北印度洋—南海海面风速和有效波高的年代际变化

采用1958年1月—2001年12月ECMWF ERA-40的10m风场资料,以及由该风场资料驱动WAVEWATCHⅢ得到的北印度洋—南海海域44a的海浪场资料,通过EOF分析、正交小波分析和M-K检测方法,分析了北印度洋—南海海域海面风场和有效波高的年代际变化特征。结果表明：北印度洋—南海海域存在3个大风、大浪区,其中亚丁湾以东洋面风力最强,有效波高最高;表面风场和有效波高存在35、15和3a的主周期变化,并自20世纪70年代中期以来,年平均风场和有效波高均存在明显增强趋势,1977年为突变起始年;年平均海表10m风速和有效波高随时间增大主要是由冬季和春季海表10m风速和有效波高随时间增大引起的;冬、秋季海面风场与有效波高的年际、年代际变化周期较一致,冬季以35～40a的周期为主,秋季以11～12a的周期为主。     

贵阳市夏旱演变及其对应500hPa环流特征分析

利用Morlet小波分析了1951-2004年贵阳市夏旱强度指数时间序列的小波变化特征,揭示了夏旱变化的多时间尺度特征,借助小波方差分析和Yamamoto突变点检测等方法,分析了其中存在的主要周期振荡和突变点。结果表明：夏旱强度指数序列在1982年前变幅较大,之后变幅有所减下;在整个时间域内,贵阳夏旱变化以5．3a、10．5a和28a周期振动最强,方差分析进一步表明,28a周期振荡为主周期,10．5a和5．3a为次周期;小波变化28a时间尺度的突变点发生在1957、1970、1984、1997年,旱涝交替出现。同时,对重夏旱和轻（无）夏早年对应500hPa环流分析可知,严重夏早年西太平洋副高势力较强、偏西,东亚夏季风强度偏强,东亚大陆盛行西风环流,有利于我国夏季Ⅰ类雨带出现,贵阳市干旱少雨;夏涝年西太平洋副高势力较弱,脊线位置明显偏南,东太平洋上空对流强,东亚大陆纬向环流波动较大,西风环流明显偏弱,通常中国夏季雨带位置偏南,贵阳市为多雨,旱情较轻或无旱。     

全球海洋海浪要素季节变化研究

本文使用欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium Range Weather Forecasting,ECMWF）近30年（1982～2011年）全球再分析资料（ECMWF 40 Year Re-analysis Interim）中的风场及海浪场资料,对全球海表10 m风场、有效波高、平均周期和平均波向进行了统计分析,并定义了一种计算季节变率的方法。研究发现,有效波高和平均周期均存在明显的季节变化,且北半球大洋比南半球大洋季节变化更为明显,印度季风区则例外。另外尝试用波龄揭示风浪、涌浪的分布特征,证实了全球海洋为涌浪占主导及太洋东部存在涌浪强化,同时发现了涌浪的分布在春夏季变化明显的特征。     

辽宁冬季气温变化特征及与东亚冬季风的关系

采用1961-2012年辽宁省53站月平均气温资料及NCEP/NCAR再分析的月平均高度场、风场和海平面气压场资料,分析了近51 a来辽宁冬季气温的时空变化特征。在归纳并计算了前人定义的六种东亚冬季风指数的基础上,对比了辽宁冬季气温与这6种东亚冬季风指数的关系。结果表明：1961-2011年辽宁东部冬季气温均方差大于西部,全省绝大部分地区为显著的正趋势;辽宁冬季气温EOF第一模态表现为全省一致异常偏高或偏低的特征;时间系数显著上升,于1977年发生突变;并存在4.5 a、2 a和3 a的周期变化;朱艳峰定义的东亚冬季风指数是各指数中与辽宁冬季气温变化关系最紧密的指数,它无论从突变时间、周期特征、相关系数还是反位相对应关系上,都与辽宁冬季气温关系最密切,且850 hPa经向风场和海平面气压场也能说明二者有较好的对应关系。     

东亚大气环流的低频振荡及与韵律的关系

本文根据北半球500hPa高度场30年(1951—1980)平均的逐候格点资料,对气候平均的东亚各主要大气环流系统的年内变化进行了谐波分析和天气学分析.结果表明,东亚大气环流系统存在着三种主要的大气低频波:年波、半年波和30—50天的季内波;中、高纬度的大气环流以年波振荡为主,低纬度的大气环流以半年波振荡为主;30—50天的季内波是北半球各纬度上都存在的一种波,但它对总方差的贡献在低纬比中、高纬度大.此外,还讨论了年波和半年波这两种大气低频波与我国长期预报中常用的各种韵律指标特别是隔季相关现象的关系.     

