梅雨发生前对流层顶及平流层异常信号的分析

利用NCEP和欧洲中心的ERA-Interim再分析资料结合中国国家气候中心的20a梅雨观测资料,分析了梅雨发生前江淮地区对流层顶和位涡的异常以及北半球环状模指数的变化。研究表明,江淮地区在梅雨开始前3—5天会出现对流层顶的下降,且高度的经向变化比纬向变化更为明显。对流层顶的降低与北方冷空气的南下入侵、东亚季风的爆发以及急流轴北跳引起的频繁的对流层顶折卷过程有关。对流层顶的下降伴随着来自平流层的高位涡冷空气的入侵。而梅雨发生前江淮地区上空对应正位涡异常,这一异常的建立和维持与贝加尔湖、西西伯利亚、鄂霍次克海附近的正位涡异常有关;而梅雨发生前江淮地区平流层温度达到极大值,梅雨爆发后开始下降,纬向风则处于西风到东风的转换期。梅雨期的总降水量与对流层上部平流层下部的北半球环状模指数存在一致的正相关关系,而在梅雨发生前15—30天,这种相关性尤为显著。这一结果说明,在对流层顶附近的北半球环状模指数对梅雨期降水量的预测有较好的指示意义。     

南极对流层—平流层下部气候变化特征及其原因

利用南极１６站３０余年地面至３０ｈＰａ１０层月平均气温距平序列资料，采用最大熵功率谱方法，研究了南极对流层至平流层下部气候变化的长期趋势和周期性特征，并讨论了平流层（对流层）气候变化与南极臭氧总量（南半球５００ｈＰａ环流）变化之间的联系。指出：南极气温具有明显的长期趋势和周期性变化；平流层下部显著变冷，对流层增暖，变化最大层高度在１００，７００ｈＰａ，最大降冷速率远大于增暖速率，气层稳定度趋于减弱     

2000年北半球平流层、对流层质量交换的季节变化

用2000年NCEP资料,P坐标下Wei公式诊断北半球平流层、对流层交换的季节变化.主要结论:(1)热带西太平洋是物质由对流层向平流层输送的主要通道,并有明显的季节性东西移动.由于2000年赤道辐合带偏弱,因此秋季通量最大.(2)中高纬度地区同时存在向上、向下的通量,大尺度槽区伴随着平流层向下的输送.一年中冬春季向下的输送强,夏秋季较弱,其季节变化与大尺度环流的季节性变化一致.(3)东亚地区存在很强的平流层向下输送,且中心位置移动不大.只占北半球5.6%面积的东亚其年净交换量竟占北半球的29%,这说明东亚地区的平流层与对流层之间的质量交换对北半球平流层、对流层交换研究的重要性.     

北半球环状模和东北冷涡与我国东北夏季降水关系分析

利用国家气象信息中心提供的1951～2004年全国160个测站月平均降水资料和欧洲中心提供的ERA-40再分析资料,对近50多年东北地区夏季降水、东北冷涡与前期北半球环状模和海温的关系进行了统计分析,定义了一个夏季(6～8月)东北冷涡强度指数(NECVI)。结果表明:NECVI能够较好表征东北低涡的气候效应;夏季东北冷涡强度与降水存在显著的正相关,东北冷涡强年,降水偏多,前期2月北半球环状模(NAM)偏弱;东北冷涡偏弱年,降水偏少,前期2月NAM偏强。此外,夏季东北冷涡与前期的中国近海海温存在显著的负相关,前期NAM和中国近海海温的异常可以作为夏季东北冷涡异常的一个前兆信号,进而为东北地区夏季降水异常的预测提供参考依据。     

