北半球海冰的时空变化与冬季槽脊运动的可能联系

本文利用1973年到1987年北半球2°×2°格点海冰资料,分析了海冰时空变化的一些基本特征,发现海冰的分布以被地海洋地区最为强大,中纬度的戴维斯海峡,鄂霍次克海以及欧洲西北部的波罗的海峡也有较强的海冰分布,它们分别对应于冬季的三大槽的位置。海冰有很显著的季节变化,三月份最强而九月份最弱,海冰的这种季节变化和太阳辐射有着密切的联系。海冰的年际变化较季节变化小,年际演变周期较长。鄂霍次克海的海冰变化对东亚大槽产生影响,当冬季海冰强度大时,东亚大槽偏东且较弱,而当海冰强度小时,东亚大槽偏西且较强。     

冬春季节北极海冰的年际和年代际变化

利用1953～1990年海冰密集度资料,研究了冬、春季节北极海冰的时空变化特征.结果表明:冬,春季节海冰变率大的海区主要有巴伦支海、格陵兰海、巴芬湾、戴维斯海峡以及白令海;在巴芬湾、戴维斯海峡和白令海海区,冬季海冰变率比春季的大;冬、春季节喀拉海、巴伦支海海冰面积均与春季白令海海冰面积呈反向变化关系,与巴芬湾、戴维斯海峡海冰面积也存在相反的变化趋势.分析还表明:北极海冰面积还表现出年代际时间尺度变化,尤其在冬季.春季格陵兰海海冰明显存在12年变化周期,而在冬、春季节,喀拉海、巴伦支海海冰存在l0年变化周期.     

冬季戴维斯海峡的海冰面积年陈变化与东亚气候关系研究

采用北极1°×1°海冰面积指数、海平面气压、500hPa高度场和中国160站气温等资料,分析了戴维斯海峡海冰的年际变化与大气环流及东亚气候的关系,结果发现冬季戴维斯海峡是影响东亚以及北半球气候变化的关键区之一,该区海冰面积年际变化与500hPa高度场的WA型、EU型遥相关以及东亚冬季风强、弱之间存在密切的关系.冬季该区海冰偏多,则500hPa高度场在北大西洋戴维斯海峡西欧一带为WA型遥相关(美国东部高度场偏高,北美东北部到格陵兰一带高度场偏低),在欧亚大陆为出现EU型遥相关(贝加尔湖及其以东和西欧高度场偏高),西伯利亚高压减弱,致使东亚冬季风偏弱,我国东北、西北和华北地区偏暖;而冬季该区海冰偏少时,情况正好相反.     

冬季戴维斯海峡的海冰面积年际变化与东亚气候关系研究

采用北极 1°× 1°海冰面积指数、海平面气压、50 0 h Pa高度场和中国 1 60站气温等资料 ,分析了戴维斯海峡海冰的年际变化与大气环流及东亚气候的关系 ,结果发现 :冬季戴维斯海峡是影响东亚以及北半球气候变化的关键区之一 ,该区海冰面积年际变化与 50 0 h Pa高度场的 WA型、EU型遥相关以及东亚冬季风强、弱之间存在密切的关系。冬季该区海冰偏多 ,则 50 0 h Pa高度场在北大西洋戴维斯海峡西欧一带为 WA型遥相关 (美国东部高度场偏高 ,北美东北部到格陵兰一带高度场偏低 ) ,在欧亚大陆为出现 EU型遥相关 (贝加尔湖及其以东和西欧高度场偏高 ) ,西伯利亚高压减弱 ,致使东亚冬季风偏弱 ,我国东北、西北和华北地区偏暖 ;而冬季该区海冰偏少时 ,情况正好相反。     

戴维斯海峡海冰与华北降水的年际关系及其年代际变化

利用北极海冰面积指数和中国160站降水资料，探讨了冬季戴维斯海峡海冰和华北7月降水年际变化的相关特征，并分析了二者年际关系的年代际变化。结果表明，冬季戴维斯海峡海冰与华北7月降水在年际时间尺度上呈反相关关系，1974年前后两者的年际关系由反相关较强转为变弱。冬季戴维斯海峡海冰与中国7月160站降水的年际相关分布在1974年前后由东部型转变为江淮型。     

冬季戴维斯海冰年代际变化与大气环流关系

利用北极1°×1°海冰面积指数、海平面气压、500hPa高度场和中国160站气温等资料,运用统计分析方法讨论了戴维斯海峡海冰的长期变化趋势、年代际变化及其与大气环流的关系。结果发现,冬季戴维斯海峡海冰面积呈明显增多趋势,且具有较显著的年代际变化,其长期变化趋势、年代际变化与500hPa高度场的WA型、EU型遥相关、西伯利亚高压及中国北部气温等存在密切的关系。冬季戴维斯海峡海冰在1981年发生突变,突变前后相应高度场、海平面气压场和流场等大气环流场均有显著差异。     

