冬季北大西洋涛动对热带印度洋海表热通量的影响

利用1979—2017年TropFlux海气热通量资料、ERA5再分析资料及HadISST资料,分析了冬季北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)与同期热带印度洋海气热通量的关系。结果表明,NAO指数与热带印度洋海气净热通量整体上呈负相关,意味着NAO为正位相时,海洋向大气输送热量,其显著区域主要位于热带西印度洋(50°～70°E,10°S～10°N)。净热通量的变化主要依赖于潜热通量和短波辐射的变化;潜热通量和短波辐射在NAO正(负)位相事件期间的贡献率分别为72.96%和61.48%(71.72%和57.06%)。NAO可通过Rossby波列影响印度洋地区局地大气环流,进而影响海气热通量;当NAO为正位相时,波列沿中低纬路径传播至印度洋地区,在阿拉伯海北部对流层高层触发异常反气旋环流。该异常反气旋性环流加强了阿拉伯高压,使得北印度洋偏北风及越赤道气流加强。伴随风速的加强,海面蒸发增强,同时加强的越赤道气流导致热带辐合带强度偏强,深对流加强引起对流层水汽和云量增多,进而引起海表下行短波辐射减少。     

华北春季沙尘暴频次与环流年际变率的相关分析

分析了近40年来华北春季沙尘暴频次与前秋、前冬和当年春季大尺度大气环流因子的关系,重点是检查年际尺度上的相关。结果表明,年际尺度上与沙尘暴频次有密切关系的环流因子包括:春季太平洋/北美遥相关型(PNA)、春季北太平洋指数(NP)、冬季亚洲区极涡面积。前者为正相关,后二者为负相关。这与用包含低频变率的原始序列进行分析的结果有很大的不同。原始序列分析的结果表明,与华北沙尘暴频次有关的环流因子主要是春季太平洋准10年振荡(PDO,为负相关),春季北半球极涡面积和亚洲区极涡面积(正相关)、前冬西大西洋型(WA,为正相关),以及前秋亚洲区极涡面积(正相关)。说明在不同时间尺度上,大气环流因子有不同的作用。此外,除了PNA、NP和亚洲区极涡面积外,年际尺度上ENSO及WA也可能对沙尘暴频次存在适度的影响。年际尺度上春季12个环流因子对春季沙尘暴频次的方差贡献率为65.3%。     

全球气候变暖研究中的不确定性

讨论了有关全球变暖研究中存在的一些不确定性 ,主要包括 3个方面 ,即资料方面的不确定性 ,气候变化机制方面的不确定性和预测方面的不确定性。城市热岛效应是资料中最大的误差来源 ,特别是一些最近几十年快速发展的城市 ,其热岛效应的误差没有很好地得到检查和排除。资料覆盖面也很不完善。地面观测温度在 1979— 1999年的趋势是 0 19℃ / 10a ,但覆盖全球的卫星观测资料(反映对流层低层到中层 )趋势只有 0 0 6℃ / 10a。北极地区的温度变化也没有设想的那样强烈。使用海表温度比使用海表气温得到的变暖估计值偏高。 1979年以来 ,用气温代替海温 ,趋势只有0 13℃ / 10a。海洋在气候变化中的作用需要更深入地研究。利用代用资料来估计全球温度的变化 ,带来的不确定性较大 ,特别是树木年轮 ,因为CO2 浓度的增加可以加速植物的生长 ,其年轮宽度并不一定主要反映与温度的关系。未来气候变化的预测有很大的不确定性 ,到 2 10 0年全球平均气温达+1 4℃～ +5 8℃的估计很可能偏高。     

西伯利亚高压对亚洲大陆的气候影响分析

西伯利亚高压是冬季影响亚洲大陆地区的重要环流因子 ,本文用冬季 (1～ 3月 ) 70°～ 12 0°E ,40°～ 6 0°N区域平均海平面气压值代表其强度 ,分析其变化特征。结果表明 ,从 192 2年到 1970年代中期 ,西伯利亚高压略有增强趋势 ,但并不显著。但近 2 0多年来的显著减弱非常突出。用NCAR资料计算的线性趋势是 - 1.78hPa/ 10a(1976— 2 0 0 0年 ) ,用CRU气压资料计算的趋势是 - 2 .15hPa/ 10a(1976— 1995年 )。西伯利亚高压对中高纬亚洲大陆平均 (30°～ 140°E ,30°～ 70°N)温度和降水都有显著影响 ,与两个要素的相关系数分别达到 - 0 .5 8和 - 0 .44。如果同时考虑其他的影响因子 (如北极涛动、欧亚遥相关型等 ) ,72 %的温度变化及 2 6 %的降水变化能得到解释。其中北极涛动对亚洲大陆的温度贡献最高达到 30 % ,西伯利亚高压的贡献为 2 4%。而区域平均降水变化的 9.8%与西伯利亚高压有关     

