关于季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用的研究

季风和ENSO是影响亚洲和中国气候变化的两大系统,随着气候动力学研究的深入,国内外学者对季风及其与ENSO循环相互作用的研究取得了很大进展.作者回顾了近年来国内外关于季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用的研究进展,主要综述了中国学者关于亚洲季风的认识与表述的深化,特别是对于季风的特征、系统性和年循环现象的认识.还回顾了中国关于亚洲季风的季内、年际和年代际变化、亚洲季风与ENSO循环相互作用等方面的研究进展.此外,还提出在季风动力学以及季风与ENSO循环相互作用方面需进一步研究的问题.     

认识和预报亚洲季风气候：前沿突破点和展望

改进我们对季风变化和可预报性的认识以便促进季风气候预报的发展是当前世界气候研究计划下属的国际季风研究(IMS)和亚洲季风年(AMY2007-2011)研究的一个主要目的.本文从以下方面回顾了亚洲季风气候研究的最新进展:(1)季风变化的机制和数值模拟,(2)可预报性的物理基础和极限,(3)气候预报的现状.文章的讨论侧重于周尺度到年际尺度,特别提出了季风气候研究中存在的若干科学问题和研究前沿上的可能突破点,讨论了季风预报研究的未来发展方向,旨在促进未来的季风研究,加深我们对季风气候动力学的理解,以及提高对亚洲季风气候变化的预报能力.     

关于西北太平洋季风槽年际和年代际变异及其对热带气旋生成影响和机理的研究

总结和综述近年来中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,关于西北太平洋季风槽的年际和年代际变异及其对热带气旋和台风(TCs)生成的影响和机理的气候学研究进展,并综述一些有关的国内外研究。给出了夏、秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及利于TCs生成的四类季风槽环流型,表明了西北太平洋季风槽强度和位置有明显的年际和年代际变异。特别是揭示了西北太平洋季风槽的年际和年代际变异不仅通过影响西北太平洋上空对流层低层气流的涡度和对流层高层的散度、对流层中、下层的水汽以及对流层上下层风场的垂直切变等利于TCs生成的大尺度环境因子的分布而影响TCs的生成,而且通过对热带对流耦合波动的转化和提供扰动能量而对TCs生成起着重要的动力作用。还指出今后有关西北太平洋季风槽和TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题。     

有关东亚季风的形成及其变率的研究

季风是全球气候系统中一种重要的大气环流系统,随着气候学研究及季风动力学研究的深入,国内外学者对季风的形成及其变率问题的研究取得了很大进展.回顾了近年来国内外关于亚洲季风的认识与形成机制的研究,特别是对东亚季风爆发及其过程的影响因子的认识.此外,对于东亚季风的季节性变化、低频振荡、年际和年代际变化及其可能机制也进行了分析、讨论.最后提出了在季风动力学研究方面需要进一步探讨的问题.     

10个CMIP5模式对亚澳季风环流及其变率的模拟

利用参加第五次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,简称CMIP5)的10个海气耦合模式的输出结果,比较了这些模式对6种季风指数年际变化的模拟能力,并从季风区大气环流场的气候态以及海表温度异常(SSTA)与季风的相关关系两个方面对季风指数的模拟差异原因进行了讨论。得到结论:CMIP5模式对于季风指数年际变化模拟的结果与观测资料差异较大,其中对南亚季风指数(Webster- Yang index)模拟最好,模式集合会显著改进对南亚季风指数的模拟效果;不同模式基本可以描述出各个季风区大气环流场的气候态分布特征;耦合模式对南亚季风指数模拟的关键可能在于对SSTA的年际变化以及SSTA与季风相关关系的准确模拟。      

东亚夏季风的研究进展及其需进一步研究的问题

回顾了近年来关于东亚夏季风的结构特征以及年际、季内的变化特征及其成因的研究进展;并且回顾了关于东亚夏季风的数值模拟和可预测性的最新研究进展,特别是系统地回顾了东亚夏季风与印度季风特征的异同以及ENSO循环、西太平洋暖池和青藏高原在东亚夏季风的年际、季内变化的作用。还提出在关于东亚夏季风变化及其模拟和预测等方面需进一步研究的问题。     

