月内尺度北半球环状模水平和垂直活动特征分析

采用李建平等定义的更好表征北半球环状模变化的指数,利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,从对流层的角度分析了北半球环状模在月内时间尺度上的相关环流的垂直和水平传播特征.结果表明,在水平方向上,温度异常在对流层,尤其是近地层,表现为由极区和高纬度地区向中低纬度地区强的南传特征,而在平流层则为由中低纬度地区向高纬度地区弱的...     

月内尺度南半球环状模对应的大气环流异常传播特征

本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料, 分析了南半球环状模 (Southern Hemisphere Annular Mode, 简称SAM) 在月内时间尺度 (sub-monthly timescales, 5～30天)上相关环流的垂直和水平传播特征。结果表明, 月内SAM对应的纬向风异常和温度异常具有明显自南极地区向南半球中纬度地区水平传播特征; 在垂直方向上, 纬向风异常为明显上传特征, 温度异常则具有在极地和高纬度地区明显上升、低纬度地区下沉的特点。月内SAM对应的南半球中高纬度地区上传信号表明, 在较短的月内时间尺度上, 对流层信号可以突破对流层顶, 上传达到平流层; 而月内SAM对应的整层南传信号表明, 南极地区环流变化超前于中高纬度地区, 因此在1～3周的月内时间尺度上, 极区信号可能对中高纬地区信号具有指示意义。     

北半球环状模波流相互作用动力学研究进展

总结了国内外学者对于北半球环状模（NAM：Northern Hemisphere Annular Mode）及其活动中心形成原因的研究成果。主要从NAM的天气、气候影响,波流相互作用原理对NAM形成的解释,NAM在北太平洋、北大西洋和北极3个区域活动中心的天气尺度波和行星尺度波活动等方面论述。NAM在对流层的变化与天气尺度波有关,北太平洋和北大西洋两个活动中心是天气尺度波活跃的区域,其峰值区表现为风暴轴,其中北大西洋天气尺度波破碎过程会使得NAM指数急剧变化。NAM在平流层的变化和准定常行星波关系密切,冬季准定常行星波会上传并与高纬平流层纬向流发生相互作用,从而引起北极极涡发生改变。准定常行星波将NAM 3个活动中心有机联系起来：对流层准定常行星波的纬向传播会影响北太平洋风暴轴的位置,而风暴轴的变化会影响下游北大西洋波破碎过程,同时准定常行星波的上传可以影响极涡活动。     

北半球环状模(NAM)、东北冷涡与前汛期华南旱涝

利用中国气象局国家气象信息中心提供的1951-2004年全国160站月平均降水资料和欧洲中心提供的ERA-40再分析资料,对近50年华南前汛期降水、东北冷涡、前期北半球环状模和海温的关系进行了统计分析,定义了一个前汛期东北冷涡强度指数（NECVI）,结果表明：前汛期东北冷涡强度与华南降水存在显著的正相关,东北冷涡强年,华南降水偏多,前期2-3月份北半球环状模（NAM）偏弱;反之,东北冷涡偏弱年,华南降水偏少,前期2-3月份NAM偏强。此外,前汛期东北冷涡的强度和前期的中国近海海温存在显著的负相关,前期的NAM和中国近海海温的异常可以作为前汛期东北冷涡异常的一个前兆信号,进而为华南地区前汛期降水异常的预测提供参考依据。     

东亚冬季风月内活动的主要时间尺度及其振荡特征

利用1979~2012年NCEP/NCAR R2逐日再分析资料和西南地区气象台站观测资料,通过小波分析、带通滤波、合成分析和相关分析等多种统计分析方法,对东亚冬季风月内活动的主要时间尺度及其振荡特征进行了研究。结果表明:东亚冬季风具有明显的月内周期性活动特征,其月内活动时间尺度主要以准1周、准2周和准3周左右的时间周期为主,其中准2周比准1周和准3周略强。月内尺度、准1周、准2周时间尺度内的东亚冬季风指数的强盛期和西南地区冬季低温期有很好的对应关系,其月内尺度、准1周、准2周时间尺度内的振荡特征可以很好指示出同期西南地区较强的低温过程。     

