The δ~(18)O in the Guliya shallow ice core during the prevailing summer monsoons and sea-air interactions

1 Introduction The Tibetan Plateau is gigantic in extent and has the highest elevation and the most complex topography in the world. Its existence is of important significance for the formation of atmospheric circulation, weather and climate in China, much of Asia and even of the globe. Therefore, great attention is given to it. The analyses show that the influencing range of the Tibetan Plateau is the widest during the summer[1]. The powerful updrafts from the plateau warm low flow towar…     

The δ18O in the Guliya shallow ice core during the prevailing summer monsoons and sea-air interactions

The correlations of the δ18Omax in the shallow ice core from the Guliya ice cap on the Tibetan Plateau with the global sea surface temperatures (SST) and height at the 500 hPa over the Northern Hemisphere were analyzed. The correlated regions on oceans that have a significant influence on the δ18Omax in the Guliya ice core are all located in ocean currents, or convergent regions of currents. They are the eastern Equatorial Pacific, the Northern Pacific Current, the Hot Pool in the eastern Indian Ocean, the Mozambique Current, the Northern Atlantic Current, the Canary Current and the Atlantic Equatorial Current. The δ18Omax in the Guliya ice core has negative correlations with the SST located in the lower latitudes, and positive correlations with the SST in the middle latitudes. The correlated areas at the 500 hPa that have a great impact on the δ18Omax are located in the subtropical highs over the mid-low-latitude oceans and the long-wave trough area over Balkhash Lake, where there are marked negative correlations between the heights in those areas and the δ18Omax. The influencing mechanism is displayed by the diversity of the vapor origins transported to the Guliya region. The strengths of the European ridge and the ridge over Baikal Lake have notable positive correlations with the δ18Omax. The two systems indirectly influence the vapor transportation towards the Guliya region by the adjustment of long-wave trough and ridge.     

The δ18O in the Guliya shallow ice core during the prevailing summer monsoons and sea-air interactions

The correlations of the δ¹⁸O_max in the shallow ice core from the Guliya ice cap on the Tibetan Plateau with the global sea surface temperatures (SST) and height at the 500 hPa over the Northern Hemisphere were analyzed. The correlated regions on oceans that have a significant influence on the δ¹⁸O_max in the Guliya ice core are all located in ocean currents, or convergent regions of currents. They are the eastern Equatorial Pacific, the Northern Pacific Current, the Hot Pool in the eastern Indian Ocean, the Mozambique Current, the Northern Atlantic Current, the Canary Current and the Atlantic Equatorial Current. The δ¹⁸O_max in the Guliya ice core has negative correlations with the SST located in the lower latitudes, and positive correlations with the SST in the middle latitudes. The correlated areas at the 500 hPa that have a great impact on the δ¹⁸O_max are located in the subtropical highs over the mid-low-latitude oceans and the long-wave trough area over Balkhash Lake, where there are marked negative correlations between the heights in those areas and the δ¹⁸O_max. The influencing mechanism is displayed by the diversity of the vapor origins transported to the Guliya region. The strengths of the European ridge and the ridge over Baikal Lake have notable positive correlations with the δ¹⁸O_max. The two systems indirectly influence the vapor transportation towards the Guliya region by the adjustment of long-wave trough and ridge.     

西北地区伏期干旱特征及影响因子分析

利用西北的甘肃、宁夏、青海、新疆四省(区)140个气象观测站1971—2000年的伏期（7—8月）总降水、蒸发资料计算湿润指数,用REOF方法对伏期干旱的时空特征进行了分析,选取5个典型干旱和湿润的年份,利用NCEP/NCAR再分析资料对比了干旱和湿润年份的500 hPa高度、700 hPa 湿度、SST和OLR的距平场特征。结果表明:西北干旱具有一致性,西北地区东部区、青海西北部及甘肃河西区、南疆区和北疆区是西北伏期干旱的异常区域。20世纪70年代前期、90年代后期干旱明显,80年代较湿润。干旱年中国北方的环流形势为西高东低,冷空气活动在西伯利亚,新疆高脊强盛, 西太平洋副热带高压较弱,700 hPa湿度距平场青藏高原中部、西亚及西太平洋为负,SST距平场太平洋北部和西太平洋为负,赤道太平洋为正,OLR距平场中国北方、印度半岛和西太平洋为正距平,而且印度半岛的正距平比湿润年份高。湿润年欧亚500 hPa高度距平场呈西正东负的分布,乌拉尔山脊强盛,东亚槽深,中国大陆700 hPa湿度为正距平场,水汽最大中心位于青藏高原,SST距平场太平洋北部和西部为正距平,日本、太平洋中部和赤道为负,OLR距平场中国大陆以负距平为主,中心位于甘肃中部和南疆盆地。     