冬夏东亚季风环流对太平洋热状况的响应

冬夏隔季韵律关系一直是我国长期天气预报和短期气候预测的一个重要依据,然而迄今为止对它们之间的物理过程及成因机理并不十分清楚。利用NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°网格月平均再分析资料,研究1951~2000年冬夏东亚季风环流异常变化与太平洋海面温度(SST)的关系及对关键海温区响应机理。研究指出:冬夏东亚季风环流隔季韵律关系及其年际变化与赤道东太平洋海面温度异常(SSTA)变化密切相关,冬季赤道东太平洋出现La Ni~na(El Ni~no)型的SST分布,有利冬、夏东亚季风环流加强(减弱),其影响过程通过赤道Walker环流强(弱)以及东亚地区Hadley环流强(弱)过程完成。冬季赤道东太平洋海温变化是冬、夏东亚环流季节以及年际变化的一个重要外强迫因子。     

AOGS第六届学术年会气象学研究报告综述

简要综述了第六届亚洲大洋洲地球科学学会（AOGS）学术年会有关天气和气候的可预报性、协同亚洲季风试验、季风变化及其模拟与预测、气候变化与热带气候灾害、中层大气研究、中尺度气象学与台风研究以及卫星资料应用等方面的报告内容。在全球气候变化的大背景下,季风的年代际变化特征,可能成因及其对天气气候的影响是目前研究的热点问题之一。对亚洲季风系统形成机制的探讨及其与气候系统关系的研究有助于提高数值模式对季风系统的模拟能力,从而能够更好地预测季风系统及其演变。集合预报,特别是多模式超级集合预报方法引起了人们广泛的兴趣。研究报告指出,多个积云对流参数化方案的集成、集合卡曼滤波、条件非线性最优扰动法以及滑动训练期超级集合预报技术对数值天气预报的准确率都有明显改善。＂可预报性障碍＂在数值模式对大气环流的预报中同样存在。＂可预报性障碍＂本质上反映了系统的季节变化对预报结果的影响。研究还表明,热带气旋频率和强度的变化取决于在其形成的海域是动力因子还是热力因子起主导作用,如热力因子起主导作用则气候变暖会使该区域的热带气旋活动频率和强度增加。一些研究指出,中高纬度阻塞形势持续异常及南海的热源异常可能是造成2008年初中国南方低温、雨雪和冰冻灾害的主要原因。Formosat-2和Formosat-3等卫星观测资料的广泛应用将极大地提高数值天气预报、气候监测和空间天气预报水平。     

南海西南季风异常与广东省汛期重要天气的关系

南海西南季风的活动直接影响广东省前、后汛期重要天气的异常,因此深入探索南海西南季风的活动规律及其与广东省各种重大天气异常的关系十分必要.利用合成分析和相关统计方法,探讨和分析了南海西南季风建立早晚、强弱与广东省前、后汛期降水量趋势,初、终台的早晚及登陆广东省的热带气旋个数等重要天气的关系.指出南海西南季风爆发早的年份,前汛期雨量以正常偏少为主、后汛期雨量以偏多为主、登陆广东热带气旋偏多;南海西南季风偏强的年份,后汛期雨量以偏多为主,登陆广东热带气旋以正常偏多为主.还分析了4～6月、7～9月以及前冬(12～2月)的海温场、500 hPa高度场与西南季风建立早晚、强弱的关系,初步探索了西南季风建立的早晚、强弱与广东省汛期重要天气气候异常的关系的一些机理,其结果可供短期气候业务预测参考.     

气候系统与气候变化研究进展

<正>2012年,气候系统研究所以"东亚季风变异机理及其对中国气候影响"研究为核心,围绕东亚季风变异机理和预测、海一陆一气相互作用对东亚气候影响、青藏高原热力和动力过程及其影响、气候变化机理与预测理论4个主要方向开展研究,在东亚季风长期变化机理等方面取得了创新性成果。1东亚季风变异机理和预测研究     

帝舜《南风》歌考

张铭发现了世界上第一篇关于季风的文献,即见于<史记>等古籍的帝舜<南风>歌,它对东亚夏季风的性状及其对社会民生的影响记载和刻画得极为简明和深刻.作者对此作了详细的解读和考据.帝舜时代约为公元前23至22世纪.<南风>歌传唱于帝舜时代,经过战国时期(公元前4至前3世纪)润色而成为流传到现代的版本.<南风>歌直译成现代文是:夏季风依"时"(季节)从"南"吹来,温"熏"多雨,使农业收成丰"阜","民""财"充足,免受饥寒("解""愠").       

