中国西北夏季降水量与500hPa纬偏场的特征分析

选取中国西北５省区（陕、甘、宁、青、新）具有代表性的、分布相对均匀的１２９个测站、１９５９－１９８９年６－８月总降水量资料，利用ＥＯＦ方法进行分解。以特征向量和载荷量的空间分布特征，将中国西北夏季降水量场分布５种空间分布型，从不同方面反映其空间变化特征。     

全球气候变化下海洋环流多尺度演变：联动协同与环境生态效应初探

海洋环流是海洋系统物质能量收支、配置、平衡、维持和变化的关键通道与机制。从全球海洋视角,基于目前海洋环流多变率动力过程与趋势演变的认知,重点综述气候变化下海洋环流的海盆尺度三维联动特征机制、洋际交换与协同、世界大洋经向输运变化以及相关的海洋气候与环境生态效应,依据研究现状和需求,提出研究建议。结果表明：全球一致性变暖路径与进程调控下,受驱动因子的演变与胁迫,海洋环流变化对副热带中高纬地区年际、年代际气候与环境变迁具有突出作用影响,并可产生显著环境生态效应和严重致灾风险。建议加大专精特新观测仪器自主研发,通过国际合作加大中高纬海洋环流多尺度动力过程综合调查的参与度和主导性,增强多学科融合交叉研究力度,有效提升深层次海洋环流变异及动力、环境、生态灾害影响的气候变化综合风险预测预评估和防治能力,为海洋领域能源开发、生态系统保护、气候变化应对与灾害风险治理提供必要的动力学参考。     

关于亚洲中高纬区极端气候的研究——国家自然科学基金重大项目内容及阶段进展简介

近年来极端气候的发生频率和强度有明显增强的趋势,在我国尤为突出（Yin et al., 2023b）,造成了越来越大的对经济社会和人民生命安全的威胁。我国科学家也越来越关注我国及东亚区域的极端气候问题。对比而言,亚洲中高纬区虽然也是气候变化的高敏感区,受到的关注却相当少,可能是源于气候资料的相对欠缺,也可能和亚洲高纬度区域（特别是西伯利亚地区）人口少、经济社会发展滞后有关。实际上,随着对于北极放大效应的研究的深入,极其有必要开展对整个亚洲中高纬区开展气候变化影响和极端气候研究,把我国科学家高度关注的研究区域从东亚区向北延伸。其中有很多关键科学问题需要研究,特别是该区域极端气候的形成与变异过程、机制以及可预测性,极端气候对生态系统的影响,极端气候的未来演变趋势,等等。因此,国家自然科学基金委地学部在择优的基础上以重大项目的方式支持了这个方面的研究（项目执行期为2020～2024年）。本文概要介绍了该项目的框架和若干初步研究进展。     

江南春雨的时空分布特征及其旱涝年环流差异

利用1979—2010年中国753站逐日降水资料,定义了江南春雨时间范围(12—27候)和空间范围(110~120°E,23~30°N),并通过EOF方法分析了江南春雨的时空分布特征,得到3个主要模态:全区一致型、南北反相型和东西反相型。在此基础上,利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析了江南春雨的旱涝年的环流差异。结果表明:江南春雨偏涝年,上游青藏高原东南侧的西南风增强,西太平洋副热带高压加强西伸,有利于来自副高南侧的水汽与高原南侧的水汽汇合向江南地区输送,而江南地区的上升运动也明显加强,有利于江南地区降水的产生。进一步分析发现在春雨期涝年青藏高原的热源强度明显强于旱年,导致高原东南侧的绕流增强,进而有利于江南地区的降水,而旱年情况大致相反。此外,比较旱涝年西太平洋—东亚大陆之间的纬向海陆热力差异发现,涝年大约在第11候发生冷热源的反转,旱年则在第16候反转。涝年江南地区春雨期热源强度也明显强于旱年,进一步说明江南地区冷热源的反转以及增强对于江南地区的降水具有重要的作用,同时对于判定江南春雨的季风降水性质具有重要指示意义。     

