气候变化背景下山东盛夏降水异常成因及预测研究

利用山东省26站降水资料、NCAR/NCEP再分析资料和NOAA海表温度资料,分析了山东盛夏降水变化特征,异常成因以及与前期全球海温的关系。结果显示,山东盛夏降水具有明显的年代际变化特征,且存在6a左右的周期,与500hPa高度场WP遥相关型关系密切;影响山东盛夏降水的前期冬季海温主要位于太平洋南美洲以西、大西洋墨西哥湾海域。利用上述海域海温建立预测模型能够很好的预测出山东盛夏降水的变化趋势,对山东盛夏降水预测有一定的参考价值。     

渤黄海冬季海温异常的时空分布特征及影响因子分析

基于Hadley中心提供的海表温度数据,分析了我国渤黄海冬季海温的时空分布特征,探讨了同期东亚环流场及前期太平洋海温场与渤、黄海冬季海温典型空间分布型态的相关关系。分析结果表明,渤黄海冬季海温具有4类典型的空间分布型式,且均具有显著的准2a振荡周期。东亚地区冬季高、中、低纬位势高度场的异常分布型态及我国近海低层环流系统之间的相互配置对渤黄海冬季海温分布型有显著影响;同时,前期太平洋关键海域海温异常的不同配置是渤黄海冬季4类典型海温异常型态的前兆强信号。     

台湾恒春汛期(6～9月)降水的百年变化及预测研究

利用1897～2007年共111年台湾恒春降水量资料,分析了恒春汛期降水的年际和年代际变化;并用1951～2007年北半球500 hPa高度、北半球海平面气压及北太平洋海温资料,通过合成分析、相关分析及对比分析方法,研究了恒春汛期降水与北半球500 hPa高度场、北半球海平面气压场和北太平洋海温场的联系。结果表明:恒春汛期降水具有明显的年际和年代际气候变化特征;恒春汛期降水异常多寡年份,北半球500 hPa高度距平场分布具有明显不同;前期冬季1～2月东半球极涡和前期3月北大西洋涛动的强弱变化,对恒春汛期降水有较好的指示意义。前期各月黑潮区海温与恒春汛期降水均表现为较好的正相关,其中1～2月相关最好;加利福尼亚海流区海温与恒春汛期降水均表现为负相关,其中3～4月相关较好;前期1～2月黑潮区冬季关键区海温及3～4月黑潮区春季关键区与加利福尼亚海流区春季关键区海温距平和之差均对恒春汛期降水具有很好的预测指示性。海洋因子比大气因子对恒春汛期降水影响更为显著。     

渤、黄海冬季海冰对大气环流及气候变化的响应

受全球气候变暖影响,渤、黄海冬季气候呈明显的变暖趋势。在1951-2010年共60年中,后30年较前30年,气温升高了1.6℃,升幅异常显著。与此相对应,渤、黄海冬季海冰的冰级下降了0.6级。渤、黄海冰情持续偏轻与全球气候变暖趋势相当一致。冬季渤、黄海气温异常是对全球大气环流变化的响应,直接受同期东亚大气环流制约。研究表明,渤海海冰和大气环流的关系是清楚的,这对预测渤、黄海海冰具有重要意义。     

渤海、北黄海海冰与气候变化的关系

渤海和北黄海的冰情随着历年冬季气候差异而不同.暖冬海冰覆盖范围不足海域的15%,而寒冬可覆盖海域80%以上.概述了海冰监测及资料来源.冰覆盖面积、外缘线位置和冰况等级等被作为反映结冰海域冰情的指标.用大连和营口站的气温表示渤海、北黄海海域的局地气候.用1952～2000年大连的月平均气温描述冰情的变化.给出冰情指数由1952/1953年到1999/2000年随大连站月平均气温变化.影响渤海和北黄海冰情和气候的因子很多,诸如大气环流的演变和太阳活动等.分析了多种因子与冰情的滞后相关,指出20世纪90年代渤海冰情持续偏轻与全球气候变暖趋势相当一致;渤海和北黄海冰情的年际变化与El-Nino现象以及太阳活动周期有关;讨论了海冰季节演变的特征     

