年代际气候变化研究

概括的介绍了中国科学家近几年在年代际气候变化方面的研究进展,包括中国气候的年代际变化特征,北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)与中国年代际气候变化的关系,北太平洋海面温度(SST)年代际模及其影响,大气环流系统的年代际变化以及气候突变问题.     

年代际气候变化研究进展

概述了全球尺度、我国大范围区域及长江中下游梅雨的年代际气候变化的一些研究进展,重点介绍了近期我国气象工作者有关这方面研究的一些成果。指出:①全球尺度的大气、海洋及气温变化不仅存在明显的年际变化,而且年代际变化也十分显著;②受全球气候年代际变化的影响,中国气候也存在多时间尺度的变化特征,但气候的年代际变化特征与全球气候年代际变化有不同之处;③长江中下游梅雨气候变异不仅与海-气相互作用密切相关,而且海洋的年代际变化也是梅雨异常变化的重要气候背景;④年代际尺度变化在全球变暖改变区域气候特征的过程中的贡献、年代际气候变化的形成及作用机制,特别是长江中下游梅雨的年代际变化的成因和机制都是仍需继续加强研究的问题。     

年代际气候变化的研究进展

年代际气候变化是月、季、年际气候变化及预测的背景。20世纪90年代以来，年代际气候变化的研究引起了国内外学者的极大关注，开展了大量富有成效的研究工作。本文从大气环流、中国气温和降水、海洋以及海气系统等4个方面对年代际气候变化的研究进展进行了总结，提出了年代际气候变化，尤其是东亚地区的年代际气候变化研究需要进一步解决的科学问题。     

青藏高原年代际气候变化研究进展

青藏高原是全球气候系统的重要组成部分.从降水、气温、积雪及能量源汇方面,系统地阐述了众多学者关于青藏高原年代际气候变化的研究进展.研究显示,近百年来高原的气温变化可分为4个阶段,即20世纪20年代之前偏冷,20～50年代偏暖,60～70年代气温下降以及80年代至今的持续偏暖;80年代前后全球性的暖跃变在高原气候变化上同样存在,而且更超前于北半球.全球变暖的环境下,高原降水趋于增加,高原积雪呈偏多状态.高原气候的变化还存在着明显的地域性和季节性差异.文中还综述了青藏高原的热源和地形作用对亚洲季风爆发、季风区降水等区域和全球气候变化影响的研究成果,并简要提出了研究中存在的问题和今后的科研方向.     

东亚冬季风的年代际变化及其与全球气候变化的可能联系

对近年来中外关于东亚冬季风(EAWM)年代际变化问题研究进展做了回顾和评述,主要包括以下3个方面内容:(1)东亚冬季风明显受到全球气候变化的影响,从20世纪50年代开始,中国冬季气温经历了一次冷期(从20世纪50年代延续到80年代初中期),一次暖期(从20世纪80年代初中后期延续到21世纪初)和近10-15年(约从1998年开始)出现的气候变暖趋缓期(也称气候变暖停顿期)。(2)东亚冬季风主要表现出强-弱-强3阶段的特征,即从1950年到1986/1987年,明显偏强;从1986/1987年冬季开始,东亚冬季风减弱;约2005年之后,东亚冬季风开始由弱转强。与东亚冬季风的年代际变化特征相对应,东亚冬季大气环流以及中国冬季气温和寒潮都表现出一致的年代际变化。(3)东亚冬季风的年代际变化与大气环流和太平洋海表温度(SST)的区域模态变化密切相关。当北半球环状模/北极涛动(NAM/AO)和太平洋年代际振荡(PDO)处于负(正)位相,东亚冬季风偏强(弱),中国冬季气温偏低(高)。此外,北大西洋年代尺度振荡(AMO)对东亚冬季风也有重要影响,在AMO负位相时,对应东亚冷期(强冬季风),正位相对应暖期(弱冬季风)。因而海洋的年代际变化是造成东亚冬季风气候脉动的主要自然原因,而全球气候变暖对东亚冬季风强度的减弱也有明显影响。     

年代际气候变率问题的研究

对年代际气候变率的研究工作和主要结果作了综合评述，并对该领域的研究前景作了一定的阐述。     

关于年代际气候变化可能机制的研究

年代际气候变化作为年际和月季气候变化的重要背景,往往影响着年际和月季时间尺度的气候及特征。随着科学的发展进步和社会需求的提高,年代际气候变化已成为人们关注的重要问题。作为气候动力学和气候预测研究的重要内容之一,年代际气候变化及其动力学机制的研究在国内外都在蓬勃开展,并取得了不少的成果。本文除简要介绍了中国气候的年代际变化特征,将着重就年代际气候变化的可能机制作一个系统的综合性讨论,内容主要包括全球主要海温变化模态的影响、气候系统相互关系年代际变化的影响、大气行星尺度系统年代际变化的影响,以及太阳活动及火山爆发的影响等。大家知道,年代际气候变化研究十分重要,但也可以看到年代际气候变化的动力学机制却十分复杂,不少问题还没有搞的十分清楚,需要加大力量进行深入研究;我们相信,深入的研究结果必将对年代际气候变化的预测提供可靠的科学依据,进而推动年代际气候变化的业务预测及其能力的提高。     

