中国东部夏季风雨带季内变化各模态的环流及海温特征

本文根据中国气象局国家气候中心提供的中国160站月平均降水量,NCEP/NCAR再分析的850 hPa风场,及NOAA扩展重建的海温场资料,用合成分析和相关分析,研究了1951～2005年间中国夏季风雨带季内变化各模态的西太平洋副高夏季各月活动特点的差异,及其与前期冬季东亚季风和太平洋海温异常的联系,并分析了我国夏季风雨带季内变化各模态与夏季雨型的关系。结果表明,不仅不同模态对应的西太平洋副高自春至夏的两次北跳有明显不同的过程,而且两次北跳还具有相对独立性。第一次北跳主要对6月的雨带特征有重要影响,第二次北跳对7、8两月的雨带分布有决定性意义。太平洋海温异常对我国夏季风雨带季内变化的影响是多态的,在不同季风—ENSO循环的位相有不同的表现。第一模态主要出现在El Ni?o减弱位相,第二模态在La Ni?a发展位相,第三模态在El Ni?o发展位相,第四模态在La Ni?a减弱位相,第五模态ENSO的信号较弱,第六模态在La Ni?a持续位相。此外,不同海洋关键区的海温异常对我国雨带季内变化也有不同的调控作用。黑潮区的海温与6月的雨带活动关系密切,而赤道东太平洋的ENSO循环对7、8两月的雨带有重要影响。对我国夏季风雨带季内变化模态与夏季雨型关系的分析则表明,它们之间存在某些联系,但这并不意味着可以相互取代。     

亚洲地区人为气溶胶对东亚冬季风影响的研究

利用耦合化学过程的区域气候模式RegCM4.0,研究亚洲地区硫酸盐、黑碳和有机碳3种人为气溶胶的直接气候效应对东亚冬季风的影响;并运用相关分析与合成分析方法,研究了东亚人为气溶胶主要分布区中人为气溶胶浓度变化对东亚冬季风的影响。结果表明:人为气溶胶对东亚热带和副热带冬季风均起增强作用;人为气溶胶使得中国南方东部地区的冬季降水减少。2000—2007年,秋、冬季东亚人为气溶胶主要分布区中,人为气溶胶总体呈现减少的趋势,分别导致了东亚冬季风建立的推迟和东亚冬季风的减弱。相关分析和合成分析也表明:在东亚人为气溶胶主要分布区中的人为气溶胶柱浓度含量增加,东亚冬季风的建立提前并且东亚冬季风加强,反之亦然。人为气溶胶引起陆地地表降温,而对海洋温度几乎没有影响,使低层海陆温差加大,从而导致低层海陆气压差加大,东亚冬季风的增强可能与此有关。     

东亚—西北太平洋地区夏季季节内振荡的年代际变化

本文重点分析对比热带夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO)1987—1995年(P1),1996—2007年(P2)和2008—2017年(P3)三阶段东亚—西北太平洋地区(East Asian-Western North Pacific,EAWNP)5—9月BSISO年代际变化的季节内差异特征。结果表明,在P1和P3两阶段,5—7月EAWNP BSISO强度几乎相同,但P2中每个月均显著增强,表明5—7月EAWNP BSISO经历了P1—P2增强和P2—P3减弱的年代际变化。8月,EAWNP BSISO强度从P1到P3逐渐增强,P3阶段比P1有显著增强,孟加拉湾和东亚副热带区域的BSISO活动增强。和P1相比,南海地区BSISO活动在P2阶段异常活跃,在5—7月强度增强,并且北传显著。在P2阶段,负位相的太平洋年代际(Interdecadal Pacific Oscillation,IPO)对应的赤道西太平洋和印度洋海温增暖,及Walker环流的增强为5—7月BSISO活动提供了水汽和对流发展的有利条件,而南海地区北传对流的叠加作用以及南海海温增暖进一步加强了BSISO的强度和北传。在P3阶段,8月孟加拉湾BSISO活动增强,除了热带印度洋一致增暖和太平洋ENSO型海温为BSISO活动提供水汽和对流发展的条件外,70°~90°E区域局地Hadley环流引起的上升运动也对BSISO的强度增强和北传有贡献。     

东亚冬季风寒温度的气候特征分析

基于ERA-Interim 1979—2019年的再分析资料,本文研究了东亚地区月平均、极端和强冷风寒温度空间分布。研究表明,在冬季3个月里,东亚地区风寒温度表现为自南向北递减,同时还具有较强的局地特征;最低极端风寒温度主要出现在内蒙古东北部、蒙古国东部和黑龙江地区;冬季3个月比较而言,平均风寒温度和极端风寒温度最低的月份为1月。强冷风寒温度发生频率最高的月份为2月。在成因方面,东亚大部分地区的风寒温度是由温度决定的,而中蒙交界区(蒙古和内蒙古东部地区)以及青藏高原北部地区,风速对风寒温度的影响最显著。此外,在所研究的几个区域中,京津冀城市群极端风寒温度与风速的负相关性最强。     

