基于地理探测器的中国亚热带北界探讨

暖温带与亚热带的分界线,是自然区划中一条重要的自然界线,它的划分问题曾引起诸多学科学者的争论。由于早期综合自然区划研究多以定性、专家集成方法为主,同时区划目的、使用指标等多有不同,导致不同学者所划分的自然区多存在一定的差异。本文基于空间分异性思想,使用地理探测器定量探测气候指标对中国亚热带北界的影响,选择其中q值较大的指标如日均温≥0℃天数、最冷月1月均温、年降水和湿润指数等作为主导因子并参考植被、土壤数据探讨亚热带北界界线的位置。结果表明：① 地理探测器法可以快速、准确地筛选自然区划的主要气候指标,并确定分界线的准确位置,提高了自然区划研究的技术水平和区划界线的客观性。② 使用地理探测器划分的新界线在研究区西部位于秦岭南坡1000~1600 m的位置,与以往界线相比略偏南;在研究区东部河南东部、安徽北部比以往界线略偏北。在保持自然要素完整性的同时,新界线具有更大的q值,表明新界线可以很好的反映暖温带与北亚热带2个区划带之间的差异,划分结果具有合理性。     

与西太平洋暖池上空对流年际变化相关联的大气环流和海温

诊断分析了热带西太平洋暖池上空对流弱和强的情况下,大气环流和海温所表现出来的差异。本文中西太平洋暖池是指（１１０－１６０°Ｅ,１０－２０°Ｎ）地区,向外射出长波辐射（ＯＬＲ）在该地区具有明显的年际变率。对西太平洋暖池对流弱和强之间大气环流和海温的差别进行了合成分析。首先,利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＰ再分析资料和卫星观测的 ＯＬＲ资料进行了分析。之后,利用欧洲中期天气预报中心再分析资料和再分析计算而得的ＯＬＲ资料重复进行了合成分析。合成结果表明由这两套资料所分析得到的结果非常相象。与西太平洋暖池上空弱（强）对流显著对应的大气环流表现为北太平洋副热带高压的西伸（东退）,以及副高西北侧更强（弱）的西风。此外,在局地（即暖池）上空,还显著对应着东（西）风异常和下沉（上升）气流异常。对应于西太平洋暖池对流强弱,最为显著的海温差别（对流弱减去对流强）为印度洋、孟加拉湾和南海的正海温异常。也就是说,西太洋暖池上空的对流与局地海温异常只有微弱的联系,而与其西部的海温异常密切相关。     

Anomalous Western Pacific Subtropical High during Late Summer in Weak La Nia Years: Contrast between 1981 and 2013

Both 1981 and 2013 were weak La Niña years with a similar sea surface temperature (SST) anomaly in the tropical Pacific, yet the western Pacific subtropical high (WPSH) during August exhibited an opposite anomaly in the two years. A comparison indicates that, in the absence of a strong SST anomaly in the tropics, the cold advection from Eurasian high latitudes and the convection of the western Pacific warm pool play important roles in influencing the strength and position of the WPSH in August. In August 1981, the spatial pattern of 500 hPa geopotential height was characterized by a meridional circulation with a strong ridge in the Ural Mountains and a deep trough in Siberia, which provided favorable conditions for cold air invading into the lower latitudes. Accordingly, the geopotential height to the north of the WPSH was reduced by the cold advection anomaly from high latitudes, resulting in an eastward retreat of the WPSH. Moreover, an anomalous cyclonic circulation in the subtropical western Pacific, excited by enhanced warm pool convection, also contributed to the eastward retreat of the WPSH. By contrast, the influence from high latitudes was relatively weak in August 2013 due to a zonal circulation pattern over Eurasia, and the anomalous anticyclonic circulation induced by suppressed warm pool convection also facilitated the westward extension of the WPSH. Therefore, the combined effects of the high latitude and tropical circulations may contribute a persistent anomaly of the WPSH in late summer, despite the tropical SST anomaly being weak.     