冬季SSW低频特性及平流层低层和对流层中层环流异常

研究了１９８３－１９８４年冬季及１９８５－１９８６年冬季平流层爆发性增温（简记为ＳＳＷ，下同）的活动特征，发现ＳＳＷ的活动具有３０－６０天的季节内低频振荡特性，通过对１９８５－１９８６年冬季ＳＳＷ和反ＳＳＷ时段温压场特征的对比分析，发现ＳＳＷ事件不仅引起平流层低层环流的异常，而且在对流层中层的环流也有明显的异常，甚至表现更显著。伴随着ＳＳＷ和反ＳＳＷ的低频循环，极涡流型、中高纬和中低纬环流的经向度     

上对流层-下平流层交换过程研究的进展与展望

上对流层和下平流层(UTLS)区域的高度范围大致为5～20 km.UTLS区域大气成分的分布及变化对于认识气候长期变化也极为重要,因为该区域的臭氧是一种有效的温室气体,其中的水汽、卷云和气溶胶对太阳短波辐射和地球长波辐射有很强的调制作用,因而对于天气和气候变化产生不可忽略的辐射强迫作用; UTLS区域中,还有航空业的飞机排放,强对流云云中与云上闪电产生相当量的NOx,这些都对UTLS区域乃至更高及更低层大气的化学成分与分布产生重大影响.该文介绍上对流层和下平流层区域的交换过程研究的意义和手段,同时介绍有关研究的进展,重点回顾近年来国内一些学者开展的工作.另外,还列举一些研究问题和方向,最后重点展望青藏高原上空上对流层-下平流层区域的研究,因为该地区UTLS交换过程不仅具有显著区域特征,而且在全球平流层-对流层交换中可能有重要贡献.     

对流层和平流层温度中ENSO信号的多种资料比较

本文利用1980～1999年卫星资料Microwave Sounding Unit (MSU)和5种再分析资料(ERA40、JRA25、NCEP1、NCEP2、MERRA),分析了北半球冬季全球对流层中层和平流层低层温度变化中的ENSO信号,讨论了ENSO暖冷位相时温度异常的对称性和非对称性,并以MSU卫星资料为标准,...     

热带平流层与对流层之间相互作用的研究进展

以热带平流层和对流层大气中的准两年振荡和ENSO现象,以及热带平流层和对流层交换（STE）过程为主轴,介绍了热带平流层和对流层大气相互作用方面的一些研究进展。众多的研究结果表明,平流层准两年振荡（QBO）和对流层准两年振荡（TBO）存在潜在联系,但二者之间相互作用的物理机制还不是很清晰。QBO对平流层大气中化学成分的空间分布具有显著的影响,但其中的化学-辐射-动力反馈作用目前还未得到充分的研究。以往的研究提供了ENSO影响热带平流层大气令人信服的证据,但影响的程度和范围还未形成一个共识,其中一个原因是平流层内的ENSO信号受到火山喷发和太阳活动的干扰。一些研究指出ENSO事件通过改变行星波的强度和传播对极地平流层大气产生影响,而平流层过程也会对ENSO的发生、发展和演变产生影响,但其可靠性需要进一步的确证。目前,一个较一致的结论是全球变暖会导致热带上涌增强,STE加快。然而,影响热带STE的大气过程较多,特别是季风系统和热带深对流系统对STE的贡献还需要深入的分析研究。      

南极对流层-平流层下部气候变化特征及其原因

利用南极16站30余年地面至30hPa10层月平均气温距平序列资料,采用最大熵功率谱方法,研究了南极对流层至平流层下部气候变化的长期趋势和周期性特征,并讨论了平流层(对流层)气候变化与南极臭氧总量(南半球500hPa环流)变化之间的联系。指出:南极气温具有明显的长期趋势和周期性变化;平流层下部显着变冷、对流层增暖,变化最大层高度在100、700hPa,最大降冷速率远大于增暖速率,气层稳定度趋于减弱;30、50hPa气温具有准两年周期,100hPa上下具有显着的年周期,对流层是以3.5年甚低频周期为主;对流层顶气温无显着趋势变化和周期性变化;南极最大臭氧层高度显着变冷与近15年来臭氧层损耗有关。南半球对流层中部极涡及绕极气流减弱是南极对流层气候变暖的直接原因。     

