长江流域夏季气温变化型及其成因Ⅰ：年际变化与遥相关

采用中国气象局整编的气温资料、NCEP/NCAR再分析资料、哈得来月平均海温资料以及CPC(NOAA)指数,分析了长江流域夏季气温的变化型及其成因.结果表明:长江中下游地区夏季气温呈现出全区一致、南北反相以及东西反相3种分布型,且这3种分布型分别是中国同号气温异常变化、南北反号气温异常以及东西反号气温异常分布背景下的局部反映.上述这3种气温异常型具有显著的年际和年代际变化特征,其中在年际尺度上具有2-5年的周期,反映出在年代际背景下的年际变化;在年际尺度上,3种异常型分别对应不同特点的环流型,并且高度场在长江中下游地区上空的垂直分布均呈准正压结构;3种异常型对应的环流型的维持分别与来自大西洋穿越极区的波列,由地中海沿亚洲急流东传的波列以及北半球环状模有关.同时,全区一致型和南北反相型与P-J型波列联系紧密,其中南北反相型与该波列联系更为紧密;全区一致型与Nino3海温指数呈负相关关系,其中超前一季的负相关最大.南北反相型与Nino3海温指数超前2季相关最高,与Nino4海温指数同时相关最高.东西反相型则与Nino3海温指数同时相关最高,与Nino4海温指数超前3季相关最高.这些结果可为进一步认识长江流域夏季气温变化规律和极端天气气候事件的预测提供线索.     

近30a来北半球对流层大气月均环流的涡动减弱现象

利用1980-2009年NCEP／NCAR月平均再分析资料,研究了在全球变暖背景下北半球对流层大气涡动减弱现象。结果表明：北半球涡度拟能30a来整体呈减弱趋势,在北太平洋地区和极地减弱尤为显著,12．5～50°N为影响北半球大气涡动变化的关键区域。由于对流层200hPa以下大气的增暖,特别是中高纬地区显著增暖,减弱了经向温度梯度,使得副热带西风急流的强度亦呈减弱趋势。这与涡度拟能的变化有显著的正相关关系。分析了北半球正压Rossby波动诊断量E和热量经向涡动通量的变化,表明中纬度波能传播在不同地区有不同趋势,而热量的经向涡动输送与涡度拟能的变化也呈现显著的正相关关系,减弱明显。研究结果对深刻认识大气环流变化规律和理解全球变暖的可能影响具有重要意义。     

华东区域夏季行星边界层大气稳定度的气候特征及其与气溶胶的联系

利用1979-2008年夏季（6—8月）逐日NCEP／NACR再分析资料、MODIS卫星的气溶胶资料等,研究了华东区域夏季行星边界层大气稳定度的气候特征与年际变化,分析了大气稳定度和相应的加热场与气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）的联系。结果表明：华东区域夏季行星边界层大气稳定度在空间上分布不均匀,时间上具有明显的年际变化。边界层中的非绝热加热率、大气稳定度及气溶胶光学厚度三者之间可能存在密切联系。利用经验正交函数分析了华东区域总体理查森数Rib的距平场,得到了边界层稳定度分布的3个主要模态,这3个模态所代表的边界层大气稳定度异常与夏季风环流异常密切相关,特别是P-J型遥相关波列和西太平洋副热带高压在中国东部大气边界层稳定度变化中可能起着非常重要的作用。     

中国东部夏季气压气候变率:测站资料与再分析资料的比较

应用中国194站地表气压(OP)、NCEP/NCAR再分析月平均地表气压(NP)和海平面气压(NS)及ERA-40再分析月平均海平面气压(ES)资料,分析了中国区域夏季气压的气候变率,特别是再分析资料集中地表气压和海平面气压的再现能力。分析发现:1)3种资料均显示我国东部气压升高,NP(NS)中1976年前后的年代际突变特征显著,ES的变化量与OP相当,NP(NS)远高于其他两种资料;1965年以前NP、NS与OP、ES差异较大,NP(NS)显著偏低。2)OP和ES在20世纪70年代中期到90年代初期具有较为相似的3～4年的周期变化,而NP周期特征与OP、ES有显著差异,存在虚假的14年左右的周期特征;3)3种气压资料为一致的线性增高趋势,NP线性变化趋势最大,OP最小,北方大于南方,但再分析资料在对气压变化长期趋势的研究中,不确定性较大;4)OP显示气压变化不大,而ES、NP(NS)反映气压变化较大,以我国北方变化最为明显,从北向南逐渐降低,中心均在内蒙古中部一带。NP对我国北方地区气压变化估计偏高,对我国长江中下游地区、华南和山东半岛气压变化的反映略有不足;5)再分析资料可以再现我国气压年际变化特征,对我国气压的再现能力在东部优于西部,低纬度地区优于高纬度地区,并且ES的再现能力要优于NP(NS)。     

