国外有关海气系统气代际变率的机制研究

对近期国外有关年代际变率机制的诊断和模拟研究作了综合评述，着重介绍形成年代陆变的5种主要机制，即热带海洋的强迫作用，中纬度的海气相互作用，温盐环流的作用，热带一中纬度的相互作用，海气之间的随机强迫作用机制，并简单阐述了作用的有关看法。     

中纬度海气相互作用研究进展

回顾了中纬度海气相互作用的研究现状,分析了长期以来该项研究进展缓慢的原因和近十几年来的研究成果,结果指出:中纬度海洋在全球气候变化中有着重要的作用;冬季中纬度海气相互作用的强信号是冷空气强度;中纬度海洋强暖流区海气能量交换异常对同期和后期(半年至一年)北半球范围内的大气环流型有重要影响;当冬季黑潮和湾流海域海洋对大气同时异常多或异常少加热时,易形成夏季长江中下游偏旱或偏涝的环流形势。最后还提出,深入研究中纬度海气能量系统异常对大气环流影响及其物理机制,是今后海气相互作用研究的重要内容,其结果将为短期气候预测提供理论依据。     

大洋温盐环流的稳定性及变率模拟研究进展

围绕大洋温盐环流的稳定性和变率,以三维原始方程大洋环流模式（OGCM）和海气耦合模式为重点,兼顾理想概念模式,总结了近年来模拟研究的主要成果。概括了几个主要前沿方向——大洋温盐环流的多平衡态现象、数十年／年代际变率以及百年到千年尺度的变率特性等的研究成果,探讨了其内部机制。     

北大西洋涛动变率研究进展

介绍了近年来北大西洋涛动研究的最新进展。 NAO指数序列的建立取得了很多成果 ,包括一些观测气象记录的序列以及利用树木年轮、冰芯等代用资料建立的近 30 0多年的序列 ,这些长的序列显示 NAO不仅有突出的年际变率 ,也有显著的年代际变率。总结了 NAO对地面温度、降水、北大西洋飓风和北半球臭氧等影响的一些研究成果。NAO的低频变率可能与气候系统内部的相互作用以及外部强迫有关。许多模拟研究发现 NAO与温盐环流有密切的联系 ,但是这种关系还有待观测资料的证实。全球气候变暖也可能是影响 NAO变率的一个不可忽视的因素。     

全球变暖hiatus现象的研究进展

进入21世纪后,全球增暖hiatus现象成为国际上气候变化研究的一个新热点。详细介绍了国际上该现象的研究进展,特别是对hiatus现象的确认研究,影响hiatus现象的辐射外强迫和气候系统海气相互作用产生的自然变率对hiatus现象的影响研究工作,最后提出了现阶段国际上对于hiatus现象的研究亟需解决的问题。造成21世纪hiatus现象的原因是在太平洋年代际振荡(PDO)的大背景场下赤道信风加强,使赤道西太平洋暖水"堆积"和赤道东太平洋变冷,造成海洋上层热量向深层传输。因此,hiatus现象并不代表全球变暖的停止,只是热量向深层海洋转移,是全球变暖的另一种表现形式。     

影响我国短期气候异常的关键区：亚印太交汇区

围绕国家重点基础研究发展计划项目“亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响”,介绍了“亚印太交汇区”（AIPO）的概念,从气候系统多圈层相互作用的角度,阐述了研究AIPO区海气相互作用的科学意义;在分析国内外海气相互作用影响气候研究发展动态的基础上,指出AIPO区是影响我国短期气候的关键区;研究AIPO区海气相互作用对我国短期气候的影响也是国民经济发展需要亟待解决的重要课题。介绍了项目拟研究的关键科学问题,指出该项目的最终研究目标为：揭示AIPO季节到年际尺度的海气相互作用特征,从而提出该关键区海气相互作用影响我国短期气候异常的理论框架,为改进东亚季风的季度—年际变化预测提供理论和方法。     

