欧亚冬季温带反气旋活动的气候特征

利用NCEP/NCAR再分析数据,通过判定和追踪温带反气旋的客观方法统计分析了1948-2013年欧亚地区冬季温带反气旋的生成、消亡、移动、生命史、强度等气候特征。结果表明,反气旋的主要源地位于蒙古高原、伊朗及其周边地区、地中海沿岸、中西伯利亚、波罗的海西北部、俄罗斯东北部等地,其中,蒙古高原和伊朗等地也是强反气旋最主要的源地。反气旋活动的大值分布区和反气旋生成的大值中心分布十分相似,主要活跃区对应低空平均经向温度梯度大值区和高空脊前。除源于蒙古高原和西伯利亚东北部的强、弱反气旋的移动距离差别不明显外,其他地区的反气旋移动距离与强度有密切关系。持续1-2 d的反气旋占总数的44.2%,而只有3.2%的反气旋生命史超过一周,且强反气旋比弱反气旋更易持续较长时间。      

欧亚季节环流气候平均态和气候变率：20CR再分析资料在欧亚及中国东部地区的评估

本文评估了美国国家大气海洋局（NOAA）新发布的20世纪再分析资料（20CR）对欧亚季节环流气候平均态和气候变率及中国东部气温降水的刻画能力。结果表明:20CR再分析资料对欧亚地区四季环流气候平均态刻画能力与NCEP2资料的相比,均呈现北部中高纬度系统性偏高,南部中低纬度系统性偏低的特点,导致描绘的东亚冬季风偏弱,夏季风偏强。这可能与20CR资料在极地海岸地区海冰资料处理时产生的差错有关。与中国东部的站点资料对比则显示20CR对我国东部气温的刻画偏低,而对降水的刻画偏高,站点相关性气温好于降水,东南沿海地区优于内陆地区。平均场和空间相关场结合来看,秋季气温和降水20CR与站点观测资料吻合最好。20CR资料较好地刻画近百年北半球冬夏季的气候指数（北极涛动、北大西洋涛动、北太平洋涛动、东亚冬季风、阿留申低压等）的年际变率及年代际变化特征,很好地刻画了阿留申低压1970年代末的年代际增强,西伯利亚高压1970年代末的下降和1990年后的上升趋势及北太平洋涛动、北大西洋涛动和北极涛动指数1970年代末期由负位相到正位相的年代际转变。     

中国泛华北地区冷季高架对流特征气候统计分析

本文利用常规地面、高空、区域自动站观测资料、灾害性强对流天气监测记录资料以及NCEP分析数据,对2000—2015年泛华北地区(32.5°~53.5°N、105°~135°E)冷季(除6、7、8月以外)高架对流时空分布特征、锋面环境特征以及不稳定机制进行统计分析。研究发现,泛华北地区冷季高架对流多发生于河南中北部、山东西部及河北中南部。从季节分布来看,2和11月是冷季高架对流发生最多的月份,呈"双峰型"分布特征。冷锋是引发泛华北地区冷季高架对流的主要锋面系统,约占高架对流事件总数的60%。高架对流发生时常伴随有较强的冷垫及锋面逆温,有超过半数的高架对流发生在温差超过6℃的逆温层之上。逆温层顶高多位于850hPa之上甚至能达到700hPa。高架对流发生时多伴随有20~30m·s~(-1)的0~6km强垂直风切变,这一强斜压特征有利于条件对称不稳定及其导致的高架倾斜对流的发生。经过分类与统计发现,条件对称不稳定和弱条件稳定度或近湿中性大气层结下的锋生强迫引发的较强上升运动是造成华北冷季高架对流的主要不稳定机制。     

