青海省冬季气温变化成因及其预测方法探讨

利用青海省1961-2012年冬季气温观测资料、美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)月平均高度场再分析资料、国家气候中心和美国国家海洋局和大气管理局提供的126项环流指数, 探讨青海冬季气温变化特征及成因. 结果表明: 1961-2012年青海冬季气温呈显著上升趋势并具明显的年代际变化特征, 于1986年出现由冷向暖的明显转折; 西伯利亚高压、东亚冬季风是影响青海冬季气温的主要系统. 当冬季北半球500 hPa高度场出现欧亚(EU)遥相关型时, 青海冬季易于偏冷, 同时发现大西洋欧洲区极涡强度和赤道太平洋海域海温与东亚冬季风的强弱有密切关系. 采用主成分回归集成方法初步建立青海冬季气温预测模型, 经历史回报检验其距平符号一致率为87%, 具备一定预报技巧和能力.     

青海夏季干旱特征及其预测模型研究

利用1961-2008年青海非干旱区(除柴达木盆地)地面气象观测资料、 74个环流特征量、 海温资料、 北半球500 hPa高度场网格点资料以及500 hPa高度场遥相关, 对夏季干旱的变化趋势和干旱发生的机理进行了研究.结果表明:1961-2008年夏季青海省非干旱区、 东部农业区分别发生干旱15 a、 18 a, 发生干旱的年几率为31.3%、 37.5%; 东部农业区发生干旱的几率较大, 中轻度干旱发生几率大于特大、 重度干旱.夏季典型干旱年500 hPa欧亚中高纬度上空高度距平分布为正距平, 极涡偏弱; 非干旱年蒙古到青藏高原上由负距平控制, 极涡偏强, 偏向东半球, 印缅低压槽十分活跃.当夏季西大西洋型、 上年秋季欧亚纬向环流指数偏弱, 而4月西太平洋型偏强, 8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏强, 夏季容易发生干旱; 反之, 当夏季西大西洋型、 上年秋季欧亚纬向环流指数偏强, 而4月西太平洋型偏弱, 8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏弱, 则夏季不易发生夏季干旱. 1961-2008年模拟方程的准确率为83.3%, 2009-2010年预测结果与实况接近, 趋势预测准确.     

A Comparative Analysis of Main Modes of Global-scale Sea Surface Temperature on Multiple Time Scale

Using the HadISST data from 1880 to 2009, removed the signal of global warming in one hundred year. The results show that, there were the significant interannual and interdecadal oscillation signal at the eastern Pacific and north Pacific and north Atlantic, especially the decadal oscillation in the south of eastern equatorial Pacific cannot be ignored. We found there are three major global-scale signals by using the Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis on global sea surface temperature, the first mode is (ENSO-like/PDO-like) Pacific pattern, the second mode is (AMO-like) the north Atlantic pattern and the third mode is (ENSO Modoki-like/CP ENSO-like) Center Pacific Ocean pattern. In particular, the third mode is the performance of Center Pacific El Niño-Southern Oscillation in the global mode. There are significant signals in interannual and interdecadal scales, in the unfiltered conditions, the three modes can explain 34% of total variance contribution. Above the interdecadal scale, the sum of three modes variance contribution is 61%. In various time scales, the three signals and the average global temperature has a connection, especially the influence of the first and second mode is the most important, in the decadal scale, the sum of the first and second modal variance contribution is 50%. Since 2005, there is no significant signal of global warming may be associated with the simultaneous decline of the first two modes.     

黑龙江省初霜冻变化特征研究及预测方法

利用黑龙江省1961-2013年地面测站62站资料和月环流特征量、北半球500 hPa高度场等资料,采用气候统计方法,选取秋季地面最低温度≤ 0℃的初日作为初霜冻日期,分析了初霜冻日期的时空变化特点,北半球500 hPa月平均环流演变特征,影响初霜冻早晚的特征量因子,为初霜冻趋势预测提供依据。结果表明：黑龙江省初霜冻日期呈现显著推迟的趋势,推迟约8.2 d,平均推迟5 d以上的年份均在1988年以后出现;平均初霜冻日期分布是由北开始出现并向南推进,平原则普遍晚于同纬度的山区,EOF分析初霜冻的发生除具有一致性气候特征外,还具有南北相反和东西相反的变化趋势;初霜冻偏早年时,北半球500 hPa环流从前期到同期在黑龙江省北部至极地区域有大范围的负距平,反之,若是正距平,初霜冻易偏晚;影响初霜冻早晚的特征量的因子有欧亚（亚洲）经向环流型、鄂霍茨克海高压、阿留申低压、东亚大槽强度以及西太平洋副热带高压、极涡、AO等。     

