Interdecadal Variations of Phase Delays Between Two Ni(n)o Indices at Different Time Scales

Phase delays between two Nino indices-sea surface temperatures in Nino regions 1+2 and 3.4(1950-2001)-at different time scales are detected by wavelet analysis. Analysis results show that thereare two types of period bifurcations in the Nino indices and that period bifurcation points exist only in the region where the wavelet power is small. Interdecadal variation features of phase delays between the two indices vary with different time scales. In the periods of 40-72 months, the phase delay changes its sign in 1977: Nino 1+2 indices are 2-4 months earlier than Nino 3.4 indices before 1977, but 3-6 months later afterwards. In the periods of 20-40 months, however, the phase delay changes its sign in another way:Nino 1+2 indices are 1-4 months earlier before 1980 and during 1986-90, but 1-4 months later during 1980-83 and 1993-2001.     

华北汛期降水月内时间尺度周期振荡的年代际变化分析

利用中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用小波分析等方法,对华北汛期降水的月内时间尺度周期振荡的年代际变化及其原因进行了分析.结果表明:由于西太平洋副热带高压和华北夏季风的月内时间尺度周期振荡存在显著的年代际变化,使得华北汛期降水在两个不同阶段,存在着显著不同的月内时间尺度的周期振荡.在华北汛...     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

大气环流的年代际变化I.观测资料的分析

利用多种资料分析研究了大气环流(包括几个主要大气涛动、一些主要大气环流系统)的时间变化特征.结果清楚地表明大气环流,无论是热带大气还是中高纬度的大气环流,存在着显著的年代际变化特征,主要为10～20年准周期振荡和30多年准周期振荡.北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)的10～20年准周期振荡有近乎同位相特征,而它们的30多年准周期振荡却有近乎反位相变化.西太平洋副高强度与北美大槽强度的变化在10～20年时间尺度既有同位相情况也有反位相情况;但在30多年时间尺度却是基本同位相的.西太平洋副高强度与东亚大槽强度变化在30多年时间尺度也是基本同位相的,且副高变化超前约5～7年.     

华北汛期降水量变化中年代际和年际尺度的分离

华北地区汛期(7月和8月)降水量的变化中,不仅具有年际变化的特征,同时还具有明显的年代际变化特征.我们将这两种时间尺度进行分离,即将降水量的变化进行5年滑动平均,以滑动平均值代表年代际变化,并以每年的汛期降水量与滑动平均值的差代表去除了年代际变化后的年际变化.然后,利用NCAR/NCEP再分析资料对与这两种不同时间尺度相关联的大气环流异常进行了分析,发现两者具有不同的表现,说明影响这两种不同时间尺度的物理原因可能是不同的.与年代际变化相对应的大气环流异常主要表现为出现在我国东部地区的南北风异常以及欧亚大陆上空的位势高度异常.若对这两种时间尺度不进行分离,而直接按讨论年际变化的一般方法简单地分析与年际变化相关联的大气环流异常时,所得到的分析结果中既包含与华北降水年代际变化相关联的大气环流异常,又包含与去除年代际变化后的年际变化相关联的大气环流异常.而除去年代际变化后,与华北汛期降水年际变化相关联的大气环流异常主要表现为在东亚上空位势高度和纬向风的异常,意味着急流在涝年位置偏北.     

青藏高原气温和降水的年际和年代际变化

通过对青藏高原72个地面气象站1962～1999年的气温和降水变化的分析,以唐古拉山脉为界将高原分为青海区和西藏区,分别考察了两区冬春(上年10月～当年5月)和汛期(当年6月～9月)气温与降水的变化趋势、突变及其周期振荡,得出的主要结论为:近38年(1962～1999)来,青藏高原呈升温趋势,冬春大多数台站的升温率为0.02～0.03 ℃ a-1,汛期大多数台站的升温率为0.01～0.02 ℃ a-1;20世纪80年代以来,高原冬春气温的升温更为强烈,汛期青海区的升温变得强烈,但西藏区反呈微弱降温趋势,降温主要发生在西藏的江河谷地;全球性的1980年左右的暖突变在青藏高原是明显存在的;近38年来,青海区冬春降水和西藏区汛期降水存在相同的相位变化,即20世纪60年代基本偏多,20世纪70年代和20世纪80年代初偏少,20世纪80年代中到20世纪90年代偏多;青海区汛期降水与西藏区汛期降水的变化存在反向的关系,但它的转折点要滞后4～5年,青海区汛期降水20世纪60年代偏少,20世纪70年代和20世纪80年代偏多,20世纪90年代偏少;西藏区冬春降水呈现自己独特的变化,20世纪60年代到20世纪70年代初偏少,20世纪70年代中末期到20世纪90年代偏多;高原气温主要存在准3年、5～8年和准11年的周期振荡,高原降水主要存在3～5年、8～11年和准19年的周期振荡,这些周期振荡在高原气候演变的不同阶段显著性不一.     

