有孔虫初房特征变化在珠江三角洲晚全新世东亚夏季风降雨研究中的应用

研究中国降雨格局变化对理解东亚夏季风演化意义重大。本文分析了珠江三角洲柱状样ZJK03-Z中浅水底栖有孔虫常见种Rotalidium annectens的平均初房大小、微球型/显球型比值和壳体δ18O值,以及底栖有孔虫组合中瓷质壳的百分含量,探讨它们对由夏季风降雨引起的河口水体盐度变化的响应,得到了珠江三角洲3114—1260a BP季风降雨的强度变化,识别出了这期间14次季风降雨减少的偏干期。与南美洲Cariaco海盆的钛含量记录对比,二者一致的结果表明,珠江三角洲晚全新世的东亚夏季风降雨与热带辐合带(ITCZ)的南北移动密切相关:夏季风降雨减少,对应于ITCZ纬度位置的南移。     

CMIP5/AMIP GCM simulations of East Asian summer monsoon

The East Asian summer monsoon （EASM） is a distinctive component of the Asian climate system and critically influences the economy and society of the region.To understand the ability of AGCMs in capturing the major features of EASM,10 models that participated in Coupled Model Intercomparison Project/Atmospheric Model Intercomparison Project （CMIP5/AMIP）,which used observational SST and sea ice to drive AGCMs during the period 1979-2008,were evaluated by comparing with observations and AMIP Ⅱ simulations.The results indicated that the multi-model ensemble （MME） of CMIP5/AMIP captures the main characteristics of precipitation and monsoon circulation,and shows the best skill in EASM simulation,better than the AMIP Ⅱ MME.As for the Meiyu/Changma/Baiyu rainbelt,the intensity of rainfall is underestimated in all the models.The biases are caused by a weak western Pacific subtropical high （WPSH） and accompanying eastward southwesterly winds in group Ⅰ models,and by a too strong and west-extended WPSH as well as westerly winds in group Ⅱ models.Considerable systematic errors exist in the simulated seasonal migration of rainfall,and the notable northward jumps and rainfall persistence remain a challenge for all the models.However,the CMIP5/AMIP MME is skillful in simulating the western North Pacific monsoon index （WNPMI）.     

Intraseasonal Oscillation of the South China Sea Summer Monsoon and Its Influence on Regionally Persistent Heavy Rain over Southern China

The intraseasonal oscillation（ISO） in the South China Sea summer monsoon（SCSSM） and its influence on regionally persistent heavy rain（RPHR） over southern China are examined by using satelhte outgoing long wave radiation,NCEP/NCAR reanalysis,and gridded rainfall station data in China from 1981 to 2010.The most important feature of the ISO in SCSSM,contributing to the modulation of RPHR,is found to be the fluctuation in the western Pacific subtropical high（WPSH）,along with a close link to the Madden-Julian oscillation（MJO）.Southern China is divided into three regions by using rotated empirical orthogonal functions（REOFs）for intraseasonal rainfall,where the incidence rate of RPHR is closely linked to the intraseasonal variation in rainfall.It is found that SCSSM ISOs are the key systems controlling the intraseasonal variability in rainfall and can be described by the leading pair of empirical orthogonal functions（EOFs） for the 850-hPa zonal wind over the SCS and southern China.Composite analyses based on the principal components（PCs） of the EOFs indicate that the ISO process in SCSSM exhibits as the east-west oscillation of the WPSH,which is coupled with the northward-propagating MJO,creating alternating dry and wet phases over southern China with a period of 40 days.The wet phases provide stable and lasting circulation conditions that promote RPHR.However,differences in the ISO structures can be found when RPHR occurs in regions where the WPSH assumes different meridional positions.Further examination of the meridional-phase structure suggests an important role of northward-propagating ISO and regional air-sea interaction in the ISO process in SCSSM.     

