用大气热源表征的东亚夏季风指数的研究

利用1965—2007年NCEP／NCAR再分析资料和同期的中国160站降水资料,在讨论大气热源的气候特征基础上,用整层积分的大气热源定义了一个东亚夏季风指数,并用该指数研究了东亚夏季风和中国气候的关系。研究表明：定义的大气热源季风指数能反映夏季风的异常变化,高（低）指数年对应的东亚夏季风偏强（弱）;该指数与长江中下游降水存在高度的同期负相关,对长江中下游夏季降水有较强的分辨能力。     

青藏高原大气热源研究述评

【目的】综述前人对青藏高原大气热源的研究成果,探究大气热源与南海夏季风的关系。【方法】归纳高原大气热源研究进展,采用诊断分析方法探究高原热源的时空分布及与南海夏季风的关系。【结果】1)青藏高原夏季(冬季)大气是热(冷)源,冷热源的季节转换发生在3月,热源强度7月达到最大;2)热源中潜热贡献最大;3)不同资料和方法在描述热源时空分布时存在一定不确定性;4)高原夏季大气热源与南海夏季风呈明显负相关。基于大气热源,构造南海-青藏高原夏季海陆热力性质差异指数,该指数显示1980―2016年海陆热力性质差异有年代际减小的趋势。     

长江中下游持续性异常降水的天气学特征分析

针对长江中下游持续性降水的研究多为个例诊断,很少从合成的角度考虑,利用长江中下游地区89站的1961~2011年的逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用数理统计和合成分析的方法,统计长江中下游地区夏季持续性降水事件,并合成分析了其环流特征。结果表明:1961~2011年,长江中下游地区夏季持续性异常降水事件发生了50次,主要集中在6月和7月,长江中下游地区持续性异常降水事件平均每2~3年发生一次。厄尔尼诺次年多有持续性异常降水发生;长江中下游地区持续性异常事件发生时,总伴有环流场的异常调整,低纬西太平洋副热带高压西伸,南北经向风在长江流域交汇,高层上,南亚高压东移,长江中下游地区出现强的辐散中心,为异常降水提供了重要条件。水汽来源主要是索马里越赤道气流途径暖湿的阿拉伯海,孟加拉湾和我国南海北部,进入长江中下游地区。     

青藏高原-热带印度洋地区大气热源的时空变化特征

为了寻求青藏高原一热带印度洋地区大气热源空间变化的敏感区,进一步深入研究季风的形成、变异和预测,利用NCEP1979-2008年的再分析资料计算分析了青藏高原一热带印度洋地区30年来不同季节大气热源分布的气候特征,并且利用经验正交函数分解研究了该区大气热源在夏、冬季的时空变化特征。结论如下：春季大气热源有明显的经向差异;夏季的热源明显比春季的热源强度强,范围广,热源最强中心在孟加拉湾北部大陆边缘;秋季热源区域明显南缩,热源强度较夏季明显减弱;冬季大气热源呈西西南一东东北方向分布,大气热源位置继续南移。对于夏季,前3个模态分别反映了青藏高原一热带印度洋地区大气热源的纬向差异型、经向差异型、西北一东南分布型。对于冬季,前3个模态分别反映了青藏高原一热带印度洋地区大气热源的经向差异主导型、经向差异型、纬向差异型。     

夏季青藏高原大气热源分布特征与对中国降水的影响

利用NECP/NCAR月平均再分析资料,研究1951～2010年夏季青藏高原主体大气热源分布、对东亚地区的环流影响及其与同期中国降水的关系.针对高原加热局地特征明显的特点,采用旋转经验正交函数等方法探讨不同类型的热源分布以及对东亚地区大气环流的影响.结果表明,当加热中心位于高原东南侧时,青藏高原夏季风加强,南亚高压偏南偏东,西太平洋副热带高压西伸加强,而东亚中高纬地区两脊一槽的经向环流分布形势明显,有利于中国长江流域的降水而不利于华南华北的降水发展.当加热中心位于高原中北部与西南地区时,青藏高原夏季风减弱,南亚高压偏西,西太副高明显偏东偏弱,中高纬环流的纬向特征明显,有利于中国地区北方降水而不利于南方地区的降水.     

