与广东持续性干旱事件有关的两类海温异常型

利用1961\_2005年广东省86个常规地面观测站降水资料、 ERSST全球月平均海温资料以及NCEP/NCAR 大气多要素再分析资料, 分析了广东跨季节持续性干旱事件(下称广东干旱)与海温外强迫之间的关系及其物理过程。结果表明, 与广东干旱相关的海温异常有赤道东太平洋海温负异常型（即La Nia型）、 赤道中太平洋海温正异常型两种类型。约在1975年之前, 广东干旱基本上属于La Nia型; 在1975年之后, 除了La Nia型外, 赤道中太平洋海温正异常型干旱出现概率明显增加。可见, 在全球气候变暖的背景下, 广东干旱成因更复杂。近几年来广东干旱频繁发生, 与赤道中太平洋海温正异常型出现概率增加有关。La Nia型、 赤道中太平洋海温正异常型与广东干旱之间都存在物理上的联系, 不同的海温异常型对广东干旱影响的物理过程有所不同, 即使同一种海温异常型对不同季节的影响过程也有所不同, 然而所有物理过程最终都是通过改变和削弱降水所需的动力条件或水汽条件, 从而造成局地干旱的发生。     

极端降水与干旱同步频发的研究进展

全球气候变暖已是不争的事实,其导致的极端气候事件增多、增强已成为全球性趋势。近年来全球多个区域存在旱涝并存、旱涝频发的趋势。研究表明,长期旱涝频发的主要原因是全球气温升高致使水循环在时间尺度上产生更强的非均匀性以及人为排放气溶胶粒子增多,短期旱涝急转的主要原因是大气环流形势、暖湿气流输送异常的耦合作用。现阶段对于极端降水和干旱事件同步频发的观测、诊断和模拟较少,不同气候地理条件下两者之间的关系及引起区域降水强度变化的关键性因子等方面亟需深入研究。     

Decadal variability of rainfall in the Sahel: results from the coupled GENESIS-IBIS atmosphere-biosphere model

In this study we investigate the impact of large-scale oceanic forcing and local vegetation feedback on the variability of the Sahel rainfall using a global biosphere-atmosphere model, the coupled GENESIS-IBIS model, running at two different resolutions. The observed global sea surface temperature in the twentieth century is used as the primary model forcing. Using this coupled global model, we experiment on treating vegetation as a static boundary condition and as a dynamic component of the Earth climate system. When vegetation is dynamic, the R30-resolution model realistically reproduces the multi-decadal scale fluctuation of rainfall in the Sahel region; keeping vegetation static in the same model results in a rainfall regime characterized by fluctuations at much shorter time scales, indicating that vegetation dynamics act as a mechanism for persistence of the regional climate. Even when vegetation dynamics is included, the R15 model fails to capture the main characteristics of the long-term rainfall variability due to the exaggerated atmospheric internal variability in the coarse resolution model. Regardless how vegetation is treated and what model resolution is used, conditions in the last three decades of the twentieth century are always drier than normal in the Sahel, suggesting that global oceanic forcing during that period favors the occurrence of a drought. Vegetation dynamics is found to enhance the severity of this drought. However, with both the observed global SST forcing and feedback from dynamic vegetation in the model, the simulated drought is still not as persistent as that observed. This indicates that anthropogenic land cover changes, a mechanism missing in the model, may have contributed to the occurrence of the twentieth century drought in the Sahel.     

近50年中国区域性极端低温事件频发期的气候特征对比分析研究

基于1960—2011年中国冬季区域性极端低温事件库,分别选取20世纪60年代中、70年代中、90年代初、21世纪初以及2008—2011年5个典型的区域性极端低温事件频发时段,从大气内部环流和海温外部强迫两个方面对各频发期的气候异常特征进行了对比分析。总体而言,20世纪60年代冬季区域性极端低温事件的强度大、频次高,在一定程度上表现为年代际尺度的持续性特征,而20世纪70年代中、90年代初、21世纪初则以年际尺度的振荡为主。此外,2008年以来的频发期在大气内部环流和北太平洋海温外部强迫两个方面均呈与20世纪60年代中期较为相似的特征：即欧洲至南亚大范围区域的地表温度异常偏低,欧亚中纬度500 hPa高度场距平呈显著的北正南负模态,急流区南北梯度异常显著,北极涛动具有明显的指数负位相特征,北太平洋海温异常偏暖,太平洋年代际振荡为典型的冷位相等;同时,当前频发期与其他时段的差异较大,特别是与20世纪90年代初的气候特征差异尤为明显。因此,2008年以来区域性极端低温事件频发期所对应的海-气系统异常除了具有全球变暖背景下的一些新特征之外,也初步出现了一些年代际变化的异常信号。     