近百年中国北方沿海地区气温年代际变化及趋势预测

以青岛为例,利用近百年的月平均气温资料,通过统计的方法分析了中国北方沿海地区四季气温变化,分析了气温年代际变化与太平洋海温以及太平洋海温年代际振荡(PDO)的关系,着重分析了气温正负位相年北半球平均环流形势和海平面气温。最后利用CMIP5模式数据预测青岛气候未来的变化趋势。结果表明:中国北方近海地区气温呈上升趋势,冬季温度上升幅度最大,夏季升温最小,气温变化与附近海域海温显著相关。各季节气温有年代际和50a变化周期,在年代际变化周期上与PDO周期有较好的同期和滞后相关性,春季和夏季尤为明显。青岛气温正负位相年平均环流形势明显相反,并且与北半球海平面气温异常联系紧密。全球变暖背景下,未来青岛气温仍将持续上升。     

赤道外北太平洋冬夏海温场的EOF分析

利用较高分辨率的SODA资料,对赤道外北太平洋海洋上层各层的海温,特别是对中纬度北太平洋海温明显异常的海域(其被定义为关键区)做了海温的EOF分析,得到以下结论:北太平洋第一模态空间场上,冬、夏在中纬度北太平洋中西部均有较强正值带出现。在关键区第一模态空间场上,冬、夏两季近表层在日本本州岛的东、西面海域均分别有较强正值区,而次表层则仅存前者;这表明近表层海温(前者)受辐射、蒸发等影响明显,而次表层海温(后者)则其主要受流场垂直运动的影响,前者属海温的热力变化而后者则属海温的动力变化,两者性质不同。北太平洋和关键区的第一模态冬、夏海温变化的趋势均相近,两者在年尺度上均有持续性;两者的年际变化冬、夏均不明显,但均有明显的约20年的年代际变化;两者时间系数的演变均与太平洋年代际振荡(PDO)中的冷、暖位相期有较好的对应;这两个模态均可称为PDO模态。     

北太平洋海温与华南东部过渡季节(2—3月)降水的关系

利用1951—2010年台北、台中、福州和厦门4站2—3月降水资料和北太平洋海温资料,通过合成分析、对比分析和相关分析等方法,研究了华南东部过渡季节(2—3月)降水变化的一致性和气候变化特征及其与北太平洋海温的关系。结果表明:台北、台中、福州和厦门4站过渡季节(2—3月)降水变化具有很好的一致性和明显的年代际变化特征。华南东部过渡季节(2—3月)降水与北太平洋海温存在着很好的相关关系;不同类型的降水异常年份,有着不同的海温距平分布特征,降水偏多年,表现为厄尔尼诺分布型,降水偏少年,则表现为拉尼娜分布型,且这种距平分布型在其前期9月开始出现端倪,12月发展成熟。前期12—1月赤道东太平洋关键区和西风漂流区关键区海温变化,对华南东部过渡季节(2—3月)降水具有较好的预测指示意义。     

秋季巴伦支海海温异常对冬季我国渤海冰情的可能影响

本文利用美国NCEP/NCAR逐月的再分析资料、HadISST海温、中国160台站气温和反映渤海冰情轻重的渤海冰情等级资料,研究了前秋巴伦支海海温异常对后期渤海冰情和东亚冬季风的影响,并对相关的物理过程进行分析。结果表明,前秋巴伦支海关键区海温与该区域海冰密集度呈显著的负相关,且具有较好的持续性,通过调节随后冬季向大气释放的热通量,引起后期环流变化。偏高(偏低)年冬季亚洲纬向环流偏弱(偏强),东亚大槽加深(减弱),东亚冬季风加强(减弱),我国东北、华北及西北地区地区显著偏冷(偏暖),这与冬季渤海海冰异常的强度和范围都偏大(小)及与之相联系的环流异常相一致。进一步的分析揭示了联系上游关键区海温变化与后期东亚地区气候异常的重要途径,前秋巴伦支海海温偏高会导致200 hPa高度场形成一个自西向东的波列形式,在东亚局地Hadley环流异常的作用下,加强了我国北方地区地表的北风异常。因此,前秋巴伦支海海温异常可以作为冬季渤海冰情的预报因子。     