长江中下游地区2011年冬春连旱及2013年夏季高温干旱环流特征及其与Rossby波活动的联系对比分析

利用1981—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料及OISST海温月资料,对长江中下游地区2011年冬春连旱及2013年夏季高温、干旱事件的形成机制进行对比分析。结果发现两次干旱事件:（1）均受偏强东亚季风影响,导致冷暖气流无法交汇于长江流域;（2）赤道太平洋海温距平均呈现“西正东负”,加强Walker环流的同时引发局地Hadley环流异常,致使长江流域上空长期受异常下沉气流控制;（3）均与大西洋的Rossby波有关:2011年冬春,受NAULEA遥相关型影响,Rossby波能量向东频散至亚欧大陆东部及太平洋地区堆积,使东亚大槽长期维持在120 °E附近,加强东亚冬季风;2013年夏季,受同为负位相的“silk road”及EAP遥相关型共同作用,源自北大西洋的Rossby波能量能够影响到东亚-太平洋地区,致使西太副高异常西伸,加强东亚夏季风。      

近57a长江黄河源区径流量变化异同特征分析

利用1956~2012年长江和黄河源区内2个水文站点逐月流量数据,分析了近57a两江源区径流的长期变化趋势、突变特征以及周期特征的异同。结果表明:长江源区径流量月变化呈单峰型,峰值在7月;黄河源区则表现为双峰型,峰值分别出现在7月和9月。近57a来,长江源区各季节及年平均径流量均呈现上升趋势,而黄河源区表现为年平均、春季和秋季平均流量呈下降趋势,而夏季和冬季则表现为上升趋势的特征。长江源区1960年和1968年前后的突变点比较可靠,在1998年前后可能也存在一次突变;而对于黄河源区,则在1960年和1968年前后的突变点具有较高的可靠性。长江源区年径流量主要存在9~10a和准22a的变化周期,而黄河源区年径流主要存在4a、7~8a和准16a的变化周期。      

冬季东亚副热带西风急流变化及其与海表温度的关系

利用1957-2002年ERA-40月平均再分析资料以及不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋—太平洋、热带印度洋和热带太平洋等)1950-2000年逐月观测海表温度,驱动NCARCAM3全球大气环流模式,根据模拟结果,分析讨论了冬季东亚副热带西风急流的变化特征及其与海表温度异常的关系.表明:1957-2001年冬季东亚副热带西风急流有增强的趋势,且具有准3 a的显著周期.热带海表温度异常,特别是热带太平洋海表温度异常对东亚副热带西风急流变化有重要影响,即当热带太平洋海表温度升高时,东亚副热带西风急流增强.     

华南及邻近海域夏季深对流活动气候特征

利用具有较高时空分辨率与很好时空完整性的11年(1996—2007年，无2004年)6—8月静止卫星数字红外云图和TBB资料，给出了华南及邻近海域夏季深对流活动气候分布特征，并同文献中给出的雷暴日分布和闪电分布进行了对比分析。结果表明，华南及邻近海域夏季深对流活动有5个活跃中心，其月变化特征与大尺度环流背景密切相关。6月华南陆地区域深对流活动较活跃，7、8月南海海域深对流活动较活跃。华南及邻近海域深对流活动具有间歇性发展特征，其周期大约为3～5候，但华南海岸线附近为海陆过渡区域，深对流活动持续比较活跃且间歇性特征不突出；深对流活动旬与候变化特征表明华南陆地区域和南海海域深对流活动呈现反相关变化趋势。深对流活动的日变化特征显示该区域陆地与海洋、山地与盆地的热力差异所导致的海陆风环流与山谷风环流使得华南海岸线附近区域的深对流活动具有午后向陆地传播、午夜后向海洋传播的特征，山地与盆地的深对流活动具有显著的午夜后向盆地传播的特征。深对流活动日变化特征还表明该区域不仅具有一般热对流、海洋深对流和双峰型深对流等多种类型对流活动，且两广海岸线邻近区域具有持续时间长、日变化较不显著的海岸线深对流和其它天气系统触发和维持的深对流。     

