华北地区未来30年气候变化趋势模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所LASG研发的全球海洋-大气-陆面系统模式(GOALS 4.0),引入了大气中真实的温室气体浓度变化,对华北地区的气候变化进行了模拟研究。为了检验GOALS 4.0模式对于未来30年华北地区气候变化趋势模拟结果的可信度,分析评估了GOALS 4.0模式对当代气候变化的模拟能力。模拟结果基本再现了20世纪60—70年代末的全球和北半球温度偏低以及80年代开始的增温现象,也较好地模拟了华北地区近50年来的两个重要气候冷(1950—1976年)、暖(1977—2000年)时期,模拟结果与实际观测相关为0.34(达到了0.05信度),华北地区的冬季温度变化幅度介于中国大陆东、西部之间。模式对华北地区夏季降水在20世纪80年代前后经历的丰枯时期转变模拟也比较理想。在此基础上,根据IPCC提供的大气温室气体未来排放情景,进一步模拟预估了华北地区未来30年的气候变化趋势。结果发现,在未来的30年中,中国大陆冬季温度将会呈现出不断上升趋势,华北是中国大陆增温最显著、增温幅度最大的地区,到2030年华北地区冬季的增温幅度相对多年平均(1961—1990年)上升2.5℃左右。未来30年的夏季,由于华北地区处于明显的水汽辐合区,偏南气流较强,大气中的可降水量增加,使得中国大陆的降水格局也会发生相应变化,呈现出南少北多的分布型态,华北地区夏季降水会明显增多,南方地区降水则有所减少。     

GOALS/LASG模式对气候平均态的模拟

中国科学院大气物理研究所LASG最近发展了全球海洋 大气 陆面耦合气候模式系统 (GOALS)的新版本 ,实现了全球大气环流谱模式 (R42L9)与海洋环流模式 (T63L3 0 )在 40°S～ 40°N之间的开洋面上海 气通量交换的完全耦合。该模式系统已积分了 40a ,基本上不存在明显的气候漂移。文中通过对所模拟的后 3 0a平均的热带、副热带地区海温、海表风应力、洋面净通量和降水等的气候平均态与多种实测资料的对比分析 ,结果表明 ,GOALS模式基本上模拟再现了当今气候的一些主要特征 ,对热带气候平均态已具有一定的模拟能力 ,但也注意到 ,与观测相比 ,区域性差异是明显存在的 ,比如沿赤道西太平洋“暖池”区和靠近南美沿岸的东太平洋海域以及印度洋海表温度明显偏高约 2℃ ,所模拟的赤道东太平洋海温冷舌西伸明显 ,造成赤道中太平洋海温明显偏冷等偏差。这些模拟误差 ,与模式中海表风应力和洋面所得到或释放的净热通量有密切的关系。SST的模拟误差反过来也影响到对降水的模拟     

用太阳射电通量代替太阳黑子相对数的探讨

一、引言 太阳黑子数是反映太阳活动的主要标志。随着现代科学的发展,太阳黑子相对数在地震、气象、水文、农业等等学科中的应用日益广泛。1974年Dodson等发现,10.7cm(2800MHz)太阳射电通量的日平均值的变化,与太阳黑子11年周期变化一致。 本文对比分析了截止到1986年12月的资料,证实10.7cm太阳射电通量和太阳黑子     

臭氧总量对太阳活动长期变化的响应

通过对１９５９－１９８５年逐年的年平均臭氧总量在１０°，２０°，．．．，７０°Ｎ各纬圈进行极大熵谱分析及回归分析，发现臭氧总量对太阳活动１１年和２２年周期性变化的响应在北半球各纬圈并非一致。在低纬和高纬度地区，臭氧总量对太阳活动２２年周期性变化的响应较强，对１１年周期变化的响应较弱；在中纬度地区则与此相反，臭氧总量对太阳活动１１年周期性变化的响应比２２年周期性变化的响应强。     

青藏高原冬春积雪异常与中国东部地区夏季降水关系的进一步分析

为了进一步分析青藏高原(下称高原)冬春积雪异常与中国东部地区夏季降水的关系,利用1957～1994年高原地区的实测雪深、1951～1994年6～8月中国东部地区226个均匀分布测站的实测月降水量,以及美国国家环境监测中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)1958～1994年1～12月的再分析格点值资料,对比分析了高原冬、春季多、少雪年后期中国东部地区夏季(6～8月)降水分布和环流的平均特征,也分析了高原积雪影响的机理.分析结果表明:1) 平均来说,多雪年夏季长江及江南北部降水可偏多1～2成,华北和华南的降水则偏少1～3成;少雪年夏季江淮流域及湘、黔地区少雨,华北和华南多雨.2)高原冬、春积雪不仅影响了后期高原的热状况,而且影响了后期东亚大气环流的季节变化和南亚与东亚的夏季风环流.     

