北极海冰与赤道东太平洋海温的相互影响及其与El Nino的联系

对北极海冰面积与赤道东太平洋海温作了交叉相关分析，揭示了北极海冰与赤道东太平洋海温间相互影响的关系及其时空特点，并讨论了Ｅｌ Ｎｉｎｏ与北极海冰间的联系。结果表明，北极Ⅴ－Ⅵ区冬季海冰面积能够对以后冬季的赤道东太平洋海温产生持续的影响，而北极Ⅶ区夏秋季的海冰面积能够影响来年夏秋季的海温；赤道东太平洋海温对海冰的影响表现为前期海温能够影响北极Ｉ区春季海冰的消融。此外，前期北极海冰状况对Ｅｌ Ｎｉｎｏ     

GOALS模式对热带太平洋ENSO年际变化特征的模拟评估

文中重点分析了中国科学院大气物理研究所LASG最新发展的全球大气环流谱模式(R42L9)与一全球海洋环流模式(T63L30)耦合形成的全球海洋-大气-陆面气候系统模式(GOALS/LASG)新版本已积分30 a的模拟结果,通过与多种观测资料的对比分析,讨论了赤道太平洋海表温度(SST)的年际变化及其纬向传播、赤道东太平洋SST异常与其他洋面SST变化之间的遥相关关系、赤道太平洋浅表层海温的年际变化特征等研究内容.结果表明,COALS模式模拟出了赤道太平洋SST异常出现不规则的年际变化特点;赤道东太平洋SST异常的向西传播过程;赤道太平洋混合层海温变化由西向东、由深层向浅层的传播过程;同时也模拟出了赤道东太平洋SST变化与赤道西太平洋以及与西南太平洋海温之间的反相关关系,与南印度洋和副热带大西洋SST之间的正遥相关关系等实际观测现象.但COALS模式也存在明显的不足,如对赤道东、中太平洋SST异常的年际变化幅度明显偏小,没能模拟出赤道东太平洋的SST变化比赤道中太平洋强的特点;赤道太平洋SST从东向西的传播速度明显比实际观测慢得多,但混合层海温极值变化由西向东的传播速度明显比实际情况快得多;没能模拟出赤道东太平洋SST变化同西北太平洋SST的负相关和北印度洋海温变化的正相关现象,因此也影响了对南亚、东南亚降水年际变化的模拟能力.     

赤道东太平洋海温与南海热带风暴频数的相关关系

根据1949—1987年的赤道东太平洋海温和热带气旋资料,分别分析了在南海形成的热带风暴频数和影响南海的热带风暴频数(包括南海形成和由西太平洋移入南海)与赤道东太平洋海温的时滞相关关系,统计了海温暖期(El Nino)和冷期(反El Nino)与以上两类热带风暴频数的联系。初步结果表明,赤道东太平洋海温与影响南海的热带风暴频数之间,同期为负相关(-0.30)风暴晚于海温17个月时出现正相关极大值(+0.29);赤道东太平洋海温与南海形成的热带风暴频数之间的相关有所不同,最大相关(+0.38)出现在热带风暴      

南海海温异常对华南气候影响的数值研究

采用NCEP／NCAR再分析的500hPa高度场、海温场(SST)、极冰资料，分析讨论了登陆广东省热带气旋活动异常与大气环流、极冰、SST、各种环流指数等影响因子之间的关系，得到登陆广东省热带气旋(TC)偏多、偏少年对应的大气环流、极冰、SST、各种环流指数的概念模型。分析结果表明：(1)亚欧大陆在秋、冬季中高纬度以经(纬)向环流为主，则次年登陆广东省的TC偏多(少)；(2)赤道东太平洋SST对热带气旋的影响最稳定和最明显，当1～4月赤道东太平洋SST偏暖(冷)时，当年登陆广东省的TC偏少(多)，次年登陆的TC偏多(少)；(3)夏、秋、冬季多(少)冰年，或者秋冬季连续多(少)冰年时，登陆热带气旋多为正常偏少(多)。     

