冬季东亚副热带西风急流变化及其与海表温度的关系

利用1957-2002年ERA-40月平均再分析资料以及不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋—太平洋、热带印度洋和热带太平洋等)1950-2000年逐月观测海表温度,驱动NCARCAM3全球大气环流模式,根据模拟结果,分析讨论了冬季东亚副热带西风急流的变化特征及其与海表温度异常的关系.表明:1957-2001年冬季东亚副热带西风急流有增强的趋势,且具有准3 a的显著周期.热带海表温度异常,特别是热带太平洋海表温度异常对东亚副热带西风急流变化有重要影响,即当热带太平洋海表温度升高时,东亚副热带西风急流增强.     

南半球西风指数变化与中国夏季降水的关系

根据NCEP/NCAR提供的1950～2007年南半球12～2月、6～8月500 hPa位势高度的月平均再分析资料,采用合成分析方法讨论与中国夏季3类雨型相对应的南半球500 hPa距平高度场的分布特征;运用多变量方差分析方法确定12～2月和6～8月与3类雨型相对应的南半球西风指数波动关键区A;分析关键区A的西风波动与中国夏季降水之间的关系;寻找南、北半球西风相互作用影响中国夏季降水分布的可能途径。分析表明,6～8月与3类雨型相对应的南半球500 hPa距平高度场显示出不同的距平分布形式,并存在显著差异区在（35°N～50°N,35°E～80°E）。12～2月南半球的西风指数变化关键区A在22.5°W～2.5°W,6～8月关键区A在10°E～55°E。南半球关键区A的西风指数强弱变化与中国夏季降水的关系密切,且12~2月南半球的西风波动对北半球夏季关键区的西风环流的变化有预测意义,而前期南半球关键区A的平均西风指数与北半球夏季高度场的显著负相关区在贝加尔湖。南、北半球大气环流经向传播是两半球西风相互作用的可能途径,前期南半球的异常西风使夏季贝加尔湖的平均槽强度变化,进而造成北半球关键区的西风环流异常,从而影响中国夏季雨型的分布。     

冬季北半球大气活动中心的环流指数及其应用

利用1850-2009年Hadley气候中心的月平均海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)场资料(SLP2r),按统一方法定义和计算了北半球冬季5个大气活动中心(Atmospheric Center of Action,ACA)-冰岛低压(ICelandic Low,LIC)、北大西洋高压(North Atlantic subtropical High,HNA)、蒙古高压(MOngolian High,HMO)、阿留申低压(ALeutian Low,LAL)和北太平洋高压(North Pacific subtropical High,HNP)的160 a季(月)环流指数序列,分析了它们的变化特征及其与我国气候异常的关系。结果表明:1)5个ACA冬季、1月的强度指数P均与面积指数S强正相关,二者不独立,P和位置指数λ_c、φ_c不完全独立。2)HNA、LAL在160 a间和近年来(1950-2009年)均显著增强,HMO在160 a间亦显著增强,而LIC则在近年来显著增强。3)LIC和HNA均经历了弱→强→弱→强的变化过程,强弱转折时段大致相当。HMO强度变化大致可分为三个阶段:1850-1910年偏弱,1910-1940''s中期变化较平缓,1940''s末-2009年偏强。LAL大致上经历了弱→强→弱→强的变化过程,1856-1895年、1945-1973年偏弱,1895-1945年、1973-2009年偏强。HNP的阶段性变化不明显。4)影响中国冬季气候及异常的ACA主要是HMO,在HMO强年,全国(除西南地区外)冬季气温偏低,四川和华北局部地区降水偏多;其次是位于上游的LIC、HNA,在LIC、HNA强年,我国"三北"部分地区气温偏高;而LAL、HNP对中国气候异常的影响则相对弱。     

北半球冬季海平面气压场的气候基本态与气候变率特征及其影响的初步研究

研究了近100多年冬季北半球海平面气压场的气候基本态、气候变率的特征及时间演变规律。指出北半球冬季海平面气压基本态的标准差的高值区在北太平洋的阿留申低压区、冰岛低压区的西北部及西伯利亚高压区。基本态的第一特征向量表现为弱西伯利亚高压、强北大西洋高压的强纬向环流的特征;第二特征向量表现为弱阿留申低压及强北太平洋高压。研究还指出,阿留申低压区及冰岛低压区在基本态改变的同时,标准差也有长期变化,而且主要表现为近百年中变率线性增大。此外,北半球冬季气温及我国冬季气温的长期变化都与北半球冬季海平面的基本态变化有关。     

