冬春季北极海冰的变化特征及其与西北太平洋热带气旋活动的关系探讨

采用Hadley中心1953—2012年海冰密集度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料和1977—2011年日本气象厅台风资料,对冬春季北极海冰变化的主要特征进行了分析,并对冬春季北极海冰变化与西北太平洋台风活动之间的关系进行了初步探讨。结果表明,冬春季北极海冰表现为明显的年代际变化,且在1965—2004年间具有3—4 a的低频振荡周期。在20世纪60年代后期和70年代初期,海冰变化最为显著。冬春季海冰变化与西北太平洋热带气旋生成频次、强度频次的相关性在9月份明显高于其他月份,且为正相关,而与热带气旋强度等级有较显著的负相关性。冬春季北极海冰变化与夏季西太平洋副高强度、副高面积均有很好的负相关关系。冬春季海冰面积偏多(少)时,夏季北美东部、冰岛附近地区、北太平洋以及中低纬度大部地区500 h Pa高度场为负(正)距平分布。冬春季北极海冰面积异常对北半球大气环流的持续性影响,在随后到来的台风盛期有较明显的体现。     

海洋热浪多时间尺度变化特征与机理

在系统梳理国内外海洋热浪相关研究文献的基础上,本文综述了海洋热浪季节、年际和年代际变化特征与长期变化趋势及其形成机理的主要研究进展。已有的研究表明：(1)由于夏季海洋混合层深度较浅,海表温度对海面加热过程更敏感,导致海洋热浪多发生于夏季且强度最强,冬季则相反。复杂的局地海洋与大气强迫也使得海洋热浪的季节变化具有显著的区域性特征。(2)海洋热浪的年际变化主要受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和印度洋偶极子（IOD）等年际尺度海气耦合模态的影响,其中ENSO对海洋热浪的影响最为显著,其影响范围覆盖了全球大部分海域,IOD的影响主要集中在热带印度洋和热带太平洋,北大西洋涛动和大西洋纬向模态主要影响区域分别位于北大西洋和非洲西岸近海。(3)年代际太平洋涛动、太平洋十年涛动等低频气候波动对太平洋、热带大西洋以及东南印度洋海洋热浪的年代际变化具有重要作用。(4)海洋热浪长期变化趋势主要受人类活动的影响。全球气候模式的结果表明,在RCP8.5情景下,到2100年海洋热浪的强度将是RCP4.5的2倍,并且全球大部分海洋将陷入“永久性”的海洋热浪状态。最后,本文讨论了海洋热浪研究一些亟待解决的重要科学问题...     

沾益气温和降水的多尺度演变特征

利用1951～2005年沾益气温和降水观测资料,采用DB16正交小波分析了年平均气温和冬春季气温、年平均降水量和雨季、旱季降水量的多时间尺度演变特征。结果表明:年平均气温和冬季气温均具有年际和年代际变化特征,春季气温的年际变化是最显著的,年平均气温的年代际变化、气候基本态的变化相对较强。在气候基本态的变化尺度上,年平均气温和冬季气温都在20世纪70年代发生了变异,春季气温则是在20世纪90年代才发生了变异;在年代际变化尺度上,年平均气温变率相对较弱,冬春季气温变率相对较强。年平均降水量、雨季和旱季降水量都具有年际和年代际变化特征,其中7年以下的年际变化最为显著,其中年平均降水量年际变化、旱季降水量年代际变化以及雨季降水量气候基本态的变化相对较强。年平均降水量和雨季降水量在20世纪80年代以前是相对多雨时段,以后是相对少雨时段。此外,20世纪60年代中期以前年平均降水量和雨季降水量均是逐渐增加的,而20世纪60年代中期以后则在减少。旱季降水量则明显不同,20世纪70年代以前是相对少雨时段,以后是相对多雨时段,近55年来旱季降水量是逐渐增加的。     

