长江下游谷物天气产量变化与大型环流准周期性振动的分析

本文分析了近几十年谷物产量和百余年海平面气压场及降水资料。揭示我国东部长江下游粮产区的天气和谷物天气产量存在30—40年的长周期振动和2—3年的短周期振动,并且与特定的相一致的大型环流系统振动相配合。通过分析讨论,提出了一个“环流一天气一天气产量”同步振动模式。简言之,即当冬季贝加尔湖冷高压偏弱和澳洲低压偏强,相应地,春季赤道低压偏强以及夏季南方涛动偏强时,则长江下游处于(长周期振动的)多水期或(短周期振动的)多水年型,谷物天气产量偏低。反之,则处于少水期或少水年型,谷物天气产量偏高。     

巴彦淖尔市冬季温度变化及背景特征分析

利用1962—2002年巴彦淖尔市8个站冬季11—2月平均温度资料,分析了全市冬季11—2月温度的异常空间分布特征和冬季温度的年代际变化及其对应的大气环流和西太平洋海表温度背景特征,并初步探讨了巴彦淖尔市冬季气温的年代际变化与华北地区和全国温度变化的关系。分析表明:1.巴彦淖尔市冬季温度空间上呈整体偏低或偏高的变化趋势;2.41年的温度变化具有显著的年代际变化特征,并以1986年为界,其中:1963—1985年为偏冷期,1986—2002年为偏暖期;3.整个冬季偏冷期和偏暖期的高空环流、西太平洋海表温度距平背景场有着明显的差异;4.在年代际变化特征上,巴彦淖尔市冬季温度变化与华北、全国的冬季气温异常有较好的一致性,与80年代中期以来的温度升高,表现为同步响应。     

太平洋年代际振荡与江苏夏季雷暴日数年代际变化的联系

利用1961年1月至2012年12月太平洋年代际振荡指数(Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI)、NCEP/NCAR再分析环流数据集和江苏13个市级观测站点的夏季雷暴日数观测资料,分析了PDO与江苏夏季雷暴日数年代际变化的联系及其可能原因。结果表明,春季PDOI与江苏夏季雷暴日数均具有明显的年代际波动,两者年代际变化的趋势几乎相反:20世纪70年代中期以前和2006年以来,均对应PDO的冷位相和江苏夏季雷暴的多发时期,而20世纪70年代中后期至21世纪初,PDO处于暖位相期,江苏夏季雷暴频数明显偏少。PDO冷期,欧亚大陆和西太平洋地区夏季海平面气压和500 h Pa位势高度呈现大范围的负距平环流异常,近地面亚洲热低压显著增强,对流层中层极涡易于偏向亚洲区,青藏高原北部亚洲中部大槽加深,西太平洋副热带高压偏弱偏东,印缅槽偏强。在此环流形势下,夏季江淮流域上空低层有较强的异常西南水汽输送,江苏上空低层偏湿、中层偏干,上干下湿的垂直分布有利于对流不稳定的产生。同时,PDO冷期,江苏上空低层辐合、高层辐散,有明显的上升运动,并具有较强的低层垂直风切变,为夏季雷暴的发生、发展提供了有利的气象条件;PDO暖期,则情况相反。PDO作为一种比较稳定的年代际尺度的气候变率强信号,其对应的环流异常为雷暴现象这类中小尺度天气现象的发生、发展提供了重要的环境背景和气象条件。     

近50年热带印度洋海温距平场的时空特征分析

选取印度洋48年的海表温度距平资料,采用经验正交函数法,对热带印度洋的年季平均海表温度距平场的时空分布特征进行了研究。结果表明,印度洋海表温度多年的年季平均距平的空间分布主要表现为三种定常类型：（1）全区一致型;（2）东西差异型;（3）南北差异型。研究还表明,印度洋48年的海表温度变化相对于较大时间尺度的演变来说,主要特征是由冷到暖的年代际变化,50～60年代为偏冷期,70年代为冷暖交替的过渡期,80～90年代为偏暖期;次主要特征反映了印度洋海温东西热力场的异常年际变化,平均海温距平场第二特征向量的时间系数变化同ENSO有较密切的关系,大（小）的时间系数对应LaNina（ElNina）事件。     

