NCEP/CFSR再分析耦合资料中MJO对ENSO的影响研究

基于1979—2008年NCEP/CFSR再分析耦合数据集,研究了冬季MJO对ENSO事件的影响。结果表明,在年际时间尺度以及长期的年代际时间尺度上,热带印度洋MJO活动的强弱性都可以影响热带中东太平洋ENSO事件的发生和发展。在年际时间尺度上,ENSO发生前期征兆的赤道中东太平洋的西风爆发事件(Westerly Wind Burst,WWB),作为MJO影响ENSO的主要途径,存在着显著的次季节时间尺度的变化。相对于气候平均的赤道太平洋西部暖池区上升而东部下沉的Walker环流,MJO正位相东传后的西风异常,减弱了低层东风和赤道东太平洋海水上翻。这一上升海流的减弱导致了中东赤道太平洋的海温升高,从而有利于ENSO暖海温事件的发生。而在年代际时间尺度上,MJO范围和强度在1998年前后出现了明显的转变,1998年之前MJO的东移范围更东,强度更强,从而导致了西太平洋西风爆发区的次季节西风异常事件更加显著,在Bjeknes正反馈机制下对应了年代际时间尺度下的强尼诺事件出现,1998年之后则与之相反。冬季MJO对ENSO影响的这一年代际特征主要体现在晚冬季节,而在早冬伴随着印度洋的增暖,MJO强度一直在逐年增加。     

青藏高原南、北积雪异常与中国东部夏季降水关系的数值试验研究

青藏高原冬、春积雪有着显著的南、北空间差异,本文利用通用地球系统模式（CESM）设计了增加高原南、北冬、春积雪的敏感性试验,结果表明:当高原南部冬、春积雪异常偏多,长江及其以北地区夏季降水偏多,华南大部分地区夏季降水偏少;而当高原北部冬、春积雪异常偏多,华北及东北地区夏季降水偏多,长江下游南部地区夏季降水偏少,雨带更偏北。青藏高原南、北部冬、春积雪异常影响中国东部夏季降水的物理机制的分析结果表明,高原不同区域（南部和北部）冬、春积雪异常引起的非绝热加热异常效应都可持续到夏季,且北部积雪异常持续时间更长。高原南部和北部积雪异常偏多均会减弱高原北侧上空大气的水平温度梯度,进而减弱高原北侧西风急流的位置及强度,进而影响下游出口区处急流的强度和位置,且高原北部积雪异常偏多的影响更大。当高原南部积雪异常偏多,急流出口区的西风急流加强且偏南;而高原北部积雪异常偏多,出口区的西风急流减弱且偏北。相应地,对流层中层500 hPa西太平洋副热带高压减弱,低层850 hPa异常反气旋环流,影响中国东部地区水汽输送,从而影响了中国东部地区夏季雨带的变化。当高原南部积雪异常偏多,异常反气旋性环流位于东海附近,有利于更多水汽输送至长江流域,华南水汽输送减少;当高原北部积雪异常偏多,异常反气旋性环流相对偏北,更有利于华北及东北水汽输送,雨带偏北。     

河南省集中降水时段中期天气分析

2003年8~9月、2004年7~8月河南省降水异常偏多。利用1985~2004年7~9月历史候图格点资料,对2003、2004年7~9月逐候500hPa图和同期历史平均图进行对比分析,同时对影响2003、2004年7~9月集中降水时段的500hPa图上中高纬度形势场、西太平洋副热带高压活动、西风环流指数、强集中时段的暴雨出现的环流特征等进行分析。结果表明:河南省集中降水时段出现在长波调整期;极涡中心从东欧北部东移或从北美洲北部西退预示着河南省降水时段开始,且极涡中心在中西伯利亚高原北部稳定,使降水时段维持;副高脊线的进、退和脊线稳定在28°N附近是降水稳定维持的条件;亚洲中纬度西风偏弱、东风偏强是产生强降水的条件;集中降水时段出现在低环流指数的波动期。     