辽宁区域性春旱的大气环流及影响因子分析

利用美国NCEP/NCAR的再分析资料、Hadley中心逐月海温资料(HadiSST)和辽宁地区逐日降水资料,对辽宁区域性春旱大气环流特征及影响因子进行分析。结果表明：乌山脊和东亚大槽减弱,位相比历年平均位相偏东,中高纬大气环流经向度减小,是导致中国辽宁区域性春季降水减少的大气环流背景;区域性春旱同期,大陆气压升高,海上气压降低;辽宁上空湿度明显小于历年均值,贝湖到中国辽宁一带盛行西北气流。区域性春旱前冬,辽宁上空200hPa高度场出现正距平;地面气温较历史同期偏高;Nino3海温异常偏低。     

1961—2018年广东高温的气候变率及其与大气环流和海温异常的关系

利用1961—2018年广东86个国家气象观测站逐日最高气温资料,NCEP/NCAR月尺度再分析大气环流资料、海表温度资料(ERSST V5),国家气候中心大气环流指数资料,采用相关、合成、突变分析等方法分析了广东高温的气候变率及其与大气环流和海温的关系。结果表明,近58年来广东平均高温日数以3.0 d/(10 a)的速率显著上升,并在1998年发生增加的突变。广东高温日数具有显著的年际和年代际变化并且其对应的大气环流和海温的异常特征基本相同,但年际差异比年代际差异更加明显。在6—9月,对流层中高层位势高度正异常是广东高温日数偏多的一个重要原因,同时南亚高压和西太平洋副热带高压偏强、影响华南的偏北气流偏强,大陆高压加强也对应高温日数偏多。在5—8月,热带印度洋、热带西太平洋、南海海温偏高有利于广东高温日数增多。      

东北春季极端低温的变化特征及其与大西洋海温的关系

利用1958—2007年全球海温、位势高度场月平均资料和我国东北地区64个测站的春季地面气温资料,分析了我国东北地区春季极端低温的时空变化特征及其与大气环流和海温异常的关系。结果表明：近50a来,我国东北春季极端低温事件频数整体呈减少趋势;极端低温频数主要存在全区一致变化型和南北反相变化型两种模态;极端低温事件频数与北极涛动存在显著负相关关系,同时在极端低温多年,极涡较弱,乌拉尔山阻塞高压偏强,东北冷涡较强,反之亦然;影响我国东北地区春季极端低温的关键海区为中北大西洋海区,极端低温多年,中北大西洋海温较常年偏冷,反之则中北大西洋海温较常年偏暖。这对于预测东北春季极端低温事件的年际变化具有很好的指示意义。数值试验结果表明,中北大西洋海温异常可激发欧亚波列,致使中国东北温度异常。     

海冰在大气环流模式中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海冰非均匀性对大气环流模式性能的影响；南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用；以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果．说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海冰参数化方案对气候模拟结果有重要影响．     

海温变化与500 hPa环流系统的响应对夏季旱涝的影响

分析了北太平洋海温与黑龙江省夏季降水的关系,表明黑龙江省夏季降水与东太平洋海温相关。重点分析了厄尔尼诺与拉尼娜发展的不同阶段所对应的５００ｈＰａ大气环流异常及其对黑龙江省夏季旱涝的影响。     

2019年4～6月云南持续性高温天气的大气环流异常成因

2019年4～6月云南省发生了历史罕见的持续性极端高温天气,并引发了严重气象干旱。本文利用1961～2019年逐日温度和大气再分析等资料以及CESM-LE计划（Community Earth System Model Large Ensemble Project）模式模拟结果,分析了历史同期云南极端高温天气发生的环流特征,探讨了2019年云南破纪录持续性高温的成因。历史极端高温日的合成分析表明,云南地区对流层上层显著异常反气旋伴随的强下沉异常和到达地表太阳辐射增加,是引发该区域极端高温天气的主要成因。该异常反气旋的形成主要源自北大西洋经东欧平原、西西伯利亚平原向东亚传播的高纬度罗斯贝波和经北非、黑海、伊朗高原向东亚传播的中纬度罗斯贝波之间的相互作用。2019年极端高温的强度和与之相应异常反气旋出现自1961年以来的最强。外强迫导致的增暖对2019年极端暖异常强度的贡献约为37.51%,同时对类似2019年以及更强极端暖事件发生概率的贡献为56.32%,内部变率对该事件也具有重要贡献。2019年4～6月北极涛动（Arctic Oscillation,AO）和ENSO事件分别处于历史极端负位相和暖位相。一方面,在AO强负位相影响下,极地上空深厚的位势高度正异常向南伸至东欧平原,有利于高纬度波列和云南上空的反气旋异常增强。另一方面,ENSO事件暖位相加强了西北太平洋异常反气旋环流,令西北太平洋副热带高压增强西伸至我国内陆地区,维持了云南上空反气旋异常。两者的共同作用,造成了2019年4～6月云南上空持续的深厚异常反气旋,云南地区继而出现持续性极端高温事件。     

