特征.在此基础上,分析了东亚夏季风、太平洋海表温度及东亚遥相关环流等气候背景与淮河流域夏季降水年际和年代际振荡的联系.另外,还比较了淮河流域与长江中下游夏季降水年代际振荡特征及其气候背景的差异.结果表明：①淮河流域夏季降水存在显著的准2年振荡和年代际振荡特征.准2年振荡的强弱变化与年代际振荡强弱变化一致.20世纪90年代末以来,淮河流域夏季降水处在年代际偏多期,准2年振荡特征突出,极端强降水事件的概率亦显著增加;②淮河流域夏季降水年代际振荡与PDO及东亚夏季风年代际振荡关系密切,当PDO处于冷位相年代际阶段且东亚夏季风处于年代际偏弱时,淮河流域夏季降水呈年代际偏多趋势;③淮河流域夏季降水的准2年振荡主要受到东亚夏季风准2年振荡的控制,同时与东亚环流系统从高纬至低纬的＂＋,？,＋＂特定配置有关;④淮河流域与长江中下游夏季降水存在年代际位相差异,其差异主要与西太平洋副热带高压强度和位置的年代际变化有关.     

Hadley环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系

利用NCEP/NCAR再分析风场资料和NOAA海表温度(SST)资料，分析了冬、夏季Hadley环流的变化特征及其与热带海温在年际、年代际尺度上的关系. 结果表明，冬季北半球Hadley环流强度具有明显的年际和年代际变化，同时还呈现出明显的增强趋势. 伴随着Hadley环流的加强，环流中心位置南移，高度上升；夏季南半球Hadley环流变化主要表现为强、弱、强的年代际振动，没有明显的线性趋势. 研究还显示冬季Hadley环流与Nino3区SST正相关，这种相关性具有年代际变化特征. 年际尺度上，冬季北半球Hadley环流与Nino3区SST正相关；夏季南半球Hadley环流与Nino3区SST负相关，即当赤道中东太平洋SST异常偏暖(冷)时，冬、夏季Hadley环流变强(弱).     

索马里急流的年际变化及其对半球间水汽输送和东亚夏季降水的影响

利用美国国家环境预报中心和美国国家大气科学研究中 心（NCEP/NCAR）再分析月平均气候资料以及Xie和Arkin分析的月平均降水资料（1968～199 8年），针对索马里低空急流（SMJ）的年际变化及其对东亚夏季降水的影响问题展开了分析 研究. 结果揭示，SMJ作为最主要的越赤道气流，对两个半球间水汽输送起最关键的作用， 它把水汽从冬半球输送到夏半球. 夏季SMJ的年际变化有全球范围内的环流异常与之相联系 ，特别是东亚沿岸的波列状异常分布、南亚高压以及澳大利亚以南的偶极型异常分布；它 也同春季的北印度洋等海区的海温异常有密切关系. 研究还表明，春季SMJ的年际变化对东 亚夏季降水和大气环流有显著影响，由于SMJ影响的超前性，因此它在东亚夏季气候预测上 有重要意义.     

淮河流域夏季降水与前冬北太平洋涛动联系的年代际变化

利用我国160站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了前冬北太平洋涛动（NPO）在20世纪70年代中期发生年代际突变前后与淮河流域夏季降水的联系.研究发现两者之间的对应关系具有明显的年代际变化.20世纪70年代中期以前,前冬NPO与淮河流域夏季降水为显著的负相关,之后这种关系明显减弱.本文进一步探讨了20世纪70年代中期突变前后与前冬NPO异常相联系的大气环流场的变化.结果表明,在年代际突变前,当前冬NPO偏强（弱）时,夏季西太平洋对流层低层为异常气旋（反气旋）型环流控制,淮河流域上空大气异常下沉（上升）,同时向淮河流域的水汽输送减弱（加强）,这些条件不（有）利于淮河流域降水的发生,淮河流域夏季降水因而偏少（多）.在年代际突变后,前冬NPO异常对后期夏季与淮河流域降水相关联的大气环流系统的影响变得不明显,从而减弱前冬NPO与夏季淮河流域降水的联系.     

