强El Niño衰减年东亚夏季风的季节内变化:1998年和2016年的对比分析

本文对比分析了1998年和2016年这两个强El Ni?o衰减年东亚夏季风的季节内变化。结果表明,在6~7月期间,由于热带印度洋海温偏高、对流偏强,造成西太平洋暖池对流偏弱,西太平洋副热带高压（副高）偏西偏强,长江流域降水偏多,华南偏少,东亚夏季风异常具有典型的El Ni?o衰减年特征。但两年的8月份有很大差异,虽然1998年8月与6~7月相似,但2016年8月份则完全不同。受乌拉尔地区异常反气旋的影响,源自西伯利亚东部的北风异常穿越东亚并直抵暖池地区,造成副高分裂并减弱东退,同时激发暖池对流发展,而对流的发展则进一步促使副高减弱。因此,2016年8月东亚夏季风异常与1998年8月相反,中国北方夏季降水异常也呈现很大差异。另外,1998年热带大西洋偏暖,并通过热带环流变化影响到东亚夏季风异常,其强迫作用与热带印度洋类似。而2016年大西洋海温异常较弱,对东亚夏季风影响也较弱。因此,El Ni?o对东亚夏季风的影响不仅与其强度有关,还与El Ni?o衰减之后造成的印度洋和大西洋海温异常有关。本文的分析结果表明,即使在强El Ni?o衰减年夏季,由于El Ni?o之间的个性差异以及其他因子的影响,东亚夏季风季节内变化仍然能呈现出显著差异,特别是在8月份。因此,在预测东亚夏季风异常时,宜将6~7月和8月分别考虑。此外,为进一步提高东亚夏季风预测水平,除传统的季度预测外,还需要进一步加强季节内尺度的预测。     

Teleconnection between Winter Arctic Oscillation and Southeast Asian Summer Monsoon in the Pre-Industry Simulation of a Coupled Climate Model

A 600-year pre-industrial simulation with Bergen Climate Model(BCM)Version 2 is used to investigate the linkage between winter Arctic Oscillation(AO)and the Southeast Asian summer monsoon(SEASM)on the inter-decadal timescale.The results indicate an in-phase relationship between the AO and SEASM with periods of approximately 16–32 and 60–80 years.During the positive phase of winter AO,an anomalous surface anti-cyclonic atmosphere circulation appears over North Pacific in winter.The corresponding anomalies in ocean circulation and surface heat flux,particularly the latent and sensible heat flux,resemble a negative Pacific Decadal Oscillation(PDO)-like sea surface temperature(SST)pattern.The AO-associated PDO-like winter SST can persist into summer and can therefore lead to inter-decadal variability of summer monsoon rainfall in East and Southeast Asia.     

季节内尺度热带-中纬相互作用机制初探

本文使用一个简单的全球二层大气环流模式作了强迫响应数值试验。模式中引入了代表热带低频偶极型对流的异常强迫.结果表明这一强迫不仅能激发显著的局地大气响应,也能引起北半球中纬显著的低频异常波列,中纬波列的发展与热带强迫变化之间存在四分之一位相差关系.这些结果与观测研究的结果一致.进一步的分析表明,大气响应的位相滞后与强迫产生的能量从内模向外模的非线性转换过程有关.最后提出了季节内尺度热带-中纬相互作用的可能机制.     

气候平均状况下亚洲夏季风的季节内演变过程

根据1979—1995年美国NOAA的向外长波辐射逐日资料,用功率谱分析和带通滤波方法,对气候平均状况下亚洲夏季风的季节内演变过程进行分析,归纳得到亚洲季风区各个子系统季节内变化的8个关键阶段。利用1979—1999年NCEP/NCAR的大气环流再分析资料及中国气象局降水资料CMAP,对每个关键阶段亚洲夏季风的环流和降水的时空演变特征进行分析,得到亚洲季风区环流和降水季节内变化的物理图像。研究表明,在不同的季节内演变阶段,亚洲夏季风各个子系统成员的环流系统的变化特征可以将亚洲夏季风系统的季节内演变过程较好地描述出来。     

Activities of Low-Frequency Waves in the Tropical Atmosphere and ENSO

ＥＮＳＯ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｔｈｅｏｃｃｕｒｅｎｃｅｏｆＥＮＳＯｉｓｓｔｉｌａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｉｎｃｌｉｍａｔｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎ．ＵｓｉｎｇｔｈｅＥＣＭＷＦｄａｔａ,ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｎＥＮＳＯａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｖｅｓｉｎｔｈｅｔｒｏｐｉｃａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＩｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｏｃｕｒｅｎｃｅｏｆＥＮＳＯｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｉｎｔｒａｓｅａｓｏｎａｌｏｓｃｉｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｗａｖｅｓ（ｔｈｅｐｅｒｉｏｄ＞９０ｄａｙｓ）ｉｎｔｈｅｔｒｏｐｉｃａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．ＡｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｃｕｒｅｎｃｅｏｆＥｌＮｉｎｏｅｖｅｎｔ,ｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙｏｆｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｖｅｓｈａｓｏｂｖｉｏｕｓｖａｒｉａｔｉｏｎ：ｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｉｎｔｒａｓｅａｓｏｎａｌ（３０－６０ｄａｙｓ）ｏｓｃｉｌａｔｉｏｎ     

