北半球春季大气臭变化特征及其对大气温度和环流场的影响

基于大气自忆性观点 ,引进记忆函数 ,可构造一个差分 -积分方程 ;称之为自忆性方程 ;给出了此方程的球谐表达式及其离散计算公式 .以 T42 L9谱模式为动力核 ,建立了一个全球自忆 T42谱模式 (SMT42 ) .用实际资料进行了逐日至 1 5天积分试验计算 ,表明对于 50 0 h Pa中期数值天气预报 ,SMT42比 T42的均方根误差小得多 ,同时 SMT42对距平相关系数也有所提高 ,这为中期数值天气预报提供了一种有潜力的新途径     

北半球春季大气臭氧年际变化特征及其对大气温度和环流场的影响

北半球春季中高纬地区大气臭氧总量具有明显的年际变化，正（负）异常时，与其相应对的流层平均温度、位势高度场均为负（正）异常，平流层异常情况相反，北大西洋地区大气臭氧年际异常与其他地区正好相反，这是区别大气臭氧与其他温室气体影响的重要标志。     

对流层月平均环流的持续性

利用月平均环流资料，通过计算持续性概率，分析了北半球对流层环流持续性的时空变化规律及其影响持续性的各种因素。结果表明，环流的持续性，高层比低层好，低纬度比中高纬度好，东半球比西半球好，冬夏季持续性明显高于春秋季，秋季环流最容易发生转折。持续性还存在着准２年，４年和６．５年的周期变化，这些准周期分别与ＱＢＯ及厄尔尼诺现象和太阳活动的周期振荡相吻合，平流层为西风位相时对流层环流持续性增强，东风位相时减     

2000年北半球平流层、对流层质量交换的季节变化

用2000年NCEP资料,P坐标下Wei公式诊断北半球平流层、对流层交换的季节变化.主要结论:(1)热带西太平洋是物质由对流层向平流层输送的主要通道,并有明显的季节性东西移动.由于2000年赤道辐合带偏弱,因此秋季通量最大.(2)中高纬度地区同时存在向上、向下的通量,大尺度槽区伴随着平流层向下的输送.一年中冬春季向下的输送强,夏秋季较弱,其季节变化与大尺度环流的季节性变化一致.(3)东亚地区存在很强的平流层向下输送,且中心位置移动不大.只占北半球5.6%面积的东亚其年净交换量竟占北半球的29%,这说明东亚地区的平流层与对流层之间的质量交换对北半球平流层、对流层交换研究的重要性.     

北半球大气环流候际变化与湖北洪涝的关系

研究入梅后逐候环流候际间的变化与梅雨期旱涝的关系。其结果表明：洪涝年变高场的分布特点是槽前为正变高,脊前为负变高,而干旱年变高场分布与槽脊前进方向一致;上述差异最终表现为阻塞形势的盛衰。着眼于此,能较好地把握洪涝发展的趋向。     

北半球冬季极涡异常变化的时空特征

利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场资料,计算了1948/1949-2009/2010年北半球冬季500～10 hPa的极涡环流指数,包括面积指数S、强度指数P和中心位置指数(λc,φc).分析了北半球冬季极涡在垂直高度上(共12层)的季、月气候态和异常态变化规律.结果表明:极涡面积和强度在不同高度上的大小变化不同,最大值出现的时间也存在差异,二者相关性不好,为两个相对独立的指数.极涡面积和强度的年代际变化趋势在上下层上也不一样,异常变化规律复杂;极涡中心位置上下层变化规律相同,主要在东半球80°N以北范围变化,在极点附近经度变化大,纬度变化小,纬度指数年代际变化明显,近10 a极涡明显偏南.从整体上看,极涡中心位置从500 hPa到10hPa形态上为逆时针、半径越向上越大的旋转变化.     