中国气温变化的两个基本模态的诊断和模拟研究

我国地域辽阔，气候复杂多变，在全球变暖的背景下研究中国近百年来的气温变化具有重要的意义。为此我们重建了中国东部71个站1880—2004年四季气温距平序列。通过EOF分析发现了中国气温变化的2种最基本的模态：东部一致变化和关内关外相反变化。这2种模态不随季节变化，而且在不同时期也是稳定的。通过研究这2种模态与变暖趋势的关系发现，20世纪80年代以来的变暖主要是由于第一模态在该时期持续的正位相增强造成的；而20世纪20~40年代的变暖主要是由于第二模态所呈现的正位相所造成的。此外，我们检验了这2种模态在大气环流模式（CAM）中的表现。结果表明：121年（模式中1880—2000年）的集合模拟在一定程度上可以重现第一模态的变化，而第二模态则仅在冬季表现明显。最后，以冬季为例，利用1880—2004年重建及观测的500 hPa高度场资料，通过合成分析进一步研究了这2种模态的环流机制：第一模态正位相对应纬向环流增强，表现在地面气温分布上为东部一致变暖。而负位相则对应东亚大槽加深，东部地区一致变冷。第二模态正位相对应的环流分布则为从东亚北部到阿留申为负距平，东亚到北太平洋中纬度为正距平；对应地面气温分布为关内变暖关外变冷。负位相时环流分布基本相反。这样的环流机制得到了模式研究的支持。     

汉江流域降水多时间尺度特性及其与环流因子的相关性分析

首先利用Morlet小波对汉江流域降水进行多时间尺度分析,然后分析主要周期下汉江流域降水与74个环流因子的相关性.结果表明:近50年,汉江流域降水有4,7和18年的主要周期,其中以18年的主要周期最为突出,降水呈现偏少的趋势,同时降水量与西太平洋副高面积指数、冷空气、东太平洋副高北界、北半球极涡中心位置等14个环流因子具有非常强的正相关,而与东亚槽位置、太平洋区极涡强度指数、亚洲区极涡强度指数有非常强的负相关.研究成果将为今后提高汉江流域降水预报水平和有效开展汉江流域及长江中下游防汛抗旱工作提供科学依据.     

The spatial analysis of thunderstorm hazard in Iran

In this study, monthly, quarterly, and annual frequency data of thunderstorm days of 25 long-term synoptic weather stations during the period from 1960 to 2010 were analyzed applying Ward’s Hierarchical Cluster Analysis (WHCA) Method and Kriging Geostatistical Method (KGM). The results of temporal analysis of Thunderstorm Days (TD) in Iran showed that in terms of frequency, seasonal occurrence of this phenomenon is mostly in transitional seasons of spring and autumn. The results of WHCA to find homogeneous places in terms of synchronization and timing of TD reflects the fact that there are five clusters with similar memberships, including the North West, West, the southern part, northern, central, and northeastern parts, eastern regions, and center of Iran, and in this classification, the frequency of occurrence of TD reduces in the same order the regions are mentioned. In contrast, the lowest frequency of TD is in summer and winter seasons. In this study, it was found that among various deterministic and geostatistical methods, KGM is the most suitable one for thunderstorms hazard zonation and for classifying the different regions based on thunderstorm occurrence; WHCA is more suitable than other methods. The results of spatial analysis of thunderstorms point to the fact that the core of the mentioned thunderstorms is mostly in mountainous areas, particularly, highlands of North West and West of Iran. With regard to place, in the West part of the country, especially North West (Tabriz, Oroomieh, and Zanjan stations) and West, thunderstorms have higher frequencies, while the South East, South, Central, and eastern regions are less affected by the thunderstorm hazard.     

