从2011/2012和2015/2016年冬季大气环流异常看北极海冰以及前期夏季北极大气环流异常的作用

利用美国NCEP/NCAR、欧洲中心ERA-Interim再分析资料,以及英国哈得来中心海冰密集度资料,通过诊断分析和数值模拟试验,研究了2011/2012和2015/2016年两个冬季大气环流异常的主要特征和可能原因。结果表明,尽管热带太平洋海温背景截然不同（分别为弱的拉尼娜事件和强厄尔尼诺事件）,但这两个冬季西伯利亚高压均异常偏强,自1979年以来其强度分别排第1和第5位。前期秋季北极海冰异常偏少是导致这两个冬季西伯利亚高压偏强的主要原因。更为重要的是,前期夏季北冰洋表面反气旋风场,以及其上空对流层中、低层平均气温偏高,加强了北极海冰偏少对冬季大气变率的负反馈,进一步促进了西伯利亚高压的加强,从而有利于东亚地区冬季阶段性强严寒的出现。因此,夏季北极大气环流的动力和热力状态不仅影响夏、秋季北极海冰,而且对海冰偏少影响亚洲冬季气候变率有重要调节作用。2015/2016年冬季强厄尔尼诺事件并不能掩盖来自北极海冰和大气环流的影响。      

一个热动力海冰模式的改进与实验

影响海冰变化的物理因素中热力和动力部分是同等重要的，但多数热动力海冰模式的热力部分考虑得较为简单。针对Hibler热动力海冰模式的不足，以1个3层热力模式为基础改进了其热力部分。比较了原模式中的零层热力模式和用于改进的3层热力模式；并应用改进前后的两种热动力模式对1983年的北极海冰进行了模拟。模拟结果表明，海冰厚度比原模式厚，季节变化减弱，海冰密集度与观测资料更为符合。     

利用热动力模式模拟1979～1998年北极海冰流出量的变化

本文利用一个Hibler海冰热动力模式。在改进了其热力部分和改变模拟范围以及提高分辨率的基础上,以北极国际浮标计划（IABP）提供的1979～1998年逐日变化的日平均海平面气温场、湿度场、长短波辐射场、风场、洋流场、海洋热流量场为强迫场,模拟了20a北极海冰的流出量。流出量有明显的季节及年际变化,冬、秋季流出量比春、夏季多。与卫星资料反演的流出量相比,冬季海冰面积流出量,反演值小于模拟值,全年则是模拟值小于反演值。     

北极海冰的厚度和面积变化对大气环流影响的数值模拟

文中利用中国科学院大气物理研究所设计的两层大气环流模式 ,模拟研究了北极海冰厚度和面积变化对大气环流的影响 ,尤其是对东亚区域气候变化的影响。模式中海冰厚度处理趋于合理分布 ,导致东亚冬、夏季风偏强 ,使冬季西伯利亚高压和冰岛低压的模拟结果更趋合理 ;另一方面 ,海冰厚度变化可以激发出跨越欧亚大陆的行星波传播 ,在低纬度地区 ,该行星波由西太平洋向东太平洋地区传播 ;海冰厚度变化对低纬度地区的对流活动也有影响。冬季北极巴伦支海海冰变化对后期大气环流也有显著的影响。数值模拟结果表明 :冬季巴伦支海海冰偏多 (少 )时 ,春季 (4～ 6月 )北太平洋中部海平面气压升高 (降低 ) ,阿留申低压减弱 (加深 ) ,有利于春季白令海海冰偏少 (多 ) ;而夏季 ,亚洲大陆热低压加深 (减弱 ) ,5 0 0 h Pa西太平洋副热带高压位置偏北 (南 )、强度偏强 (弱 ) ,东亚夏季风易偏强 (弱 )。     

南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系

采用南、北极海冰面积指数 1°× 1°经纬度格点资料及海平面气压资料 ,运用多种统计方法 ,研究了南、北极海冰的长期变化趋势、突变特征及其与大气环流的联系 ,发现近年来南极冬、春、秋季海冰逐渐减少 ,夏季海冰逐渐增加 ;北极春、夏、秋季海冰均不同程度地减少 ,冬季海冰变化趋势不明显 ;南、北极各季海冰的年际变化均存在一定的突发性 ,大气环流在海冰突变年前后有显著的差异     

