夏季西太平洋副热带高压异常时的东亚大气环流特征

利用NCAR/NCEP月平均再分析资料,探讨夏季西太平洋副热带高压异常时东亚热带季风、梅雨锋及中高纬环流的变化特征.研究表明:夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏南或脊点异常偏西时,东亚夏季风环流偏弱,850 hPa矢量风距平场上东亚热带地区出现反气旋性环流,副热带地区呈气旋性环流,500 hPa垂直速度距平场上东亚热带地区上升运动减弱,梅雨锋区上升运动加强,500 hPa高度上东亚高纬鄂霍次克海区域出现阻塞高压,高纬冷空气直达中纬度,梅雨锋扰动加强,造成江淮流域汛期降水偏多.夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏北或脊点异常偏东时,东亚夏季风环流偏强,东亚大气环流系统的活动出现了与上述情况相反的异常型,江淮流域汛期降水偏少.     

1961-2012年6-8月内蒙古降水异常及环流特征分析

利用内蒙古自治区100个站1961-2012年6-8月各月降水量资料,以降水距平百分率划分了单站和全区各月的多、少雨年份,分析了6-8月全区多雨和少雨站点百分率变化特征。针对异常多雨和少雨年份,探讨了同期北半球欧亚地区大气环流的分布特征。结果表明：8月降水存在减少趋势,6月和7月则主要表现为阶段性多（少）雨,且少雨年多于多雨年。在多雨月份,100hPa高度场上,欧亚中高纬度呈径向环流分布,极涡较弱。其中,6月为两槽一脊型,内蒙古位于高压脊区前部,7、8月为两脊一槽型,内蒙古位于高压脊区后部;500 hPa高度场上,6月,亚洲区主要表现为变形场,内蒙古处于锋生区,或是亚洲中高纬度环流为两脊一槽型,内蒙古处于两高之间的宽广低槽中, 7月、8月欧亚中高纬度环流主要表现为东高西低,内蒙古自治区位于低压槽区中;850hPa流场图上内蒙古为气旋性切变区域或为风场辐合区域控制。在少雨月份,100hPa和500hPa高度场上,欧亚中高纬度呈纬向环流分布,极涡较强,内蒙古位于南亚高压北边的正距平区域;850hPa流场图上表现为弱的风场特征,无明显的水汽输送。     

气候变暖以来黑龙江省春防期高火险日数环流背景分析及预测

本文着重从气候变暖以来春防期高火险日数偏多年和偏少年北半球500hPa环流场背景分析,偏多年时距平场上正负中心形成以黑龙江省为中心自高纬向低纬呈"-,+"距平型,偏少年时距平场上正负中心形成以黑龙江省为中心自高纬向低纬呈"-,+"距平型.从前期北半球500hPa环流场异常形势演变,偏多年前期北半球500hPa距平场上极区为大范围正距平,极涡偏弱,鄂霍茨克海有阻塞高压存在,东亚大槽偏强,阿留申低压活跃,偏少年时前期极区为大范嗣负距平,极涡偏强,鄂霍茨克海没有明显的阻塞高压形势,东亚大槽偏弱,阿留申低压也不活跃.北半球500hPa环流场异常是造成春防期森林火险高火险日数多少重要原因,通过前期的环流背景对春防期高火险日数进行预测,进而做出春防期森林防火期趋势预测.     

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。     

宁夏春季沙尘暴与北极海冰之间的遥相关关系

根据宁夏沙尘暴发生次数资料、北极海冰密集度资料和NCEP／NCAR再分析500hPa、850hPa高度场、风场资料，得出了宁夏春季沙尘暴发生次数的变化规律及其与北极海冰面积之间的年代际和年际相关关系，发现宁夏春季沙尘暴发生次数与欧亚大陆北部的喀拉海、巴伦支海和格陵兰海冰面积之间存在较显著的年代际、年际相关关系。通过合成和相关分析知，宁夏春季沙尘暴偏多、偏少状况有明显不同的环流背景场，秋季格陵兰海冰异常变化通过影响其后一段时间的大气环流背景场，从而对宁夏沙尘暴产生影响。初步得出当格陵兰海秋季海冰面积增大(减小)，次年春季蒙古至西伯利亚一带500hPa、850hPa高压场降低(升高)，风场有明显的气旋性(反气旋性)特点，在宁夏至新疆一带西风明显偏强(偏弱)，说明冷空气活动次数偏多(少)，对应宁夏春季沙尘暴发生次数偏多(少)。通过海冰将全球气候变暖和宁夏(我国北方)沙尘暴总减少趋势联系起来，初次提出在环境总体恶化情况下，我国沙尘暴发生次数总体趋于减少，很可能是全球气候变暖所致。     

