热带准两年振荡影响北半球冬季大气环流的诊断分析

本文首先基于1979～2019年ERA5逐日再分析数据集,采用自组织映射（SOM）神经网络方法对冬季北半球对流层极涡进行客观分型,分析了极涡天气型的时间变化特征,揭示了冬季北半球极涡天气型长期变化的成因。结果表明：（1）根据极涡中心位置,极涡可分为绕极型、偶极型、偏欧亚型和偏北美型,其中绕极型和偶极型为主导环流型。绕极型和偶极型的出现频次分别呈现显著减少和增多的趋势,并具有明显的年际和年代际变化。（2）绕极型的长期减少和偶极型的长期增加主要是由于北极地区快速升温导致北半球中高纬度区域间的经向温度梯度不断减小,大气斜压性减弱,进而引起绕极西风环流减弱,使得北半球极涡的强度减弱,极涡极易分裂。随后基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）中一个海气耦合模式（CESM2）的工业革命前参照试验（piControl）和CO₂浓度每年增加1%的强迫试验（1pctCO₂）数据集,采用上述同样的方法进一步探讨了极涡绕极型和偶极型的长期变化与全球增暖的关系,发现无论在piControl还是在1pctCO₂试验中绕极型和偶极型极涡仍为主导环流型,但在piControl试验中绕极型和偶极型的出现频次无显著变化趋势,而在1pctCO₂试验中绕极型和偶极型则分别表现为显著减少和增多的趋势,进一步验证了观测中这两类极涡天气型的长期变化与全球增暖密切有关。同时本文也使用了CMIP6中其他11种模式做了对比分析,发现结果可靠。

     

北半球冬季大气环流与热带太平洋海表温度二年振荡相互作用的若干事实

本文应用带通滤波统计方法,研究了热带不同地区准二年周期振荡的海表温度与冬季500hPa高度场之间的时滞相关。结果表明,不同热带太平洋地区(西、中、东太平洋)海温对中高纬度大气环流的影响,或严格地说,它们之间的相互影响是不同的。在不同纬圈上,相关系数可以有规则的向东或向西传播。同时在不同径圈上也可以向极地或赤道传播。传播的方向和位置依赖于热带海表温度所在的经度。由于传播的速度十分缓慢,平均约2年80—210个经度,或2年约60个纬度。因此可以认为不属于经典的Rossby波,而是一种新的海气相互作用波。     

准两年振荡及其对东亚大气环流和气候的影响

通过多年资料分析,本文研究了平流层准两年振荡(QBO)的演变特征及其对东亚及西太平洋地区大气环流和气候变化的影响.结果表明,平流层QBO的演变特征是:东风向西风转换最早出现在印度洋赤道地区;西风向东风转换最早出现在美洲和西太平洋赤道地区.中国东部降水量、气温以及西太平洋副高和东亚急流都有准两年周期变化,并同平流层QBO有密切关系;平流层QBO对西太平洋台风活动也有一定影响,QBO的西风位相期西太平洋台风偏少.另外,ENSO对于平流层QBO有明显影响,一般在ENSO发生之后,QBO的西风位相期持续时间缩短.     

ENSO 年冬季北半球平流层大气环流异常特征分析

利用1957-2002年欧洲中心的再分析资料和Hadley气候预测和研究中心的全球海表温度资料,对ENSO年冬季的平流层环流进行了合成分析,分别从暖事件和冷事件年的温度场、高度场和风场,分析研究了平流层大气环流的异常特征.分析结果表明,对应El Ni(n)o年冬季,在赤道东太平洋的温度场、高度场和纬向风场都有由大气低层的正距平转变为平流层负距平的特征;与之相反,在El Ni(n)a年冬季,赤道东太平洋大气低层的负距平到了高层变为正距平.同时,在纬向平均垂直剖面图中, El Ni(n)o年冬季北半球高纬地区从对流层顶到平流层温度场和高度场为正距平,而La Ni(n)na年出现相反的情况.在热带平流层,El Ni(n)o年冬季高空纬向风场在50 hPa到15 hPa左右为负距平,从15 hPa到1 hPa为正距平;而El Ni(n)a年则相反.在El Ni(n)o年冬季100 hPa以上的北半球高纬度地区存在一个类偶极子结构的异常高度场和风场,El Ni(n)o年在极区主要为正距平,El Ni(n)a年在极区主要为负距平.     

北半球平流层下部气温的准两年周期振荡

由分析1966—1985年北半球30hPa 月平均气温资料得出,中纬地区气温准两年周期振荡比低纬地区更清楚,平均周期26.3月,振幅约2.8℃,振荡的峰和谷值都出现在冬季.中纬气温和赤道上空纬向风的准两年振荡之间位相配合密切,中纬气温准两年振荡的峰与赤道上空10hPa 为东风,70hPa 为西风的位相一致,谷则有相反的位相.它们的这种准两年周期振荡是通过平均经圈环流相联系的.强烈的火山喷发能影响气温的准两年周期振荡.     