2009/2010年我国西南秋冬春连旱特征及其大气环流异常分析

利用中国逐日站点降水资料、逐日季风监测指数及逐日副热带高压指数、74项环流指数及NCEP/NCAR再分析资料, 分析了2009年秋季至2010年春季的秋冬春西南特大干旱过程中各指数及大气环流异常特征.结果表明: 自2009年10月底东亚冬季风建立以来, 至2010年春季, 东亚冬季风强度持续偏强, 加之西太平洋副热带高压较常年偏西偏南, 西南地区长期受副高控制, 气温持续偏高, 加之冷空气虽然总体偏强, 但主要控制我国北方地区, 造成冷暖空气在西南地区少有交汇, 致使降水偏少, 干旱发生发展. 印缅槽强度较常年偏弱, 来自印度洋、孟加拉湾以及南海的水汽条件不足, 向西南地区输送的来自南海和孟加拉湾两条水汽通道的水汽通量均较常年偏弱很多, 加之西南地区、特别是云南地区自2009年秋季以来, 长期处于下沉运动的正距平区, 造成这段时间西南地区干旱少雨, 旱情持续. 2009年9月El Niño事件全面爆发, 南海-西太平洋地区形成异常反气旋流场, 该反气旋流场较常年偏西偏南, 造成副高位置偏西偏南, 从而使得云贵高原及其周边的印度季风区的降雨量明显偏少;高原地区及南海、菲律宾附近及热带辐合带地区OLR异常对西太平洋副热带高压的变化有一定影响, 进而影响西南地区降水, 其内在机制还有待深入研究.     

Wind-driven circulation in the subarctic north Pacific using altimeter data

Time-dependent wind-driven circulation in the subarctic north Pacific is investigated by using Topex/Poseidon (T/P) altimeter data and European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) wind data for about 6 years. The first empirical orthogonal function (EOF) of the T/Pderived sea level anomaly (SLA) without the variation related to the steric height change (SLA1) and the first EOF of the ECMWF-based wind stress curl fields represent basin-sized south-north oscillations and their time series agree well with a correlation of 0.49. They appear to express the spin-up and spin-down of the subarctic gyre. The third EOF of SLA (SLA3) and the second EOF of the wind stress curl are also related to the variation of the subarctic gyre. Though the correlation of their time series is 0.27, drastic changes in early winter coincide well. The two EOF pairs can be considered to mean that the SLA variation followed by the latitudinal migration of the Aleutian low is separated into two standing oscillation patterns, that is, the sea level variation combined with SLA1 and SLA3 expresses seasonal variations of the wind-driven circulation of the subarctic gyre. The interannual SLAs constructed by subtracting the SLA1 and SLA3 components clearly show trans-pacific westward propagation even in the high-latitudes. The time series of SLA1 is in agreement with that ofin situ SLAs measured with the tide gauge at Petropavlovsk (53-01N, 158-38E), which implies the possibility to monitor the subarctic circulation using tide gauge data.     

Thunderstorms over a tropical Indian station,Minicoy: Role of vertical wind shear

In this study, an attempt has been made to bring out the observational aspects of vertical wind shear in thunderstorms over Minicoy. Case studies of thunderstorm events have been examined to find out the effect of vertical wind shear and instability on strength and longevity of thunderstorms. Role of vertical wind shear in thunderstorms and its mechanism has been explored in this study. Results reveal that for prolonged thunderstorms high and low instability along with moderate to high vertical wind shear (moderate: 0.003 S⁻¹ ≤ vertical wind shear ≤ 0.005 S⁻¹ and high: > 0.005 S⁻¹) play a significant role in longevity and strength of thunderstorms. The mechanism of vertical wind shear in thunderstorms was investigated in a few cases of thunderstorm events where the duration of thunderstorm was covered by the radiosonde/rawin ascent observation taken at Minicoy. Empirical model has been developed to classify thunderstorm type and to determine the strength and longevity of thunderstorms. Model validation has been carried out for selected cases. Model could classify thunderstorm type for most of the cases of thunderstorm events over island and coastal stations.     

1991年初夏江淮大水的天文因素──太阳质子耀斑爆发

研究了1991年初夏江淮大水前,北半球环流的异常与太阳上的一系列质子耀斑之间的关系.研究结果表明:太阳上连续不断的质于耀斑爆发是1991年初夏江淮大水的重要天文因素.太阳质子耀斑可能触发或加剧了极涡的冷空气南下,低空西南急流的东移和西太平洋副热带高压的西伸北移过程.由于冷热气流多次在长江中下游和淮河地区相遇.因而形成了频繁的暴雨和特大暴雨过程,造成了江淮地区的特大洪涝灾害.     

