1961-2010年辽宁省高温日数和高温热浪特征分析

利用1961-2010年辽宁省52个气象站日最高气温资料,分析辽宁地区高温日数及热浪的分布特征和变化趋势,结果表明：辽宁省区域年平均高温日数为7.72 d/ a。辽宁高温日数呈东少西多的空间分布,沿海地区较少甚至部分地区无高温情况出现。高温日出现最多的朝阳站,为26.48 d/ a。从20世纪60年代开始,高温日数呈缓慢增加趋势,其中2000年为有气象记录以来高温日最多的年份。热浪也呈东少西多的分布特征,热浪最多的朝阳站发生频次为2.90次/ a。辽宁省以持续3-5 d的轻度热浪为主,占86.27 %,中度热浪占12.58 %,超过10 d的重度热浪占1.14 %,仅有喀左、北票和羊山地区发生过持续10 d以上的重度热浪。     

The Soil Moisture and Net Primary Production Affected by CO_2 and Climate Change Using a Coupled Model

In this paper, a coupled model was used to estimate the responses of soil moisture and net primary production of vegetation （NPP） to increasing atmospheric CO2 concentration and climate change. The analysis uses three experiments simulated by the second-generation Earth System Model （CanESM2） of the Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis （CCCma）, which are part of the phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIP5）. The authors focus on the magnitude and evolution of responses in soil moisture and NPP using simulations modeled by CanESM, in which the individual effects of increasing CO2 concentration and climate change and their combined effect are separately accounted for. When considering only the single effect of climate change, the soil moisture and NPP have a linear trend of 0.03 kg m^-2 yr^-1 and-0.14 gC m^- 2 yr^-2, respec- tively. However, such a reduction in the global NPP results from the decrease of NPP at lower latitudes and in the Southern Hemisphere, although increased NPP has been shown in high northern latitudes. The largest negative trend is located in the Amazon basin at -1.79 gC m^-2 yr^-2. For the individual effect of increasing CO2 concentration, both soil moisture and NPP show increases, with an elevated linear trend of 0.02 kg m^-2 yr^-1 and 0.84 gC m^-2 yr^-2, respectively. Most regions show an increasing NPP, except Alaska. For the combined effect of increasing atmospheric CO2 and climate change, the increased soil moisture and NPP exhibit a linear trend of 0.04 kg m^2 yr^-1 and 0.83 gC m^2 yr^-2 at a global scale. In the Amazon basin, the higher reduction in soil moisture is illustrated by the model, with a linear trend of-0.39 kg m^-2 yr^-1, for the combined effect. Such a change in soil moisture is caused by a weakened Walker circulation simulated by this coupled model, compared with the single effect of increasing CO2 concentration （experiment M2）, and a consequence of the reduction in NPP is also shown in this area, with a linear trend of-     

Assessment of Historical Climate Trends of Surface Air Temperature in CMIP5 Models

This study assesses the historical climate trends of surface air temperature（SAT）, their spatial distributions, and the hindcast skills for SAT during 1901– 2000 from 24 Coupled Model Intercomparison Project Phase 5（CMIP5） models. For the global averaged SAT, most of the models（17/24） effectively captured the increasing trends（0.64°C/century for the ensemble mean） as the observed values（- 0.6°C/century） during the period of 1901–2000, particularly during a rapid warming period of 1970–2000 with the small model spread. In addition, most of the models（22/24） showed high hindcast skills（the correlation coefficient, R 〉 0.8）. For the spatial pattern of SAT, the models better simulated the relatively larger warming at the middle-to-high latitudes in the Northern Hemisphere than that in the Southern Hemisphere and the greater warming on the land than that in the ocean between 40°S and 40°N. The simulations underestimated the warming along some ocean boundaries but overestimated warming in the Arctic Ocean. Most of the coupled models were able to reproduce the large-scale features of SAT trends in most regions excluding Antarctica, some parts of the Pacific Ocean, the North Atlantic Ocean near Greenland, the southwestern Indian Ocean, and the Arctic Ocean. The outgoing longwave radiation（OLR） and incoming shortwave radiation（ISR） at the top of the atmosphere（TOA） and the downward longwave（LW） radiation and sensible heat flux at the surface had positive contributions to the increasing trends in most of the models.     

横断山脉地区大气环流演变特征分析

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法对横断山脉地区的8个经度×10个纬度范围内1948-2012年逐日平均的海平面气压场进行环流分型,由日平均海平面气压场算出6个环流指数（u、v、V、ξu、ξv、ξ）,并由此划分出27种不同的环流型。分型结果表明：横断山脉地区主要环流分型为E型、NE型、SE型、N型和C型,其频率分别为：21.4%、14.6%、13.7%、9.8%和9.5%;E和NE型环流频率逐渐增加,C型环流型频率逐渐减少。春季横断山脉地区主导环流比较繁琐;NE、N型为夏季的主要环流型,但E型环流在夏季的频率也相当大;秋季和冬季横断山脉地区的主导环流型都为E型和SE型。夏季主导环流型持续时间较长,冬季也是主导环流持续的时间较长,个别年份主导环流型持续时间超过了一个月,这主要与横断山脉地区复杂的地形有联系。     