赤道中东太平洋关键区海温对宁夏春季降水的影响

基于宁夏全区范围内24个常规气象站近53 a春季降水量资料和美国气候预测中心1961-2013年Niño1+2和Niño3.4月平均海平面温度指数资料及NCEP/NCAR北半球月平均500hPa高度距平场再分析资料,采用经验正交函数分解(EOF)及滑动相关分析方法,对宁夏逐年春季降水量的空间分布进行分型,并分析了各空间分布型的时间演变特征,进一步研究了赤道中东太平洋关键区(Niño1+2、Niño3.4)海温是如何通过对西太平洋副高及500 hPa中高纬大气环流的影响来影响宁夏的春季降水。结果表明:近53 a来,宁夏春季降水全区一致偏多或偏少分布型的占比超过70%,21世纪后全区降水一致偏少型明显减少;前一年夏秋季节赤道中东太平洋关键区海温与次年宁夏春季降水存在持续5~8个月的显著高相关,其中7~9月相关最显著,且相关程度逐步提高;研究发现,前一年夏秋季节,赤道中东太平洋关键区海温异常,通过海气相互作用,对次年春季北半球500 hPa高度距平场上中高纬度大气环流的配置以及西太平洋副热带高压的位置产生明显的影响,近而影响形成次年春季宁夏降水的水汽来源以及空间分布。因此,这些前期的稳定强信号对宁夏春季降水预测具有明确的指示意义。     

中国夏季高温日数时空变化及其环流背景

本研究利用1955~2005年全国193个气象站点夏季(5~9月)逐日最高气温资料,分析了我国东部地区夏季高温日数变化的空间分布特征和时间变化规律。经验正交函数分析结果显示高温日数的变化有明显的区域特征,第一模态表现为区域整体一致的异常,中心区位于长江中下游地区,第二模态表现为江淮流域与华南反向变化的特点,第三模态表现为东南部地区与西南、华北的反向变化。这些模态与高层大气环流的变化有关。分析表明ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)、赤道印度洋和西太平洋暖池海温,可以通过影响西太平洋和东亚地区大气环流而影响我国夏季高温日数频次,其中ENSO和西太平洋暖池区海温对高温日数变化第一模态的相关比较明显;而热带印度洋海温对第二模态有显著影响。与前期海温的关系分析可知,第一模态与前期夏季的西太平洋暖池和前期冬季赤道东太平洋海温相关关系最好,第二模态则受热带印度洋前期冬季海温影响最大,这对高温预测具有指示意义。     

中国北方农牧交错带春季风速的年际变化与冬季海温的关系

利用中国北方农牧交错带1979—2016年64个气象台站的逐日风速资料、ERSST海温数据以及ERA-Interim再分析资料,探讨了前期冬季海温与北方农牧交错带春季风速年际变化的关系。研究表明,北方农牧交错带春季的风速存在强烈的逐年波动,年际方差占总方差的比例为36%。影响农牧交错带春季风速年际变化的前期冬季海温在北大西洋20°N~65°N区域呈现“负、正、负”的异常分布,在北太平洋10°N~55°N、130°W~180°区域呈现“负、正”的异常分布。冬季的海温异常与研究区春季风速年际变化联系的桥梁是北半球大尺度大气环流的异常。当北大西洋海温从高纬至低纬呈现“负、正、负”的异常分布时,从北大西洋至东亚位势高度呈明显的“正、负、正、负”的波列特征;当北太平洋海温从高纬至低纬呈现“负、正”的异常分布时,从北太平洋至东亚位势高度呈“负、正、负、正、负、正”的三波型分布。二者均能影响东亚地区春季大气环流的变化,导致东亚地区上空产生一个异常的气旋性环流,该气旋性环流在对流层中层与低层均存在,是造成研究区风速变化的直接原因。冬季海温与研究区春季风速的显著相关,说明冬季海温对农牧交错带春季风速的年际变化具有超前指示意义。利用北大西洋和北太平洋海温异常中心区的冬季海温作为预报因子,建立春季风速预报模型,可以解释风速年际变化的32%,回报交叉验证结果表明,海温与风速的时间滞后关系是显著和稳健的。     