前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响

对1959—2008年前冬(12—3月)北半球环状模与春季(3—5月)中国东部北方地区极端低温事件的关系进行诊断分析,发现前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件存在显著负相关。当前冬北半球环状模偏强时,春季中国东部北方地区上空对流层高、低层分别出现位势高度的负、正异常,对应异常的下沉增温,东北冷涡偏弱,极端低温事件发生频次偏少,强度偏弱;反之,当前冬北半球环状模偏弱时,春季该地区极端低温事件发生的频次偏多,强度偏强。进一步研究表明,欧亚雪盖在前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响中起到潜在的桥梁作用,当前冬北半球环状模偏强(偏弱)时,同期欧亚大陆中高纬度地区偏暖(偏冷),欧亚雪盖面积较小(较大)。另外,欧亚雪盖面积异常具有较强的持续性,可以从前冬持续到春季。因此,当前冬欧亚雪盖面积较小时,春季欧亚雪盖面积也偏小,且对应春季东北冷涡强度偏弱,中国东部北方地区地表气温偏高,极端低温事件发生的频次偏少,强度偏弱;反之亦然。前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件的负相关关系为预测中国东部北方地区春季极端低温事件的变化提供了一个潜在的前期信号。     

南半球环状模气候影响的若干研究进展

南半球环状模是南半球热带外地区环流变率的主导模态。由于南半球环状模在空间上的大尺度特征,全球多个地区的气候均与南半球环状模的变化有关。探讨南半球环状模的气候影响,是近几十年来得到广泛关注并迅速发展的新方向。围绕这个方向,分别回顾了南半球环状模对南半球和北半球气候影响的研究进展,重点阐述了南半球环状模对中国气候影响的相关工作,并从长期变化尺度上,列举了南半球环状模与气候变化方面的研究成果。纵观近几十年的研究发现,针对南半球环状模对南半球的气候影响,目前已有比较系统的认识。总体而言,在年际尺度上,南半球环状模可以通过影响垂直环流和风暴轴的位置,改变表面风速对下垫面的热力和动力驱动作用,进而对南半球的海-气-冰耦合系统产生调控。这种调控多表现出纬向对称性,同时也存在纬向非对称的局地特征。在气候变化的尺度上,南半球环状模是过去半个世纪里南半球气候变化的主要驱动力之一。关于南半球环状模对北半球尤其是中国气候的影响问题,目前也取得了许多有意义的结果。例如,南半球环状模对东亚、西非、北美的夏季风和东亚冬季风均有作用,并且可以调控中国春季华南降水等。海-气耦合过程在南半球环状模对北半球气候的影响中扮演着重要角色,与南半球环状模信号的跨季节存储和由南半球向北半球的传播均有密切关系。但是,与南半球相比,南半球环状模对北半球气候影响的研究,还有许多问题值得深入讨论和研究：一是体现在对南半球环状模信号向北传播机制上的深入认识,二是将南半球环状模的信号作为因子在季节气候预测中的实践。     

北半球环状模和东北冷涡与我国东北夏季降水关系分析

利用国家气象信息中心提供的1951～2004年全国160个测站月平均降水资料和欧洲中心提供的ERA-40再分析资料,对近50多年东北地区夏季降水、东北冷涡与前期北半球环状模和海温的关系进行了统计分析,定义了一个夏季(6～8月)东北冷涡强度指数(NECVI)。结果表明:NECVI能够较好表征东北低涡的气候效应;夏季东北冷涡强度与降水存在显著的正相关,东北冷涡强年,降水偏多,前期2月北半球环状模(NAM)偏弱;东北冷涡偏弱年,降水偏少,前期2月NAM偏强。此外,夏季东北冷涡与前期的中国近海海温存在显著的负相关,前期NAM和中国近海海温的异常可以作为夏季东北冷涡异常的一个前兆信号,进而为东北地区夏季降水异常的预测提供参考依据。     

基于CCM算法的北半球环状模与东北亚冬季 地面气温因果关系的年际变化特征研究

北半球环状模(NorthernHemisphereAnnularMode,NAM)是北半球冬季最主要的环流系统,其变化对北半球的冬季气候变率具有重要的影响.现有研究多采用相关、合成等统计方法对NAM及气候要素进行研究,鲜少从因果关系的角度来进行分析.本文基于收敛交叉映射(Convergent Cross Mapping...     