阿拉伯半岛-北太平洋型遥相关及其与亚洲夏季风的关系

利用相关分析和经验正交分解方法对过去57a NCEP-NCAR夏季亚洲-北太平洋地区海平面气压场进行了分析,揭示了一种新的遥相关模态,即阿拉伯半岛．北太平洋型遥相关（Arabian Peninsula-North Pacific Oscillation,APNPO）．研究表明,APNPO在本质上反映的是对流层低层北太平洋高压和南亚夏季风低压之间的一种共变特征,它的变化与亚洲夏季风的变化之间有着密切的联系．在年际尺度上,APNPO与东亚夏季风（East Asian summer monsoon, EASM）和南亚夏季风（South Asian summer monsoon, SASM）均存在显著的关联;在年代际尺度上,该遥相关与东亚夏季风的关系更为密切：两者均在20世纪60年代中期和70年代末发生了两次明显的年代际突变．通过分析与APNPO相关的环流场,探讨了APNPO与亚洲夏季风联系的物理过程．发现当APNPO偏强时,索马里急流、SASM气流、EASM气流以及南亚高压均得到加强,同时还通过高层的纬向波列在中国东北地区上空形成了一个异常的反气旋性环流．此外,强的APNPO还可加强对亚洲季风区的水汽输送,由此在印度半岛及中国华北地区造成强的水汽辐合．所有的这些大气环流和水汽条件的改变最终导致亚洲夏季风及印度和中国华北地区降水的异常．研究还发现APNPO的变化从春到夏具有较好的持续性,春季的APNPO与亚洲夏季风变化也存在显著的相关关系．从这个意义上讲,春季APNPO变化的超前性对于后期亚洲夏季风降水的预测具有潜在的重要参考价值．     

全球变暖背景下春季Hadley环流与东亚夏季风环流年际对应关系的多模式预估

观测事实揭示,春季Hadley环流在年际时间尺度上与东亚夏季风环流和降水具有密切联系.在未来全球变暖背景下,春季Hadley环流与东亚夏季风环流和降水的这种年际关系是否会发生变化？针对该问题,本文在评估的基础上选取五个气候模式,分析了A1B排放情景下春季北半球Hadley环流年际变率的未来变化及其与东亚夏季风环流和降水的年际关系.多模式集合(MME)预估结果表明,在全球变暖背景下,与20世纪末期(1970—1999年)相比,到21世纪末期(2070—2099年),春季北半球Hadley环流的年际变率强度将减弱,减弱幅度达32%.随着春季Hadley环流年际变率的减弱,其与夏季西太平洋副热带高压和东亚夏季风强度的联系将变弱.MME模拟结果还显示,春季Hadley环流与夏季东亚西风急流和降水的关系也降低,但各单个模式间存在较大差异.     

El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型的数值模拟

给定1948～1999年逐月变化的全球观测的海表温度分布，使用全球大气环流模式（CCM3/NCAR）模拟了大气对海表温度变化的响应，利用SVD和合成检验方法，分析了El Nino发展阶段夏季、成熟阶段冬季以及衰亡阶段夏季东亚大气环流的年际异常型.结果表明：El Nino发展阶段夏季，中国东北、朝鲜半岛以及日本海附近为高度负异常中心，西太平洋副高偏弱、偏东，东亚夏季风增强；El Nino成熟阶段冬季，东亚大槽加强，东亚北部冬季风加强；El Nino衰亡阶段夏季，西太平洋副高偏强、偏南、西伸，东亚夏季风减弱；El Nino事件在其衰亡阶段夏季与东亚大气环流异常的关系最紧密，其次是成熟阶段冬季，最后是发展阶段夏季.模拟的El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型易于解释以往研究中观测分析揭示的由El Nino造成的我国东部气温和降水异常型.     

北美高压的季节变化特征及其与华北夏季降水的关系

采用1958-1997年月平均NCAR/NCEP资料和1979-1995年旬、月加热场资料,对北美高压各特征参数的季节变化特征及其形成机制进行了分析.结果表明,北美高压具有明显的季节和年际变化,高压在盛夏位置偏北偏东,强度偏强.1978年前后高压的位置和强度发生明显的年代际变化.北美高压具有趋暖性,在其季节变化过程中,落基山地区的潜热加热和感热加热均起到重要作用.结果还表明,前期冬季北美高压的强度对华北夏季降水具有显著影响.     