基于TES 反演数据的亚洲中低纬度地区大气水汽δD 的时空分布

利用搭载在Aura 卫星上的TES 观测仪所反演的2004 年8 月至2010 年12 月逐日HDO、H₂O、气温以及GNIP等资料,对亚洲中低纬度地区大气水汽中δD的时空分布特征、水汽δD与气温、水汽量的关系以及与降水同位素的关系进行了研究。从空间上来看:大气水汽、降水δD整体上表现出随纬度升高而降低的趋势,同时低纬度的西太平洋暖池以东和西亚地区形成了两个高值中心,中纬度的青藏高原和西太平洋形成了两个低值中心。从季节变化来看:陆地上水汽δD表现出暖季的高值与冷季的低值交替出现,海洋上这种变化则不明显,同时,可以看到水汽δD的季节变化与低纬度陆地上降水δD的暖季低、冷季高正好相反;中纬度大陆上水汽δD的最大值出现在气温最高的夏季;低纬度的印度半岛、中南半岛的最大值出现在季风暴发前的春季。就水汽中δD与气温、水汽量关系而言:在中纬度大陆及西亚地区均表现出正相关;在西太平洋暖池处,水汽中δD与气温呈正相关,与水汽量呈负相关。     

中国季风降水与赤道东太平洋海温的关系

本文根据近38年(1951—1988年)海平面气压场与我国160个站降水的冬夏距平值,研究了季风降水与赤道东太平洋海温(SST)变化的关系,发现两者有联系的年占一定优势。季风降水与SST的关系虽非逐年对应,但SST异常对东亚季风气压场的年际变化及我国降水变化仍是一个不可忽视的影响因素。     

中国季风降水与赤道东太平洋海温的关系*

本文根据近38年(1951—1988年)海平面气压场与我国160个站降水的冬夏距平值,研究了季风降水与赤道东太平洋海温(SST)变化的关系,发现两者有联系的年占一定优势。季风降水与SST的关系虽非逐年对应,但SST异常对东亚季风气压场的年际变化及我国降水变化仍是一个不可忽视的影响因素。     

南京年纹层石笋δ18O记录的冰期气候事件特征

根据南京葫芦洞一支石笋高精度²³⁰Th年龄及纹层计数建立24~21 ka B.P.时段平均分辨率3年的δ¹⁸O季风降水序列,精确标定了IS2事件的发生时间。通过与极地冰芯记录对比,发现G ISP2与石笋时标一致,而GR IP和NGR IP时标在相当事件上偏年轻800~2000年。结合洞内另一支不同时段的石笋年纹层记录,证实东亚季风降水与极地气候在反映气候事件特征上有所不同,季风气候在由干向湿的转型期(包括H2、H1)呈现阶梯式增长特征,其持续时间均超过600年,有可能说明除北大西洋温盐环流外,低纬太平洋海-气耦合也是东亚季风气候的重要触发源。     

Glaciochemical records from Naimona’Nyi ice core in the Himalayas

A 6-m ice core was recovered in 2004 from the Naimona’Nyi Glacier, the middle Himalayas. Empirical orthogonal function (EOF) analysis on the major ion reveals that EOF1 represents the variations of majority of ions which may be originated from crustal aerosols. Comparing the calcium concentrations from the Naimona’Nyi with these from Dasuopu, East Rongbuk and Guliya ice cores, it is observed that calcium, a good indicator of the input of crustal aerosol in snow, concentrates mostly in the Guliya ice core located on the northern Tibetan Plateau, and gradually decreases from west to east in the Himalayas.     