夏季中国东部副高北缘雨带强度年际变化成因:副热带西风异常的动力强迫

根据中国东部副高北缘雨带的气候平均位置季节移动情况,定义了雨带强度指数,并用回归分析证实此指数能够很好地描述初夏和盛夏雨带的强度.基于定义的雨带强度指数分析发现,初夏副热带西风对雨带强度影响显著,但盛夏无显著影响.进一步研究表明,初夏副热带西风的增强通过作用于雨带上空西高东低的气温场使得对流层中层暖平流增强,进而加速上升运动,从而增强雨带;而到盛夏,环流形势的季节变化导致暖平流在雨带强度变化中起到的作用减小,这减弱了副热带西风对雨带强度的影响.     

Phanerozic bauxite epochs

The Early Cambrian, Middle and Late Devonian, Middle and Late Carboniferous, Permian, Late Triassic-Early Jurassic, Late Cretaceous, Paleocene-Eocene, and Miocene epochs of bauxite formation have been the most productive. They lasted for no less than 10 Ma. The scope of bauxite deposition of various epochs is shown in the diagram, and the present-day localization of Cenozoic, Mesozoic, and Paleozoic bauxites is depicted in separate maps. The Cenozoic bauxite deposits are located in tropical and subtropical zones of the Southern and Northern hemispheres. The Mesozoic deposits occur in the Northern Hemisphere as far north as 50°N, and the Paleozoic deposits, as far north as 70°N. Palinspastic reconstructions show that during all the aforementioned epochs, bauxites were deposited at paleotropical latitudes. The current localization of the Paleozoic and Mesozoic bauxites at high latitudes up to the Polar Circle is caused by continental drift to the north in the Phanerozoic.     

我国东北及邻近地区年平均气温异常及其对北半球气候变暖和欧亚雪盖面积的响应

根据我国东北及邻近地区201个常规气象台站的年平均气温资料,利用EOF和分段线性拟合等方法分析了该地区气温异常的年代际特征及其对北半球气温和欧亚雪盖面积的响应.结果表明:我国东北及邻近地区年平均气温异常主要有全区一致型和南北反向型两种.近50 a来气温总体呈单调上升趋势,尤其是1990年代后期增温趋势更加明显,时间上东部早于西部.结合降水,1980年代起东北北部由冷干向暖湿转变,而华北区则由暖湿向暖干转变.东北北部升温单调、剧烈、显著,南部在1968和1985年曾两次发生突变,经历过1970-1980年代初的低温后增温趋势更加剧烈,其增温率几乎是第一次突变前的两倍.分析认为,我国东北及邻近地区大范围整体变暖与北半球平均气温的升高相一致;东北部气温的年际变化还受到欧亚雪盖面积的影响.     

河西走廊春末夏初降水的空间异常分布及年代际变化

利用河西走廊19个气象代表站建站至2002年5～6月降水量资料, 分析了河西走廊春末夏初干旱的基本气候特征; 在利用EOF和REOF方法进行降水空间异常变化分析和气候分区的基础上,讨论了第一时间系数(PC1)及各区代表站降水量的年代际变化规律. 结果表明, 河西走廊春末夏初降水量在第一空间尺度上为全区一致; 在第二空间尺度上可分为3个气候区; 在第三空间尺度上可分为5个自然气候区. 1980年代为近50 a来降水最多的10 a, 1990年代有所减少, 20世纪末至21世纪初有明显增加. 前期冬季欧亚径向环流加强, 亚洲区极涡面积扩大、强度加强, 冷空气活动频繁, 将有利于次年春末夏初河西走廊降水偏多. 欧洲青藏高原华北西太平洋的波列, 特别是东亚大槽的填塞和青藏高原低值系统频繁活动, 造成了500 hPa高空场上"东高西低"的典型多雨流型.     

2013年青海北部春季旱涝急转的特征及其成因分析

利用1961-2013年3-5月的逐日降水、气温和高度环流场资料, 计算了月季降水、气温序列、气象干旱指数序列、高原地面加热场强度指数序列, 研究了春季旱涝急转的主要特征及其规律, 解释了2013年青海省春季降水前期偏少、后期偏多和旱涝急转的成因. 结果表明: 2013年3月1日-4月27日青海大部分地区降水偏少、气温偏高, 出现了大范围不同程度的气象干旱, 海北大部分地区出现50 a一遇的特大气象干旱, 西宁大部分地区出现25 a一遇的严重气象干旱; 4月28日-5月20日青海大部分地区降水偏多, 气温偏高幅度开始逐步减小, 前期的干旱得到缓解, 并出现了大范围不同程度的渍涝, 旱涝急转的台站达21个. 通过对比分析发现, 若极涡面积偏小、中亚和西亚低压槽维持时间长、冷空气主要在欧洲东部和亚洲西部地区堆积、进入中国的冷空气路径偏西、高原位势高度场偏低、东亚槽位置偏东、西太平洋副热带高压北界位置偏北时, 青海降水偏多, 容易出现渍涝. 在相反的环流形势下, 青海降水偏少, 容易发生干旱. 4月干旱和5月渍涝处在青海高原降水长期变化的大气候背景之下, 前期1-3月青藏高原地面加热场强度偏强、春夏季过渡时间提前也有助于青海5月异常降水的形成.     

