北半球冬季海平面气压场的气候基本态与气候变率特征及其影响的初 …

研究了近１００多年冬季北半球海平在气压面场的气候基本态、气候变率的特征及时间演变规律。指出北半球冬季海平面气压基本态的标准差的高值区在北太平洋的阿留申低压区、冰岛低压区的西北部及西伯利亚高压区。基本态的第一特征向量表现为弱西伯利亚高压、强北大西洋高压的强纬向环流的特征;第二特征向量表现为弱阿留申低压及强北太平洋高压。研究还指出,阿留申低压区及冰岛低压区在基本态改变的同时,标准差也有长期变化,而且主     

北半球夏季大气活动中心与海平面气压场的气候基本态及变率特征

研究了近１００多年北半球夏季大气活动中心强度与北半球产面气压场的气候基本态及气候变率特征及时间演变。指出,夏季太平洋高压区与印度 压区的变化;第二模态主要表现太平洋高压及大西洋高压的特征。它们都有明显的长期变化。近百年来,印度低 与太平洋高压已明显地加强了,大西洋高压也有所加强。印度低压的低频强度具有大约８０年周期变化特征。而太平洋高压及大西洋高压则表现为明显的正趋势,它们的突变加强发生在本世纪末     

近百年北半球冬季海平面气压场与冬季气温的多时间尺度相关

用１８８４～１９９４年资料研究了北半球冬季海平面气压距平场的时空结构及其与北半球冬季气温的相关关系。指出,近百年北半球冬季大尺度海平面气压场表现为４个基本模态。研究了这些模态的空间环流结构和时间演变特征（长期趋势、突变及阶段性）。指出,反映北半球阿留申低压强度的冬季海平面气压距平场的第二特征模态,在年际,年代际变化关系上与北半球的平均气温关系是非常密切的。     

北半球冬季大气活动中心的基本态特征及影响研究

通过研究近100多年北半球全部大气活动中心30年以上的慢变平均值（气候基本态）、气候变率特征及时间演变规律，指出阿留申低压与冰岛低压的基本态改变最大。基本变态变化最小的是北太平洋高压，其次是北美高压。基本态的变化表现为两个基本模态：第一模太为弱（强）的NAO，较弱（强）的NPO，强（弱）的西伯利亚高压物较弱（强）的阿留申低压的特征；第二模态主要表现为弱（强）的阿留申低压及弱（强）的西伯利亚高压的特征。近期北半球环流基本态是处于第一模态明显的负位相，第二模态明显的正位相下，即特别弱的西伯利亚高压、特别强的阿留申低压及强NAO的慢变环充背景下。这种慢变的环流背景场还可能维持30年左右。所以北半球冬委今后还将长期处于气候暖背景下。     

长江中下游气候的长期变化及基本态特征

研究了1885年以来，我国长江中下游四季及年降水量，四季及年平均气温的长期变化，指出长江中下游四个季及年的总降水量（平均气温）都是正的趋势，但有季节的差异，春季是升温同时增雨最显著的季节，还研究了我国长江中下游降水与气温的气候基本态及气候变率的特征及时间演变规律，指出，60年代以后夏季气温变化的异常程度几乎比以前大了一倍，在冬季，近期在暖背景下的冬季气温变率变小的特征表明长江中下游可能出现持续发暖冬特征，还指出，80年代后我国的长江中下游存季降水处于高基本态与高气候变率时段，应注意频繁发生的夏季洪涝灾害，研究还指出，长江中下游夏季降水与印度季风的气候基本态反相关密切，印度季风及东亚夏季风与长江中下游夏季气温变化在各种尺度上有明显的正相关。     