2015年11月中国南方降水异常定量诊断

利用NCEP/FNL再分析资料和地面月降水量资料,应用局地经向环流诊断方程对2015年11月中国南方地区降水异常进行定量诊断,并结合对应天气形势分析了其形成原因。结果表明： 1) 潜热加热、平均纬向温度平流、平均西风动量经向输送是导致2015年11月中国南方地区持续性降水天气形成的主要物理因子;2) 2015年11月来自热带海洋的水汽输送明显偏强,水汽在中国南方地区辐合抬升,其凝结潜热加热对经向环流上升支的正贡献较大;3) 中国南方地区受孟加拉湾槽前的西南风和西太平洋副热带高压西北侧的西南风控制,以暖平流为主,是平均纬向温度平流对南方地区经向环流上升支起正贡献的主要原因;4) 中国南方地区位于高空西风急流入口区反气旋切变一侧,受高层辐散抽吸影响,激发的上升运动是西风动量纬向平流对南方地区降水异常起正贡献的主要原因。     

南半球西风指数变化与中国夏季降水的关系

根据NCEP/NCAR提供的1950～2007年南半球12～2月、6～8月500 hPa位势高度的月平均再分析资料,采用合成分析方法讨论与中国夏季3类雨型相对应的南半球500 hPa距平高度场的分布特征;运用多变量方差分析方法确定12～2月和6～8月与3类雨型相对应的南半球西风指数波动关键区A;分析关键区A的西风波动与中国夏季降水之间的关系;寻找南、北半球西风相互作用影响中国夏季降水分布的可能途径。分析表明,6～8月与3类雨型相对应的南半球500 hPa距平高度场显示出不同的距平分布形式,并存在显著差异区在（35°N～50°N,35°E～80°E）。12～2月南半球的西风指数变化关键区A在22.5°W～2.5°W,6～8月关键区A在10°E～55°E。南半球关键区A的西风指数强弱变化与中国夏季降水的关系密切,且12~2月南半球的西风波动对北半球夏季关键区的西风环流的变化有预测意义,而前期南半球关键区A的平均西风指数与北半球夏季高度场的显著负相关区在贝加尔湖。南、北半球大气环流经向传播是两半球西风相互作用的可能途径,前期南半球的异常西风使夏季贝加尔湖的平均槽强度变化,进而造成北半球关键区的西风环流异常,从而影响中国夏季雨型的分布。     

环境流场和“派比安”结构变化对其异常北抬路径影响的诊断分析

利用NCEP的全球数据同化系统(GDAS)1°×1°分析资料、CIMSS微波亮温资料等,对0606号台风派比安的异常移动路径特征作了诊断分析。结果表明:"派比安"出现的两次异常北抬路径与中纬度西风槽活动、热带西南季风、副热带高压以及热带气旋结构影响密切相关,西风槽槽后经向风活动和台风最大风速中心轴向对台风未来移向有一定的指示意义。     

1996～2006年韶关热带气旋暴雨统计分析

对1996～2006年11年来登陆华南沿海的热带气旋对韶关市造成的降水进行了统计分析,发现登陆华南沿海的热带气旋中有40%会造成韶关市大到暴雨以上降水,其中珠江口以东至福建登陆的热带气旋对韶关市的影响比珠江口以西登陆的大.韶关市的热带气旋暴雨主要分为3种类型:①热带气旋和西风槽及弱冷空气的共同作用;②热带气旋与西南季风的结合;③热带气旋环流及其倒槽的直接影响.经过统计分析可知,热带气旋与中尺度天气系统相结合是造成韶关市暴雨以上降水的主要原因.     