东北地区汛期降水异常的大气环流特征分析

针对东北地区汛期(7~8月)的情况,分析了造成汛期降水异常的大气环流特征,结果表明:汛期多(少)雨年,低层850 hPa蒙古东南的气旋(反气旋)式距平环流、我国大陆东部的西南风(东北风)距平气流及日本南面的反气旋(气旋)式距平环流的共同作用加强(减弱)了低层西南暖湿气流在东北地区的辐合;多(少)雨年,中层500 hPa中高纬西风带经向运动加强(减弱),从贝加尔湖以北的高纬地区到日本附近的高度场呈 - (- -)的波列分布。8月的环流形势比7月更容易造成严重旱涝,下游鄂霍茨克海和日本海阻塞高压的发展和减弱是造成8月降水异常的重要因子。考虑7月旱涝流型演变时,应着重关注南北向 - 的“波列”;而考虑8月旱涝流型演变时,则更应着重关注东西向- - -的“波列”配置。多、少雨年,高、低层的散度场、垂直速度场及水汽条件等物理量场都有明显的差异。     

辽宁初夏降水大尺度环流影响因子及2012年初夏异常多雨成因分析

利用辽宁省50站1961—2012年夏季逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,对辽宁初夏降水异常的大尺度环流特征进行了诊断分析。在此基础上对引起2012年辽宁初夏降水异常偏多的大尺度环流进行了研究。研究发现:东亚地区对流层不同高度上大尺度环流系统相互配合是造成辽宁初夏降水异常的主要原因。2012年辽宁初夏的4次主要降水过程对应的环流形势基本相同,200 hPa高空急流在东北以西上空出现气旋式分支现象;500 hPa上亚洲中纬地区受两槽两脊控制,东北地区上空是槽区,对应明显的位势高度负距平;850 hPa风场和整层水汽通量场上,东北地区上空均为气旋式环流;多雨年200 hPa高空急流出现分支现象,副热带西风急流强度偏强;500 hPa亚洲中纬地区受两脊一槽控制,东北地区上空是槽区,对应位势高度负距平;850 hPa风场在东北地区上空表现为气旋式环流。这表明东北地区上空对流层从低到高,都受一个深厚的低值系统控制;各层环流情况均表明:东北冷涡这一深厚的冷性涡旋系统是2012年辽宁初夏降水异常偏多的主要影响因子。     

贵州省不同强度区域性凝冻过程环流形势对比分析

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明：500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850 hPa风场上云南南部以南受偏南风和西南风控制,并且在江南至华南存在西南或西风急流,是4种不同强度凝冻过程中形势场共性特征。500 hPa高度场上中高纬度地区呈两槽一脊或一槽一脊分布;风场上850 hPa东北风回流和700 hPa西南急流形成上暖下冷的形势场,同时850 hPa形成稳定低层切变线;温度场上存在冷-暖-冷的夹心结构,近地面层0 ℃线维持在900 hPa以下,均是较强等级以上的区域性凝冻过程中形势场共性特征。而对于一般性区域性凝冻过程,500 hPa位势高度场上呈多槽脊分布,风场上是否存在东北风回流和低层切变线,温度场上是否存在冷-暖-冷的夹心结构以及近地面层0 ℃线位置等特征均不统一。温度剖面图上,当近地面层0 ℃线位置最低时或出现冷-暖-冷的夹心结构时段与凝冻过程影响范围最广、灾情最重的时间段对应。     

