高原大地形及海洋热力强迫对东亚及北半球环流和气候变化影响的观测研究

本文总结了“青藏高原大地形及西太平洋暖池势力强迫对东亚及全球气候变化的影响”专题五年来的主要研究工作。其中包括青世故高原东部大气热源的时间演变特征,夏半年高原热源异常对我国降水和北半球环流的影响;西沙海温变化特征及其与我南方降水的关系,北太平洋海温主因子特征及其与华南前汛期降水的变化。     

华南前汛期不同降水时段的特征分析

利用1957-2001年华南地区74个测站逐日降水资料和同期NCEP／NCAR逐日再分析格点资料，对华南前汛期(4-6月)不同降水时段的特征进行了比较。分析发现，华南前汛期降水由锋面降水和夏季风降水两个时段组成。锋面降水时段主要集中在4月，为典型的由冬到夏过渡的环流形势，华南地区高空为平直的副热带西风急流，大气层结稳定，水汽来源主要是阿拉伯海的西风输送和西太平洋副高南侧东风的转向输送；南海夏季风爆发前，副高仍控制南海地区，华南地区水汽输送主要来源于阿拉伯海的西风输送和西太平洋副高南侧东风的转向输送及孟加拉湾的西南输送；南海夏季风爆发后，副高东撤退出南海地区，南半球越赤道水汽输送加强并与孟加拉湾水汽输送连通，华南区域内对流发展；夏季风降水时段盛期主要集中在6月，此时南亚高压跃上高原，华南地区处于南亚高压东部，对流发展极其旺盛，强大的南半球越赤道水汽输送越过孟加拉湾和南海地区向华南地区输送。     

东亚冬季风异常激发El Ni?o现象的数值试验研究

用全球海气耦合气候模式和海洋模式进行各种敏感性试验,研究东亚冬季风异常对El Ni(n)o事件形成的作用.结果表明东亚冬季风异常对于海洋热状态起了很大的作用.强冬季风年冬季所对应的海温距平为La Ni(n)a型,但在与冬季风异常相对应的风应力作用下,通过海气相互作用,由于赤道西太平洋西风异常和海温正距平的东传,可以使海温向着El Ni(n)o型分布发展;弱冬季风年冬季所对应的海温距平为El Ni(n)o型,后期则会转成La Ni(n)a型.冬季风异常的偏北风分量及赤道西风分量对海温所产生的影响各有差异,前者更多地影响太平洋西岸及暖池区,后者则对整个赤道太平洋热状态特别是El Ni(n)o形成起了重要的作用.在El Ni(n)o发展过程中起决定作用的主要不是风应力的强度,更关键的是异常风应力的持续时间.由于风应力的持续作用,El Ni(n)o发展特征更加显著.与冬季风异常相对应的纬向风分量特别是西风异常在El Ni(n)o发展中起主导作用;在单纯的海洋模式中经向风异常只能改变局地的西太平洋海温,并不能使东太平洋海温产生响应,即没有出现赤道暖水的东传过程.试验表明,海气耦合模式较单纯的海洋模式能更好地反映海气相互作用及El Ni(n)o的形成.     

青藏高原云-辐射-加热效应和南亚夏季风--1985年与1987年对比分析

文中首先利用NCEP NCAR再分析的风场资料 ,分析了南亚夏季风的时空特征 ,选取了有代表性的典型强、弱夏季风年 ,继而利用ISCCP C2、ERBE S4卫星观测资料和NCEP NCAR再分析资料 ,对比分析了强、弱夏季风前期青藏高原地区的云—辐射—加热状况及其在海、陆差异中的作用。分析结果表明 ,南亚夏季风强或弱 ,其前期青藏高原地区的云—辐射—加热效应有明显的差异。在强 (弱 )南亚夏季风的前期 ,青藏高原大部分地区为相对少 (多 )云区 ,其云量变化不仅表明了此区的云—辐射—加热效应的不同 ,更重要的是与此同时出现的海、陆之间云量分布的“跷跷板”现象 ,进一步改变了海、陆之间的热力差异。而且 ,在强南亚夏季风年 ,这种热力差异不但开始得早 ,而且持续时间长、作用范围大 ,从而对南亚夏季风的形成和变化产生重要的影响     

INTENSITY INDEX OF SOUTH CHINA SEA MONSOON AND ITS VARIATION CHARACTERISTICS

According to the basic characteristics of the activities of summer monsoon in the South China Sea,Standardized index,Is,has been designed that integrates a dynamic factor(southwesterly component) and a thermodynamic factor(OLR) for the indication of summer monsoon in the South China Sea,With the index determined for individual months of June,July and August and the entire summertime from 1975 to 1999,specific months and years are indicated that are either strong or weak in monsoon intensity,The variation is studied for the patterns and Is‘s relationship is revealed with the onset of summer monsoon and the precipitation in Guang-dong province and China.The results show that there are quasi-10 and quasi-3-4 year cycles in the interannual variation of the monsooon over the past 25 years.When it has an early(late)onset,the summer monsoon is usually strong (weak),In the strong(weak)monsoon,years,precipitation tends to be more(less)in the first raining season of the year but normal or less(normal)in the second,in the province,but it would be more(less) in northeastern China and most parts of the northern china and south of the lower reaches of the Changjiang River and less(more)in the middle and lower reaches of the river,western part of northern China and western China.     