江苏冬季气温的年代际变化及其背景场分析

利用1961-2000年江苏省60个台站的月平均气温资料，分析了江苏冬季(12月至次年2月)气温的异常空间分布特征；在此基础上，研究了江苏冬季气温的年代际变化及其对应的大气环流和SST异常的背景场特征；最后，初步探讨了江苏冬季气温的年代际异常与全球气温变化之间的可能联系。结果表明：(1)江苏冬季气温异常表现出整体偏冷或偏暖的趋势；(2)近40a，江苏冬季气温的异常变化具有显著的年代际变化特征，其中1961—1985年为偏冷期，而1986—1999年为偏暖期；(3)江苏冬季冷、暖期的大气环流、SSTA背景场存在显著的差异；东亚冬季风及江苏冬季气温的年代际异常与SSTA的年代际背景有着十分密切的联系。(4)在年代际尺度上，江苏冬季气温的异常变化与全球气温的异常变化具有较好的一致性，尤其是1980年代中期以来的异常升温与全球气温的明显增暖是同步的，可以认为江苏冬季气温的年代际变化主要体现为对全球增暖的响应。     

花都建站以来气温变化特征

通过分析花都气象站建站46年来的平均气温、最低气温和最高气温变化,发现1967～1985年是连续偏冷期,1996～2004年是连续偏暖期;最低气温与年际冷暖有正对应关系.功率谱分析表明,最低气温存在7.7年的短周期变化.     

西藏近40年气温变化的气候特征分析

应用西藏1952~1995年温度序列资料, 对其基本气候特征、年代变化、气候突变、振荡周期、异常冷暖、变化趋势等进行了分析.结果表明:年与各季气温大都具有3个暖期和2个冷期, 60年代是最冷的10年, 以秋季降温最明显, 80年代中后期至90年代气温偏高. 22年、11年、3~4年是年与各季气温较为显著的周期.气候突变出现在60年代初和80年代初. 60年代、70年代多异常偏冷年, 80年代多异常偏暖年, 多发生在夏季和冬季, 90年代, 大多数年份发生气温异常. 40年来, 西藏年平均气温以0.065 ℃/10a的倾向率上升, 近10年春秋季增温率最大.     

重庆地区冬季冷暖变化及其异常成因分析

利用1961—2018年重庆地区34个国家气象站冬季逐月平均气温资料,NCEP/NCAR再分析资料及大气环流指数和海温等资料,分析重庆冬季冷暖变化的时间演变特征及冷冬、暖冬年的异常环流形势。结果表明,近58 a重庆冬季平均气温整体呈增加趋势(约增加0.7℃),且变暖趋势通过α=0.05的显著性检验,增暖突变从1993年开始。重庆冷冬年和暖冬年的环流形势存在明显差异:前期夏、秋季的热带海温场偏冷(暖),冬季海平面气压场上西伯利亚高压偏强(弱),500 hPa高度距平场上欧亚大陆呈明显北高(低)南低(高)分布形势,乌拉尔山高压脊和东亚大槽偏强(弱);同时,西太平洋副热带高压和高原冷高压偏弱(强),印缅槽偏强(弱),导致东亚冬季风偏强(弱),有(不)利于冷空气南下影响重庆地区;印缅槽偏强(弱)导致槽前偏南风偏强(弱),有(不)利于槽前暖湿空气输送和重庆地区降水,这种环流配置导致重庆地区易出现冷(暖)冬。热带印度洋、西北太平洋和南半球赤道中太平洋是影响重庆冬季冷暖的关键海温区,对重庆冬季气温预测具有一定的指示意义。     

历史时期“大型环流-天气气候-作物年景”系统低频振动的模拟试验

本文分别采用史料中农业灾情影响收成的记载和近百年气候-年景模式,经处理取得了长江下游地区近千年水稻5级年景长序列。功率谱分析表明,这一气候年景序列具有38—40年极显著周期和105—110年、180—200年显著周期的低频振动,表现为年景偏好期与偏差期的交替变化。然后,运用“环流-天气气候-年景”系统模式,模拟了长江下游近千年气候振动和与其有关的环流演变。     