Interannual and Interdecadal Variations of the Mid-Atlantic Trough and Associated American-Atlantic-Eurasian Climate Anomalies

The mid-Atlantic trough (MAT) is one of the most prominent circulation systems over the subtropical North Atlantic during the boreal summer, and it can be viewed as a bridge linking the climate in the American-Atlantic-Eurasian region. The upper-tropospheric MAT attains its maximum intensity of 200–150?hPa in June and July. An index measuring the variability of MAT intensity is defined, which reveals significant interannual and interdecadal variations of the trough.

On interannual time scales, the variation of MAT is significantly associated with the North Atlantic Oscillation, a southeastward propagating stationary wave that possibly originates from the northeastern Pacific, and the Atlantic Meridional Mode. A stronger trough is associated with warmer surface temperatures and higher pressure over central-northern North America and the extratropical North Atlantic and with colder surface temperatures and lower pressure over the Arctic, the subtropical North Atlantic, and the northeastern Pacific. In the meantime, significant negative precipitation anomalies occur over the north of the Mediterranean Sea and the Black Sea, as well as the northeastern Atlantic because of the anomalous low-level northeasterly winds over these areas. On an interdecadal time scale, the variation of MAT seems to be related to the Atlantic Multi-decadal Oscillation. Warmer surface temperatures appear over almost the entire North Atlantic, southern Europe, East Asia, and the North Pacific during the weak phase of the trough. A weak trough is also associated with the dipole pattern of anomalous precipitation over the extratropical North Atlantic, Greenland, and northeastern North America, corresponding to a dipole of low-level atmospheric circulation over these regions.     

冬季北太平洋风暴轴的年代际变化

对1948-2004 NCEP／NCAR 500hPa高度场资料进行滤波后,采用累积距平、Morlet小波分析、合成分析等方法,研究了风暴轴中心的强度、经纬度以及面积指数的年代际变化。结果表明,56a来北太平洋风暴轴的中心强度平均约为32dagpm^2,中心位置约在172°W、44．5°N。小波分析表明,冬季北太平洋风暴轴的中心强度和面积都存在着18a的年代际变化周期。此外,风暴轴中心强度与面积指数有很好的正相关关系。总的来说,风暴轴中心强度增强（减弱）时期,一般对应着风暴轴面积增大（缩小）和位置向西（东）、向南（北）移动。     

黑龙江省春季高森林火险期年代际变化特征

利用黑龙江省29个站1961-2006年春季气象资料,分析了黑龙汀省近46年春季高森林火险期的年代际时空变化特征。结果表明,黑龙江省春季高森林火险期南部长于北部,西部长于东部,并且具有明显的年代际变化,20世纪90年代以来显著增长,各个区域高森林火险期的年代际变化有一定差异,西南部和东部高森林火险期的增长从70年代开始。讨论了春季高森林火险期年代际变化的气候背景。黑龙汀省90年代开始的高森林火险期显著增长可能与气候变暖有关,也与大气环流系统的年代际变化有关。     

