中国东部地区人为气溶胶影响东亚夏季风爆发和推进过程的数值模拟

使用一个高分辨率的公用大气环流模式(CAM5.1)研究我国东部地区人为气溶胶对东亚夏季风爆发和推进过程的影响。结果表明,CAM5.1模式能很好地模拟出南海夏季风爆发前后大尺度环流的季节性转变。南海夏季风在中国东部地区人为气溶胶的影响下提前2候爆发,并且可能是影响1993年后南海夏季风提前爆发的重要原因。人为气溶胶使得低纬度地区的东西风分界线在5月中旬明显向东扩展,南海地区出现显著的西/西南风差值气流,同时赤道纬向西风提前向北增强。人为气溶胶中硫酸盐和黑碳气溶胶含量的季节变化通过改变大气的热力结构,影响我国东部地区大气低层环流场,减弱夏季风前期北上的西南风暖湿气流,而相反地增强了其盛期在华北地区的偏南风分量,造成东亚夏季风北边缘从5月上旬—6月初缓慢北移至长江中下游地区,而后在7月中旬加速向北推进,且到达的最北位置要偏北1个纬度。     

新冠肺炎疫情期间中国人为碳排放和大气污染物的变化

利用行业经济活动数据、1 580个地面监测站和6套卫星反演数据,分析了我国新冠肺炎疫情期间人为碳排放和主要大气污染物的变化。与2019年第一季度相比,2020年同期我国碳排放降低9.8%,其中交通部门降幅最大达到43.4%。与2019年2-3月相比,疫情期间全国地表臭氧浓度同比升高1.9 nL/L(5%),其中华北平原以降低为主,东南部地区以上升为主。PM2.5浓度同比下降12.6μg·m^-3(24.9%),其中长三角降幅最大。二氧化氮(NO2)的地面浓度和对流层柱浓度在京津冀、珠三角和长三角都降低20%~30%,体现了高低层的一致性。地面一氧化碳(CO)浓度同比降低17%,而对流层CO柱浓度升高2.5%,可能原因是境外生物质燃烧输送提升了我国南方高层大气的CO浓度。中东部地区气溶胶光学厚度显著降低,导致地表晴空短波辐射同比升高11.6 W·m^-2(9.6%)。     

西北区东部夏季极端降水事件同太平洋SSTA的遥相关

利用近50年月平均NCEP再分析高度场、风场、NOAA重构海表温度以及中国西北区东部38个台站逐日降水资料,运用SVD及合成分析等方法,研究了太平洋SSTA对我国西北区东部夏季极端降水事件的可能影响。结果表明,冬季太平洋海表温度对后期西北区东部夏季极端降水事件的影响最显著,并且赤道中东太平洋是影响西北区东部夏季极端降水事件的关键区,当赤道中东太平洋海表温度发生异常时,首先引起纬向和经向垂直环流圈发生异常,进而强迫大气环流发生调整,先后通过PNA和WP遥相关使得西太平洋副热带高压发生异常,最终使得西北区东部夏季极端降水事件发生异常。     

Multi-sliding time windows based changing trend of mean temperature and its association with the global-warming hiatus

Based on three global annual mean surface temperature time series and three Chinese annual mean surface air temperature time series, climate change trends on multiple timescales are analyzed by using the trend estimation method of multi-sliding time windows. The results are used to discuss the so-called global-warming hiatus during 1998–2012. It is demonstrated that different beginning and end times have an obvious effect on the results of the trend estimation, and the implications are particularly large when using a short window. The global-warming hiatus during 1998–2012 is the result of viewing temperature series on short timescales; and the events similar to it, or the events with even cold tendencies, have actually occurred many times in history. Therefore, the global-warming hiatus is likely to be a periodical feature of the long-term temperature change. It mainly reflects the decadal variability of temperature, and such a phenomenon in the short term does not alter the overall warming trend in the long term.     

非齐次隐马尔可夫降尺度方法对江淮流域夏季逐日降水的模拟及其评估

引入非齐次隐马尔可夫模型(Nonhomogeneous hidden Markov model,NHMM)统计降尺度方法,利用1961—2002年江淮流域夏季逐日降水资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-40再分析资料建立模型,检验其对东部季风区(以江淮流域为代表)夏季日降水的模拟能力,并对比BCC-CSM1.1(m)模式NHMM降尺度前后的模拟效果。结果表明,NHMM降尺度方法通过建立降水概率分布态间转移参数与大尺度环流变量的联系,对江淮流域逐日降水量具有较好的降尺度效果。模拟的各站日降水量概率分布函数(PDF)曲线与观测非常接近,布赖尔评分(Brier Score,S_B)均小于0.11%,显著性评分(Significance Score,Ss)均大于0.84;夏季总降水量、降水日数、中雨日数、降水强度和95%分位降水量指数的多年平均场偏差百分率绝对值低于10%,前3个指数的空间相关系数高于0.9;该方法对各降水指数的年际变率也有一定的模拟能力,模拟得到的各指数的区域平均年际序列与观测序列的相关系数为0.62—0.87。对BCC-CSM1.1(m)模式的模拟结果进行降尺度后,SB较降尺度前平均减小0.57%,Ss平均增大0.23,皆表明降尺度后的概率分布函数曲线更接近于观测;各降水指数在多数台站的偏差百分率绝对值由大于40%降至10%以内,空间相关系数普遍提高至0.8以上。NHMM降尺度方法能够有效提高BCC-CSM1.1(m)模式对江淮流域夏季日降水的模拟能力,相对气候模式具有显著的"增值",未来可进一步利用该方法进行气候变暖背景下的日降水变化预估。     

