500hPa位势高度场和北太平洋海温场与内蒙古农区夏季旱涝分析

对内蒙古夏季农区旱、涝前期500hPa位势高度场和北太平洋海温场进行了相关分析。得出了农区旱涝的诸关键区，发现影响农区旱涝趋势的500hPa位势高度场的关键区位置偏北，影响农区旱涝趋势的北太平洋海温分东、西两个海域，初夏西太平洋副高脊线位置的变化与赤道东太平洋海温的变化有密切的关系。     

吉林省夏季旱涝的前期影响因子分析

通过吉林省夏季降水与前期各层高度场(500hPa、100hPa、slp和sst)逐季滑动相关普查,发现与前冬的各层高度场均有较好的相关,相关较好的区域分别在大西洋、亚洲北部和太平洋中部等区域,进而分析北大西洋涛动(NAO)、亚洲区环流和太平洋中部的副高对吉林省夏季降水的形成的可能影响,发现当前一年秋冬季大西洋暖高异常弱(即北大西洋涛动偏弱),亚洲冬季风偏弱(亚洲区域极涡纬度偏北)和太平洋中部暖高异常强大时对应着吉林省夏季降水偏少,极易发生干旱;反之,对应吉林省夏季降水偏多,易发生洪涝;并结合ENSO等与旱年和涝年进行综合分析,制定出用前冬的异常环流因子及ENSO信号预测夏季旱涝的预测指标。     

赤道太平洋海温异常对宁夏7月降水的影响

基于1981—2018年宁夏7月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及ERSSTv5海温资料,分析宁夏7月降水变化规律及其成因,探讨赤道太平洋海温异常对降水的影响。结果表明:(1)7月降水以年际变化为主,2000年之后降水的极端性和异常性增强。(2)7月中高纬500 hPa位势高度距平呈"西低东高"分布型,其中,巴尔喀什湖为负高度距平,中国华北、东北至日本海为正高度距平。低纬孟加拉湾—南海附近低值系统活跃,同时配合700 hPa来自西北太平洋异常偏南风的水汽输送,造成宁夏7月降水异常偏多。(3)21世纪以来赤道太平洋海温对宁夏7月降水的指示意义增强,特别是在ENSO衰减位相的冬末春初,当前期赤道太平洋呈"西暖中冷"("西冷中暖")的偶极型分布时,7月副热带西太平洋异常气旋(反气旋)对水汽的输送起到重要作用,配合500 hPa "西低东高"("西高东低")的异常形势,使得宁夏7月降水更容易表现出异常偏多(偏少),一定程度上反映出中部型ENSO事件对宁夏降水的影响。     

北太平洋海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡相互作用的统计分析

本文采用斜交PROMAX因子分析方法分析了1954—1986年北太平洋逐月海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡环流指数(7个因子)的相互关系,指出(1)500hPa西太平洋副高和极涡指数与北太平洋海温的相关值存在明显的年变化,以赤道太平洋区最敏感,(2)赤道东太平洋海表温度的变化与10个月前的极涡中心强度、同期和1—3个月前西太平洋副高面积、强度、位置变化有联系,(3)500hPa西太平洋副高面积和强度的变化受到前3—5个月赤道东太平洋和3个月前赤道中太平洋海表温度的影响,500hPa西太平洋副高位置与前3—5个月赤道东太平洋海表温度有联系.     

河北省旱涝的变化特征及其相关的海气异常型分析

利用河北省及邻近区域73个气象站1961—2009年逐年降水资料,同期NCEP/NCAR再分析资料,NOAA太平洋海温等资料,分析了河北省干旱的时空变化特征,并应用奇异值分解、合成分析等方法,研究了河北省典型旱涝年份与同期太平洋海温场和环流场的异常特征.结果表明：河北省旱涝异常的空间型分布主要有2种,这些空间型的时间变化除了具有明显的年际变化外,还存在显著的年代际变化.SVD（奇异值分解）分析揭示的河北省旱涝和海气异常的关系表明,当赤道东太平洋年平均海温异常偏低,北太平洋海盆中部年平均海温异常偏高的年份,河北省大部分地区容易偏涝,反之,易干旱.典型干旱年,500 hPa平均高度场上贝加尔湖西南部以及极地500 hPa年平均高度场为正异常,阿留申地区南部为负异常;亚洲中高纬地区环流从西到东呈现-+-的环流异常纬向分布.而典型雨涝年500 hPa平均高度场上贝加尔湖西南部以及极地500 hPa年平均高度场为负异常,阿留申地区南部为正异常;亚洲中高纬地区环流从西到东呈现-+的环流异常纬向分布.     