2016/2017年冬季北半球大气环流及对我国冬季气温的影响

2016/2017年冬季(2016年12月至2017年2月),东亚冬季风强度较常年同期异常偏弱,西伯利亚高压偏弱。北极涛动(AO)在冬季以正位相为主。冬季北半球500 hPa高度距平场上,亚洲中高纬地区以纬向环流为主,我国为异常正高度距平控制。受其影响,我国各地气温普遍较常年同期偏高,全国平均气温为-1.5℃,较常年同期(-3.4℃)偏高1.9℃,为1961年以来最暖的冬季。季内各月冬季风指数和西伯利亚高压均偏弱,相应我国气温各月均偏高。冬季风的异常偏弱与夏季北极地区大气环流异常状态有关。2016年夏季北极大气环流的热力和动力状态影响了秋季北极海冰偏少的滞后影响效果,不利于冬季风的偏强。     

两个大气环流模式SAMIL和BCC_AGCM对北半球冬季极涡振荡的模拟对比

基于与NCEP再分析资料的比较,本文利用大气环流模式SAMIL和北京气候中心大气环流模式BCC_AGCM 的1950～1999年的AMIP试验模拟数据,对北半球冬季环流及平流层极涡振荡的模拟性能进行了评估分析.结果表明两个模式都可以再现北半球环流基本型以及环流振荡的主导模态.对冬季气候平均态的模拟,两个模式模拟的热带—热带外温度梯度均偏大,极夜急流偏强,极涡偏冷偏强;100～20 hPa平均位势高度场谐波分析表明两个模式模拟的行星波偏弱;气候平均的10 hPa极夜急流均存在1个月的季节漂移,200hPa副热带西风急流较NCEP偏弱.两个模式模拟的环流变化的主导模态均代表极涡振荡,SAMIL 极     

ENSO与北半球冬季大气环流异常的年代际关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和CPC(气候预测中心)Nino3-4区海表温度序列,研究了1950/1951-2002/2003年冬季ENSO事件与北半球大气环流的相互关系及其年代际变化.结果表明:北半球大气环流对ENSO事件的响应在1978/1979年有一个明显的跃变.跃变后,低纬中高层大气环流对ENSO事件的响应明显减弱,其中东南亚的减弱最为明显,而低层大气环流对ENSO事件的响应则有所增强;东半球中高纬大气环流异常与ENSO事件关系明显减弱;西半球中高纬大气环流与ENSO事件的关系加强.     

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）,     

1997年北半球大气环流特征及其影响

１９９７年北半球主要环流特征为：５００ｈＰａ西太平洋副热带高压盛夏由弱转强、西伸明显、脊线位置偏北;亚洲中纬度经、纬向环流交替出现,纬向环流盛行,春、秋季经向环流加强,冬、夏季冷空气异常偏弱;盛夏南海季风增强,印度季风偏弱;赤道辐合带偏弱。北半球１００ｈＰａ中低纬度位势高度持续偏高,南亚高压东扩明显;热带海洋出现异常,一次新的厄尔尼诺事件发生,强度大、发展快。在ＥＮＳＯ和大气环流的共同影响下我国天     

冬季北半球大气低频环流型的年际变化特征

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料,利用31点数字滤波器提取了58个冬季(1951/1952-2008/2009年)的500 hPa高度场低频分量,通过经验正交函数分析方法定义了6种低频环流型.从逐年低频环流型的差异和低频环流型系数两个角度分析低频环流型的年际变化特征;给出了58个冬季的主要低频环流型并分析了逐年低频...     

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。     

1999年北半球大气环流特征及其影响

１９９９年北半球主要环流特征为：５００ｈｐａ西太平洋副热带高压较常所明显偏弱,春、夏季副高位置异常偏东;东亚地区夏季５００ｈｐａ位势高度距平场上表现为北高南低,大陆高压较强。亚洲中纬度经、纬向环流交替出现,阶段性明显;冬季冷空气异常偏弱,东亚夏季风加强。冬、春季热带对流活动强盛,入夏以后迅速减弱。在Ｌa－ｎｉｎａ和大气 环流的共同影响下我国天气气候发生了明显异常。     

北半球大气环流与热带太平洋海表温度3-4年振荡相互作用的若干事实

本文应用统计学上的带通滤波方法,对COADS资料集中的热带海表温度资料以及大气环流资料(500hPa高度场)进行了处理,使处理后的资料只保留3—4年周期变化的信息。由此计算了海温和高度场之间的时滞相关场,并分析了相关系数的时间经度和时间纬度剖面图,从而对东、中和西太平洋热带海表温度与大气环流之间的相互作用,揭露了一些有意义的现象。作者认为大尺度海气相互作用是复杂的,它依赖于信号的时间尺度以及海洋加热(或冷却)的地理位置。     