北半球冬季平流层环流的持续异常

本文利用1975—1976到1985—1986年共11个冬季的50hPa位势高度场(10°×10°) 资料,揭示了北半球冬季平流层环流持续异常的观测研究结果。 　分析结果表明:北半球冬季平流层内存在显著的环流持续异常,主要出现在三个地区: 北美地区、亚洲大陆北部区、西欧北部巴伦支海及新地岛地区,其中以北美地区最为显著; 北美地区异常持续的位势高度场距平与亚洲大陆北部距平还具有明显的See—Saw现象,遥相 关特征十分清晰。文中还进一步指出北半球冬季平流层环流具有比对流层环流更显著、强烈 的持续异常。     

Involvement of the Brewer–Dobson circulation in changes of stratospheric temperature and ozone

Wintertime temperature and ozone in the Northern Hemisphere stratosphere vary significantly between years. Largely random, those variations are marked by compensating changes at high and low latitudes, a feature that reflects the residual mean circulation of the stratosphere. Interannual changes of temperature and ozone each track anomalous forcing of the residual circulation. This relationship is shown to be obeyed even over the Arctic, where transport is augmented by heterogeneous chemical processes that destroy ozone. Chlorine activation obeys a similar relationship, reflecting feedback between changes of the residual circulation and anomalous photochemistry.Changes of stratospheric dynamical and chemical structure are found be accompanied by coherent changes in the troposphere. Vertically extensive, they reflect inter-dependent changes in the stratosphere and troposphere, which are coupled by the residual circulation through transfers of mass. The corresponding structure is shown to share major features with empirical modes of interannual variability associated with the AO and its cousin, the NAO.A 3D model of dynamics and photochemistry is used to simulate anomalous temperature and ozone. Driven by anomalous wave activity representative of that observed, the model reproduces the salient structure of observed interannual changes. Anomalous temperature and ozone follow in the integrations from anomalous downwelling, which, under disturbed conditions, renders temperature over the Arctic anomalously warm, and from anomalous poleward transport, which renders Arctic ozone anomalously rich.Accompanying random interannual changes in the observed record was a systematic decline of Northern Hemisphere temperature and ozone during the 1980s and early 1990s. Comprising decadal trends, these systematic changes are shown to have the same essential structure and seasonality as random changes, which, in turn, vary coherently with anomalous forcing of the residual circulation. Implications of the findings to the interpretation of stratospheric trends are discussed in light of anomalous residual motion, photochemistry, and feedback between them.     

北半球对流层厚度的时空变化特征

利用1948—2010年NCEP/NCAR逐月位势高度再分析资料、美国国家海洋局提供的1948—2010年逐月海温再分析资料,分别定义了1 000—500 hPa和500—200 hPa厚度,利用EOF、SVD等方法研究了北半球对流层厚度时空演变特征及其与大气环流和海面温度的关系。结果表明,冬季平均厚度EOF第一模态均具有北太平洋及附近高纬度亚洲大陆地区与北美大陆高纬地区反位相变化的特点,而夏季第一模态则是北半球范围内较一致的位相分布;冬、夏季平均厚度EOF第二模态均突出体现了欧亚大陆及附近地区与北半球其他地区反位相变化的特点;冬、夏季厚度场的变化形势与大气环流及海面温度具有密切联系。     