多种驱动力作用下东亚大陆形变及应力场演化

将印度板块持续地向北推进、下伏地幔小尺度对流对增厚大陆岩石层的搬离作用以及剥蚀作用视为形成现今东亚大陆形变和应力场格局的主驱动力。在一梯形区域内，利用数值模拟的方法，研究了东亚大陆在不同的边界条件、不同的剥蚀率系数及不同的岩石力学参数条件下的形变及应力场格局。与现代空间大地测量技术 CGPS)以及利用地震观测得到的结果进行了对比。结果表明，本文模型预测的结果与上述的观测结果有较好的吻合，其西部地区比东部吻合得更好。说明控制东亚大陆西部形变和应力场基本格局的主驱动力，来源于印度板块对欧亚板块的碰撞、挤压，而对东部地区还应当考虑其与太平洋板块和菲律宾板块的相互作用。与此同时，下伏地幔小尺度对流对增厚大陆岩石层的搬离作用以及风化剥蚀对应力场的演化过程也不可忽视。      

末次冰期东亚季风气候的变迁：贵州都匀七星洞石笋的δ18O记录

通过对贵州都匀七星洞4根石笋系统的31件TIMS U系及543件稳定同位素分析，揭示出其气候变化记录时限范围为1．1～8．5万a，相当于海洋同位素阶段的MIS2，MIS3，MIS4及MIS5a。根据δ^18O的变化可以准确确定它们之间的界线，其年龄值为：MISl／MIS2 11．3kaB．P．，MIS2／MIS3 28．7kaB．P．，MIS3／MIS4 59．6kaB．P．，MIS4／MIS5a 78．5kaB．P．。研究表明，末次冰期相当于格陵兰冰芯记录、北大西洋沉积记录的YD、Heinrich事件等的气候跃变事件，几根石笋取得了非常一致的准确定位及定年。其中YD事件发生于12．76～11．52kaB．P．，Heinrich事件的H1～H6分别为15～17kaB．P．，24．6kaB．P．，30．5kaB．P．，39．3kaB．P．，46．8～47．8kaB．P．以及60．4kaB．P．。在MIS4阶段，石笋记录于66．4kaB．P．及73．8kaB．P．揭示了两次冷事件，也可于格陵兰冰芯记录中找到相对应的冷谷。通过与GISP2的对比研究，表明东亚季风气候的百年至千年尺度的气候演变，与北大西洋及格陵兰高纬度地区的气候变化具有非常协调的对应关系。它对研究季风气候的动力机制及其与全球变化的响应关系具有特别重要的意义。     

东亚构造块体运动模型及其推论

利用地震滑动矢量、转换断层走向和洋中脊扩张速率反演出太平洋、菲律宾、北美、鄂霍茨克、阿穆利亚、南中国和日本本州块体相邻板块间的相对欧拉矢量,该结果与利用最近20年内空间技术实测速度场、国际地球参考架ITRF2000速度场、中国地壳运动GPS监测网以及日本GPS地球观测网(GEONet)的速度场等建立东亚构造块体运动模型基本一致,反映东亚构造块体现今运动特征,基于模型分析东亚构造块体相对运动,进一步揭示东亚构造块体现今运动规律。     

末次盛冰期东亚气候的数值模拟

用美国国家大气研究中心(NCAR)的CCM3全球气候模式研究了末次盛冰期(LGM)和现代情景下的东亚季风和地面水分特征以及青藏高原冰川扩张. 结果表明: 在LGM时, 我国北方和西太平洋地区冬季风显著加强, 南方地区冬季风变化不大; 而对LGM时期的夏季风, 我国南方和南海地区显著减弱, 北方变化不显著; LGM时期季风的这种变化, 使我国东北、华北大部分地区、黄土高原和青藏高原东部年降水量比现代显著减少, 造成这些地区当时地面净失去更多水分, 使当地变干燥, 其中青藏高原东部、黄土高原西部地面变干燥最显著; 而在LGM时期青藏高原中部一些地区由于蒸发减少使地面变湿润, 有利于当时这些地区的湖面上升; 此外, LGM时期冬季青藏高原 绝大部分地区积雪明显比现代厚, 通过分析模拟资料计算的冰川平衡线高度发现: 尽管我们模拟出LGM时期较小的降温幅度, 但是通过模式中大气物理过程青藏高原降水和气温之间保持平衡, LGM时期当地冰川平衡线高度与现代相比降低了300~900 m, 即从现代的5400 m以上降为4600~5200 m, 指示着LGM时期青藏高原冰川的大规模扩张.