2018/2019年冬季北半球大气环流特征及对我国冬季气温异常的影响

2018/2019年冬季,东亚冬季风较常年同期偏强,西伯利亚高压偏强。在北半球500 hPa高度距平场上,乌拉尔山地区为高度场正异常,贝加尔湖 巴尔喀什湖地区为高度场负异常,欧亚中高纬整体以经向型环流为主。冬季冷空气活动较频繁且强度偏强,受其影响,除东北地区、西南地区及华南地区中东部等地气温较常年同期偏高外,全国其余地区气温偏低。此外,欧亚中高纬环流季节内调整明显,导致我国气温异常表现出明显的阶段性特征。前期秋季巴伦支海 喀拉海海冰密集度偏低是造成东亚冬季风偏强的重要原因。     

论平流层近赤道环流准两年振荡与大气参数变化的关系

文章研究了平流层近赤道环流准两年振荡与气象参数球臭氧含量变化关系的特点,指出为确定为赤道平流层中纬向风准两年周期性的位相,不同作用所选用的标准是不同的,做出了平流层各个高度上振幅和位相的估计。     

准两年振荡

从六十年代Veryrd和Ebdon[1]揭露低纬度平流层纬向风26个月准两年周期以来,人们先后做了不少工作,得出区域温度、降水、气压、500毫巴角动量输送、500毫巴中纬度1,2,3波都有准两年周期。本文的主要目的是讨论西北太平洋热带辐合带云量变化特点和周期,以及中国东部降水周期。随后又对西太平洋热带辐合带云量与中国东部降水进行相关分析。在所有功率谱计算中,年变化是被有意识的平滑掉,最大后延数取该资料长度的三分之一。1965年2月至1978年1月太平洋月平均云量资料取自[2,3]。按这个图集的规定,满天云层以8表示。     

热带大气准双周振荡对西北太平洋地区热带气旋路径的影响

利用美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration,简称NO-An）的逐日对外长波辐射（outgoing longwave radiation,简称OLR）场资料,欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium—Range Weather Forecasting,简称ECMWF）逐日风场（850hPa）资料,以及美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center,简称JTWC）的热带气旋（tropicalcy—clone,简称TC）数据,参考Wheeler and Hendon（2004）提出的季节内振荡（Madden—Julianoscilla．tion,简称MJO）指数,通过多元EOF方法定义热带准双周振荡（quasi—biweekly oscillation,简称QBW）指数,诊断分析了西北太平洋地区QBW不同位相对于TC路径的影响。结果表明,TC主要生成在QSW对流湿位相中,集中位置随QBW向西北的传播而向西北移动。在QSW位相phasel中,南海上空盛行QBW反气旋性环流,西太副高西伸,其西南侧偏东南气流受QBW反气旋性环流东北侧气流抑制,生成在副高南侧的TC首先在副高南侧偏东气流的引导下移动至近海,在西南季风以及副高西侧偏南气流作用下顺时针北折,因此在140°E以西转折类路径的TC比例最高;而在phase3中,西太副高偏东,南海上空盛行QBW气旋性环流,西太副高西南侧气流强度受QBW气旋东北侧气流影响增强,季风槽偏东,140°E以东转折类的TC比例最高。本文还对TC个例中的QBW流场形势进行了分析,发现当QBW气旋或反气旋环流中心同TC中心一致时,热带气旋路径会发生突然的右折。     

北半球冬季大气环流低频异常变化特征的研究

本文使用观测的北半球冬季逐年月平均500hPa高度场资料序列,对5种低规变化模态对应的正指数和负指数环流异常的持续性和稳定性特征进行了统计分析和动力学诊断,发现对不同指数的低频变化模态其持续性和稳定性的特征不同,它们之间有内在的动力学关系。最后讨论了这些结果对长期天气预报的意义。     

准两年振荡对大气中微量气体分布的影响

NCAR的包含化学、辐射、动力相互作用的两维模式（SOCRATES）移植回国后进行了初步的模拟试验,用以研究某些对环境问题重要的微量气体的化学、辐射、动力传输过程。在不考虑极地平流层云和气溶胶表面非均相化学等情况下,模式积分多年,计算结果稳定,模拟的风场、温度场显示出正常的季节变化,模拟的微量气体分布与卫星实测资料对照,结果也比较一致。为了探讨热带平流层风场的准两年周期振荡（QBO）对平流层微量气体分布的影响,我们做了QBO强迫的数值试验,即在模式中加入QBO强迫,并与不考虑QBO强迫的模拟结果对比。结果表明,QBO与其相关的次级环流所引起动力输送的变化,使平流层微量气体分布发生变化。