Revisiting the Climatology of Atmospheric Blocking in the Northern Hemisphere

In addition to the occurrence of atmospheric blocking,the climatology of the characteristics of blocking events,including duration,intensity,and extension,in four seasons over the Northern Hemisphere was analyzed for the period 1950-2009.The seasonality and spatial variations of these characteristics were studied according to their longitudinal distributions.In general,there were sharp discrepancies in the blocking characteristics between winter and summer,and these differences were more prominent over the Atlantic and Pacific Oceans.The blocking not only occurred more frequently but also underwent stronger amplification in winter;likewise,the blocking occurred less frequently and underwent weaker amplification in summer.There are very strong interrelationships among different blocking characteristics,suggesting that they are supported by similar physical factors.In addition,the relationship between blocking over different regions and East Asian circulation was examined.Ural-Siberia is a major blocking formation region in all seasons that may exert a downstream impact on East Asia.The impact is generally weak in summer,which is due to its lower intensity and smaller duration.However,the extratropical circulation over East Asia in summer can be disturbed persistently by the frequent occurrence of blocking over the Asian continent or the Western Pacific.In particular,the blocking frequency over the Western Pacific significantly increased during the study period.This climatological information provides a background for studying the impact of blocking on East Asian circulation under both present and future climate conditions.     

欧亚大陆季节增（融）雪盖面积变化特征分析

利用美国冰雪资料中心(National Snow and Ice Data Center)提供的近40年逐周的卫星反演雪盖资料,定义了各季节新增(融化)雪盖而积指数(fresh snow extent),即增/融雪覆盖率P_(FSE)、增/融雪面积A_(FSE)、欧亚大陆北部增/融雪面积之和T_(FSE),针对欧亚大陆各季节平均的雪盖面积本身(snow extent,P_(SE)、A_(SE)、T_(SE)和其增(融)雪盖面积,分析比较二者的变化特征.结果表明,欧亚大陆各季节平均的雪盖面积和相应增(融)雪盖面积不论是气候态分布还是其年际、十年际变化均有明显不同,其中以冬、春季差别更为明显;夏、秋季二者虽有较好的一致性,但增(融)雪盖面积的变率明显强于雪盖而积本身;另外,冬季欧洲新增雪盖对欧业北部冬季雪盖面积以及其后的春季雪盖都有较显著的影响,而春季欧洲和中纬度亚洲地区的融雪则受到冬、春两季雪盖情况的影响.进一步分析欧亚大陆冬、春两季增(融)雪盖与ENSO关系显示,二者除在个别地区(两伯利业北部、欧洲中东部以及青藏高原)存在较明显关系外,整体上,欧亚大陆北部雪盖变化既不受控于ENSO,也不会显著影响ENSO.     

A 38-Year Climatology of Explosive Cyclones over the Northern Hemisphere

Explosive cyclones(ECs) over two basins in the Northern Hemisphere(20°-90°N) from January 1979 to December2016 are investigated using ERA-Interim and Optimum Interpolation Sea Surface Temperature(OISST) data. The classical definition of an EC is modified considering not only the rapid drop of the central sea level pressure of the cyclone, but also the strong wind speed at the height of 10 m in which maximum wind speeds greater than 17.2 m s^-1 are included.According to the locations of...     

陕北生态治理对当地降水影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5V3．5模拟了陕北地区两种植被改进方案对一次降雨过程的敏感性试验,结果表明,陕北植被改善后,能够使区域性降雨的雨带北移,平均降水量增加,降雨时间延长。另外,还分别从环流、大气稳定性、水汽条件、垂直运动等四个方面对上述变化的机理进行了分析,认为植被治理使背景环流的气旋性增强,低层大气不稳定范围向北增强扩展,高空风场辐合汇集的水汽增多,同时垂直上升运动有所增强,导致局地雨带北移、降雨量增加、降雨时间延长。模拟结果同时表明,下垫面生态治理的范围和规模越大,上述影响也越显著。     

欧亚大陆北部地球科学计划

1 概况欧亚大陆北部研究计划(The Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative, NEESPI)最早由美国宇航局(NASA)和俄罗斯科学院(RAS)发起制定,其目的在于开展多学科的研究,提高对欧亚大陆北部的综合认识,了解这一     