太平洋年代际振荡的年代际预测方法

太平洋年代际振荡(PDO)是北太平洋海表温度年代际变率的主模态。由于太平洋年代际振荡对区域乃至全球气候的显著影响,其合理的预测结果可以带来多方面收益。然而,针对太平洋年代际振荡及其有关的海表温度的年代际预测,目前气候模式的预测水平还十分有限,因此,提出了一个新的增量方法。一系列的验证结果表明,增量方法可以有效预测太平洋年代际振荡,其中包括成功预测出其振荡的年代际转折。增量方法的预测过程主要包括3个步骤:(1)采用5 a滑动平均得到太平洋年代际振荡的年代际变率;(2)利用3 a增量形式的预测因子构建预测模型,预测3 a增量的太平洋年代际振荡(DI_PDO);(3)将预测得到的DI_PDO加上3 a前的观测PDO,得到最后预测的PDO。增量方法亦可以应用到气候系统年代际内部变率的其他模态(如:北大西洋年代际振荡)和其他气候变量的年代际预测(如:海表温度)。     

近百年长江中下游梅雨的年际及年代际振荡

利用一种小波变换和统计检验相结合进行气候突变检测的新方法, 分析了1885~2000年长江中下游梅雨强度序列多尺度层次的谱系结构, 并对各层次的突变点进行统计显著性检验; 利用小波能量密度研究了梅雨强度年际及年代际振荡随时间的演变及其方差贡献。结果表明:就大尺度而言, 近百年梅雨强度以1941年为界分成强、弱两种状态, 同时, 在不同时间尺度的层次上, 还存在多个突变点, 例如, 在梅雨较强的1885~1941年阶段中, 含有两个梅雨相对弱的时段, 在梅雨较弱的1942~2000年阶段中亦存在1991~2000年梅雨相对强的时段; 2~3年和6~7年振荡在长江中下游梅雨强度的年际变化中占有较大方差贡献, 其中1978~1987年和1996~2000年段2~3年振荡的方差贡献较大, 1920~1932年段6~7年振荡的方差贡献明显; 在长江中下游梅雨强度的年代际变化中, 23~24年和36~37年振荡的方差贡献在20世纪40年代以后比较突出。     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

长江中下游地区夏季旱涝年际、年代际变化的可能成因研究

利用NCAR/NCEP提供的40年再分析资料和英国气象局提供的月平均海温资料及中国气象局整编的160站的降水、西太平洋副高参数资料，分析了长江中下游地区夏季降水在20世纪70年代中期前后的显著变化及其可能原因。结果指出东亚夏季风与中东太平洋海温在1976年之前关系不明显，1976年之后东亚经圈环流与低纬纬圈环流耦合紧密，加强了东亚夏季风与中东太平洋海温的联系。而20世纪70年代中期以后中东太平洋前冬的海温异常通过海洋过程影响次年夏季我国近海地区海温变化，近海海温异常作为热源强迫可以使副高位置偏南强度加强，从而造成我国长江中下游地区夏季降水偏多。     

1998年夏长江流域特大洪涝特征及其成因探讨

利用实际观测资料来分析１９９８年夏发生在长江流域特大洪涝的气候与水文特征,并探讨其成因。分析结果表明,造成１９９８年夏长江流域特大洪涝的成因可能是：在ＥＮＳＯ循环中ＥｌＮｉｎｏ事件由成熟期转变为衰减期时热带太平洋海温,特别是热带西太平洋次表层海温变冷,菲律宾周围对流活动减弱,致使西太平洋副热带高压位置偏南,从而使亚洲夏季风从孟加拉湾、南海携带大量的水汽和热带西太平洋以及西风带来的水汽先在长江中、下游,后在长江中、上游流域辐合,造成长江流域的持续性强降水     

1998年长江流域特大洪水的降水分析

利用长江流域 (102°E以东) 125个站的实测降水资料, 分析了1998年夏季长江流域降水的时空分布和气候统计特征, 并与历史同期进行了比较, 特别是和1931、1954年等特大洪水年份进行了较全面的对比.结果表明, 1998年夏季长江流域的强降水主要分为4个时段; 总降水量的分布成不对称的鞍型场; 上、中、下游地区异常频繁的、特别集中的强降水是造成长江持续高水位和特大洪涝灾害的最主要原因.     

