温室气体强迫与东亚亚热带季风演变耦合效应及动力机制研究

基于主要温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）强迫因子和石笋δ¹⁸О观测资料（1~2002 年）,分别利用关联性耦合模型和非线性统计-动力学方法,分析温室气体强迫与东亚亚热带季风演变耦合度的时序规律和定量反演模拟温室气体强迫对近2 000 a东亚亚热带季风演变影响的非线性趋势和相对贡献。研究发现：① 温室气体与季风演变耦合度的高低对应季风的强弱变化,即两者耦合作用越强,东亚亚热带季风越强;反之,两者耦合强度越小,东亚亚热带季风越弱;耦合度峰谷值对应季风极强降水和极端干旱时段。② 时序演变规律为：N₂O和CO₂相互作用与季风演变间耦合效应最强,成为东亚亚热带季风演变的主要驱动力。其次,N₂O一次项和CO₂非线性项对季风演变起主要的负反馈调节机制。③ 时序演变阶段上有所不同：1~180年,CH₄因子对季风演变主要起负反馈调节机制;180~1760年和1760~2002年,对季风演变起主要的驱动和调节机制分别为CO₂因子和N₂O因子;但1900年后N₂O和CO₂相互作用与季风演变的耦合驱动效应近百年来明显增强,耦合度在中等-较强（或极强）之间来回波动转换,耦合作用明显增强,在耦合度由较强（或极强）转弱至中等时,东亚亚热带季风也随之减弱。     

基于EEMD的太阳活动对印度夏季风的多尺度胁迫分析

选取10.55~2.7 kaBP Qunf洞的Q5石笋δ¹⁸O记录作为印度夏季风的代用指标,集合经验模态分解（EEMD）多尺度分析结果揭示了印度夏季风的强弱变化和与亚洲季风减弱事件的一致性,进一步讨论了11 kaBP以来印度夏季风的逐渐增强而后减弱的发展态势。选用同时期的古树年轮¹⁴C记录作为太阳活动代用指标,调频、调幅分析结果发现印度夏季风的31 a、70 a和7 860 a尺度分量受太阳活动相应分量的调频胁迫较为显著;同时又揭示出“太阳活动71 a周期-印度夏季风31 a周期”“太阳活动1 379 a周期-印度夏季风142 a周期”和“太阳活动2 376 a周期-印度夏季风733 a周期”三对调幅胁迫。     

基于统计动力反演的东亚亚热带季风变化驱动机制研究

利用观测数据,运用非线性统计-动力学方法,反演系统各因子之间的相互关系,建立了东亚亚热带季风变化的动力方程,为研究东亚亚热带季风的驱动机制提供了量化参考。研究发现：过去2 000 a东亚亚热带季风是多因子通过反馈机制相互作用影响且具有耦合效应的复杂非线性动力系统,其驱动力主要来源于普若岗日冰芯δ¹⁸О代表的青藏高原热力作用强迫、太阳黑子活动、ENSO、温室气体单因子CO₂和CH₄浓度、北极温度和CH₄及北极温度与7月太阳辐射的耦合作用机制;反馈调节作用主要源于7月太阳辐射与太阳黑子活动、CH₄浓度、中国陆地地表温、CH₄与7月太阳辐射以及CO₂和CH₄的耦合调节作用。并通过动力反演机制推论热带西太平洋对亚热带季风有一定驱动作用,但并不是主要驱动力,即驱动亚热带季风变化的主源地并不在热带西太平洋海区,石笋δ¹⁸О指代的也主要是夏季风信息。     

近千年亚洲季风变化驱动力的初步研究

通过反演方法,利用已有的影响亚洲季风变化的相应资料,通过动力模型建立了近千年亚洲季风变化的驱动力方程,根据各指标的具体数值反演出方程中各项系数和对应的贡献率。分析方程中各气候代用指标对亚洲季风变化的影响程度,发现近千年亚洲季风并非只受到这些气候要素的线性作用,而是受到较为复杂的非线性驱动力作用,其中大气中CO₂含量、印度洋海表温度、前一期季风强度、南方涛动指数、CH₄气体含量、格陵兰温度、北大西洋海表温度、北半球温度等在驱动近千年亚洲季风变化中起到较为重要的作用,而在长时间尺度上对季风变化有重要影响的太阳活动,近千年中其直接影响并不十分显著,这也可能是指标精度的原因。     

