Modelling of Ocean Shallow Convection under Fast Ice in the Arctic

Ocean convection in the Antarctic has been studied many times and has been revealed to be responsible for ice-cover reduction. In the Arctic, proof of that phenomenon has not been documented. It is believed that this phenomenon happens on a smaller scale in the Arctic when local circulation of deep warmer water melts and slows ice production. An example of this is the North Water (NOW) polynya in northern Baffin Bay. A polynya is an area of open water in an otherwise ice-covered area. As ice forms under the fast ice near the boundary of the polynya, ocean salts (brine) are ejected from the newly formed ice. This water, which has an increased concentration of salt, sinks and is replaced by warmer water from below, and this slows ice formation. In our study a coupled one-dimensional thermodynamic snow–fast ice model incorporating ocean heat flux input via a shallow convection model was used. Ice thickness was calculated using a thermodynamic model that included a current-induced entrainment model and a convection model to account for brine rejection during ice growth. Atmospheric observations from Grise Fiord and Thule and ocean profiles around the NOW polynya near these sites were used as input to the model. This purely thermodynamic study enables us to obtain ice thickness values that can be compared with qualitative observations. This modelling study compares two sites related to the NOW polynya. The results indicate that the shallow convection model simulates the reduction of fast ice near Thule but not near Grise Fiord.     

中国东部地区冬季气温与北极涛动的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、北极涛动（AO）指数序列及中国160个台站月温度资料,分析1951-2007年中国冬季气温与AO指数的变化特征及其相互关系。结果表明：1951-2007年AO与中国东部地区冬季气温基本呈正相关关系。中国东部地区冬季气温指数（IWT）与北极涛动指数（IAO）均逐渐增强,并有显著的年际和年代际变化,均存在准18 a的周期变化特征。从偏相关系数来看,在年际尺度上,西伯利亚高压对中国东部地区冬季气温的年际变化影响较大,而AO与冬季气温无显著相关关系;在年代际尺度上,AO对中国东部地区冬季气温的影响较显著,比西伯利亚高压影响大。东亚大槽偏弱时,中国冬季气温偏高,AO指数也偏高,反之则相反。在年际尺度上,东亚大槽对中国东部地区冬季气温的年际变化影响较大,而AO与冬季气温无显著相关关系;在年代际尺度上,AO和东亚大槽对中国冬季气温的变化影响均较显著。     

1948-2001年全球陆地6-8月降水长期变化的时空特征

采用PREC/L的全球陆地月降水资料,研究了1948-2001年全球陆地6-8月降水长期变化的时空特征.结果表明,在该时段内,6-8月降水量较大的区域是全球几个主要的季风区,而且季风区的降水均方差较大;全球陆地6-8月降水量以负趋势为主要特征,降水量明显减少的区域是热带非洲,中国的淮河以北,俄罗斯的东部,中、西西伯利亚,朝鲜,南亚等8个区域;降水量增加的区域是加拿大北部、格陵兰中部等4个区域;全球36个纬度带中共有12个纬度带6-8月降水量趋势变化达到了0.05显著性水平的Monte Carlo检验,但是只有1个纬度带(65～60°S)是正趋势.全球陆地6-8月降水量正趋势的范围是很小的.初步探讨了ENSO与全球陆地6-8月降水量趋势变化的关系.     

1948-2000年ENSO事件与全球陆地年降水量的关系

用最新创建的全球陆地月降水资料(PREC／L)，研究了1948—2000年期间的ENSO事件与全球陆地年降水量的关系。对合成分析的结果进行了蒙特卡罗模拟检验。结果表明，暖事件年全球陆地年降水量大范围减少。显著地区是：赤道西太平洋区、中国华北、赤道中美洲区、孟加拉湾北部及尼泊尔、东澳大利亚区、印度西部及巴基斯坦南部、勒拿河以东地区、西欧及南极的威尔克斯等区域。在暖事件年，陆地年降水量增加地区不多，主要是南美的智利和阿根廷、东非索马里、肯尼亚和坦桑尼亚、中东的土耳其、伊拉克及伊朗、北非的利比亚和阿尔及利亚、西南非的纳米比亚及非洲南部的博茨瓦纳和津巴布韦。统计检验表明，暖事件年全球陆地年降水量减少面积比降水量增加面积要大，而且更为显著。研究还指出，ENSO的年代际变化对上述地区降水的年代际变化影响不明显。但是，80年代以后的暖事件对东澳大利亚干旱、中国华北干旱的影响比80年代前的影响要大。     

华北汛期降水异常与100hPa高度场异常的关系

利用华北17站1951～2000年的逐月降水资料,与前期的100 hPa高度场(1958～1997年)求相关,找到了100 hPa高度场影响华北地区汛期降水的关键影响区为25°～35°N,85°～105°E,对应的关键影响时段为前一年3～5月.然后用SVD方法证实了前一年春季正是与华北汛期降水相关最显著的时段;而所选关键区正是处于一种范围更大的100 hPa高度场空间分布型的关键部位,而华北地区是关键区影响中国东部降水的最显著的区域之一.     

