近百年全球温度变化中的ENSO分量

首先利用Nin o C区海温、Nin o 3区海温及两个不同的SOI序列,建立了1867年春到1998年春期间的ENSO指数序列.近百年来ENSO对热带、热带外地区年际尺度的温度变化有显著影响,热带地区温度变化滞后ENSO约1个季,热带外地区滞后约2～3个季.ENSO能解释同期全球年平均温度方差的14%～16%左右;如果考虑ENSO对温度影响的滞后特征,则能解释的部分提高到20.6%.ENSO对温度的影响主要是在年际时间尺度上,对近百年来全球温度变化的长期趋势和年代际变率贡献不大.     

FGOALS-s2海洋同化系统中东亚夏季风和前冬厄尔尼诺—南方涛动关系的年代际变化

海洋同化系统为年代际预测试验提供初值,其性能可能会影响年代际预测技巧,因此评估其对重要年代际变化现象的模拟能力非常必要。观测发现,东亚夏季风(EASM)和前冬厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)的关系在1970s末加强,随后在1990s中期后减弱。基于FGOALS-s2耦合气候模式的海洋同化系统评估了其对这2次年代际变化的模拟能力。结果表明,决定模式能否再现EASM和前冬ENSO关系的年代际变化有2个重要因素:(1)与前冬ENSO有关的夏季印度洋—太平洋海温型的年代际变化;(2)模式西北太平洋反气旋对热带海温的响应偏差。模式中西北太平洋反气旋与东北印度洋的暖海温关系稳定,当1970s末前冬ENSO对夏季印度洋海温影响显著增强时,模式能够模拟出北印度洋降水以及赤道东印度洋至海洋大陆上空Kelvin波的增强,从而可再现EASM与前冬ENSO关系的增强;而1990s中期后模式中与前冬ENSO有关的东北印度洋海温异常进一步增强,与观测相反,使得模式未能再现观测中EASM与前冬ENSO关系的减弱。此外,1990s中期后模式对夏季中太平洋冷海温异常的Rossby波响应存在较大偏差,是其未能再现此次年代际变化的另一个原因。研究表明,与ENSO有关的热带印太海温的年代际变化预测水平和模式对海温的响应偏差将在一定程度上制约模式对EASM与ENSO关系的年代际预测能力。     

全球变暖的模拟研究及与自然变率的比较

用NCAR 公共气候模式CCM3.6进行了1872～1999年共128 a的给定月平均海温强迫下的全球气候变化模拟研究,以及给定月平均气候海温强迫下积分100 a的全球气候自然变化模拟研究,对模拟的全球气温的变化进行了分析,发现模式能很好地模拟全球年平均气温的年际变化和年代际变化.模拟的结果可以弥补早期气候观测资料的不足,这样,就可以用来估算覆盖面完整情况下的全球平均气候变暖趋势.把经过模拟补充的完整覆盖面情况下的百年全球年平均气温变化序列称为第一近似,其1900～1999年增暖趋势为0.87 ℃/100a,比用Jones序列不完整覆盖面得到的气候增暖趋势0.66 ℃/100a要大,更接近于IPCC报告的上限.实测海温强迫下模拟的气温,其EOF1为全球一致的趋势,其时间系数为向上的变暖趋势,反映全球一致性的变暖;EOF2类似于ENSO的模态;EOF3类似于PDO的模态;而气候海温强迫的积分结果,则没有全球一致的温度变化.     

利用树轮密度重建新疆北部5-8月温度变化

利用新疆北部5个采样点的树轮密度年表主序列和新疆北部33个气象站观测气温平均值进行相关分析,结果显示其与新疆北部5-8月平均温度存在很强一致相关性,相关系数为0.667（p<0.001, n=49）。温度重建方程能够解释校准期（1960-2008年）内44.5%的温度变化方差。空间相关分析揭示该温度重建序列能够表征新疆北部过去353 a （1656-2008年）5-8月温度总体变化特征。重建序列揭示新疆北部5-8月平均温度大致经历了6个偏暖阶段,即1656-1664年、1667-1692年、1711-1734年、1804-1832年、1855-1956年、2000-2008年,中间为偏冷阶段,这些阶段中间多个小幅度变化。温度重建结果发现新疆北部温度变化与太阳活动、火山喷发有着紧密联系。温度重建序列与全球海温场的相关分析显示当西风带海区及热带大西洋地区的海温偏高时,研究区气温偏高。与海温、火山喷发和云量变化的相关分析都指示在西风环流的作用下,上述因子对于该地区温度变化有着重要影响。该温度重建序列在低频变化上与北半球气温具有显著正相关,说明中亚地区温度变化与北半球整体温度变化具有较好的一致性。     