东亚季风区石笋δ18O解译:基于夏季风与夏季风降雨的思考

近些年,对于东亚季风区石笋δ18O的气候环境指示意义的争论较多,主要在东亚季风区石笋δ18O代表夏季和风强度、夏季风降水还是水汽源变化。基于中国东部华北地区降水与长江中下游地区降水反相变化和长江中下游地区降水与菲律宾海降水反相变化(遥相关),从年际-年代际到千年-轨道尺度对石笋δ18O与夏季风降水、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的相互关系进行了探讨分析。通过对比石笋δ18O记录与华北和梅雨区降水,发现石笋δ18O偏负对应华北降水增加,梅雨区降水减少;石笋δ18O偏正对应华北降水减少,梅雨区降水增加。这种对应关系不仅存在年际-年代际尺度,而且在千年-轨道尺度同样存在,石笋δ18O不仅反映夏季风强弱变化,同时与中国东部区域降水关系是明确对应的。通过降水的空间相互关系,发现ENSO活动主要通过影响中国东部降水的空间分布格局而作用于石笋δ18O。La Ni?a态导致南海及菲律宾海对流加强,西太副高位置偏北,长江中下游地区梅雨期缩短,华北夏季降水增加,东亚季风区石笋δ18O偏负。El Ni?o态,南海和菲律宾海对流受到抑制,西太副高位置南移,长江中下游地区梅雨期延长,华北夏季降水减少,东亚季风区石笋δ18O偏正。另外,水汽源分析发现,菲律宾海水汽输送对东亚季风区降水及降水δ18O贡献相对较小。因此,综合分析认为,东亚季风区石笋δ18O主要反映了亚洲夏季风的强弱变化。      

青藏高原全区与东西部各分区大气热源的变化规律对比

为了找出青藏高原与东西部各分区大气热源的变化规律,利用美国国家环境预报中心的月平均温度场、比湿场、风场以及位势高度场的再分析格点资料,采用"倒算法"计算得到高原地区月平均大气热源原始格点资料,对比分析青藏高原全区与东西部各分区大气热源在1948~2011年的年际和年代际变化特征,证实青藏高原大气热源的时空分布具有显著的差异性,研究结果表明:青藏高原全区和东西各分区的大气热源均表现出明显的年际振荡特征。在变化周期方面,青藏高原全区大气热源存在14年的显著周期,高原东部地区大气热源存在16年的显著周期,高原西部地区大气热源存在8年的显著周期。在变化趋势方面,青藏高原西部地区和东部地区1989年前,大气热源变化趋势相同,1989年后,大气热源变化趋势相反。在大气热源各个季节的空间分布方面,青藏高原全区大气热源各个季节热源热汇分布特征不同,春季西部地区出现热源中心,夏季东部地区出现热源中心,秋季东部地区出现热汇中心,冬季出现西部地区热源中心和东部地区热汇中心共存;在变化趋势突变检测方面,青藏高原全区大气热源在1989年存在显著的突变,西部地区大气热源1976年左右存在显著的突变,东部地区大气热源在1990年左右存在显著的突变。     

夏季东亚副热带西风急流特征指数表征方法对比分析

为了能够给科研工作者和业务技术人员合理使用各种东亚副热带西风急流表征方法提供科学依据,利用1960～2009年NCEP/NCAR再分析资料和中国714个基准站20时(北京时)降水观测资料,归纳总结了以往夏季东亚副热带西风急流客观定量表征方法,并以2005年6～8月为例,进行了表征方法的数值反演和性能分析,结果表明:表征位置指数的方法有轴线法、EOF分解法、区域风速差法。轴线法定义合理且有明确的物理意义,方法简单易行、意义清晰、表现直观,适用于逐日实时监测和诊断分析。EOF分解法与区域风速差法适用于气候评估和季节诊断;表征急流强度的方法有区域风速法及中心强度法,均适应于逐日实时监测与环流观测,且对华北地区及长江中下游雨量多寡有较好的指示意义,方法计算简便、意义清晰、指示性好。同时还指出,业务工作者和科研工作者实际应用时应根据需求合理选择指数或者对指数进行适当改进。     