背景误差协方差矩阵不同求逆方案在高度计资料同化试验中的应用比较

针对海表高度计资料的同化,考查了背景误差协方差矩阵的不同求逆方案对同化效果的影响。所使用的求逆方案包括避免求逆的经验正交函数方案(EOF/EOF_var)、递归滤波方案(RF/RF_var)以及采用初等变换法直接求逆的方案(Inv)。基于上述方案开展了热带太平洋地区2002年1-7月的TOPEX/Poseidon高度计资料同化试验,并利用SODA再分析资料和TAO观测资料评估了各方案对温度场的同化效果,主要得到如下结果:与SODA相比较,Inv方案对模式温度场改进甚微,其余四种方案在100~300 m深度之间对温度场改进较多,在其它深度范围内则改进较少;与TAO观测相比较,EOF_var、RF_var方案对模式温度场改进最多,EOF和RF方案次之,Inv方案则对温度场改进甚少。     

青藏高原及周围地区大气可降水量的分布、变化与各地多变的降水气候

为了更深入地分析青藏高原及邻近各地多变的降水气候,利用NCEP 1958—1997年月平均比湿、风及高度等再分析资料及我国实测雨量资料等,整体地分析了高原及周围地区气柱可降水量的多年平均特征及其季节变化,也分析了我国南北方大气可降水量的年代际变化和华北及西北区东部干湿年夏季可降水量的差异等。结果表明,高原及周围地区的气柱可降水量有明显的地区及季节变化。本区域内以南亚和东亚夏季风区的可降水量最高,夏季可达60mm或以上;青藏高原上的可降水量最低,冬季为3mm左右。东亚和南亚季风区可降水量的冬夏季节变化最大,夏季的可降水量达冬季值的4倍。华北区干湿夏季的可降水量差异明显,湿年的可降水量可增加20％以上。近40年来华北和西北区东部夏季的气柱可降水量明显减少,而长江流域及江南地区20世纪80年代以来可降水量却部分增加了,呈北干南湿之势,遂形成我国降水北旱南涝的分布格局。这可能与东亚夏季风逐渐趋弱,特别是撤退期逐渐提前有关。另外,我国各地夏季可降水量的平均降水转化率也明显不同,青藏高原上最高,东亚季风区次之,而南疆盆地最低,这也影响了我国多变的降水气候。     

BCC_CSM1.1气候模式年代际试验对中国气候的回报能力评估

对比国家气候中心耦合模式BCC_CSM1.1提交CMIP5的历史（Historical）试验和年代际（Decadal）回报试验对中国气候及其年代际变化的模拟。结果表明,Decadal试验回报的中国降水气候分布更接近观测,回报的中国东部气温和降水的年代际距平误差比Historical试验减小明显。对于发生在20世纪70年代末的中国东部降水年代际变化,Decadal试验能回报出长江中下游降水增多的特征,但Historical试验模拟的降水变化与观测相反。由于Decadal试验和Historical试验的区别之一是后者利用观测海温资料进行了初始化,为了探讨观测海温信息的重要性,进一步将Decadal试验与恢复（Nudging）试验（即模式积分过程中,模拟海温始终向观测海温恢复）的模拟结果进行对比。发现Nudging试验能够较好地模拟出“南涝北旱”型降水变化,也能够模拟出相应的东亚急流增强且偏南的特征。这表明气候模式对海温的回报能力是影响其对东亚气候年代际异常模拟的一个重要因素。     

高原地区NCEP热通量再分析资料的检验及在夏季降水预测中的应用

青藏高原对周边地区的天气气候有重要影响,为了寻求表征高原热力作用的新的、长时间序列的资料源,本文首先用高原地区NCEP1982～1994年间逐月月平均2.5.× 2.5.Lat./Lon.的地面热通量再分析格点资料对照实测值等进行了检验,然后用EOF分析方法分析了高原地面热源强度的空间分布特征,最后利用再分析资料和降水量实测资料,初步分析了高原地面热源强度对我国夏季降水的影响.主要结果如下:(1)高原地区的地面热通量再分析资料能较好地反映该区热源强度的年及年际变化特征,该再分析资料是可用的;(2)高原地区地面热源强度的分布存在较大的区域性差异;(3)高原西北、东北及西南区早春(2～4月)、夏季(6～8月)的地面热源强度分别与南疆、河西及长江流域的夏季降水存在反相关关系.     

青藏高原及周围地区的平均垂直环流特征

为得到青藏高原及周围地区平均垂直环流的图像,更好地理解该地区的降水气候,利用美国NCEP/NCAR1961～1990年30年平均的ω、u、v、z等再分析格点资料,计算分析了该地区的平均垂直运动场和经、纬圈环流图,分析了它们的年变化特征和可能的原因.结果表明,该地区冬、夏半年的平均垂直运动场和经、纬圈环流有很大的年变化;揭示了夏季在西北干旱区和华北半干旱区分别存在干旱和半干旱经圈环流,夏季在高原325°N以南还存在巨大的向西纬圈环流等事实;也指出高原大气热源强度的年变化与随后高原及周边地区平均垂直环流的年变化联系密切.高原及周围地区的平均垂直环流特征也能较好地解释各地的降水气候.