我国9大气候区降水特性及其物理成因的研究Ⅰ——基本特性分析

首先利用旱涝Z指数对全国9大气候区的旱涝进行了评定，并给出我国9大气候区旱涝Z指数的分布图。分析结果表明，1950年代我国除新疆地区处于偏早期外，其它几个区都处于多雨量期，1960年代由多雨向少雨转变的时期，1970年代——1980年代中期我国大部分地区处于雨量偏少期；1990年之后我国各个区的雨量都有所增加。此外，还应用Morlet小波变化对我国9大气候区降水的旱涝周期变化、旱涝分型及变化趋势进行了分析。研究结果表明：在16年、32年层次变化上，各气候区在不同时间段上，8年层次上降水的变化出现了一定的规律：东北、华北在1980年之后存在1年位相差；而长江中下游、江南及华南三者之间在1951～1970年时段上依次有着2年的位相差；长江中下游、内蒙及新疆之间依次存在着3年位相差。     

湖南汛期降水异常的时空分布特征研究

利用湖南19个测站23年(1959～2001年)4～9月的降水量资料，用EOF、REOF、小波分析对湖南汛期降水的特征场分布、分区特征、周期性和突变性等时空分布特征进行了诊断研究。研究结果表明：EOF分析得到的前三个典型场可以很好的反映湖南汛期降水空间分布的异常结构，即具有整体一致的空间结构，南北相反的空间结构，中部和周围地区相反变化的空间结构。旋转后的前6个空间模态可以较好地代表湖南汛期降水的6个异常敏感区：湘北、湘中、湘南、湘东南、湘西、湘东北。利用小波分析方法研究湖南汛期降水的周期性及其突变性发现，湖南汛期降水存在着明显的3年、7年和23年的特征时间尺度和周期性振荡；并且在今后相当长的一段时间内，湖南汛期的降水将逐年减少，并将转入干旱时期。     

POTENTIAL PREDICTABILITY OF MONTHLY PRECIPITATION OVER CHINA

In this paper,based on the data at 70 stations selected evenly over China for 31 years from1961—1991.three methods to estimate climatic noise have been discussed and then the climaticnoise and potential predictability of monthly precipitation(January.July.April and October)havebeen examined.The estimating of climatic noise is based on the method of Madden and improvedmethods of Trenberth and Yamamoto et al.(1985).The potential predictability is approximatedby the ratio of the estimated interannual variation to the natural variation.Generally.the climaticnoise of monthly precipitation over China has obvious seasonal variation and it is greater in summerthan in winter,a bit greater in autumn than in spring.In most areas,the climatic noise isprominently decreasing from south to north and from coast to inland.The potential predictabilityof monthly precipitation also has obvious seasonal and regional difference,but the potentialpredictability is greater in winter than in summer in most parts of China.Whereas the comparisonof spring and autumn is not obvious.Comparing with the method of Madden,the estimated valuesof climatic noise based on the improved methods of Trenberth and Yamamoto et al.are relativelylower.     

我国东北地区降水空间分布及干湿驰豫时间的研究

根据东北地区24个典型测站1951—2001年的降水量资料,利用EOF方法分析了我国东北地区的降水空间分布;同时,通过子波诊断技术结合突变点数建模技术,研究了我国东北地区的降水演变周期特征,并对干湿态之间转换的驰豫时间做了定量的研究。结果表明：东北地区的降水空间分布具有整体一致的性质,同时还存在南北及东西的差异;大部分站点都具有干→湿的驰豫时间长于湿→干的驰豫时间的特征,体现了东北地区容易维持干旱状态的特性。     

我国月降水量气候噪声的估计

利用我国大陆均匀分布的70个测站1961~1991年逐日降水量资料, 讨论了月降水量的气候噪声的3种估计方法, 并分别用改进后的方法估计了1、4、7、10月四个有代表性月份降水量的气候噪声.结果表明:我国月降水量的气候噪声随着降水量增加, 具有明显的季节变化, 一般夏季月份的噪声显著大于冬季月份, 秋季月份稍高于春季月份.从空间分布看, 春、夏、秋、冬全国绝大部分地区的气候噪声由南向北、由沿海向内陆明显减小.     

日食一厄尔尼诺系数及其应用

通过比较本世纪以来的厄尔尼诺年和日食资料,发现了高纬（包括极区）日食与厄尔尼诺年之间存在着一定的因果关系。通过定义年日食一厄尔厄诺系数Ｒ１和累积日食一厄尔尼诺系数Ｒ２后,可以发现当某年的Ｒ１≥９或Ｒ２≥１０．５级时,则当年必为厄尔尼诺年,反之亦然．本文还提出了日食诱发厄尔尼诺现象的热一动力机制,并预测２０００年将是一个强厄尔尼诺年．