利用西风环流指数制做海拉尔地区中期降水天气预报

西风环流指数的高低反映了大气环流变化的幅度。利用其峰值和谷值找出与海拉尔地区降水之间的关系 。     

近50年来夏季西风指数变化与中国夏季降水的关系

使用1951～2002年夏季500 hPa高度月平均格点资料,运用多变量方差分析的方法,找到夏季不同雨带类型对应的西风指数变化关键区,再对关键区西风指数与夏季160个站的降水进行相关分析,找到降水显著高相关区。最后,采用NCEP/NCAR月平均再分析资料,通过合成风场检验的方法,找到高低西风指数年对应的风场显著差异区以及不同雨带类型对应的风场显著差异区,对高低西风指数和正常年西风指数各自对应的环流场以及三种类型雨带对应的环流场进行比较。研究发现,夏季西风指数差异最大的关键区在(35?N～55?N, 110?E～140?E)。在关键区内,I 类雨带对应高指数环流,II 类雨带对应多年平均环流形式,III 类雨带对应低指数环流。而降水场上的高相关区在长江和江南一带,为负相关。高低指数年的u、v风场显著性关键区和 I、III 类雨带的u、v风场的显著性关键区基本相同,经度在100?E～130?E, 纬度分别位于35?N～55?N（A关键区）和25?N～30?N（B关键区）。高指数年对应 I 类雨带,在关键区A南风加强,在关键区B东风加强。低指数年对应 III 类雨带,在关键区A东北风加强,在关键区B西风加强。而多年平均环流形式对应 II 类雨带,A、B两个关键区主要是西风控制。归结原因是由于西风带的南进北退导致冷空气南下北上的路径、强度发生变化,从而影响夏季雨带的分布。     

北半球冬季海平面气压场的气候基本态与气候变率特征及其影响的初 …

研究了近１００多年冬季北半球海平在气压面场的气候基本态、气候变率的特征及时间演变规律。指出北半球冬季海平面气压基本态的标准差的高值区在北太平洋的阿留申低压区、冰岛低压区的西北部及西伯利亚高压区。基本态的第一特征向量表现为弱西伯利亚高压、强北大西洋高压的强纬向环流的特征;第二特征向量表现为弱阿留申低压及强北太平洋高压。研究还指出,阿留申低压区及冰岛低压区在基本态改变的同时,标准差也有长期变化,而且主     

亚洲夏季西风指数与中国夏季降水的关系

对1958—2000年亚洲纬向风和我国160站夏季降水进行SVD分析,发现两者具有良好的耦合关系。根据分析结果定义了一个可以表征我国夏季降水的亚洲夏季西风指数(IASW)。西风指数高(低)年,长江中下游夏季降水偏少(多),华南、河套和东北地区降水偏多(少)。同时分析了高、低西风指数年的环流特征,发现当长江中下游夏季降水偏多而华南、河套和东北地区降水偏少时,500 hPa呈负EAP型,鄂霍茨克海和乌拉尔山有阻高建立,西太平洋副热带高压偏南,105°E越赤道气流偏弱,东亚夏季风偏弱,高纬的偏北气流和低纬的偏南气流在我国长江中下游地区汇合,梅雨锋加强,使得雨带在此维持。前期鄂霍茨克海区域平均位势高度以及前期1—3月西太平洋的热带对流活动可以作为预测夏季西风强弱的前兆信号。     

冬季北半球大气活动中心环流指数资料简介

1概况 大气活动中心（atmospheric center of action,ACA）是月平均海平面气压（sea level pressure,SLP）场中全年或季节性出现在特定地理区域的巨大高压、低压系统。ACA在很大程度上决定了所在区域气候及其季节变化,它们的异常及遥联与大范围大气环流和区域气候异常关系密切,是大气环流异常与短期气候预测的重要研究对象。为了简洁、定量地描述逐年冬季北半球ACA的主要特征（面积、强度、位置）,     

西风异常及其与北太平洋海表温度准10a周期变率的联系

用中纬度各经度上最小位势高度梯度（绝对值最大）的纬度位置作为西风指数,能反映出西风异常的位置和强弱信息,能较好地代表中纬度环流变率。利用54 a的再分析资料研究了北太平洋准10年周期时间尺度的海气耦合的时空特征,并简要分析了前期西风异常与中国夏季降水的关系。结果表明：海洋上准10 a周期时间尺度的SST异常表现为北太平洋中西部与北美西岸SST异常的反相变化,大气异常表现为中纬度西风带上三槽三脊的纬向波列分布,并且与北极涛动有关;中纬度准10 a周期的年代际海气相互作用由大气主导,当大气超前SST一个月时,海气耦合相关最强;中纬度年代际海气相互作用的实质在1990年代末发生了根本性的转变,1990年代末以来由于极区和北太平洋上的大气环流异常变化,使阿留申低压和太平洋高压减弱,中纬度北太平洋上的西风减弱、海表温度升高;本文给出的西风异常指数,能较好地指示中国夏季降水的变化,前期冬春季的西风异常对后期中国夏季降水有明显的影响。     