1—3月欧亚大陆热力变化及其与中国降水的关系

利用1979—2011年NCEP/NCAR再分析资料、我国160个站降水和气温资料,分析欧亚大陆热力变化特征,其在冬季和春季的气候变率最明显,且南北区域呈反相差异。在此基础上, 探讨1—3月欧亚大陆热力差异与中国降水异常的关系,欧亚大陆正 (负) 热力差异年,1—3月华南、西南至河套西部地区降水偏多 (少) 明显,后期夏季多雨带位于长江中下游地区 (华南地区)。大气环流异常特征显示:1—3月欧亚大陆南北热力差异与同期北极涛动 (AO)、东亚大槽、东亚高空急流等大尺度大气环流,以及后期东亚高空急流、南亚高压、低层季风风系异常的密切相关是欧亚大陆热力变化与中国降水联系的可能途径。     

影响我国北方冬半年气旋的气候特征及年际变率

本文首先对气旋进行了客观定义,实现了气旋的自动识别与跟踪算法,利用NCEP/NCAR再分析资料建立了近60年(1951～2010)我国北方冬半年气旋活动数据集。对气旋的气候特征与年际变率进行了探讨。结果表明:蒙古国中西部、雅布洛诺夫山脉东麓等为主要气旋源地;蒙古国东南部、内蒙古东南部、松嫩平原是气旋活跃区;内蒙古东南部、东北地区中北部为气旋消亡区与快速填塞区;初春、仲秋季节气旋较活跃,冬季气旋最少;随季节推移,气旋活动区域向南、向东推进;气旋移动以偏东路径居多,其次是东南、东北路径;700 hPa风场对气旋移动趋势具有较好的指示意义;24 h标准加深率大于0.5 Bergeron的快速发展气旋,位于内蒙古东部、东北地区中北部、日本海中部等地;爆发性气旋则主要位于日本海附近,我国大陆极少;极端最强气旋主要集中在1980年代以前的仲秋与初春;1980年代以来,气旋频次相对较少,强气旋有逐渐增加的趋势;气旋频次减少与东亚中高纬度大气低层斜压性减弱有关。     

新疆北部冬季降水异常成因

利用1960—2004年天山山区及以北地区(新疆北部)38个气象站日降水量和NECP/NCAR逐日4次再分析资料,分析了新疆北部11,12月和1月降水异常的环流和水汽特征。结果表明:冬季斯堪的纳维亚环流型(SCA环流型)与新疆冬季降水异常密切联系;11月水汽输送量最大,1月最小,西风气流输送水汽多少决定降水异常;降水异常偏多时,新地岛以东北冰洋、西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常,高纬度地区和低纬度地区向中亚地区输送水汽汇合后沿西风气流进入新疆,而非来自地中海和里海水汽源地;降水偏少时,里海以东随西风气流向新疆水汽输送减弱。关注SCA环流型活动以及西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常对冬季降水预测具有一定意义。     

中国北方地区降水变化的分区研究

利用1958-2009年中国北方243个测站逐月降水资料,采用聚类分析和旋转经验正交展开方法,从年变化和年际变化的尺度,对中国北方降水进行了分区研究。按照降水年变化的相似性,将北方分成了7个区。除了个别测站年降水有两个峰值期,北方大部分地区的降水年变化特征都比较相似,降水主要集中在夏季。按照降水年际变化的相似性,对北方地区进行了四级分区,一级分区分成2个区,二级分区分为4个区,三级分区分为9个区,四级分区分为12个区。近52年来,北方中东部区年降水量呈下降趋势,而西部区呈上升趋势。降水年际变化的分区格局在20世纪80年代发生转折,在60、70年代,北方降水主要呈三区格局,东部与西部降水的年际变化比较相似,与中部差异大;进入80年代之后,呈两区格局,东西差异显著。     

Response of evapotranspiration and water availability to the changing climate in Northern Eurasia

