气候系统模式简介

我国的天气气候受到南亚季风和东亚季风系统的综合影响,受到复杂的地形强迫和海-陆-气相互作用,年际和年代际气候变化都很显著,且区域差异明显,气候灾害多发。近年来,在全球变暖背景下我国的洪涝干旱等气候灾害和极端气候事件发生更加频繁,造成的社会经济损失日趋严重,成为影响我国经济发展、社会进步和人民安康的重要因素之一。     

气候与气候系统研究进展

2009年度气候系统研究所在季风变化机理、青藏高原热状况变化对气候的影响、海洋变化过程和机理、海-陆-气相互作用对东亚季风的影响,以及极地气候变化对东亚季风影响等几个方面取得可喜进展。     

陕西4-10月降水量场预测研究

利用陕西省82站33a(1971-2003)逐月降水量资料,结合大气环流的重现期,用秋、冬季降水量场与4-10月降水量场的相关关系建立预测模式,预测4-10月全省降水量的分布.预测试验初步得出,秋冬季降水量场与4-10月降水量场相关系数为0.9028～0.9218,预测模式拟合相对误差为4%～7%.1964年和2003年全省性涝年回报试验结果表明,降水量距平符号一致率均在85%以上.对2007年4-10月全省降水量分布做了独立样本预测试验,降水量距平符号一致率为66 7%.     

一个冰气相互作用数值模拟结果的可能统计解释

基于一个全球海-冰-气耦合模式的数值模拟结果,选取冬季格陵兰海海表面温度(SST)、海冰密集度、海表面感热通量等物理量以及3个相关区域海平面气压分别作经验正交函数展开,取第一模时间系数作相关分析。结果表明,上一年海冰密集度偏大(小)与来年的SST偏低(高)相联系,但二者同期相关性最大。当海气热通量交换变化超前一年时,其与SST相关性最大。模式最低层大气温度与海洋表面热通量之间的同时相关性最大,冬季模式最低层气温偏高(低)与海洋表面失去的感热、潜热通量偏少(多)相联系。气温、比湿都和冰岛低压区及格陵兰海的海平面气压相关性最强,冰岛低压气压偏低(高)与模式最低层气温和比湿偏高(低)相联系。所以,在海-冰-气年际尺度的相互作用中,主要关系是大气环流调整造成大气中云量和低层气温、湿度变化,进而影响海气界面上的通量交换,造成SST的变化。SST变化决定着海冰范围及海冰密集度的变化,但海冰变化时通过相变潜热的释放或吸收反过来对SST变化有较明显影响。     

ENSO动力学与预测

发生在热带太平洋地区的ENSO现象是海气相互作用的集中表现,是年际气候变化中的最强信号.由于它的发生会在全球许多地区引起严重的气候异常,极大地影响着这些地区的工农业生产和人民生活,因此,对ENSO的机理及其预测的研究一直是大气海洋界的一个热点研究课题.中国科学院大气物理研究所在ENSO的机理及其预测等方面进行了大量的研究,取得了许多研究成果.作者将对中国科学院大气物理研究所在这方面的一些研究成果进行回顾和介绍.     

与EAWM相关的海陆气相互作用及亚洲夏季风

基于观测资料分析，本文讨论了与东亚冬季风（EAWM）异常活动相联系的海－陆－气系统的特征，指出它往往是随后亚洲夏季风异常的一个信号。我们分析并确定了一类重要的海气耦合模态，即EAWM。它所包含的海－气双向相互作用，使该模态的SSTA分布得以发展和持续。特别是在西太平洋和南海等关键地区，SSTA异常将从冬季维持到夏季。在强冬季风年，青藏高原积雪冬季在其东部出现负距平区，春季则延伸到高原西北部。SSTA及高原积雪分布，共同构成调制亚洲季风环流的重要因子，它将有助于1）随后南海季风和季风降水的增强；2）梅雨期西太平洋副高偏北，长江流域少雨；3）夏季我国东北和日本多雨；4）阿拉伯海和印度东北多雨，而印度西南部及孟加拉湾少雨。总之，强EAWM及相联的海气相互作用，一定程度上，预示着亚洲夏季风的活动特征。     