西风季风协同作用对云南春末5月降水的影响

基于CN05.1降水资料和ERA5再分析资料,采用多种统计方法对1961~2020年云南春末5月降水的时空变化特征和环流形势进行了分析,并利用西风季风协同指数讨论了西风季风协同作用对云南春末5月降水的影响。结果表明:云南5月降水是春季各月降水量最多月份,其空间上主要表现出自南向北减少的特征。此外,云南5月降水还存在明显的年际变化,但在空间上其气候趋势并不显著。相对于单一西风指数和季风指数,西风季风协同指数对云南5月降水具有更好的指示性,二者之间的相关性以及协同指数与极端降水间的同号率更高。环流场合成分析也表明,当西风季风协同作用增强（减弱）时,受阿拉伯海异常高（低）压影响,云南上空气流以辐散（辐合）为主,有利于上升（下沉）运动,而中低层孟加拉湾主要为异常的气旋（反气旋）控制,促进（抑制）西南水汽向云南输送,造成降水偏多（偏少）。      

Predicting climate anomalies:A real challenge

过去几十年,气候变化和极端气候事件造成的经济损失和灾害显著增加.虽然全球的科学家在理解和预测气候变异方面做出了巨大的努力,但当前在气候预测领域仍然存在几个重大难题.2020年,依托于国家自然科学基金基础科学中心项目的气候系统预测研究中心(CCSP)成立了,该中心旨在应对和处理气候预测领域的三大科学难题:厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)预测,延伸期天气预报,年际-年代际气候预测,并为更加准确的气候预测和更加有效的灾害防御提供科学依据.因此,本文介绍了CCSP的主要目标和面对的科学挑战,回顾了CCSP在季风动力过程,陆-气相互作用和模式开发,ENSO变率,季节内振荡,气候预测等方面已取得的重要研究成果.未来CCSP将继续致力于解决上述领域的关键科学问题.     

极地热状况异常与冬季季风高压的关系

应用1951—1986年北半球海平面气压资料定义了冬季季风高压,并就季风高压与极地热状况的关系及其对东亚气温的影响进行分析。结果发现:季风高压强弱变化对我国冬季气温具有显著影响,对苏联远东南部地区及日本等地的气温趋势也具有一定的影响作用。     

中国东部地区人为气溶胶影响东亚夏季风爆发和推进过程的数值模拟

使用一个高分辨率的公用大气环流模式(CAM5.1)研究我国东部地区人为气溶胶对东亚夏季风爆发和推进过程的影响。结果表明,CAM5.1模式能很好地模拟出南海夏季风爆发前后大尺度环流的季节性转变。南海夏季风在中国东部地区人为气溶胶的影响下提前2候爆发,并且可能是影响1993年后南海夏季风提前爆发的重要原因。人为气溶胶使得低纬度地区的东西风分界线在5月中旬明显向东扩展,南海地区出现显著的西/西南风差值气流,同时赤道纬向西风提前向北增强。人为气溶胶中硫酸盐和黑碳气溶胶含量的季节变化通过改变大气的热力结构,影响我国东部地区大气低层环流场,减弱夏季风前期北上的西南风暖湿气流,而相反地增强了其盛期在华北地区的偏南风分量,造成东亚夏季风北边缘从5月上旬—6月初缓慢北移至长江中下游地区,而后在7月中旬加速向北推进,且到达的最北位置要偏北1个纬度。     

湖泊水位记录支持中国北方全新世中期降水达到最高值

东亚夏季风北边界的湖泊水位记录所指示的区域全新世夏季风演化历史备受争议.文章以中国北方一个封闭湖泊过去15000年来甘油二烷基甘油四醚(GDGTs)的记录来探讨此问题.湖泊表层和岩芯沉积物数据结果显示,GDGT-0和brGDGTs均来源于湖泊内部自生.从湖岸到湖中心,表层沉积物中GDGT-0和brGDGTs含量随着水深...     

ENSO-7赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的循环

近几年的一系列分析研究表明，ENSO与异常东亚冬季风之间有相互影响，持续的强（弱）东亚冬季风通过引起赤道西太平洋地区的西（东）风异常对El Niño/La Niña的发生起着重要作用；赤道太平洋次表层海温异常（SOTA）的年际变化（循环）与ENSO发生有密切关系；ENSO的真正源在西太平洋暖池，暖池正（负）SOTA沿赤道温跃层东传到东太平洋，便导致El Niño/La Niña的爆发；在暖池正（负）SOTA沿赤道东传的同时，有负（正）SOTA沿10°N和10°S纬度带向西传播，从而构成SOTA的循环；热带太平洋SOTA循环的驱动者是赤道西太平洋的异常纬向风。进而可以认为：ENSO实质上是主要由异常东亚季风引起的赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的年际循环。