东南沿海前汛期与后汛期降水的比较分析

本文通过对东南沿海前汛期降水与后汛期降水的多年气候变化及500hPa环流场和北太平洋海温场对比分析发现:前汛期降水与后汛期降水在年代际变化上差异明显。前汛期降水逐年变化幅度小,大旱、大涝年少;后汛期降水逐年变化幅度大,大旱、大涝年多。前汛期降水与后汛期降水的大旱、大涝年环流形势场和海温场均存在明显差异。在与北半球500hPa高度场和北太平洋海温场的相关分布上,表现出基本相反的分布类型。计算分析还发现,前期8～9月和冬季1～2月北半球副高,尤其是太平洋副高与前汛期降水相关尚好。前期1月赤道洋流区中部海域的海温,对前汛期降水均有较好的预测指示意义。前期2月北大西洋涛动和黑潮区以东至太平洋中部海域的海温对后汛期降水具有较好的预测指示意义。     

南印度洋副热带偶极子型海温异常与全球环流和我国降水变化的关系

用1951~2001年观测资料,研究了南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常对全球500hPa环流和我国降水的影响.结果表明,冬季IOSD激发出极显著的南北半球环绕太平洋的波列结构(CP),其年际变化周期是2.0和6.5 a,与赤道中东太平洋海温也有密切联系.北半球冬季异常峰值后的第二年春季欧亚中高纬度地区500 hPa环流出现显著的EUP型低频流型持续异常,同时中太平洋和北美地区出现CPNP流型和澳大利亚南部的南半球中高纬地区呈现极显著的西南太平洋遥相关型(SWP).当冬季赤道南印度洋副热带呈极显著的西负东正海温距平分布时,后期春季欧亚中高纬地区负EUP型遥相关波列持续偏强,导致东亚大槽明显偏弱,长江以北地区(特别是黄河中上游地区)多雨.反之,春季东亚大槽加强且稳定,我国东部地区大范围少雨.它反映了南印度洋地区海气系统相互作用与东亚热带内外环流低频变化的联系.因此,上一年冬季南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常强度是预测春季华北地区旱涝变化的重要因子之一.     

ENSO对中国近海海平面影响的区域特征研究

使用卫星测高、海表温度以及中国沿海台站水位等数据,分析研究了ENSO对中国近海海平面影响的区域特征。结果表明:（1）赤道东太平洋海表温度与我国近海海平面存在显著的遥相关关系。相关系数自北至南呈梯度递增,分为3个影响明显的区域,分别是渤、黄海、东海和南海海域。南海海平面异常与赤道东太平洋区域的海表温度异常相关性最强,大部分区域的相关系数超过了0.6;东海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数弱于南海,强于渤、黄海,大部分海域的遥相关系数超过了0.4;渤、黄海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数最弱,但是大部分海域的遥相关系数超过了0.3,通过了显著性检验。（2）中国沿海海平面的季节变化与ENSO有明显的相关关系,且影响范围具有明显的区域特征,以长江口和台湾海峡为分界线分为长江口以北、长江口到台湾海峡以及台湾海峡以南3个区域。海平面的年振幅在厄尔尼诺年均出现偏低的现象,并且年振幅的极小值均出现在厄尔尼诺年。另外,海平面的年振幅对厄尔尼诺事件的响应与其强弱有关,在强厄尔尼诺事件中,响应区域和幅度较大,弱事件中,响应区域和幅度偏小。（3）南海、东海和渤、黄海这3个区域沿海的海平面变化均存在4~7 a的显著振荡周期,说明这3个区域的海平面均受ENSO的影响。其中,南海7 a周期的振荡幅度最大,约为1.5 cm;东海7 a周期的振荡幅度次之,约为1.3 cm;渤、黄海6 a周期的振荡幅度最小,不到1 cm。     

渤黄海沿海季节性海平面异常偏高成因分析

全球气候变暖导致全球海平面上升,区域海平面变化还受局地海温、海流、风、气温、气压和降水等水文气象要素的影响。近年来,随着极端天气、气候事件的频发,导致季节性海平面异常出现的次数偏多,程度加大。使用中国沿海及西北太平洋近30年的水位、气温、海温、气压和风等水文气象资料,初步探讨了渤黄海沿海季节性海平面异常的变化规律和成因。渤黄海沿海异常高海平面均发生在1-3月份和10-12月份,6-9月份很少;自20世纪90年代以来,发生次数明显增多,异常值明显增大。异常海平面发生期间的气压较常年同期偏低,风多为离岸或者向岸风,风生流引起水位的变化;同时段的气温、海温与异常海平面的相关系数较低,影响不大;同期的海平面处于多个长周期振动的高位重合期,各振幅叠加的结果近8 cm。     

厄尔尼诺与甘肃河东秋雨关系分析

利用1951～2006年天水、岷县、临夏和兰州4站秋季(9～10月)降水量资料,NINO综合区(NINO 1+2+3+4区)海温距平指数资料和北太平洋海温资料,分析了甘肃河东秋雨的气候变化及其与厄尔尼诺和前期热带海温的关系.发现甘肃河东秋雨存在着明显的年代际变化;厄尔尼诺(拉尼娜)事件与甘肃河东秋雨关系密切;前期6、7、8月份热带海温距平分布和热带关键区海温异常变化对甘肃河东秋雨有很好的预测指示意义.     