夏季北极涛动与西北夏季干湿特征的年代际关系

 摘要： 利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站夏季降水量、小型蒸发皿蒸发量，NECP/NCAR月平均再分析资料及夏季北极涛动指数，首先通过降水量和蒸发量定义了均一化干湿指数，进而分析了夏季北极涛动同西北地区夏季干湿特征之间的关系。研究表明：夏季北极涛动与西北地区大部分地区夏季干湿特征之间存在着显著的正相关关系，特别是年代际尺度上关系尤其密切。夏季北极涛动与西北地区夏季干湿特征空间变化的南北差异密切相关，在夏季AO偏强年代，海平面气压场在东亚大陆为正距平，太平洋为负距平;700 hPa风场在贝加尔湖地区及其下方有较强的反气旋性距平环流，西北西风带区出现西风距平，季风区出现北风距平，而500 hPa高度场在中国西北地区表现为西低东高结构。这样使得东亚夏季风偏弱，西北西风带区在夏季以西风气流为主，降水偏多，气候偏湿，而季风区盛行偏北气流，降水偏少，气候偏干。反之亦然。     

陕西汛雨开始日期异常的气候特征及其影响系统

利用陕西省1961—2018年逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海温资料,基于合成分析、相关分析等方法,研究了陕西汛雨开始早晚的气候特征及其影响系统。结果表明:陕西入汛日具有显著的年际和年代际变化特征,20世纪60年代主要以偏晚为主,70、80年代以偏早为主,90年代偏晚,进入21世纪以后以偏早为主,雨季主要集中在7月上旬至中旬中期。入汛偏早年,东亚副热带西风急流于6月下旬北跳,强度偏强,北跳偏早,欧亚中高纬为两槽一脊,副高偏强、偏西、偏北;低层,孟加拉湾至中国南海为巨大的气旋式距平环流,西北太平洋为显著的反气旋距平环流。入汛偏晚年,环流系统与偏早年相反。入汛早晚与冬春季海表温度相关,当冬季印度洋、春季热带北大西洋海温偏高,有利于入汛。     

西北太平洋热带气旋频数的变化及与海表温度的相关研究

本文根据西北太平洋近４６年（１９４９年～１９９４年）热带气旋和５°×５°经纬网格点月均海表温度系列资料,对西北太平洋热带气旋频数的时空变化及与海表温度之间可能存在的相关关系进行了系统的研究。结果表明：在西北太平洋海域,海表温度偏高对应热带气旋频数也偏多,在２０°Ｎ以北、１４０°Ｅ以西海域偏多趋势更为明显。进一步的相关计算显示,近２５年来（１９７０年～１９９４年）两者之间的各种相关以非线性（指数型）为最佳,以５年滑动平均代表的多年变化之间的相关性远远高于逐年变化,高度显著的相关出现在热带气旋频数多年变化滞后海表温度１年左右。     

从地-气温差的长期变化检测中国北部土壤荒漠化

通过研究对比中国北方地区(35°N以北,100°E以东)1956～2000年间496个台站的观测气温(Ta)和0 cm地温(Ts)的变化特征,使用Ta-Ts的距平值建立了一个土壤荒漠化指标.研究表明:1956～2000年的45年间,土壤荒漠化最为严重的是我国西北东部(35°～45°N,100°～110°E),这一地区的土壤荒漠化从20世纪70年代开始逐步加剧,进入80年代以后呈现显著的恶化趋势;东北地区(45°～52°N,120°～135°E)春季从20世纪90年代以后也出现了微弱的荒漠化倾向;尽管华北地区(35°～45°N,110°～120°E)的夏季降水明显减少,但是并没有发现这一地区土壤植被的恶化趋势.在年际变动尺度上,土壤荒漠化指数与降水变化有着良好的对应关系,说明降水仍是影响我国北方土壤状况的主要因素.在西北东部的夏季和华北地区的春夏两季,土壤荒漠化指数与归一化土壤植被指数(NDⅥ)的良好关系进一步表明使用Ta-Ts作为土壤荒漠化指数的可行性.     

