利用MODIS气溶胶产品研究亚洲季风对气溶胶传输及其分布的影响

利用NASA Terra和Aqua卫星MODIS气溶胶卫星产品,统计了亚洲地区气溶胶光学厚度的空间和季节变化特点,发现东亚与南亚两气溶胶光学厚度高值区年际变化类似,季节变化有所不同。同时结合季风区气候条件,分析亚洲季风对气溶胶分布传输的影响,认为南亚气溶胶光学厚度大值区主要是由于南亚季风和高原地形综合作用形成,东亚地区主要是以当地人类活动产生的气溶胶为主,夏季会受到南亚地区气溶胶输送的影响。光学厚度大值区会随着强季风移动。     

论东亚夏季风的特征、驱动力与年代际变化

本文是以新的资料和研究结果对东亚夏季风的基本特征、驱动力和年代际变化所作的重新分析与评估。内容包括四个部分:（1）东亚夏季风的基本特征;（2）东亚夏季风的驱动力;（3）东亚夏季风的年代际变率与原因;（4）东亚夏季风与全球季风的关系。结果表明:东亚夏季风是亚洲夏季风的一个重要有机部分,主要由来源于热带的季风气流组成,并随季节由南向北呈阶段性推进,它是形成夏季东亚天气与气候的主要环流和降水系统。驱动夏季风的主要强迫有三部分:外部强迫、耦合强迫与内部变率,其中人类活动引起的外强迫（气候变暖、城市化、气溶胶增加等）是新出现的外强迫,它正不断改变着东亚夏季风的特征与演变趋势。海洋与陆面耦合强迫作为自然因子是引起东亚夏季风年际和年代际变化的主要原因,其中太平洋年代尺度振荡（PDO）与北大西洋多年代尺度振荡（AMO）的协同作用是造成东亚夏季风30~40年周期振荡的主要原因。1960年代以后,东亚夏季风经历了强—弱—强的年代际变化,相应的中国东部夏季降水型出现了“北多南少”向“南涝北旱”以及“北方渐增”的转变。最近的研究表明,上述东亚夏季风年代际变化与整个亚非夏季风系统的变化趋势是一致的。在本世纪主要受气候变暖的影响,夏季风雨带将持续北移,中国北方和西部地区出现持续性多雨的格局。最后本文指出,亚非夏季风系统相比于其他区域季风系统更适合全球季风的概念。     

卫星观测揭示西太平洋副热带高压的年际变化及其对南海季风爆发的影响

１　引　言　　亚洲季风系统有两个主要分支,即南亚季风（或印度季风）和东亚季风。两个分支有不同的特征,它们相互作用,紧密联系。由于印度季风在亚洲季风中的重要作用,早先的大多数研究工作和国际野外试验的重点均在印度地区,特别是在６～８月或者是１２～２月的季风高峰季节。然而,亚洲季风及邻近区域的很多情况,尤其是４、５月的转换季节,由于缺乏观测仍然所知甚少。未来５年,将在东亚地区进行一系列的野外试验,如南海季风试验、青藏高原试验和淮河流域试验等,目的是为了更好地了解东亚夏季风的爆发和维持的物理机制。有关南…     

编辑选编

正亚洲的气溶胶和季风气候交互——Aerosol and monsoon climate interactions over Asia.Reviews of Geophysics,2016,in press.日益严重的干旱/洪涝灾害和气溶胶增加导致的空气质量恶化,是居住有60%世界人口的亚洲季风区所面临的两个最严重威胁。过去十年里,大量研究已经关注了气溶胶对亚洲季风天气和气候产生的影响。基于此,美国马里兰大学的李占清等对亚洲气溶胶、季风及其相互作用进行了综述。亚洲季风区是多种     