北极I区海冰面积变化及其与大气遥相关型的联系

ＥＯＦ和功率谱分析表明，北极Ｉ区海冰面积的第２、第３特征向量的年际变化具有４０个月左右的振荡周期。在这一频带上，海冰面积变化的热力强迫作用可分别激发出ＥＵ和ＥＡ大气遥相关型。经对比，进一步发现，北极海冰和赤道中、东太平洋海温对北半球冬半年中纬度大气环流的影响有一定的相似性，它们都是引起短期气候变化的重要因子。     

海气系统年际异常中欧亚环流的作用及其与华南沿海降水的关系

本文利用通过周期分析提取主要信息的方法,分析了赤道东太平洋海温、欧亚西风环流经向指数、西太平洋副高面积指数和广州降水量之间的关系。发现它们之间有着密切的联系。主要表现为:欧亚西风环流经向度的变化早于赤道东太平洋的海温;赤道东太平洋的海温变化先于西太平洋副高;副高的变化又先于降水;同时,还有副高的变化先于欧亚环流的迹象。此外,本文进一步证实了欧亚环流对El Nino事件的作用,并且这种作用有可能是低纬普遍存在的准2年振荡的原因。最后,本文还指出了利用环流、海温等的变化进行El Nino预报和华南沿海降水预报      

我国东部夏季极端降水与北太平洋海温的遥相关研究

采用1951—1998年我国东部(105°E以东)59个站点夏季大雨及以上降水量资料与北太平洋海温场资料,借助于SVD分析方法,逐季分析我国东部极端降水与北太平洋海温及南方涛动指数的遥相关,进而检测影响我国东部地区极端降水空间分布的海温关键区和南方涛动及其显著季节(月份)。结果表明,我国东部夏季极端降水与同期太平洋SST的遥相关主要在太平洋130～170°E,5～25°N之间海域;Ni-no区域SST与次年夏季极端降水的相关主要表现在与华东地区的正相关;黑潮海域及加利福尼亚海流区春季SST与我国东部夏季极端降水呈明显的负相关;冬季太平洋SST与我国东部夏季极端降水的遥相关主要表现在,赤道东太平洋、黑潮海域的冬季海温与华东地区、河套地区降水的正相关;我国东部夏季极端降水与前一年秋季Nino区海温为负相关,与西太平洋海温为正相关。     

夏季赤道太平洋,北极及高原地区热状况对西北太平洋副高及我国降水的影响

本文利用一个全球大气环流说模式，对七月份赤道太平洋海温异常，北极海冰异常及高原积雪对西北太平洋副高和我国降水的影响进行数值试验，得出一些有铁结果。例如，当赤道东或西太平洋海表温度出现负距平时，副高较趋近负ＳＳＴＡ区，当出现正距平时，副高则远离正ＳＳＴＡ区；北区海冰覆盖面积较大时副高位置偏南，覆盖面积较小时副高位置偏北等等。     

南极海冰的变动与赤道SST的关系

本文利用1973—1982年卫星观测的南极海冰资料，借助于谐波分析和谱分析计算方法，探讨了南极海冰与东、西太平洋赤道海温（SST）的关系。发现南极海冰和东太平洋赤道海温都存在准三年振荡周期，并且它们之间还存在着明显的相关关系。     

外强迫因子对宁夏初霜冻日期的影响及其预测

利用1981—2019年宁夏初霜冻日期资料及同期位势高度场、海表面温度(SST)、积雪面积、海冰面积等资料,研究SST、海冰面积、积雪面积等外强迫因子对宁夏初霜冻日期异常偏早、偏晚的影响,在此基础上,建立了初霜冻日期的物理概念模型和客观预测模型。结果表明:(1)偏早(偏晚)年,前期赤道中东太平洋SST持续显著偏暖(冷),SST异常形态为明显的ENSO模态。当前期赤道中东太平洋SST偏暖时,东亚槽偏强,副热带高压偏弱,异常环流形势有利于冷空气活动,初霜冻日期易偏早,反之则偏晚。(2)5—8月北半球积雪面积、1—7月格陵兰海冰面积与初霜冻日期存在持续显著负相关关系。当前期北半球积雪面积或格陵兰海冰面积减少时,东亚槽偏弱,西太平洋副高偏强,不利于冷空气活跃,初霜冻日期易偏晚,反之则偏早。(3)影响宁夏初霜冻日期的主要因子为东亚槽强度、NINO3.4区SST异常、热带南大西洋SST异常、北半球积雪面积、西太平洋副高强度以及格陵兰海冰面积等,基于以上因子用多元回归方程建立的客观化预测模型具有良好的预测效果。     

