土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验

用区域气候模式 (RegCM_NCC) 对江淮流域地区春季初始土壤湿度异常导致的区域气候效应进行了数值模拟分析, 结果表明:土壤湿度异常变化对区域降水的影响非常显著, 土壤湿度的正异常使得异常区域内降水增大, 地面空气增湿、蒸发加大, 与此相应, 地表气温迅速降低, 土壤湿度的负异常有与之相反的结果, 这种区域气候响应是通过改变地表辐射平衡及地-气系统能通量而实现的; 区域土壤湿度异常对短期气候的影响在一个月之内较明显, 它的影响可持续至以后的几个月, 但强度逐渐减弱; 区域土壤湿度异常的气候响应不仅仅局限于异常区域内部, 而且可以通过次级环流影响到其他区域的降水、温度等变化。     

赤道东太平洋海表温月异常的数值试验

本文利用中科院大气物理研究所的两层大气环流模式（ＩＡＰ－ＧＣＭⅡ）作了冬季赤道东太平洋地区海表水温月异常增暖对气环流及我国气候影响的数值试验。结果表明,该处海表水温的异常增暖能引起中太平洋信风带Ｗａｌｋｅｒ环流的改变并激发同中高纬度３０－５０天的低频振荡;当该异常结束后,其后效仍会对我国的气候产生影响。     

平流层信号在冬季短期气候预测中的应用

平流层大气环流异常信号被认为对冬季对流层短期气候预测或中长期天气预报具有先兆性指示意义,但到目前为止,仍未真正用于短期气候预测。为了获取更多运用平流层环流异常信号预测对流层及地面短期气候的经验,该文利用北半球环状模 (NAM) 信号对2011—2012年冬季我国北方短期气候进行4次预测,并将预测结果与实况进行对比。在4次短期气候预测中,第2次和第3次预测结果与实况吻合很好:第2次成功预测了1月中旬到2月中旬我国东北和华北地区偏冷,第3次则成功预测了这种偏冷状态的持续。成功的主要原因是2011年12月—2012年2月平流层信号周期确定,且对流层和平流层之间动力耦合关系已经建立完全,平流层异常信号在该时段对流层和地面短期气候具有较强指示意义。     

赤道东太平洋海表水温月异常的数值试验

本文利用中科院大气物理研究所的两层大气环流模式（ＩＡＰ－ＧＣＭ Ⅱ）作了冬季赤道东太平洋地区海表水温月异常增暖时对大气环流及我国气候影 响的数值试验。结果表明,该处海表水温的异常增暖能引起中太平洋信风带Ｗａｌｋｅｒ 环流的改变并激发出中高纬度３０－５０天的低频振荡;当该异常结束后,其后效仍 会对我国的气候产生影响。     

河套地区一次强沙尘暴天气过程分析

文章利用Micaps系统、地面常规观测气象资料,通过对高空、地面、风场、物理量场及卫星云图特征分析表明:前期的干暖气候及上游充足的沙源是形成巴彦淖尔市沙尘暴不可缺少的环境因素和物质基础;500~700hPa贝加尔湖低涡底部的西北气流风力在16~30m·s-1,并形成一支急流带,冷平流在10个纬度内有5根等温线的密集带,等高线与等温线交角≥45℃,是形成沙暴天气的前提条件之一;影响河套地区的地面冷锋,其后部的地面冷高压紧随其后,高低压之间气压梯度及地面风的加大以及沙尘暴出现前期近地面气温增温明显,大气层结不稳定度显著增大,为沙尘暴天气的爆发提供了动力条件和热力条件;通过对物理量场的分析,整层的干暖条件、强烈的上升运动及低层辐合高层辐散形成的次级环流的垂直作用,是沙尘暴发生发展的动力源泉;高空涡旋云系的发展配合地面辐合上升气流,表明了高低空强烈的抽吸作用对沙尘暴爆发的贡献。     

福建一次强冰雹天气的物理量及雷达回波特征分析

利用MODIS积雪资料以及同期气象资料,分析了2000-2009年玛纳斯河流域积雪面积年内、年际变化及其与同期气温和降水的关系,结果表明:玛纳斯河流域积雪面积在4个不同分带上随季节变化各不相同,其中,带1变化最剧烈,受气候影响最为显著;带2、带3积雪的增加和减少都比较平缓;带4受气候影响最小.从年际波动来看,带1积雪面积随季节变化更为明显,带4在四季变化中均较平稳.对整个流域积雪面积与气候资料的相关分析表明:冬季,流域积雪变化对降水更敏感;而春季,气温是影响流域积雪面积变化的更主要的因素.     