不同类型ENSO事件对初冬北极海冰的影响

基于1951—2019年NCEP/NCAR再分析资料、Hadley环流中心海温、海冰密集度资料,通过合成分析和诊断温度异常方程,研究不同类型ENSO对初冬北极海冰的影响。结果表明,EP La Ni1a发展年初冬(11—12月),巴伦支—喀拉海海冰异常减少;CP La Ni1a发展初冬,巴伦支—喀拉海海冰异常增加。EP和CP型El Ni1o对初冬北极海冰的影响类似：格陵兰海海冰异常减少,而哈德逊—巴芬湾海冰异常增加。不同类型ENSO对初冬北极海冰的影响主要通过产生不同的大气遥相关,引起同期和前期的海表气温异常而实现。     

冬季北极海冰长期变化对华北降水的可能影响

分析表明,从长期趋势来看,冬季喀拉海、巴伦支海海冰可以影响８月份海河、辽河匠降水;而冬季巴芬湾、戴维斯海峡海冰对７月黄河中上游流和水有有影响,海冰与降水变化均呈相反的变化趋势     

北极海冰变化对新疆冬季气温的影响研究

利用1961年12月—2022年2月新疆冬季气温、北极海冰等资料，探讨北极海冰变化影响新疆冬季气温的物理模态、影响机制。结果表明，北极海冰的变化与新疆大部冬季气温呈正相关，北极海冰变化通过改变北半球大气高低空配置进而影响新疆冬季气温。另外，不同海区的海冰变化对新疆冬季气温的影响有显著区别：格陵兰海—丹麦海峡、拉普捷夫海—东西伯利亚海海冰异常偏多时，新疆大部冬季气温偏高。巴伦支海—喀拉海、鄂霍次克海—白令海峡、哈德孙湾—戴维斯海峡海冰异常偏多时，新疆大部冬季气温偏低。     

20世纪90年代以来北极海冰减少的热动力分析——基于PIOMAS模式结果

本文利用美国华盛顿大学的PIOMAS海冰模式输出结果,分析了20世纪90年代以来北极海冰减少的动力和热力过程的特征,并探讨了海冰减少与北极大气环流模态之间的关系。结果表明:（1）通过弗拉姆海峡输出的多年冰的厚度自1995年以来有显著减少;（2）海冰的热力过程在20世纪90年代以后特别是21世纪以来是海冰减少的主导因素;（3）大气模态中的北极涛动（AO）和北极偶极子（AD）均对北极海冰的动力输出有影响,各自与海冰输出量的相关关系显著,并且AO和AD的多元线性回归能很好的拟合出海冰输出量的减少。     

北极海冰面积1966—1974年间的变化

自1966年发射了极轨气象卫星后,由于能对整个海冰地区的范围进行精确确定,所以也就有可能分析研究北极海冰面积的变化情况。考虑反射率和表面温度时,海冰集中的地区比破碎地区更为重要,所以选择研究海冰占7/10的地区的变化。这里选定研究2、3、4月和8、9月海冰面积变化的情况,因为2、3、4月代表海冰面积达到最大值,8,     

Delving into the relationship between autumn Arctic sea ice and central–eastern Eurasian winter climate

北极海冰的快速减少是否已经显著地影响了最近中纬度大陆冬季极端天气气候事件引起了气候学家的广泛争论。问题的争论是来源于观测数据的年限很短以及中高纬度复杂的内部变率。在本研究中,采用气候突变检测的方法,我们将秋季海冰覆盖面积的变化分为三个阶段:1979–1986(高海冰阶段),1987–2006(海冰缓慢减少阶段)和2007–2014(海冰快速减少阶段)。然后,我们分析了与每一个阶段秋季海冰变化相联系的中-东欧亚地区冬季气候(尤其极端天气事件)是什么。结果表明北极海冰减少对西伯利亚西部和东亚极端天气事件影响的信号是稳健可测的。伴随着海冰的快速减少,高低空急流速度的减弱和急流位置的南移;波动振幅的加强、乌拉尔山阻塞频率的增多。这些导致了寒潮事件从亚洲中部到中国东北部地区显著增多。并且,与北极海冰的快速减少相关的环流异常与观测到的环流异常基本一致。相反地,在高海冰阶段,与海冰相关的环流异常和观测的异常并不一致。这个阶段的环流异常是与北极涛动处于持续的负位相有关的。     

冬季北极海冰与中国同期气温的关系

采用Hadley中心的海冰密集度资料和中国160站气温资料,对冬季北极海冰变化的主要模态进行了分析,定义了5个关键海区,重点讨论了冬季北极海冰异常与中国冬季气温的关系.结果表明,冬季北极海冰变化主要表现为第一模态,即太平洋、大西洋的海冰反位相分布.海冰变化的关键区域为区域Ⅰ巴伦支海、区域Ⅱ格陵兰海、区域Ⅲ戴维斯海峡、区...     