中国冬季地面气温10～30d低频变化及其与乌拉尔山环流的关系

基于国家气象信息中心冬季(12月—次年2月)逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,采用非滤波方法提取10~30 d低频成分,分析了1979—2011年中国低频气温及与之关联的大气环流特征,着重讨论了乌拉尔山环流对中国冬季地面低频气温的影响。结果表明:1)全国气温第一模态呈现全国大部偏冷(暖)的空间分布型;典型年气温10~30 d低频方差贡献率占30%以上。2)北大西洋到极地、乌拉尔山及贝加尔湖地区环流异常与中国冬季气温异常显著相关。当极涡偏弱或北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)正异常,乌拉尔山地区高压脊偏强时,有利于地面贝加尔湖附近的冷高压加强,使中国冬季气温偏冷;反之亦然。3)中国冬季低频气温与乌拉尔山环流密切相关,且当乌拉尔山环流异常超前约15 d时,两者相关关系最好。即乌拉尔山高度场的加强有利于乌拉尔山高压脊及西伯利亚高压加强,对应东亚冬季风加强,导致中国冬季气温偏低。     

近百年东亚登陆台风的长期振动

按不同地段统计分析了1884—1980年期间东亚登陆台风个数以偏多期与偏少期交替为特征的长期振动。发现东亚沿太平洋的多数地段上登陆台风数的长周期振动的主要周期为20年左右,较短周期的振动主要有5～6年和2～3年周期。不同地段上长期振动的差异主要表现在周期、位相和振幅上。还发现登陆台风数的长期振动与春夏季节关键地区的大型气压环流的低频振动有某种关联。      

我国华南谷物天气产量变化与大型环流准周期性振动的分析

本文分析了我国华南水稻天气产量、降水天气、大型气压环流三者的联系。揭示了"环流—天气—天气产量"具有20—30年左右的长周期振动和2—3年的短周期振动。长期振动模式描述为,北半球春季由太平洋赤道低压带与澳洲附近高压带组合的"南方涛动"偏弱时,相应地,夏季北太平洋高压偏强,华南处于多水期。水稻天气产量偏低。反之,华南处于少水期,水稻天气产量偏高。      

热带海温异常对东南亚夏季风爆发的影响

通过季风指数Im定义了能表征东南亚地区降水实况的东南亚夏季风指数,根据东南亚夏季风指数测算出东南亚夏季风爆发的平均时间为5月7日.利用东南亚夏季风指数分析热带海温场及垂直速度场的变化后发现,在东南亚夏季风爆发的前期秋、冬季节,中东太平洋地区以及中西印度洋地区的冷海温有利于东南亚地区夏季风的提前爆发.当中东太平洋地区是冷(暖)海温时,对应着纬向的Walker环流及季风环流圈强(弱),东南亚地区的对流也强(弱),则东南亚地区夏季风爆发早(迟).     

东亚气温前冬与后冬反相的变化特征及可能影响因子

东亚冬季气温除了季节平均外,其显著的季内起伏也对国民生活及经济活动有着深远影响。本文利用1959～2018年台站及再分析资料,使用S-EOF（Season-reliant Empirical Orthogonal Function）方法提取东亚冬季气温季内起伏的主要年际变化模态,其主要模态表现为前冬暖（冷）、后冬冷（暖）,即为前、后冬反相,其方差贡献达到31.1%。这种前后冬反相的特征并非局地现象,在北半球大尺度均存在。环流场上它表现为欧亚遥相关型波列（Eurasian teleconnection, EU）从前冬12月的负位相（正位相）向后冬2月正位相（负位相）的转变,相伴随的是低层西伯利亚高压与阿留申低压的强度在前、后冬转折,高层副热带急流的变化也与之匹配。分析发现,欧亚遥相关型的季内转向可能与北大西洋涛动（North Atlantic oscillation, NAO）在前冬12月与后冬2月的转向有关,后者通过北大西洋热通量作用进而影响下游EU波列的转向。此外,宽窄厄尔尼诺—南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation, ENSO）事件也有一定贡献,当厄尔尼诺（El Ni?o）发生时,经向上更宽（窄）的海温异常利于前冬气温偏高（低）向后冬气温偏低（高）的转向;而当拉尼娜（La Ni?a）事件发生时,情况与厄尔尼诺年相反。     