华东冬季异常冷暖与大气环流和海温的关系

利用1951-2007年华东地区14个代表站冬季(12-2月)温度资料和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,通过合成分析、相关分析等方法,研究了华东地区冬季气温的气候变化及其与北半球500 hPa高度场、北太平洋海温场的关系.结果表明:华东地区冬季气温具有明显的年代际气候变化特征;前期夏季北半球500 hPa高度距平场和前期春季北太平洋海温距平场分布可作为华东冬季异常冷暖年的前兆信号;夏季北太平洋中部地区500 hPa高度场变化及前期10月西太平洋副高强弱变化,对华东地区冬季气温变化具有很好的指示性;春季南赤道海流区和西风漂流区海温异常变化,对华东地区冬季气温变化也具有很好的指示意义.     

关于ENSO本质的进一步研究

基于ENSO是热带太平洋海气相互作用产物的科学观点,一系列的分析研究表明:赤道太平洋次表层海温异常(SOTA)有明显的年际变化(循环),并且与ENSO发生密切相关;ENSO的真正源区在赤道西太平洋暖池,赤道西太平洋暖池正(负)SOTA沿赤道温跃层东传到东太平洋,导致El Nino(La Nina)的爆发;在暖池正(负)SOTA沿赤道温跃层东传的同时,将有负(正)SOTA沿10°N和10°S两个纬度带向西传播,从而构成SOTA的循环;热带太平洋SOTA年际循环的驱动者主要是由异常东亚季风所引起的赤道西太平洋纬向风的异常.进而,可以提出关于ENSO本质的一种新理论,即ENSO实质上主要是由异常东亚季风引起的赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的年际循环.       

福建夏季降水异常与ENSO循环及东亚季风的关系

利用NCEP/NCAR发布的500hPa高度和OLR场以及福建38个站降水资料,分析了福建夏季降水异常与ENSO及东亚夏季风、西太平洋副高的关系.结果表明,西太平洋副高南北进退的异常及位于我国东南沿海的热带季风环流的异常变化,直接影响夏季降水的异常副高脊线位置由春入夏北进的急缓,可能是夏季旱涝前期征兆;ENSO发展不同阶段,西太平洋副高脊线位置年变程存在较大的差异,夏季旱涝在较大程度上依赖ENSO循环的不同阶段.与ENSO循环有关的东亚太平洋地区EPA遥相关距平波列,严重地影响西太平洋副高南北位置及东亚夏季风强弱变化,是导致福建降水异常的一个重要途径.     

福建夏季降水异常与ENSO循环及东亚季风的关系

利用NCEP／NCAR发布的500hPa高度和OLR场以及福建38个站降水资料，分析了福建夏季降水异常与ENSO及东亚夏季风、西太平洋副高的关系。结果表明，西太平洋副高南北进退的异常及位于我国东南沿海的热带季风环流的异常变化，直接影响夏季降水的异常：副高脊线位置由春入夏北进的急缓，可能是夏季旱涝前期征兆；ENSO发展不同阶段，西太平洋副高脊线位置年变程存在较大的差异，夏季旱涝在较大程度上依赖ENSO循环的不同阶段。与ENSO循环有关的东亚太平洋地区EPA遥相关距平波列，严重地影响西太平洋副高南北位置及东亚夏季风强弱变化，是导致福建降水异常的一个重要途径。     

近40a江苏省冬季气温异常的演变及其涨气背景场特征

通过1961－1998年江苏省11个站点冬季平均气温的EOF分析，探讨江苏省冬温异常的演变特征，并分析其同期及前期500hPa高度距均，海温距平场的特征，指出冬季异常冷年，同期与前期500mPa高度距平场主要表现为亚洲－太平洋地区阻塞形势发展，经向环流加强，同期至前期6个月赤道东太平洋海温为持续负距平。而暖冬同期与前期500hPa高度距平场的特征特征是，西太平洋海温为持续负距平。而暖冬同期与前期500hPa高度距平场的特征是，西太平洋副高势力较强，亚欧大陆中高纬 纬向环流占优势，同期赤道东太平洋海温具有厄尔尼诺的特征，但前期赤道东太平洋海温距平具有由负向正转变特征。     

冬季菲律宾周围对流活动与北太平洋风暴轴联系的数值模拟

通过利用IAP 2-L AGCM进行的数值模拟,进一步揭示了冬季菲律宾周围对流活动异常对北太平洋风暴轴变化的影响及其二者联系的物理机制和物理过程。结果表明:当菲律宾周围对流活动增强时,在500 hPa等压面图上强迫产生一个自赤道西太平洋开始,经我国东部、堪察加半岛、白令海,到美国西海岸的异常波列;位于西太平洋的经向三圈环流增强,位置北移;在风暴轴的西半部和东端斜压性增强;从而导致了北太平洋风暴轴增强、北抬、东伸。     