华北降水年代际、年际变化特征与北半球大气环流的联系

利用美国NCEP再分析月平均资料及我国华北地区26个测站月降水资料,采用奇异值分解（SVD）方法,研究了华北降水的年代际和年际变化特征与北半球大气环流的联系.结果表明,首先对降水和大气变量资料作相应时间尺度的分离是非常必要的,否则所得到的SVD结果不能反映年代际变化特征而只能反映年际变化特征;华北降水年代际和年际变化对应的大气环流异常有明显的差异;对应发生在20世纪70年代后期华北降水的一次年代际跃变,环流场均存在明显的跃变,而且有一个从地面向对流层上层传播的过程.     

Arabian Peninsula-North Pacific Oscillation and its association with the Asian summer monsoon

Using correlation and EOF analyses on sea level pressure from 57-year NCEP-NCAR reanalysis data, the Arabian Peninsula-North Pacific Oscillation (APNPO) is identified. The APNPO reflects the co-variability between the North Pacific high and South Asian summer monsoon low. This teleconnec- tion pattern is closely related to the Asian summer monsoon. On interannual timescale, it co-varies with both the East Asian summer monsoon (EASM) and South Asian summer monsoon (SASM); on decadal timescale, it co-varies with the EASM: both exhibit two abrupt climate changes in the middle 1960s and the late 1970s respectively. The possible physical process for the connections between the APNPO and Asian summer monsoon is then explored by analyzing the APNPO-related atmospheric circulations. The results show that with a strong APNPO, the Somali Jet, SASM flow, EASM flow, and South Asian high are all enhanced, and an anomalous anticyclone is produced at the upper level over northeast China via a zonal wave train. Meanwhile, the moisture transportation to the Asian monsoon regions is also strengthened in a strong APNPO year, leading to a strong moisture convergence over India and northern China. All these changes of circulations and moisture conditions finally result in an anoma- lous Asian summer monsoon and monsoon rainfall over India and northern China. In addition, the APNPO has a good persistence from spring to summer. The spring APNPO is also significantly corre- lated with Asian summer monsoon variability. The spring APNPO might therefore provide valuable in- formation for the prediction of Asian summer monsoon.     

近60年全球大气环流经向模态的气候变化

本文根据1948～2004年NCEP/NCAR 1000 hPa、500 hPa、100 hPa高度场逐月再分析资料，分析了近60年全球大气环流经向模态的气候变化. 结果表明：近60年来第一模态从低层到高层都表现出高纬与低纬地区之间明显的反向变化关系，且随时间有明显的增强趋势. 第一模态位相发生了相反的改变，低纬地区由负距平演变为正距平，高纬地区由正距平演变为负距平. 1000 hPa和500 hPa高度场上的南半球比北半球变化激烈，而100 hPa高度场上的北半球比南半球变化激烈. 第二模态在1000 hPa高度场上，主要表现为南极涛动（AAO）和北极涛动(AO)，且两涛动在年际、年代际尺度上表现出明显的负相关关系；在100 hPa高度场上，主要表现为南北半球高纬度地区之间的反向变化；500 hPa高度场是1000 hPa和100 hPa的一个过渡层次，主要表现出明显的南极涛动(AAO). 第二模态可能是南北半球中高纬环流相互作用的桥梁.     

春季北大西洋涛动与东亚夏季风年际关系的转变及其可能成因分析

本文的相关分析表明,在1948~2009年期间东亚夏季风(EASM)与前期春季(4~5月)北大西洋涛动(NAO)之间存在显著的年际相关关系,但这种关系具有明显的年代际变化特征,即在1970s发生了由正相关到负相关的转变.进一步的合成分析指出,春季NAO与EASM之间年际相关关系的转变,与春季和前期冬季(12~3月)北大西洋海盆尺度的海-气耦合模,即NAO-海温异常(SSTA)三极子耦合模的影响作用密切相关.春季NAO异常对EASM年际变化的影响主要依赖于前者所激发的SSTA三极子模态由春季到夏季的记忆性.然而,该模态不但受到春季NAO的控制,而且还会受到前冬NAO-SSTA三极子耦合模的增强或削弱作用,其中后者的影响作用具有明显的年代际变化特征.在1970s之前,前冬NAO-SSTA三极子耦合模对春季SSTA三极子模态存在明显的非对称作用,即前者主要对后者的正位相异常存在显著的削弱作用;在1970s之后,前者对后者正/负位相异常的影响作用均不明显.因此,在春季NAO对称作用与前冬NAO-SSTA三极子耦合模非对称作用的共同影响下,春季NAO与SSTA三极子模态的年际相关关系存在显著年代际变化,进而引起了春季NAO与EASM的年际相关关系在1970s的转变.     

