国外有关海气系统年代际变率的机制研究

对近期国外有关年代际变率机制的诊断和模拟研究作了综合评述 ,着重介绍形成年代际变率的 5种主要机制 ,即热带海洋的强迫作用、中纬度的海气相互作用、温盐环流的作用、热带—中纬度的相互作用、海气之间的随机强迫作用机制 ,并简单阐述了作者的有关看法     

近百年全球温度变化中的ENSO分量

首先利用Nin~o C区海温、Nin~o 3区海温及两个不同的SOI序列,建立了1867年春到1998年春期间的ENSO指数序列。近百年来ENSO对热带、热带外地区年际尺度的温度变化有显著影响,热带地区温度变化滞后ENSO约1个季,热带外地区滞后约2～3个季。ENSO能解释同期全球年平均温度方差的14%～16%左右;如果考虑ENSO对温度影响的滞后特征,则能解释的部分提高到20.6%。ENSO对温度的影响主要是在年际时间尺度上,对近百年来全球温度变化的长期趋势和年代际变率贡献不大。     

近百年全球温度变化中的ENSO分量

首先利用Nin o C区海温、Nin o 3区海温及两个不同的SOI序列,建立了1867年春到1998年春期间的ENSO指数序列.近百年来ENSO对热带、热带外地区年际尺度的温度变化有显著影响,热带地区温度变化滞后ENSO约1个季,热带外地区滞后约2～3个季.ENSO能解释同期全球年平均温度方差的14%～16%左右;如果考虑ENSO对温度影响的滞后特征,则能解释的部分提高到20.6%.ENSO对温度的影响主要是在年际时间尺度上,对近百年来全球温度变化的长期趋势和年代际变率贡献不大.     

北大西洋涛动变率研究进展

介绍了近年来北大西洋涛动研究的最新进展。 NAO指数序列的建立取得了很多成果 ,包括一些观测气象记录的序列以及利用树木年轮、冰芯等代用资料建立的近 30 0多年的序列 ,这些长的序列显示 NAO不仅有突出的年际变率 ,也有显著的年代际变率。总结了 NAO对地面温度、降水、北大西洋飓风和北半球臭氧等影响的一些研究成果。NAO的低频变率可能与气候系统内部的相互作用以及外部强迫有关。许多模拟研究发现 NAO与温盐环流有密切的联系 ,但是这种关系还有待观测资料的证实。全球气候变暖也可能是影响 NAO变率的一个不可忽视的因素。     

国外有关海气系统气代际变率的机制研究

对近期国外有关年代际变率机制的诊断和模拟研究作了综合评述，着重介绍形成年代陆变的5种主要机制，即热带海洋的强迫作用，中纬度的海气相互作用，温盐环流的作用，热带一中纬度的相互作用，海气之间的随机强迫作用机制，并简单阐述了作用的有关看法。     

年代际气候低频变率诊断研究进展

对近十年年代际气候低为率的诊断研究作了综合评述,指出年代际及以上尺度的变率可能就是气候系统数十年尺度低频振荡或气候基本态的自然表征,控制着更小时间尺度ＥＮＳＯ变率,对这一问题的深入研究不公有助于提高气候变率的认识,而且对检测人为因素在全球变暖中的相对贡献也具有重要的意义。     

印度洋偶极子研究进展回顾

印度洋偶极子是热带印度洋中重要的年际变率之一,对印度洋周边国家乃至全球的气候有着重要的影响,关于其形成机制及气候影响的研究对于气候预测具有重要意义.主要回顾了近10年印度洋偶极子的相关研究进展,包括印度洋偶极子的基本特征、与热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动之间的关系、与亚洲夏季风之间的关系、对全球气候的影响以及全球变暖背景下的变化等.印度洋偶极子与热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动之间的关系体现为二者之间是相互影响的,但不同类型的印度洋偶极子对热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动的影响机制尚不明确,还需进一步的研究.印度洋偶极子与亚洲夏季风之间的关系体现为二者之间存在强烈的相互作用,印度洋偶极子与印度洋东部夏季风环流之间存在相互促进作用,而印度洋偶极子与印度夏季风环流之间的相互作用尚需进一步研究.此外,研究表明全球变暖背景下极端正印度洋偶极子的发生将增多,同时极端印度洋偶极子对我国极端气候事件的发生有着重要影响.以往的研究主要集中于单独的印度洋偶极子或印度洋偶极子和热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动的结合对我国极端气候的影响,而印度洋偶极子与中高纬环流系统或泛热带海洋之间的协同作用对我国极端气候事件的影响还亟需相关研究.对印度洋偶极子的系统性回顾可为未来印度洋偶极子的研究提供一定的科学基础.     

