冬季斯堪的纳维亚遥相关型在20世纪70年代末的年代际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料和PREC-L(Precipitation Reconstruction over Land)降水资料分析了1948/1949~2008/2009年冬季斯堪的纳维亚(SCAND)遥相关型的年代际变化,并讨论了这次年代际变化前后SCAND型的不同时空特征、气候影响及其维持机制。结果表明,SCAND型在1979年前后发生了明显的年代际突变,其500 hPa高度场上的欧洲中心和西伯利亚中心在1979年之后均向东南方向移动,但斯堪的纳维亚半岛附近的中心位置没有明显变化。与此相对应,1979年之后SCAND型对北半球气温的影响有很大加强,主要表现为其正(负)位相引起的极区增温范围明显扩大,欧亚大陆北部的温度负(正)中心显著向东南方向延伸,甚至可以影响到我国长江流域和日本的温度变化。1979年之后,SCAND型正(负)位相可以引起欧亚大陆沿60°N左右纬度带的降水显著减少(增加),这与1979年之前SCAND型主要引起乌拉尔山以西地区的降水变化有所不同。对准地转位势倾向方程的诊断表明,SCAND型在1979年前后的年代际变化基本可以用异常定常波引起的涡度强迫、异常定常波与气候态定常波相互作用引起的涡度强迫以及高频瞬变波引起的涡度强迫三者的变化来解释。     

热带太平洋海气系统内部联系的年代际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料和全球海温海冰GISST2.3b资料以及英国CRU提供的南方涛动指数，分析了热带太平洋区域海气系统内部联系的年代际变化特征。结果表明：热带太平洋地区海气年际变化间的相关关系具有显著的年代际变迁；最近50a中，西太平洋地区海温变化与南方涛动的联系存在更为明显的年代际变化，且在IWP与ISO相关关系微弱时，在西太平洋赤道北侧对流层低层，西太平洋海温较暖（冷）时存在反气旋（气旋）环流。这样的高海温-反气旋系统与ENSO时期典型的低海温-反气旋的系统相反，其动力学作用将不利于维持ENSO与西太平洋海温变化间的密切联系。     

北太平洋阻塞的年际年代际变化及其与SST、遥相关及风暴路径的关系

利用NCEP／NCAR再分析资料，对1948／1949－1999／2000共52个冬季的北太平洋上空中纬度阻塞异常的气修特征进行了统计分析，小波分析和功率谱分析结果表明该区域阻塞发生的频数具有很明显的3－7年的年际振荡和年代际变化特征。同时2－7年带通平均的小波方差谱分析结果表明阻塞的这种年际变化的振幅存在着缓慢下降的趋势，且气候突变在20世纪70年代，这进一步证明了北太平洋上空的阻塞活动具有年代际变化特征。对强阻塞异常的冬季和弱阻塞异常的冬季分别进行合成分析，结果表明，对于阻塞异常强的冬季，北太平洋西向东北方向加强并分裂成两个中心，而SST异常在中纬度太平洋则对应着典型的PDO型，在赤道地区则为类La Nina型的海温分布。而对于阻塞异常弱的冬季则对应截然不同甚至相反的分布特征，即500hPa高度异常场表现为符号相反的PNA型，风暴路径中心在日界线附近呈纬向型分布。同时SST异常在赤道地区则为典型的El Nino型的海温分布。以上结果揭示出北太平洋阻塞活动的年际变化可能主要与热带海温的遥响应相联系，而年代际变化则主要与中纬度局地的PDO型海温及其通过斜压瞬变波的海－气相互作用有关。     

东亚夏季PJ遥相关型的年际及年代际变化机理

利用夏季东亚地区500 h Pa高度场和菲律宾附近的降水场进行SVD分析,将东亚500 h Pa高度场对应的时间序列定义为PJ指数,该指数不仅清楚地反映PJ型的年际变化,而且反应出PJ型的年代际变化,即500 h Pa高度场型态在20世纪70年代末由"气旋、反气旋、气旋"型突变为"反气旋、气旋、反气旋"型。本文研究表明PJ指数的年际变化与ENSO事件有密切的联系:El Ni1o事件通过电容器充电效应使印度洋海温增暖,而增暖的印度洋海温在菲律宾海附近强迫出异常反气旋,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型。而PJ型态的年代际变化与热带印度洋SST的持续增暖有关。虽然许多学者认为是菲律宾附近海温异常引起对流异常,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型,但我们认为该区域的海温变化并不是造成PJ型年际和年代际变化的原因,而是由于该区域有反气旋(或者气旋)异常,从而辐射增加(减少),蒸发减弱(增加),温跃层下降(上升),SST变暖(变冷),该区域的海温变暖意味着对流是减弱的。本文进一步利用大气环流模式ECHAM5.4进行数值试验,结果表明:当热带印度洋增暖时,在菲律宾海附近强迫出反气旋,并沿东亚激发出"反气旋、气旋、反气旋"PJ遥相关型。     