亚洲季风季节进程的若干认识

简要归纳了不同时期随着观测资料的更新对亚洲季风季节进程的若干认识。南海季风试验前,研究认识了东亚季风系统与南亚季风系统的区别。南海季风试验后,对季风进程有了更多的认识,江南副热带雨季开始于4月初,中印半岛热带雨季开始于4月底,南海热带雨季突然建立于5月中旬,都具有半年际的干湿转换。南海中部季风爆发后,亚洲季风在南亚、青藏高原东侧和东亚-太平洋地区全面爆发并由南向北推进。利用近年来高分辨率资料并考虑热带地区半岛陆海地形与热力的影响,认识到亚洲存在5个夏季季风槽与降水相联系的系统,它们分别是西南亚(阿拉伯海)夏季热带季风、南亚(孟加拉湾)夏季热带季风、东南亚(南海)夏季热带季风、西北太平洋夏季热带季风和东亚夏季副热带季风。     

气候与气候系统研究进展

2009年度气候系统研究所在季风变化机理、青藏高原热状况变化对气候的影响、海洋变化过程和机理、海-陆-气相互作用对东亚季风的影响,以及极地气候变化对东亚季风影响等几个方面取得可喜进展。     

东亚季风系统的时空变化及其对我国气候异常影响的最近研究进展

本文回顾了关于东亚季风系统的时空变化及其对我国气候异常影响的最近研究进展。许多研究说明,东亚季风系统无论风场的垂直结构、年循环或是水汽输送和降水特征都明显不同于南亚和北澳季风系统,它是亚澳季风系统中一个相对独立的季风系统。并且,研究结果表明了东亚季风系统有明显的时空变化:其中夏季风系统在年际时间尺度上存在着一个准两年周期振荡和具有极向三极子异常的空间分布特征,并从20世纪70年代中后期起至今发生了明显变弱的年代际变化,这个变化在华北尤其显著;而东亚冬季风在年际时间尺度上存在一个准四年周期振荡,从20世纪80年代中后期起也发生了明显变弱的年代际变化,它引起了我国的持续暖冬。进一步的研究还揭示了东亚季风系统的变异是与海–陆–气耦合系统变异及其相互作用密切相关,因而,东亚季风系统可以看成是一个大气–海洋–陆地的耦合气候系统,即称之为东亚季风气候系统。此外,本文还从上述东亚季风气候系统的年际和年代际变异提出了长江流域严重洪涝灾害发生的气候学概念模型和华北持续干旱的气候背景。     

西风与季风在青藏高原的耦合模态及其季节性变化特征

青藏高原是我国的水塔,西风与季风及其相互作用是导致亚洲天气和气候变化最重要的环流系统。本文基于1981～2020年大气再分析资料,采用经验正交函数分解方法（Empirical Orthogonal Function,EOF）提取了西风与季风季节循环分量在青藏高原的耦合模态,并对其季节变化特征进行分析。研究发现,第一主模态方差贡献率高达78.39%,主要反映的是东亚季风、南亚季风和对流层高层中纬度西风的季节循环特征及各个季节的年际变化特征。夏季在对流层高层高原及其南侧主要为东风气流,范围从北纬5°至35°,对流层低层则表现为典型的绕高原气旋式季风环流系统,热带和副热带地区为西南季风控制,冬季的环流结构刚好相反。耦合模态的冬、夏季节转换节点与东亚季风和南亚季风的季节转换时间基本一致。从年际变化的角度来看,各个季节耦合模态的强度偏强时,东亚季风和南亚季风均偏强,西风带位置偏北;反之,季风偏弱,西风带位置偏南。厄尔尼诺—南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation,ENSO）是影响西风与季风耦合模态年际变化的关键外强迫,拉尼娜（La Ni?a）事件发生的前夏、前秋和次年夏季耦合模态的强度均增强,冬季至次年春季耦合模态的强度均减弱。西风与季风耦合的第二主模态主要表现为对流层高层高原上的东风及其南侧西风,以及低层南亚季风区的西南季风和西北太平洋反气旋的协同变化特征。该模态的方差贡献率为4.68%,表现出明显年际差异的同时还呈现显著减弱的长期趋势,尤其是在冬季。     