青藏高原大气热源气候特征的研究

用NCEP/NCAR再分析资料和小波分析方法分析研究了1950-2005年青藏高原大气热源气候特征和变化特征,主要结论包括:(1)夏季青藏高原东部大气热源的强度明显较西部大.6月份,高原东部热源的强度是高原西部的近两倍,7月份的值也比西部大了40%以上.(2)青藏高原全区、东部和西部逐年平均的大气热源有明显不同的变化特征.高原全区年平均大气热源的变化主要是一个14年的时间尺度;高原东部不仅有14年的主要时间变化尺度,同时还有一个非常显著的2.6年的时间变化尺度;高原西部则不同,是一个不明显的1-2年的时间尺度.     

太阳磁场磁性指数的变化对南亚夏季风环流强度的影响

利用太阳黑子相对数资料,根据太阳磁场磁性特征建立了太阳磁场磁性指数时间序列,并利用NCEP/NCAR再分析资料建立了1948-2006年的南亚夏季风环流强度指数,对两者之间存在的可能相关关系作了分析。结果表明：太阳磁场磁性变化是激发南亚夏季风环流强度年代际变化的重要原因,当太阳北（南）半球磁场磁极为N（S）极为前导时,南亚夏季风环流强度较强,当太阳北（南）半球磁场磁极为S（N）极为前导时,南亚夏季风环流强度较弱,太阳磁场磁性强度的变化超前于南亚夏季风环流强度变化5年左右。两者之间的这种相关关系,为南亚夏季风环流强度年代际变化方面的预测提供了理论依据。     

2011年春夏长江中下游旱涝急转的低频环流系统变化

为研究2011年春夏长江中下游地区旱涝急转现象与低频环流的关系,利用国家气象信息中心的753站逐日降水、NCEP/NCAR再分析资料和带通滤波的方法,得到如下结果：（1）2011年5-6月,长江中下游地区存在明显旱涝急转现象,5月的降水较同期偏少40％以上,6月的降水较同期偏多60％。（2）5-6月的旱涝急转前后,长江中下游地区的500hPa的垂直速度变化不仅与降水有很好的关系,而且其低频振荡的强度也显著加强,垂直速度由正（下沉运动）转负（上升运动）的转换时间几乎对应由旱转涝的时间。（3）对旱涝急转过程的500hPa低频变化垂直速度下沉运动最强、下沉运动向上升运动转换、上升运动最强3个位相的低频散度场分析发现,在5月干旱期间,长江中下游地区维持对流层低层（850hPa）辐散、高层（200hPa）辐合的低频环流系统,不利于降水。到6月强降水期,长江中下游地区则迅速转为对流层低层辐合、高层辐散的低频环流系统,有利于降水的发生。这种对流层低层-高层低频环流系统的变化是导致旱涝急转的重要原因之一。     

我国长江中下游农业区冬闲田的遥感监测分析

 近20年以来,随着我国经济结构的调整和农村劳动力的转移,部分地区冬闲田的面积呈明显增长态势。为了科学、合理及高效地利用冬闲田资源,本研究以长江中下游农业区为实验区,利用长时间序列NDVI数据,结合研究区耕地空间分布和农作物在出苗期和成熟期NDVI变化特征,构建了NDVI动态阈值法的冬闲田遥感监测方法,进而对研究区2007至2008年冬闲田的空间分布和闲置时间进行了提取分析。研究发现,2007至2008年,我国长江中下游农业区冬闲田总面积为20.55万km²,占耕地总面积的45.49%。冬闲田集中分布于研究区北部和西北部的江苏、安徽、河南、湖北、湖南和江西的西北部地区,其中,湖北、湖南和江苏是冬闲田分布面积最多的省份,3省冬闲田面积占了研究区冬闲田总面积的53.41%。