IAP年代际预测试验中火山活动对太平洋海温预测技巧的影响

火山活动是影响全球气候变化的重要自然因子。在年代际预测试验中加入火山气溶胶强迫会带来火山爆发后短期内气候响应回报技巧的改变。基于耦合气候系统模式FGOALS-s2的中国科学院大气物理研究所年代际气候预测试验(DP-EnOI-IAU试验)结果,分析了火山活动对太平洋海温年代际预测技巧的影响。DP-EnOI-IAU试验引入了平流层火山气溶胶的辐射外强迫变化,在模拟的1960—2005年共发生4次强的热带火山爆发事件。结果表明,DP-EnOI-IAU试验在多数年份对太平洋海温具有显著的预测技巧,但预测技巧在1982年El Chichon火山爆发和1991年Pinatubo火山爆发后显著下降。模式对火山爆发后ENSO位相的模拟偏差导致了其对太平洋海温年代际预测技巧的下降。对于1982年El Chichon火山爆发,在火山爆发峰值时期和第3年冬季,赤道中东太平洋均表现出与观测相反的海温型响应,使得DP-EnOI-IAU试验对太平洋海温的年代际预测技巧显著下降。在1991年Pinatubo火山爆发后的秋冬季和第3年冬季,观测和模拟的热带海温型亦相反,模式对1991年火山爆发后太平洋海温的预测技巧降低。相对于1982年El Chichon和1991年Pinatubo火山爆发,模式对1963年Agung火山爆发后热带海温型响应的模拟与观测较为一致,此次火山爆发没有带来太平洋海温预测技巧的显著下降。     

PRELIMINARY STUDY ON THE ENSO SIGNAL RECORDED BY THE δ18O SERIES OF ICE CORE FROM MIAOERGOU FLAT-TOPPED GLACIER,EASTERN TIENSHAN

基于东天山庙尔沟冰芯1953～2004年的δ18O序列,利用冰芯钻取点附近的气象站观测资料、NCEP/NCAR再分析数据等资料,初步分析了庙尔沟冰芯δ18O序列与ENSO事件之间的关系.研究表明,庙尔沟冰芯δ18O年序列与当年10月至次年3月间的热带太平洋东部地区(约170°～80°W)海表温度、亚洲西风气流500mb纬向风速及当年7～12月的ENSO指数之间均存在显著负相关.另外,ENSO事件对古里雅冰芯、马兰冰芯及庙尔沟冰芯δ18O序列的影响与其对达索普冰芯及Sajama冰芯δ18O序列的影响明显不同,说明ENSO事件对不同气候区冰芯δ18O序列的影响机制可能存在差异.     

ENSO年代际变化对全球陆地生态系统碳通量的影响

使用动态植被陆面模式AVIM2,以NCEP (National Centers for Environmental Prediction)再分析气象资料作为大气强迫场,模拟了1953-2004年全球陆地生态系统净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP) 的空间分布及时间变化特征。结果得到,1953-2004年陆地生态系统NPP和NEP全球总量52 a的C平均值分别为65 Pg/a和1.2 Pg/a,NPP呈明显的上升趋势,而NEP的上升趋势不明显。虽然NPP和NEP的年代际增长趋势不同,但是在20世纪70年代中期,NPP和NEP的年代际变化都出现了一个明显的突变,突变点后的增长趋势都没有之前的增长趋势高。这是由于太平洋的年代际振荡(PDO)冷暖位相影响了厄尔尼诺与南方涛动（El Nin~o Southern Oscillation,ENSO)的年代际变化,对NPP和NEP的年代际变化也产生了重要的影响。1976年以前PDO处于冷位相年,增加了ENSO冷位相的强度和频率,使热带地区的气候偏凉爽湿润,从而利于NPP和NEP趋势增长,而1976年以后PDO进入暖位相年,El Nin~o发生频繁,赤道地区多为干热的气候异常,会降低NPP和NEP的增长趋势。     

中国水汽输送年际和年代际变化研究进展

大气中的水汽输送对于全球的水分循环、气候系统、生态环境等具有重要意义。水汽输送是影响中国旱涝空间分布的重要因素，其年际和年代际变化与厄尔尼诺-南方涛动、海温、北大西洋涛动、太平洋年代际涛动等因素对东亚大气环流的调控作用有关。本文就近期关于中国地区水汽输送年际和年代际变化的部分研究工作进行了回顾和评述，包括影响中国东部降水年际和年代际变化的水汽输送机制、影响梅雨特征年代际变化的水汽输送机制、热带海温对中国上空水汽输送的影响机制等问题。此外，本文回顾了近期与青藏高原地区水汽输送机制有关的研究进展。     