哈尔滨气温的长期变化及基本态特征

利用1881—2009年的气温观测资料,研究了哈尔滨年及四季平均气温的气候基本态和气候变率特征。结果表明,20世纪80年代以来哈尔滨夏季气温变化的异常程度显著增加。在冬季,近期哈尔滨气温处于暖背景及小变率的时段,反映了哈尔滨很长时间内大多数年份还将维持暖冬天气。近49年哈尔滨平均气温、平均最高(低)气温和平均日较差的时间变化特征显示,哈尔滨的年及四季平均气温都呈上升趋势,冬季增暖幅度最大;最高(低)气温变化趋势与平均气温一致,但无论年及四季,平均最高气温的变化速率都小于平均气温,平均最低气温的变化速率都大于平均气温。     

亚洲冬季地表气温与北半球海平面气压场的关系

利用NCEP资料对1949～1999年间的地表气温进行经验正交函数分解(EOF),得到的前两个模态均表明,20世纪70年代中期以后,在两个模态迭加的情况下,亚洲大部分区域冬季气温升高,增暖明显,发生了显著的年代际变化.奇异值分解(SVD)冬季亚洲地表气温和北半球海平面气压场得到的结果说明,北极涛动对亚洲冬季气温的年代际变化有显著影响,其次北太平洋海平面气压与陆地海平面气压的反相分布可能对亚洲冬季气温的年际变化有影响.     

20世纪印度洋气候变率特征

利用时间连续性相对较为理想的 GISST资料 ,分析了 2 0世纪印度洋气候变率的基本特征 ,探讨了它与赤道中、东太平洋和西太平洋暖池区气候变化之间的联系 ,结果表明 :(1 )北印度洋 SST的季节变化具有鲜明的季风特征 ,在西南季风爆发期 ,海温达到全年最冷 ;南印度洋 SST的季节循环特征较为合乎常规 ,大致落后太阳辐射季节循环 2个月左右 ;赤道印度洋沿着非洲东海岸 ,SST的季节变化受季风带影响显著 ,但在赤道中东印度洋 ,SST的季节循环特征不明显。(2 )印度洋 ,特别是 2 0°S以北的热带印度洋 SST的变化 ,具有显著的整体一致性 ,自 2 0世纪 50年代中期以来持续变暖 ,赤道印度洋增暖了大约 0 .6℃。当赤道中东太平洋出现暖异常时 ,2 0°S以北的热带印度洋海域同样出现暖异常 ;赤道印度洋 SST与 Nino3区指数的相关系数 ,在滞后 Nino 3区指数 4～ 5个月左右达到最大。 (3)西太平洋暖池区 SST的变化 ,与南印度洋西风漂流区、赤道北印度洋存在显著的正相关。在年代际的时间尺度上 ,赤道印度洋和西太平洋暖池区 SST的变率特征极为一致。 (4)南印度洋 SST的年际振荡幅度 ,远强于热带印度洋 ;南印度洋的 SST演变特征 ,从统计上看 ,更多地与西太平洋暖池 SST变化相协调。     

反演台风海平面气压场与NCEP及报文资料的对比

利用QuikSCAT散射计获取的海面风场资料,借助UWPBL模式,对2006年3个台风个例的海平面气压场进行了反演。通过将反演结果与NCEP海平面气压场及台风报文资料的对比分析,表明反演的台风海平面气压场准确性较NCEP海平面气压场高,但与报文资料相比,中心气压明显偏高,因此这种利用散射计风场反演海平面气压的方法虽有一定的准确性,但精确度还有待提高。     

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。     

A Preliminary Study on the Polar Climate Predictability

Studies have revealed that predictability of the atmospheric general circulation is generally high in the tropics throughout the year and that there is some predictability in the Northern extra-tropical winter at-mospheric circulation through some patterns of tele connection. Predictability of the general circulation at the polar regions has still remained as a ‘cold’ topic and little has been known about this question. Based on a preliminary study on the predictability by using the Institute of Atmospheric Physics (IAP) general circulation model, it is found that the SST-related predictability of the Southern winter lower atmospheric circulation in Antarctica is reasonably high and that there is some predictability in the 500 hPa and 200 hPa geopotential height fields over Europe and the Okhotsk Sea region during the Northern winter. It is sug-gested that more researches on this issue based on data analysis and model simulations are needed to obtain better understanding.     

