夏季长江淮河流域异常降水事件环流差异及机理研究

长江、淮河同处东亚中纬度,天气过程的大尺度环流背景相似,大量相关研究基本是把江淮流域天气气候事件作为一个整体研究,然而对长江、淮河流域夏季降水的时空变化进行分析发现,长江、淮河流域夏季异常降水事件有各自不同的年际、年代际变化特征,但环流差异及成因并不十分清楚。本文根据中国台站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,利用物理量诊断和现代统计学等方法,重点分析长江、淮河流域梅雨期降水异常事件发生时南北半球大气环流内部动力过程的差异及成因。研究指出:长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年500 hPa位势高度场亚洲中高纬度环流呈现为南北向（东西向）的波列与东亚中高纬鄂霍茨克海阻塞频次增多（减少）以及200 hPa高度场上东亚副热带高空西风急流强度加强（减弱）、稳定（移动）有关;长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年主要水汽来源与南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）造成西太平洋150°E～180°（阿拉伯海50°E～60°E）地区越赤道气流加强有关。长江（淮河）流域梅雨期异常降水事件大气环流内部动力过程最显著的差异表现为:东亚副热带高空西风急流加强（减弱）以及南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）。     

Dynamical Tropopause Variability and Potential Vorticity Streamers in the Northern Hemisphere —— A Climatological Analysis

This study presents a 44-year climatology of potential vorticity （PV） streamers in the Northern Hemisphere based upon analyses of the ERA-40 reanalysis data set. A comparison to an existing 15-year climatology yields very good agreement in the locations of PV streamer frequency maxima, but some differences are found in the amplitude of frequencies. The climatology is assessed with the focus on links between PV streamer frequencies and the synoptic- and planetary-scale variability of the dynamical tropopause.
A comprehensive overview is provided on where （zonally） and when （seasonally） short-term variability throughout the extra-tropical and sub-tropical tropopause is enhanced or reduced. Several key processes that influence this variability are discussed. Baroclinic processes, for example, determine the variability in the storm-track areas in winter, whereas the Asian summer monsoon significantly influences the variability over Asia.
The paper also describes links between the frequency of PV streamers in the extra-tropical and subtropical tropopause and three major northern hemisphere teleconnection patterns. The observed changes in the PV streamer frequencies are closely related to concomitant variations of PV and its gradient within the tropopause region. During opposite phases of the North Atlantic Oscillation the location of the streamer frequency maxima shifts significantly in the Atlantic and European region in both the extra-tropics and subtropics. The influence of ENSO on the streamer frequencies is most pronounced in the subtropical Pacific.     

NUMERICAL SIMULATION OF SSTA IMPACTS UPON THE INTERDECADAL VARIATION OF THE CROSS-EQUATORIAL FLOWS IN EASTERN HEMISPHERE

Impacts of regional sea surface temperature(SST)anomalies on the interdecadal variation of the cross-equatorial flows(CEFs)in Eastern Hemisphere are studied using numerical simulations with a global atmospheric circulation model(NCAR CAM3)driven with 1950-2000 monthly SSTs in different marine areas(the globe,extratropics,tropics,tropical Indian Ocean-Pacific,and tropical Pacific)and ERA-40reanalysis data.Results show that all simulations,except the one driven with extratropical SSTs,can simulate the interdecadal strengthening of CEFs around Somali,120oE,and 150oE that occurred in the midand late-1970s.Among those simulated CEFs,the interdecadal variability in Somali and its interdecadal relationship with the East Asian summer monsoon are in better agreement with the observations,suggesting that changes in the SSTs of tropical oceans,especially the tropical Pacific,play a crucial role in the interdecadal variability of CEFs in Somali.The interdecadal change of CEFs in Somali is highly associated with the interdecadal variation of tropical Pacific SST.As the interdecadal warmer(colder)SST happens in the tropical Pacific,a"sandwich"pattern of SST anomalies,i.e."+,-,+"("-,+,-"),will occur in the eastern tropical Pacific from north to south with a pair of anomalous anticyclone(cyclone)at the lower troposphere;the pair links to another pair of anomalous cyclone(anticyclone)in the tropical Indian Ocean through an atmospheric bridge,and thus strengthens(weakens)the CEFs in Somali.     