近50年华东地区夏季异常降水空间分型及与其相联系的遥相关

利用中国华东地区91个站点1961～2007年夏季 (6～8月) 逐日降水资料和NCEP/NACR再分析资料, 用旋转经验正交函数 (REOF) 方法将华东地区夏季降水场分为5个区域, 即I区 (闽赣地区)、II区 (江南)、III区 (长江中下游地区)、IV区 (江淮) 和V区 (黄淮)。这5个区域的夏季降水周期显著不同, 当I区降水的年际周期性强 (弱) 时, II、III、IV、V区降水年际周期性弱 (强)。I～V区夏季降水的年代际及年际变率的年代际变化显著, 且在年代际降水较少或由多变少或由少变多的转换时段, 容易发生较大的年际变化。各区降水异常形成的局地成因有所差别。其中, 江南南部、江南、沿江 (长江中下游) 受低层异常反气旋控制, 该异常反气旋使得这些地区出现水汽辐散, 与异常的非绝热冷却结合, 造成异常下沉气流, 导致干旱发生。对于江淮之间的地区, 由南侧异常气旋性环流和北侧反气旋环流的西部辐散气流控制, 造成水汽向南北两侧辐散, 导致降水偏少; 对于黄淮地区干旱, 可归因于位于蒙古高原上的反气旋异常和位于西太平洋上的气旋性异常之间的异常偏北气流造成该地区水汽的异常辐散所致。华东5个区域的夏季降水和不同类型的遥相关有关。闽赣地区降水受欧亚-太平洋型 (EUP) 遥相关影响; 江南地区降水则可能受东亚-太平洋型 (EAP)/太平洋-日本型 (PJ) 影响, 亦与太平洋-北美型 (PNA) 存在可能的联系; 长江流域则可能受东大西洋型 (EA) 和EAP型影响; 江淮地区降水则明显地受EA/EUP和PJ/EAP的共同影响, 而黄淮降水则与源于地中海地区向东北传播且通过北极涛动 (AO) 产生影响的波列存在联系。这5个区域的夏季降水异常还和东亚地区位涡、 南海夏季风、 Niño3、Niño4区海温、西太平洋副高变动等因子有关。     

SVD分析揭示的澳大利亚高压年际变化对中国夏季气温的可能影响

利用澳大利亚海平面气压和中国夏季气温站点资料,使用SVD和线性回归方法揭示了澳大利亚高压（以下简称澳高）的年际变化与中国夏季气温异常的联系。结果表明,SVD的第一模态（简称SVD1）时间系数与通常使用澳高指数相关可达到0．97。SVD1表示出澳大利亚高压的年际变化与中国江南地区夏季气温存在密切联系。澳高增强（减弱）时,江南地区夏季气温偏低（偏高）。整层垂直积分大气加热场、海平面气压场、500hPa的高度场变化以及降水和总云量的变化都对夏季气温的形成有一定作用。澳高对中国夏季气温的可能影响途径为：澳高强（弱）年时,澳大利亚地区低层的异常辐散风场在菲律宾东侧的暖池附近产生辐合（辐散）,引起正（负）涡度源,激发P-J型波列,伴随着在南海-西太平洋地区产生副高正异常（负异常）,导致副高偏西（偏东）,进而增强（减弱）来自孟加拉湾的水汽输送,同时江南地区水汽和异常风场辐合（辐散）,有利于（不利于）该地区降水异常的发生和维持,有益于气温降低（升高）。     