We introduce a probabilistic framework for vulnerability analysis and use it to quantify current and future vulnerability of the US water supply system. We also determine the contributions of hydro-climatic and socio-economic drivers to the changes in projected vulnerability. For all scenarios and global climate models examined, the US Southwest including California and the southern Great Plains was consistently found to be the most vulnerable. For most of the US, the largest contributions to changes in vulnerability come from changes in supply. However, for some areas of the West changes in vulnerability are caused mainly by changes in demand. These changes in supply and demand result mainly from changes in evapotranspiration rather than from changes in precipitation. Importantly, changes in vulnerability from projected changes in the standard deviations of precipitation and evapotranspiration are of about the same magnitude or larger than those from changes in the corresponding means over most of the US, except in large areas of the Great Plains, in central California and southern and central Texas.     

An Improved Statistical-Dynamical Downscaling Scheme and its Application to the Alpine Precipitation Climatology

Summary An improved statistical-dynamical downscaling method for the regionalization of large-scale climate analyses or simulations is introduced. The method is based on the disaggregation of a multi-year time-series of large-scale meteorological data into multi-day episodes of quasi-stationary circulation. The episodes are subsequently grouped into a defined number of classes. A regional model is used to simulate the evolution of weather during the most typical episode of each class. These simulations consider the effects of the regional topography. Finally, the regional model results are statistically weighted with the climatological frequencies of the respective circulation classes in order to provide regional climate patterns. The statistical-dynamical downscaling procedure is applied to large-scale analyses for a 12-year climate period 1981–1992. The performance of the new method is demonstrated for winter precipitation in the Alpine region. With the help of daily precipitation analyses it was possible to validate the results and to assess the different sources of errors. It appeared that the main error originates from the regional model, whereas the error of the procedure itself was relatively unimportant. This new statistical-dynamical downscaling method turned out to be an efficient alternative to the commonly used method of nesting a regional model continuously within a general circulation model (dynamical downscaling). Received April 8, 1999 Revised July 30, 1999     

广西极端降水事件气候态及其对ENSO的潜在响应

本研究利用日本人文与自然研究所和日本气象厅气象研究所发布的0.25°×0.25°亚洲区域高解析度观测集成降水数据（APHRODITE),并结合NOAA发布的Niño3.4区海温指数和美国国家环境预报中心NCEP再分析数据,分析了广西地区不同极端降水事件的气候平均态和气候倾向率的时空分布,并通过快速傅里叶变换方法分析了不同极端降水逐月区域平均值的气候变率。在此基础上,对ENSO不同位相的周期交替对广西不同极端降水的逐月区域平均值周期的影响及其滞后性进行交叉相关分析,并得出不同极端指标对不同ENSO位相的潜在响应及其显著性特征。结果表明1951-2007年广西全区除无雨日数呈现增加趋势外,暴雨日数、连续干期和湿期均呈减少趋势。不同极端指标在3~7 a的傅里叶谱周期内均呈现显著的周期性变率,说明其与ENSO的潜在联系。交叉相关分析表明Niño3.4指数与无雨日数（暴雨日数）和连续干（湿）期具有显著的负（正）相关特征,其滞后期约为6~18个月,但不同极端指标与ENSO相关程度具有差异。通过滞后6~18个月的平均Ni?o3.4指数所确定的不同ENSO位相,发现相对于拉尼娜冷位相,广西无雨日数（暴雨日数）和连续干（湿）期在厄尔尼诺暖位相下总体呈现减少（增多),但该响应的统计显著性在全区分布不普遍。这可能与湿静力稳定度、低层温度露点差与中层湿位涡正压项等热力因子的响应不利于极端降水增加有关。     