2010年和1998年西北太平洋热带气旋频数异常与东亚夏季风系统的关联性分析

利用西北太平洋编号台风资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA向外长波辐射(outgoing longwave radiation,OLR)资料等,选取西北太平洋热带气旋频数异常偏少的2010年和1998年,诊断分析ENSO事件及其东亚夏季风环流异常与热带气旋频数异常的关系,给出东亚夏季风系统部分成员影响热带气旋频数的天气学图像:由春入夏,赤道东太平洋海温异常偏暖,赤道哈得来环流偏强,沃克环流偏弱;西太平洋副热带高压异常强大,位置偏西;季风槽位置偏南,东西向不发展;南海、西太平洋越赤道气流偏弱;异常热源和水汽汇偏南,南海和菲律宾以东地区对流活动受到抑制,热带对流活跃区位于赤道以南;热带气旋生成个数明显偏少,位置偏西。     

南半球环流异常与我国夏季旱涝分布关系及其影响机制

利用1951—2000年NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料及全国160站降水量资料, 采用奇异值分解、相关和合成分析方法, 研究6—8月南半球500 hPa高度、高低层纬向风距平差异常 (Δu₈₅₀-Δu₂₀₀) 与我国夏季旱涝分布的关系及其影响机制。结果表明:当500 hPa澳大利亚高压脊偏强及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为负值时, 来自南半球冷空气活动偏弱, 有利于西北太平洋副热带高压位置偏南, 热带季风偏弱, 我国夏季雨带偏南。反之, 当澳大利亚高压脊偏弱及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为正值时, 我国北方降水偏多。同时, 定义了澳大利亚冬季风指数, 指出澳大利亚冬季风强年和弱年影响我国夏季旱涝分布异常的水汽输送型式不同。     

热带太平洋上空大气热源、水汽汇的年际变化及其与海温异常之间的联系

利用ECMWF(1979～1993年)的再分析资料计算分析了热带太平洋上空大气热源及水汽汇的年际变化及其与海表温度异常之间的联系。通过SVD的分析,发现大气热源的垂直积分〈Q1〉和水汽汇垂直积分〈Q2〉异常与SST异常有着较高正相关关系的热带太平洋区域主要集中在170 E以东的5 S～5 N之间的一个狭长带中。分析大气热源和水汽汇的空间结构,则发现在赤道太平洋中、东部地区,除了最低层(962.5 hPa)和最高层(85 hPa)以外,对流层其余各层Q1、Q2异常与SST异常都存在较高的正相关关系;而在赤道西太平洋地区,850 hPa层以下,Q1异常与SST异常为负相关关系,在962.5 hPa相关系数甚至为 -0.59,其余各层Q1、Q2异常与SST异常也只有很弱的正相关关系。     

北半球夏季海洋性大陆区域气候与EP型ENSO:直接与间接联系

利用1979—2009年的NECP资料、Hadley海温月平均资料和CMAP降水资料,采用Kao and Yu(2009)的方法定义了夏季EP型ENSO指数EPI,用合成分析的方法分析了东部型ENSO与海洋性大陆降水的关系。结果表明:EPI与MC(Maritime Continent,海洋性大陆)区域降水变化间存在非常弱的负相关。造成这一弱相关的原因是EPI与MC区域降水在某些年份存在同号变化。在剔除Nio4信号后,海洋性大陆区域降水序列与EPI与存在着同号和反号两种关系。反号关系是通常所认为的,当经典的El Nio(La Nia)发生时MC区域降水出现显著地减少(增多)。此时,沿赤道的异常Walker环流建立了EP型ENSO与MC区域气候间的直接联系。而在同号关系时,菲律宾以东异常加热和SPCZ区域异常冷却引起的西北—东南走向的垂直环流圈削弱了MC区域与赤道东太平洋之间的异常Walker环流所建立的直接联系,或者说,赤道东太平洋区域SSTA与MC区域降水异常的形成是通过SPCZ区域SST的反号异常而产生间接联系的。这种机制的揭示为深刻认识ENSO影响海洋性大陆区域甚至东亚地区气候变动的联系提供了新的线索。     