中国北方暴雪的年代际变化及其与大气环流和北极海冰的联系

采用相关、回归等统计方法,对中国北方暴雪的年代际变化特征及其与大气环流和北极海冰的联系进行探讨。结果表明:中国北方冬季暴雪发生频次较高区域主要位于东北,在空间分布上呈现由西北向东南增加的态势,且存在明显的年代际变化特征:1965—1980年为东北暴雪少发期; 2002—2011年为东北暴雪多发期。分析表明:暴雪少发期,输送至东北的水汽较少;暴雪多发期,更多的水汽输送来自于西北太平洋,同时偏北气流引导的极地冷空气与偏南风引导的太平洋暖湿空气在东北地区汇合,提供暴雪频发的动力条件,造成东北暴雪出现年代际增多。此外,研究发现:前期秋季北极海冰的年代际减少与东北暴雪的年代际增加存在很好的相关性;秋季北极海冰异常偏少导致的大气环流异常主要表现为纬向西风减弱和NAO负位相,由此导致大气经向活动增强,利于极地冷空气向南入侵,且冷空气与暖湿空气在东北地区汇合,这是东北暴雪年代际增加的重要原因之一。     

北极III区海冰面积低频变化对北半球冬季大气环流异常的作用

北极III区海冰面积的低频变化所引起的热力强迫作用，可以激发出EA和类似于WP的大气遥相关型。冰气系统之间存在着3～4年的不规则振荡，在振荡过程中，它们是相互作用的。对比表明，北极III区的重冰年和轻冰年，北半球冬季中纬度地区大气环流以及我国的天气气候特征有十分明显的差异。     

一月北极海冰对六月亚洲-西太平洋环流的影响

本文应用统计学方法,分析一月北极海冰对六月亚洲—西太平洋环流的影响。结果表明两者存在相当密切的相关关系;这种关系在海平面气压场、500hPa和100hPa位势高度场上均有明显表现,在低层尤为明显;主要相关区正是对夏季风起决定性作用的区域。     

北极海冰面积变化与大气遥相关型

本文综述了北极海注面积变化与大气遥相关型研究工作中的一些主要结果。诊断分析表明，北极海冰面积变化具有３－４年的振荡周期，大气中的遥相关型不仅与海冰面积变化的区域有关，还与海冰面积的振荡频率有关。海冰面积变化与大气遥相关型是互相维持的，一方的加强有利于另一方的加强，本文最后还对北极海冰和赤道中，东太平洋海温对北半年冬半年中纬度大气环流影响的相似性等问题进行了讨论。     

2016/2017年冬季北半球大气环流及对我国冬季气温的影响

2016/2017年冬季(2016年12月至2017年2月),东亚冬季风强度较常年同期异常偏弱,西伯利亚高压偏弱。北极涛动(AO)在冬季以正位相为主。冬季北半球500 hPa高度距平场上,亚洲中高纬地区以纬向环流为主,我国为异常正高度距平控制。受其影响,我国各地气温普遍较常年同期偏高,全国平均气温为-1.5℃,较常年同期(-3.4℃)偏高1.9℃,为1961年以来最暖的冬季。季内各月冬季风指数和西伯利亚高压均偏弱,相应我国气温各月均偏高。冬季风的异常偏弱与夏季北极地区大气环流异常状态有关。2016年夏季北极大气环流的热力和动力状态影响了秋季北极海冰偏少的滞后影响效果,不利于冬季风的偏强。     

THE EFFECTS OF THE ARCTIC SEA ICE ON THE VARIATIONS OF ATMOSPHERIC GENERAL CIRCULATION AND CLIMATE

The SST anomaly of the central-eastern equatorial Pacific and the arctic sea ice anomalies of the four districts lo-cated respectively in 160°E—110°W,110°W—20°W,70°E—160°E and 20°W—70°E are taken as five separate factors.And the relationship between each factor and the atmospheric general circulation and the climate is investigated byobservational analysis and numerical experiments.It is shown that the effects of the arctic sea ice anomalies on the varia-tions of atmospheric circulation and climate are comparable to or even in some cases greater than that of EI Ninoevents.So one should pay much attention to the study of polar sea ice anomalies in climate research.     