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.     

涡动在南北半球平流层极涡崩溃过程中作用的比较

比较了南北半球春季平流层极涡的崩溃过程以及涡动在此崩溃过程中的作用。极涡的崩溃时间以平流层极夜急流核区最后一次西风转换为东风的时间来确定。结果表明南北半球平流层极涡的崩溃过程有着共同的特点,涡动和非绝热加热过程都对极涡的崩溃起着重要的作用,在极涡崩溃前平流层行星尺度波动活动明显,极涡崩溃以后,这种波动活动便迅速减弱。其中从对流层上传的行星波决定着极涡的具体崩溃时间。两个半球的差别主要表现在南半球极涡崩溃过程一般始于平流层高层,然后逐渐下传,而北半球这种下传不是很明显。其次,北半球平流层极涡崩溃偏晚年,极涡的减弱有两次过程,第一次为快速变化过程,第二次变化比较缓慢,而南半球平流层极涡崩溃无论早晚年只有一次减弱过程。长期的变化趋势分析表明南北半球平流层极涡的崩溃时间逐渐推迟,特别是20世纪90年代中后期以来,这种推迟更加明显。进一步的研究还发现,伴随着平流层极涡的崩溃过程平流层和对流层存在强烈的动力耦合,南北半球极涡迅速减弱前,各自半球的环状模指数也由负指数增加为正指数,表明低层环流对于平流层极涡的崩溃起到重要的作用;同时极涡不同强度所对应的低层环状模指数也不同,这可能与不同强度平流层极涡对于上传的行星波的反射有关。     

积云参数化方案对热带降水年循环模态模拟的影响

本文利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室( LASG)发展的大气环流模式(SAMIL),采用Zhang-McFarlane (ZM)和Tiedtke (TDK)两种积云对流参数化方案,讨论了积云对流参数化方案对热带降水年循环模态模拟的影响.结果表明,两种积云对流参数化方案均能合理再现...     

The Annual Modes of Tropical Precipitation Simulated by the LASG/IAP Coupled Ocean-Atmosphere Model FGOALS_s1.1

This paper evaluates the performance of a coupled general circulation model FGOALS_s1.1 developed by LASG/IAP in simulating the annual modes of tropical precipitation.To understand the impacts of air-sea coupling on the annual modes,the result of an off-line simulation of the atmospheric component of FGOALS_s1.1,i.e.,LASG/IAP atmospheric general circulation model SAMIL,is also analyzed.FGOALS_s1.1 can reasonably reproduce major characteristics of the annual mean precipitation.Nonetheless,the coupled model shows overestimation of precipitation over the equatorial Pacific and tropical South Pacific,and underestimation of precipitation over the northern equatorial Pacific.The monsoon mode simulated by FGOALS_s1.1 shows an equatorial anti-symmetric structure,which is consistent with the observation.The bias of the coupled model in simulating monsoon mode resembles that of SAMIL,especially over the subtropics.The main deficiency of FGOALS_s1.1 is its failure in simulating the spring-fall asymmetric mode.This is attributed to the false phase of sea surface temperature anomaly (SSTA) annual cycleover the equatorial central-castern Pacific and Indian Ocean,which leads to the bias of the Walker circulation over the equatorial Pacific and the anti-Walker circulation over the Indian Ocean in boreal spring and fall.In addition,the domains of the western North Pacific monsoon and Indian monsoon simulated by the coupled model are smaller than the observation.The study suggests that the bias of the fully coupled oceanatmosphere model can only be partly attributed to the bias of the atmospheric component.The performance of FGOALS-s1.1 in simulating the annual cycle of equatorial SST deserves further improvement.     