北半球春季大气臭氧变化特征及其对大气温度和环流场的影响

该文利用美国1978～1993年TOMS臭氧资料以及NCEP提供的全球再分析资料,研究北半球大气臭氧变化特征及其对大气温度和环流的影响.研究表明1987年前后北半球40°N以北的中高纬地区春季大气臭氧柱总量的趋势变化存在明显的突变,大部分地区突然减少,与其相对应的对流层(平流层)平均温度突然升高(降低),300 hPa(30 hPa)层位势高度也突然增高(下降).但是在北大西洋北部和哈德逊湾地区大气臭氧柱总量却突然增加,与其相对应的对流层(平流层)平均温度突然降低(升高),300 hPa(30 hPa)位势高度突然下降(增高),平均温度突然升高(降低 )1～2°C.研究还表明,大气温度和环流的趋势变化主要是由于大气臭氧的趋势变化所引起.另一方面,在同一地区1979～1992年春季大气臭氧柱总量强弱异常年的大气温度场和环流场的差异也存在相同的分布特征,这一事实进一步说明大气臭氧柱总量的多少是决定大气温度场和环流场差异的重要原因.     

热带500百帕能的基本特征与季节变化—南、北半球的比较

本文利用1980－1988年30°S－30°N的风场资料，计算了逐日的平均功能，涡动动能及相互转换和波数域动能；并分析了南、北半球热带对流层中层功能的演变特征，季节调整规律，指出了热带与中高纬动能的差异。     

我国对流层顶的时空分布特征及其影响因子

本文根据1960—1969年探空资料,分析和总结了我国极地对流层顶和热带对流层顶的高度与温度的地理分布特点及其季节变化;阐述了冬夏复合对流层顶的频率分布情况以及北京、汉口等站对流层顶的日际变动。 文中还对影响对流层顶变化的一些基本因子作了分析和讨论。     

1995年北半球主要环流特征及其影响

１９９５年北半球大气环流的主要特征是：５００ｈＰａ西太平洋副热带高压异常偏强，初夏脊线位置偏南，盛夏偏北；亚洲西风带，春季经向环流发展，初夏东亚阻塞形势稳定，盛夏纬向环流盛行；５００ｈＰａ青藏高原位势高度夏半年偏高，冬半年偏低；北半球１００ｈＰａ位势高度低纬度持续偏高，中高纬度持续偏低，南亚高压偏强；１９９４年开始的厄尔尼诺事件于１９９５年３月结束。     

Seasonality of the Interaction between Convection over the Western Pacific and General Circulation in the Northern Hemisphere

The seasonality of the interaction between convection over the western Pacific and general circulation in the Northern Hemisphere (NH) is analyzed in the present paper with singular value decomposition (SVD) and empirical orthogonal function (EOF) analysis approaches, based on 500 hPa monthly mean geopotential height data and high-cloud amount data. The analyses demonstrate that coupled dominant patterns in the interaction between the convection over the western Pacific and the general circulation in NH are different in various seasons. In spring, the convection over the western Pacific is closely related with the western Atlantic (WA) and North Pacific (NP) like patterns of the general circulation in NH, and some associations between the WA and NP like pat?terns and the El Ni?o / Southern Oscillation (ENSO) cycle are also existed. The Pacific Japan (PJ) pattern is the dom?inant pattern in the interaction between the interannual variabilities of the convection over the western Pacific and the general circulation in NH summer. The WA like pattern and 3-4 year period oscillation are also relatively obvious for the summer case. In autumn, the convection over the western Pacific is closely linked with the Eurasian (EU) like pattern and the Atlantic oscillation in the general circulation in NH, it is suggested that in autumn the vitiation of convective activity over the western Pacific is largely affected by the general circulation anomaly (cold air from high latitudes) through EU like teleconnection pattern. Abrupt change happened by the end of 1980’s in the autumn interaction. The strong interaction between the western Pacific (WP) and EU like patterns in the general circulation in NH and the convection over the western Pacific and a linear trend of increasing of this interaction are also suggested in winter. It is also demonstrated that the interaction in summer and winter is stronger than in the transition seasons (spring and autumn).     

