近50年中国东部夏季降水与贝加尔湖地表气温年代际变化的关系

最近50年全球变暖,陆地增温幅度大于海洋,主要的增温中心位于亚洲北部、欧洲和北美等地区。因此,全球变暖有可能通过改变大尺度季风环流而影响中国气候变化。利用美国国家航空航天局空间研究中心(GISS)的逐月地表气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及中国604个站逐月气温和降水观测资料,重点讨论了1951—2007年中国东部夏季降水与同期的北半球大陆地表气温年代际尺度变化关系。结果表明,近50年中国东部夏季降水异常主要表现为南旱北涝与南涝北旱两者年代际异常之间的转换,但在1996年之后,伴随北方干旱区向南发展,呈现出华北和长江中下游地区降水同时减少的特征。研究发现中国华北地区夏季降水与同期的环贝加尔湖地表气温在年代际尺度上存在显著的负相关关系;贝加尔湖地区地表气温增暖可能导致蒙古高原对流层出现异常的暖性反气旋,使得位于蒙古高原的气旋频数减少和强度减弱。由于华北降水与蒙古气旋的活动直接相关,从而导致华北地区夏季降水的持续性减少。自1996年开始贝加尔湖地区的地表气温进一步升高,导致中国北方干旱化加剧。由于环贝加尔湖地区是过去50年全球变暖的最显著地区之一,因此,全球变暖可能是通过关键区域的温度变化对中国的气候变化产...     

中国东部夏季三个雨带降水的年代际变化及其与中高纬环流和海温的关系

根据1998年南海夏季风试验期间GAME／HUBEX一天4次同化资料,着重分析了1998年南海夏季风爆发前后大尺度水汽输送的主要特征,结果表明大尺度水汽条件与季风活动密切相关。南海夏季风爆发前后,南海地区主要的水汽输送带发生了较大变化。季风爆发前,南海地区水汽主要来自西太平洋;季风爆发后,水汽主要来自热带东印度洋和盂加拉湾。降水过程与水汽辐合的极大值密切相关,而主要水汽辐合带位置的移动及强度的变化则和南海夏季风相联系。随着南海夏季风的建立、加强,南海地区的水汽辐合带相应地建立和加强,并伴有降水发生。季风爆发后南海地区大气的可降水量较季风爆发前显著增加。季风爆发前大气的水汽汇中心主要出现在中南半岛及我国华南沿海地区,南海夏季风爆发后,从孟加拉湾到南海水汽输送加强,南海大部、孟加拉湾北部和菲律宾以东的洋面上均转为水汽汇区,从而对南海、日本及其以南的降水产生重要影响。     

中国东部夏季雨带推进过程的年际、年代际变化

利用中国东部355站夏季逐日降水资料,定义了空间均一化降水指数,并利用联合经验正交展开(EEOF)等方法研究了中国东部夏季雨带推进过程的年际变化和年代际变化特征.结果表明:中国东部夏季雨带以110°E为界分东西两个雨带中心向北推进,且由于两雨带进程不一致,致使整个东部夏季雨带呈东北-西南向向北推进;当雨带推进偏强时,雨带易偏北,夏季多出现Ⅰ型降水分布,雨带推进偏弱时,雨带易偏南,夏季多出现Ⅱ型、Ⅲ型降水分布;中国东部夏季雨带推进强度在1966年和1979年发生明显突变,1957-1966年雨带推进偏强,而在1979-1989年雨带推进偏弱.     

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。     

我国年、季降水的年代际变化分析

通过对我国年、季降水的年代平均距平百分率图的对比分析，计算10年滑动平均距平场相关系数和年代之间平均距平差值t统计量的统计检验。结果表明，我国年、季降水具有较明显的年代际变化趋势。这些结果对于降水的年代气候预测和短期气候预测都具有重要意义。     

东亚夏季风和中国东部夏季降水年代际变化的模拟

利用中国科学院大气物理研究所发展的第四代大气环流模式模拟了1970年代末东亚夏季风和相关的中国东部夏季降水年代际变化。结果表明,在给定的观测海温强迫下,模式能模拟出东亚夏季风的年代际减弱及 相关的环流场变化,包括东亚沿海的偏北风异常以及西太平洋副高的形态变化,模式还较好再现了中国东部夏季降水的雨型变化,即长江流域降水偏多,而华北和华南偏少,但位置略偏南。基于奇异值分解(SVD)的分析表明,热带海洋变暖是这次东亚夏季风的年代际减弱的主要因素,这与太平洋年代际振荡(PDO)在1970年代末期的位相转变有关。此外,模式还较好模拟了长江流域的变冷趋势,进而减弱了海陆温差,使东亚夏季风减弱。     