中蒙地区沙尘暴研究的若干进展

本文首先回顾了近20多年来我国沙尘暴研究的3个主要阶段，然后从沙尘观测、沙尘暴气候学、沙尘暴爆发和沙尘传输的环流型、沙尘暴活动的年代际变化和原因、以及待深入研究的问题等5方面简要评述了它的研究进展和问题. 指出中蒙沙尘主要来源于中国西北及蒙古国南部和西北部地区；随沙尘天气强度逐渐加强（即从背景大气到浮尘、扬沙、沙尘暴、强及特强沙尘暴），它们的地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增；揭示了我国北方及蒙古国南部的七大沙尘暴多发区，沙尘暴主要出现在春季午后至傍晚间丰富的沙源，强风和不稳定的大气层结是形成沙尘暴的3个主要因子；中蒙地区沙尘暴爆发的环流主要有低压冷锋型和低压、冷锋加中尺度系统的强对流型两类，前者占绝大多数，后者是极少数，但为沙尘暴爆发短期预报的难点，沙尘的传输主要决定于低空环流型；近50年来中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化，而且中蒙中、东及西区三区系的变化不完全相同. 它们与北方风沙区生态环境恶化，特别是蒙古及日本海附近气旋频数的年代际变化有关；防御沙尘暴重点要抓上述七大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立，治理措施要因地制宜；要加强沙尘暴爆发和沙尘输送的数值预报和模拟研究.     

Influence of atmospheric heat sources over the Tibetan Plateau and the tropical western North Pacific on the inter-decadal variations of the stratosphere-troposphere exchange of water vapor

This study investigates the Stratosphere-Troposphere Exchange(STE) of water vapor,emphasizes its interdecadal variations over Asia in boreal summer,and discusses the influences of atmospheric heat sources over the Tibetan Plateau and the tropical western North Pacific(WNP) on them by using the Wei method with reanalysis data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) for the years of 1958-2001.The climatology shows that the upward transport of water vapor across the tropopause in boreal summer is the most robust over the joining area of the South Asian Peninsula and Indian-Pacific Oceans(defined as AIPO).The upward transport over there can persistently convey the abundant water vapor into the stratosphere and then influence the distribution and variation of the stratospheric water vapor.The analysis shows that interdecadal variations of the water vapor exchange over the AIPO are significant,and its abrupt change occurred in the mid-1970s and the early 1990s.In these three periods,as important channels of the water vapor exchange,the effect of Bay of Bengal-East Asia as well as South China Sea was gradually weakening,while the role of the WNP becomes more and more important.Further studies show that atmospheric heat sources over the Tibetan Plateau and the WNP are two main factors in determining the interdecadal variations of water vapor exchange.The thermal influences over the Tibetan Plateau and the WNP have been greatly adjusted over the pass 44 years.Their synthesis influences the interdecadal variations of the water vapor exchange by changing the Asian summer monsoon,but their roles vary with time and regions.Especially after 1992,the influence of heat source over the Tibetan Plateau remarkably weakens,while the heat source over the WNP dominates the across-tropopause water vapor exchange.Results have important implications for understanding the transport of other components in the atmosphere and estimating the impact of human activities(emission) on global climate.     

