中国冬季积雪变异及其与北极涛动的联系

本文利用1979～2010年NCEP/NCAR再分析资料、中国台站观测雪深、气温和降雪资料, 分析了中国冬季积雪时空分布特征, 结果表明:雪深经验正交分解第一模态有显著的南、北反位相特征, 当新疆北部、东北地区积雪偏多(少)时, 对应黄河以南和青藏高原地区积雪偏少(多)。近30年来中国冬季积雪变异与北极涛动(AO)有非常紧密的联系, 雪深的南、北反位相分布型与北极涛动有明显的反相关关系。AO负位相时, 500 hPa等压面上40°N以北存在着中心在贝加尔湖附近的气旋环流, 而在其南存在着中心在中国西南的反气旋性环流, 中国北方和南方地区分别受气旋和反气旋的控制。在我国北方地区, 与AO相联系的气旋环流异常导致降雪增多、地表温度偏低, 使得积雪增加;而在南方地区, 与AO相联系的反气旋性环流异常导致的降雪减少和气温偏高, 导致了积雪减少。本文的研究说明了北极涛动通过影响中国降雪和气温, 进而对中国冬季积雪产生可能的影响。     

2013年5月华南强降水与中国南海夏季风爆发

利用2013年"华南季风强降水外场试验与研究"的外场试验数据、美国NCEP FNL资料和卫星云顶黑体辐射温度资料,对2013年5月7—17日华南地区出现的两次强降水过程(7—12日和14—17日)中的高低空环流以及相关气象要素场的变化进行了对比分析。中国南海夏季风于5月第3候建立,两次过程分处于夏季风爆发前后。通过对比影响两次强降水过程的主要环流系统如南亚高压、高空副热带西风急流、500 hPa环流型、水汽来源等,指出影响两次强降水过程大尺度环流场之间的显著区别,说明南海季风爆发前后大尺度环流场对暴雨影响的典型差异。7—12日过程主要受北方锋面影响和南方暖湿气流辐合作用,导致华南地区出现南北两条雨带。14—17日过程则由于季风爆发后强的暖湿空气活动致使华南地区对流活跃,从而形成一条位于广东北部的雨带,此次过程强降水比第1次过程集中且对流性更强。两次降水过程的内在物理机制是一个准平衡态的热力适应过程,由于第2次过程降水更强,导致热源作用明显增强,动力向热力的适应过程也更显著。利用探空资料揭示出两次过程暖区暴雨大气热力和动力条件存在显著区别,7—12日南海季风爆发前的暖区暴雨主要受低层强垂直风切变导致的大气斜压不稳定影响;14—17日南海季风爆发后的暖区暴雨主要受高低空急流的强耦合作用影响。     

用OPA9全球海洋环流模式模拟不同类型El Nino事件

根据El Nino事件中正的海表面温度异常(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)首先出现的区域及其传播特征,将El Nino事件分成3种类型,即东部型、西部型和驻波型.为了研究不同类型El Nino事件物理机制的差异,首先利用高分辨率全球海洋环流模式OPA9,对这3种不同类型的El Nino事件进行模拟.在逐月海表面风应力和热通量的驱动下,模式模拟出了1950-2005年问全球海温演变.模拟结果表明,模式可以很好地模拟出海洋的气候态,并且对El Nino事件期间的正SSTA首先出现的区域以及对正SSTA的传播特征都做出了很好的模拟,成功地模拟了不同El Nino事件的发展类型.     

青藏高原地区上空NCEP/NCAR再分析温度和位势高度资料与观测资料的比较分析

利用青藏高原12个探空站资料及NCEP/NCAR再分析资料,对各标准等压面上的月平均温度和位势高度资料进行了比较,结果表明:NCEP/NCAR再分析资料能够客观地反映青藏高原上空温度和位势高度多年平均的气候特征;与实际探空资料相比,在年际变化中再分析资料的温度和位势高度也具有较高的可信度;但在长期趋势变化上,再分析资料在青藏高原对流层低层存在着明显虚假的变化趋势.总之,再分析温度和位势高度资料在青藏高原气候研究中有较高的参考价值,尤其是1979年后再分析资料的质量在平流层低层得到明显的改善.     

北京降水特征及北京市观象台降水资料代表性

将北京分为城区、郊区、南部山区及北部山区4个区域,利用14个观测站1978—2010年共33年的月降水量资料,分析了不同区域降水年变化和夏季降水特征及其差异。结果表明:各区域年平均降水量存在较大差异,郊区降水量最多 (620 mm),城区与南部山区降水量较少,而北部山区降水量最少 (476 mm);城区与南部山区的年降水量较接近,二者与郊区和北部山区都有显著差异。4个区域的降水量都表现出减少趋势,郊区最明显 (47 mm/10 a),北部山区的减少趋势最小 (0.7 mm/10 a)。对4个区域夏季 (6—9月) 降水量分析发现,城区与南部山区具有较好的一致性,二者与郊区和北部山区具有显著差异。均方根偏差和相关系数的计算结果表明:北京市观象台与城区和南部山区的降水年变化和夏季降水特征差异均不显著,而与郊区和北部山区有显著差异,说明北京市观象台降水资料对城区和南部山区具有最优代表性,而对北部山区和郊区的代表性较差。     