平流层环状模的分类特征及其与对流层的关系

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过对北半球环状模指数的分析,将平流层异常分为两类:S型和D型,研究了两类平流层异常过程的差异及其与对流层的关系.结果表明,两种类型的异常特征在平流层类似,而主要的差别发生在对流层.在S型平流层异常期间,平流层纬向风异常有随时间向下传播的趋势,对流层表现为与平流层一致连续的纬向风异常;位势高度和温度距平场的分布中,最显著的特征是对流层与平流层呈相当正压结构,极区和中纬度异常表现为反位相的振荡,呈现典型的北极涛动特征.在D型平流层异常期间,平流层纬向风异常随时间向下传播的趋势不存在,另外平流层纬向风异常仅局限在平流层范围内,对流层表现为与平流层相反的纬向风异常;位势高度和温度距平场的分布中,平流层中低层与高层呈现反位相的距平分布,在对流层中低层,温度和位势高度的距平场呈现无规则的分布.     

Boreal winter rainfall anomaly over the tropical indo-pacific and its effect on northern hemisphere atmospheric circulation in CMIP5 models

Experimental outputs of 11 Atmospheric Model Intercomparison Project （AMIP） models from phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIP5） are analyzed to assess the atmospheric circulation anomaly over Northern Hemisphere induced by the anomalous rainfall over tropical Pacific and Indian Ocean during boreal winter.The analysis shows that the main features of the interannual variation of tropical rainfall anomalies,especially over the Central Pacific （CP） （5°S-5°N,175°E-135°W） and Indo-western Pacific （IWP） （20°S-20°N,110°-150°E） are well captured in all the CMIP5/AMIP models.For the IWP and western Indian Ocean （WIO） （10°S-10°N,45°-75°E）,the anomalous rainfall is weaker in the 11 CMIP5/AMIP models than in the observation.During El Ni（n）o/La Ni（n）a mature phases in boreal winter,consistent with observations,there are geopotential height anomalies known as the Pacific North American （PNA） pattern and Indo-western Pacific and East Asia （IWPEA） pattern in the upper troposphere,and the northwestern Pacific anticyclone （cyclone） （NWPA） in the lower troposphere in the models.Comparison between the models and observations shows that the ability to simulate the PNA and NWPA pattern depends on the ability to simulate the anomalous rainfall over the CP,while the ability to simulate the IWPEA pattern is related to the ability to simulate the rainfall anomaly in the IWP and WIO,as the SST anomaly is same in AMIP experiments.It is found that the tropical rainfall anomaly is important in modeling the impact of the tropical Indo-Pacific Ocean on the extratropical atmospheric circulation anomaly.     

1988～1998年北半球积雪时空变化特征分析

利用NOAA提供的北半球近10年(1988～1998)逐周雪盖观测资料，通过引入年或季节累积雪盖周数作为对雪量累积情况的定量衡量，对北半球雪盖变化时空特征进行了分析。结果表明:近10年来，北半球积雪年际变化的关键区位于青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部，其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。青藏高原和欧亚大陆其他地区积雪变化的关联表现为两种不同的时空变化型，第一种型表现为青藏高原地区和其他地区(如欧洲、俄罗斯远东地区)积雪的同位相趋势性增多；第二种型表现为青藏高原地区和中亚地区积雪变化同位相，而和蒙古高原－我国东北地区积雪变化反位相的年际振荡。     

我国南方盛夏气温主模态特征及其与海温异常的联系

利用NCEP/NCAR大气环流资料、HadISST海温数据以及中国160站气温数据等,通过EOF分解、线性相关等统计方法,分析了我国南方盛夏气温异常的主导模态及其所对应的关键环流系统和可能的海洋外强迫信号。结果表明:我国南方盛夏气温偏高有两种不同的分布模态,一是以江淮地区为中心的江淮型高温,二是以江南和华南为中心的江南型高温,导致这两种高温型发生的环流影响系统和海温外强迫因子均有显著差异。影响江淮型高温的关键环流系统是高低空正压结构的高度场正距平和偏弱的东亚副热带西风急流。而影响这两个关键环流系统的海洋外强迫因子包括热带印度洋至东太平洋的"-+-"海温异常分布型及北大西洋中纬度的暖海温异常。2016年盛夏江淮型高温的大气环流和海温异常均表现出典型江淮型高温年的特征,更好的证明了统计分析的结论。而江南型高温的关键环流系统主要是加强西伸的西太平洋副热带高压。其海洋外强迫因子包括前冬赤道中东太平洋的暖海温异常和春季-盛夏热带印度洋全区一致型暖海温异常,其中热带印度洋海温的影响更为持续和显著。     

