中国东北初夏降水与冷涡活动及西亚春季陆面热力异常的可能联系

基于国家气候中心提供的站点降水资料、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）再分析ERA-Interim陆面温度资料及美国国家环境预报中心和大气研究中心（NCEP/NCAR）位势高度、风场再分析资料,采用相关、合成、线性回归等多种统计分析方法,初步探讨了东北初夏降水与西亚前期（春季）陆面热力异常的可能联系。研究发现,东北初夏降水与前期春季西亚地区的陆面温度存在较为密切的联系,西亚地区（30～70°E,25～45°N）陆面春季异常增暖,对应东北初夏降水减少,尤其是东北地区东北部降水减少显著。进一步分析表明,西亚地区春季陆面异常增暖能引起初夏贝加尔湖附近地区反气旋性异常环流,导致初夏东北冷涡活动偏弱,东北初夏降水减弱。上述结果表明,西亚春季的陆面热力异常可以为东北初夏降水预测提供有效的前期信号。     

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读：D0502气候与气候系统

为了推动我国基础研究的高质量发展,国家自然科学基金委员会对学科布局和申请代码进行了优化调整。按照科学基金改革的总体部署,2019年以来大气科学学科开展了申请代码调整工作并设置了15个二级申请代码。本文从申请代码调整的背景、逻辑框架、内涵构成等方面对二级申请代码D0502“气候与气候系统”的7个研究方向及其对应的关键词进行解读。在此基础上,对近两年D0502申请代码下的面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目的总体申请情况进行了分析,以帮助相关科研人员及时把握D0502申请代码的发展趋势,并充分理解研究方向与关键词的内涵和逻辑关系,从而为项目申请时更准确地选择相应的研究方向与关键词提供参考。     

陆面热力异常与东亚夏季中纬度气旋年代际变化的联系

基于欧洲中期预报中心的再分析数据ERA-interim,利用统计学方法分析了1979—2013年期间东亚中纬度地区气旋生成频率和陆面热力异常的年代际变化及两者的可能联系。结果表明,东亚中纬度地区存在气旋活动频繁的气旋源地,该地区的温带气旋生成频率具有明显的年代际变化,1990年之前气旋生成频率偏多,1990s至今偏少,而且东亚中纬度地区陆面热力异常的变化有明显的年代际增暖信号;进一步的分析发现,东亚夏季中纬度气旋活动的年代际变化与陆面异常异常之间存在密切的联系,东亚中纬度地区陆面年代际增暖,是引起温度气旋活动年代际减弱的一个重要原因。由于陆面增暖的非均匀性,在50°N以北存在一个影响中纬度气旋生成频率的关键区,关键区陆面的年代际异常增暖,导致气旋源地温度经向梯度减弱,大气斜压性随之减弱,从而使得气旋生成频率年代际减少。     

不同区域海温对亚洲夏季副热带西风急流变异主模态的影响

利用1979—2014年ERA Interim再分析资料和NCAR CAM5.1大气环流模式,围绕海温对夏季亚洲急流变异主模态的影响展开研究。首先通过理论分析和动力诊断方法,对急流主模态的物理特征进行分析,并证实了海温与急流变异的显著联系。随后基于观测结果设计数值试验方案,探究不同区域海温对急流演变的具体贡献。结果表明,急流第一模态与太平洋及印度洋异常海温紧密联系,在二者相似的贡献下,高层异常风场表现为沿急流轴线南北偏移的纬向对称分布;急流第二模态的上、下游风场则受到不同海表热源影响,在印度洋、太平洋及北大西洋异常海温的协同作用下,亚洲上空形成了四极型纬向非对称的风场分布。该结果有利于更加综合地认识亚洲夏季副热带急流的变异特征,也为研究海温对急流的影响效应提供了新的依据。     

东亚夏季风指数的分类及物理特征分析

利用1961—2010年NCEP再分析资料,分析了较有代表性的16个东亚夏季风指数,讨论了不同季风指数反映的环流及降水之间的异同,探讨了不同季风指数与东亚夏季风不同空间模态之间的可能关联。结果表明,东亚夏季风指数大致分为两类:1)第一类季风指数存在明显的年代际变化,反映了东亚夏季风强弱的整体一致型变化,与东亚夏季风环流第一模态具有很好的对应关系。高指数年,整个东亚区域夏季风活动整体偏强;贝加尔湖地区为深厚气旋性环流控制,副高位置略偏北;华北、东北地区降水显著偏多,长江流域及其以南降水偏少,降水异常型与我国夏季偶极型季风降水相似,这类指数对我国华北地区降水有较好的指示作用。2)第二类季风指数具有明显的年际变化特征,反映的是东亚夏季风强弱的南北反相变化,与东亚夏季风环流第二模态相对应。高指数年,我国东南地区夏季风偏弱,东北部夏季风偏强;西北太平洋为深厚的气旋性距平环流控制,副高偏北,该分布型与东亚—太平洋(EAP)遥相关十分相似;我国东北、内蒙古地区,华南地区降水增多,长江流域降水显著减少,降水异常型与我国夏季三极型季风降水异常型相似,这类指数对我国长江流域降水有较好的指示作用。     