西藏高原不同时段雪灾的空间分布及大气环流特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2008年的10月至翌年4月逐日积雪资料,依据积雪深度和积雪持续日数两项要素组合的雪灾等级指标,分析了前冬、隆冬和春季3个时段西藏高原不同等级雪灾空间分布。结果表明：主要有3个雪灾发生高频中心区,即以聂拉木为中心的喜马拉雅山脉中段区、以嘉黎为中心的那曲地区中东部区及以错那为中心的喜马拉雅山脉东段区;在时段上雪灾主要出现在前冬和隆冬,春季最少,但在前冬和隆冬雪灾频率分布有较大的空间差异;喜马拉雅山脉中段区、阿里地区、那曲站以中灾和重灾为主。利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场数据,对区域性雪灾异常年和无雪灾年进行了合成分析,结果表明:前冬和隆冬北半球500 hPa中高纬环流非常相似,自大西洋东海岸向东至西太平有显著的“+-+-”波列,而春季中高纬从欧洲西部为“-+-+-+”波列;3个时段欧洲大陆长波槽脊异常加强,经向环流发展;前冬和隆冬欧亚大陆高度距平场为西高东低,春季正好相反;雪灾年与无雪灾年极涡、乌拉尔山高压脊、贝加尔湖高压脊和北美大槽的强度、位置有较大的差异,而东亚大槽只是春季有所差别外其他时段不明显。     

年际―年代际尺度上南海北部SST与 东亚夏季风强度的负相关关系

选取南海北部珊瑚带宽-SST分别与甘肃万象洞WX42B石笋和贵州董哥洞DA石笋的δ18O记录在不同时段进行对比,揭示了南海北部SST变化与夏季风强度的关联。结果显示：在年际―年代际尺度上,南海北部珊瑚带宽-SST与石笋δ18O记录的夏季风强度存在负相关关系：南海北部SST升高,石笋δ18O偏重,夏季风强度减弱;反之亦然。南海北部器测SST与万象洞WX42B石笋δ18O记录的对比也证实了这一关系的存在。ENSO活动影响着季风区的降雨量,控制着南海北部的SST变化。ENSO的存在可能是造成这种负相关关系的直接原因。由于ENSO活动与季风区降雨量的关系存在区域性差异,南海北部SST与局部地区夏季风强度之间的关系仍需进一步的研究。     

1854-2010年川西高原北部初夏气温变化与全球海表温度关系初探

本文利用主成分分析法提取了川西高原北部5个样点反映气温变化的树轮宽度年表的主成分年表,其中第一主成分年表(PC1)的方差贡献率为59.52%,能够较好地代表川西高原北部地区树轮宽度变化的共同特征。在器测时段内(1961-2010年),PC1年表、6-7月区域平均气温观测序列与东亚气温场的相关分布较为一致,均与中国的西北-青藏高原一带以及西伯利亚东部呈现显著的正相关(r > 0.443,p < 0.001),表明PC1年表能够反映较大空间范围的气温变化特征。器测时期,PC1年表和观测序列与全球海温场的相关分析表明,两者均与西太平洋、印度洋及北大西洋海域显著正相关,反映了在海气相互作用过程中多个海区海表温度变化可能对研究区气温变化有一定影响;而利用PC1年表在更长时间尺度(1854-2010年)及分阶段分析则发现不同阶段对区域气温起主导作用的海区有比较明显的差异,甚至在比较大的空间范围内在不同阶段出现相反的分布型,且由相关系数反映出的海气相互作用强度也具有显著的差异,气温波动较大时,海气相互作用也比较强烈。异常年分析则反映出西北太平洋和北大西洋海温异常对研究区气温异常具有持续稳定的影响。     

中国东北夏季温度年代际变化特征

东北地区夏季温度变化主要有4个独立模态,其中EOF1呈全区一致型为第一模态,占总方差贡献的72%左右,其时间系数呈现多年代际尺度变化;其他3个模态仅分别占总方差贡献的10%、4%和3%,表现出受海洋、地形及纬度差异的影响,呈南北向、东西向和山脉与平原地区的反向异常分布型;突变和小波分析进一步揭示EOF1模态的多年代际尺度变化具有突变性质,2007~2010年受20 a左右周期影响,东北地区温度变化全区一致的模态时间系数处于负值为主的阶段,值得关注。东北地区夏季温度变EOF1模态与北半球500 hPa高度场和对流层中上层纬向风场(西风急流)在30oN~40oN呈环球尺度带状显著正相关分布,在东北亚地区纬度较高,可达60oN附近,而且该区500 hPa高度场与东北夏季温度EOF1模态多年代际变化近于同步。EOF1模态与靠近亚洲大陆沿岸和西太平洋暖池(包括印度洋的中部和北部)、南太平洋环澳大利亚、靠近北美大陆及北大西洋北部的漂流区和北赤道漂流区的海表温度存在显著的同步正相关,而与太平洋海表温度的年代际振荡模态亦有较显著的正相关;表明东北地区夏季温度的EOF1模态与北半球海-气系统多年代际变化联系密切,同时也受到全球变暖的影响。     