气候学研究进展

回顾了80年代到90年代中期，气候学研究在几个方面的重要进展。共分析了五个问题：①20世纪气候变率，重点讨论年代际变率及气候突变；②ENSO模拟与预测，总结比较了各种模式的模拟与预测结果，着重讨论了90年代前半期ENSO发展的特点；③ENSO与季风，指出亚洲夏季风在ENSO循环中的重要作用；④气候可预报性研究，总结了月、季预报试验，介绍了用观测下边界强迫AGCM的研究结果；⑤气候变化成因分析，着重说明温室效应研究的不确定性及自然因子如太阳活动、火山活动在气候变化中的作用。     

印度洋—南海海温、季风和我国夏季短期气候异常的关系

以ENSO为中心的热带海气相互作用对全球大气环流和天气气候的异常有极其重要的影响。但长期以来国内外的研究主要限于东太平洋地区,而对西太平洋特别是印度洋海域的研究很少。对我国来说,这两个海域,由于热带各天气系统活动频繁且直接与我国天气有关,具有更关键的作用,该研究工作重点分析了这两个海域的海气相互作用,及其与夏季风年际变化的联系和对长江流域旱涝的影响。     

北大西洋涛动—欧洲阻塞及其对极端暴雪影响的研究进展

北大西洋涛动(NAO)和阻塞等大气大尺度低频模态对北半球天气气候起着重要的调控作用。首先回顾了NAO年代际变率物理机制的研究进展,并从季节内尺度NAO位相转换的角度讨论了其对NAO年代际变率的影响。介绍了NAO与阻塞时空关系的研究进展,讨论了年代际NAO变率对阻塞时空分布的可能影响。另外,以2次极端暴雪天气事件为例,从观测事实方面讨论了NAO和阻塞对极端暴雪天气的影响机制,同时从理论模型方面部分解释了其可能的物理机制。总结了有关NAO和阻塞理论模式的研究进展,介绍了非线性多尺度相互作用模型的发展过程和应用。最后,基于对以上研究进展的总结,给出了NAO-阻塞—极端暴雪天气的机制示意图,概括部分研究的特点和不同之处,并提出了该领域有待解决的几个问题和未来可能的研究方向,为相关的研究提供参考。     

大西洋多年代际变化的研究进展

大西洋多年代际变化或称大西洋多年代际变率,是指发生在北大西洋区域海表温度周期性冷暖的变化,其周期为60～80年。虽然大西洋多年代际变化对全球和区域气候的影响十分显著,但是目前有关大西洋多年代际变化的形成机制一直是科学界关注的焦点,包括海洋内部动力过程、大气随机扰动以及人为和自然强迫均被证实会对大西洋多年代际变化有重要贡献。因此,更加全面地认识大西洋多年代际变化,对于理解全球气候变化的原因以及年代际气候预测都有重要的科学意义。研究回顾了有关大西洋多年代际变化的定义和主要特征、形成机制和原因,以及对全球和区域气候的影响等;然后讨论了大西洋多年代际变化的相关研究要点和存在问题。     

Dynamics of upper tropospheric stationary wave anomalies induced by ENSO during the northern summer: A GCM study

Ensemble seasonal integrations are carried out with the COLA GCM, with a view to understand the dynamical connection between warm SST anomalies in the equatorial central-eastern Pacific Ocean and the upper level stationary wave anomalies seen during drought years over the Indian summer monsoon region. In addition, experiments with and without orography are performed in order to examine the role of the Himalayas in modulating the El Niño induced stationary wave anomalies over the summer monsoon region. The GCM simulations show a statistically significant weakening of the summer monsoon activity over India in response to the SST forcing in the equatorial Pacific Ocean. This weakening of the summer monsoon appears to be largely related to modifications of the local Hadley and Walker cells over the summer monsoon region. In addition, it is seen that the anomalous ENSO divergent forcing over the tropical Pacific Ocean can act as a potential source for Rossby wave dispersion. Here one finds the possibility of meridionally propagating Rossby waves, which emanate from the ENSO forcing region, to interact with the subtropical westerlies and generate anomalous highs and lows in the subtropics and extratropics. The quasi-stationary perturbations seen over west Asia, Pakistan and northwest India during drought years, seem to be generated by the above mechanism. An alternate mechanism that could be important for the persistence of the quasi-stationary perturbations seems to be based on the dynamic excitation of middle latitude normal modes which can extract energy from the zonally varying unstable basic flow. It is seen from the GCM simulations, that the Himalayan orography plays a crucial role in anchoring the El Niño induced extratropical westerly troughs far to the west in the high latitude belt. In the absence of orography it is seen that the ENSO induced extra-tropical cyclonic anomalies tend to intrude southward into the monsoon region thereby destroying the regional scale circulations completely. Another effect due to the Himalayas is to generate lee waves on the eastern side of the topographic barrier which encircle the globe in the subtropics and midlatitudes.     