PDO对夏季江淮地区雨量与太平洋海温年际相关的影响

研究了在太平洋年代际振荡(PDO)不同位相中夏季江淮地区降水与太平洋海温年际相关空间分布的差异,讨论了产生这种变化的可能的物理机制.结果表明,PDO冷暖位相中夏季江淮地区降水量与太平洋海温年际耦合振荡周期和强度均存在显著差异.PDO冷位相中, 夏季江淮地区降水与前期冬季西南太平洋和同期夏季黑潮区海温在7～8 a 时间尺度上的耦合最显著;而在PDO暖位相中,与这些地区海温呈现极显著的准2 a耦合振荡,并且与同期夏季赤道东太平洋地区海温的准2 a耦合振荡也迅速加强.西太平洋地区海温的耦合振荡作用区域是时间稳定的,而东太平洋地区海温的耦合振荡作用区域存在时变性.因此,PDO 对夏季江淮地区降水和太平洋海温年际耦合振荡的强度和周期的年代际变化有重要影响.     

太平洋海温场两种不同时间尺度气候模态的分析

利用经验正交函数分解、多元线性回归分析、小波分析和离散功率谱等方法,对太平洋年代际振荡(PDO)和ENSO的关系进行研究,发现太平洋海温场中主要存在着PDO和ENSO两种气候模态.用线性回归分析方法对这两种模态进行分离,结果表明,去除ENSO信息后,太平洋海温变化的关键区出现于北太平洋中纬度地区,PDO的信号很明显;而去除PDO信息后,海温变化的关键区位于赤道中、东太平洋地区,ENSO的信号较明显,此时ENSO循环不具有年代际振荡的特征,表明PDO对ENSO的调制作用是ENSO事件具有年代际变化特征的重要原因.     

全球海温变化的方差及其相关性分析

为了研究全球变暖背景下不同海域海温的变化特征,利用1854-2008年共155 a的全球海温数据资料——ERSST V2,通过对全球年平均海温方差的空间分布进行分析,发现全球海温变化较大的海域主要分布在赤道东太平洋海域,北半球太平洋中纬度海域,北半球大西洋中纬度海域,非洲西南端海域;赤道与中纬度地区海温变化较剧烈,太平洋较大西洋和印度洋海温变化更剧烈.海温变化方差值较大的区域多为具有较明显海温变化模态的区域.在不同的时期,全球海温方差的空间分布也是不同的.随着全球气候变暖,海温方差值较大的区域越来越多,而且海温的振荡模式也发生了改变,其高频振荡部分有所增强.通过观察方差值较大区域其海温振荡模式在全球的分布情况,可以发现:在低纬度地区高频振荡模式占主要地位,而在中高纬度地区则主要是低频振荡模式.     

ENSO十年际尺度变率的机制初探

利用太平洋次表层海温、热含量和洋表风应力等资料探讨了ENSO十年际尺度变率的可能机制。结果表明，热带西南太平洋不仅是年代际信号的显著区，同时也有可能是影响ENSO循环十年际变化的关键区。热带西南太平洋的海温暖异常经热带中太平洋东传到热带东太平洋，导致热带东太平洋产生暖的海温异常，这种海温异常进而激发了澳大利亚东部沿岸的大气，产生反气旋性风应力异常。在这种风场的作用下，其下方海水向四周辐散，使热带西南太平洋的温跃层变浅，产生负的温度异常，此后发生反位相的循环。整个循环过程所需的时间约为13a。     

海冰展望和天气过程预报方法探讨

计算、分析,大连站冬季气温与同期渤、黄海海冰冰级的年际变化,不仅趋势一致且量级也相差很小。同时分析了最近4年冬季气温距平的逐日演变与影响渤、黄海大风降温天气过程的相关关系,得到一些有预报意义的指标。试报获得了满意结果。     

渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.