西北太平洋热带气旋和台风活动若干气候问题的研究

热带气旋和台风是严重的突发性自然灾害之一。近20年来，对热带气旋和台风活动的气候学研究成为台风领域的一个重要研究方向，并取得了显著的研究进展。通过对西北太平洋热带气旋和台风活动的季节、年际和年代际时间尺度变化的研究回顾，揭示了造成热带气旋和台风活动不同时间尺度变化的主要影响机制，其中包括低频振荡、季风槽和西传赤道波动、ENSO和QBO现象等，这些系统主要通过改变西北太平洋上空的环流，而影响到西北太平洋热带气旋活动以及登陆我国台风的不同时间尺度变化。还在西北太平洋海域热带气旋和台风活动的气候学研究进展和作者最新的研究成果的基础上，展望了该领域的研究前景，并提出当前此研究领域中一些亟需研究的科学问题，主要包括了季风槽区能量交换、不同海域动力过程、赤道波动演变，以及热带气旋的季节和更长时间尺度的预测。     

大洋温盐环流的稳定性及变率模拟研究进展

围绕大洋温盐环流的稳定性和变率,以三维原始方程大洋环流模式（OGCM）和海气耦合模式为重点,兼顾理想概念模式,总结了近年来模拟研究的主要成果。概括了几个主要前沿方向——大洋温盐环流的多平衡态现象、数十年／年代际变率以及百年到千年尺度的变率特性等的研究成果,探讨了其内部机制。     

季节性海冰驱动的冰期北大西洋“电容器”效应

第四纪冰期的千年尺度气候突变事件——Dansgaard-Oeschger Event (D-O事件),一直是古气候学领域关注的重点。近年来,数值模拟的研究发现,北大西洋副极地地区年际-年代际气候变率的振幅在D-O事件中的冰阶冷期远大于间冰阶暖期,这一现象为理解该区域海温代理指标的气候学意义提供了重要参考价值,但其动力机制尚不清晰。本文利用海气耦合气候模型(COSMOS),通过模拟氧同位素(MIS)3阶段的一个典型D-O事件过程,探讨了冰阶冷期北大西洋气候变率的放大机制。结果显示,北大西洋副极地海域的季节性海冰通过调控海气间热量交换,影响当地气候变率的幅度。冰阶期,热带暖水向北输送导致海洋次表层逐渐升温,削弱了表层-次表层海水的密度层结,有利于次表层暖水上涌,促进海冰融化及海表温度升高。这将激发出海平面气压的负异常,引起气旋式风切变,并通过Ekman抽吸作用加速表层-次表层海水的垂直混合,进一步促进次表层暖水的上涌。这一正反馈机制造成海洋次表层热量的迅速释放,海表温度快速升高。当次表层热量释放结束后,海表将无暖水补充,导致海表温度下降,海冰增多。该过程激发的海表气压正异常(即反气旋式风切变)将抑制垂直混合发生,促进次表层热量积累,为下一次放热过程提供条件。在间冰阶暖期,随着北大西洋季节性海冰消失,海气间热交换不再受海冰变化影响,海洋次表层与大气间的热交换始终处于准平衡态,气候变率的振幅显著下降。本研究结果显示,北大西洋季节性海冰的存在可以调控海洋次表层热量积累-释放的过程,产生“电容器”效应,这对理解冰期年际-年代际气候变率放大现象有重要启示意义。     

