江苏冬夏极端气温与大气环流及海温场的遥相关

以江苏夏季最高气温和冬季最低气温场为例，研究海气耦合作用对区域气温场异常型态的影响，结果表明，江苏夏季最高气温受到同期海气耦合作用的影响较明显，冬季最低气温受同期海气耦合作用的影响较少；从一定意义上说，夏季最高气温的降低是由于东太平洋遥相关型强度的变化及同期北太平洋海温距平分布型的强度加强所致，而冬季最低气温的升高则是由于WA型及欧亚大陆上空环流型强度的变化及同期北太平洋海温距平分布型的强度减弱所致。     

20世纪70年代末前后北半球冬季对流层遥相关的时空演变研究

应用NOAA提供的1950～2008年月平均500 hPa高度场再分析资料、海表温度、太平洋年代际振荡(PDO)指数和大西洋三极模(ATM)指数, 研究了20世纪70年代末前后北半球冬季对流层遥相关的时空演变规律。相关分析、Mann-Kendall分析和凝聚小波分析的结果表明, 20世纪70年代末以来, 太平洋—北美(PNA)型、欧亚(EUP)型、西太平洋(WP)型和西大西洋(WA)型四种遥相关空间分布和时间演变产生较为显著的变化。空间分布的变化既体现在遥相关正、负异常中心的强度上, 也体现在正、负异常的范围上; 时间演变方面的变化则体现在PNA和WP遥相关指数具有上升趋势, EUP和WA遥相关指数具有一定下降趋势。20世纪70年代末以来, 影响北半球冬季5种遥相关型的海温关键区均有所改变。其中, 各大洋上影响EUP遥相关型的海温关键区面积显著缩小, 影响WA遥相关型的太平洋海温关键区面积显著缩小, 影响EA遥相关型海温关键区在北大西洋中南部改变明显; 在16年以上时间尺度上, PDO变化是造成北半球冬季PNA、 EUP、 WP三种遥相关型变化的主要原因; ATM变化是造成北半球冬季WA和EA两种遥相关型变化的主要原因。     

中低纬海气相互作用的耦合型态及其年代际振荡特征研究

采用北半球500hPa高度场和北太平洋海温场月平均资料（1951－1995），借助于SVD分析方法，对北太平洋地区海气相互作用的耦合型态的季节及其年代际变化特征作诊断分析。结果表明：（1）在大气－海洋相互作用过程中，与厄尔尼诺（或拉尼娜）事件有关的SST分布型起着重要作用，而与此耦合的大气则表现为类似于PNA型遥相关的变化。其中冬季（1月）海气相互作作用的耦合程度较高，具体为厄尔尼诺事件对应着高度场的PNA流型。而与拉尼娜相对应的夏季500hPa高度场类似于东亚－太平洋（PJ）流型，但在4个季节中，夏季的海气相关耦合程度相对较差。春秋季同属于过渡季节，秋季海气之间的相关耦合不及春季紧密。（2）1976年前后海气耦合分布型态发生明显变化，冬季500hPa高度场PNA流型加强，阿留申低压加深并向东南移动，1976年后的夏季500hPa高度场的PJ流型表现明显，而1976年前这个遥相关型并不显著。     

北方涛动同北半球温带大气环流的遥相关(一)——基本结构

本文利用1951—1980年逐季的平均值资料(共120个季)讨论了北方涛动和与其相联系的北太平洋海温与北半球海平面气压场、500hPa位势高度场遥相关的基本结构,并与南方涛动和赤道东太平洋海温的结果进行了对比分析.发现北太平洋Namias海区和加利福尼亚海流区海温的变化与北方涛动具有很密切的联系;北方涛动和这两个海区的海温同北半球中高纬度大气环流特别是PNA型和NAO型环流异常存在明显的遥相关关系;南方涛动和赤道太平洋海温同WP型或NPO型环流异常关系比较密切,而与PNA型和NAO型的关系不如北方涛动和Namias海区及加利福尼亚海流区海温的显著.     