Recent Progress in Studies of the Variabilities and Mechanisms of the East Asian Monsoon in a Changing Climate

Located in a monsoon domain,East Asia suffers devastating natural hazards induced by anomalous monsoon behaviors.East Asian monsoon(EAM)research has traditionally been a high priority for the Chinese climate community and is particularly challenging in a changing climate where the global mean temperature has been rising.Recent advances in studies of the variabilities and mechanisms of the EAM are reviewed in this paper,focusing on the interannual to interdecadal time scales.Some new results have been achieved in understanding the behaviors of the EAM,such as the evolution of the East Asian summer monsoon(EASM),including both its onset and withdrawal over the South China Sea,the changes in the northern boundary activity of the EASM,or the transitional climate zone in East Asia,and the cycle of the EASM and the East Asian winter monsoon and their linkages.In addition,understanding of the mechanism of the EAM variability has improved in several aspects,including the impacts of different types of ENSO on the EAM,the impacts from the Indian Ocean and Atlantic Ocean,and the roles of mid-to high-latitude processes.Finally,some scientific issues regarding our understanding of the EAM are proposed for future investigation.     

Predictability of South China Sea Summer Monsoon Onset

Predicting monsoon onset is crucial for agriculture and socioeconomic planning in countries where millions rely on the timely arrival of monsoon rains for their livelihoods. In this study we demonstrate useful skill in predicting year-to-year variations in South China Sea summer monsoon onset at up to a three-month lead time using the GloSea5 seasonal forecasting system. The main source of predictability comes from skillful prediction of Pacific sea surface temperatures associated with El NiÑo and La NiÑa. The South China Sea summer monsoon onset is a known indicator of the broadscale seasonal transition that represents the first stage of the onset of the Asian summer monsoon as a whole. Subsequent development of rainfall across East Asia is influenced by subseasonal variability and synoptic events that reduce predictability, but interannual variability in the broadscale monsoon onset for East Asian summer monsoon still provides potentially useful information for users about possible delays or early occurrence of the onset of rainfall over East Asia.     

东亚地区夏季风爆发过程

利用中国194站1961～1995年日降水资料及NCEP1979～1997年候格点降水资料,探讨了亚洲地区自春到夏的雨季开始分布。结果表明,东亚地区自春到夏存在副热带季风雨季开始和热带季风雨季开始。前者于4月初开始于华南北部和江南地区,随后向南和向西南扩展,于4月末扩展到华南沿海和中南半岛,这个雨带主要是冷空气和副热带高压西侧转向的SW风以及南亚地区冬春副热带南支西风槽中西风汇合而形成的,是副热带季风雨季开始。后者是南海热带季风爆发后使原来由江南移到华南沿岸的副热带季风雨带随副热带高压北进而北进,前汛期雨季进入盛期,江南出现第二次雨峰,形成梅雨期和江淮及华北雨季。同时,热带季风雨带也自东向西传播到达南亚地区而形成热带季风雨季。还讨论了1998年东亚地区夏季风爆发过程,指出南海夏季风爆发期的季风由副高北侧形成的新生气旋进入南海造成南海中部西风和南海越赤道气流转向的SW季风加强汇合而形成,因而是东亚季风系统中环流系统季节变化造成的,和印度季风无关。在南海季风爆发期阿拉伯海仍由副热带反气旋控制,南亚仍是上述副热带反气旋北侧NW风南下后转向的偏西副热带气流所控制,索马里低空急流仍未爆发,赤道西风并未影响南海。     

春夏季赤道中东太平洋海温异常变化与东亚夏季风关系的研究

利用1951—2003年的Ni?o1+2, 3, 4和3.4区的海温异常指数, 分析了各个海区3—8月海温异常随时间的变化与我国夏季降水的关系。研究发现4个海区海温异常变化与我国长江流域、江南地区、华北地区以及西北东部地区的夏季降水都有较高的相关性。合成分析表明:在海温异常随时间变化为正的年份, 上述地区的夏季降水偏少; 在海温异常随时间变化为负的年份, 情况正好相反。在此基础上, 分析了Ni?o3.4区的海温异常变化和高低空纬向风垂直切变之间的关系, 发现海温异常变化与东亚夏季风的环流场之间也有很好的关系。由合成分析结果发现, 在海温异常变化分别为正和负的年份, 500 hPa高度距平场、850 hPa纬向风距平场、850 hPa流场距平场, 200 hPa纬向风距平场及高低空纬向风距平切变均具有显著的差异, 尤其是在长江流域以南、南海及我国的东北地区都呈相反的分布形势。因此, Ni?o3.4区的海温异常随时间的变化可以为东亚夏季风和我国夏季降水的预报提供一定的依据。     