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。     

中国降水准2年主振荡模态与全球500 hPa环流联系的年代际变化

用近51年(1951～2001年)观测资料,研究太平洋年代际振荡(PDO)冷暖位相中国降水量准2年主振荡型传播特征的差异,并讨论对应的全球500 hPa环流低频波列传播途径的变化及可能原因.同时提出年际振荡强度不稳定指数,讨论了中国降水和全球500 hPa高度准2年周期振荡(QBO)强度时间不稳定的空间分布.通过主振荡型分析(POP)发现,在PDO冷位相(1951～1976年),准2年时间尺度的中国降水POP1的主要活动区域在长江中游地区,对应的500 hPa低频场是大西洋欧亚波列(AEU)和西大西洋遥相关型(WA)以及南太平洋副热带波列(SSP);在PDO暖位相(1977～2001年),POP1的活动区域迅速北移并扩大到整个长江和淮河流域,对应的500 hPa低频场变为欧亚太平洋-南印度洋-南北大西洋波列(EUP-SI-SNA).因此,PDO冷暖位相中影响中国降水准2年主振荡模态的低频波列的传播途径和强度存在显著差异,PDO对中国降水量准2年主振荡型主要模态(POP1)及其伴随的全球500 hPa环流低频波列活动区域的时间变化有重要调制作用,与两个半球中纬度西风气流强度的年代际变化密切相关.由振荡强度时间变化指数分析表明,中国降水QBO强度不稳定区域位于长江中游、长江下游、浙江东部、广东东部、华北地区和青藏高原东北侧附近地区,这些地区降水QBO的强度随PDO位相转变而发生显著的年代际突变.对于全球500 hPa高度,其QBO强度不稳定区域在南太平洋中高纬度、副热带南北大西洋地区和亚洲、北太平洋、北美大陆中高纬度地区、北半球副热带西太平洋地区以及南北半球热带和副热带东太平洋地区,表现为对于赤道的非对称空间分布,特别是南北太平洋热带和副热带地区500hPa环流QBO强度在年代际时间尺度上呈现正负反向变化的空间结构,而且南北极附近地区的QBO强度在PDO暖位相显著增强,反映了全球大气环流QBO强度与PDO相互作用的空间特征.     

洪湖水位对不同时间尺度SPEI/SPI干旱指数的响应研究

流域洪涝与干旱对流域水资源利用及生态平衡具有重要影响。探讨流域水文要素与气候因子的关系,是应用气候指数进行流域旱涝监测和影响评估的重要前提。基于四湖流域8个气象站及洪湖湖区水位代表站逐月观测资料,从月、季及连续时间序列月平均标准化水位距平与不同时间尺度SPEI/SPI干旱指数的相关分析,研究洪湖水位对不同时间尺度SPEI/SPI指数的响应。结果表明：四湖流域洪涝与干旱主要受降水控制,洪湖水位与SPEI/SPI干旱指数具有较好的相关性,但其相关程度因不同月份和季节及干旱指数的时间尺度存在一定差异,总体上洪湖水位与4~6个月时间尺度SPEI/SPI干旱指数相关性最为密切,表明洪湖水位对降水及蒸散发导致的水分盈亏的响应具有时滞效应和累积效应,当前月洪湖水位受当月及前3~5个月水分盈亏的共同影响。基于5个月时间尺度的SPEI/SPI干旱指数监测历史时期洪湖水位变化具有很好的一致性。研究结果为基于常规气象观测资料进行四湖流域旱涝监测提供了理论依据,同时可为其他流域旱涝监测与评估提供借鉴。     

冬季欧亚海平面气压场主要空间模态的年代际变化特征

运用非线性主成分分析法对欧亚地区1948-2007年冬季海平面气压距平场进行分析。结果表明：冬季欧亚地区海平面气压异常变率具有显著的非线性特征,当非线性主成分取不同的异常值时,对应的空间气压异常分布型具有显著的非对称性。同时,第一非线性模态（NLPC1）年际振荡强度和周期在20世纪70年代初存在明显的年代际变化,1970年以后,年际振荡强度显著增强。     

冬季欧亚海平面气压场主要空间模态的年代际变化特征

 运用非线性主成分分析法对欧亚地区1948-2007年冬季海平面气压距平场进行分析。结果表明：冬季欧亚地区海平面气压异常变率具有显著的非线性特征,当非线性主成分取不同的异常值时,对应的空间气压异常分布型具有显著的非对称性。同时,第一非线性模态（NLPC1）年际振荡强度和周期在20世纪70年代初存在明显的年代际变化,1970年以后,年际振荡强度显著增强。     

ENSO与中国东部地区夏季降水相关性年代际变化特征

利用国家气候中心提供的中国160站1951～2000年逐月降水资料,Hadley中心提供的1951～2000年逐月全球海表层温度资料,采用线性相关分析和滑动相关分析方法,探讨了ENSO与中国东部地区夏季降水的年际关系及二者年际关系的年代际变化特征。结果表明,夏季Nino3区海温与中国东部夏季降水年际关系同期相关显著,且二者的年际关系存在明显的年代际变化,年际相关型分3个阶段：,第1阶段(1972年前)为“东西型”,第2阶段(1973～1983年)为“南北型”,第3阶段(1984年后)也为“南北型”。     