则克台黄土粒度组分分离及其记录的末次冰期气候波动

北大西洋地区的末次冰期气候波动在全球具有广泛记录。伊犁地区作为西风区向季风区过渡的边缘带,对气候变化响应敏感,千年尺度气候波动如何影响该区域有待进一步解答。黄土作为恢复古气候的重要地质记录,有利于上述问题的研究。通过对伊犁则克台剖面黄土沉积进行粒度端元分析,结果表明：则克台黄土粒度可分为四个端元,分别为EM1（0.8 μm）、EM2（8 μm）、EM3（25.1 μm）和EM4（51.6 μm）。EM1代表成壤组分;EM2代表高空西风组分;EM3和EM4代表尘暴组分,但EM4组分更能够反映末次冰期西伯利亚高压在伊犁地区的扩张。EM2和EM4都能记录千年尺度气候的波动,但响应程度却不同：51.3~20 ka,EM4含量变化曲线记录的千年尺度气候事件更为明显;然而20 ka之后,千年尺度事件在EM2含量变化曲线中更为突出。这表明西风和西伯利亚高压都是千年尺度气候信号的重要扩散机制,且造成上述差异的原因很可能是太阳辐射驱动下的北半球冰量变化。     

欧亚北部冬季增雪“影响”我国夏季气候异常的机理研究:欧洲冬季增雪的重要作用

在作者前期研究(穆松宁和周广庆, 2012)的基础之上, 本文主要利用了EOF分析和相关分析, 对欧亚北部冬季新增雪盖面积(Total Fresh Snow Extent, 记为T_FSE)与我国夏季气候异常之间"隔季相关"的机理进行了更进一步的探讨, 主要目的在于寻找T_FSE气候效应的冬季增雪面积关键区。结果表明, 虽然欧洲中纬冬季增雪面积(文中均以T_FSE-1表示)与我国夏季气候异常的关系不很显著, 但其变化维系了上述"隔季相关"的物理途径, 其变化对T_FSE的气候效应而言起关键作用, 但是, 亚洲中纬冬季增雪面积(文中均以T_FSE-2表示)的贡献尚不清楚;另外, 对T_FSE的气候效应而言, 起作用的实际上是欧亚中纬冬季增雪面积(文中均以T_FSE-1-2表示), 其不但与我国夏季气候异常具有更显著的"隔季相关", 而且这种"隔季相关"还具有和T_FSE非常相似的、但更为清晰的物理途径, 因此, 在气候预测的意义上, T_FSE-1-2可替代T_FSE。     

亚洲西风急流纬向非均匀性变化成因及其对东亚夏季气候的影响

利用美国NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的CMAP（Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation）月平均降水资料、NCEP/DOE（National Centers for Environmental Prediction/Design of Experiments）II的月平均再分析资料和中国气象局国家信息中心提供的中国160站逐月降水和平均气温资料,通过定义一个亚洲急流纬向非均匀性指数（I_Aja）,分析了1979～2019年夏季亚洲西风急流纬向非均匀性的年际变化特征,揭示了夏季亚洲急流纬向非均匀性变化异常的成因及其对东亚夏季降水和气温的影响。结果表明:夏季亚洲西风急流纬向非均匀性具有显著的年际变化特征,并存在6～8年和2年左右的振荡周期。当急流纬向非均匀性典型偏强（弱）年,东亚东部地区从低纬到高纬,降水异常主要呈现出偏多—偏少—偏多（偏少—偏多—偏少）的经向分布;气温则在中国西部地区和日本北部偏高（低）,贝加尔湖地区偏低（高）。引起夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的可能原因如下:由大气非绝热加热异常而引起的热带和中纬度地区辐合/辐散运动造成的涡度源强迫,和来自西风带中波扰动能量的注入,两者共同作用形成并维持了与急流纬向非均匀性强弱变化相联系的异常环流,从而使亚洲急流东、西段强度差异增强（减弱）,进而有利于急流纬向非均匀性异常偏强（偏弱）。而上述西风带中波扰动能量的东传可能与北大西洋海表面温度异常有关。这对于深刻理解夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的形成机理提供了有用的线索。