近30年北极海冰运动特征分析

海冰的分布和运动情况包含了大量的海气耦合的信息。本文采用国际北极海冰浮标计划数据(IABP)获得的1979-2011年74°N-90°N范围内32个站点的海冰流速资料和Myocean再分析资料(ORAP5. 0系列) 1979-2011年海冰流速部分,综合分析了北极海冰时空分布特征及海冰流速大小和方向的统计特征。结果表明:从实测数据与再分析数据比较来看,1999年再分析资料和实测资料有较大偏差,1999年之后再分析资料刻画的趋势和浮标数据趋势近似,因为1999年ORAP5. 0采用了新的物理模型,使所得再分析数据更加精确。从海冰流速季节分布来看,海冰流速在夏季最大,其次是秋季。从海冰流速年际变化来看,在1990年之前,海冰流速逐年变化趋势明显,海冰流速变率更大,而1990年之后海冰流速逐年变化趋势逐渐平缓。从海冰流速大小以及运动方向来看,弗拉姆海峡处海冰流速大于8 cm·s~(-1)的情况出现次数最多。自20世纪90年代以来,海冰流速变化逐渐趋向于一个相对稳定的状态。其原因可能是自20世纪90年代以来,全球变暖"停滞"(Hiatus)现象,比如欧亚大陆中高纬度地区以及北美大西洋地区的温度不仅出现了"增温停滞现象",甚至出现明显的降温现象。MyOcean数据产品项目众多(130种),采用不同的海洋模型得到不同类型的再分析数据,如GLORYS2V3、CGLORS、UR025. 4、ORAP5. 0、M JM 105B等,这些数据涵盖面广,且在许多方面模拟精确度都很高(如ORAP5. 0得到的海冰密集度与实测数据基本一致),所以MyOcean数据产品有效提高了海洋监测和预报的能力。本研究有助于对北极海洋运动、气候变化及海洋生态的认识,对北极渔业和能源开发及航运有重要意义。     

北极海冰对中国西北地区东部主汛期7月降水分布型的可能影响

选取1961-2020年中国西北地区东部154个气象站7月降水、 NCEP/NCAR大气再分析及北极海冰资料,利用SVD分解等统计诊断方法,分析了北极关键区海冰对西北地区东部主汛期7月降水主要模态分布型的可能影响途径。结果表明：影响西北地区东部7月降水异常分布型主要有两种海冰模态,一种是当巴伦支海、千岛群岛海域海冰密集度偏小（大）,戴维斯海峡海冰密集度偏大（小）时,激发从戴维斯海峡向东南以及从鄂霍次克海向西南方向传播的波列,使得我国西北地区东部上空500 hPa位势高度场距平为“西高东低”（“西低东高”）的分布,造成区域降水异常为“一致偏少（多）”分布型;另一种当波弗特海东海域海冰密集度偏小时,激发从里海东传至鄂霍次克海的波列以及配合我国华南上空的正位势高度异常,使得冷空气路径偏东、偏南以及西太平洋副热带高压偏强,造成研究区降水异常为“北少南多”分布型,反之为“北多南少”分布型。利用“SVD投影法”建立的海冰关键区因子预测模型,其对西北地区东部主汛期7月的降水距平符号的把握及空间分布型具有一定的预测能力,尤其对“区域一致少型”和“北多南少型”的预测效果较好。     

南大洋海冰月际变化的一些特征

利用１９７３－１９８６年海冰面积指数资料对其月际变化特征进行了分析，结果发现：①５０°Ｓ以南海域海冰面积月际变化特征与６０－６９．７５°Ｓ的非常相似；②在某些地区，海冰月际变化有纬向传播趋势；③一般而言，９月份海冰最多，２月份海冰最少。但在某些地区，出现最多或最少的月份比上述月份可相着１个月。     

