Centennial oscillations in an ocean-ice coupled model

Irregular centennial oscillations, with a spectral peak at 106 years, were obtained from an ocean-ice coupled model for the North Atlantic with realistic coastline and bottom topography. The model’s thermohaline circulation is forced by mixed boundary conditions, i.e., a Haney-type relaxation condition for temperature, but an equivalent virtual salt flux condition for salinity. All forcing fields are taken from the observed monthly mean climatological wind stress and buoyancy fluxes. The oscillations appeared in the form of a surface-intensified tripole in both the sea surface temperature and salinity fields located in the vicinity of the Labrador Sea. The oscillations involve a delicate interplay between heat and fresh water advection by meridional overturning circulation, horizontal gyres, vertical convection, and the seasonal cycle. The oscillations are primarily control?led by the salinity component of the circulation; however, sea ice plays a minor role in driving the oscillations observed in the model. On the other hand, a regular seasonal cycle in the forcing fields is an important ingredient for the centennial oscillations.     

1470—2019年中国东部旱涝年代际变化及其与太平洋海表温度的关系

基于中国东部地区（30°—40°N,105°E以东）19个代表站1470—2019年旱涝等级序列、古气候代用资料定量重建的北太平洋海表温度年代际振荡指数以及Nino3.4指数,通过经验正交函数分解、小波分析和集合经验模态分解方法分析了中国东部旱涝年代际变化特征及其与太平洋海温的关系。结果表明,（1）1470年以来中国东部旱涝变化的主模态为全区一致型（方差贡献率为25.2%）,变率中心主要位于黄河中下游,其时间系数的小波分析和集合经验模态分解揭示出全区旱涝存在10—30 a的准周期;该模态长期趋势揭示17—18世纪中国东部整体偏涝,而19世纪以后出现干旱化趋势。（2）寒冷背景下中国东部旱涝一致变化更明显,在17世纪前、中期和19世纪中、后期的小冰期寒冷期全区一致型模态的方差贡献率为35%—40%,且这两个时段10—30 a的年代际变化信号尤为显著;而旱涝的变率中心则表现出冷期偏北,暖期偏南或偏西的特征。（3）中国东部旱涝的年代际变化与北太平洋和赤道中东太平洋海表温度异常有关,表现为偏涝（旱）气候对应于北太平洋海表温度年代际振荡的冷（暖）相位,以及年代际尺度上的冬季Nino3.4区海表温度的异常偏低（高）;在小冰期的寒冷期,旱涝的年代际变化可能与Nino3.4区海表温度异常关系更密切。      

夏季北半球极涡与南亚高压东西振荡的关系

利用合成分析、交叉谱和Morlet小波分析,讨论了夏季100 hPa极涡面积指数与南亚高压东西振荡间的关系。结果表明:极涡与南亚高压东伸指数之间存在显著的反相关关系,当极涡面积扩张时,南亚高压易偏西;当极涡面积收缩时,南亚高压则易东伸。交叉谱的结果也表明:二者在不同波数上,也具有显著关系,在7.5年及3年周期振动上,二者位相相差较小。同时,在南亚高压异常偏东及偏西年份,高度场、流场、温度场均有不同的配置形式,这在一定程度上反映了南亚高压偏东及偏西年不同的环流特征。     

太平洋年代际振荡的研究进展

作者以太平洋年代际振荡(PDO)现象为重点,系统地回顾了太平洋年代际变率观测、模拟和理论研究的国内外进展.在PDO时空结构方面,总结了PDO的基本观测事实,在PDO成因方面,从海洋大气相互作用观点出发比较了三类PDO形成机制的理论或假说,讨论了现有理论或假说中存在的若干问题,并提出了未来研究的方向和需要解决的关键科学问题.作者也简要介绍了东亚及中国气候年代际变化的特征及其和太平洋海表温度异常的联系,并讨论了东亚大气环流异常在PDO形成中的可能作用.     