论大气二氧化碳温室效应的饱和度

利用最新版本的大气分子吸收光谱资料HITRAN2000，用精确的逐线积分算法，计算了大气CO₂浓度变化后产生的辐射强迫。在此基础上，研究了CO₂温室效应的饱和度以及影响CO₂辐射强迫的各种因子。主要结论如下：地面温度愈高，一般辐射强迫也愈大，但辐射强迫并不完全取决于地面温度，它还受大气温度廓线的强烈影响；研究的 6种模式大气中，吸收带重叠对热带大气的CO₂辐射强迫影响最大，对亚极冬季大气的影响最小；与长波辐射强迫相比，短波辐射强迫的贡献很小；CO₂的温室效应在15μm带中心等波段确实已经达到饱和，但在其它（15μm带两翼，10μm，5.2μm带等）波段远未达到饱和，在最近的将来也不会达到饱和。     

130年来全球气温变化的模拟

本文利用海－气耦合的能量平衡模式研究了全球平均气温的变化。在对130年来全球气温变化的模拟研究中，比较全面地考虑了各种辐射强迫因子。此外，对于厄尼诺－南方涛动对全球平均温度的贡献也做了模式估计。数值模拟的全球温度序列与观测序列的相关系数达0.884，可解释77.8％的温度变化，并反映出温度的年际和年代际变化的特征，这可能是目前国内外同类工作的最佳结果。     

关于我国过去全球变化研究的几点设想

过去全球变化（ＰＡＧＥＳ）是ＩＧＢＰ的核心计划之一。在同国际ＰＡＧＥＳ计划研究内容对等的前提下，我国的过去全球变化研究既应发挥国内原有工作的传统优势，又应照顾到东亚古环境演变的独特性和填补全球资料空间缺口的需要。根据这一原则，本文对我国相应于ＰＡＧＥＳ计划的具体研究内容提出了若干建议。     

Orbital forcing recorded in subtidal cycles from a Lower Miocene siliciclastic–carbonate ramp system (Central Italy)

Metre-scale siliciclastic–carbonate cycles are the basic depositional motif of the lower Miocene Guadagnolo Formation outcropping in the central Apennines. The mechanisms which formed the mixed-lithology cycles are still a matter of debate. The mixed siliciclastic–carbonate system discussed in this paper provides a new case study to illustrate the role of orbital forcing in controlling the facies evolution and cyclic stacking of small-scale sequences deposited on the outer sector of a ramp. Two sections are discussed that display mixed siliciclastics and carbonates arranged in upward-shallowing cycles. Each cycle shows an upward decrease in the terrigenous input and a parallel increase in benthic fauna. Time-series analyses indicate the cyclic carbonate-terrigenous pattern to be largely controlled by orbital forcing in the Milankovitch frequency band. Coupling of climate change and sea-level fluctuations in tune with orbital cycles are proposed as driving mechanisms.     

Temporal and Spatial Variability of Freshwater Plumes in a Semienclosed Estuarine–Bay System

While the physical forcing mechanisms that govern the outflows of major rivers throughout the world are well documented in the literature, comparably less research has been done to examine the mechanisms that govern the contributions of small rivers and streams to coastal ocean systems. These rivers and streams provide a direct means for the transport of anthropogenic and terrigenous materials from watersheds to coastal oceans. This study describes the temporal and spatial variability of freshwater plumes from Kaneohe Stream, Hawaii, USA, after storm events in the Kaneohe Bay watershed. Freshwater plumes were examined using a combination of fixed moorings, synoptic shipboard surveys, and lagrangian surface drifters. Data sets were collected over the course of 19 months from August 2005 to March 2007 with particular attention paid to storms during the boreal winters. Stream discharge and duration were found to exert a primary control on plume persistence in the southern Kaneohe Bay system. Time series data show a strong coherence between wind forcing and surface currents, which, in combination with data derived from shipboard and aerial surveys, indicate that the spatial variability of freshwater plumes is primarily determined by atmospheric forcing.     

