Impact of strong geomagnetic storms on total ozone at southern higher middle latitudes

The effects of space weather on the magnetosphere-ionosphere-atmosphere system have been broadly studied within the program CAWSES (Climate and Weather of the Sun-Earth System) and project COST724. Here we show that strong geomagnetic storms do not affect total ozone at higher middle latitudes of the Southern Hemisphere contrary to the Northern Hemisphere, where an effect is observed under specific conditions.     

南沙海区晚上新世海水上层结构变化

对南沙海区水深2772m的ODP1143站100～150m井段共101块沉积样品进行了浮游有孔虫分析,结果表明,从3．27Ma到2．55Ma该区表层海水温度逐步降低,温跃层逐步加深,推测是晚上新世北半球冰盖形成过程中,东亚季风相应加强的结果。与此同时,南沙与南海北部的温跃层深度差值不断加大,可能是西太平洋暖池最终形成或加强的表现。3．2Ma前后,表层海水温度和海水温跃层深度都发生了急剧变化,反映出北半球冰盖和西太平洋暖池的发育可能存在一定的相关性。     

南半球环流异常对夏季西太平洋热带气旋生成的影响及其机理

利用中国气象局提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料, 研究了西太平洋(125°E～150°E)夏季热带气旋生成频数多寡的可能机理, 讨论了南北半球环流系统共同作用的物理过程及其对热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ), 进而对热带气旋频数的影响, 并重点探论了从澳大利亚东侧位势高度异常到北半球西太平洋热带气旋频数响应的可能物理过程。研究发现: 澳大利亚东侧的环流异常和西太平洋热带气旋活动频数密切相关。南半球的澳大利亚东侧环流异常可能不完全是通过越赤道气流, 而主要是通过Rossby波的传播造成的南北半球遥相关作用, 影响北半球环流系统的, 进而影响菲律宾以东赤道辐合带对流活动的强弱, 导致西太平洋热带气旋生成频数的多寡差异。当澳大利亚东侧的位势高度为正距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现正距平。即西太平洋副高偏强, 且偏南西伸, 抑制热带辐合带的对流活动发展, 使菲律宾以东的对流活动偏弱, 从而使热带气旋生成频数偏少。而当澳大利亚东侧的位势高度为负距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现负距平。也即西太平洋副高偏弱, 且位置偏北。菲律宾以东地区对流活动偏强, 热带气旋生成频数偏多。另外, 西太平洋 (125°E～150°E) 以西的上游赤道西风也对热带气旋频数也有重要影响。具体表现为, 当90°E附近的越赤道气流强时, (5°N～15°N, 125°E～150°E)范围内的西风也随之加强, 从而使菲律宾以东对流活动加强, 西太平洋热带气旋频数增高。反之, 当该支越赤道气流弱时, 上游赤道西风随之偏弱, 从而造成菲律宾以东对流活动偏弱, 西太平洋热带气旋生成偏少。     

末次间冰段以来北极及北半球其他地区气候变化

Based on temperature reconstruction and proxy data from 14 sites in the Northern Hemisphere, this paper focused on comparing the cycles of temperature variations between the Arctic and other areas, including Atlantic, Europe, China, Asia, Pacific, Indian Ocean, and America during the transition from the last Interstade to the Last Glacial Maximum, from the Last Glacial Maximum to megathermal period in Holocene and the transition of the Little Ice Age （LIA） by the methods of Singular Spectrum Analysis （SSA） and Maximum Entropy Spectrum （MES）. The results showed that environmental changes in the Arctic are most similar to that in the North American and better similar to Asia, Atlantic and Pacific, the least similar to Indian Ocean and Europe. The 1500-year oscillation of temperature existed both in Arctic and Europe.     

东亚冬季风的年代际变化及其与全球气候变化的可能联系

对近年来中外关于东亚冬季风(EAWM)年代际变化问题研究进展做了回顾和评述,主要包括以下3个方面内容:(1)东亚冬季风明显受到全球气候变化的影响,从20世纪50年代开始,中国冬季气温经历了一次冷期(从20世纪50年代延续到80年代初中期),一次暖期(从20世纪80年代初中后期延续到21世纪初)和近10-15年(约从1998年开始)出现的气候变暖趋缓期(也称气候变暖停顿期)。(2)东亚冬季风主要表现出强-弱-强3阶段的特征,即从1950年到1986/1987年,明显偏强;从1986/1987年冬季开始,东亚冬季风减弱;约2005年之后,东亚冬季风开始由弱转强。与东亚冬季风的年代际变化特征相对应,东亚冬季大气环流以及中国冬季气温和寒潮都表现出一致的年代际变化。(3)东亚冬季风的年代际变化与大气环流和太平洋海表温度(SST)的区域模态变化密切相关。当北半球环状模/北极涛动(NAM/AO)和太平洋年代际振荡(PDO)处于负(正)位相,东亚冬季风偏强(弱),中国冬季气温偏低(高)。此外,北大西洋年代尺度振荡(AMO)对东亚冬季风也有重要影响,在AMO负位相时,对应东亚冷期(强冬季风),正位相对应暖期(弱冬季风)。因而海洋的年代际变化是造成东亚冬季风气候脉动的主要自然原因,而全球气候变暖对东亚冬季风强度的减弱也有明显影响。     