低纬高原气候季节变化特征研究——以云南昆明大理为例

依据《气候季节划分》标准,选取我国低纬高原地区2个典型旅游城市——昆明和大理,进行了气候季节平均态,季节开始日期及长度变化,春分、夏至、秋分、冬至节气气温演变分析。（1） 昆明、大理是高原“无夏区”,一年仅有春、秋、冬三季,属“春秋型”城市,春、秋季为295 d和290 d,占全年的80.8%和79.5%。（2） 随着气候变暖,昆明、大理春、秋、冬三季比例发生了改变,春、秋季增加,冬季缩短,昆明变化幅度强于大理。（3） 昆明、大理春季始于2月9日和2月10日,春季长度为117 d和123 d;秋季始于6月7日和6月13日,秋季长度为178 d和167 d;冬季始于12月1日和11月27日,冬季长度为70 d和76 d;昆明、大理“春常在、秋长驻、冬短暂”特征显著。（4） 近60年来,昆明、大理春季开始日呈提早趋势,秋季开始日呈稍推迟趋势,冬季开始日呈推迟趋势;昆明、大理春季长度增加;昆明秋季长度略增加,大理秋季长度略减少;昆明、大理冬季长度减少。（5） 昆明、大理春分节令日气温阀值为14.8 ℃和14.2 ℃,夏至为20.3 ℃和20.5 ℃,秋分为17.4 ℃和17.5 ℃,冬至均为7.9 ℃;与我国东部季风区的北京和上海相比,昆明、大理在春分、夏至、秋分、冬至四个节令上具有“春暖、夏凉、秋爽、冬暖”特征;近60年来,四个节令日气温年际变化呈升高趋势,尤以春分、秋分增暖显著。     

冷暖事件对大气能量循环和纬向平均环流影响的模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的GOALS 5全球海 陆 气耦合模式研究了暖事件 (ElNi no)和冷事件 (LaNina)对大气能量循环和纬向平均环流的影响 ,并用观测资料进行了对比分析。结果表明 :对于纬向平均资料来说 ,冷、暖事件在热带和副热带地区的大气环流相关量的反相变化特征非常清晰 ,中高纬度地区并不明显。此外 ,还发现 ,暖事件时定常涡动的经向热通量的变化是北半球对流层热带外地区温度异常的主要原因 ,而瞬变波的影响则起抵消作用。冷事件时定常波和瞬变波相互抵消的局地特征也依然存在 ,但瞬变波的影响有所增强。     

海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

利用湖北省梅雨监测资料、国家气候中心新百项指数和NCEP/NCAR环流资料,分析了2020年湖北梅雨异常特征及其成因。结果表明：（1）2020年湖北梅雨持续时间异常长,为54 d,仅次于1996年;梅雨量异常多、强度强、雨日率大,均为1961年以来第1位。（2）高空西风急流、副热带高压、夏季风系统的冬夏调整季节性进程早,是造成湖北入梅早的主要原因。西风急流和副热带高压在7月下旬北跳,较常年时间偏晚,导致了出梅晚。入梅早、出梅晚,梅雨持续时间异常长。（3）在前冬El Niño事件、春夏热带印度洋海温偏暖和北大西洋三极子负位相的共同影响下,欧亚中高纬经向环流发展,冷空气活跃,副热带高压强且位置稳定,西侧水汽输送强,冷暖气流在长江中下游交汇,造成湖北省梅雨量异常偏多。

     

昆明城市气候水平空间分布特征

以昆明城市为研究对象，对城市西南-东北剖线的实测资料比较研究，从气温、水汽压、相对湿度、风速、风向等方面分析了昆明城市气候特征、变化规律及城市热岛效应。研究表明：在昆明存在热岛效应，以夜间最为明显，其最强度效应可达5.0℃，出现时刻（3时）与国内外多数研究结果（傍晚）有所不同；昆明城市昼间呈现明显的干岛效应。所得结论可为探讨昆明城市气候特片和形成机制，城市环境污染防治及建筑规划、设计等提供依据。     

在均匀经纬纬度网格中计算高纬纬向差商的问题

针对在高纬地区计算纬向差商时，常须把时间步长取得很小，或采取Ｆｏｕｒｉｅｒ滤波的问题，提出了可以避免这些困难的差分格式。这种格式可以根据任何给定的、稳定的差分格式构造。在形式上它和后者相同，但要求调整网格距，使之可以取和中纬地区同样大的时间步长，并满足计算稳定性条件。在计算中它很有用，也很方便，几乎没有额外的运算量。而且，如果所根据的格式具有质量或能量守恒性质，新格式也同样具有。