中晚全新世湘西莲花洞石笋灰度变化特征 及其古气候意义

以湖南湘西莲花洞LH2石笋为研究对象,在高精度铀系定年的基础上,构建了湘西地区中晚全新世文石石笋灰度序列。中晚全新世,LH2石笋灰度值与δ18O值呈负相关同步变化,与旋回沉积速率呈正相关关系。LH2石笋的剖面灰度与文石的结晶形态有关,受降雨量和温度的控制。LH2石笋灰度显示,中晚全新世（8.6—0.03 ka B.P.）湘西地区气候变化可以划分为3个阶段：8.6—5.7 ka B.P.期间,夏季风强盛,气候暖湿,灰度值整体偏高;5.7—2.8 ka B.P.期间,灰度值逐渐降低,指示夏季风持续减弱,气候从暖湿向冷干过渡;2.8—0.03 ka B.P.期间,灰度值整体偏低,且存在较大幅度的波动,表明该时段气候整体偏冷干,但其间存在明显的温湿波动。在轨道尺度上,LH2石笋灰度值主要受北半球夏季太阳辐射量和热带辐合带（ITCZ）位置的控制。在百年尺度上LH2石笋灰度值的突变可能与北大西洋冰筏事件存在关联;年代际尺度上,LH2石笋灰度的变化受太阳活动和太平洋年代际涛动（PDO）的调控。在年际尺度上LH2石笋灰度的波动可能受厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）活动驱动。     

气候变暖背景下祁连山区夏季积雨云变化特征

利用祁连山区及其周边26个气象观测站1961-2005年夏季积雨云形状和气温观测资料,采用线性趋势分析、墨西哥帽小波分析等方法,分析了祁连山区夏季积雨云出现频率的空间分布与时间变化特征,探讨了与气候变暖的关系,并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料,对祁连山区夏季积雨云的环流特征进行分析.结果表明:①祁连山区夏季积雨云出现频率明显高于河西走廊和柴达木盆地.②祁连山区夏季平均气温呈逐年上升趋势,20世纪90年代以来,上升趋势更为明显.祁连山区夏季积雨云出现频率明显减少,近45年来祁连山区夏季积雨云出现频率减少近8%.③在3和20年尺度上,祁连山区夏季气温和积雨云出现频率为反相位变化结构为主;在气温振荡最强的10a时间尺度上,20世纪80年代初期以前2者为反相位关系,而之后随着祁连山区显著增温,2者则呈现出同相位变化特征.④在年代际尺度和年际尺度上,祁连山区夏季气温和积雨云出现频率均为显著的负相关关系.分析表明,在气候变暖的背景下,祁连山区和河西走廊的夏季积雨云出现频率减少,而柴达木盆地为增多.⑤祁连山区夏季积雨云出现频次的多少,是对欧亚500hpa环流异常的响应.     

1979-2012年北极海冰范围年际和年代际变化分析

利用美国冰雪中心发布的海冰密集度数据,对1979—2012年北极海冰范围进行年际和年代际变化分析。结果表明:(1)海冰在秋季融化速度最快,其次为夏季、冬季、春季。2000年后春季下降速率变缓,而其他季节融化速度加快;(2)由于多年冰的融化,太平洋扇区在夏秋季节融化速度要高于其他海区。而大西洋扇区在冬季和春季海冰的融化速度要快于夏秋季节,主要是因为大西洋海温升高;(3)东半球在夏秋季节海冰融化的范围要大于西半球,因此东北航道比西北航道提前开通应用。而整个北极区域近几年春季融化速度变缓,则主要是西半球的作用;(4)从空间分布年代际变化来看,1989—1998年最接近气候态,1979—1988年密集度偏大区域主要在巴伦支海和东西伯利亚海,2009—2012年海冰密集度较常年显著偏小,东半球密集度减小幅度比西半球更大,尤其是冬春季在巴伦支海,夏秋季在楚科奇海。春季时由于风的作用,白令海附近海冰密集度异常偏大;(5)北极区域海冰范围在冬春季比夏秋季突变明显,基本在2003年前后,海冰范围变化周期为6年。     

Interdecadal change in Western Pacific Subtropical High and climatic effects

Western North Pacific Subtropical High is a very important atmospheric circulation system influencing the summer climate over eastern China. Its interdecadal change is analyzed in this study. There is a significant decadal shift in about 1979/1980. Since 1980, the Western North Pacific Subtropical High has enlarged, intensified, and shifted southwestward. This change gives rise to an anti-cyclonic circulation anomaly over the region from the South China Sea to western Pacific and thus causes wet anomalies over the Yangtze River valley. During the summers of 1980–1999, the precipitation is 63.9 mm above normal, while during 1958–1979 it is 27.3 mm below normal. The difference is significant at the 99% confidence level as at-test shown. The southwestward expanding of the Western North Pacific Subtropical High also leads to a significant warming in southern China, during 1980–1999 the summer mean temperature is 0.37°C warmer than that of the period 1958–1979. The strong warming is primarily due to the clearer skies associated with the stronger downward air motion as the Western North Pacific Subtropical High expanding to the west and controlling southern China. It is also found that the relative percentage of tropical cyclones in the regions south of 20°N is decreasing since the 1980s, but in the regions north of 20°N that is increasing at the same time. The Western North Pacific Subtropical High responds significantly to sea surface temperature of the tropical eastern Pacific with a lag of one-two seasons and simultaneously to sea surface temperature of the tropical Indian Ocean. The changes in the sea surface temperatures are mainly responsible for the interdecadal variability of the Western North Pacific Subtropical High.     