东亚夏季风年代际变化——基于全球观测海表温度驱动NCAR Cam3的模拟分析

利用1950~1999年逐月全球观测海表温度驱动的NCAR Cam3全球大气环流模式50年模拟结果及1958~1999年ECMWF再分析资料,通过定义东亚夏季风指数,对比分析了东亚夏季风的年代际变化及其对应的大气环流特征,初步探讨了20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱的可能机制。结果表明:模拟的东亚夏季风具有很明显的年代际变化,并在20世纪70年代末发生了突变,由强夏季风转为弱夏季风,大气环流也相应发生了明显变化。在强夏季风时期,500 hPa距平高度场上,在亚太地区从低纬度到高纬度为负、正、负距平分布,呈现出一个西南—东北向的波列;850 hPa距平风场上,在孟加拉湾及南海附近为异常反气旋,在西北太平洋区域则为强大的异常气旋,日本北部有一异常反气旋存在。西北太平洋副热带高压加强、南压、西伸。在垂直经向环流上,东亚Hadley环流减弱,对流层低层出现异常南风,东亚夏季风加强。在弱夏季风时期,大气环流变化则基本相反。通过对模拟的东亚夏季风与观测海温关系的探讨,发现20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱可能与北印度洋和南海附近海温年代际增暖并导致孟加拉湾、南海及日本附近产生异常气旋有关。     

西北太平洋海域风浪、涌浪、混合浪波浪能资源特征

用ECMWF的ERA-40海浪再分析资料,应用波浪能流密度计算方法,对西北太平洋海域的风浪能、涌浪能、混合浪能展开研究。结果表明:(1)波浪能流密度呈现出显著季节性差异。混合浪能流密度表现为冬高夏低;春、夏、秋季的涌浪能流密度明显大于风浪能流密度,冬季相反;(2)混合浪能流密度的大值区主要分布于阿留申群岛附近海域,高值中心可达60 kW/m以上;近海的大值区主要分布于琉球群岛—巴士海峡—传统的南海大风区一带,年平均值在4 kW/m以上,南海北部可达12 kW/m以上;(3)黄渤海的涌浪和混合浪能流密度峰值出现在8—9月,波谷出现在6月。风浪能流密度峰值出现在11月—次年3月,波谷出现在6—8月,均呈现双峰型月变化特征。东海、南海北部、南海中南部海域能流密度的月变化特征相似,都为双峰型,12月—次年4月的能流密度整体较高,波峰出现在12月,波谷出现在5—7月;(4)2 kW/m以上混合浪能流密度出现的频率较高,近海低于大洋;(5)0.5 m以上有效波高出现的频率都非常高,中国近海稍低于大洋;(6)涌浪能流密度的稳定性明显好于风浪能流密度;大洋的能流密度稳定性明显强于近岸。1月份能流密度的稳定性最好,4月和7月次之,10月的稳定性最差。     

WAVEWATCHIII模式在渤海海浪预报的应用与检验

大连黄海、渤海海浪数值预报系统采用WAVEWATCHIII模式进行海浪预报,预报产品包括48 h内浪高、周期、浪向的逐3 h预报,并对其进行检验。结果表明：WAVEWATCHIII模式对渤海中部浪高模拟较好,浪高预报TS为71.7 %,对近岸海区浪高模拟相对差些。个例的检验表明,浪高最大值模拟较好,模拟浪高最大值出现的时间与实况基本吻合,浪高变化趋势预报也较好。AVEWATCHIII模式对两个周期个例进行检验,预报误差最低可达到0.17 s,预报效果较好。     

1961-2010年环渤海地区寒潮时空分布及变化特征

利用1961-2010年环渤海地区58个站的逐日平均气温、日最低气温资料,按照寒潮国家标准统计寒潮次数和寒潮强度,分析环渤海地区单站寒潮和区域寒潮的气候变化特征。结果表明：环渤海地区单站寒潮出现频次的地域差异很大,大体上呈现自北至南递减态势,年平均次数最多的为张北21次,最少的京津地区不足2次。近50 a来环渤海地区共有233次区域性寒潮,出现在当年9月至次年4月,其中11月最多。区域寒潮呈显著减少趋势。20世纪60-70年代区域性寒潮事件频发,80年代开始明显减少并在1983年出现了突变。区域特强寒潮不多,20世纪60年代出现了2次,自70年开始特强寒潮平均每个年代出现1次。在气候变暖背景下,环渤海地区区域寒潮次数明显减少,但特强寒潮亦极端寒潮事件并未减少。     

中国、北半球和全球的气温突变分析及其趋势预测研究

本文采用均值差异假设检验研究了中国、北半球和全球气温历史序列的突变现象。分析表明，中国气温从本世纪以来，在４０年代末扣年代初曾出现一次由暖到冷的突变。北半球和全球均曾在１９世纪末和本世纪２０年代发生了突变现象。功率谱分析表明，气温的突变指数曲线具有明显的周期性。一系列比较研究证明，按照分析出的突变点将气温序列分段建模，无论数值误差还是变化趋势，效果均优于整段序列的模型。所以，对未来气温变化趋势作预测，应首先搞清楚未来会处在怎样的气候阶段中，会不会出现突变。研究表明，本文叙述的均生函数累加延拓的时序建模方案，对气温序列有很好的拟合和预测效果。     

基于WAVEWATCH-Ⅲ模式的近10年南海波候统计分析

基于国际上较为先进的第三代海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,得到南海1999年8月-2009年7月的海浪场,并据此对近10 a南海的波候特征进行分析.结果表明:(1)南海受季风影响显著,风场和浪场的对应关系在季风盛行季节明显好于季风过渡季节.(2)南海南部海域的浪场对海表...     