夏季南亚高压多中心特征及其热力影响因子分析

采用美国NCEP/NCAR I、NCEP/DOE II和日本气象厅JRA-55（Japanese 55-year Reanalysis Project）的月平均环流场和非绝热加热场资料,分析了夏季南亚高压多中心结构特征,探讨了不同区域高压中心的动力和热力结构,及其与不同地区热源的关系。结果表明:（1）夏季南亚高压存在显著多中心特征,可达5～6个,其中双中心类和三中心类占比例最多,约70%～80%,其次,单中心类和四中心类分别约占10%左右。（2）无论中心个数的多或少,不同区域的南亚高压中心的动力结构和热力结构不同,大致可以分为三个区域20°～70°E、80°～120°E和120°～160°E。20°～70°E伊朗高原及其以西上空南亚高压中心中层对应伊朗副高的东北侧,低层对应印缅槽的西北部,整层为下沉运动;80°～120°E青藏高原到我国东部上空南亚高压中心低层对应印缅槽中部,低层正涡度高层负涡度,整层为强上升运动;120°～160°E西太平洋地区南亚高压中心中低层都对应西太平洋副热带高压的西部,整层负涡度,对应上升运动。（3）三个区域的高压中心都对应着暖中心结构,20°～70°E区域以下沉增温加热为主导,80°～120°E和120°～160°E区域以深对流加热为主导。（4）当20°～70°E、80°～120°E和120°～160°E区域存在高压中心时,对应区域的南亚高压环流的增强,对局地环流、深对流和降水有着显著的影响。     

南亚高压强度年代际变化及其与热带副热带海温关系

采用1948—2012年NCEP/NCAR月平均再分析资料和CAM3.0大气环流模式,探讨了南亚高压(SAH)强度年代际变化及其与热带、副热带海温的关系。 (1) SAH呈显著年代际变化,以1970年代末期为界,之前强度偏弱;之后强度增强、面积扩大、东西扩展,冬季西侧扩展程度大于东侧,夏季则相反。(2) 与SAH强度年代际变化相对应,1970年代末期以后,热带、副热带辐散风分量表现为显著的两个上升区和三个下沉区。两个上升区一个位于东太平洋,另一个随季节变化位置有所改变,冬季位于印度洋,夏季位于南海-西太平洋海域;三个主要下沉区分别位于非洲中北部、亚洲东部和中太平洋地区。(3) 与SAH强度年代际变化相对应,夏季低层涡旋风分量在南海-西太平洋地区表现为异常气旋性环流,冬季低层涡旋风分量在印度洋表现为异常气旋性环流,而在赤道中太平洋则呈现异常反气旋性环流。(4) 数值试验表明：SAH年代际变化与热带、副热带海温关系密切,冬季印度洋海温起作用较大,夏季则是南海-西太平洋海温起作用较大,另外东太平洋海温也起了一定作用。     

东亚海陆表面温度季节性增温差异对东亚夏季风强度的影响

本文通过对比几种不同的东亚夏季风强度指数,发现东亚及附近地区海陆表面温度的变化与东亚夏季风强度有密切联系。在此基础上,根据强、弱夏季风年东亚表面温度差值的逐候数据做EOF分析,结果发现:第一模态可以揭示从春到夏的季节转换,中国东部陆地增温相对较快,而西太平洋及孟加拉湾海温增温较慢,季节转换提前,有利于夏季风偏强;第二模态则反映了春季中高纬度地区增温快、中低纬增温慢的情形,有利于夏季风增强。在5月份两种模态的综合作用显示:陆地较冷、海洋较暖,夏季陆地的快速增温、海洋增温慢,有利于夏季风增强。将上述影响因素引入到改进的东亚夏季风强度指数中,修正后的指数可以反映东亚地区5月到夏季的海陆增温特点以及季节转换的早晚,并更好地描述了季风区中、高纬度的热力差异,合理地解释夏季风强度与西北太平洋副高及低空急流的关系,因此新指数能够更好地反映全国范围内夏季降水的特点。     

中南半岛春季植被覆盖变化及其与ENSO的联系

利用归一化植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）、气候资料以及环流场数据,探讨了中南半岛地区植被覆盖变化特征及其与ENSO（El Niño-Southern Oscillation）的联系。研究表明,降水是影响春季植被生长的主要因子,与NDVI呈显著的正相关关系;而温度、辐射与NDVI呈负相关关系。进一步分析表明,当前期冬季赤道中东太平洋海温异常偏暖（发生厄尔尼诺事件）时,中南半岛附近海平面气压偏高、850 hPa风场辐散,上升运动偏弱,不利于云和降水形成,而有利于太阳辐射增加和温度升高,降水减小和温度升高均抑制春季中南半岛植被生长;反之,当前期冬季发生拉尼娜事件时,有利于中南半岛植被生长。     

CLM4.5冠层截留方案的敏感性试验与改进

为探究陆气系统对于冠层截留过程敏的感性,研究基于NCAR CAM-CLM陆气耦合模式探讨了截留参数对于全球陆地蒸发、降水、径流及气温的可能影响,揭示了冠层截留与植被光合作用之间的潜在联系。通过GLEAMv3.0a陆面蒸散发数据评估了CLM4.5冠层截留方案,并指出该方案高估了低茎叶面积指数植被的冠层蒸发,而低估了高茎叶面积指数植被的冠层蒸发。在CLM4.5中引入冠层截留偏差校正方案则可在一定程度上提高了全球林区冠层蒸发和陆面蒸散发的模拟能力。