气候动力学与气候预测理论的研究

主要概述了中国科学院大气物理研究所近些年来在气候动力学与气候预测理论研究领域的若干重要研究进展.通过对气候系统变化多尺度特征及其动力学的分析和研究,提出了一系列气候系统动力学理论,并在此基础上提出了适合于我国季风气候特点的气候预测理论和方法,在国际上率先开展了跨季度数值气候预测,进一步建立了先进、完善的短期数值气候预测系统,并应用于我国夏季旱涝预测业务.这些工作既带有极大的基础性意义,同时也具有巨大的应用价值,为我国大气科学及气候科学乃至环境科学的研究提供了重要工具.     

北半球冬季欧亚遥相关型的变化特征及其对我国气候的影响?

利用NCEP/NCAR再分析资料和我国160站地表面气温和降水的观测资料, 首先采用旋转经验正交函数 (REOF) 方法定义了冬季欧亚遥相关型 (EU), 并计算了冬季的欧亚遥相关型指数 (EU指数), 在此基础上分析了欧亚遥相关型的时间和空间变化特征, 并进一步研究了与欧亚遥相关型异常相联系的东亚冬季风系统变化以及我国冬季气温和降水的异常。针对欧亚遥相关型的分析结果表明, 在欧亚大陆上空, 大气内部存在与EU相联系的波列从北大西洋传播到乌拉尔山以东的欧亚大陆地区。在时间变化上, 冬季EU以为年际变率为主, 年代际变化的分量不明显, 其显著周期表现为2～4年。当冬季EU处于正位相时, 与之相关联的东亚大气环流异常表现为: 东亚地区高空的急流增强、 东亚大槽加深, 导致东亚冬季风偏强, 东亚地区温度偏低, 从而使得我国东部降温、 降水减少; 反之, 当冬季EU处于负位相时, 我国东部增温、 降水增加。     

A preliminary study on the relationship between Arctic Oscillation and daily SLP variance in the Northern Hemisphere during wintertime

In the present study, the authors investigated the relationship between the Arctic Oscillation (AO) and the high-frequency variability of daily sea level pressures in the Northern Hemisphere in winter (November through March), using NCEP/NCAR reanalysis datasets for the time period of 1948/49-2000/01.High-frequency signals are defined as those with timescales shorter than three weeks and measured in terms of variance, for each winter for each grid. The correlations between monthly mean AO index and high-frequency variance are conducted. A predominant feature is that several regional centers with high correlation show up in the middle to high latitudes. Significant areas include mid- to high-latitude Asia centered at Siberia, northern Europe and the middle-latitude North Atlantic east of northern Africa. Theirs trong correlations can also be confirmed by the singular value decomposition analysis of covariance between mean SLP and high-frequency variance. This indicates that the relationship of AO with daily Sea Level Pressure (SLP) is confined to some specific regions in association with the inherent atmospheric dynamics. In middle-latitude Asia, there is a significant (at the 95% level) trend of variance of-2.26% (10yr)^-1. Another region that displays a strong trend is the northwestern Pacific with a significant rate of change of 0.80% (10 yr)^-1. If the winter of 1948/49, an apparent outlier, is excluded, a steady linear trend of 1.51% (10 yr)^-1 shows up in northern Europe. The variance probability density functions (PDFs) are found to change in association with different AO phases. The changes corresponding to high and low AO phases, however, are asymmetric in these regions. Some regions such as northern Europe display much stronger changes in high AO years, whereas some other regions such as Siberia show a stronger connection to low AO conditions. These features are supported by ECMWF reanalysis data. However, the dynamical mechanisms involved in the AO-high frequency SLP variance connection have not been well understood,and this needs further study.     