北极海冰变化的时间和空间型

利用 4 4a(195 1～ 1994年 )北极海冰密度逐月资料 ,分析提出了一种与北极冰自然季节变化相吻合的分季法 ,并根据这种分季法 ,使用EOF分解 ,揭示了北极各季海冰面积异常的特征空间型及其对应的时间变化尺度。结果表明 :(1)北极冰面积异常变化的关键区 ,冬季 (2～ 4月 )主要位于北大西洋一侧的格陵兰海、巴伦支海和戴维斯海峡以及北太平洋一侧的鄂霍次克海和白令海 ,夏季 (8～ 10月 )则主要限于从喀拉海、东西伯利亚海、楚科奇海到波佛特海的纬向带状区域内 ,格陵兰海和巴伦支海是北极海冰面积异常变化的最重要区域 ;(2 )春 (5～ 7月 )、秋 (11月～次年 1月 )季各主要海区海冰面积异常基本呈同相变化 ,夏季东西伯利亚海、楚科奇海、波佛特海一带海冰面积异常和喀拉海呈反相变化 ,而冬季巴伦支海、格陵兰海海冰面积异常和戴维斯海峡、拉布拉多海、白令海、鄂霍次克海的海冰变化呈反相变化 ;(3)北极冰总面积过去 4 4a来确实经历了一种趋势性的减少 ,并且叠加在这种趋势变化之上的是年代尺度变化 ,其中春季 (5～ 7月 )海冰面积异常变化对年平均北极冰总面积异常变化作出了主要贡献 ;(4)位于北太平洋一侧极冰面积异常型基本具有半年的持续性 ,而位于北大西洋一侧极冰面积异常型具有半年至一年的持续性     

北极海冰年际变化对东亚中纬度夏季陆面热力异常的指示作用及其可能原因

本文分析了夏季东亚中纬度近地面温度和春、夏北极海冰时空变化特征,探讨了格陵兰海、巴伦支海海冰异常变化与夏季东亚中纬度陆面热力异常在年际上的可能联系。结果表明:(1)1950—2014年,东亚中纬度夏季近地面温度明显增暖,并伴有明显的年际变化,年际变率最大值的区域主要位于40°N以北至贝加尔湖地区;春、夏格陵兰海和巴伦支海的海冰也呈现明显的减少趋势,同时表现出较强的年际变化特征。(2)春、夏格陵兰海、巴伦支海海冰异常对东亚中纬度夏季陆面热力异常具有一定的指示作用:春、夏格陵兰海、巴伦支海海冰异常偏多,通常对应夏季东亚中纬度近地面的东亚中纬度夏季增暖现象;反之亦然。(3)春、季格陵兰海、巴伦支海北极海冰指数(Arctic Sea Ice Index,ASII)高值年(海冰异常偏多年份),贝加尔湖及西南的蒙古高原地区通常为大范围的异常高压控制,有利于近地面温度升高;同时由于乌拉尔山阻塞高压减弱,极地南下的冷空气减弱,有利于东亚中纬度区域的温度升高。而ASII低值年的情形则相反,贝加尔湖以南地区受异常低压控制,乌拉尔山阻塞高压增强,冷空气易向南侵袭,不利于东亚中纬度近地面升温。     

北极海冰变化及其与中国秋季气温的相关分析

采用Hadley中心1953年1月—2003年2月逐月1°×1°海冰密集度资料和中国1951年1月—2001年2月160站逐月气温资料,对北极海冰的4个区域进行了研究,并考察了主要影响区与我国秋季气温的关系。结果表明:近50 a北极各区海冰在不同季节几乎都有显著的线性下降趋势,欧洲部分减少最快;海冰突变开始时间不同,春夏季大约在20世纪70年代、秋冬季在80年代左右;各区域海冰周期变化具有年代际特征,同时又有显著的季节差异和地域特性。主要影响区海冰与我国秋季气温的显著相关区在河套、长江中游和新疆的部分地区。不同区域海冰的显著相关时段不同,基本集中在海冰超前气温1~2 a的时间里。     

北极海冰与ENSO事件在准四年时间尺度上的可能联系

分析了北极海冰的变化规律及其与ENSO循环在准四年时间尺度上的可能联系.结果表明(59.5～179.5°E,60.5～89.5.N)的高纬海域范围内(包括喀拉海、拉普捷夫海及东西伯利亚海,简称为A区)的北极海冰变化以9月份变率最大并具有准四年周期,在这个周期段上A区极冰与Nino 3区的海温变化有明显的位相差.当Nino 3区SST滞后海冰约16个月时,两者达到最大负相关.A区的9月海冰面积指数和SST的时滞相关系数分布表明,次年4月开始在赤道东太平洋区域出现一显著负相关区,次两年的2月负相关达到最大,之后减弱消失.这表明9月A区海冰面积偏小,则次年春季以后出现E1 Nin0现象.海冰与环流相关分析表明,其相互影响机制可能是由于少冰年的弱冷源效应,使得该地区上空气旋环流发展,并通过中高纬相互作用促进北太平洋西北部及东亚沿岸距平气旋式环流的发展,有利于赤道异常西风形成从而触发和维持El Nino事件的产生和发展.