东亚季风研究的进展

中国气象科学研究院曾长期组织和从事东亚季风及其对中国天气和旱涝影响的研究。该文对中国气象科学研究院在东亚季风研究方面取得成果进行综述, 并回顾了20世纪50年代以来国内有关季风的研究活动, 也回顾了影响我国天气气候、东亚季风环流系统的提出及其后续的有关东亚和印度季风系统的相互作用, 引发中国大陆暴雨生成的水汽输送, 表达中国大陆季风活动的季风指数设计等研究结果。综述了南海夏季风爆发、梅雨开始、中国雨季开始及传播等有关研究成果; 东亚季风系统中副热带地区低频振荡纬向和经向传播特征及与赤道地区不同之处, 东亚低频振荡对El Ni?o形成及夏季东亚热带和副热带季风爆发的可能影响, 东亚热带和副热带季风低频振荡对中国天气气候的影响等有关成果; 亚洲地区大气热源的计算及其分布, 青藏高原夏季热源对东亚夏季风及降水的可能影响, 青藏高原冬季冷源对El Ni?o生成的可能影响等有关成果; 东亚季风及降水的年际变化特征, 准4年年际振荡的分析及与ENSO形成间的相互作用, 极地对东亚夏季降水的影响及东亚季风年代际变化特征等成果。综述东亚季风系统形成的可能机制, 特别是亚洲大陆—西太平洋海陆热力差异及非洲、印度半岛、中南半岛及澳大利亚陆地与周围海洋对冬夏季风形成、印度和东亚季风系统形成、南海夏季风形成作用的结果。     

高原季风研究主要进展及其科学意义

季风是气象界的"永恒"课题,已有数百年的研究历史。亚洲季风系统中存在着3个相对独立的子系统:南亚季风、东亚季风和高原季风。简要总结了国内外关于高原季风的若干研究进展,对比分析了各阶段高原季风研究的特点。同时指出今后应进一步丰富高原季风指数定义,并对高原季风变化的物理成因等方面进行深入研究。     

一个能反映梅雨现象的东亚夏季风指数

分析了东亚中纬度地区气候特点的特殊性,并针对此特性定义了一个衡量夏季风强度的指数.对其他东亚季风指数也进行了比较和分析,并针对1998年梅雨个例进行了讨论.这个新的东亚季风指数基本上满足了由Lau等提出的最佳季风指数的原则.该指数的特点为:(1)可以反映逐年季风活动的南北分布;(2)可以较好地描述梅雨现象,尤其对中国江淮梅雨有良好的指示意义,季风指数偏强时,梅雨量大,反之亦然;(3)它与东亚地区大范围的环流变化密切相关,当副高西伸,高纬度地区有阻高(或强脊)活动时属高季风指数,反之为低指数;(4)它也与前期厄尔尼诺现象有密切关联.     

Further-Adjusted Long-Term Temperature Series in China Based on MASH

A set of homogenized monthly mean surface air temperature(SAT) series at 32 stations in China back to the 19 th century had previously been developed based on the RHtest method by Cao et al.,but some inhomogeneities remained in the dataset.The present study produces a further-adjusted and updated dataset based on the Multiple Analysis of Series for Homogenization(MASH) method.The MASH procedure detects 33 monthly temperature records as erroneous outliers and152 meaningful break points in the monthly SAT series since 1924 at 28 stations.The inhomogeneous parts are then adjusted relative to the latest homogeneous part of the series.The new data show significant warming trends during 1924–2016 at all the stations,ranging from 0.48 to 3.57?C(100 yr)~(-1),with a regional mean trend of 1.65?C(100 yr)~(-1);whereas,the previous results ranged from a slight cooling at two stations to considerable warming,up to 4.5?C(100 yr)~(-1).It is suggested that the further-adjusted data are a better representation of the large-scale pattern of climate change in the region for the past century.     