三江源地区冬季降水年代际变化特征及相关物理机制

本文主要利用1961/1962～2017/2018年CN05.1资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究三江源地区（以下简称三江源）冬季降水的年代际变化特征及相关物理机制。结果表明：三江源冬季降水在20世纪80年代末期经历了一次由少到多的年代际增多。三江源冬季降水的年代际变化受乌拉尔山上空异常低压和贝加尔湖—中国东北部上空异常高压影响,与中高纬北大西洋海气相互作用有关。从20世纪80年代末期开始,中高纬北大西洋海温增暖可以导致海表面上空上升运动异常,对流活动增强,激发向东传播的大气环流波列,引起乌拉尔山上空的异常低压和贝加尔湖—中国东北部上空的异常高压。在异常低压与异常高压的影响下,极锋急流南移加强,引起三江源高空辐散,对流活动增强,导致三江源冬季降水增多;另一方面,贝加尔湖—中国东北部上空异常高压还可以通过引起三江源上空异常东风,引起三江源水汽通量辐合异常,导致冬季降水增多。此外,印度洋海温异常可能通过影响南支槽强度变化,进一步调制三江源冬季降水。     

北半球冬季大气环流遥相关的长期变化及其与我国气候变化的关系

研究北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化发现：ＷＡ，ＰＮＡ型有明显趋势变化及年代际变化。ＷＡ型有明显负趋势，ＰＮＡ型有正趋势，它们的强度突变分别发生于１９８０年代初（ＷＡ型１９８３年由强转弱）及１９７０年代中（ＰＮＡ型１９７６年由弱转强）。与此同时，亚洲地区、亚欧地区的经向环流强度于１９８３年突然减弱。大气环流及遥相关型强度的这种年代际变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。     

苏南地区夏季面雨量与北半球500hPa环流遥相关的年代际变化

用40年（1961－2000年）观测资料，分成1951－1980年和1981－2000年两个时段，研究了江苏南部地区夏季（6－8月）面积平均雨量与北半球500hPa季平均环流时滞遥相关的年代际变化。结果表明这两个时段遥相关的空间分布存在显著差异，且后一时期时滞遥相关强度明显强于前一时期，它反映了北太平洋年代际振荡（PDO）对东亚季风降水和环流年际相关的影响，与年代际和年际时间尺度振荡之间的相互作用有密切联系。     

印度洋-太平洋海温长期变化的周期性及其年代际变化

运用小波分析方法对近百年来印度洋－太平洋海温的周期变化特征进行了详细讨论,并且结合以前的工作,运用方差分析的方法对近半个世纪以来各周期振荡水平分布的年代际变化进行了综合分析。研究表明：近百年中,赤道东太平洋海温的长期变化不仅具有准两年（ＱＢＯ）和３－７年（ＬＦＯ）的年际振荡,而且具有１０－１２年、１８－２０年和３０－４０年的年代际振荡。各振荡分量的振幅和周期具有显著的年代际变化特征。近半个世纪各振     

北半球冬半年遥相关型强度指数的年际变化特征及其与厄尔尼诺的遥响应

计算了1951—1990年冬半年逐月以及冬季的PNA、WA、WP、EA、EU型的遥相关强度指数。在此基础上,研究了它们的气候变化特征以及这5个遥相关型强度指数与厄尔尼诺的关系。指出,厄尔尼诺发展的盛期(冬季),以北半球西太平洋型(WP)明显偏弱为主要特征,其次才是太平洋北美型(PNA)偏强。1991年发生的一次厄尔尼诺,在盛期是弱PNA型,弱WP型。此外,还研究了遥相关强度指数用于天气预报的问题。     

近百年来热带太平洋海温年际及年代际时间变率特征的诊断研究

年际及年代际时间变率是当代气候研究的重要问题之一 ,通过对近百年热带太平洋海温资料做子波分析发现 ,2 0世纪 50年代以来的海温升高及频繁发生的 ENSO事件伴随着海温年代际时间尺度背景场的明显改变 ,同时还研究了其年代际及年际时间尺度时间变率特征。     

Teleconnection between Sea Ice in the Barents Sea in June and the Silk Road,Pacific–Japan and East Asian Rainfall Patterns in August