2018年春季内蒙古气温异常及大气环流特征分析

采用内蒙古自治区101个国家级地面气象站1961—2018年春季平均气温观测资料、美国国家NCEP/NCAR月平均再分析资料和国家气候中心环流监测指数资料,分析了内蒙古春季气温异常及大气环流异常特征。分析表明:欧亚大陆中高纬500hPa高度呈现"两槽一脊"型分布,乌拉尔山附近高度场为负距平,贝加尔湖附近为正距平控制,有利于内蒙古春季气温偏高;此外,东亚大槽偏弱、亚洲纬向环流异常偏强、青藏高原高度场异常偏高及西伯利亚高压异常偏弱,容易造成春季气温偏高。     

山东5月降水异常环流型及其与海温异常的联系

利用 1981—2019 年 NCEP/NCAR再分析资料和观测降水资料,对山东5月降水多（少）雨年环流特征进行分型,分析前期海温影响大气环流进而影响降水的过程。结果表明：典型多（少）雨年,亚洲中高纬环流呈“－、＋”（“＋、－” ）距平分布,盛行纬（经）向环流,东亚大槽偏弱（强）。前期冬春季黑潮区和热带印度洋海温是影响山东5月降水的关键外强迫因子,黑潮区海温偏暖（冷）时,其上空500 hPa高度场为明显正（负）距平,低层风场呈现异常反气旋（气旋）,山东受异常东南风（偏西风）控制,加强（削弱）了水汽输送, 利于降水偏多（少）。热带印度洋偏暖年,山东地区 500 hPa高度场上表现为西低东高,低层处于异常反气旋后部的东南气流中,这与典型多雨年的环流特征基本一致,印度洋偏冷年对应环流特征与偏暖年大致相反。     

Temporal Variability in Fine Carbonaceous Aerosol over Two Years in Two Megacities： Beijing and Toronto

Time-series of weekly total carbon(TC)concentrations of fine aerosol particles(PM2.5)in Beijing and Toronto were compared to investigate their respective levels and temporal patterns over two years from August 2001 through July 2003.In addition to this comparison,differences in the factors contributing to the observed concentrations and their temporal variations are discussed.Based upon past knowledge about the two megacities with highly contrasting air pollutant levels,it is not surprising that the average TC concentration in Beijing(31.5μg C m-3)was greater than that in Toronto by a factor of 8.3.Despite their large concentration differences,in both cities TC comprised a similarly large component of PM2.5.TC concentrations exhibited very different seasonal patterns between the two cities.In Beijing,TC experienced higher levels and greater weekly fluctuations in winter whereas in Toronto this behavior was seen in summer. As a result,the greatest gap in TC concentrations between Beijing and Toronto(by a factor of 12.7) occurred in winter,while the smallest gap(a factor of 4.6)was in summer.In Beijing,seasonal variations in the emissions probably played a greater role than meteorology in influencing the TC seasonality,while in Toronto during the warm months more than 80%of the hourly winds were recorded from the south,along with many potential anthropogenic sources for the days with high TC concentrations.This comparison of the differences provides insight into the major factors affecting carbonaceous aerosol in each city.     

浙江省近百年气温变化研究

利用浙江省近百年气温等级资料，分析全省冬季、夏季和全年气温变化，发现浙江省年气温变化总趋势与北半球、全国比较一致，但年气温上升、下降的时间比北半球、全国年气温变化有滞后现象。冬季最低气温升高，是暖冬的主要特征，夏季极端最高气温天数明显减少，是凉夏的主要特征。     

Tropical Forests Under the Climates of the Last 30,000 Years

Vegetational history can help us to predict future environments by providing data for testing AGCMs, for indicating the vegetational response to rapid warming and changing CO₂ concentrations, and for mathematical modelling of vegetation. Most of the data are palynological, and there are well over 100 pollen diagrams from tropical regions. Maps are presented showing summarized pollen diagrams from the lowlands of South-East Asia and the West Pacific, Tropical Latin America and Tropical Africa. In all these regions there is some evidence suggesting that at the LGM lowland forests were somewhat restricted in area and included montane elements. This is consistent with cooler and drier climate at the LGM. From the montane and lowland areas of these three regions, the pollen evidence is summarized in altitudinal diagrams. These suggest considerable depression of altitudinal zones at the LGM, suggesting temperatures c. 5–10°C cooler than now. These results conflict with earlier oxygen isotope data from marine foraminifera, but do not conflict with more recent oxygen isotope measurements from tropical corals. It is also suggested that altitudinal movements may be partly controlled by CO₂ concentration and ultraviolet light.     

