春季天气变率对华北沙尘暴频次的影响

利用欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料,分析华北春季沙尘暴日数与500 hPa月平均环流及与近地面环流天气变率长期变化的关系,分析时段为1962~2000年。研究发现华北地区春季沙尘暴频次与东亚地区中高纬度500 hPa高度场有显著的负相关,相关中心区在蒙古国及西伯利亚一带,这可能说明高空环流场在这种形势下易于造成高纬度冷空气南下,因此使得华北沙尘暴频次增加。天气过程是形成沙尘暴的直接原因,东亚地区天气变率存在明显的年际和长期变化,研究发现天气变率与沙尘暴频次之间有非常显著的关系：当天气尺度变率增大 (减少) 时,沙尘暴频次也增加 (减少)。其中具体分析了850 hPa低压和地面冷高压活动与沙尘暴的关系,发现东北低压及自蒙古和西伯利亚南下的冷空气活动都对华北沙尘暴频次有明显的影响。近40年来东亚天气变率有显著的减弱趋势,这也在很大程度上解释了沙尘暴频数的显著减少。另外,北极涛动对东亚天气变率和华北沙尘暴频次的年际变化也有一定的影响,北极涛动强的年份华北沙尘暴次数偏少。     

1990年代长江中下游地区多雨的机制分析

对长江中下游地区３２个测站１９５１以来的降水记录以及上海、南京等６个站１２０年降水序列的分析表明,１９９０年代是长江中下游地区百年来降水最多的１０年。降水的偏多导致洪涝发生的频率及强度都加强。最近１２０年中１２次异常多雨的年份,出现在１９９０年代的就有４次。１９５１年以来的６个异常多雨夏季个例的合成分析表明,与洪涝直接相联系的大气环流形式是在江南有偏强的向北经向风及水汽输送异常,而在华北及偏北地区     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年(1920’S～1940’S)低0．6～0．11℃。     

冬季东亚中纬度西风急流对我国气候的影响

利用1957—2001年欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料,分析了冬季东亚西风急流与我国气候的关系。首先定义了冬季东亚西风急流强度指数(区域30°~35°N,127.5°~155°E冬季200 hPa纬向风u200平均值的标准化值)和切变指数(区域15°~25°N,100°~115°E与区域30°~40°N,100°~115°E的平均u200之差的标准化值),这两个指数能较好地反映冬季东亚西风急流的强度变化和位置的南北移动,二者相关系数为-0.48,通过99%信度检验。西风急流强度与亚洲和西太平洋大范围的大气环流有密切关系,而西风急流位置移动则与印度洋、中东太平洋的大气环流有密切关系,并分析了冬季急流强度指数和切变指数与我国温度和降水的关系。结果表明：当西风急流强度偏强时,西风急流位置偏北,此时在急流入口区左侧由于气流辐合造成低层气压上升,在出口区左侧则由于气流发生强烈辐散,引起低层气压下降,所以西伯利亚地区上空从对流层低层到中层高度值升高,北太平洋高度值降低,东西向气压差加大的形势,同时东亚大槽偏强,海陆气压差加大和东亚大槽偏强,导致冬季风强度偏强,引起我国从北到南的陆面降温,同时30°~40°N低层有下沉气流,使得华北、华中和长江中下游地区降水偏少;当西风急流强度偏弱时,西风急流位置偏南,整个东亚地区存在南风异常,东亚冬季风较弱,在25°N附近有上升气流,此时华南和内蒙古、华北降水偏多,内蒙古地表温度偏高。     