In contrast to previous studies that have tended to focus on the influence of the total Arctic sea-ice cover on the East Asian summer tripole rainfall pattern, the present study identifies the Barents Sea as the key region where the June sea-ice variability exerts the most significant impacts on the East Asian August tripole rainfall pattern, and explores the teleconnection mechanisms involved. The results reveal that a reduction in June sea ice excites anomalous upward air motion due to strong near-surface thermal forcing, which further triggers a meridional overturning wave-like pattern extending to midlatitudes.Anomalous downward motion therefore forms over the Caspian Sea, which in turn induces zonally oriented overturning circulation along the subtropical jet stream, exhibiting the east–west Rossby wave train known as the Silk Road pattern. It is suggested that the Bonin high, a subtropical anticyclone predominant near South Korea, shows a significant anomaly due to the eastward extension of the Silk Road pattern to East Asia. As a possible descending branch of the Hadley cell, the Bonin high anomaly ultimately triggers a meridional overturning, establishing the Pacific–Japan pattern. This in turn induces an anomalous anticyclone and cyclone pair over East Asia, and a tripole vertical convection anomaly meridionally oriented over East Asia. Consequently, a tripole rainfall anomaly pattern is observed over East Asia. Results from numerical experiments using version 5 of the Community Atmosphere Model support the interpretation of this chain of events.     

PJ遥相关型对长江中下游夏季降水影响的不对称性

利用1979-2015年海洋和大气再分析资料,基于夏季太平洋-日本遥相关型(PJ)指数,讨论了PJ指数在极端正负年份长江中下游降水位置和强度异常的不对称响应及其可能原因。结果表明:在PJ负位相年(对应El Niňo次年),长江中下游降水显著偏多,中心分别位于江淮流域和日本南部;而在PJ正位相年(对应La Niňa次年),长江中下游降水减少却不明显。研究发现:在PJ负位相年,中东太平洋、印度洋、南海地区海温明显偏暖,菲律宾海上空有异常反气旋响应,长江中下游地区有异常气旋响应;而在PJ正位相年则反之。在PJ负(正)位相年,菲律宾海异常反气旋(气旋)和长江中下游地区异常气旋(反气旋)明显偏强(偏弱),由此导致长江中下游降水位置和强度异常存在不对称响应。基于大气环流模式ECHAM4.8的敏感性数值试验结果表明,即使印度洋海温偏暖与偏冷程度相当,但由偏暖印度洋海温激发的菲律宾海异常反气旋也明显偏强,从而造成长江中下游地区降水偏多程度大于偏少程度。由此印证的事实是:El Niňo次年(PJ负位相年)长江中下游夏季降水偏多的预测技巧高于La Niňa次年夏季降水偏少的预测技巧。     

江苏降水长期趋势及年代际变化空间差异分析

根据江苏省60个气象站1961~2001年的逐月降水量资料,计算了逐月、季和年降水量距平百分率（RAP）,以此研究了江苏降水的长期趋势和年代际变化特征及其空间差异。结果表明：全省平均降水量1、3、6月有显著的增多趋势,而4、9两月有显著的减少趋势;年降水量,南部增多,而北部减少;春季降水量大部分地区减少,夏季降水量主要是南部增多,北部减少,秋季大部分地区降水量减少,冬季全省降水量增多。4个年代年RAP符号变化,在江苏南部呈“--++”型,北部为“++--”型,中部则呈“+--+”、“+-+-”等过渡型。春季则在北方呈“-+-+”型,中部呈“+--+”型,南部呈“+---”型,徐州和盐城地区主要为“++-+”型。夏季RAP符号,主要分布型由北到南依次为“++--”、“+-+-”、“+--+”、“-+-+”和“--++”。秋季RAP符号全省绝大多数台站为“+-+-”型。冬季RAP符号在东部和南部大片地区为“-+-+”型,而西部则主要为“-+++”、“--++”、“-+-+”和“---+”型混杂。     

热带OLR异常的遥相关结构及其季节变化

本文用单点相关研究了1月和7月热带OLR异常的遥相关结构及其季节变化。结果表明，热带纬带（15°N-15°S）遥相关型具有纬向偶极结构和准驻波性。1月遥相关具有热带波数2的结构，它反映了东非（赤道中太平洋）和南美（热带西太平洋）之间的非绝热加热异常存在翘翘板（Seesaw）关系；7月遥相关呈热带1波型，它同全球最强的行星尺度热源异常的东西振荡相联系。遥相关型对季节变化的敏感性主要表现为全球热带纬带几个热源（汇）区强度变化和纬向位移，以及东非的遥相关在6-9月符号变异，并由此引起遥相关型从冬到夏从波数2向波     

我国松花江流域和辽河流域降水的长期变化规律和未来趋势分析

利用1881～2002年我国东北地区的月、季降水资料,采用历史曲线分析、功率谱分析、小波变换等方法,重点分析了松花江流域和辽河流域降水的长期变化规律。结果表明:松花江流域和辽河流域的降水都存在着明显的年代际变化,松花江流域降水以27～30年周期为主,辽河流域降水周期比松花江流域略长,大概为35～38年左右。根据降水自身演变规律及自回归方法预测的结果,估计未来5～10年,松花江流域仍将处于少雨期,辽河流域少雨期维持时间可能会稍长一些。     