北大西洋涛动—欧洲阻塞及其对极端暴雪影响的研究进展

北大西洋涛动(NAO)和阻塞等大气大尺度低频模态对北半球天气气候起着重要的调控作用。首先回顾了NAO年代际变率物理机制的研究进展,并从季节内尺度NAO位相转换的角度讨论了其对NAO年代际变率的影响。介绍了NAO与阻塞时空关系的研究进展,讨论了年代际NAO变率对阻塞时空分布的可能影响。另外,以2次极端暴雪天气事件为例,从观测事实方面讨论了NAO和阻塞对极端暴雪天气的影响机制,同时从理论模型方面部分解释了其可能的物理机制。总结了有关NAO和阻塞理论模式的研究进展,介绍了非线性多尺度相互作用模型的发展过程和应用。最后,基于对以上研究进展的总结,给出了NAO-阻塞—极端暴雪天气的机制示意图,概括部分研究的特点和不同之处,并提出了该领域有待解决的几个问题和未来可能的研究方向,为相关的研究提供参考。     

印度洋—南海海温、季风和我国夏季短期气候异常的关系

以ENSO为中心的热带海气相互作用对全球大气环流和天气气候的异常有极其重要的影响。但长期以来国内外的研究主要限于东太平洋地区,而对西太平洋特别是印度洋海域的研究很少。对我国来说,这两个海域,由于热带各天气系统活动频繁且直接与我国天气有关,具有更关键的作用,该研究工作重点分析了这两个海域的海气相互作用,及其与夏季风年际变化的联系和对长江流域旱涝的影响。     

全球变化背景下热带气旋主要变化特征及影响因素

热带气旋是可以影响全球中低纬度海域的气象现象。系统总结和回顾了国内外热带气旋的主要特征、潜在影响因素及影响机制的相关研究进展,并对其在全球变化背景下的变化趋势进行了总结和剖析。全球变暖以来,热带气旋的源地和路径都出现极移的趋势,移动速度略有增加,频率减小并且强度增大,但各大洋存在显著差异。重点回顾了火山活动、厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际振荡、太阳辐射、热带辐合带以及气溶胶等因素对热带气旋的影响。其中,火山喷发导致平流层存在大量气溶胶,通过降低海表温度对热带气旋产生消极影响,但这种机制存在地域性差异;厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际振荡以遥相关的方式调制全球热带气旋活动;太阳辐射和热带辐合带的变化与热带气旋频数存在相关性;气溶胶对不同发展阶段的热带气旋存在相反的影响机制。由于器测热带气旋数据在时间长度上和大部分替代指标在分辨率上的不足,严重制约了全球变化背景下热带气旋潜在影响因素的研究。未来可以通过寻找高分辨率记录载体来量化热带气旋活动历史,进一步解析热带气旋与潜在影响因素的关系,完善在气候波动影响下热带气旋活动的变化机制。     

中国水汽输送年际和年代际变化研究进展

大气中的水汽输送对于全球的水分循环、气候系统、生态环境等具有重要意义。水汽输送是影响中国旱涝空间分布的重要因素，其年际和年代际变化与厄尔尼诺-南方涛动、海温、北大西洋涛动、太平洋年代际涛动等因素对东亚大气环流的调控作用有关。本文就近期关于中国地区水汽输送年际和年代际变化的部分研究工作进行了回顾和评述，包括影响中国东部降水年际和年代际变化的水汽输送机制、影响梅雨特征年代际变化的水汽输送机制、热带海温对中国上空水汽输送的影响机制等问题。此外，本文回顾了近期与青藏高原地区水汽输送机制有关的研究进展。     

中国水汽输送年际和年代际变化研究进展

大气中的水汽输送对于全球的水分循环、气候系统、生态环境等具有重要意义。水汽输送是影响中国旱涝空间分布的重要因素，其年际和年代际变化与厄尔尼诺-南方涛动、海温、北大西洋涛动、太平洋年代际涛动等因素对东亚大气环流的调控作用有关。本文就近期关于中国地区水汽输送年际和年代际变化的部分研究工作进行了回顾和评述，包括影响中国东部降水年际和年代际变化的水汽输送机制、影响梅雨特征年代际变化的水汽输送机制、热带海温对中国上空水汽输送的影响机制等问题。此外，本文回顾了近期与青藏高原地区水汽输送机制有关的研究进展。     