2015/2016冬季北极世纪之暖与超级厄尔尼诺对东亚气候异常的影响

利用1980—2016年美国国家海洋与大气管理局气候预测中心的ENSO指数和NCEP/NCAR再分析资料,研究了2015/2016年冬季北极增暖和超级厄尔尼诺对东亚气候的影响。2015/2016年冬季热带中东太平洋爆发了超级厄尔尼诺事件,尽管大气环流出现了对ENSO的响应特征(如西北太平洋反气旋异常,东亚南部南风异常),但东亚(尤其是我国东北、华北地区)1月的气温却明显偏低。分析表明,此次东亚气温偏低现象可能与2016年1月北极显著增暖有关。1980—2016年1月再分析资料的统计诊断分析结果显示,巴伦支海—喀拉海气温的升高会引起局地大气的上升运动异常,之后在下游(70~90°E附近)向南运动,并在西伯利亚地区(60~100°E,50~70°N)下沉,使得西伯利亚高压增强,其东侧的北风异常导致东亚气温偏低。基于Nio3.4指数、北极温度指数,采用多元线性拟合所得到的2016年1月东亚气温的回报结果与观测气温之间的空间系数为0.71,表明2016年1月北极增暖以及热带中东太平洋的厄尔尼诺事件能够从一定程度上解释东亚气温偏低的现象。     

Upper Ocean Temperatures Hit Record High in 2020

The long-term warming of the ocean is a critical indicator of both the past and present state of the climate system. It also provides insights about the changes to come, owing to the persistence of both decadal variations and secular trends,which the ocean records extremely well(Hansen et al., 2011;IPCC, 2013;Rhein et al., 2013;Trenberth et al., 2016;Abram et al., 2019).     

Is public awareness and perceived threat of climate change associated with governmental mitigation targets?

Social scientists and science communicators are concerned about the apparent discrepancy between the scientific consensus on climate change (Anderegg et al. Proc Natl Acad Sci 107:12107–12109, 2010; Doran and Zimmerman EOS Trans Am Geophys Union 90:22–3, 2009) and the general public’s views (Knight Environ Sociol 2:101–113, 2016; Lee et al. Nat Clim Chang 5:1014–1020, 2015). It is reasoned that increased public awareness and perceived threat of climate change may pressure governments to enact policy to counteract climate change (e.g. setting stringent carbon emissions targets). Despite a logical link between public awareness and government-set emissions targets, this relationship remains untested. We examined the relationship between public awareness about and perceived threat of climate change and governmental emissions targets across 71 countries and 1 region. We found a positive association between the proportions of a country’s population that are aware of climate change and the unconditional emissions reduction targets set by that country in the Paris Agreement (Rogelj et al. Nature 534:631–639, 2016). However, the proportion of people in a country who perceive climate change as a personal threat was not associated with higher emissions reduction targets. Our results suggest that public awareness may be an important part of garnering the public support required for policies designed to mitigate climate change to succeed.     

Beyond headline mitigation numbers: we need more transparent and comparable NDCs to achieve the Paris Agreement on climate change

Nationally determined contributions (NDCs) were key to reaching the Paris Agreement and will be instrumental in implementing it. Research was quick to identify the ‘headline numbers’ of NDCs: if these climate action plans were fully implemented, global mean warming by 2100 would be reduced from approximately 3.6 to 2.7°C above pre-industrial levels (Höhne et al. Climate Pol 17:1–17, 2016; Rogelj et al. Nature 534:631–639, 2016). However, beyond these headline mitigation numbers, NDCs are more difficult to analyse and compare. UN climate negotiations have so far provided limited guidance on NDC formulation, which has resulted in varying scopes and contents of NDCs, often lacking details concerning ambitions. If NDCs are to become the long-term instrument for international cooperation, negotiation, and ratcheting up of ambitions to address climate change, then they need to become more transparent and comparable, both with respect to mitigation goals, and to issues such as adaptation, finance, and the way in which NDCs are aligned with national policies. Our analysis of INDCs and NDCs (Once a party ratifies the Paris Agreement, it is invited to turn its Intended Nationally Determined Contribution (INDC) into an NDC. We refer to results from our INDC analysis rather than our NDC analysis in this commentary unless otherwise stated.) shows that they omit important mitigation sectors, do not adequately provide details on costs and financing of implementation, and are poorly designed to meet assessment and review needs.     