太平洋—日本遥相关型的年代际变化特征及其成因

本文首先利用NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料以及中国753站降水资料对太平洋—日本(Pacific-Japan,简称P-J)遥相关型在上世纪70年代末期气候突变前后的年代际变化特征进行了分析研究。结果表明,在气候突变前后,P-J遥相关型的位置发生了显著的变化,气候突变以后其位置明显向西向南偏移。这种位置的变化同样也反映在纬向风场、高度场上。研究结果还表明,气候突变前后P-J遥相关型的年代际变化与热带太平洋和印度洋海温变化有关。气候突变之前,P-J遥相关型的变化与前期热带太平洋和印度洋海温不存在显著的相关;但在气候突变之后,P-J遥相关型与前期冬春季的热带太平洋、印度洋海温之间存在大范围的显著相关区。这种P-J遥相关型与热带太平洋、印度洋海温相关关系的年代改变可能与1970年代中期以后赤道中东太平洋海温变化振幅明显增强有关。随后,本文采用一个高分辨率的大气环流模式,通过一系列的数值试验也进一步证实了1970年代末期热带太平洋和印度洋海温的年代际变化确实可致使P-J遥相关型位置发生相应的改变。     

冬季戴维斯海峡的海冰面积年陈变化与东亚气候关系研究

采用北极1°×1°海冰面积指数、海平面气压、500hPa高度场和中国160站气温等资料,分析了戴维斯海峡海冰的年际变化与大气环流及东亚气候的关系,结果发现冬季戴维斯海峡是影响东亚以及北半球气候变化的关键区之一,该区海冰面积年际变化与500hPa高度场的WA型、EU型遥相关以及东亚冬季风强、弱之间存在密切的关系.冬季该区海冰偏多,则500hPa高度场在北大西洋戴维斯海峡西欧一带为WA型遥相关(美国东部高度场偏高,北美东北部到格陵兰一带高度场偏低),在欧亚大陆为出现EU型遥相关(贝加尔湖及其以东和西欧高度场偏高),西伯利亚高压减弱,致使东亚冬季风偏弱,我国东北、西北和华北地区偏暖;而冬季该区海冰偏少时,情况正好相反.     

冬季戴维斯海峡的海冰面积年际变化与东亚气候关系研究

采用北极 1°× 1°海冰面积指数、海平面气压、50 0 h Pa高度场和中国 1 60站气温等资料 ,分析了戴维斯海峡海冰的年际变化与大气环流及东亚气候的关系 ,结果发现 :冬季戴维斯海峡是影响东亚以及北半球气候变化的关键区之一 ,该区海冰面积年际变化与 50 0 h Pa高度场的 WA型、EU型遥相关以及东亚冬季风强、弱之间存在密切的关系。冬季该区海冰偏多 ,则 50 0 h Pa高度场在北大西洋戴维斯海峡西欧一带为 WA型遥相关 (美国东部高度场偏高 ,北美东北部到格陵兰一带高度场偏低 ) ,在欧亚大陆为出现 EU型遥相关 (贝加尔湖及其以东和西欧高度场偏高 ) ,西伯利亚高压减弱 ,致使东亚冬季风偏弱 ,我国东北、西北和华北地区偏暖 ;而冬季该区海冰偏少时 ,情况正好相反。     

CAM3模式模拟厄尔尼诺事件对大气环流异常的影响

采用CAM3（Community Atmosphere Model Version3）模式中海气湍流通量参数化原方案和改进方案,利用观测海温驱动CAM3模式进行气候模拟,以分析模式对厄尔尼诺事件影响气候变化的模拟能力。结果表明,采用CAM3模式海气湍流通量参数化改进方案,模式能够更好地模拟出由厄尔尼诺事件引起的北太平洋和北美地区大气环流的变化,尤其是对厄尔尼诺年冬季阿留申低压强度和与PNA遥相关型有关的500hPa位势高度异常的模拟。     

东亚夏季PJ遥相关型的年际及年代际变化机理

利用夏季东亚地区500 h Pa高度场和菲律宾附近的降水场进行SVD分析,将东亚500 h Pa高度场对应的时间序列定义为PJ指数,该指数不仅清楚地反映PJ型的年际变化,而且反应出PJ型的年代际变化,即500 h Pa高度场型态在20世纪70年代末由"气旋、反气旋、气旋"型突变为"反气旋、气旋、反气旋"型。本文研究表明PJ指数的年际变化与ENSO事件有密切的联系:El Ni1o事件通过电容器充电效应使印度洋海温增暖,而增暖的印度洋海温在菲律宾海附近强迫出异常反气旋,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型。而PJ型态的年代际变化与热带印度洋SST的持续增暖有关。虽然许多学者认为是菲律宾附近海温异常引起对流异常,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型,但我们认为该区域的海温变化并不是造成PJ型年际和年代际变化的原因,而是由于该区域有反气旋(或者气旋)异常,从而辐射增加(减少),蒸发减弱(增加),温跃层下降(上升),SST变暖(变冷),该区域的海温变暖意味着对流是减弱的。本文进一步利用大气环流模式ECHAM5.4进行数值试验,结果表明:当热带印度洋增暖时,在菲律宾海附近强迫出反气旋,并沿东亚激发出"反气旋、气旋、反气旋"PJ遥相关型。     