山东地区闪电密度时空分布特征

利用山东地区2006年6月至2007年10月13站的闪电资料,分析了该地区闪电密度的时空分布特征。结果表明:13站相比5站布局,获取的闪电样本更多,代表性更好,探测精度更高,分析结果存在差异;闪电密度高值区域出现一定的南移,在半岛内陆地区和东部荣成市出现了新的高值区域,负闪所占比例增加,占99.06%,平均闪电强度增大,负闪平均强度11.47 kA明显低于正闪平均强度25.04 kA;正、负闪电频次年、日变化均呈双峰值特征,但不同时间、不同区域之间存在差异;闪电强度季节变化呈单峰谷形式,但各区域峰谷时间有差异,且冬季没有正闪电发生。     

欧亚大陆冬季地表温度南北反相变化的年代际特征及机理

对欧亚大陆冬季地表温度南北反相的时空分布特征及机理的分析结果表明,欧亚大陆冬季地表温度约以55°N为界存在南北反相变化特征。1961~2015年欧亚大陆冬季地表温度变化具有显著的年际和年代际变化特征;年代际尺度上,北半球行星波"冬三"分布型变化与欧亚大陆地表温度南北反相变化密切联系。冬季欧亚地表温度南北反相变化存在明显的季节内转变。滤除年代际信号和全球变暖趋势后,欧亚大陆冬季地表温度与秋季北极海冰面积之间存在显著相关;北极海冰面积减小是欧亚、尤其中亚地区冬季地表温度降低的主要外强迫因素之一;同期北大西洋"三极子"和欧亚大陆冬季地表温度南北反相变化在年际尺度上存在显著相关。     

福建省不同短历时暴雨时空分布特征

利用福建省20个气象站1963—2012年降水资料,分析短历时(1 h、3 h、6 h)及24 h降水强度达暴雨和大暴雨频次的时空分布特征以及暴雨极值的空间分布。结果表明:对于暴雨级别,不同历时暴雨频次的空间分布特点基本相同,表现为全省3个暴雨的高发区,分别位于南部的漳州至龙岩西南部、东北部的宁德沿海以及西北部的南平西部;对于大暴雨,6 h、24 h历时的大暴雨高频区位于沿海,内陆较少。年代际变化趋势为,1 h、3 h、6 h短历时暴雨频次大多数台站以自然变动为主,或略为增加的趋势,24 h长历时暴雨频次增加的趋势强于短历时。大暴雨各历时大多数台站有略增加趋势,1 h、3 h历时的增加趋势强于6 h。内陆暴雨的月际分布呈单峰型,6月为峰值,6 h以上历时暴雨频率为全年最大;沿海暴雨月际分布呈双峰型,峰值在6月和8月,雨季1 h、3 h历时暴雨频率占全年的比例最大,夏季6 h、24 h历时暴雨频率最大。     

1960—2016年中国北方半干旱区盛夏降水时空变化及其水汽输送特征分析

基于气象台站降水观测资料,本文分析了1960—2016年半干旱区盛夏（7、8月）降水量时空变化特征,探讨了典型降水量时空分布型与大气环流及水汽输送的关系。结果表明,1960—2016年半干旱区7月和8月降水量的主导空间模态均可归纳为“区域一致型”和“区内反向型”。“区域一致型”时间序列显示1960—2016年7、8月降水量均呈减少趋势,但8月减少趋势更明显。这一时间序列与大气环流及水汽通量输送之间相关性分析显示,欧亚遥相关以及中纬度西风气流与7月降水量变化密切相关;而西太平洋副热带高压是影响半干旱区8月降水量变化的主要原因。相较而言,“区内反向型”年际变率较小但年代际变化明显,当北方半干旱区受反气旋性环流控制时,易形成北方半干旱区西部地区降水偏多而东部地区偏少的格局。