北极海冰融化影响东亚冬季天气和气候的研究进展以及学术争论焦点问题

北极历来是影响东亚冬季天气、气候的关键区域之一。北极表面增暖要比全球平均快2~3倍,即所谓北极的放大效应。随着全球增暖的持续以及北极海冰的持续融化,北极的生态环境正在发生显著的变化,进而可能对北半球中、低纬度的天气、气候产生影响。本文概述了有关北极海冰融化影响冬季东亚天气、气候的主要研究进展,特别是自2000年以来,北极海冰异常偏少影响东亚冬季气候变率以及极端严寒事件的可能途径、存在的科学问题,以及学术界的争论焦点。秋、冬季节是北极海冰快速形成时期,此时北极海冰对大气环流的影响要强于大气对海冰的影响。近二十年来的研究结果表明,北极海冰异常偏少,不仅影响北冰洋局地的气温和降水变化,而且通过复杂的相互作用和反馈过程,对北半球中、低纬度的天气、气候产生影响。北极海冰通过以下两个可能机制来影响东亚冬季的天气、气候:（1）北极海冰的负反馈机制;（2）由海冰异常偏少引起的平流层-对流层相互作用机制。秋、冬季节北极海冰持续异常偏少,特别是,巴伦支海-喀拉海海冰异常偏少,既可以加强冬季西伯利亚高压（东亚冬季风偏强）,也可以导致冬季风偏弱。导致海冰影响不确定性的部分原因是:（1）夏季北极大气环流状态影响北极海冰异常偏少对冬季大气环流的反馈效果;（2）冬季大气环流对北极海冰异常偏少响应的位置、强度不同造成的。秋、冬季节北极海冰持续异常偏少,在适宜的条件下（例如,前期夏季北极大气环流的热力和动力条件,有利于加强北极海冰偏少对冬季大气的反馈作用）,可以激发出有利于冬季亚洲大陆极端严寒过程的大气环流异常。目前学术界争论焦点主要集中在以下两个方面:（1）关于北极增暖、北极海冰融化对中纬度区域影响的争论;（2）关于1980年代后期以来,冬季欧亚大陆表面气温呈现降温趋势的原因。目前,有关北极海冰融化影响冬季欧亚大陆次季节变化以及极端天气、气候事件的过程和机制,我们认知非常有限,亟需开展深入细致的研究。     

2010年春节前后广东全省性低温阴雨过程成因

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,对2010年春节前后广东低温阴雨天气的特点和成冈进行综合分析.结果表明:这一天气过程具有持续时间长、范围广、影响大、日平均气温异常偏低和降水频繁的特点;造成本次低温阴雨的主要环流形势为乌拉尔山阻塞高压和蒙古横槽均异常偏强和长时间稳定维持,东亚大槽偏弱、副热带高压偏强和中低纬环流...     

2009/2010年冬季云南严重干旱的原因分析

2009/2010年冬季我国云南省出现严重干旱,这次大范围严重干旱是较长时期降水稀少所造成的。首先讨论云南省冬季降水偏多和偏少时大气环流和海温的统计特征,基于它们的统计关系,再对2009/2010年冬季我国云南省的严重干旱进行个例对比分析。研究表明西风带环流系统异常是造成这次干旱灾害的主要成因。贝加尔湖为高度负距平,东亚沿海为高度正距平,从贝加尔湖以西到东亚中高纬度西风带较平直,冬季冷空气偏弱,很难影响西南地区。尤其是副热带中东急流减弱,从欧洲东部到里海为高压脊控制,西风带的扰动系统不易东移到东亚上空;青藏高原上空为稳定的高压脊,孟加拉湾南支槽减弱,云南省受异常西北气流控制。对太平洋和印度洋海温的分析表明,虽然海温异常可以影响冬季的云南降水,但海温异常并不是2009/2010年冬季云南省降水偏少的最重要原因。     

CHARACTERISTICS OF CLIMATE WARMING AND IMPACT ON CLIMATE ZONES CHANGE IN GUANGDONG

Based on temperature data in Guangdong in the past 50years, statistical methods are used to analyze the characteristics of temperature in spatial and temporal variation. The results show that land surface temperature warms by 0.16 °C/10a in Guangdong. The range of warming was lower than the average of nationwide and global land surface. Furthermore, the temperature has a larger increase tendency in winter and spring and coastal areas than in summer and autumn and inland areas. Climate zones move towards the north obviously. North tropical zone is expanding, south subtropical zone is reducing and central subtropical zone is relatively stable. Under the global climate warming, characteristics of climate warming in Guangdong were influenced by atmosphere general circulation, sea surface temperature and human activities etc.     