近百年中国两次年代际气候变暖中的冷、暖平流背景

近百年中国气候经历了两次明显的年代际变暖,分别发生在20世纪40年代之前和70年代之后。由大气环流变化引起的冷、暖平流异常可为理解两次变暖提供参考。首先基于最新研制的近百年32站气温观测和集合经验模分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法揭示两次变暖过程中国的冷、暖分布格局,进而利用全球格点气温和海平面气压资料计算了同期地转风导致的温度平流。结果表明,20世纪40年代中国华北北部至东北大部分地区和华南沿海局部地区偏冷而中东部至西南内陆大部分地区偏暖的年代际气候异常,站点冷、暖异常与大尺度温度平流的空间关联系数达0.85;而对于近20年中国气候变暖而言,这一关联系数仅0.49。研究结果从一个新颖的角度说明:早期变暖过程中气候系统内部过程如大气环流异常的作用较大,而近几十年气候变暖则更多地受迫于外强迫。      

春季印度洋SSTA对夏季中国西北东部极端降水事件的影响研究

基于近47年来NCAR/NCEP再分析月平均高度场、风场、地面气压,比湿以及NOAA重构的印度洋海表温度资料和中国西北东部97个气象台站逐日降水资料,首先利用百分位法定义了极端降水事件的阈值,运用SVD及合成分析等方法,研究了前期秋季、冬季、春季及同期夏季印度洋海表温度同夏季中国西北东部极端降水事件的关系,结果表明前期春季印度洋海温异常对预测夏季中国西北东部极端降水事件的变化特征具有较明确的指示意义,关键区位于赤道印度洋地区。如果春季赤道印度洋海温异常偏暖,从同期春季到后期夏季,100～110 °E平均经圈环流在赤道附近表现为异常上升气流,对应30 °N附近在对流层中、上层表现为异常的下沉气流,同时来自印度洋的西南季风异常偏弱,使得后期夏季由于没有异常的水汽输送到我国西北东部地区,从而极端降水事件偏少,而偏冷年份正好相反。另外在春季赤道印度洋海温异常暖年,后期夏季南亚高压偏强,且呈西部型;而在异常冷年,南亚高压偏弱,且呈东部型,这可能是引起夏季中国西北东部极端降水事件变化的另一原因。     

基于全球模式对中国极端气温指数模拟的评估

对IPCC 所提供的7 个全球海气耦合模式输出信息(年霜冻日数、生物生长季、温度 年较差、暖夜指数、热浪指数), 利用同期(1961-2000 年) 中国地区极端气温观测资料检测并 评价模式的预估效能。结果表明, 这些模式对中国地区的极端气温都具有一定的模拟能力, 但同时各个模式的模拟场都有各自的系统误差; 综合评价, 在7 个模式中GFDL-CM2.0 和 MIROC3.2 (hires) 两个模式对中国区域极端气温的模拟效果均为最佳。模拟所得的最优指数 为霜冻日数, 其后依次为: 暖夜指数、热浪指数、气温年较差和生物生长季; 而就空间分布 结构来看, 除暖夜指数的模拟效果较差之外, 其余指数均能较好地模拟出其空间分布特征。     

苏通长江公路大桥设计风速的计算与分析

苏通长江大桥是世界第一跨度斜拉桥, 设计风速对其设计、建设、运营安全至关重要。为了合理选用大桥的设计风速, 在大桥桥位长江江面、江岸、南通气象站、常熟气象站建立风速同步观测站, 在桥位南岸建立80 m高的风梯度观测塔, 2000年3月1日至2003年2月28日开展地面及梯度风同步观测, 获取大桥设计风速计算所需的基础资料。在分析桥位风况与当地气象站异同及桥位风速随高度变化规律的基础上, 将气象站长年风速数据客观外延至桥位, 采用极值频率分布拟合方法, 分析计算得到大桥建设所需的设计基本风速和基准风速。分析表明:江面风速明显大于气象站, 也大于江岸风速, 计算值大于理论推算值。结果为大桥抗风设计提供了依据。     

非汛期影响海南热带气旋的活动变化特征

根据1949～2002年共54年的台风资料对非汛期(10月～次年4月)西北太平洋台风活动的气候特点进行了统计分析,指出:非汛期内影响、严重影响海南的热带气旋频次均无明显的减少趋势,其频次存在准10年、15～20年的主周期,其年代际变化表现为1950年代中期～1960年代后期偏少,1970年代前期偏多,1970年代后期偏少,1980年代偏多,1990年代偏少;非汛期内严重影响海南的较强的热带气旋主要出现在拉妮娜年且其年代际变化也存在15～20年的主周期,1950年代后期到1960年代前期活动的热带气旋偏弱,1960年代后期～1970年代前期偏强,1970年代后期偏弱,1980年代偏强,1990年代又偏弱;较强的热带气旋(中心极值940hPa以下)均生成于135°E以东的洋面,而其源地越西,其强度越小;非汛期登陆海南的热带气旋的登陆点均处于海南岛的东侧海岸线上,1970年代中期以后,登陆点有南移趋势,且均以台风形式登陆。