气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展

气候变暖背景下,中国地面风速在过去几十年整体呈减弱趋势,对风能资源开发产生了显著影响。近50年来,中国地面风速平均减小速率为0.10~0.22 m·s-1/（10 a）,但存在明显的季节、区域和风速段差异。作为地面风的主要驱动力,对流层低层气压梯度力整体呈减弱趋势,这主要是全球变暖背景下欧亚大陆与西太平洋之间以及欧亚大陆高/低纬度地区之间的热力差异减弱所致。东亚季风的年代际变化特征和地面风速变化密切相关,其变率受到不同时间和空间尺度气候因子的影响,其中西伯利亚高压减弱是东亚冬季风减弱的主要因素,而东亚夏季风的年代际减弱主要是由于太平洋年代际振荡与北大西洋多年代尺度振荡分别向暖/冷相位的转换。研究表明:未来随着温室气体排放量增加,中国地面风速减弱趋势将更显著,这将促进低风速风电技术的发展和中低纬度地区风能开发。     

南海夏季风爆发的环流特征及指标研究

使用美国NCEP/NCAR高度场和风场资料及外逸长波辐射(OLR)资料,分析了4～7月南亚和东亚上空环流场,给出了南海夏季风爆发的定义及1953～1999年季风爆发的时间序列,指出季风爆发存在3种类型的环流场,发现东印度洋赤道两侧涡旋对的出现对季风爆发有很好的指示意义.综合季风爆发过程中热力学和动力学要素的特征,建立了适合南海夏季风爆发的指数计算经验公式.     

东亚夏季风时期冷空气活动的位涡分析

通过多时间尺度分析方法, 比较了夏季风时期表征冷空气活动的多种指标, 得到表征夏季风时期冷空气活动的最优指标——位涡。分析表明, 位涡 (potential vorticity, 简称PV) 的低频振荡 (20～80天和40～80天振荡) 在表征冷空气活动中效果最好。利用该指标对东亚夏季风中冷空气的来源和作用进行了研究, 重点分析了梅雨时期中高纬和中高层系统与夏季风系统相互作用的过程和机制。得出几点重要的结论: 中高纬平流层下部和对流层顶的高位涡库以及60°N附近的亚洲大陆东部低层的高位涡库是东亚夏季风系统中冷空气的主要来源。冷空气的侵入路径对不同的雨季表现出不同的特征: 华南前汛期, 有两次冷空气的侵入, 第一次来自东北方向低层, 第二次来自对流层高层的高位涡库; 梅雨期, 爆发时主要来自高层的高位涡库, 中后期鄂霍次克海附近850 hPa的高位涡库是冷空气加强和维持的主要来源; 华北雨季, 冷空气主要来自对流层高层。倾斜等熵面是垂直涡度最易发展的区域, 它也是高层冷空气侵入的路径。特定的位涡分布对应特定的降水类型, 位涡和降水的季节内振荡 (尤其是低频部分) 蕴含了中高纬系统与夏季风系统相互作用的关键信息。     

华东极端高温气候特征及成因分析

基于华东气象站点1960～2005年逐日最高地面气温和同期西太平洋副高环流指数、赤道太平洋海温和登陆华东及我国的台风个数,分析了华东极端高温日数和高温日平均最高气温的时空动态变化特征及高温成因。结果表明：华东每年高温日数和高温日平均最高气温表现出较大的时间动态变化和空间地域差异。在过去45年间,华东高温日数发生了多-少-多的年代际变化,高温日平均最高气温发生了高-低-高的年代际变化。高温日数在华东中南及西南部较多,而在华东东部沿海和北部较少。高温日平均最高气温在华东中西部的浙江、安徽和江西大部分地区较高。高温日数和高温日平均最高气温在不同地区表现出不同类型的跃变和跃变时间。在华东南部一些地区,高温日数与夏季西太平洋副高面积和强度指数、上年下半年Niño4区海温和当年登陆我国的台风个数呈显著正相关。城市化也增加了华东高温事件的发生。     

赴香港天文台学术交流活动总结

应香港天文台的热情邀请,2009年3月14～20日丁一汇院士一行3人赴香港进行了为期7天的学术交流活动。香港天文台同国家气候中心有着多年良好的合作关系。20世纪80年代初期以来,丁一汇院士曾多次赴港讲学。“九五”期间,香港天文台作为国家科技攀登项目“南海季风试验”的重要合作单位之一,为项目成功实施做出了重要贡献。     