基于DEM的中国陆地多年平均温度插值方法

以1961~2000年全国726个气象站点旬平均温度为基础数据,在分析了多年月平均温度和年平均温度的空间分布与经度、纬度、高度的内在关系后,提出了一种基于DEM和智能搜索距离的温度空间插值方法(SSI),并与反距离平方(IDS) 等传统方法进行了对比。交叉验证结果表明:1) 传统的IDS方法最优结果的MAE范围是1.44 oC~1.63 oC,平均1.510C;而SSI温度插值方法的平均绝对误差为0.53 oC~0.92 oC,平均值0.69 oC,精度超过IDS等方法一倍以上。2) 随着距离的增大,站点间温度的相关性逐渐降低,会降低估算精度;小于一定的搜索半径,被估算点周围的相邻站点的数目逐渐减少,同样会降低插值的精度,因而对中国陆地部分温度插值而言,最优的空间插值搜索半径介于150~250 km之间。最后,结合DEM数据,生成了0.1o ×0.1o中国陆地区域多年月平均和年平均温度栅格图像数据集,该结果表明:利用SSI方法不仅可以生成高精度、高空间分辨率的网格温度结果,而且其插值结果能客观细致的反映温度随经度、纬度和高度梯度变化的地带性特征。     

恢复近百年北半球500hPa高度场的试验

高空环流与地面温度、海平面气压等气象要素有密切联系,而较为完整的北半球地面温度及地面气压都可追溯到上世纪后期。根据观测的地面温度和气压资料利用逐步回归的多元统计方法,恢复１８７３年以来的北半球冬季和夏季５００ｈＰａ高度场,并用１９５１￣１９５７年的独立资料进行了检验,分析表明恢复方案是可行的。恢复的结果是可信的。     

大尺度大气环流变化及其对北半球冬季温度的影响

近半个世纪来的全球温度的变化表现出有很大的空间尺度和显著的线性趋势 ,许多研究强调温室效应对全球气候变暖的影响。文中的研究表明大尺度的大气环流的变化对北半球冬季温度有很重要的影响。最近一些学者侧重北大西洋涛动 (NAO)和北太平洋涛动 (NPO)的作用 ,而NAO和NPO都是行星尺度大气环流在区域的特殊表现形式。全球西风环流系统可能具有根本性的作用。当西风环流处于高指数时期时 ,则温度偏高 ;当处于低指数时期时 ,则温度偏低。西风强度及NAO和NPO能解释近 50年来北半球冬季温度变化方差的 2 7 2 %。     

Abrupt Climate Change around 4 ka BP:Role of the Thermohaline Circulation as Indicated by a GCM Experiment

A great deal of palaeoenvironmental and palaeoclimatic evidence suggests that a predominant temperature drop and an aridiflcation occurred at ca. 4.0 ka BP. Palaeoclimate studies in China support this dedution. The collapse of ancient civilizations at ca. 4.0 ka BP in the Nile Valley and Mesopotamia has been attributed to climate-induced aridification. A widespread alternation of the ancient cultures was also found in China at ca. 4.0 ka BP in concert with the collapse of the civilizations in the Old World. Palaeoclimatic studies indicate that the abrupt climate change at 4.0 ka BP is one of the realizations of the cold phase in millennial scale climate oscillations, which may be related to the modulation of the Thermohaline Circulation (THC) over the Atlantic Ocean. Therefore, this study conducts a numerical experiment of a GCM with SST forcing to simulate the impact of the weakening of the THC. Results show a drop in temperature from North Europe, the northern middle East Asia, and northern East Asia     

近百年全球温度变化中的ENSO分量

首先利用Nin o C区海温、Nin o 3区海温及两个不同的SOI序列,建立了1867年春到1998年春期间的ENSO指数序列.近百年来ENSO对热带、热带外地区年际尺度的温度变化有显著影响,热带地区温度变化滞后ENSO约1个季,热带外地区滞后约2～3个季.ENSO能解释同期全球年平均温度方差的14%～16%左右;如果考虑ENSO对温度影响的滞后特征,则能解释的部分提高到20.6%.ENSO对温度的影响主要是在年际时间尺度上,对近百年来全球温度变化的长期趋势和年代际变率贡献不大.     

中国夏季日降水频次的周末效应

利用1979-2002年194个站日降水资料分析了我国东部地区夏季日降水频次的周内变化,发现降水频次存在明显的周末效应。表现为周末降水频次的增加以及周中降水频次的减少,极小频次出现在星期三。其中小雨频次的周末效应表现更为突出。造成降水周末效应的主要原因可能与人类活动导致的气溶胶浓度的周循环有关。夏季周中气溶胶浓度的增加不利于暖云降水,反之,周末气溶胶浓度的下降则导致了周末降水频次的相对偏高。