有蒸发-风反馈和海-气相互作用的CISK开尔文波——热带季节内振荡机制的进一步研究

将波动－CISK（积云对流加热反馈）、海－气相互作用和蒸发－风反馈都引入一个简单理论模式，研究了他们在驱动热带大气季节内振荡（ISO）中的作用。其结果表明：波动－CISK在减慢激发波的位相速度以接近观测到的热带ISO的移速过程中起主要作用；而蒸发－风反馈的主要作用是使激发波不稳定；海－气相互作用在减慢激发波的移速方面也有一定作用。因此，波动－CISK和蒸发－风反馈可认为是热带ISO的主要动力学机制。本研究还表明，由于蒸发－风反馈和海－气相互作用的影响，激发波是一种频散波，这种频散性可以更好地解释热带大气中ISO的活动特征。     

Application of a serial extended forecast experiment using the ECMWF model to interpret the predictive skill of tropical intraseasonal variability

The extended-range forecast skill of the ECMWF operational forecast model is evaluated during tropical intraseasonal oscillation (ISO) events in the Indo-West Pacific warm pool. The experiment consists of ensemble extended serial forecasts including winter and summer ISO cases. The forecasts are compared with the ERA-40 analyses. The analysis focuses on understanding the origin of forecast errors by studying the vertical structure of relevant dynamical and moist convective features associated with the ISO. The useful forecast time scale for circulation anomalies is in average 13 days during winter compared to 7–8 days during summer. The forecast skill is not stationary and presents evidence of a flow-dependent nature, with states of the coupled system corresponding to long-lived convective envelopes associated with the ISO for which the skill is always low regardless of the starting date of the forecast. The model is not able to forecast skillfully the generation of specific humidity anomalies and results indicate that the convective processes in the model are associated with the erosion of the ISO forecast skill in the model. Circulation-associated anomalies are forecast better than moist convective associated anomalies. The model tends to generate a more stable atmosphere, limiting the model’s capability to reproduce deep convective events, resulting in smaller humidity and circulation anomalies in the forecasts compared to those in ERA-40.     

边界层动力过程在Madden-Julian振荡发展中的作用

利用包括边界层爱克曼辐合－降水加热过程在内的短期气候变化模式［１］，研究了Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡［１１，１２］形成的机制。当经圈方向用抛物圆柱函数展开，并对赤道偶对称解取ｎ＝０，２，４三个截断模时，在长波近似下的自由波解，一为向东的Ｋｅｌｖｉｎ波，另外两支为向西的Ｒｏｓｓｂｙ波。当考虑边界层动力影响后，修正后的Ｋｅｌｖｉｎ波，其向东传播的速度约为１０ｍｓ－１，且在长波波段是不稳定的，最不稳定的波出现在纬向一波附近，不稳定增长率的量级约为Ｏ（１０ｍ－６ｓ－１），理论结果和Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡在赤道附近主体环流东传的观测事实接近。另外两支修正后的Ｒｏｓｓｂｙ波，其中经圈尺度较小的那支波，除波长极长的波外，波是阻尼的；但另一支经圈尺度较大的波，在短的波段是不稳定增长的，这似乎可以用来解释Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡中大尺度超级云团的西传过程。这些结果表明边界层动力过程在Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡的形成中是一种重要的机制。     

北京气候中心大气模式对季节内振荡的模拟

对北京气候中心大气模式(BCC AGCM2.0.1)模拟热带季节内振荡的能力进行了检验.北京气候中心新一代气候模式(BCC AGCM2.0.1)是在原中国国家气候中心模式的基础上参考NCAR CAM3改进形成的.新模式中引进了一个新的参考大气和参考面气压.因此原模式的预报量中的气温(T)和地面气压(p_s)则变为它们对参考大气气温的偏差和对参考面气压的偏差.模式还加入了新的Zhang-Mcfarlane对流参数化方案,并对其参数计算方法进行调整和改进.此外还对模式边界层处理、雪盖计算等进行了改进.上述模式在实测的月海温作为下边界条件的情况下运行52年(1949年9月-2001年10月).然后对运行结果中的季节内振荡的状况进行分析,主要结果如下:NCAR CAM3模式模拟热带季节内振荡的能力很差,主要表现在模拟的热带季节内振荡强度很弱;东移波与西移波的强度很接近,而实际观测中是东移波的能量要远大于西移波;季节内振荡的季节变化及空间分布与观测相差很远.北京气候中心大气模式(BCC AGCM2.0.1)模拟热带季节内振荡的能力有显著的提高.模拟的热带季节内振荡很明显,强度接近于观测结果;模拟东移波的能量要大于西移波,这与观测较为一致;季节内振荡的季节变化和空间分布与观测相差不大.总的来看,BCC AGCM2.0.1模式在模拟热带季节内振荡方面比CAM3模式有明显的改进.     

气候变化背景下北极海冰对我国冬季气温的影响研究

利用1961—2015年中国冬季气温资料、中国气象局逐月北极海冰密集度指数资料和美国国家海洋和大气管理局(NCEP/NCAR)环流资料,采用滑动相关、时滞相关及偏相关等分析方法,探讨了秋季北极海冰对中国冬季气温的影响。结果表明,秋季北极海冰改变了后期冬季西西伯利亚高压和华北高压强弱,导致我国西北地区和长江与黄河之间地区冬季气温异常。进一步分析发现,西北地区冬季气温的异常主要是受西西伯利亚高压影响,而长江与黄河之间冬季气温的异常主要是受华北高压影响。而秋季北极海冰通过改变后期冬季欧亚中高纬度环流,进一步影响高原地区冬季气温。