中国水汽输送年际和年代际变化研究进展

大气中的水汽输送对于全球的水分循环、气候系统、生态环境等具有重要意义。水汽输送是影响中国旱涝空间分布的重要因素，其年际和年代际变化与厄尔尼诺-南方涛动、海温、北大西洋涛动、太平洋年代际涛动等因素对东亚大气环流的调控作用有关。本文就近期关于中国地区水汽输送年际和年代际变化的部分研究工作进行了回顾和评述，包括影响中国东部降水年际和年代际变化的水汽输送机制、影响梅雨特征年代际变化的水汽输送机制、热带海温对中国上空水汽输送的影响机制等问题。此外，本文回顾了近期与青藏高原地区水汽输送机制有关的研究进展。     

黄河源区降水与径流过程对ENSO事件的响应特征

根据最新季分辨率ENSO指数序列所确认的近40年多来所发生的20次ENSO事件，并确定了每次ENSO事件强度及其影响年，通过对相应年份黄河源区降水与径流距平变化值的对比，分析了降水与径流过程对ENSO事件响应的统计规律；ENSO事件与黄河源区降水与径流年际波动变化有很好的相关性，这种相关性与ENSO事件的性质强弱，发生季节以及持续时间等有关。一般夏秋季暖事件无论强弱均使影响年降水减少，发生于春季的中等强度暖事件使发生年降水呈负距平，影响年降水呈增加趋势，冷事件与暖事件对降水的影响正好相反；暖事件对应年份黄河源区径流量减少，而冷事件则使其增加，随着20世纪90年代以来暖事件发生频率的增加，径流呈现持续减少。     

青海省东部地区气候变化与ENSO事件关系

ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)事件的发生会影响区域气候变化。通过对青海东部地区5个站点1959~2005年的降水、气温资料、干燥度和海表温度距平(SSTA)与南方涛动指数(SOI)的月序列进行相关性分析和周期性谱分析,探讨了区域气候变化与ENSO事件的关系。结果表明,1959~2005年青海省东部地区气候趋于暖干,并且冬春季变化趋势显著;暖事件的发生对该区域降水、气温及干燥度的变化影响较大,且气温对ENSO事件的响应要大于降水;ENSO事件对该区域的气候变化有两到三个月的影响期,EI Nino事件的发生对当月的影响较大,而La Nina事件的发生对该区域有两到三个月的持续影响期;降水距平及气温距平与ENSO事件存在短期相同的变化趋势,且该地区气候变化受南方涛动影响明显。     

古里雅冰芯气候记录对ENSO事件的响应

ENSO现象是一个产生于大尺度海-气相互作用的全球事件, 它是影响全球中低纬度大部分地区气候年际变化的一个重要的因子. 通过高通滤波法、累积异常法以及非参数检验等方法, 对古里雅冰芯中所记录的气候信息与ENSO事件进行相关分析表明, 在厄尔尼诺年, 古里雅冰芯中记录的降水量显著减少, 但对于δ¹⁸O而言, 虽然也在厄尔尼诺年偏低, 但未达到显著性水平.     