我国华南3月份降水年代际变化的特征

利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡(PDO)指数以及NCEP再分析资料,对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明,华南3月份降水存在显著的年代际变化特征,并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变,从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明,在年代际降水偏少时期,PDO处于负位相(北太平洋海温偏高,中东太平洋海温偏低),北太平洋海平面气压场和高度场偏高,亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低,赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低,赤道辐合带附近地区的高度场偏低,东亚对流层大气偏暖,西太平洋副热带高压偏东,东亚高空急流偏北,东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期,PDO处于正位相,情况则与降水偏少时期相反。     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

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。     

华北夏季降水的年代际变化

利用我国740个测站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用合成分析等方法,对华北夏季降水的年代际变化特征进行分析。结果表明：华北夏季降水的年代际变化与华北夏季雨带的年代际变化密不可分。在华北夏季降水偏多阶段,华北地区雨带降水量较大,华北雨带能够向西延伸,雨带位置大多数时间能够越过115°E,并且能够接近华北西部边界110°E,位置偏西;而在华北夏季降水偏少阶段,华北雨带降水量偏小,雨带虽然也能够越过115°E,但维持时间不长,且向西延伸并不明显,雨带位置很难接近华北西部边界110°E,位置偏东。华北雨带发生的年代际变化和东亚地区大气环流以及东亚夏季风的年代际变化有关。     

The Decadal Shift of the Summer Climate in the Late 1980s over Eastern China and Its Possible Causes

In this paper, it is pointed out that a notable decadal shift of, the summer climate in eastern China occurred in the late 1980s. In association with this decadal climate shift, after the late 1980s more precipitation appeared in the southern region of eastern China （namely South China）, the western Pacific subtropical high stretched farther westward with a larger south-north extent, and a strengthened anticyclone at 850 hPa appeared in the northwestern Pacific. The decadal climate shift of the summer precipitation in South China was accompanied with decadal changes of the Eurasian snow cover in boreal spring and sea surface temperature （SST） in western North Pacific in boreal summer in the late 1980s. After the late 1980s, the spring Eurasian snow cover apparently became less and the summer SST in western North Pacific increased obviously, which were well correlated with the increase of the South China precipitation. The physical processes are also investigated on how the summer precipitation in China was affected by the spring Eurasian snow cover and summer SST in western North Pacific. The change of the spring Eurasian snow cover could excite a wave-train in higher latitudes, which lasted from spring to summer. Because of the wave-train, an abnormal high appeared over North China and a weak depression over South China, leading to more precipitation in South China. The increase of the summer SST in the western North Pacific reduced the land-sea thermal contrast and thus weakened the East Asian summer monsoon, also leading to more precipitation in South China.     

Relationship between ENSO and Winter Rainfall over Southeast China and Its Decadal Variability

In this study,the relationship between El Nin o-Southern Oscillation(ENSO) and winter rainfall over Southeast China(SC) is demonstrated based on instrumental and reanalysis data.The results show that ENSO and SC winter rainfall(ENSO-SC rainfall) are highly correlated and intimately coupled through an anomalous high pressure over the northwestern Pacific.In mature phase,El Nin o(La Nin a) events can cause more(less) rainfall over SC in winter.Due to the persistence and spring barrier of ENSO,SC winter rainfall has potential predictability of about half a year ahead with ENSO as a predictor.Besides,the ENSO-SC rainfall relationship exhibits decadal variability,closer before the early 1970s(0.47) and after the early 1990s(0.76),but weaker(0.12) between these times.In different periods,atmospheric teleconnection patterns have large differences and the predictability of SC winter rainfall also changes dramatically.For the most recent 20 years,the ENSO-SC rainfall relationship is closest and the prediction of SC winter rainfall anomalies based on ENSO is most creditable.In addition,the causes and mechanisms of the decadal modulation of the relationship between ENSO and SC winter rainfall need to be further studied.     

Decadal Features of Heavy Rainfall Events in Eastern China

Based on daily precipitation data, the spatial-temporal features of heavy rainfall events (HREs) during 1960-2009 are investigated. The results indicate that the HREs experienced strong decadal variability in the past 50 years, and the decadal features varied across regions. More HRE days are observed in the 1960s, 1980s, and 1990s over Northeast China (NEC); in the 1960s, 1970s, and 1990s over North China (NC); in the early 1960s, 1980s, and 2000s over the Huaihe River basin (HR); in the 1970s-1990s over the mid-lower reaches of the Yangtze River valley (YR); and in the 1970s and 1990s over South China (SC). These decadal changes of HRE days in eastern China are closely associated with the decadal variations of water content and stratification stability of the local atmosphere. The intensity of HREs in each sub-region is also characterized by strong decadal variability. The HRE intensity and frequency co-vary on the long-term trend, and show consistent variability over NEC, NC, and YR, but inconsistent variability over SC and HR. Further analysis of the relationships between the annual rainfall and HRE frequency as well as intensity indicates that the HRE frequency is the major contributor to the total rainfall variability in eastern China, while the HRE intensity shows only relative weak contribution.     