天山山区与南北疆夏季温度变化对比分析

利用新疆1959～2000年夏季温度资料,采用滑动平均、最大熵谱、经验正交、线性回归方法,分析天山山区近42年来夏季温度变化的基本特征,并与南疆、北疆进行比较。结果表明：①天山山区在夏季温度的冷暖变化阶段以及最炎热、最凉爽年出现的年份与南疆和北疆不同;②夏季温度空间分布的同向性变化北疆最大,天山山区居中,南疆最小;夏季温度空间反向变化南疆和天山山区较大,北疆较小;③夏季温度的年代际变化趋势不同,天山山区持续增温,北疆波动增温,南疆变化稳定;④三种夏季增温的覆盖范围以最低温度为最广,其增温率天山山区最大,南疆最小,北疆居中。     

Connections Between Different Types of El Ni~no and Southern/Northern Oscillation

It has long been acknowledged that there are two types of El Ni(n)o events,i.e.,the eastern Pacific El Ni(n)o (EE) and the central Pacific El Ni(n)o (CE),according to the initial position of the anomalous warm water and its propagation direction.In this paper,the oceanic and atmospheric evolutions and the possible mechanisms of the two types of El Ni(n)o events were examined.It is found that all the El Ni(n)o events,CE or EE,could be attributed to the joint impacts of the eastward advection of warm water from the western Pacific warm pool (WPWP) and the local warming in the equatorial eastern Pacific.Before the occurrence of CE events,WPWP had long been in a state of being anomalous warm,so the strength of eastward advection of warm water was much stronger than that of EE,which played a major role in the formation of CE.While for the EE events,most contribution came from the local warming of the equatorial eastern Pacific.It is further identified that the immediate cause leading to the difference of the two types of El Ni(n)o events was the asynchronous variations of the Southern Oscillation (SO) and the Northern Oscillation (NO) as defined by Chen in 1984.When the transition from the positive phase of the NO (NO+) to NO- was prior to that from SO+ to SO-,there would be eastward propagation of westerly anomalies from the tropical western Pacific induced by NO and hence the growth of warm sea surface temperature anomalies in WPWP and its eastward propagation.This was followed by lagged SO-induced weakening of southeast trade winds and local warming in the equatorial eastern Pacific.These were conducive to the occurrence of the CE.On the contrary,the transition from SO+ to SO- leading the transition of NO would favor the occurrence of EE type events.     

影响陕西夏季降水主要因子及增量预测方法

应用1959—2008年夏季（6—8月）NCEP/NCAR月平均500 hPa高度场、海表温度再分析资料及ERA-40气候指数、国家气候中心74项环流特征量等资料,经普查得到6个影响陕西夏季降水的主要因子,分别是西太平洋副热带高压强度指数、赤道平流层准两年振荡指数、低层越赤道气流指数、大气角动量指数、赤道太平洋海温、赤道500 hPa高度。将这些主要因子的年际增量、距平与陕西夏季降水的相关性及其所建立的预测模型进行对比分析,结果表明:因子年际增量具有明显的信号放大作用,增量因子的相关系数平均比距平相关系数高0.1左右;主要因子和夏季降水存在各自的长周期变化,造成其相关性不稳定,经过增量变换后,可以有效滤掉长周期变化,提高因子质量和预测模型的稳定性。前一年秋季赤道中东太平洋海温增量分布与陕西夏季降水相关密切,当该区域出现正增量分布时,当年夏季（6—8月）700 hPa西太平洋副热带高压位置偏北、偏西,形成陕西夏季多雨的环流形势;反之,当该区域出现负增量分布时,当年夏季700 hPa副热带高压位置异常偏东,形成陕西干旱少雨的环流形势。     

热带大气周期性振荡相图结构与南北半球中纬度热力强迫效应的相关关系

本文根据反映热带大气运动的动力系统数学模型,将热带大气周期性振荡产生条件归纳为动力系统相图椭圆型结构形成问题.本文强调了南北半球中纬度冷暖空气活动对赤道地区热力结构的强迫效应,探讨了此类赤道地区外界热力强迫对热带大气运动周期性振荡形成的作用.本文还讨论了与非周期运动相关的动力系统相图椭圆型结构破坏问题及其相图抛物型、双曲型构成前提条件,并研究了各类相图几何图形特征点与大气运动状态的联系.本文研究还表明,南北半球中纬度冷暖空气活动即使属非周期扰动,若满足动力系统相图椭圆型条件,也可引起赤道地区的高频或低频周期性振荡.