前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响

对1959—2008年前冬(12—3月)北半球环状模与春季(3—5月)中国东部北方地区极端低温事件的关系进行诊断分析,发现前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件存在显著负相关。当前冬北半球环状模偏强时,春季中国东部北方地区上空对流层高、低层分别出现位势高度的负、正异常,对应异常的下沉增温,东北冷涡偏弱,极端低温事件发生频次偏少,强度偏弱;反之,当前冬北半球环状模偏弱时,春季该地区极端低温事件发生的频次偏多,强度偏强。进一步研究表明,欧亚雪盖在前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响中起到潜在的桥梁作用,当前冬北半球环状模偏强(偏弱)时,同期欧亚大陆中高纬度地区偏暖(偏冷),欧亚雪盖面积较小(较大)。另外,欧亚雪盖面积异常具有较强的持续性,可以从前冬持续到春季。因此,当前冬欧亚雪盖面积较小时,春季欧亚雪盖面积也偏小,且对应春季东北冷涡强度偏弱,中国东部北方地区地表气温偏高,极端低温事件发生的频次偏少,强度偏弱;反之亦然。前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件的负相关关系为预测中国东部北方地区春季极端低温事件的变化提供了一个潜在的前期信号。     

不同季节内剩余环流时空结构转换及其演变特征的研究

利用ERA-Interim资料,采用改进的变形欧拉平均方法对1979—2011年剩余环流季节内时空结构转换及其演变特征进行了分析。结果表明:(1)150 hPa附近4—8月剩余环流上升中心发生了整体向北移动的趋势,而9月至次年2月则表现为整体向南的移动,并且6—8月和9—11月的移动较为明显,分别向北和向南移动了3.168°和2.277°。(2)对流层内的剩余质量输送显著增强,但是热带环流上升区以及穿越对流层顶进入平流层的输送存在着减弱的趋势。(3)两半球高纬度100 hPa附近从最低平流层向下输送的质量通量以及热带对流层顶附近向上输送的质量通量在各季节年代际变化中基本都是减弱的,仅在6—8月和9—11月北半球向下质量通量出现了增强。     

阿留申低压一组环流指数与北半球海气异常的关系

定义了一组描述冬季季、月平均1 000 h Pa位势高度上阿留申低压(Aleutian low,AL)状态的新环流指数,包括强度指数P、面积指数S及中心位置指数(λ_c,φ_c)。采用1948/1949—2007/2008年60个冬季的NCEP/NCAR平均高度场资料计算了上述环流指数,并据此分析了AL的气候及异常规律。结果表明:1)AL在1月最强,中心偏南、偏西;12月最弱,中心偏北、偏东;2月居中。2)AL指数P与λ_c之间存在负相关,强年('0)偏东(λ'0)、弱年偏西。AL年代际变化主要表现在自20世纪70年代以来持续偏强、偏东,但近年有反转的迹象。3)AL在强El Nio年偏强、偏东,在强La Nia年相反,该关系自1975年以后尤其明显;AL与中纬太平洋海表温度(SST)存在显著正相关,SST负异常年AL东移加强,反之亦然。4)AL指数P与同期北半球中高纬气温、降水的显著相关区呈现"+-+"大圆波列分布,相关中心分别位于中纬度北太平洋、北美西北部、北美南部,与太平洋—北美遥相关型(PNA)接近。     

中国东北夏季极端高温的分类及其与北大西洋海表温度异常的联系

利用层次聚类方法对1979-2016年中国东北夏季259次极端高温事件爆发当天的500 hPa高度场进行聚类分型,并讨论了不同类型极端高温事件的环流演变特征及其与北大西洋海表温度异常的联系.结果表明,东北夏季极端高温事件可分为3类,即西风型、阻塞型和波列型;这3类高温事件在1979-2016年分别发生了 113、89和...     

Role of the oceanic channel in the relationships between the basin/dipole mode of SST anomalies in the tropical Indian Ocean and ENSO transition

The relationships between the tropical Indian Ocean basin(IOB)/dipole(IOD) mode of SST anomalies(SSTAs) and ENSO phase transition during the following year are examined and compared in observations for the period 1958–2008.Both partial correlation analysis and composite analysis show that both the positive(negative) phase of the IOB and IOD(independent of each other) in the tropical Indian Ocean are possible contributors to the El Nio(La Nia) decay and phase transition to La Nia(El Nio) about one year later. However, the influence on ENSO transition induced by the IOB is stronger than that by the IOD. The SSTAs in the equatorial central-eastern Pacific in the coming year originate from subsurface temperature anomalies in the equatorial eastern Indian and western Pacific Ocean, induced by the IOB and IOD through eastward and upward propagation to meet the surface. During this process, however the contribution of the oceanic channel process between the tropical Indian and Pacific oceans is totally different for the IOB and IOD. For the IOD, the influence of the Indonesian Throughflow transport anomalies could propagate to the eastern Pacific to induce the ENSO transition. For the IOB, the impact of the oceanic channel stays and disappears in the western Pacific without propagation to the eastern Pacific.     