50 Years of the Monin–Obukhov Similarity Theory

In weak wind stable conditions, eddy-correlation fluxes calculated using conventional averaging times of 5 min or longer to define the perturbations are severely contaminated by poorly sampled mesoscale motions. A method is developed to identify the averaging time for each individual data record that captures the turbulence while excluding most of the mesoscale motions. The method is based on multiresolution decomposition of the heat flux, and provides an objective procedure for selecting the averaging time for calculating eddy-correlation fluxes. Eddy-correlation data collected in weak turbulence conditions over grass, snow, a pine forest and the ocean are used to demonstrate the approach.When the small-scale turbulence and mesoscale motions are clearly separated by a gap region in the heat flux cospectra, the variable window width reduces the influence of nonstationarity by more effectively filtering out mesoscale motions compared to traditional methods using constant averaging time. For records where turbulence and mesoscale motions overlap in scale, the method is not well posed, although such records occur infrequently for our datasets. These ambiguous cases correspond to significant nonstationarity at scales that overlap with turbulence scales. The improved turbulence fluxes calculated with the proposed method are the appropriate fluxes for evaluating flux-gradient relationships and Monin–Obukov similarity theory for developing improved model parameterizations of turbulence for weakly turbulent flows     

近52年淮河流域的梅雨

气候资料表明梅雨期不仅出现于长江中下游区，也会出现于淮河流域中南部。为此应用淮河流域分布均匀的5站日雨量资料结合西太平洋副热带高压脊线的季节进程划分出近52年（1953—2004年）淮河流域梅雨期。该处梅雨期和长江中下游沿江区一样十分显著，其平均入梅及出梅期分别比长江中下游沿江区推迟5 d和7 d，其梅雨量年际丰枯是形成该地区汛期旱涝的主要因素。江淮流域梅雨在多数年趋势一致，但有1/4年份淮河梅雨与长江中下游沿江区距平符号相反。1979年附近淮河梅雨出现突变，即由此前的梅雨偏少、出梅偏早趋势突变为有较大振幅的2.2~2.3年短波振荡，梅雨量大及出梅迟年明显增多。在1979年前后也因此出现了两段梅雨异常期:1958—1966年淮河枯梅期和1979—1987年淮河丰梅期。进一步发现7月东亚中纬沿海槽的伸缩对淮河梅雨量、出梅的影响比鄂霍次克海高压及乌拉尔高压更显著。     

长江中下游持续性多雨与南北半球大气环流的季节变化

根据10年实测风资料，在分析南、北半球纬向风场和经向风场演变的基础上，发现长江中下游6—7月持续性多雨年的大气环流的季节变化上有异常现象；即在南半球比常年提前1—2个月结束夏季，在北半球比常年推迟1—2个月进入盛夏。这种异常现象表明长江中下游持续性多雨是全球尺度大气环流异常的反映，为持续性多雨的长期预报提供了新的依据。     