中国热带海-气相互作用与ENSO动力学及预测研究进展

国际上针对海洋-大气系统的观测、理论和模拟方面已经开展了广泛而深入的研究,为短期气候预测水平的不断提升奠定了坚实基础,这其中中国学者做出了许多重要贡献。文中简要回顾了中国学者70年来在热带海-气相互作用与ENSO动力学及预测方面的研究进展。其中,热带海-气相互作用部分主要涉及4个方面的内容:热带太平洋气候特征与ENSO现象、热带印度洋海温主要模态及其与太平洋相互作用、热带大西洋海温主要模态及与海盆的相互作用、中高纬度海-气系统对ENSO的影响;ENSO动力学包括7个方面的内容:基本理论的相关研究、ENSO相关的诊断与模拟研究、两类ENSO相关研究、ENSO触发机制相关研究、ENSO与其他现象的相互作用、外部强迫与大气遥相关、气候变化与ENSO响应;ENSO预测主要包括2个方面的内容:动力-统计ENSO预测方法、ENSO预测系统与应用。最后,还讨论了上述相关方面亟待解决的问题。     

多指标集成法在极端降水预测方面的应用

通过相关系数普查，选取若干个预报因子，依据预报量与各因子之间的相关曲线，剔除了稳定的因子，选用相对稳定的因子，然后确定入选因子的预报指标。综合分析各指标的预报结果，建立极端降水的多指标预报规则，即多指标集成法。     

2005年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

极端气候在2005年创下了多项记录:2005年北半球的平均温度达到有历史记录以来的最高值;印度孟买,7月27日的暴雨使降雨量在24 h内达到了944 mm,创下历史最高;10月飓风“文斯”袭击西班牙海岸,成为第一个登陆欧洲大陆的飓风。此外,达到最高强度等级的飓风“卡特里娜”、“丽塔”和“威尔玛”给美国、墨西哥等美洲国家造成重创;我国东南沿海和台湾等地多次遭强台风袭击,华南、东北和渭河流域经历特大洪涝灾害;葡萄牙、西班牙等欧洲国家遭遇了自20世纪40年代后期以来最严重的旱灾。这些都表明2005年是极端天气和气候发生频繁及气象灾害很严重的一年。     

2006年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2006年1月中旬欧洲东部地区经历10年来的最低温天气;2月,非洲南部地区遭遇20年以来的最强降水;2006年上半年美国路易斯安那州经历111年来最干旱的时期;7月,欧美地区经历破纪录的高温炎热天气;菲律宾、印尼、印度等东南亚国家遭受暴雨洪灾。2006年春季,我国北方地区遭受18次沙尘天气的侵袭;夏季重庆等地区遭遇百年一遇的大旱;我国东南沿海等地受到多次强台风袭击;波及全国31个省(市、区)的冰雹、雷雨等强对流天气……。2006年是全球有气象记录以来的第6个高温年,极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国又经历了许多极端天气和气候灾害。     

2008年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2008年1～2月,我国南方地区遭受50年不遇的雨雪冰冻天气.2008年3月上旬,澳大利亚南部大部分地区经历破纪录的热浪.5月2日,20年来亚洲破坏力最强的热带气旋"纳吉斯(Nargis)"给缅甸造成有史以来最严重的灾害.2008年大西洋飓风季,"古斯塔夫(Gustav)","汉娜(Hanna)"和"艾克(Ike)"等强飓风给加勒比海地区和美国部分地区造成严重洪灾.入秋以后,我国华北、黄淮、西北东北部及四川西部、西藏等地遭遇严重干旱.2008年,全球平均气温比过去30年(1961～1990年)的平均温度高出0.31℃,全球极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国也经历了许多极端天气和气候灾害.     

2010年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2009/2010年冬季,英国等欧洲国家经历自1981年来持续时间最长的寒流;2010年2月27日,罕见强风暴“辛加(Xynthia)”袭击欧洲多国;季风季节,巴基斯坦遭遇80年来最严重的暴雨洪涝;7～8月中旬,俄罗斯的极端高温干旱引发多起森林火灾;7～9月,亚马逊部分地区经历40年来最严重的干旱;10月中旬,超强台风...     