北半球增暖对我国气侯的影响

本文在分析100多年来北半球平均气温长期变化基本特征的基础上,讨论了北半球气温变化对我国气候变化的影响。结果表明,我国大范围气温距平与北半球平均气温有显著的正相关,长江中下游和华北平原的温度距平值平均为北半球平均气温距平的1.4-1.6倍。还表明,我国降水距平分布与北半球气温变化也有一定的联系。在北半球平均气温偏高和偏低年份,欧亚地区500hPa环流特征的差异是显著的。这表明,我国大范围气候距平与北半球平均气温距平的统计相关是有一定的物理基础的。     

与西澳州西南部冬季降水相联系的大气环流特征分析

西澳大利亚州西南部(SWWA)是西澳大利亚州首府Perth的所在地,也是西澳州政治、经济、文化、教育和旅游的中心.自20世纪中期以来,SWWA地区雨季降水持续减少.本文利用近60年的观测及再分析数据,分析了已知的影响澳大利亚降水的热带海洋模态:厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)、印度洋偶极子(IOD)和ENSOModoki...     

阿留申低压一组环流指数与北半球海气异常的关系

定义了一组描述冬季季、月平均1 000 h Pa位势高度上阿留申低压(Aleutian low,AL)状态的新环流指数,包括强度指数P、面积指数S及中心位置指数(λ_c,φ_c)。采用1948/1949—2007/2008年60个冬季的NCEP/NCAR平均高度场资料计算了上述环流指数,并据此分析了AL的气候及异常规律。结果表明:1)AL在1月最强,中心偏南、偏西;12月最弱,中心偏北、偏东;2月居中。2)AL指数P与λ_c之间存在负相关,强年('0)偏东(λ'0)、弱年偏西。AL年代际变化主要表现在自20世纪70年代以来持续偏强、偏东,但近年有反转的迹象。3)AL在强El Nio年偏强、偏东,在强La Nia年相反,该关系自1975年以后尤其明显;AL与中纬太平洋海表温度(SST)存在显著正相关,SST负异常年AL东移加强,反之亦然。4)AL指数P与同期北半球中高纬气温、降水的显著相关区呈现"+-+"大圆波列分布,相关中心分别位于中纬度北太平洋、北美西北部、北美南部,与太平洋—北美遥相关型(PNA)接近。     

气候系统模式FGOALS-s2对南半球气候的模拟和预估

针对参加“国际耦合模式比较计划”(CMIP5)的IAP/LASG气候系统模式FGOALS-s2,评估了其对南半球气候平均态的模拟能力,在此基础上,预估了未来不同“典型浓度路径”(RCPs)情景下南半球气候的变化特征.对20世纪历史气候模拟结果的分析表明,模式能够合理再现南半球大气环流气候态分布特征,包括6～8月平均(JJA)南半球双西风急流现象,只是模拟的北支急流偏弱、南支急流偏强.未来气候预估试验中,不同RCPs情景下南半球温度变化以增暖为主要特征,陆地增温大于海洋,只有南大西洋—印度洋海盆存在局部变冷.综合四种不同情景,未来随着温室气体浓度的增加,南半球中纬度高压带将显著加强,绕极低压带将加深.降水呈现出增多的特征,12月到来年2月平均(DJF)强于JJA,海洋强于陆地,只有南印度洋和南太平洋中部局部降水减少.未来不同RCPs情景下,马斯克林高压表现出先减弱后增强的特征,而澳大利亚高压则呈现出先增强后减弱的特征.南极涛动(AAO)的变化表现为:RCP2.6和RCP4.5情景下AAO都表现为先增强后减弱,RCP6.0和RCP8.5情景下都为一致的增强趋势,这主要与四种情景中模拟的未来温度变化结构不同有关.例如在RCP6.0和RCP8.5情景下,南半球高纬高层温度增暖趋势小于中纬地区,使得经向温度梯度增大,中纬度西风加强,60°S以南位势高度减小,最终令AAO增强.     

