降尺度方法在东亚气候预测中的应用

东亚气候变异十分复杂,全球动力预测系统对该地气候异常的预测能力偏低,如何进一步提高东亚地区气候异常的预测水平是一个非常重要的科学和现实需求问题。为此,近些年一系列的动力和统计降尺度方法得以发展。本文主要回顾了这些降尺度方法在东亚气候预测研究和实时预测中的应用。首先,文中简要介绍了我国目前应用于实时预测的全球动力预测系统及其性能,这是开展降尺度的科学和技术基础;在此基础上,从区域模式物理过程参数化方案的评估与遴选、区域模式在东亚气候预测中的应用两个方面,对于动力降尺度方法的发展和应用做了回顾;在统计降尺度的综述中,本文主要关注了东亚夏季汛期和冬季气候异常的预测,特别是针对东亚冬季气候异常,本文中提出了新的高效的统计与动力相结合的预测方法。最后,展望了短期气候预测需要进一步深入研究的科学和技术问题。     

全球变化与亚洲季风

本文介绍近年来季风研究的某些进展,着重介绍和探讨青藏高原和ENSO事件对于中国和印度夏季风雨量变化的影响以及在全球变暖的背景下中国和印度季风雨量的可能变化。     

华北地台北缘奥陶系亮甲山组的碳酸盐复合海平面变化旋回层序

华北地台北缘亮甲山组地层中发育有六种碳酸盐米级旋回层序:a型和b型属潮下型,其下部单元为钙质泥岩(a型)及薄层泥晶灰岩(b型),上部单元为颗粒泥晶灰岩(a与b相同);c-f型属环潮坪型,它们的上部单元均为薄层泥晶自云岩及泥质白云岩,其下部岩石单元:c型为厚层及块状颗粒泥晶灰岩,d型为局部白云石化颗粒泥晶灰岩。e型为白云岩化颗粒泥晶灰岩,f型为中厚层含少量颗粒的泥晶结晶白云岩。从a型到f型正好构成一个米级旋回层序的环境变化谱系。根据米级旋回层序的有序垂直叠加形式,可以建立亮甲山组地层构成的复合海平面变化旋回层序:1个三级旋回层序包含3个四级旋回层序,13-15个五级旋回层序,60余个左右的米级旋回层序。通过这项研究表明,在浅水地层中进行露头旋回层序研究时,米级旋回层序是基本工作单元,其有序垂直叠加形式是识别长周期旋回层序的关键。     

泥盆纪海相碳酸盐岩碳同位素组成及演变

根据对六景泥盆系碳酸盐岩碳同位索组成的系统分析表明:从落霍柯夫期到布拉格期海洋中的δ13C是逐渐变重。埃姆斯期明显变轻,艾菲尔期又开始变重,特别是基维特期有较明显的正向偏移,并继续向上变重,至弗拉斯期与法门期之交达到最大,尔后逐渐变轻,反映了泥盆纪海洋碳同位索组成的演变趋势。这和泥盆纪(二级)海平面的变化趋势是基本一致的,反映海洋碳同位素组成与海平面变化及相关的气候和海洋、大气中CO2含量的成因联系。弗拉斯阶-法门阶界线附近δ13C的变化型式表明其间发生的生物绝灭事件是海平面升降和缺氧环境的周期性扩展等因素的累积效应的结果。     

2000年后中国北方东部地区夏季极端降水减少及水汽输送特征

本文研究了1961～2016年中国北方东部地区夏季极端降水日数和极端降水贡献率的年代际变化特征,并进一步分析了该地区极端降水和普通降水的大气环流和水汽输送的差异。主要的研究结果表明:1961～2016年中国北方东部地区夏季极端降水日数和极端降水贡献率在2000年前后发生显著年代际变化,2000年后夏季极端降水天数和极端降水贡献率显著减少。与1984～1999年相比,2000～2016年在对流层高层从欧洲大陆、中亚到东北—蒙古地区,位势高度异常呈现出“正—负—正”的大气波列,从而造成北方东部地区上空为正压的位势高度正异常控制,伴随着下沉运动,大气层结趋于稳定,这些环流条件不利于极端降水发生。2000年后负位相的太平洋年代际振荡（PDO）和正位相的北大西洋多年代际振荡（AMO）共同加强了北方东部地区上空的正位势高度异常。进一步研究表明,极端降水与普通降水的水汽输送和收支以及关键的局地大气系统存在着显著差异,较普通降水而言,极端降水在南北向水汽输送和收支上更强;北方东部地区低空为较强的闭合低压控制,并不断受到高层高位涡空气下传的影响。     