南极海冰和极涡指数的时空特征及相互关系

本文采用聚类分析方法将南极海冰距平划分成５个变化相似的区域。并计算了对应各区的南半球５００ｈＰａ极涡面积和强度指数。分析了海冰与极涡指数的时空特征及相互关系。结果表明，不同区域的海冰和极涡的气候特征和年际变化的差异十分显著。１区和４区的海冰变化最大。海冰范围和极涡指数在多数区都在２－２．５ａ和５－７ａ的振荡周期。仅发现１区海冰范围是扩张趋势，其他４个区都呈收缩趋势。南极平均海冰范围以１．６个纬度／     

冬春季北极海冰的变化特征及其与西北太平洋热带气旋活动的关系探讨

采用Hadley中心1953—2012年海冰密集度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料和1977—2011年日本气象厅台风资料,对冬春季北极海冰变化的主要特征进行了分析,并对冬春季北极海冰变化与西北太平洋台风活动之间的关系进行了初步探讨。结果表明,冬春季北极海冰表现为明显的年代际变化,且在1965—2004年间具有3—4 a的低频振荡周期。在20世纪60年代后期和70年代初期,海冰变化最为显著。冬春季海冰变化与西北太平洋热带气旋生成频次、强度频次的相关性在9月份明显高于其他月份,且为正相关,而与热带气旋强度等级有较显著的负相关性。冬春季北极海冰变化与夏季西太平洋副高强度、副高面积均有很好的负相关关系。冬春季海冰面积偏多(少)时,夏季北美东部、冰岛附近地区、北太平洋以及中低纬度大部地区500 h Pa高度场为负(正)距平分布。冬春季北极海冰面积异常对北半球大气环流的持续性影响,在随后到来的台风盛期有较明显的体现。     

西北地区春季多雨与少雨年的高空环流特征

对西北地区1961—2000年119个气象站的春季降水,分析了其空间分布和时间变化及其多雨与少雨年的500 hPa高度场、OLR场、700 hPa风场、湿度场。结果表明:多雨年中纬度500 hPa春季高度距平场东正西负,东亚大槽弱,欧洲低槽强,700 hPa春季矢量风距平场非洲至欧洲、西伯利亚海和菲律滨海盆为辐散区,印度和中国西北地区为辐合区,北半球欧亚700 hPa春季比湿距平场正中心位于阿拉伯海到孟加拉湾和长江流域,OLR主要负距平中心在东南沿海和孟加拉湾,西北地区亦为负距平,主要正距平中心在西太平洋。少雨年500 hPa春季高度距平场西正东负,中亚到新疆的高压脊强,东亚槽偏强,700 hPa春季矢量风距平场欧洲、西西伯利亚、泰国为辐合区,中国西北地区为辐散区,700 hPa春季比湿距平场正中心位于孟加拉湾和菲律宾海盆,OLR负距平中心在东南沿海—青藏高原北—新疆北部,西北地区亦为正距平,主要正距平中心在西太平洋。     

喜马拉雅地区纳木那尼的化学离子特征

A 6-m ice core was recovered in 2004 from the Naimona＇Nyi Glacier, the middle Himalayas. Empirical orthogonal function （EOF） analysis on the major ion reveals that EOF1 represents the variations of majority of ions which may be originated from crustal aerosols. Comparing the calcium concentrations from the Naimona＇Nyi with these from Dasuopu, East Rongbuk and Guliya ice cores, it is observed that calcium, a good indicator of the input of crustal aerosol in snow, concentrates mostly in the Guliya ice core located on the northern Tibetan Plateau, and gradually decreases from west to east in the Himalayas.