海冰在大气环流模式中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海冰非均匀性对大气环流模式性能的影响；南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用；以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果．说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海冰参数化方案对气候模拟结果有重要影响．     

北极海冰面积与我国春季平均气温的联系特征

本文诊断分析了北极海冰面积、赤道中东太平洋海温与我国春季气温的联系。结果表明，北极海冰面积的年际和年代际变化对我国春季气温有较明显的影响，而赤道中东太平洋海温变化的影响则相对较弱。利用前期的海冰距平场可对2000年春季气温做出成功的趋势预测。     

EI Nino类型年对低纬大气环流及我国天气的影响

应用热带格点风及OLR资料,通过统计和物理量诊断,讨论了El Nino不同过程类别的低纬环流的差异和季节性特征以及对我国天气气候的影响。得到如下主要结果:(1)El Nino年的不同类型间存在着差异。它们在常定动能、动量和温度的分布特征等方面都存在着明显的差异。(2)El Nino不同的过程类别对我国降水、气温的影响不同,且表现出明显的季节变化。     

EI Nino类型年对低纬大气环流及我国天气的影响

应用热带格点风及OLR资料,通过统计和物理量诊断,讨论了El Nino不同过程类别的低纬环流的差异和季节性特征以及对我国天气气候的影响。得到如下主要结果:(1)El Nino年的不同类型间存在着差异。它们在常定动能、动量和温度的分布特征等方面都存在着明显的差异。(2)El Nino不同的过程类别对我国降水、气温的影响不同,且表现出明显的季节变化。     

NUMERICAL SIMULATIONS ON INFLUENCES OF VARIATION OF SEA ICE THICKNESS AND EXTENT ON ATMOSPHERIC CIRCULATION

By using a 2-layer AGCM designed by Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy ofSciences.this paper investigates influences of thickness and extent variations in Arctic sea ice onthe atmosphere circulation,particularly on climate variations in East Asia.The simulation resuhshave indicated that sea ice thickness variation in the Arctic exhibits significant influences onsimulation results,particularly on East Asian monsoon.A nearly reasonable distribution of sea icethickness in the model leads directly to stronger winter and summer monsoon over East Asia.andimproves the model's simulation results for Siberia high and Icelandic low in winter.On the otherhand,sea ice thickness variation can excite a teleconnection wave train across Asian Continent,andin low latitudes,the wave propagates from the western Pacific across the equator to the easternPacific.In addition,the variation of sea ice thickness also influences summer convective activitiesover the low latitudes including South China Sea and around the Philippines.Effects of winter sea ice extents in the Barents Sea on atmospheric circulation in the followingspring and summer are also significant.The simulation result shows that when winter sea iceextent in the target region is larger (smaller) than normal.(1)in the following spring (averagedfrom April to June).positive (negative) SLP anomalies occupy the northern central Pacific.whichleads directly to weakened (deepened)Aleutian low.and further favors the light (heavy) sea icecondition in the Bering Sea:(2)in the following summer,thermal depression in Asian Continent isdeepened (weakened).and the subtropical high in the northwestern Pacific shifts northward(southward) from its normal position and to be strengthened (weakened).     

中国近百年雨量与大气环流因子的关系

研究了近百年南方涛动年指数,北半球西风带大气环流Ｗ．Ｃ．环流型年频数对中国大范围年降水量有旱涝的影响,探讨了大气环流因子影响的空间分布变化规律及影响的复杂性,非线性及南北环流不同配置多因子相互作用造成的综合影响特征,发现：（１）ＳＯＩ、Ｗ、Ｗ．Ｃ．Ｅ环流因子对中国降雨的影响不是局地的,而 大范围普遍存在的,只不过对越靠近海洋的地方越显著;（２）并不是单个环流因子的变化就可完全解释清楚雨量的变化,多