2006年长江中下游地区梅雨季节划分的探讨

为了建立长江中下游地区梅雨季节的新样本,采用以环流为主导的常规方法,利用NCEP/NCAR逐日再分析资料及长江中下游5站降水资料,对2006年长江中下游地区梅雨季节的特征量进行了诊断分析,并讨论了梅雨与夏季风的关系。结果表明,将6月5候和7月4候分别划为2006年长江中下游地区梅雨季节的起始和结束时间是较为合适的;2006年长江中下游地区梅雨季节对应的梅雨量较常年偏少,这与梅雨季节中印度夏季风和东亚夏季风（包括南海夏季风和副热带夏季风）强度较常年偏弱有关。     

亚洲季风季节进程的若干认识

简要归纳了不同时期随着观测资料的更新对亚洲季风季节进程的若干认识。南海季风试验前,研究认识了东亚季风系统与南亚季风系统的区别。南海季风试验后,对季风进程有了更多的认识,江南副热带雨季开始于4月初,中印半岛热带雨季开始于4月底,南海热带雨季突然建立于5月中旬,都具有半年际的干湿转换。南海中部季风爆发后,亚洲季风在南亚、青藏高原东侧和东亚-太平洋地区全面爆发并由南向北推进。利用近年来高分辨率资料并考虑热带地区半岛陆海地形与热力的影响,认识到亚洲存在5个夏季季风槽与降水相联系的系统,它们分别是西南亚(阿拉伯海)夏季热带季风、南亚(孟加拉湾)夏季热带季风、东南亚(南海)夏季热带季风、西北太平洋夏季热带季风和东亚夏季副热带季风。     

几种亚洲季风指数与中国夏季主要雨型的关联

首先采用EOF方法分析了中国夏季降水的主要特征 ,其第一 (EOF1 )和第二 (EOF2 )特征向量及其时间序列 (EOF1 - T、EOF2 T)基本上反映了中国夏季 1 (或 3)类和 2类主要雨型的空间和时间分布 ;进一步建立了EOF1、EOF2及其对应的时间序列EOF1 - T、EOF2- T与季风指数的关联 ,以及中国夏季主要雨型与季风指数直接的关联。结果表明 :各季风指数都对中国夏季的 1类雨型有较好的反映能力 ,都对 2类雨型无反映能力 ,仅学者施能定义的指数对 3类雨型有一定的反映能力。     

An Assessment on the Performance of IPCC AR4 Climate Models in Simulating Interdecadal Variations of the East Asian Summer Monsoon

Observations from several data centers together with a categorization method are used to evaluate the IPCC AR4 （Intergovernmental Panel on Climate Change, the Fourth Assessment Report） climate models＇ performance in simulating the interdecadal variations of summer precipitation and monsoon circulation in East Asia. Out of 19 models under examination, 9 models can relatively well reproduce the 1979-1999 mean June-July-August （JJA） precipitation in East Asia, but only 3 models （Category-1 models） can capture the interdecadal variation of precipitation in East Asia. These 3 models are： GFDL-CM2.0, MIROC3.2 （hires）, and MIROC3.2 （medres）, among which the GFDL-CM2.0 gives the best performance. The reason for the poor performance of most models in simulating the East Asian summer monsoon interdecadal variation lies in that the key dynamic and thermal-dynamic mechanisms behind the East Asian monsoon change are missed by the models, e.g., the large-scale tropospheric cooling and drying over East Asia. In contrast, the Category-1 models relatively well reproduce the variations in vertical velocity and water vapor over East Asia and thus show a better agreement with observations in simulating the pattern of ＂wet south and dry north＂ in China in the past 20 years.
It is assessed that a single model＇s performance in simulating a particular variable has great impacts on the ensemble results. More realistic outputs can be obtained when the multi-model ensemble is carried out using a suite of well-performing models for a specific variable, rather than using all available models. This indicates that although a multi-model ensemble is in general better than a single model, the best ensemble mean cannot be achieved without looking into each member model＇s performance.