华北夏季旱涝的环流特征分析

本文运用月降水量、500hPa、100hPa月平均高度场和海平面气压场，在对50a华北夏季旱涝等级重新评定的基础上，分析了与华北夏季旱涝年对应的环流异常特征。结果表明华北旱涝年，对应整个北半球上各层都存在显著的环流异常变化。旱年500hPa环流异常使得极涡偏心，相应乌拉尔山和北美的气候槽偏强；中纬度位于华北的平均槽东移到朝鲜日本一带，而西部脊东移控制华北；低纬西太平洋副高偏东，印度低压槽偏弱。涝年则相反。在海平面气压场上，除了在与高层对应的显著异常区有相应变化外，在我国东部大陆大部及赤道中东太平洋上也有一显著的异常区，证实夏季风和KNSO与华北旱涝存在密切的联系。在100hPa高度场旱涝年环流差异主要表现为南亚高压南北界的位置变化。     

热带对流活动异常对华南前汛期旱涝影响的诊断分析

利用月平均OLR资料，分析了影响华南前汛期旱涝的前期与同期中低续对流活动异常的分布特征，结果表明菲律宾附近海域与赤道中东太平洋对流活动的异常是影响前汛期旱涝的重要因子；前期冬季西太平洋暖池附近对流活动异常变化则是旱涝前期一个强的征兆信号，分析中还揭示了东亚太平洋中低纬Hadley环流的异常直接影响到华南前汛期旱涝。为了探讨前汛期旱涝成因，文中进一步分析了北半球大气环流动力结构对菲律宾附近海域对流活动异常的响应，提出该海域对流活动的异常可通过影响大气环流的遥相关波列而影响华南前汛期旱涝的可能途径。     

中国东北南部地区冬季气温异常的海气背景分析

利用1951—2005年中国沈阳、通化、营口、丹东气温和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了中国东北南部地区冬季气温的异常变化及其海气背景。结果表明:中国东北南部地区冬季气温具有明显的年代际变化特征;冬季异常冷暖年份,其同期与前期500 hPa高度和海温距平场分布具有明显不同;前期春季(3—5月)贝加尔湖高压和西太平洋副热带高压的强弱变化,西风漂流区海温、赤道东太平洋关键区海温及2个海区海温距平差,对中国东北南部地区冬季气温的异常变化均具有较好的预测指示意义。前期夏季(7—9月)赤道东太平洋关键区海温对中国东北南部地区冬季气温异常变化具有指示性。     

气候系统模式FGOALS_gl模拟的赤道太平洋年际变率

本文分析了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/IAP) 发展的气候系统模式FGOALS_gl对赤道太平洋年际变率的模拟能力。结果表明, FGOALS_gl可以较好地模拟出赤道太平洋SST异常年际变率的主要特征, 但模拟的ENSO事件振幅偏大, 且变率周期过于规则。耦合模式模拟的气候平均风应力在热带地区比ERA40再分析资料的风应力强度偏弱30%左右, 由此引起的海洋平均态的变化, 是造成模拟的ENSO振幅偏强的主要原因。FGOALS_gl模拟的ENSO峰值多出现在春季或夏季, 原因可归之于模式模拟的SST季节循环偏差。耦合模式可以合理再现ENSO演变过程, 但观测中SST异常的东传特征在模式中没有得到再现, 这与模拟的ENSO发展模态表现为单一的 “SST模态” 有关。模拟的ENSO位相转换机制与 “充电—放电” 概念模型相符合, 赤道太平洋热含量的变化是维持ENSO振荡的机制。在ENSO暖位相时期, 赤道中东太平洋与印度洋—西太平洋暖池区的海平面气压距平型表现为南方涛动型 (SO型), 200 hPa位势高度分布表现为太平洋—北美遥相关型 (PNA型)。     

三江源地区春夏季降水与太平洋海温的关系

从预测三江源地区春季、夏季降水趋势的需要出发,利用聚类分析法将三江源地区春、夏季降水场分为3个区域。通过对3个区春、夏季降水指数与前期太平洋海温相关普查,定义了与3个区春、夏季降水指数相关的海温分布型指数。冬季西太平洋海温偏低(偏高),赤道中、东部太平洋海温偏高(偏低)的海温分布型造成三江源1区、3区春季降水减少(增加);冬季赤道太平洋中部、加利福尼亚海域海温偏高(偏低)的海温分布型造成2区、3区夏季降水减少(增加)。对冬季太平洋海温分布型与后期春、夏季500 hPa北半球高度场的相关分析结果表明:当冬季西太平洋海温综合指数高(低)时,春季高度场印度高压、中西伯利亚槽及阿留申低槽加强(减弱),三江源地区春季降水偏少(偏多);而当冬季太平洋中部、加利福尼亚海域海温综合指数高(低)时,夏季高度场伊朗高压、中西伯利亚高脊加强(减弱)及西太平洋副高位置偏南(偏北),夏季降水偏少(偏多)。