南半球冬季双西风急流及数值模拟

基于NCEP/NCAR再分析资料研究了南半球冬季双西风急流现象,指出它发生在600～100hPa的南太平洋上空,其中副热带急流中心位于27.5°S,且在200hPa层风速达到极大值;高纬度急流中心位于60°S,风速随高度增加而增加。在此基础上,利用IAP 9L AGCM（大气物理研究所9层大气环流模式）对双西风急流现象进行了数值模拟。结果表明,该模式很好地再现了双西风急流现象,并成功地模拟出副热带急流的位置、强度以及最大风速的垂直中心层次。对极区急流强度的模拟也比较接近实况,但位置偏南。但模式对40～50°S之间南太平洋风速极小值中心强度的模拟略低于再分析资料。此外,模式对平流层上层单急流位置的模拟与观测结果有较大差异。     

南半球气候锋的统计特征分析

本文利用 1995 - 97年 NCEP全球 2 .5°× 2 .5°经纬网格点再分析资料对南半球的温度梯度和厚度梯度的分布特征进行了分析 ,给出了南半球副热带洋面上锋面的产生与厚度、温度梯度的关系 ,从而得出南半球气候锋活动规律、发生源地及其基本特征 ,并概括出南半球气候锋存在的依据     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980～2004年5～8月NCEP/NCAR逐日再分析资料, 将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样, 并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、 北半球环流特征进行分析, 结果表明: 越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整, 而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动, 在北半球主要为辐合带的变化, 二者是影响越赤道气流的主要环流因子; 北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系, 前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况; 125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著, 这与它们对应的南、 北半球环流调整的差异有关。     

月内尺度南半球环状模对应的大气环流异常传播特征

本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料, 分析了南半球环状模 (Southern Hemisphere Annular Mode, 简称SAM) 在月内时间尺度 (sub-monthly timescales, 5～30天)上相关环流的垂直和水平传播特征。结果表明, 月内SAM对应的纬向风异常和温度异常具有明显自南极地区向南半球中纬度地区水平传播特征; 在垂直方向上, 纬向风异常为明显上传特征, 温度异常则具有在极地和高纬度地区明显上升、低纬度地区下沉的特点。月内SAM对应的南半球中高纬度地区上传信号表明, 在较短的月内时间尺度上, 对流层信号可以突破对流层顶, 上传达到平流层; 而月内SAM对应的整层南传信号表明, 南极地区环流变化超前于中高纬度地区, 因此在1～3周的月内时间尺度上, 极区信号可能对中高纬地区信号具有指示意义。     

Cyclone life cycle characteristics over the Northern Hemisphere in coupled GCMs

Cyclone activity and life cycle are analysed in the coupled GCMs ECHAM5/OM and ECHAM4/OPYC3. First, the results for the present climate (1978–1999) are compared with ERA-40 and NCEP/NCAR reanalyses, showing a drastic improvement in the representation of cyclone activity in ECHAM5/OM compared to ECHAM4/OPYC3. The total number of cyclones, cyclone intensity, propagation velocity and deepening rates are found to be much more realistic in ECHAM5/OM relative to ECHAM4/OPYC3. Then, changes in extra tropical cyclone characteristics are compared between present day climate and future climate under the emission-scenario A1B using ECHAM5/OM. This comparison is performed using the 20-year time slices 1978–1999, 2070–2090 and 2170–2190, which were considered to be representative for the various climate conditions. The total number of cyclones does not undergo significant changes in a warmer climate. However, regional changes in cyclone numbers and frequencies are evident. One example is the Mediterranean region where the number of cyclones in summer increases almost by factor 2. Some noticeable changes are also found in cyclone life cycle characteristics (deepening rate and propagation velocity). Cyclones in the future climate scenario tend to move slower and their deepening rate becomes stronger, while cyclone intensity does not undergo significant change in a warmer climate. Generally, our results do not support the hypothesis of enhanced storminess under future climate conditions.