南亚高压季节变化中的正斜压环流转换特征

利用１９５８～１９９７ 年的 Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ／ Ｎ Ｃ Ａ Ｒ 再分析资料,采用将大气环流在垂直方向分解为正压和斜压环流两个分量的方法,讨论了南亚高压季节演变中的正斜压环流的转换特征。指出（１）夏季,南亚高压以斜压性为主,其斜压分量约占 ７０ ％ 的比重,冬季以正压性为主,其正压分量约占 ７０ ％ 的比重;（２）由冬季的正压性高压向夏季的斜压性高压的季节演变中,南亚高压是在其斜压分量环流的引导下移动的,即其斜压分量环流的变化超前于其自身的变化;（３）由夏季的斜压性高压向冬季的正压性高压的季节演变则相反,南亚高压是在其正压分量环流的引导下移动的。     

TraCE-21ka的模拟评估及误差分析

TraCE-21ka是全球首个利用全耦合模式针对末次盛冰期(LGM)至今气候演变的瞬变模拟。利用现代再分析资料和历史特征时期重建的连续冻土边界对TraCE-21ka模拟做了评估。结果表明TraCE-21ka能够较好地模拟现代半球尺度环流和降水的空间形态,对东亚地区的模拟冬季较好而夏季欠佳。TraCE-21ka模拟的现代时期与再分析资料相比偏冷,北半球年平均表面温度比再分析资料低3～4 ℃,基于现代温度误差的分析表明TraCE-21ka对东亚地区气候演变的模拟欠佳。对于历史特征时期,重建的连续冻土边界线指示TraCE-21ka模拟的亚欧大陆在LGM偏暖,全新世中期偏冷,即低估了LGM以来的变温幅度。利用连续冻土边界线的年均表面温度约为-7 ℃这一特性,进一步定量评估出TraCE-21ka模拟的亚欧大陆中纬地区从LGM至今的升温幅度约为真实气候的40％。通过分析近百年全球升温速率证实TraCE-21ka的气候敏感性显著偏低,由此产生的误差在瞬变模拟中会不断累积。     

北极涛动的纬向对称结构

运用NCEP／NCAR再分析月资料,分季节研究了北极涛动的纬向结构,以及与之相对应的纬向平均纬向风和经圈环流异常的空间结构特征,并初步探讨了北极涛动的维持机制。结果表明,北极涛动在水平方向上主要呈纬向对称的环形模态,且这种结构在冬季北极涛动的活跃期表现更为显著;而夏季纬向对称型随季节风带的北移和极涡的减弱,其节点也相应向极地移动。与北极涛动纬向对称型相联系的纬向平均纬向风在冬季表现为明显的偶极型,向上延伸到平流层;而夏季这种形态明显减弱,并只限于对流层中。与冬、夏季北极涛动纬向对称型相对应的平均经圈环流异常均表现为增强的费雷尔环流和哈得来环流,这种形势有利于北极涛动形成正反馈机制,使之得以长期维持。     

中国降水稳定同位素的分布特点及其影响因素

利用IAEA＼WMO＼GNIP的降水稳定同位素资料,分析了中国降水稳定同位素的时空分布特征及其影响因素。结果表明,整体来看我国降水稳定同位素有明显的大陆效应和高度效应。各地大气降水线存在地域差异,内陆地区同一站点冬、夏半年也有明显差异,显示出水汽团特性的不同。不同地区降水稳定同位素（6和过量氘）的季节变化特征明显不同,表明主要水汽来源存在季节性差异。通过对比长序列降水稳定同位素的年际变化与季风和ENSO指数的关系,发现ENS0与降水稳定同位素有显著的正相关,但不一定通过影响降水量来引起降水稳定同位素（stable isotope in precipitation,SIP）的变化。重点分析了我国降水量效应、温度效应的特点,指出沿海和西南等季风区主要受降水量的影响,北方非季风区温度效应起主要作用,交叉地带则两种效应都有影响。     

近10a新疆短时强降水湿度层结及大气能量结构特征分析

为更好地把握中亚低涡造成新疆短时强降水天气过程的机理特征,利用温度露点温度廓线图(T-lnP图)和大气位温-风矢能量图(V-3θ图)研究了中亚低涡背景下新疆短时强降水的湿度特征和大气能量结构特征。主要结论有:(1)根据对短时强降水T-lnP图及湿度特征的分析统计,将短时强降水分成三类:对流层高低层干而中层湿度大型、对流层中层干燥型、对流层整层湿度都显著型。其中第一类最多,占短时强降水总个例的60%;而第二类和第三类分别占27.5%、12.5%。(2)一般在短时强降水天气发生前V-3θ图特征为:三条θ曲线呈曲折增长;有"顺滚流"结构存在;有"蜂腰"形构造;有较为浅薄的超低温层存在。     

