CMIP5模式对ENSO现象的模拟能力评估

针对参与耦合模式比较计划(CMIP5)的17个海-气耦合模式对20世纪气候的模拟结果,从热带太平洋海表温度和大气海平面气压变化的综合分析角度较详细评估了模式对厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象的模拟能力。结果表明,这些模式基本上能模拟出ENSO现象的一些主要特征,包括热带太平洋海温的空间分布及其时空演变特征、与海平面气压变化的关联、ENSO周期变化及锁相特征等,但不同模式的模拟结果仍然差异较大。(1)从模拟的热带太平洋年平均海温的偏差来看,多模式集合平均值与观测的均方根误差小于1.0℃,但单个模式的误差相对要大一些。误差较小的为1.2—1.3℃,多数模式在1.6℃以下,但也有个别模式的误差超过2.0℃。(2)从经验正交函数分解结果来看,热带太平洋实测月平均海表温度距平和海平面气压距平的年际尺度变化第1模态主要表现为ENSO变化特征,第2模态反映的是海温的长期变化趋势。只有少数几个CMIP5模式能够再现这种特征,多数模式所模拟的海温距平/海平面气压距平时空变化的第1、第2特征向量分布顺序与观测分析正好相反,ENSO变成了第2模态,趋势成了最主要的模态。尽管如此,所有模式都能模拟出南方涛动变化与热带太平洋海温距平时空变化的密切关联,无论是作为第1还是第2特征模态,所有模式模拟的南方涛动与热带太平洋海温距平时空变化都有密切相关。(3)谱分析结果表明,ENSO现象具有2—7年的周期,其中,4年的周期最明显。大多数模式模拟的ENSO周期在此范围内,但有些模式的主要周期偏短,为2年左右。个别模式的ENSO主要周期为11年,已超出2—7年的范围。(4)多数模式模拟的厄尔尼诺及拉尼娜的峰值出现在冬季(11—2月),与观测基本吻合。另有少数模式模拟的峰值出现在9—10月,比观测略提前。只有个别模式模拟的峰值出现在夏季,与观测相差太大。     

印度半岛对亚洲夏季风进程影响的数值研究

利用ＣＣＭ３模拟了印度半岛对亚洲热带夏季风进程的影响，结果表明，印度半岛对亚洲热带夏季风的建立进程起了非常重要的作用，本文还就印度半岛对亚洲夏季风进程影响的机理进行了讨论。     

下边界条件对北极涛动影响的数值模拟研究

利用NCAR大气模式CAM3.0探讨了包括山脉和海陆分布等下边界条件对北极涛动(AO)或北半球环状模(NAM)形成的影响.主要进行了控制试验和两个地形敏感性数值试验,对比了控制试验结果与资料分析结果.控制试验和NCEP/NCAR资料分析结果对比指出,CAM3.0模式能够较好地模拟出AO的水平环状结构和垂直相当正压结构.在去除山脉的敏感性试验中发现,AO中纬度北太平洋和北大西洋两个活动中心的强度、范围和位置发生变化.在水球敏感性试验中发现,AO两个大洋上的活动中心被环绕极地主活动中心的环状结构代替.两个敏感性试验共同表明,AO是大气内部某种过程作用的结果,它的存在本身不取决于下边界条件的改变.山脉和海陆分布主要影响的是AO的具体形态.通过控制试验和两个敏感性试验对比,又分析了准定常波和瞬变波对AO的影响.去除山脉和海陆分布热力差异共同强迫的准定常波,AO纬向平均纬向风高纬地区平流层异常最大值活动中心消失,这表明在平流层准定常波和纬向平均流的相互作用与AO活动关系密切.在只有对流层瞬变波作用时,AO仍然存在,表明准定常波不是AO存在的必要条件.平流层准定常波与平均流的相互作用和对流层瞬变波与平均流的相互作用与AO形成之间的具体关系有待通过E-P通量诊断进一步确定.     