PDO源地与机制的若干争论

综述了PDO机制的研究进展,尤其是近年来关于PDO是热带和南半球起源的观点,强调PDO是一种太平洋海盆尺度的现象.讨论了SST异常的维持机制、大气在PDO机制中的作用及不同相位中大气的变化特征.最后提出自己的看法只考虑北太平洋PDO信号是没有构成回路的,实际上北太平洋的PDO冷、暖期的交替可能是对南太平洋闭合回路的一种反应.     

青藏高原近50年来气温的年代际变化

根据青藏高原及周边地区一百多个气象台站的月平均气温资料,利用统计方法,分析了近50年来气温的年代际变化。结果表明：整个高原地区温度变化可分为6个不同的区域。在时间演变上可划分出相对高温时段(1963年以前)、相对低温时段(1963—1987年)和另一个相对高温时段(1987年以后)。还从天文因素、地球系统各圈层及气候系统内各因子相互作用和相互制约出发,探讨了引起高原气候变化的可能原因。     

1991年江淮暴雨时期的能量和水汽循环研究

通过对 1991年 5～ 7月江淮暴雨期全球范围的水汽输送和不同降水过程中江淮暴雨区及其临近区域的水汽收支和视热源和视水汽汇的计算分析得到了以下结论 :( 1)从水汽输送的机制来看 ,一方面 ,有大量的水汽以定常涡动的方式从孟加拉湾及南海输送到中国江淮地区 ;另一方面 ,江淮地区的瞬变涡动水汽向北输出 ,这可能与江淮地区频繁活动的α和β中尺度系统有关 ,它们将江淮地区汇集的充沛的水汽除了大部分以降水形式降下外 ,剩余部分继续向水汽较少的高纬地区输出 ,以维持全球水汽的平衡。( 2 )在降水过程中 ,局地蒸发项在水汽的供应中或再循环中十分重要 ,其数值一般为降水量的 13 ～ 12 ,这与1998年的降水情况相似。( 3 )在降水过程中 ,暴雨区的水汽主要是从南边界和西边界流入的 ,东边界和北边界则流出 ,并且水汽的流入、流出主要在中低层进行。 (a)在流入边界上 ,水汽通量的垂直分布存在差异 ,暴雨区西边界和南边界的水汽流入的垂直差异可能与其所在的地理位置有密切关系。 (b)对于暴雨区 ,不同强度的降水过程水汽的主要来源有所不同。( 4)在 5次降水过程中 ,视热源和视水汽汇的较大值对应降水的大值区 ,表明了水汽凝结加热对大气加热所起的主要作用。梅雨期降水 ,以对流性降水为主 ,对流活动随季节变化     

ENSO事件中纬向异常流反向与东西侧边界反射的联系

建立一个中等复杂程度的海-气耦合模式研究东、西边界反射,纬向平流项-u′(δ)(T+T′)/(δ)x在ENSO循环位相转换中的作用及东、西边界反射与纬向异常流(u′) 符号改变的关系.结果得到:u′超前Nio3区SSTA位相转变的原因是东、西边界反射造成的.Sverdrup 平衡时所产生的地转流(ur)与东、西边界反射所产生的地转流(ur)的方向在大部分时间里是相反的,同时ur与风应力强迫之间大约有9个月的滞后时间(Kelvin波从180°E出发经东边界反射产生的Rossby波到达180°E时间).在模式ENSO事件消亡过程中的某一时刻以后,边界反射产生的调整过程变为主要过程,u′主要由ur来决定,这样就造成了u′的反向先于Nio区SSTA的反向.它实际上是海洋的调整过程与风应力强迫之间滞后关系的一种反映.敏感性数值试验表明,取消东边界反射,耦合模式能够模拟ENSO循环,但其周期比控制试验的周期短一年(3年).取消-u′(δ)(T+T′)/(δ)x,耦合模式能够模拟ENSO循环,但其周期比控制试验的周期长2年(6年).     

全球变化和我国未来的生存环境

本文在分析我国生存环境的主要特点的基础上,讨论了生存环境长期变化中的科学问题及其与全球变化的关系,并就我国全球变化研究的总体设想、主要内容和目标提出了建议。