冬季北太平洋风暴轴的年际变化及其与500hPa高度以及热带和北太平洋海温的联系

文中研究了冬季北太平洋风暴轴的年际异常及其与500hPa高度以及热带和北太平洋海温的联系。结果发现,各年冬季北太平洋风暴轴的中心强度和位置具有显著的年际差异。对15个冬季北太平洋风暴轴区域500hPa天气尺度滤波位势高度方差与热带和北太平洋海温的SVD分析表明,第一对空间典型分布反映了赤道中、东太平洋区域海温异常对风暴轴年际变化的影响,而第二对空间典型分布反映了黑潮区域海温异常对风暴轴年际变化的影响。进一步的合成分析显示,赤道中、东太平洋区域海温异常主要影响冬季北太平洋风暴轴的东西摆动和中、东端的强度变化,而黑潮区域海温异常则主要影响冬季北太平洋风暴轴中、西端的强度变化和南北位移。并且这种影响分别与500hPa高度场上的PNA遥相关型和WP遥相关型有密切联系。     

青藏高原气温的年际变率与大气环状波动模

基于1961年3月至2002年2月间青藏高原地区64个台站的地面气温观测资料和ERA40再分析数据集,研究了青藏高原上空气温的年际变率及其与大尺度环流的关系。结果表明除夏季外,高原地面气温与整个北半球副热带、极地对流层的温度和位势高度有显著的同位相变化关系,而与中高纬度对流层有显著的反位相变化关系。其中北半球副热带还有5个分别位于青藏高原、西太平洋、北美西部、大西洋中部、北非到阿拉伯半岛的活动中心。这3条环状活动带和5个副热带活动中心共同组成了一种北半球大气环状波动模,其纬向特征为异常偏强的中纬度西风气流以及热带和高纬度东风气流,并伴有中纬度大气长波槽脊的减弱;经向基本特征为异常偏强的Hadley和Ferrel环流以及副热带下沉气流和中纬度上升气流,垂直方向呈相当正压结构。当这种环状波动模处于正位相时,异常增强的绝热下沉增温效应和减弱的冷空气活动共同使得高原上空对流层中、低层气温异常偏暖。     

北半球绕极涡的变异及其与我国气候异常的关系

本文利用近50 a大气再分析资料和中国站点观测资料,通过定义绕极涡的总体面积指数,分析了北半球绕极涡的变异特征及其与我国气候异常的关系,通过考虑绕极涡的局地变异和利用SVD分析方法揭示了绕极涡的局地变异与我国气候变异的关系。结果表明:北半球绕极涡的总体面积变异表现为一致性的扩张或收缩变化特征,近50 a来其总体面积具有收缩的趋势,这与全球增暖尤其是极区增暖有密切关系;叠加在这种趋势之上的既有年际变化又有年代际变化,主要周期大约是3~5 a和8~12 a。因此,研究绕极涡与我国气候的相关时分时间尺度来考虑更合理。北半球绕极涡的总体面积变异与我国气候异常的关系主要体现在年代际时间尺度上,当北半球绕极涡总体一致性收缩时,冬季我国大部分地区的气温都会随之变高,而降水偏多;夏季东北、华北、西南和华南地区气温偏高,降水偏少,而江淮流域气温偏低,降水偏多。反之亦然。北半球绕极涡的局地变异主要体现在西风带长波振幅的变异上,而其与我国气候异常的联系主要表现在年际时间尺度上,当东亚大槽减弱时,冬季我国中、东部大部分地区气温偏高,降水偏多;夏季江淮流域和四川盆地气温偏低,其它地区气温偏高,降水变化不明显。反之亦然。     

江淮入梅的年际变化与前冬环流的联系及其可能成因

采用简单相关和合成分析的方法研究了江淮入梅的年际变化与前期冬季环流和前期冬、春全球海温的关系。研究结果表明江淮入梅的早晚与前期冬季北半球大型环流存在显著的相关：入梅早的年份,其前期冬季北太西洋涛动强,北半球只有一个强的极涡并位于格陵兰上空,相应东亚大槽弱;入梅晚的年份,则其前冬环流表现为,北大西洋涛动弱,北半球存在两个极涡,其中一个仍然位于格陵兰上空,而另一个则位于西伯利亚上空,相应东亚大槽较常年     