西太平洋暖池区海温异常对冬季环流影响的数值研究

应用全球气候模式就西太平洋暖池区冬季海温异常对冬季大气环流及东亚冬季风的影响问题进行了数值试验.结果表明;西太平洋暖池区海温异常可以引起太平洋中东部Walker环流加强并使其位置东移.同时,增温区附近两半球的Hadley环流也明显增强,增温区附近的上升运动及副热带地区的下沉运动均更加明显.在反常加热区附近有自热带向中高纬度传播的波列出现,从而把海温变化的影响传播到全球.西太平洋暖池区海温异常对副热带高压、西风急流、西风带槽脊强度及位置分布均有重大影响,并造成全球高度场、温度及风场的变化,它使增温区两侧的副热带高压加强并向极地一侧移动,促使西风急流加强并北移,使东亚大槽北缩,并增大高纬与热带之间的热力差异.暧池区海温的异常升高使东亚冬季风减弱,我国大部分地区增暖.     

青藏高原春季积雪对大气环流影响的模拟研究

应用ＮＣＡＲＣＣＭ２气候模式就青藏高原春季积雪对大气环流的影响进行了模拟研究，结果表明，青藏高原春季积雪对气环流有很大的影响，这增大了高原地区的地面反照率，减少了地面吸收的短波辐射，地气界面处的感热和潜热通量，从而引起高原及其附近地区温度场，气压扬，风场，散度场以及降水量及其分布的一系列变化。     

有关全球变暖对热带大气季节内振荡特征的影响及其数值模拟的研究

首先用资料诊断分析了全球变暖前后,热带大气低频振荡特征变化。研究发现,全球变暖前后,热带低频振荡的强度、分布、传播及周期等发生了一系列变化:ISO活跃区及强度范围均有不同程度的增大,气候变暖有缩小ISO强度季节差异趋势;气候变暖后,纬向东传波的大气季节内振荡能量增加,而西传波的能量相对减少;偏暖阶段,ISO振荡主周期相对分散,特别是较长周期的小波能量明显增大。然后利用动力学分析及数值模拟进一步探讨了热带低频振荡与海温的联系,对热带ISO的数值模拟进一步发现,大气模式与海洋模式耦合时,所模拟的热带季节内振荡较强;热带低频振荡的变化可能与全球变暖后海温场发生的变化有关。     

北半球副热带—中纬度太平洋大气季节内扰动的纬向传播与东亚夏季旱涝

用时空滤波和Morlet小波方法,分析了1958—2000年夏季东亚(20°—45°N,110°—135°E)不同纬带(由南到北分为4个区域)的降水分别与太平洋同一纬带上大气30—60 d振荡(ISO)沿纬圈传播的关系及其成因机制。发现太平洋上经向风ISO向西传播的强或弱,是东亚夏季风区降水偏多或偏少的必要条件。对逐年夏季的分析表明,无论当年东亚夏季风强与否,在所划分的几个东亚季风区所有涝的年份里,太平洋同一纬带上大气ISO向西传播都明显较强,而在这些区域绝大多数旱的年份里,相应的ISO向西传播明显较弱。进一步分析发现,经向风ISO的纬向传播对应着大气经向型环流系统的移动,向西传影响东亚夏季风区降水的ISO有来自低纬中东太平洋东风流中的低频气旋(如副热带东风带中ISO的演变);也有来自中高纬度阿拉斯加湾及鄂霍次克海一带低频低压(如洋中槽)和高压(如阻塞高压和东北太平洋高压)的向南向西频散。因此东亚夏季旱涝不但与热带季风有关,而且与中东太平洋副热带东风系统中ISO的向西传播、中高纬度长波调整时低频扰动向西南经北太平洋副热带的传播密切相关。     

太平洋副热带高压特征向量及其与我国天气的关系

一、引言 西太平洋高压是全球副高的重要组成部分,它的强度和位置的变化,对我国的天气尤其是夏半年的降水和温度有着重要的影响。要研究副高的变化,首先遇到的问题是如何表示副高的特征?目前业务上广泛使用的副高面积指数、脊线位置等特征量,虽然能从某些侧面反映副高的特征,但是也存在一些问题。例如用得较多的副高面积指数,是用大于588位势什米的点数来表示副高所占面积的大小。但是,由于地球为圆形,纬     

两半球的相互作用

一、引言一个半球的大气环流能在多大程度上影响另一半球的环流,这一问题在很长时间里都是一个相当有争论的题目。传统的看法认为季节性振动的热赤道对应两半球温带区域之间是一个屏障。在这个意义上,每个半球中的环流是相互独立地被驱动的,它们以各自的方式对特定的加热梯度及地理结构作出反