几年来我国气候年际变异和短期气候预测研究的一些新成果

为了热烈庆祝中国科学院大气物理研究所成立80周年(1928～2008年),作者谨就五年来中国科学院大气物理研究所的科学家们完成的关于我国气候变异和气候预测方面的研究工作若干新成果作一些非常概要性的介绍,个中也包含一点所外科学家的工作。不周和不当之处只有请读者海涵和批评指正了。本文介绍的主要进展有三个方面:关于我国气候年际变异的研究、ENSO预测研究和数值气候预测研究。     

Interdecadal Variability of the East Asian Winter Monsoon and Its Possible Links to Global Climate Change

This paper presents a concise summary of the studies on interdecadal variability of the East Asian winter monsoon (EAWM) from three main perspectives. (1) The EAWM has been significantly affected by global climate change. Winter temperature in China has experienced three stages of variations from the beginning of the 1950s: a cold period (from the beginning of the 1950s to the early or mid 1980s), a warm period (from the early or mid 1980s to the early 2000s), and a hiatus period in recent 10 years (starting from 1998). The strength of the EAWM has also varied in three stages: a stronger winter monsoon period (1950 to 1986/87), a weaker period (1986/87 to 2004/05), and a strengthening period (from 2005). (2) Corresponding to the interdecadal variations of the EAWM, the East Asian atmospheric circulation, winter temperature of China, and the occurrence of cold waves over China have all exhibited coherent interdecadal variability. The upper-level zonal circulation was stronger, the mid-tropospheric trough over East Asia was deeper with stronger downdrafts behind the trough, and the Siberian high was stronger during the cold period than during the warm period. (3) The interdecadal variations of the EAWM seem closely related to major modes of variability in the atmospheric circulation and the Pacific sea surface temperature. When the Northern Hemisphere annular mode/Arctic Oscillation and the Pacific decadal oscillation were in negative (positive) phase, the EAWM was stronger (weaker), leading to colder (warmer) temperatures in China. In addition, the negative (positive) phase of the Atlantic multi decadal oscillation coincided with relatively cold (warm) temperatures and stronger (weaker) EAWMs. It is thus inferred that the interdecadal variations in the ocean may be one of the most important natural factors influencing long-term variability in the EAWM, although global warming may have also played a significant role in weakening the EAWM.     

国际上年代际到世纪时间尺度气候变化的研究

系统介绍国际上关于年代际和世纪时间尺度气候变化的最新研究,并就其主要科学问题进行了概括,以促进中国在这个领域的进步.     

关于我国夏季气候年代际变化特征及其可能成因的研究

利用我国160个台站1951～2000年夏季(6～8月)降水和气温观测资料,以及NCEP/NCAR海温、风场和水汽的再分析资料,分析了我国夏季风降水和气温的年代际变化特征及其可能成因.分析结果表明,我国夏季降水有明显的年代际变化,在1976年前后发生了一次明显的气候跃变,从1977年到2000年夏季长江流域的降水明显增加,而华北地区和黄河流域夏季降水明显减少,出现了严重干旱.分析结果还表明,我国西北地区降水的振荡位相要超前于华北地区降水振荡位相5～8年,华北地区气候年代际时间尺度变化是从1977年起降水减少,气温上升;但西北地区从20世纪70年代开始,则温度升高,降水增多.此外,分析结果也表明我国气温同样有年代际变化,但不如降水年代际变化明显.作者还从热带太平洋SST(海面温度)的年代际变化及其对中印半岛和东亚上空水汽输送的影响,分析了上述我国气候年代际变化的可能成因.分析结果表明,热带中东太平洋的SST也有明显的年代际变化,从1976年以后热带中东太平洋海水明显增暖,出现了明显的"类似El Nino型"的SST距平分布,呈现出"年代际的El Nino现象".这种海温异常分布减弱了亚洲夏季风,从而减弱了从热带太平洋、中国南海和孟加拉湾向东亚的水汽输送,造成水汽输送在长江流域辐合,使到达华北地区的水汽大大减弱,因此引起长江流域降水明显增加,而华北地区明显减少,出现了持续性严重干旱.