平流层异常下传对2009年12月北半球大范围降雪过程的影响

2009年12月北半球中纬度出现大范围持续低温、暴风雪等天气。采用NCEP／NCAR再分析资料研究了平流层AO（Arctic Oscillation,北极涛动）异常信号下传的特征及其对本次极端气候事件的影响,并讨论了与平流层异常信号下传相关的行星波活动。结果表明：1）与此次极端气候事件相联系的负位相A0异常11月首先发生在平流层,维持将近1个月后于12月初开始下传,并且迅速传至地面。12月整个对流层的位势高度及温度在极区附近出现强的正异常,而中纬度地区则为负异常。2）平流层AO异常信号下传后,地面出现有利于低温降雪过程的环流异常。12月上旬,亚洲大陆东部及北美大陆西部出现异常偏北风,造成了俄罗斯、北美西部大面积负的温度异常;12月中下旬,欧洲大陆盛行偏西北气流,同时蒙古高压增强,欧亚大陆北部包括中国北方出现大片负的温度异常。3）在此次极端气候事件之前,北半球高纬度地区有异常强的行星波上传至平流层,导致平流层出现负位相的AO异常,并维持了一个月;随后,上传到平流层的行星波减弱,同时平流层负位相的AO异常迅速传至地面,导致了有利于低温降雪的环流异常。     

中国东部地区冬季和夏季地面湿度空间分布特征的对比分析

利用中国东部地区315个台站1963~2012年月平均地面观测资料,揭示了东部地区冬季和夏季地面比湿(SH)和相对湿度(RH)多年平均值及其变率的空间分布特征,并分析和比较了地理因素(经度、纬度和海拔高度)对其空间分布的影响。结果表明:1)在冬季,SH(0.4~7 g kg-1)以秦岭-淮河线为界,呈现出"北低南高"的分布特征;RH(41%~82%)则呈现出"南北高、中间低"的分布特征;一般冬季地面湿度相对较低的地区其变化幅度相对较大。2)在夏季,SH(7~20 g kg-1)整体上明显大于冬季,RH(44%~89%)则与冬季差异不大,均呈现由东南部沿海向西北内陆递减的分布特征;同样夏季地面湿度较低的地区通常其变化幅度也相对较大。3)东部地区冬季地面湿度空间分布受地理因素影响,其中纬度是最主要的影响因素,经度次之,海拔高度对其整体分布影响不明显,且地理因素对冬季SH的回归效果明显好于对冬季RH的回归效果。4)东部地区夏季地面湿度空间分布受地理因素影响较冬季显著,纬度同样是影响夏季地面湿度最主要的因素,但海拔高度对夏季SH、经度对夏季RH的影响程度较冬季增大,且地理因素对夏季SH的回归效果同样好于对RH的回归效果。     

大气高度场对春季印度洋海温一致型异常响应的数值模拟

用60 a Hadley气候中心的月平均海温资料,用EOF分析重构了4月份印度洋海温的一致变化型异常,并以此驱动IAP9层大气环流模式,分别研究了海温异常初期适应阶段、异常当月和气候平均夏季3种时间尺度下大气高度场响应的传播和分布特征.研究发现,初期适应阶段,高度场响应的垂直传播约需4d,且受控于整层无辐散约束;冷暖位相高度响应的水平传播路径差异较大,表现出明显的非对称性.海温异常当月,冷位相会激发出全球纬向Rossby波;而暖位相则激发出两半球洋面上2个大圆波列,且均有显著正压性.对气候平均夏季的北半球冷相位,高度响应表现为太平洋上空的3条异常纬带;对暖相位则表现为太平洋和大西洋上空的2个大圆波列.而南半球的高度场对冷位相响应主要表现为2波结构的绕极驻波,暖相位激发出环球的同心异常纬带.     