IAP年代际预测试验中火山活动对太平洋海温预测技巧的影响

火山活动是影响全球气候变化的重要自然因子。在年代际预测试验中加入火山气溶胶强迫会带来火山爆发后短期内气候响应回报技巧的改变。基于耦合气候系统模式FGOALS-s2的中国科学院大气物理研究所年代际气候预测试验(DP-EnOI-IAU试验)结果,分析了火山活动对太平洋海温年代际预测技巧的影响。DP-EnOI-IAU试验引入了平流层火山气溶胶的辐射外强迫变化,在模拟的1960—2005年共发生4次强的热带火山爆发事件。结果表明,DP-EnOI-IAU试验在多数年份对太平洋海温具有显著的预测技巧,但预测技巧在1982年El Chichon火山爆发和1991年Pinatubo火山爆发后显著下降。模式对火山爆发后ENSO位相的模拟偏差导致了其对太平洋海温年代际预测技巧的下降。对于1982年El Chichon火山爆发,在火山爆发峰值时期和第3年冬季,赤道中东太平洋均表现出与观测相反的海温型响应,使得DP-EnOI-IAU试验对太平洋海温的年代际预测技巧显著下降。在1991年Pinatubo火山爆发后的秋冬季和第3年冬季,观测和模拟的热带海温型亦相反,模式对1991年火山爆发后太平洋海温的预测技巧降低。相对于1982年El Chichon和1991年Pinatubo火山爆发,模式对1963年Agung火山爆发后热带海温型响应的模拟与观测较为一致,此次火山爆发没有带来太平洋海温预测技巧的显著下降。     

我国北方沙尘暴年代际变化与北大西洋海气系统年代际变率的联系

分析了近50年我国北方沙尘暴的年代际变化和热盐环流(THC)的年代际变率的演变特征,发现沙尘暴与THC存在一定的联系.这种相互联系的演变过程大致是:THC与北大西洋涛动(NAO)有联系,NAO与西伯利亚冷高压有联系,而西伯利亚高压又影响北半球冷空气活动,最终影响我国北方沙尘暴的发生.结果表明,THC强(弱)→NAO弱(...     

物理模型变率影响研究进展

从理论分析、系列物理模型和数学模型三个方面对物理模型变率影响研究的进展情况作了概述。着重介绍了采用系列概化物理模型试验研究潮流和潮流、波浪共同作用下的模型变率影响问题,给出了进行潮流、波浪和泥沙物理模型的变率限制条件。     

2002年国外物理海洋学研究主要进展

在技术进步和多学科交叉的推动下,当今的物理海洋学研究已经大大突破传统的研究范畴。与气候变化相联系的缓慢变化海洋物理过程成为现阶段物理海洋学的核心研究内容之一。世界大洋环流研究计划（WOCE）在经过20年实施后于2002年结束,国际上物理海洋学研究又面临一个新的起点。2002年国外物理海洋学的研究涵盖了与大尺度问题相关的许多领域,主要成果体现在：热盐过程和热盐环流变率、海洋混合、年代际与长期海洋变率、印度洋气候变化、海洋盐度与气候变化、古海洋学、海洋模型等方面。     

BCC_CSM1.1气候模式对全球海表温度年代际变化的回报能力评估

通过与观测资料和20世纪历史气候模拟试验结果(NoINT)的对比分析,评估了BCC_CSM1.1年代际预测试验(INT)中对全球海表温度(SST)年代际变化的回报能力。分析结果显示:(1)INT试验模拟的全球平均SST增暖趋势比NoINT的更加接近观测;(2)其在热带大西洋、热带西太平洋和热带印度洋有较高的预测技巧;(3)对于太平洋年代际振荡2个关键区——北太平洋和热带中东太平洋,模式的预测技巧较低,且海洋初始化的作用也很小;(4)在热带南印度洋,INT的预测技巧普遍高于NoINT,在提前3~6年和4~7年时技巧最高。这些结论与基于其他模式得到的已有研究结果类似,但是BCC模式对北大西洋,特别是其副极地区域的预测技巧明显低于其他模式。BCC模式无法合理模拟出北大西洋SST与热盐环流间的交替变化规律,可能是其预测技巧偏低的原因。