MJO研究新进展

MJO与ENSO的关系、MJO的数值模拟(预报)以及MJO对天气气候的影响是近些年来国内外大气科学研究的重要前沿问题.本文将综合介绍国内有关MJO对天气气候的影响以及MJO的数值模拟(预报)方面的近期研究进展,因为过去已介绍过MJO与ENSO相互作用的研究结果.利用澳大利亚气象局的RMM-MJO指数研究MJO与西北太平洋台风活动的关系,结果表明大气MJO对西北太平洋台风的生成有比较明显的调制作用,在MJO的活跃期与非活跃期西北太平洋生成台风数的比例为2∶1;而在MJO活跃期,对流中心位于赤道东印度洋(即MJO第2、3位相)与对流中心在西太平洋地区(即MJO第5、6位相)时的比例也为2∶1.对大气环流的合成分析显示,在MJO的不同位相西太平洋地区的动力因子和热源分布形势有极其明显不同.在第2、3位相,各种因子均呈现出抑制西太平洋地区对流及台风发展的态势;而在第5、6位相则明显有促进对流发生发展,并为台风生成和发展创造了有利的大尺度环流动力场.对多台风年与少台风年850 hPa的30～60 d低频动能距平的合成分析表明,在多台风年最显著的是低频动能正异常位于菲律宾以东15°N以南的西北太平洋地区,表明那里有强MJO的活动;而少台风年的情况与多台风年相反,菲律宾以东的西北太平洋上与季风槽位置对应区域是低频动能的负距平区,那里MJO偏弱.即赤道西北太平洋上MJO活动的强(弱)年对应西北太平洋的台风偏多(偏少).对应MJO的不同活动位相,无论冬季、春季或夏季,中国东部的降水都将出现特殊的异常形势.在春季,MJO的第2、3位相有利我国东部长江中下游地区多雨、华南地区少雨;MJO的第4、5位相有利我国华南地区多雨而长江中下游地区少雨;在MJO的其它位相,我国东部地区都为降水负异常.在冬季,对应MJO的第1～3位相(特别是第2、3位相)中国华南降水偏多;而对应MJO的第6～8位相(特别是第6、7位相)中国华南降水偏少.在夏季,MJO位于印度洋时,MJO可以通过低层西风急流的波导效应影响到中国东南部地区,造成该地区降水偏多;当MJO位于西太平洋地区时,可以造成经向环流的上升支向北偏移,导致西北太平洋副高的东撤、以及中国东南部地区水汽输送减弱,降水减少.资料分析还表明,在年际变化尺度上,热带中、东印度洋MJO指数的持续异常对云南夏季降水有明显的影响.大气环流和数值模拟都表明,MJO活动不同位相的强对流会在东亚/西北太平洋地区激发产生不同形势的遥响应(Rossby波列),导致在中国不同地区出现有利(或不利)降水的环流形势和条件,是MJO活动影响中国降水的主要机制.用数值模式对MJO进行数值模拟(预报)是尚未很好解决的困难问题,原因也没有完全搞清楚.我们的一系列数值模拟清楚表明,MJO的模拟(预报)效果对模式所用对流参数化方案有很强的依赖关系;模式能否很好描写(再现)热带大气非绝热加热廓线,是极其关键的问题,只有当加热廓线在对流层中低层有最大加热时,模式才能得到同实际观测大体一致的MJO及其活动特征.这些数值模拟结果与我们过去从理论研究得到的结论相吻合,彼此得到应证.     

锡林郭勒盟近50a降水变化及早涝年分析

利用1961—2010年锡林郭勒盟15个气象站的年及夏季（6—8月）逐月降水量资料,分析了锡林郭勒盟降水的时空变化特征和夏季旱涝年。结果表明：锡林郭勒盟降水量总体上呈南多北少,东多西少的分布特征;近50a降水量没有明显的增减变化趋势,但年际波动特征明显,近10a降水量显著减少。用区域夏季降水指数确定出1998年为涝年,而1980、2001、2005和2010年为夏季旱年。     

青藏高原东部多、少雪年地表能量和水分特征对比研究

青藏高原积雪对地表能量和水分交换有重要影响。本文通过选取青藏高原东部玛多、玛曲和垭口3个站点多雪年和少雪年的气象资料,对比分析了多雪年和少雪年的地表能量和土壤水热特征。结果表明：在地表辐射平衡方面,多雪年或积雪较多的时期可以反射掉较多的向上短波辐射。玛多站多雪年反射掉的向上短波辐射是少雪年的2.3倍,玛曲站主要积雪期（3-5月）中多雪时期比少雪时期多反射掉10.07 W·m^-2的向上短波辐射,垭口站多雪年的年平均向上短波辐射分别比两个少雪年高出37.49 W·m^-2和31.92 W·m^-2。多雪年或积雪较多的时期还可以减少向上长波辐射的发射。玛多站多雪年与少雪年向上长波辐射的差值在整个研究时段中基本为负,垭口站两个少雪年在当年12月初到次年1月和次年2月末到4月初这两个时段,积雪越深,向上长波辐射值越小。向上短波和向上长波辐射的差异使得多雪年的地表净辐射少于少雪年。不论多雪年还是少雪年,土壤热通量的值都很小,地表能量分配主要以感热通量和潜热通量为主。玛多站少雪年以感热通量为主且感热通量为正,但多雪年感热通量为负;玛曲站的...     

用小波方法分析哈尔滨市近百年的冷暖变化

利用墨西哥帽子波分析了哈尔滨市近百年的冷暖变化，揭示了年平均气温及四季的气候演变规律。