Response of precipitation over Greenland and the adjacent ocean to North Pacific warm spells during Dansgaard–Oeschger stadials

ABSTRACT Palaeoceanographic reconstructions from the North Atlantic indicate massive ice breakouts from East Greenland near the onset of cold Dansgaard–Oeschger (D–O) stadials. In contrast to these coolings in the North Atlantic area, a new sea-surface temperature record reveals concomitant warm spells in the northern North Pacific. A sensitivity experiment with an atmospheric general circulation model is used to test the potential impact of sea-surface warmings by 3.5 °C in the North Pacific, on top of otherwise cold stadial climate conditions, on the precipitation regime over the Northern Hemisphere ice sheets. The model predicts a maximum response over East Greenland and the Greenland Sea, where a 40% increase in net annual snow accumulation occurs. This remote effect of North Pacific warm spells on the East Greenland snow-accumulation rate may play an important role in generating D–O cycles by rebuilding the ice lost during ice breakouts. In addition, the increased precipitation over the Greenland Sea may help to sustain the D–O stadial climate state.     

赤道太平洋次表层海水温度异常的信号通道

应用热带太平洋上层XBT温度资料,分析探讨了西太平洋暖池区次表层海温冷暖异常信号的变化规律,揭示了影响西太平洋暖池区次表层海温冷变异常的信号通道。分析表明,西太平洋暖池区的次表层海温异常变冷与太平洋北赤道流的海温冷异常信号西传有重要关系。北赤道流的海温异常冷(暖)信号是沿温跃层由赤道中东太平洋潜沉向西太平洋暖池区传播,与西太平洋次表层海温异常(冷)暖信号向赤道中东太平洋传播构成了热带海洋信号的气旋式"环流通道"。在这一"环流通道"中,北赤道流的海温异常信号西传是导致西太平洋暖池区及西太平洋次表层海温异常的重要机制,是影响厄尔尼诺(ElNino)和拉尼娜(LaNina)事件发生的关键。     

北半球50条山地冰川近期的物质平衡状况

近期北半球大多数山地冰川的物质平衡为负,冰川普遍退缩,表明北半球气候暖化的趋势.由于区域气候波动和变化的差异性以及冰川对气候变化的敏感性(响应程度)的不同,北半球山地冰川在普遍退缩的背景下具有鲜明的区域特征.     

中国西北干旱环境的形成时代与成因探讨*

西北干旱环境的形成时代是我国古环境研究的重要问题。干旱环境的存在可据地层中风成沉积、风化沉积、水成沉积、古生物等信息综合确定。对塔里木、准噶尔、柴达木、河西走廊、陕甘宁等盆地的中、新生界干旱环境沉积记录分析表明,我国西北干旱沉积及其时代可上溯到晚侏罗世初期(约160Ma以来),其间可分为三大阶段:1)晚侏罗世至古近纪(约160~24Ma),以红色干旱沉积与亚热带干旱环境为主; 2)晚第三纪(约24.0~2.5Ma),以红色干旱沉积与亚热带干旱环境向灰、黄色干旱沉积与温带干旱环境逐渐过渡为特征;3)第四纪(约2.5Ma以来),以灰、黄色干旱沉积与温带干旱环境为主。干旱环境在晚侏罗世的大范围出现主要是侏罗纪全球气温回升、北亚热带北界北推引起的。相比可见,新近纪温带干旱环境的形成主要与古特提斯海关闭、青藏高原及盆地外围山脉的隆升等构造运动引起内陆盆地干旱效应的加强有关。进而推知,我国西北在新近纪出现的温带内陆干旱环境既是盆地外围高原、山脉隆升的重要直接结果,也是亚洲季风系统的重要直接形成因素。