A perturbed parameter ensemble of HadGEM3-GC3.05 coupled model projections: part 2: global performance and future changes

This paper provides a quantitative assessment of large-scale features in a perturbed parameter ensemble (PPE) of Met Office Unified Model HadGEM-GC3.05 in coupled global historical and future simulations. The main motivation for the simulations is to provide a major component of the UK Climate Projections 2018 (UKCP18), but they will also be used to make worldwide projections and inform future model development. Initially, a 25-member PPE, with 25 different parameter combinations, was simulated. Five members were subsequently dropped because either their simulated climate was unrealistically cool by 1970 or they suffered from numerical instabilities. The remaining 20 members were evaluated after completing the historical phase (1900–2005) against 13 separately selected Climate Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) models, and five more members were dropped. The final product is a combined projection system of 15 PPE members and 13 CMIP5 models, which has a number of benefits. In particular, the range of outcomes available from the combined set of 28 is often larger than from either of the two constituent ensembles, thus providing users with a more complete picture of plausible impacts. Here we mainly describe the evaluation process of the 20 PPE members. We evaluate biases in a number of important properties of the global coupled system, including assessment of climatological averages, coupled modes of internal variability and historical and future changes. The parameter combinations yielded plausible yet diverse atmosphere and ocean model behaviours. The range of global temperature changes is narrow, largely driven by use of different CO₂ pathways. The range of global warming is seemingly not linked to range of feedbacks estimated from atmosphere-only runs, though we caution that the range of the latter is narrow relative to CMIP5, and therefore this result is not unexpected. This is the second of two papers describing the generation of the PPE for UKCP18 projections. Part 1 (Sexton et al. 2021) describes the selection of 25 parameter combinations of 47 atmosphere and land surface parameters, using a set of cheap atmosphere-only runs at a coarser resolution from nearly 3000 samples of parameter space.

     

2015/2016年超强El Nio事件背景下我国月预测技巧差异分析

利用中国站点观测降水资料、国家气候中心第2代月动力延伸预报模式(BCC_DERF2.0)的回报和预报数据、NCEP/NACR再分析资料和国家气候中心实时发布的月尺度降水预测评分数据,通过评估和诊断分析发现,在2015/2016年超强El Nio事件背景下,这两年内业务发布的月降水预报能力有明显不同,BCC_DERF2.0对月环流的预测技巧也存在差异:在2015年(El Nio发展位相),降水预报和环流预测技巧较高且稳定,而在2016年(El Nio衰减位相)的预报技巧总体偏低。进一步的研究显示,亚洲—太平洋涛动(Asia-Pacific Oscillation,APO)可能是导致2015年和2016年夏季预测技巧高低的重要影响因素。2015(2016)年夏季为APO低(高)指数年,且2016年具有高指数年的典型环流特征。而APO高指数对应的环流特征与El Nio衰减位相对西北太平洋环流的影响不同,在El Nio和APO的物理影响途径不一致时,将直接影响东亚环流可预报性的高低及动力气候模式的预报技巧,即El Nio在发展和衰减位相与APO型不同组合的影响是2015和2016年月预测技巧有差异的重要原因。     

一维气候时间序列的李亚普诺夫指数所显示的动态系统的演化特征

本文利用广州1873—1980年共108年的月平均气温时间序列资料,在拓展了的三维相空间中,用Wolf的方法,求出了在不同参数条件下的李亚普诺夫指数λ₁。从中发现,对每一组参数,均得到λ_1,2>0（其中λ₁>λ₂）,λ₃<0。这说明我国季风区短期气候演化存在着浑沌吸引子,因而气候应该分享经历着浑沌力学行为的体系所具有的那种本征的演化特征。      

Climate Change in China Congruent with the Linear Trends of the Annular Modes

The authors exploit the remarkable connection between the Chinese climate trends and the annular modes by partitioning the trends into components linearly congruent with and linearly independent of the annular modes. Results show that the winter hemisphere annular mode has closer connection to Chinese climate than the summer one, e.g., the wetting JJA (June-July-August) rainfall trend along the Yangtze River valley and the associated temperature trends are significantly linearly congruent with the trend of the southern annular mode, while the JFM (January-February-March) climate trends are closely linked to the northern annular mode. The seasonal differences of a meridional wave-train-like chain across the equatorial Pacific associated with the annular modes are responsible for the seasonal-dependent connections to Chinese climate. Citation: Zhou, T. J., and J. Li, 2008: Climate change in China congruent with the linear trends of the annular modes, Atmos. Oceanic Sci. Lett., 1, 1-7