The problem of “naturally”-occurring drought

Naturally-occurring drought is defined here to be drought arising from the nonlinear interactions which are an inherent part of the dynamics of the climatic system. As such it has no specific excitation mechanism, in contrast to forced drought where sea surface temperature anomalies are frequently cited as an important precursor. The essential difference between these two types of drought is that the former is very local and isolated spatially, whereas the latter is widespread and coherent. Observations for Australia are used to illustrate these points. Results are given for a 10-year general circulation model integration which clearly simulated naturally occurring drought and highlighted its unique characteristics. Multi-annual time series for specific geographical regions in the model show that no differences in monthly mean values of relative humidity or zonal and meridional fluxes of moisture were apparent for years with or without drought. More detailed analysis indicated that rather small differences exist in atmospheric temperatures and absolute humidities between drought and nondrought years which are important factors in determining the onset of precipitation in the model.Overall the analysis emphasises the subtlety of the processes involved. These processes, however, were able to produce completely different precipitation histories from one year to the next at a given point. The smallness of the changes involved in the atmospheric processes indicates that the nonlinearities were able to modulate conditions at a given point within an existing synoptic system only slightly, rather than initiate a new climatic regime in drought years. The problem of naturally-occurring drought, of course, is that it is intrinsically unpredictable.     

影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。      

从2011/2012和2015/2016年冬季大气环流异常看北极海冰以及前期夏季北极大气环流异常的作用

利用美国NCEP/NCAR、欧洲中心ERA-Interim再分析资料,以及英国哈得来中心海冰密集度资料,通过诊断分析和数值模拟试验,研究了2011/2012和2015/2016年两个冬季大气环流异常的主要特征和可能原因。结果表明,尽管热带太平洋海温背景截然不同（分别为弱的拉尼娜事件和强厄尔尼诺事件）,但这两个冬季西伯利亚高压均异常偏强,自1979年以来其强度分别排第1和第5位。前期秋季北极海冰异常偏少是导致这两个冬季西伯利亚高压偏强的主要原因。更为重要的是,前期夏季北冰洋表面反气旋风场,以及其上空对流层中、低层平均气温偏高,加强了北极海冰偏少对冬季大气变率的负反馈,进一步促进了西伯利亚高压的加强,从而有利于东亚地区冬季阶段性强严寒的出现。因此,夏季北极大气环流的动力和热力状态不仅影响夏、秋季北极海冰,而且对海冰偏少影响亚洲冬季气候变率有重要调节作用。2015/2016年冬季强厄尔尼诺事件并不能掩盖来自北极海冰和大气环流的影响。      

An Extreme Drought over South China in 2020/21 Concurrent with an Unprecedented Warm Northwest Pacific and La Ni?a

An extreme drought appeared in South China from October 2020 to March 2021. During that time, sea surface temperatures exhibited an unprecedented warm center over the northwest Pacific (NWP) and a cold center over the tropical eastern Pacific (La Ni?a). This study demonstrates the combined effects of an exceptionally warm NWP and a moderate La Ni?a are closely linked to the anomalous drought in South China. The sea surface temperature anomaly in these two regions induced a steeper horizontal geopotential height gradient over South China. As a result, anomalous northeasterly winds prevailed over South China, altering water vapor transport and moisture convergence. A simplified atmospheric general circulation model also verifies the influence of the NWP warm anomaly on South China precipitation. This study points out that the sea surface temperature variation in the NWP was important to the occurrence of extreme drought in South China from October 2020 to March 2021.     

甘肃省夏季极端最高气温的气候特征

通过对甘肃省1951～2000年极端最高气温的统计分析,找出甘肃省极端最高气温的时空分布和地域分布的气候特征;对区域性极端最高气温天气过程的大气环流特征进行分析,归纳出不同类型的高温环流形势。     

年代际气候变化与1998年长江大水

由于海温、高原积雪和大气环流异常等特定条件,引发了１９９８年夏季长江的特大洪涝,而９０年代的气候特征也对１９９８年长江大水起到一定的作用。从中国夏季降水、大气环流、冬季高原积雪和海温等方面分析年代际气候变化对１９９８年长江大水提供有利的气候环境。