Hadley环流与北太平洋涛动的显著关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了冬季（11～4月）Hadley环流与北太平洋涛动（NPO）的变化特征以及它们之间的关系.本文选取0°~30°N区域里最大质量流函数来描述北半球Hadley环流强度随时间的演变,利用(20°N, 180°~160°W) 和 (60°N, 180°~160°W) 区域平均的标准化海平面气压差代表NPO强度.结果表明,冬季北半球Hadley环流与NPO的变化形势非常一致,两者都具有显著的年际和年代际变化（70年代前处于负位相,80年代之后处于正位相）,同时还呈现出明显的增强趋势.Hadley环流变化与NPO异常的关系非常密切,在年际和年代际时间尺度上都具有显著的正相关.这种强相关性在大气环流场上可以得到很好的印证.研究还揭示,太平洋地区10°~30°N下沉支和40°~60°N上升支的异常运动可能是这种关系存在的主要内在原因.     

南海夏季风爆发与南大洋海温变化之间的联系

利用1979-2009年NCEP第二套大气再分析资料和ERSST海温资料,分析南海夏季风爆发时间的年际和年代际变化特征,考察南海夏季风爆发早晚与南大洋海温之间的联系.主要结果为:(1)南海夏季风爆发时间年际和年代际变化明显,1979-1993年与1994-2009年前后两个阶段爆发时间存在阶段性突变;(2)南海夏季风爆发时间与前期冬季(12-1月)印度洋-南大洋(0-80°E,75°S-50°S)海温、春季(2-3月)太平洋-南大洋(170°E -80°W,75°S-50°S)海温都存在正相关关系,当前期冬、春季南大洋海温偏低(高)时,南海夏季风爆发偏早(晚).南大洋海温信号,无论是年际还是年代际变化,都对南海夏季风爆发具有一定的预测指示作用;(3)南大洋海温异常通过海气相互作用和大气遥相关影响南海夏季风爆发的迟早.当南大洋海温异常偏低(偏高)时,冬季南极涛动偏强(偏弱),同时通过遥相关作用使热带印度洋-西太平洋地区位势高度偏低(偏高)、纬向风加强(减弱),热带大气这种环流异常一直维持到春季4、5月份,位势高度和纬向风异常范围逐步向北扩展并伴随索马里越赤道气流的加强(减弱),从而为南海夏季风爆发偏早(偏晚)提供有利的环流条件.初步分析认为,热带大气环流对南大洋海气相互作用的遥响应与半球际大气质量重新分布引起的南北涛动有关.     

太平洋年代际振荡与南北半球际大气质量振荡及东亚季风的联系

众多研究表明,太平洋年代际振荡(PDO)与东亚季风以及我国气候的年代际异常存在显著影响,然而其影响途径及机制仍不明确.本文分别分析了年代际尺度上的太平洋年代际振荡(PDO)、南北半球际大气质量振荡(IHO)以及东亚季风的变化特征,据此建立了三者之间的关系,并进一步分析了它们对我国东部冬夏两季年代际气候异常的影响,所得主要结果包括:(1)PDO与IHO以及东亚季风强度具有明显的年代际波动特征,三者之间存在较好联系,其中它们在70年代和90年代后期处于负位相,而在80年代至90年代中期均处于正位相期.PDO和IHO对全球大范围的低层气温异常,以及大气质量迁移尤其是东半球30°S-50°N区域的质量变化具有显著并且空间一致的影响;(2)当PDO为正位相时,整层大气质量年代际异常呈偶极型的自东半球向西半球太平洋区域输出,造成了南北半球际以及海陆间大气质量迁移,同时引起Walker环流的上升和下沉支位置变化,以及越赤道大气质量流的向北异常输送,并由此建立起东亚季风与PDO和IHO之间的联系;(3)PDO年代际异常与冬夏季节蒙古地区地表气压变动存在密切联系.当PDO指数增强时,冬夏季850hPa均出现显著反气旋风场异常,并在我国东部形成异常北风,从而显著影响东亚冬夏季风强度变化.与之对应,PDO指数与我国东部大部分地区的站点气温、降水的年代际分量保持显著的同期相关.     

Oscillation characteristics of summer precipitation in the Huaihe River valley and relevant climate background

Based on the summer precipitation data from the Huaihe River valley and the middle and lower reaches of the Yangtze River from 1922 to 2007,we analyzed the interannual and interdecadal oscillation and probability distribution characteristics of summer precipitation in the Huaihe River valley during the same period,using the wavelet transform and generalized extreme distribution methods.Whereby,we studied the climate background of East Asia Summer Monsoon (EASM),Sea Surface Temperature (SST),East Asia teleco...