北极海冰减少及其与相关气象场的联系

利用 195 3— 1998年北极海冰资料及相应的海平面气压场和我国东北 4 2°N以北 2 2个台站气温资料 ,应用统计分析方法 ,研究海冰和气象场的年际和年代际变化以及它们的联系。得到如下结论 :(1)高纬各纬度带和主要海域的海冰范围都呈现明显的衰减现象 ,6 0°N以北纬带趋势项的方差贡献超过总方差一半 ,远远大于周期项的方差贡献 ,此海域更明显显示近年海冰减少的现象。 (2 )巴伦支海和格陵兰海 ,海冰的年代际变化具有明显的 10年以上的周期变化特点 ,也存在明显的减少趋势 ;而拉布拉多海和白令海海冰主要是 10年以上的周期变化。 (3)自 90年代开始 ,海冰均发生陡然减少的现象 ,对全球气候变暖现象 ,海冰的变化是十分敏感的。 (4) 4 0°N以北的各纬度带的海平面气压的总体趋势是下降的 ,北冰洋涛动指数明显显示海平面气压场的减少趋势和 90年代前后的显著性差异。 (5 )与海平面气压的下降相对应 ,我国东北的温度是明显上升的。 (6 )北冰洋涛动能制约巴伦支海、格陵兰海和拉布拉多海域的海冰范围 ,也与我国东北温度有十分密切的联系。当AO指数偏大时 ,即冬季冰岛附近海平面气压偏低时 ,巴伦支海和格陵兰海海冰范围缩小 ,而拉布拉多海海冰范围扩大 ;我国东北冬半年的温度出现明显上升。     

一个热动力海冰模式的改进与实验

影响海冰变化的物理因素中热力和动力部分是同等重要的，但多数热动力海冰模式的热力部分考虑得较为简单。针对Hibler热动力海冰模式的不足，以1个3层热力模式为基础改进了其热力部分。比较了原模式中的零层热力模式和用于改进的3层热力模式；并应用改进前后的两种热动力模式对1983年的北极海冰进行了模拟。模拟结果表明，海冰厚度比原模式厚，季节变化减弱，海冰密集度与观测资料更为符合。     

北半球海冰强迫作用下大气可预报性研究

使用LASG/IAP GOALS耦合模式中的全球大气环流模式分量AGCMR15L9的计算结果，在其他外强迫维持气候值不变的情况下，用方差分析的方法，以外部方差与总方差之比R_e作为衡量标准，考察该模式关于海冰的季节和跨季节潜在可预报性的大小。结果发现，从总体上看，北半球海冰变化所造成的潜在可预报性较小，只有在大气低层的一些气候要素，如温度、湿度的结果中，才存在R_e＞0.5的现象。潜在可预报性结果的局地特征比较明显，高值往往发生在海冰年际变率大的区域里。与中低纬海温在中高纬地区的影响相比，不排除海冰的作用更大的可能性。另外，如果分区域看，北半球某些区域的海冰，在若干挑选出的其区域海冰面积发生大异常年份中的潜在可预报性可能会比不做挑选的总体结果要大。这说明北半球某些区域海冰在面积发生较大异常的时候，可能对同期或（及）后期环流有着比较重要的影响。     

北极多冰年和少冰年的大气环流差异

本文利用一个改进的海冰热力模式,取北极区大气和有关场的气候资料,模拟了1982年10月至1988年9月的北极海冰空间分布和季节变化的循环特征,较好地模拟出多冰年（1983,1987）和少冰年（1984,1986）。模拟结果与部分研究工作以及实况相比较,基本状况趋于一致。并且在此基础上进一步探讨了北极多冰年和少冰年的大气环境差异,可以看到多冰年的北极极涡偏西半球;少冰年的北极极涡基本是围绕极地。从而进一步影响多冰年和少冰年大气环流差异,特别是对亚洲环流的影响较大。     