平流层强、弱极涡事件的演变过程及其对我国冬季天气的影响

本文利用1979～2010年的NCEP再分析资料,通过北半球环状模NAM指数挑选出的强、弱极涡个例,分析了北半球平流层异常变化过程中行星波的演变以及与之相联系的我国天气的变化特征。结果表明,在强极涡事件前,行星波1波会被反射回对流层,极地波导减弱,低纬波导增强,中高纬地区的E-P通量矢量有着从平流层传播到对流层的趋势;强极涡事件后,极地波导增强,低纬波导减弱。在弱极涡事件前,中、高纬度行星波1波沿着极地波导的传播明显增强;弱极涡事件后,极地波导明显减弱。与此对应的我国天气也有明显变化,在强极涡事件前,我国大部分地区温度偏低,南方地区偏湿而新疆西北部和云南西部地区偏干;在强极涡事件后,东亚冬季风进一步增强,冷空气加强南下,南方地区可降水量减少,新疆西北部仍然偏干,而云南大部分地区可将水量增加。在弱极涡事件前,东亚冬季风显著增强,使我国气温偏冷,降水减少,而弱极涡事件后,我国气温明显回升,中、东部地区和新疆西北部地区降水明显增加。     

Reaction of OH Radicals with Acetone: Determination of the Branching Ratio for the Abstraction Pathway at 298 K and 1 Torr

We have determined the 2-oxo-propyl CH₃C(O)CH₂ (sometimes called 1-methylvinoxy or acetonyl) radical yield for the reaction of acetone with OH radical relative to the 2-oxo-propyl yields for the reactions of F- and Cl atoms with acetone using the Discharge Flow technique. The 2-oxo-propyl radical has been monitored by Laser Induced Fluorescence LIF at short reaction times in the systems: OH + acetone (R1), F + acetone (R2), and Cl + acetone (R3). From these measurements we have deduced the branching ratio for the 2-oxo-propyl radical formation in the title reaction to be in the range 0.8 R 1.     

近40年5-6月东北亚和北半球其他区域阻塞高压活动特征及其联系

基于美国环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR-Ⅰ)再分析资料,按照国际通行的阻塞高压(阻高)定义,采用计算机自动识别和天气图人工主、客观相结合的检测方法,获得了1979—2018年5月和6月逐日北半球中高纬度阻高活动的无缝隙分布;并利用线性相关和信息流因果关系等统计方法,研究了东北亚(鄂霍次克海)阻高与北半球其他阻高活动区特征及其联系。根据阻高活动集中程度与占北半球活动总天数的百分比,选定8个5月阻高主要活动区和10个6月阻高主要活动区。从统计结果来看,5月北太平洋、北美和乌拉尔山阻高活动占前3位,6月东北亚阻高活动天数跃升第1位。值得注意的是,初夏在贝加尔湖以南、青藏高原以北地区出现了明显的阻塞形势,称为青藏高原北阻高。5月和6月北半球各阻高活动中心集中的纬度分布,自西向东具有"正弦波"特征,其主要活动区引起的同期北半球500 hPa高度场的异常虽不尽相同,但均具有一定的遥相关特征;5月和6月东北亚阻高活动天数的年际变化分量具有明显的相对独立性。5月东北亚阻高是6月贝加尔湖阻高活动年际变化的稳定影响源,是6月青藏高原北阻高活动年际变化的不稳定影响源;唯有5月北太平洋阻高...