云南中部一次飑天气过程的雷达回波特征

利用地面资料和雷达回波,分析了2002年9月8日云南中部一次飑天气的发生、发展和演变情况,得出低纬高原飑天气出现时天气和要素变化为：雷暴最先出现,随后湿度急升,气温直线下降。在这突变过程中出现大风、大雨和冰雹,气压出现跳跃。飑线水平尺度长不到100km,宽仅10km,生消史两个小时左右。其雷达回波有前期征兆,发生演变过程,有一定特征。     

1955—2007年拉萨市雨季夜雨率变化特征

利用1955—2007年拉萨市逐日降水和气温地面观测资料,分析了拉萨市雨季（5—9月）夜雨率变化特征。结果表明：拉萨市整个雨季日夜雨率变化是比较稳定的,近50多年来基本没有发生明显的年代际变化。夜雨率与日降水量有显著关联,当日降水量在25 mm以下时,夜雨率随降水量增加而增大,当日降水量〈1 mm时夜雨率最小为75.2%,当日降水量为25 mm时,夜雨率达到最大值93.4%;夜雨率与日温差存在显著的负相关;拉萨多夜雨与地形有关,高夜雨率既有有利的一面,也会带来一些负面影响。因此,深入探讨夜雨率是制定有效防御气象灾害对策的重要依据。     

塑膜温室油桃休眠期的温度变化

本文详尽分析了冰岛低压和大西洋高压的长期变化规律，发现两者均具有明显的阶段性变化，而且冰岛低压和大西洋高压的强度具有明显的反相关。同时，还分析了大西洋高压和冰岛低压与我国气候的关系，发现大西洋高压与我国冬季气温基本呈正相关，而冰岛低压与我国气温大致呈反相关，但均没有显著影响，所以两者都不是影响我国气候变化的重要天气系统。     

北印度洋-南海季风区热带海洋极端波候变化特征

利用1979—2016年ERA-Interim有效波高（SWH）和海表风场数据,分析了南海-北印度洋极端海浪场分布和变化.结果表明：南海-北印度洋极端SWH分布和极端风速分布形态以及年际变化趋势高度一致,说明了涌浪为主的北印度洋和风浪为主的南海一样,极端SWH都由局地的极端风速控制;强极端SWH主要分布在阿拉伯海以及南海北部,阿拉伯海北部增长与该区域气旋强度增强有着密切关系,而南海的极端SWH主要受东北季风控制;东非沿岸极端SWH线性增长趋势则与索马里急流的年代际尺度上有逐渐增强的线性趋势有关.北印度洋及南海海域极端SWH距平场的EOF分析结果表明,南海极端SWH与北印度洋表现出反相变化的特征.北印度洋（南海海域）极端SWH多出现在西南季风（东北季风）期间,因为在西南季风（东北季风）期间,极端风速也相对增强.     

El Ni?o对东亚夏季风和夏季降水季节内变化的影响

基于1979~2012年候平均再分析资料,合成分析了El Ni?o对东亚夏季风和夏季降水季节内变化的影响。结果表明,在El Ni?o衰减年夏季,西太平洋副热带高压(副高)明显偏强,位置偏向西南。副高的这种异常特征随夏季的季节进程有明显变化,初夏异常较弱,盛夏期间异常达到最强。此外,根据东亚夏季风降水呈现阶段式北进的特征,将夏季分为华南前汛期、江淮梅雨期、华北和东北雨期以及华南后汛期来分析东亚夏季风和降水的季节内变化。在上述各个时期,大气对流层低层表现为一致的环流异常型,副高及其以南区域为异常反气旋,其北部为异常气旋。这种异常环流型加强了副高南部偏东风及其北部偏北风,增强了热带水汽输送和高纬度地区冷空气的入侵,二者结合造成主汛期地区降水增加。需要强调的是,上述环流异常型随东亚夏季风逐步向北推移,导致东亚各地区的主汛期降水增加,非主汛期降水减少,降水分布更为集中。