Enhanced Arctic Ice Concentration Estimation Merging MODIS Ice Surface Temperature and SSM/I Sea-Ice Concentration

Ice concentration data from passive microwave sensors are not reliable during the summer melt season. In this study passive microwave ice concentration estimates are improved upon through the assimilation of ice surface temperature data from the Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Ice concentration from the analysis is converted to ice extent and compared with data from the Interactive Multisensor Snow and Ice Mapping System (IMS). Ice concentration analysis from data assimilation is in better agreement with the IMS data than the original passive microwave data, with the largest improvements occurring during sea-ice melt.     

定量计算渤海海冰参数的遥感方法

利用NOAA及FY-1卫星监测渤海海冰的亮度温度、反照率及其与海水的差异建立了冰、水识别判据,并根据海冰反照率与冰厚的关系,对海冰进行分类。在解决了混合象元内含冰信息提取的基础上,计算了海冰覆盖度和面积等参数。     

基于常规气象资料的小时标准冰厚模型及验证

在综合考虑雨凇和雾凇积冰增长以及热力融冰和升华脱冰的基础上,建立了一个基于常规气象资料的小时标准冰厚模型。模拟2008年和2013年浙江省两次严重电网覆冰灾害期间的标准冰厚,并用事故线路调查资料、电线积冰观测站和模拟导线拉力监测点的观测资料进行验证分析。结果显示:事故线路的最大标准冰厚观测值与模拟值相关关系达到0.01显著性水平,电线积冰观测站的日标准冰厚观测值与模拟值的平均绝对偏差小于0.6 mm,模拟导线拉力监测点的小时标准冰厚模拟值与观测值的决定系数为0.8093,均方根误差为0.8 mm。说明模型比较准确地描述了天气过程对电线积冰的影响,能够较好地反映标准冰厚的空间分布规律和时间变化特征。     

STUDY ON SEA ICE WITH GMS REAL-TIME DATA*

By use of GMS-4 infrared brightness temperature and visible albedo data from January to February in 1995,the method for extracting of sea ice parameters is developed.The digital remote sensing picture is obtained on Liaodong Bay.Based on the difference in physical properties between ice and water,a criterion distinguishing ice from water is set up.Ice thickness has been calculated according to the relationship between ice thickness and brightness as well as albedo.Ice concentration is retrieved due to the difference on albedo between ice and water.The results indicate that the accuracy of ice-water distinguishing is 84.8%,the errors of ice thickness and ice concentration are 3.8 cm and 22%,respectively.     

STUDY ON SEA ICE WITH GMS REAL-TIME DATA

By use of GMS-4 infrared brightness temperature and visible albedo data from January toFebruary in 1995,the method for extracting of sea ice parameters is developed.The digital remotesensing picture is obtained on Liaodong Bay.Based on the difference in physical properties betweenice and water,a criterion distinguishing ice from water is set up.Ice thickness has been calculatedaccording to the relationship between ice thickness and brightness as well as albedo.Iceconcentration is retrieved due to the difference on albedo between ice and water.The resultsindicate that the accuracy of ice-water distinguishing is 84.8%,the errors of ice thickness and iceconcentration are 3.8 cm and 22%,respectively.     

大气河对南极冰盖及海冰的影响

南极冰盖与海冰对全球气候具有重要影响。大气河作为高纬度地区经向水汽输送的重要途径,其对南极冰盖与海冰的影响在近年来愈发受到重视。南极大气河通常形成于高压脊(阻塞高压)与温带气旋之间的强向极经向输送带内。低频的大气河活动为南极带来强降雪,有利于冰盖质量增加。然而,强暖湿水汽侵入同时会导致表面融化、冰架崩解和极端高温,对冰盖质量存在潜在负贡献。大气河携带极端暖湿水汽与强风通过热力与动力过程导致海冰密集度下降。目前,大气河的识别算法仍不完善,其对液态降水的直接影响、与南大洋的相互作用等仍不清楚,需要进一步明晰大气河对南极冰盖与海冰的影响机制,以准确预估未来大气河对南极冰盖物质平衡与海冰变化的作用。