Causes of interannual variability in the sea ice cover of the Eastern Bering Sea

It has been shown that large-scale weather patterns in both the tropical South Pacific (El Niño-Southern Oscillation, or ENSO, events) and the North Pacific (Pacific-North American, or PNA, patterns) have strong teleconnection effects on the air, ice, and ocean environments of the Bering Sea. This signal apparently comes via the atmosphere and not the ocean. The connection between variability of the Bering Sea and the ENSO and PNA appears to be the winter position of the Aleutian Low. Interannual variability in air temperatures, ice cover, and surface winds in the Bering Sea generally are in phase with each other, whereas sea-surface temperatures (SST) tend to lag these variables by 1–3 months. These Bering Sea time-series are significantly correlated with the Southern Oscillation Index (SOI) time-series (an indicator of ENSO events) when the Bering sea data are lagged behind the SOI for up to 18 months. The correlations suggest that warming in the Bering Sea follows negative anomalies in the SOI (i.e., El Niño events). Cooling in the Bering Sea tends to follow positive anomalies (i.e., precursors of El Niños) in the SOI. Maximal correlations for the PNA also lag the SOI by a mouth or two.Analyses of variance indicate that the SOI can explain 30–40% of the variability in the Bering Sea. Stepwise multiple regressions can explain up to 54% of the variation in air temperatures, up to 39% of the variation in sea ice cover, and up to 46% of the variation in SST in the Bering Sea. PNA and SOI were significant variables only in the equation for air temperatures, indicating a close relationship between them and the atmosphere in the Bering Sea and suggesting that energy is transmitted to the water and ice via the atmosphere. The three variables airtemps, ice, and SST were significant each time they were used as independent variables, indicating a rapid and strong feedback relationship among them.Three ENSO events have occurred since the mid-1970s, but none have been typical. There have been either two positive SOI anomalies preceding an El Niño or there have been none preceding an El Niño. When there has been a positive anomaly, ice cover has been above normal, but neither a positive anomaly nor above-normal ice has occurred in the past two ENSO events. An ice retreat has occurred any time there has been an ENSO event, except in the case of the great El Niño of 1982–1983; the anomalous position of the Aleutian Low at that time explains the lack of response of the ice. Finally, one ice retreat occurred that was unrelated to an ENSO event, but was related to a PNA event.     

近五百年我国北方多雨年及其与温度背景的关联

将秦岭淮河以北、90°E以东的广大地区呈现“多雨” 格局的年份称为“北方多雨年”,其中105°N以东地域降水偏多的年份称为“北方东部多雨年”。综合利用历史文献记录、树木年轮代用记录和降水量资料来确定近五百年间的北方多雨年份和北方东部多雨年份,并建立历史年表(1470～2007年)。指出,在过去的538年间有北方多雨年97年(发生率18.0%)和北方东部多雨年174年(发生率32.3%),二者均呈现阶段性集中出现的特点,各有6个长约 20～40年的频繁发生时段。在北半球和东亚气候相对温暖的时段内,北方多雨年和北方东部多雨年的发生频率明显地高于气候相对寒冷的时段,这意味着在未来气候变暖的背景下,我国的降水分布将可能出现北方多雨年频繁出现的情形。在最近百年的全球大范围急剧升温时段,北方多雨年的发生频率仅表现为高于冷时段而已,并未呈现随增温速率的加快而同步增高,这表明北方多雨年的发生率与温度背景并非简单的线性关系。     

An ocean-atmosphere index for ENSO and its relation to Indian monsoon rainfall

An Ocean-Atmosphere Index (OAI) for ENSO is developed using data on Southern Oscillation Index (SOI) and sea surface temperature (SST) over eastern equatorial Pacific. Seasonal values of OAI, SOI and SST have been computed for the seasons September-October-November (SON), December-January-February (DJF), March-April-May (MAM) and June-July-August (JJA). Similarly SON to DJF, DJF to MAM, MAM to JJA and JJA to SON tendencies have been worked out for SOI, SST and OAI. The relationships between Indian Monsoon Rainfall (IMR) and SOI/SST/OAI, (i) for the seasons SON, DJF and MAM before and after the monsoon and JJA concurrent with the monsoon and (ii) for SON to DJF and DJF to MAM tendencies before and after the monsoon, and MAM to JJA tendency concurrent with the monsoon have been explored. It is found that IMR is more influenced by SOI before the monsoon than it is influenced by SST before the monsoon and IMR affects SST after monsoon more strongly than it affects SOI after the monsoon. It is also observed that DJF to MAM tendencies for SOI, SST and OAI before monsoon are significantly related to IMR, among which the relationship between IMR and DJF to MAM tendency for OAI is the best.     

末次盛冰期西太平洋海温差异对亚洲夏季风影响的数值模拟

文章利用Zhao等的模拟结果,进一步研究了在末次盛冰期(LGM)情景下汪品先和CLIMAP两种重建海洋表面温度(SST)资料差异对亚洲夏季风的影响。模拟结果表明:在LGM情景下西太平洋海域SST资料的不同对模拟的亚洲夏季风有着十分重要的作用。夏季,与CLGM方案相比,在WLGM方案中,当热带西太平洋SST较暖时,印度地区的大气热量出现显著增加,大气热量的这种变化,使得南非高压、南印度洋经向Hadley环流加强,伴随着索马里越赤道气流加强,也导致了印度季风区纬向季风环流的加强,从而造成了印度夏季风增强、降水增多;与较暖的热带西太平洋相对应,澳大利亚高压和120°E附近越赤道气流减弱,东亚季风区20°N以南经向季风环流加强、20°N以北经向季风环流减弱,指示着一个强的南海夏季风和较弱东亚副热带大陆夏季风。     