不同年代际背景下南半球环流变化对中国夏季降水的影响

利用1951～2008年NCEP再分析资料和中国夏季降水观测资料,分析了南半球环流的年代际变化特征以及在不同年代际背景下南极涛动(AAO)对中国东部夏季降水的影响.结果表明,20世纪70年代末,南半球环流发生了年代际变化,东南太平洋和南大西洋副高减弱,而马斯克林高压(南印度洋副高)增强,绕南极低压带加深.在此背景下,AAO由负位相转变为正位相,对中国夏季降水的影响也随之发生改变.在春季AAO偏强的情况下,1976年之前,长江以南地区和华北地区降水偏多,江淮流域降水偏少;而在1976年之后,从华南沿海一直到江淮流域降水都偏多,华北到东北地区降水偏少.这说明AAO对中国夏季降水的影响与年代际背景有关,1976年之后,AAO对中国夏季降水的影响增强,影响范围更加偏北.在当前海温预报因子作用减弱的情况下,AAO有可能成为中国夏季降水预测的一个重要预报因子.     

1948—2001年全球大尺度区域 6～8月降水的长期变化

研究了1948-2001年南、北半球及欧亚大陆、非洲大陆、澳洲大陆、北美大陆、南美大陆、南极大陆和中国 7个大尺度区域 6～8月降水的长期趋势变化和年代际变化。结果表明，南、北半球 6～8月的降水都为负趋势，但南半球降水的负趋势在统计上不显著。在54年的时间段内，南半球 6～8月降水的递减速度为 0．12 mm／a，仅为北半球同期降水减幅（0．24 mm／a）的一半。南、北半球 6～8月降水量年代际尺度的振荡都非常明显，但是，南、北半球年代际变化的特征明显不同。目前北半球仍是在少雨时间段，而南半球处在降水量正常或多雨的时间段。分析还表明，非洲大陆 6～ 8月降水的年代际特征最明显，降水的负趋势也最为显著；欧亚大陆 6～8月降水也有着明显的年代际变化与明显的负趋势变化；澳洲大陆 6～8月降水的年际变化明显，年代际变化相对来说要小得多；北美大陆 6～8月降水的年际变化明显，但无明显的趋势变化。此外，分析了大尺度区域 6～ 8月降水之间的相关关系，发现部分区域大尺度降水量之间有明显的联系；分析了中国夏季降水的长期变化，发现中国夏季降水的年代际变化明显，但无明显的趋势变化。     

青藏高原夏季热力状态和南半球大气环流的可能联系

本文通过对观测和再分析数据采用最大协方差分析以及回归、合成等分析方法,研究了青藏高原夏季地表气温与南半球大气环流之间的遥相关关系。结果表明,前期(4月)南半球极地—中高纬度大气环流呈现负位势高度异常、较低纬度印度洋—西太平洋区域呈现正位势高度异常时,高原中部和东部大部分区域夏季出现暖异常。在上述遥相关中,印度洋—西太平洋海温异常可能起到了重要的中间桥梁作用。在高原夏季温度偏高的年份,前期跨赤道的印度洋—西太平洋海温也持续偏暖,带来的海陆热力对比减小、经向跨赤道气流减弱有利于削弱夏季的季风环流,使得高原夏季降水偏少,有利于形成高原夏季的暖异常。在这一高原气温—南半球大气环流的遥相关关系中,4月南半球的大气位势高度场异常和与印度洋—西太平洋海温异常相关的异常高度场分布也十分相似。这一前期的跨赤道区域海温异常与南半球中高纬度位势高度场异常的因果关系仍有待进一步揭示。