欧亚大陆春季植被状况与东亚夏季大气环流的显著联系

地表植被覆盖的变化能通过改变陆面参数,以及生地化循环过程,对区域和全球气候产生重要影响.文中利用1982-2002年欧亚大陆春季归一化植被指数(NDVI)和欧洲中期数值天气预报中心再分析资料,采用奇异值分解分析方法,研究欧亚大陆春季植被状况与东亚夏季大气环流的关系.结果表明,贝加尔湖以西区域(55°-65°N,60°-100°E)春季植被状况与东亚夏季大气环流存在显著联系.当春季该区植被指数偏高时,在对流层高层从巴尔喀什湖、贝加尔湖至日本北部,以及中国华南和中南半岛上空存在显著的纬向风正异常,中国华北地区和江淮地区以北为显著负异常,异常中心自北向南依次为"正-负-正"分布,说明东亚夏季200 hPa西风急流轴偏南;相应的在对流层中层15°-25°N地区西风偏强,伴随偏强上升气流,而在25°-42°N地区西风偏弱,并且在32°N附近存在显著下沉气流;在对流层低层,中国江淮流域以北、华北及贝加尔湖以东地区存在明显的反气旋型风场异常,而华南存在东北风异常.这种环流特征说明东亚夏季风偏弱,雨带偏南,并且使得中国华南降水偏多,华南以北大部分地区降水偏少,同时中国东南以及青藏高原东南部温度偏低,而中国北方以及江淮流域温度偏高.欧亚大陆春季植被状况与东亚夏季风的显著关系为东亚夏季风预测提供了有用的帮助.     

Significant enhancement in atmospheric biweekly disturbance over Northeast Asia during the recent warming hiatus

Based on daily 500-hPa geopotential height from ERA-Interim reanalysis data, this study analyzed the day-to-day circulation variance in cold season (October–March) by composite and correlation analysis. Two same-length time periods were compared, namely, the hiatus period (1999–2013) and the rapid warming period (1984–1998). Spectral analysis revealed that over the mid–high latitudes of the Northern Hemisphere, the most outstanding peak in the daily 500-hPa geopotential height variance was of quasi-biweekly timescale (about 10–20 days), accounting for about 32% of the total variance. During the warming hiatus, quasibiweekly disturbance (QBD) changed remarkably in Northeast Asia. On average, within the domain 42°–50 °N, 128°–142 °E, the QBD variance changed from 1860 m² in the rapid warming period to 2475 m² in the hiatus period, increasing by about 33% and statistically significant at the 95% confidence level. Lead–lag analysis showed that the QBD signal could be traced back by about 14 days, with an origin around the Ural Mountains. Then, the signal developed and propogated southeastward, with its location about 10 days prior to its peak in West Siberia, and about 6 days prior to its peak in the Sayan Mountains, and finally moving to Northeast Asia. By comparing the propagation process between the two periods, we found that the propagation paths were basically the same, but there were evident differences in the intensity of the signals. The intensification of QBD may have been related to the increased energy conversion from mean flow to QBD transients. The frequency of low-temperature extremes in negative QBD phases was much higher than under normal conditions or in positive phases. Associated with the enhanced QBD, the probability of extreme low temperature increased from 19% during the rapid warming period to 27% during the warming hiatus.     

90年代西太平洋副高异常的分析

西太平洋副热带高压的活动是影响我国东部降水的主要因子之一。监测和研究副高的活动对预测我国东部汛期降水有重要意义。但９０年代副高特征量出现连续异常,分析指出,特征量的这种异常并不代表副高活动真正异常,而是与计算特征量所用资料的变更有关。对１９９１年１１月到１９９６年２月使用Ｔ４２模式资料期间的５００ｈＰａ高度,利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ重分析资料进行了订正,并重新计算了此期间的副高诸特征量。     

全球变暖的模拟研究及与自然变率的比较

用NCAR 公共气候模式CCM3.6进行了1872～1999年共128 a的给定月平均海温强迫下的全球气候变化模拟研究,以及给定月平均气候海温强迫下积分100 a的全球气候自然变化模拟研究,对模拟的全球气温的变化进行了分析,发现模式能很好地模拟全球年平均气温的年际变化和年代际变化.模拟的结果可以弥补早期气候观测资料的不足,这样,就可以用来估算覆盖面完整情况下的全球平均气候变暖趋势.把经过模拟补充的完整覆盖面情况下的百年全球年平均气温变化序列称为第一近似,其1900～1999年增暖趋势为0.87 ℃/100a,比用Jones序列不完整覆盖面得到的气候增暖趋势0.66 ℃/100a要大,更接近于IPCC报告的上限.实测海温强迫下模拟的气温,其EOF1为全球一致的趋势,其时间系数为向上的变暖趋势,反映全球一致性的变暖;EOF2类似于ENSO的模态;EOF3类似于PDO的模态;而气候海温强迫的积分结果,则没有全球一致的温度变化.     

西伯利亚高压的长期变化及全球变暖可能影响的研究

本文利用历史少平面气压资料建立了的百年来的西伯利亚高压强度指数。１９６０年代是近百年来西伯利来坟强度最强的一段时期１９８０年代后期到１９９０年代则是近百年来最弱的一段时期。４０年左右的年代际变化毕竟和西伯利亚高压强度能较好地解释近几十年来我国冬季气温变化的特征。近百年来西伯利亚高压的变化可能仍然以延寿自然变率为主,全球变暖的影响还较弱,但是,在全球持续变暖的背景下,西伯利亚高压的强度将会显著减弱,     

西太平洋副热带高压的年代际变化 及其气候影响

西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统，本文主要分析了其年代际尺度的变化。发现在１９７９／１９８０年前后，其强度和范围发生了一次明显的年代际尺度的变化。１９８０年代以来，副高明显偏强，范围向西向南显著扩展。副高的年代际变化也对我国东部地区的气候产生了显著的影响。主要表现在近２０多年来长江中下游地区夏季降水显著增加，华南地区夏季气温显著偏高，以及西太平洋２０°Ｎ以南台风活动相对偏弱而２０°Ｎ以北洋面台风活动相对增强。副高的年代际变化与冬、春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系。