ENSO与中国东部夏季降水异常关系的年代际变化

根据1960—2011年Had ISST资料集中的月平均海表温度资料和中国753站逐日降水资料,基于转经验正交函数分解等分析方法,发现中国夏季降水的变化具有明显的独立性特征,可以分为相对独立的11个雨区,并在此基础上讨论了11个雨区夏季降水与ENSO的相关关系及其年代际变化,发现不同雨区的夏季降水与ENSO相关关系的年代际变化特征不尽相同,据此可分为3种类型:第1类为稳定不相关型,代表区为东北地区、长江中下游地区、江南地区、闽赣地区、环琼州海峡地区;第2类为稳定相关型,代表区为河套地区、黄河中下游地区;第3类为相关关系变化型,代表区为辽吉地区、黄淮地区、淮河流域以及两广地区。而在第3类相关关系变化型中,4个雨区夏季降水与ENSO相关关系的年代际突变时间也存在差异,两广地区的突变年份在1975年左右,辽吉地区和黄淮地区的突变年份在1980年左右,淮河流域的突变年份在1985年左右。     

ENSO与东亚冬季风的非线性关系

通过非线性典型相关分析(NLCCA)方法,用赤道太平洋海表温度异常(SSTA)与北半球冬季500 hPa高度场异常间的非线性分析,反映ENSO与东亚冬季风之间的非线性关系。在极冷和极暖ENSO期东亚大槽和极涡的强弱进退不对称,说明冬季风的活动和强度不对称。NLCCA结果显示:冬季风对ENSO的响应分为线性和非线性部分,非线性投影是一条二次抛物线。冬季风异常线性空间型为冬季风减弱形势,非线性空间型则显示东亚大槽加强东进和冬季风加强,非线性和线性空间型的差异说明东亚冬季风对于ENSO信号确有非线性响应。     

利用插值法建立历史旱涝格点资料的可行性

主要利用《中国近五百年旱涝分布图集》等历史文献旱涝等级资料,采用气候学分析中常用的插值方法,建立中国东部地区(106°—122°E、25°—41°N)历史时期旱涝等级格点场资料,试图从大尺度的时空变化上,分析比较插值前后资料的结构和特征方面的异同,以说明采用格点资料对中国东部地区进行古气候分析的可行性。采用普通Kriging插值法,对1470—2000年中国东部地区旱涝等级资料进行空间插值。通过交叉验证,分析了站点实际值与估算值间的平均绝对误差,说明采用Kriging插值法将站点旱涝等级资料网格化是可行的;在获取插值结果后,采用数理统计分析方法,比较了插值前站点资料与插值后网格点资料的要素场时空特征,其时间变化趋势的一致性及空间分布的无漂移,进一步说明采用该插值方法是可行的。     

中国春季土壤湿度与东亚夏季风的关系

利用1981～2002年全国土壤湿度资料,利用相关分析发现东亚夏季风和河套地区及西南地区春季土壤湿度之间存在较大的正相关,利用这两个区域的春季土壤湿度定义了一个标准化春季土壤湿度指数（SMI）,结果发现：（1）SMI和东亚夏季风的强弱相关较好。高指数年东亚季风区低空西南夏季风气流和高层东风气流明显偏强,表明这一年夏季风偏强,低指数年则相反;（2）强SMI年,西太平洋副热带高压位置偏北,强度偏弱,西风扰动带偏北,有利于夏季风北推,不利于北方冷空气南下与之交汇,使得锋区偏北,位于华北、东北地区。弱SMI年则反之;（3）SMI能够较好地反映东部地区夏季降水,在强SMI年,长江流域降水明显偏少,而华北和河套地区的降水明显增多,而弱SMI年正好相反,这与东亚夏季风降水的环流形势也较为吻合（;4）SMI指数存在明显的4～6年和准2年的周期振荡,但其振幅和周期又有明显的周期变化。在对东亚夏季风强度的预报能力上,负的SMI对弱东亚夏季风的预报能力要强于正SMI对强东亚夏季风的预报能力。     

华北夏季单峰和双峰降水过程的特征及其机理

采用1954—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和中国753站逐日站点降水资料,定义了华北雨季的开始日和结束日,发现华北夏季存在单峰和双峰两种降水过程,选取典型单峰和双峰降水过程,对比分析这两种降水过程的特征和机理.结果表明:1)在华北雨季期间,单峰降水过程中的副高脊线没有中断的现象,而双峰降水过程中的降水中断现象是因副高的东退南压所致.2)华北夏季单峰降水年的季风中断现象不明显,季风的影响能一直持续至雨季结束,而双峰降水年的季风加强(减弱中断)对应着降水峰值(中断).3)滤波后的华北夏季降水时间变化显示,当30～60 d和7～14 d振荡的波峰相对时,则出现降水峰值;当30～60 d振荡的波谷和7～14 d振荡的波峰相对时,则出现降水中断.4)华北夏季双峰降水年的低频纬向风传播与双峰降水的时间演变具有较好的对应关系.