来自大气内部的季节气候可预测性初探

这是一个十分初步的工作结果.通常认为,气候的季节-年际可预测性主要来自缓慢变化的大气外强迫的异常(如海表温度、积雪、土壤温度和湿度等).作者从大气月平均风场异常的持续性以及与东亚季风年际异常相关的全球大气环流异常特征两个方面初步探讨东亚夏季气候的可预测性.初步结果说明,大气月平均风场在对流层上层和平流层下层的热带区域及一些关键区域可持续性可以超过一个季节,并且与东亚季风有显著相关,从而使得从大气内部变化来考虑东亚夏季风气候仍然有一定的可预测性.     

欧亚中高纬春季地表感热异常与长江中下游夏季降水的可能联系

利用国家气候中心提供的中国区域753站降水观测资料、ECMWF逐月地表感热通量再分析资料和NECP/NCAR再分析资料,讨论了欧亚大陆中高纬春季地表感热异常与长江中下游夏季降水之间的联系及其相关的物理机制。分析发现欧亚大陆中高纬春季地表感热异常与长江中下游地区夏季降水存在显著的正相关:感热偏强期,长江中下游夏季降水偏多;感热偏弱期,长江中下游夏季降水偏少。春季感热异常偏强时,夏季东亚副热带西风急流主体位置偏东、强度偏强、范围偏大,长江中下游地区主要受辐合上升气流控制,水汽输送条件好,降水异常偏多。而春季感热偏弱时,情况大致相反,则夏季降水异常偏少。研究表明欧亚大陆中高纬春季地表感热通量异常变化对我国长江中下游夏季降水预测具有一定的指示意义。     

北极涛动、极涡活动异常对北半球欧亚大陆冬季气温的影响

利用1951-2012年NCEP/NCAR全球月平均500 hPa高度场、气温场等再分析资料,北极涛动（AO）指数,北半球及其4个分区的极涡指数等资料,分析极涡和AO对北半球特别是欧亚大陆冬季气温异常分布的影响。北半球极涡面积指数与北半球气温相关场呈由北向南的“+、-”分布,显著正相关中心位于极区,显著负相关中心位于欧亚大陆中高纬度地区;AO指数与气温的相关场分布与此反位相。极涡各分区面积指数体现与各大洲气温显著相关的地域特征,尤其是亚洲极涡面积指数比AO的相关区域更偏向亚洲和中国东部及沿海地区,能表征亚洲大陆冬季风向中低纬度爆发的某些特征。2006年以来AO指数呈较明显的下降趋势,北半球、亚洲区极涡面积指数呈显著的上升趋势,这是有利于欧亚大陆近几年连续冬季气温异常偏低的年代际背景;2009-2011年北半球欧亚大陆冬季大范围低温事件,不仅与冬季AO负位相明显变强有关（2011年除外）,与北半球以及亚洲区极涡面积指数偏大联系更为密切,亦表明该区域冬季变冷的自然变率明显增强。     

An Interdecad l Change of Summer Atmospheric Circulation over Asian Mid-High Latitudes and Associated Effects

The atmospheric circulation over the mid-high latitudes in Asia has an important influence on regional climate, yet its long-term variation has not been fully explored. The main task of this study is to reveal the interdecadal variation features of summer atmospheric circulation over Asian mid-high latitudes in recent decades. The results show that the atmospheric circulation over mid-high latitudes of Asia has stronger interdecadal fluctuations than that over low latitudes and one significant change center appears near Lake Baikal. It is found that the atmospheric circulation near Lake Baikal has a significant interdecadal change around 1996 and a deep anomalous anticyclonic circulation has been controlling this region since then, which contributes to the significant increase in the surface temperature near Lake Baikal since 1997 and makes the region a remarkable warming center in Asia in recent 40 years. During 1997-2015, the pattern of less precipitation in the north and more precipitation in the south of east China is closely related to the anomalous anticyclonic circulation near Lake Baikal. Especially, this anomalous circulation near Lake Baikal has been found to contribute to the obvious interdecadal decrease of the precipitation in northeast China and north China near 1997. The sea surface temperature (SST) of northwestern Atlantic is an important influence factor to the interdecadal change in the atmospheric circulation near Lake Baikal around 1996.     