台湾东北部海域海表温度季节与年际异常及其对历史气候重建的启示

SST（海洋表层温度,sea surface temperature）的季节与年际异常对于认识现代全球变暖、重建历史时期气候变化以及探讨气候变化机制具有重要意义,而台湾东北部海域SST季节与年际异常的研究却相对较少.为更好地理解现代全球变暖和历史气候变化,利用NOAA的全球海表温度最优插值资料、Hadley中心的全球海表温度数据以及MEI逐月指数,分析了现代全球变暖背景下台湾东北部海域SST季节与年际异常及其控制因素.季节尺度上,受东亚冬季风的影响,研究海区的冬季SST变化比夏季更为剧烈,冬季SST控制着该海域年均SST和SST季节性的变化.现代器测和古气候记录表明该现象在年际-百年尺度上可能一直存在.年际尺度上,SST异常与MEI指数存在显著的8个月滞后相关性,ENSO（厄尔尼诺—南方涛动,El Ni?o-Southern Oscillation）事件通过东亚冬季风来影响研究海域的SST变化.在历史气候重建中区分气候变化的多尺度性和替代指标的季节性、认识历史气候对ENSO及东亚冬季风的响应特征和机制,这将有助于进一步理解现代全球气候变暖的原因.      

西藏安多-错那湖地堑的第四纪地质、断裂活动及其运动学特征分析

地表调查和初步的沉积物年代测试结果表明,晚第四纪期间,在安多-错那地堑中主要发育了分别形成于44.2kaB.P.和9～7kaB.P.左右的两套湖泊沉积物和约42kaB.P.以来的5套冲、洪积物。在安多-错那地堑的边界主要发育了包括安多南缘断裂、北缘断裂、错那湖东缘断裂和西缘断裂共4条第四纪正断层。其中活动强度最大的为安多北缘断裂,其第四纪最小垂直活动速率为0.24±0.02mm/a;其次为安多南缘断裂和错那湖东、西两侧边界断裂,它们的最小垂直速率分别为0.19mm/a,0.12～0.16mm/a和0.10～0.12mm/a。晚第四纪以来的断裂活动主要集中在平均垂直活动速率为0.41±0.22mm/a的安多北缘断裂带的西段。安多及邻区现今的地表构造格局及断裂带的几何学和运动学特征符合近南北向地壳缩短背景下由于近东西向伸展变形而引发的菱形断块发育模式。根据断层的活动速率估算结果,晚第四纪期间安多-错那地堑的平均伸展速率为0.25±0.15mm/a,而整个羌塘块体总的东西向伸展变形速率可能达到11±8mm/a。     

南海南部晚第四纪表层海水温度的变化及其与极地冰芯古气候记录的比较

本次研究选取南海南部"太阳号"95航次17961-2柱状样(8°30.4′N,112°19.9′E,水深1795m,柱长10.3m)的175块样品进行浮游(Globigerinoides ruber)和底栖有孔虫(Cibicidoides wuellerstorfi)的氧碳稳定同位素及浮游有孔虫G.ruber壳体的Mg/Ca比值测定,再造了距今约140ka以来时间分辨率约800年的表层海水温度(SST)变化,揭示末次冰期南海南部的SST曾降温达约5℃,且存在类似Dansgaard-Oeschger(D/O)事件的千年尺度波动。将南海南部的研究结果与极地冰芯古气候记录进行对比,发现在千年时间尺度上南海南部SST的变化特征与南极冰芯的古气候变化相一致,而与格陵兰冰芯^δ18O所展示的锯齿状形态D/O事件的变化不一样,且最近的两个末次冰消期南海南部SST与代表高纬冰盖体积大小的底栖有孔虫^δ18O几乎同步变化,反映南海南部热带海区古气候变化的特殊性,为进一步研究低纬热带海区在全球古气候变化中的作用提供了新证据。     

南海深海沉积物花粉记录的快速气候波动事件

本文根据１７９４０柱状样花粉研究结果,分析了南海末次冰期以来千年尺度气候波动事件,并利用频谱分析方法得到南海深海沉积物花粉记录的气候变化的周期。本文研究认为,这种千年级准周期的气候波动可能与高纬度地区的亚米兰科维奇准周期性事件进行对比;它也可能反映了Ｅ１Ｎｉｎｏ－ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ(ＥＮＳＯ)系统较长周期的变化,其形成和演化机制仍待进一步探讨。