The response of the East Asian summer monsoon to strong tropical volcanic eruptions

A 600-year integration performed with the Bergen Climate Model and National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research （NCEP/NCAR） reanalysis data were used to investigate the impact of strong tropical volcanic eruptions on the East Asian summer monsoon （EASM） and EASM rainfall.Both the simulation and NCEP/NCAR reanalysis data show a weakening of the EASM in strong eruption years.The model simulation suggests that North and South China experience droughts and the Yangtze-Huaihe River Valley experiences floods during eruption years.In response to strong tropical volcanic eruptions,the meridional air temperature gradient in the upper troposphere is enhanced,which leads to a southward shift and an increase of the East Asian subtropical westerly jet stream （EASWJ）.At the same time,the land-sea thermal contrast between the Asian land mass and Northwest Pacific Ocean is weakened.The southward shift and increase of the EASWJ and reduction of the land-sea thermal contrast all contribute to a weakening of the EASM and EASM rainfall anomaly.     

长白山西麓泥炭灰分粒度特征及其环境意义

本文提取长白山西麓哈尼、孤山屯沼泽地晚更新世以来泥炭沉积中所含的高分辨率无机矿物颗粒信息,追索泥炭灰分的物质来源、粒度组成特征及规律,进一步揭示本区泥炭灰分粒度的古环境意义。粒度分析结果表明,长白山西麓泥炭灰分颗粒粒径集中在1~350 μm,灰分组成以各类粉砂为主;本区泥炭灰分粒度分布概率累积曲线以二段式占多数,频率分布曲线呈现单峰（10~100 μm）、双峰型（10~100 μm,100~1 000 μm）特征,搬运方式以悬移和跃移为主。由于本区沼泽地地处湿润区,泥炭灰分的粒度组成主要受到流水动力变化的影响,沼泽地水文状况的变化引起了泥炭灰分粗细的变化。因而,长白山区沼泽地泥炭灰分的粗细主要指示夏季风强弱,可用于反演古降水的变化。晚更新世以来泥炭灰分粒度的变化曲线显示本区全新世9.2 ka,8 ka和5 ka存在干旱事件,古降水历史具有“干-湿-干”旋回。由于这些干旱事件与全新世几次著名的冷事件几乎同时出现,故推测本区古气候模式为冷干和暖湿组合。     

南海夏季风爆发的研究进展

南海夏季风的爆发预示着中国东部地区汛期降水的全面开始,是夏季短期气候预测中的关键因子。南海夏季风爆发的研究对改进我国夏季的短期气候预测水平具有重要意义。系统回顾了近几十年来关于南海夏季风在爆发特征、年际变化、外强迫以及内动力过程对爆发的影响机理等方面的国内外研究进展,特别总结了近年来关于大气季节内振荡对南海夏季风爆发影响的研究成果以及关于南海夏季风爆发的预测问题的研究现状,最后提出南海夏季风爆发在全球变化下的响应和可预报性等需要进一步关注的问题。     

贵州与印度的夏季风的异同分析

季风作了气象科学的一个重要课题，许多人都作了大量研究，中国和印度均处于季风区，印度季风和中国季风的研究已作了大量研究，揭露了不少事实，但中国季风的研究多指我国的东部，而贵州位于我国西南部，地处东亚季风和印度季风之间的过渡区，因此，对贵州省的论及较少，从气候的角度出发，把贵州和印度的季风的某些特征量，如降雨、风、环流等进行对比分析，在一定程度上反映了贵州和印度夏季风的主要异同。     