拉萨河谷大气水汽日变化特征

基于近10年(1999~2008年)地基GPS遥感的大气可降水量(GPS-PW)资料和地面气象资料,分析了拉萨河谷各季GPS-PW日变化特征及其对夏季降水日变化特征的影响。结果表明,在拉萨河谷各季GPS-PW都具有明显的日变化特征。春、夏、秋和冬季GPS-PW平均日变化幅度分别为1.0mm、1.7mm、1.0mm和0.8mm。GPS-PW日最小值和最大值出现的时间随季节变化不大,分别出现在08:00~10:00UTC和15:00~18:00UTC。各季GPS-PW日变化序列的谐波分析结果表明,日循环(24h)与半日循环(12h)是GPS-PW日变化的主要信号。日循环信号夏季最强,冬季最弱;半日循环信号夏季最强,春季最弱。在夏季GPS-PW达到日最大值的时间比平均逐时降水频次和降水量达到日最大值的时间约早2h。GPS-PW日变化对夏季降水日变化特征具有重要影响。     

中国冬季多种积雪参数的时空特征及差异性

利用1979~2006年冬季中国站点最大雪深和站点雪日、卫星遥感雪深、积雪覆盖率和雪水当量5种积雪资料,从多角度深入细致地分析了我国冬季积雪的时空变化特征。结果表明:5种积雪资料的经验正交分解第一模态都表现为中国南、北方反位相的特征,即当新疆和东北三省-内蒙古地区积雪偏多(少)时,青藏高原和南方地区积雪偏少(多)。新疆和东北三省-内蒙古地区的雪深、积雪覆盖率和雪日随时间有逐渐增多的趋势,而其中边缘山区的雪水当量表现出减少的趋势,青藏高原地区的积雪表现出与其完全相反的特征。南方地区站点最大雪深和雪日表现出随时间减少的趋势,卫星遥感难以监测到该区积雪。相比较而言,卫星遥感资料比较适合高原和山区缺少气象站的地区及北半球更大区域积雪的研究,而站点资料更适用于中国中东部和平原地区积雪的区域研究。雪深、雪日、积雪覆盖率和雪水当量这些多样性积雪参数存在一定的差异性,因此5种积雪资料结合使用才能得到更准确的结论。     

亚澳“大陆桥”对流影响东亚夏季风建立的可能机制

亚澳“大陆桥”是北半球春季亚洲季风区对流最活跃的地区, 对流的建立和推进与东亚夏季风建立关系密切. 早在4月中旬, 中南半岛即有对流出现, 对季风环流演变有重要影响. 4月中旬以前, 中南半岛和印度半岛对大气的加热均以感热为主, 视加热率随高度递减. 之后中南半岛由于对流建立而转为潜热加热, 对流层中低层视加热率随高度递增. 这种加热率的垂直分布以及与印度半岛加热之间的差异, 是导致副高带在孟加拉湾上空断裂的关键. 中南半岛上空加热率垂直梯度的变化超前于孟加拉湾涡度的变化, 是上述机制的有力证据. 副高带断裂后, 中南半岛及附近地区对流进一步加强. 此后,对流加热、副高东撤和季风推进之间存在一种正反馈关系, 是夏季风和对流自中南半岛推进至南海地区的一种可能机制.     

Roles of Multi-Scale Disturbances over the Tropical North Pacific in the Turnabout of 1997-98 El Nino

The space-time features of major vorticity disturbances over the western North Pacific during the 1997-98 El Nino ranked as one of the strongest events on record was investigated in this study. We distinguished the different roles that these disturbances had on different timescales in causing the reversal or turnabout of the El Nino event. Remarkable differences in the various disturbances of synoptic, intraseasonal, and interannual timescales were found in the time evolution, propagation, and in their contributions to the changes in nearequatorial zonal flow, which was crucial to the demise of the warm sea surface temperature anomalies in the central-eastern Pacific. It is hypothesized that the westward-traveling synoptic and intraseasonal oscillations in the western North Pacific might be considered as a self-provided negative feedback from the El Nino and played an additional role in its reversal in comparison with other interannual internal and external forcings. In this case, the off-equatorial synoptic and intraseaonal fluctuations served as a stochastic forcing for the tropical ocean and gave rise to the aperiodicity or irregularity of the El Nino-Southern Oscillation.     

Roles of Multi-Scale Disturbances over the Tropical North Pacific in the Turnabout of 1997-98 El Ni■o

The space-time features of major vorticity disturbances over the western North Pacific during the 1997-98 E1 Ni(?)o ranked as one of the strongest events on record was investigated in this study.We distinguished the different roles that these disturbances had on different timescales in causing the reversal or turnabout of the E1 Ni(?)o event.Remarkable differences in the various disturbances of synoptic,intraseasonal,and interannual timescales were found in the time evolution,propagation,and in their contributions to the changes in near- equatorial zonal flow,which was crucial to the demise of the warm sea surface temperature anomalies in the central-eastern Pacific.It is hypothesized that the westward-traveling synoptic and intraseasonal oscillations in the western North Pacific might be considered as a self-provided negative feedback from the E1 Ni(?)o and played an additional role in its reversal in comparison with other interannual internal and external forcings. In this case,the off-equatorial synoptic and intraseaonal fluctuations served as a stochastic forcing for the tropical ocean and gave rise to the aperiodicity or irregularity of the E1 Ni(?)o-Southern Oscillation.