长江中下游旱涝的环流型与赤道东太平洋海温遥相关波列特征

根据长江中下游地区夏季旱涝年前期冬、春季北太平洋海温分布特征进行分析研究 ,提出了影响区域性旱涝的海温“强信号”概念 ;探讨了北半球大气环流结构对赤道东太平洋海温异常响应问题 ,并研究了东太平洋海温与北半球夏、春季高度偏差场季尺度相关偏差场波列结构相关特征。研究结果表明 ,赤道东太平洋海温异常可能通过低纬walker环流引起赤道西太平洋区域性大气异常运动 ,从而产生遥响应环流型 ,形成类似PNA遥相关“大圆波列”。此类遥响应特征在西太平洋区域表现出与副热带高压、西风槽、阻塞高压等相关的系统的准定常经向波列。研究结果还表明此类经向波列结构描述了中高纬地区系统对低纬异常海温遥响应的动力学特征。应用 1997～ 1998年冬季实际海温资料 ,并在赤道中东太平洋地区引入实际海温异常的敏感性试验 ,较成功地模拟了 1998年夏季长江流域洪涝的降水分布特征。文中从统计、动力分析和数值模拟综合分析方法揭示出由前期东太平洋海温异常引起的大气环流变异 ,构成中国长江流域旱涝的物理图像及其动力学模型。     

INTERACTION BETWEEN ATMOSPHERE AND OCEAN AND TELECONNECTION IN THE ATLANTIC DURING THE COLD SEASON

In this paper,the WA teleconnection pattern of SST in the Atlantic during the cold season is confirmed.The resultsshow the WA pattern of atmosphere is linked to the SST pattern and relative higher frequencies account for most of theWA signal.The linked pair of atmosphere and ocean patterns might be mutually supportive and exhibit“quasi-annualcycle”.The possible explanation for the polarity reversal of WA pattern is also discussed.     

北半球冬季大气环流遥相关的长期变化及其与我国气候变化的关系

研究北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化发现：ＷＡ，ＰＮＡ型有明显趋势变化及年代际变化。ＷＡ型有明显负趋势，ＰＮＡ型有正趋势，它们的强度突变分别发生于１９８０年代初（ＷＡ型１９８３年由强转弱）及１９７０年代中（ＰＮＡ型１９７６年由弱转强）。与此同时，亚洲地区、亚欧地区的经向环流强度于１９８３年突然减弱。大气环流及遥相关型强度的这种年代际变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。     

冬季中高纬500hPa高度和海表温度异常特征及其相关分析

用旋转主分量（ＲＰＣ）方法，分析１９４８年到１９８８年４０个冬季的中高纬５００ｈＰａ高度场以及全球海表温度异常（ＳＳＴＡ）场的最主要的时空分布特征。然后通过交叉相关来讨论海气的同期相关特征。结果显示，冬季中高纬５００ｈＰａ高度场最明显的异常型分别是太平洋北美型（ＰＮＡ），西太平洋型（ＷＰ），西大西洋型（ＷＡ）以及东大西洋欧亚型（ＥＡＥＵ）。冬季ＳＳＴＡ最明显的区域是赤道东太平洋（ＥＥＰ）和赤道大西洋（ＥＡＬ）。其次是中纬度东北太平洋（ＮＥＰ）及两大洋西部（ＮＷＰ和ＮＷＡ）。中高纬度海气之间有很好的相关。与中高纬度５００ｈＰａ高度场ＰＮＡ型明显相关的是中高纬度东北太平洋（ＮＥＰ）和赤道东太平洋（ＥＥＰ）的ＳＳＴＡ。前者的强相关中心在中高纬；后者的强相关中心在中低纬。而与ＷＡ型明显相关的是中高纬度北大西洋的ＳＳＴＡ。中高纬度海气之间最强的相关在海气异常对应的空间位置上。而且这种区域性或邻域性的海气相关呈正相关，暖ＳＳＴＡ对应于正高度异常，冷ＳＳＴＡ对应于负高度异常     

VARIATIONS IN THE TELECONNECTION INTENSITY INDICES AND THEIR REMOTE RESPONSE TO THE EL NINO EVENTS IN THE NORTHERN HEMISPHERE