全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化

利用1979~2013年实时多要素MJO（Madden-Julian Oscillation）监测（RMM）指数,美国NOAA逐日长波辐射资料和NCEP/NCAR再分析资料等,分析了全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化特征。从全球平均气温快速增暖期（1985~1997）到变暖趋缓期（2000~2012）,MJO 2~4位相频次减少,5~7位相频次增多,即MJO对流活跃区在热带印度洋地区停留时间缩短、传播速度加快,而在热带西太平洋停留时间加长、传播明显减缓。进一步分析发现,以上MJO的年代际变化特征与全球变化年代际波动有关。当太平洋年代际涛动（PDO）处于负位相时,全球变暖趋缓,热带东印度洋—西太平洋海温异常偏暖,使其上空对流加强,垂直上升运动加强,对流层低层辐合,大气中的水汽含量增多,该区域的湿静力能（MSE）为正异常。当MJO对流活跃区位于热带印度洋地区时,MJO异常环流对季节平均MSE的输送在强对流中心东侧为正、西侧为负,有利于东侧MSE扰动增加,使得MJO对流扰动东移加快;而当MJO对流活跃区在热带西太平洋地区,MJO异常环流对平均MSE的输送形成东负西正的形势,东侧MSE扰动减小,不利于MJO快速东传。因此,全球变化背景下PDO引起的大气中水汽含量及MSE的变化可能是MJO传播年代际变化的重要原因。     

近百年中国东部夏季降水年代际变化特征及其原因

本文利用测站降水观测资料分析过去一百多年中国东部华北、长江流域以及华南夏季降水的年代际变化特征发现,尽管这三个地区的夏季降水具有不同的年代际转折时期,但是均同时在1910年代初期、1920年代初期、1940年代中期、1960年代中期、1970年代末期以及1990年代初期发生了跃变。近一百年间不同年代际时期东部夏季降水的分布型主要以南正北负或者南负北正的偶极型为主,并且无论是偶极型分布还是三极型分布,两个相邻年代际时期中国东部降水分布型发生完全反向变化的概率较高（60%）。此外,夏季的PDO、冬季的AO以及春季的北极海冰也同时在1920年代末期、1940年代中期、1970年代末期以及1990年代中期左右发生了跃变,这几次跃变时期与中国东部三个不同地区夏季降水发生跃变的时期一致,表现出近百年来太平洋年代振荡（PDO）、北极涛动（AO）以及北极海冰这三个因子对中国东部夏季降水年代际变化的协同作用。在年代际时间尺度上,夏季的PDO与华北夏季降水显著负相关。PDO的年代际变化能够在500 hPa位势高度场中激发出太平洋—日本（PJ）型年代际遥相关波列;同时在850 hPa风场中激发出类似于影响华北夏季降水年代际变化的大气环流型,从而影响华北降水的年代际变化。冬半年的AO与长江流域夏季降水存在显著正相关关系。冬季到春季正位相的AO导致亚洲大陆南部处于湿冷状态,土壤湿度的记忆性可将这种状态延续到夏季。因此,夏季海陆热力对比减弱,东亚夏季风发生年代际减弱,相应地长江流域的降水年代际增多。春季北极海冰与华南夏季降水显著负相关,北极海冰的年代际异常能在500 hPa位势高度场中激发出与静止Rossby波异常传播相联系的欧亚—华南年代际遥相关波列,从而影响华南降水的年代际变化。     

年代际气候变化研究进展

概述了全球尺度、我国大范围区域及长江中下游梅雨的年代际气候变化的一些研究进展,重点介绍了近期我国气象工作者有关这方面研究的一些成果。指出:①全球尺度的大气、海洋及气温变化不仅存在明显的年际变化,而且年代际变化也十分显著;②受全球气候年代际变化的影响,中国气候也存在多时间尺度的变化特征,但气候的年代际变化特征与全球气候年代际变化有不同之处;③长江中下游梅雨气候变异不仅与海-气相互作用密切相关,而且海洋的年代际变化也是梅雨异常变化的重要气候背景;④年代际尺度变化在全球变暖改变区域气候特征的过程中的贡献、年代际气候变化的形成及作用机制,特别是长江中下游梅雨的年代际变化的成因和机制都是仍需继续加强研究的问题。     

北半球冬季大气环流遥相关型特征与我国区域气候

计算了1951／1952～2002／2003年北半球冬季大气环流遥相关型的强度指数，研究了它们的长期变化和近期特征，指出近10年来WA型的负趋势，PNA型的正趋势还在持续并有所加强。它们的强度突变分别发生于20世纪80年代初(WA型1984年由强转弱)及70年代中(PNA型1976年由弱转强)。还指出，近10年来，亚洲(亚欧)地区的纬向环流强度继续在加强，经向环流强度继续在减弱，大气环流及遥相关型强度的这种变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。