2011年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2011年世界各地极端天气事件频发。1月,朝鲜半岛经历1945年来最长的寒潮天气;同期,强暴风雪袭击美国,1亿人受影响;4月8日,持续干旱大风导致德国北部小镇遭遇沙尘暴;7～10月的季风强降水致使泰国遭遇自1942年以来最严重的洪灾;高温少雨致使东非地区、南美洲地区的古巴经历严重干旱;9月北极海冰的体积达历史最小。5～9月,我国平均高温日数为1961年以来历史同期次多,多地刷新高温历史极值;2011年我国平均年降水量创60年来最低,多地遭遇严重干旱;而华西和黄淮经历异常严重秋汛。     

2007年全球气候变化回顾

 以世界气象组织发布的2007年全球气候变化报告为基础,结合全球其他气候资料,总结了2007年全球的气候变化特征：2007年北极海冰面积为有记录以来最低,导致加拿大西北航道有记录以来首次贯通;南极臭氧空洞相对较小;赤道太平洋中东部拉尼娜发展;世界许多地方发生破坏性洪水、干旱和风暴。     

2007年全球气候变化回顾

以世界气象组织发布的2007年全球气候变化报告为基础,结合全球其他气候资料,总结了2007年全球的气候变化特征：2007年北极海冰面积为有记录以来最低,导致加拿大西北航道有记录以来首次贯通;南极臭氧空洞相对较小;赤道太平洋中东部拉尼娜发展;世界许多地方发生破坏性洪水、干旱和风暴。     

2009年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2009年初欧洲遭遇罕见寒流,大雪低温造成多人死亡;南半球夏季,高温热浪导致澳大利亚发生严重火灾,上百人丧生火海;9月,台风"凯萨娜"先后袭击菲律宾和越南,造成近500万人受灾;11月,飓风"艾达"袭击美洲多国,导致20多万人受灾;秋末冬初,北半球中高纬多地经历严寒天气,创下降雪偏早新纪录。在我国,强台风"莫拉克"重创台湾;50年来最严重春旱困扰黑龙江、内蒙古等地;50年罕见秋旱灼伤南方大地;11月,罕见强对流天气侵袭我国7省。2009年是1850年有气象记录以来第5个高温年,全球极端天气和气候灾害频发。     

1.5～4℃升温阈值下亚洲地区气候变化预估

基于18个CMIP5模式在RCP情景下的模拟结果,综合分析了全球升温1.5～4℃阈值下亚洲地区平均温度和降水以及极端温度和降水的变化,并着重对比了1.5℃与2℃升温阈值下的异同。结果表明：相比工业化前,在全球升温1.5℃、2℃、3℃和4℃阈值下,亚洲区域平均温度将分别升高2.3℃、3.0℃、4.6℃和6.0℃,高纬度地区的响应大于中低纬地区;降水分别增加4.4%、5.8%、10.2%和13.0%,存在明显的区域差异。极热天气将增加,极冷天气将减少;极端降水量的变率将会加大。与2℃升温阈值相比：1.5℃阈值下亚洲平均温度的上升幅度将降低0.5～1.0℃以上,大部分地区的降水增幅减少5%～20%,但西亚和南亚西部的降水则偏多10%～15%;极端高温的增温幅度在亚洲地区均匀下降,而极端低温的增温幅度在亚洲中高纬地区降低显著;亚洲大部分地区极端降水的增加幅度减弱,但在西亚会增强。全球升温1.5℃和2℃时,亚洲发生非常热天气的概率相比基准期（1861-1900年）均将增加1倍以上,发生极热天气的概率普遍增加10%;发生极端强降水的概率增加10%。     

全球变暖背景下的气候服务

气候与人的关系密不可分.气候学本身就是人类认识自然、利用气候的科学.最近五十多年,地球气候明显地受到了人类活动的影响,而变化的气候又通过各种途径影响人类的生产和生活.21世纪人类必须高度重视并积极应对气候变化及与其相伴随的各种极端天气气候事件.通过进一步加强气候监测,加强气候科学研究和模式研发,迅速提升气候预测能力,并通过加强建立与用户之间的伙伴关系,建立气候服务系统,从而不断提高服务水平,以适应日趋严峻的气候变化.