季节内振荡研究中两种数字滤波器的性能对比

就长序列资料的MJO滤波，分析了Lanczos滤波器与Butterworth滤波器的滤波性能，结果表明：1)在滤波器参数n足够大时，Lanczos滤波器对MJO信息的滤出和对非MJO信息盼抑制均优于Butterworth滤波器；2)在分辨率为△=1d、MJO为30～60d定义下，Lanczos滤波器参数的阈值n1=69d，当n≥n1时，可以保证Lanczos滤波器优越性成立。     

夏季对流层高层的低频波导

利用ECMWF的格点资料,研究了1980年6—9月200hPa上的双周振荡过程。发现在40—180°E范围内存在两支经向波导,分别位于60°E和120°E附近。两支波导形成的原因不同,在季风系统的中期变动中所起的作用也不同。     

1873—2009年上海气温日较差变化及其影响因素

利用1873—2009年中国上海市11个气象站地面气象观测资料和1951—2009年北极涛动指数、1873—2000年西伯利亚高压强度等资料,分析了上海地区气温日较差的时间变化特征,以及大气环流异常变化、其他气象要素变化和城市化发展对气温日较差的影响。结果表明：过去137 a,上海气温日较差呈显著减小趋势,减小幅度为0.15℃/10 a。上海四季气温日较差均呈现出显著下降趋势,其中秋季气温日较差下降幅度最大,冬季气温日较差下降幅度最小。近60 a来,北极涛动指数表现出从负位相向正位相转变的趋势;而近130 a来,西伯利亚高压强度表现出由正距平向负距平转变的趋势,导致中国上海最低气温上升幅度大于最高气温的上升幅度,进而导致气温日较差的减小。在四季及全年,上海气温日较差的减小与日照时数的减少呈显著正相关,而与降水量的增加呈负相关。城市化对气温日较差的减小有明显影响。     

北极涛动的纬向对称结构

运用NCEP／NCAR再分析月资料,分季节研究了北极涛动的纬向结构,以及与之相对应的纬向平均纬向风和经圈环流异常的空间结构特征,并初步探讨了北极涛动的维持机制。结果表明,北极涛动在水平方向上主要呈纬向对称的环形模态,且这种结构在冬季北极涛动的活跃期表现更为显著;而夏季纬向对称型随季节风带的北移和极涡的减弱,其节点也相应向极地移动。与北极涛动纬向对称型相联系的纬向平均纬向风在冬季表现为明显的偶极型,向上延伸到平流层;而夏季这种形态明显减弱,并只限于对流层中。与冬、夏季北极涛动纬向对称型相对应的平均经圈环流异常均表现为增强的费雷尔环流和哈得来环流,这种形势有利于北极涛动形成正反馈机制,使之得以长期维持。     

A Case Study on MJO Energy Transport Path in a Local Multi-scale Interaction Framework

A new local kinetic energy (KE) budget for the Madden-Julian Oscillation (MJO) is constructed in a multi-scale framework. This energy budget framework allows us to analyze the local energy conversion processes of the MJO with the high-frequency disturbances and the low-frequency background state. The KE budget analysis is applied to a pronounced MJO event during the DYNAMO field campaign to investigate the KE transport path of the MJO. The work done by the pressure gradient force and the conversion of available potential energy at the MJO scale are the two dominant processes that affect the MJO KE tendency. The MJO winds transport MJO KE into the MJO convection region in the lower troposphere while it is transported away from the MJO convection region in the upper troposphere. The energy cascade process is relatively weak, but the interaction between high-frequency disturbances and the MJO plays an important role in maintaining the high-frequency disturbances within the MJO convection. The MJO KE mainly converts to interaction KE between MJO and high-frequency disturbances over the area where the MJO zonal wind is strong. This interaction KE over the MJO convection region is enhanced through its flux convergence and further transport KE to the high-frequency disturbances. This process is conducive to maintaining the MJO convection. This study highlights the importance of KE interaction between the MJO and the high-frequency disturbances in maintaining the MJO convection.     

冬季NPO突变前后大气环流和我国天气气候的变化

用Mann-Kendall突变检验方法对北太平洋涛动10a际气候突变进行的研究指出，在1976年左右存在着一次明显的气候突变，而突变前后大气环流场及遥相关型均发生了显著的变化。进而研究了北太平洋涛动突变前后我国冬季天气气候的变化特征。结果表明，突变前(后)，我国冬季气温一致性偏低(高)，且北方地区的变化明显大于南方；而降水则呈现出长江中下游地区偏多(少)和华南偏少(多)的反相特征。此外，冬季NPO突变前，北太平洋涛动以3a和6～7a的周期为主；突变后，3a周期仍然存在，但5a和10a左右的周期开始占主导地位。