秋季喀拉海海冰对2020和2021年12月京津冀冷暖反相的影响

2020/2021和2021/2022年冬季京津冀气温呈明显相反的季节内变化特征,前者前冬气温异常偏低后冬偏高,而后者前冬气温极端偏高后冬转冷。这两年前冬冷暖反相的直接原因是亚洲冬季风环流异常。2020年12月欧亚地区为典型的经向环流,西伯利亚高压偏强,乌拉尔山高压脊亦偏强,造成京津冀上空对流层中低层气温一致性偏低,而2021年12月环流形势相反。这两年冬季均处在拉尼娜背景下,但夏秋季喀拉海海冰异常有明显差异,可能是京津冀这两年前冬气温异常相反潜在的外强迫信号。统计和个例分析结果均表明,喀拉海海冰偏多易导致前冬西伯利亚高压偏弱,青藏高原地区海平面气压和亚洲大陆中纬度地区500 hPa位势高度均为正距平,不利于冷空气活动,造成2021/2022年前冬京津冀气温偏高,反之海冰偏少造成2020/2021年前冬偏冷。     

长江中下游地区1月气温异常及大气环流特征分析

利用1951—2008年长江中下游地区25个站的1月气温资料和逐年1月大气环流资料,分析了长江中下游地区1951—2008年1月气温变化特征,并对1月异常偏冷、偏暖年的环流形势进行对比分析。结果表明:该地区1月气温呈明显的上升趋势,从此趋势的分布状况上看,长江中下游地区除贵州省外都呈上升趋势。气温异常的年份有11a,其中偏冷年有6a,偏暖年有5a。造成这些异常年份的主要系统是西伯利亚高压、乌山脊、东亚高纬度温带西风急流与东亚副热带西风急流。     

近52年长江中下游地区夏季年代际尺度干湿变化及其环流演变分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的长江中下游地区353站1961~2012年逐月降水资料,通过计算得到各站点夏季标准化降水指数(SPI)。根据长江中下游地区夏季中旱及以上等级站点数目及其突变检测(Mann-Kendall方法,MK)结果,将时间序列划分为三个时段。在此基础上,利用NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海洋表面温度重建资料,分析了各个时段前冬至夏季环流背景场的异常特征及其演变过程,并建立了各时段的概念模型。结果表明:(1)长江中下游夏季在第一时段(1961~1973年)呈明显干旱状态;第二时段(1974~1986年)为干旱向湿润转变的阶段;第三时段(1987~2012年)基本转为湿润状态。(2)第二时段为第一时段与第三时段的过渡期,环流背景场在该时段发生明显变化,使得第一时段与第三时段所对应季节的环流距平场相位相反。(3)第一时段,前冬至夏季全球海温持续偏冷,印度洋海温冷异常在夏季尤为显著,南亚高压与西太平洋副热带高压偏弱;前冬,青藏高原北部脊偏弱,蒙古高压明显偏弱;夏季,印度低压偏强、南支槽加深,夏季风水汽输送偏强,而亚洲中高纬度为平直西风气流,北方冷空气不易南下至我国南方地区,冷暖空气交绥受阻,使得长江中下游夏季出现大范围的干旱。第三时段相对于第一时段,前冬至夏季全球海温暖异常,印度洋海温显著偏暖,西太平洋副热带高压偏强;前冬,青藏高原北部脊偏强,蒙古高压异常偏强;夏季,印度低压减弱、南支槽异常偏弱,夏季风水汽输送较弱,水汽滞留在长江流域,且贝加尔湖高压脊发展,脊前冷空气南下,使得长江中下游夏季降水偏多。     

陕西冷暖冬年的标准及平均环流特征分析

采用4个月平均(11月~2月)代表冬季,根据陕西1951年以来53年的历史资料,应用地面月平均气温、月平均最低气温和月平均最高气温统计量,讨论了"冷"和"暖"冬季的标准,给出了1951—2003年陕西"冷"和"暖"冬季的划分及异常年份,最后给出了"冷冬"和"暖冬"的环流特征。     

近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果