近百年北极涛动对中国冬季气候的影响

北极涛动 (AO) 是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响。利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响。当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多。AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征, 在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著。这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证。这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的。在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响。AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35% 和11%。     

中国东北夏季温度年代际变化特征

东北地区夏季温度变化主要有4个独立模态,其中EOF1呈全区一致型为第一模态,占总方差贡献的72%左右,其时间系数呈现多年代际尺度变化;其他3个模态仅分别占总方差贡献的10%、4%和3%,表现出受海洋、地形及纬度差异的影响,呈南北向、东西向和山脉与平原地区的反向异常分布型;突变和小波分析进一步揭示EOF1模态的多年代际尺度变化具有突变性质,2007~2010年受20 a左右周期影响,东北地区温度变化全区一致的模态时间系数处于负值为主的阶段,值得关注。东北地区夏季温度变EOF1模态与北半球500 hPa高度场和对流层中上层纬向风场(西风急流)在30oN~40oN呈环球尺度带状显著正相关分布,在东北亚地区纬度较高,可达60oN附近,而且该区500 hPa高度场与东北夏季温度EOF1模态多年代际变化近于同步。EOF1模态与靠近亚洲大陆沿岸和西太平洋暖池(包括印度洋的中部和北部)、南太平洋环澳大利亚、靠近北美大陆及北大西洋北部的漂流区和北赤道漂流区的海表温度存在显著的同步正相关,而与太平洋海表温度的年代际振荡模态亦有较显著的正相关;表明东北地区夏季温度的EOF1模态与北半球海-气系统多年代际变化联系密切,同时也受到全球变暖的影响。     

夏季鄂海阻高活动天数的年际变化及其前期征兆分析

利用1951-2009年NCEP/NCAR高度场月平均资料、全球海表温度月平均资料、国家气候中心提供的东北地区24站逐月温度资料、鄂霍次克海阻塞高压（东阻）活动天数等数据,采用相关和奇异值分解分析（SVD）方法,分析夏季（6-8月）东阻活动天数的年际变化及其前期征兆,结果表明：夏季东阻活动天数年际变化阶段性明显,21世纪以来不仅处于强盛后期明显下降趋势阶段,而且年际变率显著增大;夏季东阻活动天数与中国东北地区中部及东部的温度呈显著负相关;春季至夏季赤道东太平洋（NINO3区）SSTA（特别是1977-2009年）呈El Niño位相是夏季东阻活动的最重要强迫源,当赤道东太平洋为El Niño状态,以及阿拉伯海与北太平洋西风漂流区为暖海温时,夏季东阻活动天数偏多;与夏季同期大西洋海温的SVD1模态表明,当大西洋海温SSTA整体上处于冷（暖）位相分布时,东阻活动天数偏少（多）;夏季东阻活动天数与春季NPO和极涡面积指数相关存在着的年代际变化特征,1951-1976年,夏季东阻活动天数仅与春季北半球极涡面积指数、亚洲极涡面积指数呈显著正相关, 1977-2009年,不仅与春季极涡面积指数呈正相关信号消失,而且,1951-2009年与春季NPO指数呈显著的正相关信号,在此期间也迅速减弱消失。     

Flooding 1990s along the Yangtze River, has it concern of global warming?

1 IntroductionFloods occurring along the Yangtze River (Changjiang River) valley make up about 35.8 % of the floods over China[1]. Most noteworthily, a series of severe floods happened along the middle to lower Yangtze River and caused great damages during the past decade. The flood of 1991 afflicted 0.98 million hectares of farmland and resulted in 1,200 loss of life. Severe flood occurred again over this region in 1996. An extremely destructive flood emerged during the summer of 1998, wh…     

Flooding 1990s along the Yangtze River, has it concern of global warming?