西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化及预测

利用1950-2009年60 a的热带气旋资料、NOAA海温、NCEP再分析资料及74项环流指数等资料,研究了西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化特征,结果表明,西北太平洋热带气旋生成频数既有显著的年际变化,同时也存在明显的年代际变化。自1950年以来,西北太平洋热带气旋频数经历了一个先增加再减少的过程,其中转折点在20世纪70年代中后期,与之相对应,热带气旋路径频数也呈现明显年代际变化。在此基础上,通过分析前期春季海温场、大气环流异常及环流指数与夏季(6-10月)热带气旋生成频数的相关关系,选取了影响夏季西北太平洋热带气旋活动频数的预测因子,建立了一个夏季西北太平洋热带气旋生成频数的多元回归预测模型。检验结果表明,该模型能较好地拟合1951-2003年夏季西北太平洋热带气旋生成频数的年际变化,拟合率为0.6。对2004-2009年夏季热带气旋生成频数的独立样本预测试验表明,该模型对夏季西北太平洋热带气旋活动频数具有较好的预测能力,可以为热带气旋业务预报提供一定参考。     

1954-2005年长江以北地区初霜期变化趋势

 采用长江以北地区65个测站1954-2005年秋冬季逐日地面最低温度资料,计算分析长江以北地区初霜出现日期的年代际时空变化特征。结果表明：中国北方地区初霜是由北向南逐渐出现的,初霜发生日期具有明显的年代际变化特征,在20世纪90年代之后,大部分地区初霜日期偏晚的年份逐渐增多。中国北方地区初霜发生日期的早晚与北极涛动的强弱密切相关：当北极涛动处于正位相时,北半球以纬向型环流为主,中国北方大部分地区的初霜期偏晚;反之,当北极涛动处于负位相时,北半球以经向型环流为主,中国北方大部分地区的初霜期偏早。     

我国夏季东部区域降水异常年代际、年际变化分析

用华南、江淮、华北代表站6—8月降水量标准化距平的区域平均值定义了降水异常指数I，论证了它与常用指数Z、R的一致性。不同区域，的同期相关不显著，表明3区降水年际异常具有独立性。用周期分析将，分解为年代际、年际变化指数，Is、If，方差分析表明，只有华南区域Is在其，的构成中显著，表明区域夏季降水异常是复杂的。对Is、If，曲线的分析表明，3个区域Is均表现出与太平洋年代际振荡(PDO)20世纪70年代的转折有关的相关关系，华北区域If的显著偏少与强El Nino事件的同时性关系密切。     

广东汛期开始日期的年际和年代际变化研究

用小波分析和相关统计等方法,对近50多年来广东开汛的年际和年代际变化及与副高、PDO指数的关系进行了研究,同时也研究了它与后期天气、前期500 hPa环流场和海温场的关系.结果表明,近50年来广东开汛呈偏早的趋势,具有明显的2～7年左右的年际和34年左右的年代际周期振荡;开汛的年代际振荡与副高、PDO指数是一致的,并与它们存在反向的关系,且突变的时间也均发生在20世纪70年代中后期;广东开汛与后期天气的相关分析表明,它与广东4月降水的相关最好,与5,6月的相关则差;与广东降水集中期初日只有在1986年以后至今才具有显著的正相关,而与降水集中期次数却在1977年之前就具有显著的负相关;广东开汛的早晚与前冬500 hPa高度场存在几个显著的相关中心,与前秋北太平洋西风漂流区的海温异常也有明显的相关.     

华南南部前汛期气温异常的时空变化特征

利用国家气候中心整编的1951—2000年中国160个站的月平均气温资料，根据“九五”重中之重项目执行组指出的华南地区代表站，选出华南南部地区12个代表站。侧重分析了华南南部前汛期气温异常的季节、年际和年代际变化的时空特征。发现在年代际变化方面，20世纪60年代中期到80年代末为相对低温期，90年代以后温度有明显升高的趋势，而且50a温度变化的总趋势是增加的。华南南部前汛期气温异常存在2a、4a、5a的年际周期和12a和19a的年代际周期；在空间上，华南南部前汛期气温增暖的幅度相对较弱，华南南部的前汛期气温与全国大部分地区呈现同位相的变化特征，与个别地区呈反位相。