华北汛期的起讫及其气候学分析

基于对汛期的理解和认识, 利用Samel等人设计的半客观统计分析方法、Mann-Kendall突变分析、滑动t检验等方法, 通过分析和研究1957—2006年华北台站的日降水资料, 确定了华北汛期起讫的日期。结果表明:华北汛期始于6月30日, 止于8月18日, 持续期为50d。华北汛期的起讫日期、持续天数以及空汛发生的频次, 具有鲜明的地域特征:冀北山地汛期开始最早, 结束较迟, 持续天数较长, 空汛发生频次最少; 黄土高原汛期开始较迟, 其北部汛期结束最迟, 持续期也最长, 发生空汛的频次也比较多; 黄河下游地区汛期开始比较早, 结束最早, 汛期最短, 发生无大汛的频次较大; 河北平原地区, 汛期开始最迟, 结束较迟, 汛期较长, 发生无大汛的频次最多。与华北汛期开始和结束日相对应的东亚大气环流特征是:当西太平洋西部上空500hPa存在正的位势高度距平, 华北上空存在负的位势高度距平, 同时地面为“东高西低”的异常海平面气压场配置时, 异常偏南风到达30°N, 华北汛期开始; 当华北上空500hPa为较小的位势高度正距平, 日本海为位势高度正距平, 而地面上, 我国大陆和西太平洋之间为“西高东低”的异常海平面气压场配置时, 异常偏北风控制我国东部地区, 华北汛期结束。     

陕北地区植被治理与退化对一次区域降水过程影响的数值模拟

针对陕北地区一次区域性降雨个例 ,运用中尺度模式MM5V3 5进行了陕北地区植被治理和退化的敏感性试验。结果表明 ,植被生态治理后 ,能够使区域的平均降水量增加 ,使地表净盈余水分 7 6% ;植被退化使降水量减少 ,地表亏失水分 3 6%。植被变化对降水的影响有热力和动力两方面原因 :一方面 ,植被改善后 ,地气之间的热通量增大 ,地表对大气的增温作用增强 ,使低层大气更趋于不稳定 ;另一方面 ,植被改善增大了地表的非均一性 ,能够激发出一定强度的局地次级环流叠加于天气尺度系统上。这两种作用 ,使系统加深并发展 ,增加到达地面的降水量。植被退化则产生与上述相反的作用 ,导致局地降雨量的减小 ,使地面进一步干旱化。     

近52年江淮梅雨的降水分型

根据1954-2005年江淮地区梅雨期间的逐日降水资料,采用旋转经验正交函数分解法(REOF)分析得到,江淮梅雨具有江淮型、江南型、淮河型和两湖型4种优势降水型,都存在着6～7年和准20年的周期振荡.20世纪90年代后表现为江南梅雨型减少、而淮河梅雨型增加的趋势.进一步采用系统聚类法对汀淮梅雨期逐年降水场进行客观分型得到,江淮梅雨分为全流域丰梅型、全流域枯梅型、南丰北枯型、北丰南枯型和南北丰中间枯型共5种雨型.全流域丰梅型具有入梅早、出梅晚、梅雨期长、梅雨量大和梅雨强的特点,而全流域枯梅型正好与之相反.雨带型中,以南北(北)丰中间(南)枯型入梅早(晚),南(北)丰北(南)枯型出梅早(晚),这些特征与雨带的地理位置相对应.江淮各梅雨型均具有明显的年代际变化,20世纪90年代主要对应全流域丰梅型和南丰北枯型,而2000年以后以全流域枯梅型、北丰南枯型和南北丰中间枯型为主.近52年中20世纪60年代(90年代)梅雨期最短(长)、梅雨量最少(多)、梅雨强度最弱(强).最后,从南亚高压位置、高空东、西风急流、西太平洋副热带高压和阻塞高压的位置及维持、垂直速度、季风气流的水汽输送6个方面对比了不同梅雨降水型所对应的大气环流特征及主要差异.     

温室效应引起的中国区域气候变化的数值模拟II:中国区域气候的可能变化

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,进行了温室气体CO2加倍对中国气候变化影响的数值试验研究.该文为第2部分,对敏感性试验结果进行的分析.分析表明由于温室效应,中国区域的地面气温特别是在冬季和北方将有明显升高,区域年平均的升高值为2.5℃;同时区域内日最高和最低气温将明显上升,日较差将减小.结果还表明,在CO2倍增条件下,中国区域降水将呈增加趋势,区域年平均的增加值为12%;以夏季的增加率最大,其次为冬季.中国汛期降水将呈现出"三类雨型"出现频率增多的趋势.南方的大雨日数将有所增加.此外,生成和影响中国的台风数目也将有所增加.温室气体的增加同时对环流场产生影响,如导致500 hPa高度场的升高.     

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.