There were a series of severe floods along the middle to lower reaches of the Yangtze River (Changjiang River) in China during the 1990s. The extensive summer (June, July and August) precipitation is mostly responsible for the flooding. The summer rainfall in the 1980s and the 1990s is much higher than that in the previous 3 decades. The means for 1990-1999 is +87.62 mm above normal, marked the 1990s the wettest decade since the 1950s. Six stations with a time span of 1880-1999 are selected to establish century -long rainfall series. This series also shows that the 1990s is the wettest decade during the last 120 years. In the wettest 12 years, four occurred in the 1990s (1991,1996,1998 and 1999). Both global and China’s temperature show there is a relative lower air temperature during the 1960-1970s, and a rapid warming in the 1980-1990s. Comparisons of rainfall between 1960-1979 and 1980-1999 show there are dramatic changes. In the cold period 1960-1979, the summer rainfall along the Yangtze River is 3.8 % to 4.7 % below the normal, during the warm period 1980-1999, over 8.4 % to 18.2 % of summer rainfall occurs. Over the whole eastern China, the summer rainfall shows opposite spatial patterns from the 1960-1970s to 1980-1990s. The consistent trend toward more rainfall with global warming is also presented by the greenhouse scenario modeling. A millennial Drought/flood Index for the middle to lower reaches of the Yangtze River showed that although the surplus summer rainfall in the 1990s is the severest during the past 150 years, it is not outstanding in the context of past millennium. Power spectra of the Drought/flood Index show significant interdecadal periods at 33.3 and 11.8 years. Thus, both the natural inter-decadal variations and the global warming may play important roles in the frequent floods witnessed during the last two decades.     

ENSO循环过程对南极海冰的影响

应用 1 951- 2 0 0 2年NINO特征指数 (NINO1 +2 ,NINO3 ,NINO4 ,NINO3 .4)和 1 973-1 998年南极海冰北界范围以及 1 950- 2 0 0 1年SODA海洋温度资料。首先分析探讨了在ElNi no期间 ,堆积于赤道东太平洋的异常暖水在南半球的传播途径 ,进而研究了ENSO以及东南太平洋异常海温场与南极海冰之间的关系。结果表明 ,在ElNino期间 ,堆积于赤道东太平洋的异常暖水 ,是沿秘鲁和智利沿岸向极传播。其传播过程持续大约 1年的时间 ,但未发现沿南赤道流的西传现象。ENSO循环过程与南极海冰变化存在一定联系 ,特别是Amundsen Belling shausen海和南极半岛海冰的变化与ENSO暖事件 (ElNino)较为密切。当ElNino事件发生后 ,时滞 2年左右的时间 ,Amundsen Bellingshausen海和南极半岛的海冰将出现明显的减少现象 ,特别是南极半岛的海冰减少最为明显。ElNino事件对南极海冰的影响过程是 ,堆积于赤道东太平洋的大量异常暖水 ,沿南美 (秘鲁和智利 )沿岸近海向极地传播 ,异常暖水的这种向极传播过程将引起近极的海温场出现异常升高 ,最终导致Amundsen Bellingshausen海和南极半岛地区的海冰减少。自 2 0世纪 80年代以来 ,Amundsen Bellingshausen海和南极半岛的海冰出现明显减少的趋势 ,与这一时期的ElNino事件的频繁发生     

Study on time-spatial changes and sudden characteristic of Winter Mongolia High

Based on the 155 years global monthly mean sea surface pressure data （Jan. 1850-Dec. 2004） from Hadley Centre, the time spatial change and sudden characteristics of the Winter Mongolia High are studied. First, the winter SLP distribution in Asia and the North Pacific are analyzed by the EOF method. Second, main cycle sequences of the Winter Mongolia High are reconstructed by the Singular Spectrum Analysis method, with special emphasis on the interdecadal periodic changes. Finally, the abrupt climate change is examined by the Mann-Kendall method. Results show that the Winter Mongolia High has quasi-biennial oscillation and a 3-4-year cycle of interannual change, also has a decadal variation for the 13-14-year cycle and interdecadal cycles for 20-21 years and 35-36 years. The 20-21-year cycle of WMHI is of the opposite phase to Aleutian Low, while the 35-36-year cycle is of the same phase. Otherwise, a significant abrupt climate change point in 1927 has been detected.