戴维斯海峡海冰与华北降水的年际关系及其年代际变化

利用北极海冰面积指数和中国160站降水资料，探讨了冬季戴维斯海峡海冰和华北7月降水年际变化的相关特征，并分析了二者年际关系的年代际变化。结果表明，冬季戴维斯海峡海冰与华北7月降水在年际时间尺度上呈反相关关系，1974年前后两者的年际关系由反相关较强转为变弱。冬季戴维斯海峡海冰与中国7月160站降水的年际相关分布在1974年前后由东部型转变为江淮型。     

Assessing Global Warming Induced Changes in Summer Rainfall Variability over Eastern China Using the Latest Hadley Centre Climate Model HadGEM3-GC2

Summer precipitation anomalies over eastern China are characterized spatially by meridionally banded structures fluctuating on interannual and interdecadal timescales,leading to regional droughts and floods.In addition to long-term trends,how these patterns may change under global warming has important implications for agricultural planning and water resources over this densely populated area.Using the latest Hadley Centre climate model,Had GEM3-GC2,this paper investigates the potential response of summer precipitation patterns over this region,by comparing the leading modes between a 4×CO_2 simulation and the model's pre-industrial control simulation.Empirical Orthogonal Function(EOF) analyses show that the first two leading modes account for about 20% of summer rainfall variability.EOF1 is a monopole mode associated with the developing phase of ENSO events and EOF2 is a dipole mode associated with the decaying phase of ENSO.Under 4×CO_2 forcing,the dipole mode with a south–north orientation becomes dominant because of a strengthened influence from excessive warming of the Indian Ocean.On interdecadal time scales,the first EOF looks very different from the control simulation,showing a dipole mode of east–west contrast with enhanced influence from high latitudes.     

Variability of Summer Monsoon Rainfall in India on Inter-Annual and Decadal Time Scales

Indian Summer Monsoon Rainfall(ISMR)exhibits a prominent inter-annual variability known as troposphere biennial oscillation.A season of deficient June to September monsoon rainfall in India is followed by warm sea surface temperature(SST)anomalies over the tropical Indian Ocean and cold SST anomalies over the western Pacific Ocean.These anomalies persist until the following monsoon,which yields normal or excessive rainfall.Monsoon rainfall in India has shown decadal variability in the form of 30 year epochs of alternately occurring frequent and infrequent drought monsoons since1841,when rainfall measurements began in India.Decadal oscillations of monsoon rainfall and the well known decadal oscillations in SSTs of the Atlantic and Pacific oceans have the same period of approximately 60 years and nearly the same temporal phase.In both of these variabilities,anomalies in monsoon heat source,such as deep convection,and middle latitude westerlies of the upper troposphere over south Asia have prominent roles.     

中国东部夏季雨带类型与前期北半球500 hPa环流异常的关系

根据1951～1986年的资料,在文献[1]对中国东部夏季（6～8月）雨带分布类型的基础上,分析了各雨型与前期北半球500 hPa环流异常的关系。重点研究了各雨型的长期天气过程。发现不同雨型前期环流有不同的长期演变过程。指出中高纬和低纬环流不同季节变异及其相互作用,可能是导致中国东部各种雨带分布类型的一个重要因素。并提出了一些预报线索,可供夏季我国大范围旱涝趋势的长期预报参考。     

索马里急流与我国西南地区5月降水的联系及其年代际变化

利用1951~2010年的NECP/NCAR再分析资料和GPCC(Global Precipitation Climatology Centre)降水资料,分析了索马里急流强度与西南降水的联系。研究结果表明:索马里急流与西南降水在初夏5月有很好的正相关关系,当索马里急流偏强时,西南地区降水偏多;反之,索马里急流偏弱时,西南地区降水偏少。进一步的分析发现,两者的联系存在明显的年代际变化,事实上,西南地区5月降水与索马里急流之间的关系在1980年代以后显著加强。低层风场辐合是西南地区5月降水的关键环流配置特征,在1980年之前,5月索马里急流强度仅仅与从孟加拉湾到我国东部地区的低层西南风场相关;但在1980年之后,其与我国西南地区以西的西南风和其以东的东北风均有密切的联系。索马里急流强度与中国西南初夏降水关系的加强,主要是由于索马里急流作用的东伸加强,这可能与印度洋对东亚季风影响作用的加强有关。     

太平洋次表层海温年代际变率及其突变特征

利用经验正交函数展开和滑动t检验等方法研究了太平洋次表层海温的年代际变率特征。研究表明，太平洋次表层海温在19800年前后从上至下，先后经历了一次显著的年代际突变，而且随深度不同存在着四种不同的空间突变模态，这四种模态的形成与北太平洋海温异常的西南潜沉路径有着密切的联系。从北太平洋窗口区潜沉的年代际信号沿西南路径传播到副热带地区，在温跃层160m上下与西太平洋向东北传播的异常信号汇合。因此，北太平洋沿西南潜沉路径传播的年代际信号对ENSO的影响可能是间接的，而热带西南太平洋则可能扮演更为重要的角色。