北极涛动对东亚夏季降水的预测意义

分析了春季北极涛动(AO)指数的变化对梅雨—Changma——Baiu带夏季降水年际变化的影响。对观测的东亚10个站的降水长序列资料(1899—1999年)，进行滤波处理，保留10年以下的年际时间尺度的变化，再进行相关分析。结果表明，近百年的5月北极涛动指数与10站夏季平均降水相关最高达—0．45，超过99％信度水平。当北极涛动偏强一个标准差时，整个长江中下游地区到日本南部一带，降水减少平均约8％左右。降水的这种变化与对流层东亚急流的变化密切相关：春季北极涛动强时，随后夏季急流位置通常偏北，雨带位置也北移，从而造成梅雨—Changma——Baiu带降水减少，反之亦然。较强的AO异常对降水的影响更明显，而较弱的AO与降水异常的对应关系并不显著。这对东亚夏季年际降水异常具有一定的预测意义。     

Sahel气候与环境变化研究进展

对 Sahel地区气候及环境变化的研究 ,对理解和加强我国干旱半干旱地区许多相关问题有较好的借鉴意义。Sahel地区的干旱化持续了近 30年 ,虽然 1 999年降水出现了自 1 968年以来的最高值 ,但整个 90年代降水仍然偏低。造成 Sahel降水波动的因素包括大西洋海表温度、陆面反馈、全球变暖等。其中海洋的影响起重要作用 ,在某些年份里土壤水分可能会起到比较大的作用 ,而大气内部的动力作用则可能没有明显影响 ,从大尺度看人类活动对此地区整体环境和气候的变化贡献不大。     

北半球冬季纬向平均环流的结构及对我国气候的影响

冬季对流层纬圈平均纬向风 (u)最主要的模态表现为两个相反符号的极值中心 ,一个在 30°～ 35°N之间 ,另一个则在 5 5°N。与此相联系的纬圈平均高度场最突出的模态也是有两个相反符号的中心 ,一个在 40°N附近 ,另外一个则在 6 5°N附近。因此 40°N和 6 5°N纬圈平均位势高度的差可以很好定义西风指数。西风环流的强弱不仅对北半球的气候有显著影响 ,对我国冬季的气温和降水也有显著关系。在高指数环流盛行的年份 ,我国普遍气温偏高。 16 0个站平均气温与西风指数的相关系数达到 0 .6 3。同时华北及以南降水增加 ,其中黄土高原、关中平原及以东地区相关最显著。 16 0站平均降水量与西风指数的相关达 0 .38。高指数年份里 ,西伯利亚高压和东亚大槽都减弱 ,低指数年份则增强 ,因此影响我国冬季气候     

冬季东亚中纬度西风急流对我国气候的影响

利用1957—2001年欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料，分析了冬季东亚西风急流与我国气候的关系。首先定义了冬季东亚西风急流强度指数(区域30°~35°N，127.5°~155°E冬季200 hPa纬向风u₂₀₀平均值的标准化值)和切变指数(区域15°~25°N，100°~115°E与区域30°~40°N，100°~115°E的平均u₂₀₀之差的标准化值)，这两个指数能较好地反映冬季东亚西风急流的强度变化和位置的南北移动，二者相关系数为-0.48，通过99%信度检验。西风急流强度与亚洲和西太平洋大范围的大气环流有密切关系，而西风急流位置移动则与印度洋、中东太平洋的大气环流有密切关系，并分析了冬季急流强度指数和切变指数与我国温度和降水的关系。结果表明:当西风急流强度偏强时，西风急流位置偏北，此时在急流入口区左侧由于气流辐合造成低层气压上升，在出口区左侧则由于气流发生强烈辐散，引起低层气压下降，所以西伯利亚地区上空从对流层低层到中层高度值升高，北太平洋高度值降低，东西向气压差加大的形势，同时东亚大槽偏强，海陆气压差加大和东亚大槽偏强，导致冬季风强度偏强，引起我国从北到南的陆面降温，同时30°~40°N低层有下沉气流，使得华北、华中和长江中下游地区降水偏少；当西风急流强度偏弱时，西风急流位置偏南，整个东亚地区存在南风异常，东亚冬季风较弱，在25°N附近有上升气流，此时华南和内蒙古、华北降水偏多，内蒙古地表温度偏高。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年(1920’S～1940’S)低0．6～0．11℃。     