我国北方地区降水再循环率的初步评估

利用1976~1995年的20年月平均NCEP/NCAR再分析资料, 对我国北方地区降水再循环率进行了评估, 结果表明：黄河流域总的降雨只有19%来自当地的水汽蒸发, 其他81%降水来自外部的水汽流;黄河上游降水主要由来自青藏高原较强的水汽所提供,因此这里的降水再循环率小于15%。但黄河上游的降水蒸发后,在西风的输送下, 为黄河下游提供了大量的水汽,通过汇合南北方向来的水汽,在黄河下游形成了降水再循环率达到30%以上的椭圆形区域。评估结果显示：降水再循环率随季节变化差异较大, 8月份的降水再循环率最高, 达31%, 而在11、12、1月份3个月的降水再循环率不到5%。结果还显示蒸发率和降水率的空间分布以及它们的年际变化都对应得很好,表明我国北方地区蒸发受降水影响较强。蒸发率、降水率和降水再循环率在20年中均有增加, 表明气候变暖对我国北方地区的水汽循环的影响已经显现。     

Autumn Snow Cover Variability over Northern Eurasia and Roles of Atmospheric Circulation

This study analyzes the variability of northern Eurasian snow cover(SC) in autumn and the impacts of atmospheric circulation changes. The region of large SC variability displays a southward shift from September to November, following the seasonal progression of the transition zones of surface air temperature(SAT). The dominant pattern of SC variability in September and October features a zonal distribution, and that in November displays an obvious west–east contrast. Surface air cooling and snowfall increase are two factors for larger SC. The relative contribution of SAT and snowfall changes to SC, however, varies with the region and depends upon the season. The downward longwave radiation and atmospheric heat advection play important roles in SAT changes. Anomalous convergence of water vapor flux contributes to enhanced snowfall.The changes in downward longwave radiation are associated with those in atmospheric water content and column thickness.Changes in snowfall and the transport of atmospheric moisture determine the atmospheric moisture content in September and October, and the snowfall appears to be a main factor for atmospheric moisture change in November. These results indicate that atmospheric circulation changes play an important role in snow variability over northern Eurasia in autumn. Overall, the coupling between autumn Eurasian snow and atmospheric circulation may not be driven by external forcing.     

青藏高原及其下游地区降水厚度季、日变化的气候特征分析

利用10年的TRMM卫星降水雷达观测资料, 首次对青藏高原及其下游平原及海洋地区降水厚度的地区差异进行了对比分析, 并对青藏高原及其周边地区对流和层云降水厚度的水平分布及其日变化和季节变化进行了统计分析, 结果表明: (1) 青藏高原地区对流和层云降水厚度都要比下游平原地区更为浅薄, 东部海洋地区对流降水厚度比平原地区小, 而层云降水厚度与平原地区相当。青藏高原及其下游平原地区对流降水厚度的日变化特征非常明显, 海洋地区对流降水厚度日夜差异则不大。层云降水厚度在各地区的日变化特征都不明显。青藏高原、下游平原及海洋地区对流和层云降水厚度的季节变化都非常明显, 从冬至夏, 对流和层云降水逐渐变得深厚, 而从夏入冬, 对流和层云降水则逐渐变得浅薄。(2) 青藏高原及其周边地区对流和层云平均降水厚度的分布形式和降水量分布具有较好的对应关系, 降水量大的地区其降水厚度一般较为深厚, 降水少的地区则降水厚度比较浅薄。对流和层云降水厚度存在明显差异, 对流降水一般要比层云降水深厚。青藏高原及其周边地区降水厚度水平分布的日夜差距不大, 但季节变化非常明显, 且与气候系统的季节变化紧密相关。     

长江流域极端降水过程事件的年内分布特征

挑选2018年发生在长江流域的8次大范围降水过程,对国家信息中心二源降水融合产品和多源降水融合产品进行适用性评估。结果表明：（1）降水融合产品对长江流域降水的估算结果平均较实况数值偏小,降水量级越大估算误差也越大,多源降水融合产品与二源降水融合产品相比,估算误差绝对值平均偏小2~3 mm。（2）与二源降水融合产品相比,多源降水融合产品对5 mm以下量级降水的估算准确率提高最显著,其次对40~49.9 mm量级降水估算准确率提高较大。（3）降水融合产品对嘉陵江、岷沱江、长江中游干流区域的估测降水误差相对较小。