北极地区极昼气候突变现象及转型成因研究

基于1979—2018年的NCEP-DOE Reanalysis II逐日再分析数据,采用模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-Means Algorithm, FCMA)将北极地区极昼期间的气候分为寒干型、半寒干型、半暖湿型及暖湿型4种。在夏季北极海冰快速减少的气候背景下,这4种气候型控制的区域也相应发生了明显变化。其中,寒干型气候面积以-7.241×10~4 km~2·a~(-1)的速率快速减少;半寒干型气候面积以6.489×10~4 km~2·a~(-1)的速率快速增加,且洋面上的气候型变化比陆地更为显著。1999年前后,北极地区主控气候发生突变现象:由寒干型气候为主转化为半寒干型气候为主,尤其在楚科奇海和东西伯利亚海表现突出。成因分析表明海冰面积—净短波辐射—大气增暖增湿—向下长波辐射—气候型转变之间存在密切联系,极昼期海冰面积异常减少对其气候转型突变起到了重要作用。     

Wind Waves in the Northwestern Black Sea

The study presents the results of long-term monitoring of wind waves was carried out on the offshore fixed gas production platform in the northwestern part of the Black Sea in 1995–2011. The analysis of more than 31000 wave records provided reliable statistical characteristics of wind waves in the analyzed region. It was found that the maximum wave height reached 4.8 m in summer and 8.76 m in winter. The maximum hourly wave height exceeds significant wave height by 1.9 times in the vast majority of cases. The method of annual maxima revealed that in the Karkinit Bay the maximum wave height with the return period of 50 years is equal to 9.2 m.     

基于SPEI指数的华南春季旱涝时空特征

基于1961-2016年逐年华南春季SPEI指数,采用滑动t检验、Morlet小波分析、EOF分解等方法,讨论华南春季旱涝时空变化特征.结果表明:(1)华南春季在20世纪60年代处于干旱期,70年代至90年代初处于雨涝期,90年代初至21世纪初出现大幅度旱涝转换,以后又进入干旱期.华南春季1983年以前呈现趋湿润化;在...     

Simulating multi-decadal variability of Caspian Sea level changes using regional climate model outputs

The Caspian Sea is the largest enclosed body of water on earth, covering approximately 4×10⁵ km² and sharing its coast with five countries (Iran, Azerbaijan, Kazakhstan, Russia and Turkmenistan). Because it has no outlet to the ocean the Caspian Sea level (CSL) has undergone rapid shifts in response to climatic forcings, and these have been devastating for the surrounding countries. In this paper we present the initial results of a modeling effort aimed at building a regional climate model for the Caspian Sea basin suitable to study the response of the CSL to interdecadal climate variability and anthropogenic climate change. Simulations are performed using the International Centre for Theoretical Physics (ICTP) regional climate model RegCM at a 50 km grid spacing for the period 1948–1990. During this period an abrupt shift occurred in the sea level after 1977, when the CSL rose about two meters until the early 1990s. Using a simple equation of hydrologic balance for the Caspian Sea basin to predict the CSL, we show that the model is able to reproduce the observed CSL changes at interannual to multidecadal scales. The correlation coefficient between the simulated and observed annual CSL changes is 0.91 and the model is able to reproduce the abrupt shift in CSL which occurred after 1977. Analysis of the climatologies before and after 1977 indicate that the CSL rise was mostly due to an increase in precipitation over the northern basin and a decrease in evaporation over the sea, primarily during the warm season. We plan to apply our model to the investigation of the response of the CSL to anthropogenic climate forcings.     

冬季NPO突变前后大气环流和我国天气气候的变化

用Mann-Kendall突变检验方法对北太平洋涛动10a际气候突变进行的研究指出，在1976年左右存在着一次明显的气候突变，而突变前后大气环流场及遥相关型均发生了显著的变化。进而研究了北太平洋涛动突变前后我国冬季天气气候的变化特征。结果表明，突变前(后)，我国冬季气温一致性偏低(高)，且北方地区的变化明显大于南方；而降水则呈现出长江中下游地区偏多(少)和华南偏少(多)的反相特征。此外，冬季NPO突变前，北太平洋涛动以3a和6～7a的周期为主；突变后，3a周期仍然存在，但5a和10a左右的周期开始占主导地位。