POSSIBLE INFLUENCE OF FEBRUARY-APRIL ARCTIC OSCILLATION ON THE ITCZ ACTIVITY OF WESTERN-CENTRAL PACIFIC

The daily patterns and activity of Intertropical Convergence Zone(ITCZ) in the Western-Central Pacific Ocean are analyzed using NOAA interpolated Outgoing Longwave Radiation dataset during the period from 1979 to 2008, and the relationships between ITCZ patterns and Arctic Oscillation(AO) is investigated in this paper. In accordance with the central activity region the daily ITCZ can be divided into six patterns—north, south, equator, double, full and weak pattern, respectively. The statistic result shows that the north(accounting for 30.98% of the total observations), south(31.11%) and weak(24.05%) ITCZ patterns are the most active daily patterns within a 30-year period, while the other three ITCZ patterns occur infrequently. Results show that the February-April AO index has a significant positive(negative) correlation with the frequency of the north(weak) ITCZ pattern from March-May to August-October, with the strongest correlation in April-June(March-May). At the same time, the lower tropospheric atmosphere circulation(850-hPa wind field) and SST anomalies corresponding to the AO change significantly in the tropical Pacific. When AO is in the positive phase, there is an anomalous westerly from the equator to 15°N and warmer SST in the critical north ITCZ active region, while there is an anomalous easterly and insignificant change of SST from the equator to 15°S. The wind and SST anomalies share the same characteristics of the equatorial asymmetry and thus enlarge the gradient between the south and north of equator, which would help reinforce convection in the north of equator and result in more frequent occurrence of the northern type of ITCZ.     

1—3月北极涛动对北半球热带太平洋和大西洋对流活动的可能影响

利用1979—2008年日分辨率的向外长波辐射资料以及NCEP再分析资料,去除ENSO影响后,分析了1—3月北极涛动对热带太平洋和热带大西洋对流活动及降水的可能影响。结果表明北极涛动偏强(弱)时,热带太平洋和大西洋对流活动显著偏强(弱)。北半球热带大洋冬季平均向外长波辐射与北极涛动指数的相关系数存在两个显著负相关区:一个位于中太平洋区,大致包括13°—20°N、160°E—170°W;另外一个位于热带大西洋,显著区覆盖的范围大体包括5°—20°N、15°—70°W。这些区域的降水量也表现出显著的正相关。向外长波辐射、强对流面积指数、强对流强度指数、平均降水量等指标与北极涛动指数的相关均以冬季同期最高,随时间滞后相关迅速减弱。与此对应的对流层低层大气环流也有显著变化,850hPa风场的变化表现为热带太平洋有异常的气旋性环流,气旋中心区与显著强对流和降水异常区一致。而热带大西洋有显著的经向环流辐合和风切变,与异常对流和降水区吻合。海洋模式的模拟结果表明,与北极涛动有关联的海温分布,很大程度上与大气强迫有关,说明热带1—3月降水和对流活动与海温的关联较弱。北极涛动与热带太平洋、大西洋对流和降水活动之间主要是通过大气环流的变动产生联系的。     

基于DEM的中国陆地多年平均温度插值方法

以1961~2000年全国726个气象站点旬平均温度为基础数据,在分析了多年月平均温度和年平均温度的空间分布与经度、纬度、高度的内在关系后,提出了一种基于DEM和智能搜索距离的温度空间插值方法(SSI),并与反距离平方(IDS) 等传统方法进行了对比。交叉验证结果表明:1) 传统的IDS方法最优结果的MAE范围是1.44 oC~1.63 oC,平均1.510C;而SSI温度插值方法的平均绝对误差为0.53 oC~0.92 oC,平均值0.69 oC,精度超过IDS等方法一倍以上。2) 随着距离的增大,站点间温度的相关性逐渐降低,会降低估算精度;小于一定的搜索半径,被估算点周围的相邻站点的数目逐渐减少,同样会降低插值的精度,因而对中国陆地部分温度插值而言,最优的空间插值搜索半径介于150~250 km之间。最后,结合DEM数据,生成了0.1o ×0.1o中国陆地区域多年月平均和年平均温度栅格图像数据集,该结果表明:利用SSI方法不仅可以生成高精度、高空间分辨率的网格温度结果,而且其插值结果能客观细致的反映温度随经度、纬度和高度梯度变化的地带性特征。     

冬季西风环流指数的变率及其与北半球温度变化的关系研究

用H40°N-H65°N即40°N和65°N纬圈平均位势高度的差来定义西风指数,可以很好地反映温带地区西风的强弱。西风环流强的年份,北半球气温通常偏高,主要是中纬度大陆变暖明显,这可能与中高纬度西风强时,向北的经向热量输送也加强有关。在长期变化的趋势上,1950年代以前北半球偏暖时期的指数偏低,而偏冷时期的指数偏高。但近30多年来,伴随全球加速变暖,西风指数也持续加强,这是否与温室效应的加强有关还有待深入研究。