近50年长江中下游地区夏季气温变化与环流异常

Using the daily data of temperature from China Meteorological Administration and the NCEP/NCAR reanalysis from 1960 to 2005, we have analyzed the relationships between the summertime high/low temperature events in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR) and the related circulation anomalies in the Eastern Hemisphere. Our results have demonstrated that a significantly increasing trend is observed in daily minimum temperature in the past 50 years. And in some regions in the Northern Hemisphere, the opposite scenarios are observed in circulation anomalies in lower and upper parts of the troposphere in the years when the temperatures are higher than normal, as compared to those in the years when the temperatures are lower than normal in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR). Additionally, the anomalous circulation structure in vertical direction in both the high and lower temperature years are barotropic. It is found that the emergence and maintenance of the aforementioned anomalous circulations are related to three kinds of wave train teleconnection patterns. Further more, influences of the long wave surface radiation on the air temperature are stronger in the nighttime than that in the daytime. While both the maximum and minimum temperatures have negative relationships with the sensible heat flux but positive relationships with the latent heat flux. To some extent, the anomalous dynamic heating (cooling) caused by the vertical thermal advection as well as the diabatic heating (cooling) caused by diabatic processes can explain the formation of the high (low) temperature events in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR) in boreal summer.     

我国南方地区夏季低温变化特征及其成因

采用中国气象局整编的日平均气温资料、NCEP/NCAR再分析日平均资料,分析了1960-2004年我国南方地区尤其是长江中下游地区夏季低温的变化特征及成因.结果表明:我国南方地区夏季气温在20世纪70年代末出现一个转折,在此之前气温普遍偏低,在此之后气温普遍升高;江南地区是夏季低温频发且强度较大的区域;各个层次高度场环流形势的变化以及降水和总云量的变化都对夏季低温的形成有一定作用.     

两种再分析资料中夏季地表气温与中国测站资料的差异

采用中国194站气温观测资料(OT)、NCEP/NCAR (NT) 和ERA-40 (ET) 再分析月平均2 m温度资料, 使用线性分析、 方差分析、 小波分析、 EOF等方法, 对三种温度资料周期、 方差以及年际和年代际变化进行对比分析。结果发现: (1) ET与OT数值、 距平及变化趋势非常接近; NT低于OT, 1965年以前其数值及距平与OT、 ET差异较大; ET与OT的相似性优于NT, 对地面温度变化进行周期分析时, 使用ET资料较好。在使用NT的原始资料时需慎重, 距平值在1965年之后有一定的可信度。 (2) ET与OT线性趋势以及空间模态类似, NT变化趋势远大于OT与ET, ET对我国温度长期变化趋势的再现能力优于NT, 在研究我国温度长期变化时NT具有不确定性。 (3) ET与NT均能反映我国温度的时空分布和变化特征, 但ET更加准确; 研究我国北方 (30°N以北) 温度年代际变化时, ET较好; 研究我国温度年际变化时两种资料能力相当。 (4) 三种温度资料均显示1976年前后我国地表气温有明显差异。ET与OT在1976年前后的变化及空间分布十分一致, NT与OT不完全一致。此外, 1965年之前的NCEP/NCAR温度资料存在类似于“PSFC”的问题, 使用时应慎重。     

近50年长江中下游地区夏季气温变化与东半球环流异常

采用中国气象局整编的气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了1960-2005年中国长江中下游地区夏季气温变化与东半球环流异常的联系.结果表明:近50年来,中国长江中下游地区夏季气温呈现出明显的非对称趋势变化特征,夏季气温的上升趋势在很大程度上是日最低气温上升带来的结果;典型高、低温年,在环流场的垂直分布均呈准正压结构的情况下,从对流层低层一直到高层,东半球大部分区域的异常值符号相反.此外,出现在江淮流域上空的异常环流的形成和维持可能与三支不同源头的波列有关;地面长波辐射对气温的影响在夜间超过白天,气温分别与感热通量和潜热通量呈负相关以及正相关关系;典型高(低)温年,垂直温度平流引起的异常动力增(降)温和非绝热加热引起的异常增(降)温可以作为解释高(低)温年气温异常维持的原因.