STUDY OF NORTHERN WINTER ATMOSPHERIC ACTIVE CENTERS (AAC) CLIMATE BASE-STATE WITH ITS CLIMATE VARIABILITY AND EFFECTS

The study of low-frequency oscillations is an important part of climate variability research. In view of insufficient efforts spent on multidecadal and ENSO-scale changes of the climate, the present paper undertakes study of > 30 year slowly-varying means, called climate base state (CBS), of northern winter AAC's in the past 100 years and more, with the CBS variability and its temporal evolution investigated, indicating that Aleutian low and Icelandic low (North Pacific high and North American high) experience maximum (minimum) variation in the CBS. The CBS exhibits two modes for its variation. The positive (negative) phase of mode Ⅰ presents a weak (strong) NAO (North Atlantic Oscillation), a weaker (stronger) NPO (North Pacific Oscillation), a robust (feeble) Siberian high and a quite weak (vigorous) Aleutian low whilst the positive (negative) phase of mode Ⅱ reveals a feeble (strong) Aleutian low and a weak (robust) Siberian high. Also, the research shows that the recent CBS of northern circulations is in a remarkably negative phase of mode Ⅰ and a noticeably positive phase of mode Ⅱ, viz., in the background of slowly-varying circulations of an exceptionally weak Siberian high, an extremely vigorous Aleutian low and an intense NAO. The background field is likely to persist for a matter of 30 years such that northern winter temperature is expected to be in such a warm situation for a long period to follow.     

北半球冬季大气活动中心的基本态特征及影响研究

通过研究近100多年北半球全部大气活动中心30年以上的慢变平均值（气候基本态）、气候变率特征及时间演变规律，指出阿留申低压与冰岛低压的基本态改变最大。基本变态变化最小的是北太平洋高压，其次是北美高压。基本态的变化表现为两个基本模态：第一模太为弱（强）的NAO，较弱（强）的NPO，强（弱）的西伯利亚高压物较弱（强）的阿留申低压的特征；第二模态主要表现为弱（强）的阿留申低压及弱（强）的西伯利亚高压的特征。近期北半球环流基本态是处于第一模态明显的负位相，第二模态明显的正位相下，即特别弱的西伯利亚高压、特别强的阿留申低压及强NAO的慢变环充背景下。这种慢变的环流背景场还可能维持30年左右。所以北半球冬委今后还将长期处于气候暖背景下。     

INTERDECADAL VARIABILITY OF QUASI-BIENNIAL OSCILLATION OF STRATOSPHERIC ZONAL WIND

This study investigates the interdecadal variability of Quasi-biennial Oscillation (QBO) based on the sounding data in the stratosphere, ERA-40 and ERA-interim reanalysis data in the past 62 years. The QBO periodicity experiences a significant interdecadal variability; the longer (shorter) the mean period, the smaller (larger) the amplitude of variation is. The QBO amplitude varies in a cycle around 10 to 15 years and in an out-of-phase correlation with the period. In addition, there is an increasing trend of the QBO amplitude in 30 to 10 hPa, while a little declining trend in 70 to 40 hPa. The deviation of the QBO zonal wind extremum centers from the equator also shows interdecadal variability. The deviation location of the easterly core is generally in the reverse side to the westerly core, which means that when the easterly core is on one side of a hemisphere, the westerly core is on the other side.     

江淮入梅的年际变化及其与北大西洋涛动和海温异常的联系

文中首先采用简单相关和合成分析的方法研究了江淮入梅的年际变化与前期冬季环流和前期冬、春全球海温的关系。研究结果表明江淮入梅的早晚与前期冬季北半球大型环流存在显著的相关 :入梅早的年份 ,其前期冬季北大西洋涛动强 ,北半球只有一个强的极涡并位于格陵兰上空 ,东亚大槽弱 ;入梅晚的年份 ,则其前期冬季环流表现为 ,北大西洋涛动弱 ,北半球存在两个极涡 ,其中一个仍然位于格陵兰上空 ,而另一个则位于西伯利亚上空 ,东亚大槽较常年强。江淮入梅的年际变化与前期冬春北大西洋海温的相关分析表明 :入梅早的年份 ,北大西洋海温较常年偏暖 ;入梅晚的年份 ,前期冬春北大西洋海温较常年偏冷。文中还用 CCM3模拟了冬、春季北大西洋海温增暖对后期江淮入梅和梅雨期降水的影响 ,并探讨了其影响的物理机制     

太平洋-印度洋海温异常模态及其指数定义的初步研究

通过对太平洋地区海温场的经验正交函数分解,分析其第一特征向量场发现,春夏秋冬四季在印度洋中西部大范围地区、赤道中东太平洋的大范围地区的海面温度西太平洋地区的相反,这一特征向量在四个季节的方差贡献率均大于33%,说明这一海温场的空间分布结构是稳定的,我们称之为太平洋-印度洋海温异常模态.并对这种模态经过认真分析比较和研究后定义了该模态的指数.