2013年初桂北寒潮天气过程分析

运用Micaps资料和地面观测实况资料,对2013年1月3-5日桂北寒潮天气过程进行了诊断分析,结果表明：（1）此次寒潮天气过程的特点是降温快、回温慢,且过程日平均气温低;（2）此次寒潮过程的冷空气堆积过程完成后,是由横槽转竖引导槽后冷空气大举南下入侵广西,造成的桂北寒潮天气;（3）中暖下冷的逆温层结维持时间与降雪冻雨时段对应较好,逆温层结被破坏后,桂北的持续雨雪天气也宣告结束,气温开始逐步回升;（4）中低层水汽辐合及较强的槽前正涡度平流也是产生降雪的必要条件之一。     

大气初始场对短期气候数值预测的影响

利用中国科学院大气物理研究所发展的九层大气环流模式(简称IAP 9L2°×2.5°-AGCM)分析了大气初始场对短期气候数值预测的影响,分别从实际观测海温、海冰的外强迫和气候态海温、海冰的外强迫出发,进行两组集合回报试验,每组包含3个试验,分别将实时NCEP-Ⅱ资料和对NCEP-Ⅱ资料经5 d平滑、11 d平滑后的资料作为大气初始场,进行17 a(1988—2004年)集合回报试验,采用相关分析方法对试验结果进行对比分析。结果表明,比较相关系数定量检验出大气初始场对热带地区可预报性影响较小,而对中、高纬度地区影响很大。通过对6个试验中对应气象要素在对流层各层距平时间相关系数以及17 a空间异常相关系数均值比较分析发现对东亚(中国)地区夏季气候而言,NCEP-Ⅱ资料经5 d平滑后生成的大气初始场对应回报试验结果相对最好。     

南海北部冷涌及其环流特征

利用中国南部沿海风向、地面气温及南海北部风速的变化确定南海北部冷涌的判别标准,构建了一个冷涌发生频率指数,对南海北部冷涌的年际变化特征及其环流异常进行讨论。结果表明,南海北部冷涌频率指数能够更加全面地描述冷涌系统的特征,与全国范围的冷空气爆发关系密切。南海北部冷涌与中高纬、中低纬环流具有密切的联系,是二者共同作用的结果。当贝加尔湖以西高压脊偏强,中高纬环流经向度加大,西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东时,有利于大陆上冷空气南下入海,在南海北部形成冷涌。冷涌发生时,经向Hadley环流加强,调整中纬与低纬地区的大气质量,高层向北输送的大气在科氏力作用下导致东亚副热带西风急流加强,有利于冷涌的维持和加强。     

中国东部极端降水变化特征及其与大气稳定度的关系

利用100°E以东地区通过5%质量控制的392个站逐日降水资料,对近50 a我国东部极端降水变化特征进行分析,并以1948—1976年和1977—2008年为研究子时段,讨论前后两阶段东部地区的大气湿位涡差异及大气稳定度状况。结果表明:我国东部地区极端降水表现出显著的南北差异;北方尤其是华北东部,极端降水量及其所占降水量比例均有下降趋势,而南方尤其是在长江中下游地区二者均呈增加趋势。湿位涡呈"南减北增"的趋势,对流稳定度和斜压稳定度在南方均出现变弱趋势,在北方则增强。大气性质的南北显著变化是我国东部地区极端降水呈"南增北减"分布型的一个重要原因。进一步研究表明,高纬度地区300 hPa层在1976年之后表现为温度负距平场中心,使东部地区高空热力性质产生差异,进而影响了对流稳定度的变化;同时冷中心北侧高层西风分量减小,南侧高层西风风量增大,斜压稳定度相应出现减弱和增强的变化趋势。     

2011/2012年冬季中国气温异常的成因及前兆信号

采用国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA全球海温资料,在探讨1986年以来中国冬季气温异常机理基础上,对2011/2012年冬季气温异常特征及其前兆信号进行分析。结果表明:地面西伯利亚高压、东亚冬季风及500 hPa乌拉尔山与贝加尔湖南侧的异常环流等系统是影响中国冬季气温的主要中高纬环流系统,而中低纬环流系统主要包括西太平洋副高环流和印缅槽。前期热带印度洋和中东太平洋关键区海温异常与后期冬季气温关联的环流系统有密切的关系:前期夏季7、8月西印度洋海温偏高时,冬季西伯利亚高压将偏强,有利于冬季风偏强和中国冬季气温偏低;而当8—10月中东太平洋海温偏高时,西太平洋副高将偏强偏大偏西,北界位置偏北,印缅槽偏强,中国气温容易偏高,反之亦然。两者对后期环流的影响存在一定的独立性,中国冬季地面气温异常是它们共同作用的结果。     

基于TIGGE资料的北半球地面气温预报的统计降尺度研究

基于TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble,全球交互式大集合)资料中欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather,ECMWF)、日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)、美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和英国气象局(United Kingdom Met Office,UKMO)4个中心的北半球地面2 m气温集合平均预报资料,利用插值技术与回归分析,并引入了消除偏差集合平均(bias-removed ensemble mean,BREM)和多模式超级集合(superensemble,SUP)方法进行统计降尺度预报研究。结果表明,在2007年夏季3个月中,4个单中心的降尺度预报明显地改善了预报效果。引入SUP和BREM两种集成预报方法后,预报误差得到进一步减小。对比综合表现最好的单中心ECMWF的预报,1~7 d的降尺度预报误差改进率均达20%以上。研究还发现,引入SUP方法的降尺度预报效果优于引入BREM方法的降尺度预报,利用双线性插值方法在上述两方案中的预报效果优于其他3种插值方法。