An Interdecadal Change of Summer Atmospheric Circulation over Asian Mid-High Latitudes and Associated Effects

The atmospheric circulation over the mid-high latitudes in Asia has an important influence on regional climate, yet its long-term variation has not been fully explored. The main task of this study is to reveal the interdecadal variation features of summer atmospheric circulation over Asian mid-high latitudes in recent decades. The results show that the atmospheric circulation over mid-high latitudes of Asia has stronger interdecadal fluctuations than that over low latitudes and one significant change center appears near Lake Baikal. It is found that the atmospheric circulation near Lake Baikal has a significant interdecadal change around 1996 and a deep anomalous anticyclonic circulation has been controlling this region since then, which contributes to the significant increase in the surface temperature near Lake Baikal since 1997 and makes the region a remarkable warming center in Asia in recent 40 years. During 1997-2015, the pattern of less precipitation in the north and more precipitation in the south of east China is closely related to the anomalous anticyclonic circulation near Lake Baikal. Especially, this anomalous circulation near Lake Baikal has been found to contribute to the obvious interdecadal decrease of the precipitation in northeast China and north China near1997. The sea surface temperature(SST) of northwestern Atlantic is an important influence factor to the interdecadal change in the atmospheric circulation near Lake Baikal around 1996.     

关键区海温年代际异常对我国东部夏季降水影响

利用1931—2010年UKMO HADISST1全球月海表温度、NOAA再分析资料及我国东部96个站月降水量资料,使用REOF,SVD及合成分析等方法探讨了关键区冬季海表温度 (SST) 年代际异常对我国东部夏季降水的影响。结果表明:当冬季黑潮区SST年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度呈“+-+”距平分布,西风带经向环流盛行,西太平洋副热带高压加强、西伸;850 hPa风场距平场上,北方地区为反气旋性异常控制,南海上空为异常偏南气流,这样的环流配置有利于我国东部夏季多雨带出现在长江中下游地区;当冬季南印度洋偶极子 (SIOD) 年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度为正距平,阻塞形势发展,经向环流盛行,有利于冷空气南下,西太平洋副热带高压强度偏强,位置略偏南、偏西;850 hPa风场距平场上,北方地区为一反气旋性异常控制,异常偏北气流延伸至我国南方地区,索马里越赤道气流偏强。这种环流配置使得副热带锋区偏南,夏季多雨带位于华南及东南沿海地区。     

2012年春节期间广东罕见低温阴雨天气特点及成因

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR分析资料,以及国家气候中心的海温监测资料等,初步分析了2012年春节前后广东极端低温阴雨天气过程的特点和成因。结果表明,此次过程具有极端温度低、低温范围广、阴雨时间长的特征;此次罕见天气过程是在＂北极涛动＂负位相活动和显著＂拉尼娜＂事件背景下发生,与欧亚地区持续大气环流异常密切相关。乌拉尔山阻塞高压建立后,中高纬稳定的＂两脊一槽＂形势下,有利于短波槽东南移影响华南;同时,高原南侧的南支西风槽加深增强了低纬水汽往华南地区输送,冷暖空气在华南长时间交绥,造成了持续的低温阴雨过程。过程期间,粤北近地层极端气温低,但中层暖层无论从强度、厚度及持续时间均未有2008年明显,因此过程主要以＂低温＂和＂阴雨＂为主,并未发生类似2008年初的粤北持续大范围＂低温雨雪冰冻＂天气。     

ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用

采用诊断方法研究了El Nino和La Nina事件对中高纬大气低频振荡的调频作用。应用1950—1996年北半球中高纬逐日500 hPa高度场资料进行功率谱分析得出：夏季低频振荡较弱,冬季低频振荡较强;El Nino事件有使低频振荡周期缩短的趋势,La Nina事件有使低频振荡周期延长的趋势。     

2015年初北极极端气旋对中国寒潮的影响

从北大西洋中高纬度进入北极的极端气旋会引起北极异常增暖,与中高纬度极端天气事件关系密切,危害极大。利用ERA-Interim再分析资料和中国地面气象站观测资料,探讨了2015年1—2月两个极端气旋（C1,C2）影响中国天气的物理过程和机制。结果表明:当极端气旋生成并北移,附近大气低层和高层均出现异常增暖,中高纬度大气环流表现为乌拉尔阻塞形势形成,极涡断裂,低压槽加深南压,我国发生寒潮天气;且极端气旋伴随的异常增暖加强Rossby波能量频散,使中高纬度的槽和脊发展。对比发现,C1和C2的生成地和路径均存在差异,相比于C2,C1生成纬度较高且路径偏东,对应低温寒潮天气范围更大,但强度比C2略弱。这些结果均表明,极端气旋的生成和移动是中国寒潮天气发生的重要原因之一。     

热带和中高纬地区季节内振荡的特征及其动力学诊断

使用5年低阶全球谱模式资料,对中高纬大气和热带大气季节内振荡的动力学性质和传播特征进行了诊断研究。分析发现模式再现了大气中季节内振荡在热带和中高纬地区的传播特性以及它们之间的差异。热带大气30—60天振荡在速度势场上表现为纬向—波结构和行波特性,而在散度风场上反映了赤道西太平洋—印度洋东西向偶极子型的振荡。中高纬大气30—60天振荡表现为定常波位相和振幅的变化,即波包络的传播特征。它与中高纬地区遥相关型的转换有关,通过遥相关位相和振幅的变化,不仅完成了热带和中高纬地区之间以及热带不同区域之间的能量输送,而且通过这种能量输送过程把南、北半球中高纬地区季节内振荡联系起来。      

1998年和2016年北大西洋海温异常对中国夏季降水影响的数值模拟研究

基于1979-2016年ERA-Interim再分析资料和CAM5.3模式,研究了2016年和1998年北大西洋海温异常对中国夏季降水以及大尺度环流的可能影响及其机制。结果表明,这两年前夏（6-7月）长江中下游及其以南地区降水均异常偏多,但1998年降水异常较2016年更为显著。后夏（8月）,2016年长江以南地区降水异常偏多,长江-黄河流域降水异常偏少,而1998年降水异常分布与之相反。2016年和1998年夏季中国东部降水异常的差异与西北太平洋对流层低层异常反气旋以及欧亚中高纬度环流变化的共同作用直接相关。敏感性数值试验的结果表明,北大西洋海温异常的显著差异是导致2016年和1998年夏季中国东部降水以及大尺度环流异常存在明显差异的重要原因之一。一方面,北大西洋海温异常可以通过改变欧亚中高纬度环流进而对中国夏季降水产生影响。1998年北大西洋海温异常自热带至副极地呈类似"+ - +"型分布,这种海温异常型能够在前夏欧亚中高纬度地区激发出双阻型的环流异常响应。2016年北大西洋海温异常自热带至副极地呈相对弱的"- + -"型分布,欧亚中高纬度环流异常响应总体偏弱。另一方面,北大西洋海温异常还可以通过影响热带纬向环流进而对西北太平洋对流层低层异常反气旋起调制作用。1998年北大西洋海温异常对夏季西北太平洋异常反气旋起增强作用,这与热带印度洋-太平洋海温的强迫作用相协调。然而,2016年北大西洋海温异常则有利于西北太平洋异常反气旋的减弱,这与热带印度洋-太平洋海温的强迫作用相反。因此,在这3个大洋的协同作用下,2016年和1998年前夏西北太平洋异常反气旋均偏强,但前者的振幅弱于后者。在后夏,1998年西北太平洋对流层低层仍受异常反气旋控制,2016年则为异常气旋控制。