In this study,the monthly and seasonal teleconnection intensity indices of the Pacific/North American(PNA),Western Atlantic(WA),Western Pacific(WP),Eastern Atlantic(EA)and Eurasian(EU)patterns for the periodfrom 1951 through 1990 are calculated.On this basis,their climatic variations and the relationship between the fiveteleconnection intensity indices and the El Nino events are examined.It is noted that when El Nino is at its mature stage(winter),the weak WP pattern is mainly characteristic of the circulation and the strong PNA pattern is the next.Insummer when El Nino occurs and develops,the strong EU,weak WP and weak WA patterns are the main characteris-tics without the PNA circulation anomalies.Finally,by the nonlinear mapping method a nonlinear mapping diagram isestablished for diagnosing El Nino using three summer teleeonuection intensity indices and May and August SouthernOscillation Indices(SOIs).Thus,the El Nino phenomenon occurring in 1991 is diagnosed.Besides,the winter atmos-pheric circulation of the 1991/1992 El Nino is found to be the weak WP pattern and the PNA pattern is also weak.     

VARIATIONS IN THE TELECONNECTION INTENSITY INDICES AND THEIR REMOTE RESPONSE TO THE EL NINO EVENTS IN THE NORTHERN HEMISPHERE*

In this study,the monthly and seasonal teleconnection intensity indices of the Pacific/North American(PNA),Western Atlantic(WA),Western Pacific(WP),Eastern Atlantic(EA) and Eurasian(EU) patterns for the period from 1951 through 1990 are calculated.On this basis,their climatic variations and the relationship between the five teleconnection intensity indices and the El Nino events are examined.It is noted that when El Nino is at its mature stage(winter),the weak WP pattern is mainly characteristic of the circulation and the strong PNA pattern is the next.In summer when El Nino occurs and develops,the strong EU,weak WP and weak WA patterns are the main characteristics without the PNA circulation anomalies.Finally,by the nonlinear mapping method a nonlinear mapping diagram is established for diagnosing El Nino using three summer teleeonuection intensity indices and May and August Southern Oscillation Indices(SOIs).Thus,the El Nino phenomenon occurring in 1991 is diagnosed.Besides,the winter atmospheric circulation of the 1991/1992 El Nino is found to be the weak WP pattern and the PNA pattern is also weak.     

西太平洋副热带高压异常进退的对比分析

对1980年7月29日—8月16日西太平洋副高位置持续偏南和1983年7月16日—8月12日西太平洋副高位置持续偏北的两次季节内副高中期进退过程的环流特征和加热差异作了对比分析,讨论了东亚季风与对流活动、副高进退之间的关系.      

中国北方冬季特冷月和特暖月的定常涡旋与瞬变涡旋的热量和角动量输送

定常涡旋与解变涡旋的热量和角动量输送对局地的大尺度运动的维持与变化起重要作用。Ho-lopainen对时间平均环流的涡度和涡度拟能的维持的诊断分析结果表明瞬变涡旋对时间平均气流的作用包括热量输送和角动量输送。对局地热量收支的贡献,定常涡旋的作用大于瞬变涡旋的作用。然而,Green对造成英国1976年夏季罕见干旱的500 hPa高压脊的形成做了分析,认为瞬变涡旋的动量输送是重要的。     

稳定的和不稳定的斜压行星波

本文采用两层模式,初步地应用“时空同化”的自然观,引进空间不稳定性观点,把空间不稳定性和时间不稳定性结合起来,研究振幅随纬度变化的斜压行星波的存在范围和其稳定性;得出了稳定的和不稳定的斜压行星波及其空间不稳定判据,并对传统的斜压行星波不稳定理论和判据作出鉴定,重新提出了斜压行星波时间不稳定判据,并讨论其物理含义;还得出了高层和低层斜压行星波相互强迫振动的机制以及不同纬度间扰动振幅的关系。     

北半球冬半年遥相关型强度指数的年际变化特征及其与厄尔尼诺的遥响应

计算了1951—1990年冬半年逐月以及冬季的PNA、WA、WP、EA、EU型的遥相关强度指数。在此基础上,研究了它们的气候变化特征以及这5个遥相关型强度指数与厄尔尼诺的关系。指出,厄尔尼诺发展的盛期(冬季),以北半球西太平洋型(WP)明显偏弱为主要特征,其次才是太平洋北美型(PNA)偏强。1991年发生的一次厄尔尼诺,在盛期是弱PNA型,弱WP型。此外,还研究了遥相关强度指数用于天气预报的问题。     

我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征

本文利用我国1960—1969年整编的100余个台站高空资料及200多个气象站地面资料(除降水量站),根据大气中水分平衡方程,计算并分析了我国全年和各月的降水量、蒸发量、大气水汽含量及其变化量、地气间水分交换量和大气水汽输送量的时空分布,提供了我国大气中水分平衡气候特征。