冬季高原积雪异常与1998年长江洪水关系的分析

冬季青藏高原积雪与我国夏季降水,特别是长江流域降水有着一定的相关关系、１９９８年长江洪水与冬季高原积雪异常有关,这在春存季４００ｈＰａ平均高度场上有相应的反映。但由于受高度场的年际和年代际异常变化的影响,使它们之间的关系变得更加复杂。     

淮河夏季降水与赤道东太平洋海温对应关系的年代际变化

基于我国台站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的ERSST资料讨论了淮河夏季降水与赤道东太平洋海表温度对应关系的年代际变化。结果表明:淮河夏季降水在20世纪70年代中期发生了一次明显的突变, 在突变之前, 其降水呈线性减少趋势, 而在其后降水呈线性增加趋势; 同时, 淮河夏季降水与前期ENSO的对应关系在突变前后有明显的差异, 在突变前, 降水与赤道东太平洋的海温为显著的负相关, 而在突变后, 相关值转为弱的正相关。滑动相关结果显示:近20年是整个研究时段中二者对应关系最弱的时期。进一步研究发现:淮河降水与西太平洋副热带高压位置和强度的对应关系也在20世纪70年代中期前后经历了一个年代际变化, 在突变前, 淮河夏季降水与副高强度呈正相关, 突变后则为负相关。其中淮河8月降水在突变前主要受副高脊线位置和副高北界影响, 突变后则主要受副高面积和强度影响。即ENSO对淮河夏季降水预测的参考意义正在减弱, 同时副高对降水的作用方式正在转变。     

1991年江淮流域持续暴雨的大范围平均云量特征

利用ＧＭＳ－４卫星的ＩＲ数据提取的大范围平均云量和平均ＴＢＢ（亮温）资料及部分常规资料，对１９９１年５－７月发生在江淮地区的特大暴雨过程进行分析，结果表明，梅雨锋的建立及所带来的强降水与印度西南季风及南海季风的活动有密切的关系。      

1998年和1999年长江流域汛期降水及其季风流管特征

１９９８年６、７月长江中游雨量集中,两月总雨量７３４．７ｍｍ年６月长江中下游雨量分别为３２５．５、６３６．２ｍｍ,安庆、上海月雨量均为１９４９年以来同期最高值。南亚高压东北侧存在一高空急流,中低层西太平洋副热带高压西北侧为一低空急流,两急流轴线间为宽广的近东向垂直上升运动区,并伴为湿舌和涡旋存在,构成季风流管。长江流域受季风流管影响,产生大到暴雨。     

1998长江大水期间对流云团活动特征研究

运用1998年6～8月逐日逐时GMS辐射亮度温度TBB资料,统计和分析了长江流域4个大暴雨时段中各自中尺度对流云团活动的一些主要特征,指出长江流域的这场罕见大水是在特定的环流形势下,由315个β中尺度和α中尺度对流云团直接造成的.与此同时,对7月21～22日发生在武汉及其以东黄冈地区的特大暴雨作了较详细的分析,发现它是由4次强对流云团形成发展及向西传播造成的,并指出低空强西南风急流与切变线及特定的地形条件是对流云团形成和发展的根本原因.     

气候过渡带温度变化与淮河流域夏季降水的关系

淮河流域是我国南北气候的过渡带,气候过渡带位置的南北变动对淮河流域的降水有显著的影响。利用1952～2001年的温度和降水资料,计算了气候过渡带位置的变化和淮河流域降水与旱涝的关系,发现气候分界线位置的南北移动与淮河流域夏季降水呈显著负相关,即气候分界线北移夏季降水减少、气候偏旱;气候分界线南移则夏季降水增加、气候偏涝。气候分界线与淮河流域夏季降水的这一对应关系反映了春季冷空气活动的强度和时间对淮河流域夏季和梅雨降水有重要影响,即春季(特别是3月下旬)冷空气南下活动较强年份的夏季降水可能异常偏多。     

The Decadal Shift of the Summer Climate in the Late 1980s over Eastern China and Its Possible Causes

In this paper, it is pointed out that a notable decadal shift of, the summer climate in eastern China occurred in the late 1980s. In association with this decadal climate shift, after the late 1980s more precipitation appeared in the southern region of eastern China （namely South China）, the western Pacific subtropical high stretched farther westward with a larger south-north extent, and a strengthened anticyclone at 850 hPa appeared in the northwestern Pacific. The decadal climate shift of the summer precipitation in South China was accompanied with decadal changes of the Eurasian snow cover in boreal spring and sea surface temperature （SST） in western North Pacific in boreal summer in the late 1980s. After the late 1980s, the spring Eurasian snow cover apparently became less and the summer SST in western North Pacific increased obviously, which were well correlated with the increase of the South China precipitation. The physical processes are also investigated on how the summer precipitation in China was affected by the spring Eurasian snow cover and summer SST in western North Pacific. The change of the spring Eurasian snow cover could excite a wave-train in higher latitudes, which lasted from spring to summer. Because of the wave-train, an abnormal high appeared over North China and a weak depression over South China, leading to more precipitation in South China. The increase of the summer SST in the western North Pacific reduced the land-sea thermal contrast and thus weakened the East Asian summer monsoon, also leading to more precipitation in South China.