东亚冬、夏古季风变化的相位差及热带太平洋在季风变化中的驱动作用

斋堂黄土剖面古气候记录表明：１)冬、夏季风在千年尺度上的变化存在相位差；２)冬、夏季风记录在变化趋势上具有互为消长的关系，而在变化幅度和频率方面则有明显的差异。这表明，冬、夏季风在千年尺度上的变化是分别由不同的因素和过程所控制。我们提出热带太平洋海气相互作用系统在东亚季风变化过程中起着直接的驱动作用。     

Younger Dryas in southern South America?

Two high resolution pollen records, Caunahue from mid-latitudes and Harberton from high latitudes, illustrate the issues in defining the Younger Dryas episode in records from southern South America. At mid-latitudes in the Chilean lake region, previous claims for the existence of a substantially cooler and wetter episode between 11,000 and 10,000 BP can no longer be supported by new pollen records with high temporal and paleoenvironmental resolution, such as Caunahue. The transition from glacial to interglacial conditions occurred in several steps, one shortly after 13,000 BP, when open Nothofagus woodland was replaced by cool-temperate North Patagonian forest, and one at 9,500 BP, when warmtemperate Validivian forest elements replaced the North Patagonian elements. At high latitudes, on the other hand, high resolution records do show marked short-term changes during the late-glacial, inclding the 11,000 to 10,000 BP Interval. However, neither the exact timing nor the duration of these changes is synchronous for specific taxa, neither within one record nor between different records. One of the two intervals of low pollen influx that has been singled out as evidence for a cooler episode is consistently dated between 11,000 and 12,000 BP, while the other interval dates between 10,800 and 9,000 BP. Based on all this information I believe that there is no evidence of Younger Dryas episode for the midlatitudes. For the high latitudes, on the other hand, the overall high paleoenvironmental variability in the records offers multiple choices for a Younger Dryas-type interval if specific taxa are selected without considering the overall context. However, the lack of synchroneity between short-term changes of specific taxa between different records suggests primarily a response to local disturbances, rather than a response to a global forcing.     

大屯孔庄矿副井井筒破裂与底部含水层水文地质条件

本文从水动力和水化学两方面讨论了大屯孔庄矿副井井筒破裂与第四系底部含水层水文地质条件的关系, 详细分析了底部含水层水文地质条件变化可能对底部含水层及其周围岩土体以及井筒受力状态和强度特征产生的影响。首次指出了底部含水层水动力变化在井筒外部受力环境分析中的重要性和水化学作用对井壁混凝土强度的损害性。     

东亚地区Younger Dryas气候突变的数值模拟研究

YoungerDryas(YD)气候突变事件是近两万年中一次全球性的气候急剧变冷事件。文章试图在东亚地区YD事件的若干证据基础上,从海洋、冰盖和大气的热力学以及动力学角度出发,利用气候模拟方法就东亚地区YD气候突变的机制和一些成因假说进行敏感性试验。模拟结果表明,因淡水通量异常引起的海洋表面温度降低是YD形成的直接原因。海洋大气耦合作用对于YD传播强度及时间不同步具有重要作用。除北大西洋淡水通量异常的作用外,南半球海洋的淡水通量异常可能对东亚地区的YD事件有着更重要的贡献。海洋耦合大气环流模式模拟表明,东亚与欧洲降温具有不同步性,最大变化速率欧洲达到-0.122℃/a,东亚地区为-0.067℃/a。模拟结果与东亚地区YD时期的气候记录在特征上能够进行对比,反映了模拟试验的边界和强迫条件的设计接近东亚古气候状况,因而模拟结果对分析海洋、冰盖和大气的热力学以及动力学探讨揭示YD气候事件的物理机制和动力原因具有可靠的依据。