巴丹吉林沙漠周边地区降水量的时空变化特征

分析了巴丹吉林沙漠周边17个常规气象测站1951—2005年的逐月降水量及沙尘暴频次和东亚夏季风指数。(1)沙漠周边地区降水量的空间分布明显受地形影响:紧靠沙漠的区域地势低、干旱,各季降水量都小;沙漠外围较远处(特别是受祁连山影响的西南边)地势高、湿润,各季降水量都大;地形增高会使降水量增多1个量级以上,但对其季节配额无明显影响。夏季降水量配额最大,平均高达61.6%。(2)依据各站降水量年际变化间的相关系数及测站间的地域关系和地貌相似程度,可将该区域划为4个分区:一为地势较低、紧挨沙漠、极为干旱的沙漠西北缘区,二为气候较湿、受祁连山影响的沙漠西南缘区(或称祁连山影响区),三为位于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间的民勤区,四为远离沙漠、但与其周边地区地貌相似的沙漠东侧区。(3)1951—2005年的各个年代,4个分区各季降水量由大到小的顺序均为:祁连山影响区、沙漠东侧区、民勤区和沙漠西北缘区,与其平均海拔由高到低的顺序一致;就各季降水量及其配额的年代际演变位相而言,祁连山影响区可以代表整个区域。(4)1971—2005年各分区年降水量呈增大趋势,春季降水量增加尤为显著(增幅约为0.41mm·a-1),夏季降水量有减小趋势;随海拔增高,春季及年降水量增幅加大,夏季降水量减幅减小;祁连山影响区对全区年降水量增大的贡献最大。(5)各季及年降水量与东亚夏季风的强弱间均呈复相关;其中冬、夏季及年降水量与夏季风间的负相关随海拔升高而加大,说明夏季风对沙漠以南高海拔处的降水影响更为显著。(6)各季沙尘暴与降水量间以负相关为主,各分区冬、春季降水量偏多时,其冬、春季及夏季沙尘暴的发生频次一般偏少。     

过去2000年亚澳夏季风降水百年际变化特征及成因的模拟研究

利用地球系统模式（CESM）开展过去2000 年气候模拟试验,在利用观测资料、再分析资料对模拟资料进行检验的基础上,探讨百年时间尺度上亚澳夏季风降水的时、空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、定量区分自然因子和人类活动对亚澳夏季风的影响具有重要意义。结果表明:过去2000 年亚澳夏季风降水和温度的波动较为一致,暖期降水多,冷期降水少。两者相关系数为0.83,达到99%置信度。此外,亚澳夏季风降水存在105、130、180 a的百年尺度周期。亚澳夏季风降水经验正交函数分解第一模态在印度洋北部呈南北反向的分布型态,在东亚地区呈负、正、负的分布型态;第二模态在印度洋北部呈正、负、正的分布型态,在东亚地区呈全区一致型的分布型态。经验正交函数分解第一特征向量和第二特征向量的正、负值中心大多出现在印度洋北部地区,南北呈不对称分布。亚澳夏季风降水的105 a周期主要受火山活动和土地利用/覆盖的影响,130 a周期主要受太阳辐射、气候系统内部变率的影响,180 a周期主要受火山活动的影响。从经验正交函数分解第一特征向量来看,整个亚澳夏季风降水主要受土地利用/覆盖、太阳辐射的影响;第二特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受太阳辐射和气候系统内部变率的影响;第三特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受气候系统内部变率和温室气体的影响。该研究对揭示百年际时间尺度气候变化特征、辨识影响气候变化的自然因素与人为因素、理解其影响气候的物理机制等具有重要意义,也为应对该区域气候变化提供了参考依据。      

海表温度异常影响东亚夏季风年代际变化的数值模拟

采用1950-2000年逐月观测的不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋-太平洋、热带印度洋及热带太平洋)海表温度分别驱动NCAR CAM3全球大气环流模式,进行了多组长时间积分试验,对比ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料,讨论了这些海域海表温度异常对东亚夏季风年代际变化的影响。数值试验结果表明:全球、热带、热带印度洋-太平洋和热带太平洋海表温度变化对东亚夏季风的年代际变化具有重要作用,均模拟出了东亚夏季风在20世纪70年代中后期发生的年代际减弱现象,以及强、弱夏季风年代夏季大气环流异常分布的显著不同,这与观测结果较一致,表明热带太平洋是影响东亚夏季风此次年代际变化的关键海区;利用热带印度洋海表温度驱动模式模拟出的东亚夏季风在20世纪70年代中后期发生年代际增强现象,即当热带印度洋海表温度年代际偏暖(冷)时,东亚夏季风年代际增强(减弱),与热带太平洋海表温度变化对东亚夏季风年代际变化的影响相反;热带太平洋海表温度年代际背景的变化对东亚夏季风在20世纪70年代中后期的年代际减弱有重要作用。