冬季东亚高空副热带急流和温带急流协同变化与中国南方地区降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析数据和中国台站降水资料研究冬季东亚高空副热带急流和温带急流协同变化特征及其与中国南方地区降水的关系,发现冬季东亚高原急流与温带急流同期反向协同变化特征最为显著。即高原急流增强,同时温带急流减弱(SW型)和高原急流减弱,同时温带急流增强(WS型)。当高原急流增强(减弱)而温带急流减弱(增强)时,中国南方地区降水显著增加(减少)。合成分析表明,不同急流协同变化型态下冷暖空气活动特征存在较大差异,高原急流与温带急流的反向协同变化可以真实反映与冬季中国南方地区降水相关联的冷暖空气活动特征,进而导致不同降水形态的产生。     

青藏高原、中国东部及北美副热带地区夏季降水系统发生频次的TRMM资料分析

利用1998—2011年夏季（6—8月）TRMM卫星资料分析青藏高原（TP）、中国东部（EC）及北美副热带西部（WNA）和东部（ENA）降水系统的发生频次,定义降水系统为TRMM测雨雷达观测到近地面有降水的相邻像元组成的个体,即RPF （Radar Precipitation Feature）,将RPF分为全体RPF、大面积RPF（面积＞1000 km2）和小面积RPF（面积不＜400 km2）3组,对比分析四个区域内各组的RPF个数发生频次和RPF像元个数发生频次,主要结果如下：（1）全体RPF的个数发生频次在青藏高原地区最高,北美东部地区最低;全体RPF的降水像元个数发生频次在中国东部最高,青藏高原最低。（2）四个区域内RPF发生频次的日变化主要为单峰结构,峰值出现在当地午后至傍晚,且大面积RPF的峰值时间晚于小面积RPF的;中国东部地区RPF降水像元个数发生频次则具有双峰结构。（3）RPF降水像元个数发生频次的分析结果与以往基于地面观测降水量的分析结果相似。     

我国热带亚热带部分地区花岗岩和片麻岩中黑云母风化研究

综合应用Ｘ射线衍射、扫描电镜、透射电镜及偏光显微镜等技术手段研究了我国热带、亚热带部分地区花岗岩和片麻岩中黑云母的风化现象。结果表明，化学风化产物主要有黑云母／蛭石不规则间层矿物、水黑云母、蛭石、０．７ｎｍ埃洛石及铁的氢氧化物（氧化物）等。影响黑云母风化及次生产物形成的主要因素包括黑云母的晶体结构和化学成分、气候、风化壳母岩的矿物成分等。     

西北太平洋累积气旋能量的年代际变化

利用1949—2011年CMA-STI热带气旋最佳路径数据集,分析了西北太平洋累积气旋能量(ACE)的年代际变化特征。结果表明,西北太平洋热带气旋(ACE)的年代际变化主要分为1957—1967高值期、1976—1986过渡期和1998—2008低值期。其中强热带风暴(STS)、台风(TY)和超强台风(SuperTY),特别超强台风是决定成分。副热带高压偏弱,垂直风切变偏小,低纬度低空正涡度异常偏东以及低纬度海表面温度(SST)正异常偏东等背景场的年代际特征,有利于形成ACE的年代高值期。     

夏季长江淮河流域异常降水事件环流差异及机理研究

长江、淮河同处东亚中纬度,天气过程的大尺度环流背景相似,大量相关研究基本是把江淮流域天气气候事件作为一个整体研究,然而对长江、淮河流域夏季降水的时空变化进行分析发现,长江、淮河流域夏季异常降水事件有各自不同的年际、年代际变化特征,但环流差异及成因并不十分清楚。本文根据中国台站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,利用物理量诊断和现代统计学等方法,重点分析长江、淮河流域梅雨期降水异常事件发生时南北半球大气环流内部动力过程的差异及成因。研究指出:长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年500 hPa位势高度场亚洲中高纬度环流呈现为南北向（东西向）的波列与东亚中高纬鄂霍茨克海阻塞频次增多（减少）以及200 hPa高度场上东亚副热带高空西风急流强度加强（减弱）、稳定（移动）有关;长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年主要水汽来源与南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）造成西太平洋150°E～180°（阿拉伯海50°E～60°E）地区越赤道气流加强有关。长江（淮河）流域梅雨期异常降水事件大气环流内部动力过程最显著的差异表现为:东亚副热带高空西风急流加强（减弱）以及南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）。     

夏季沿西亚急流Rossby波活动异常的波源和能量传播及转换特征

用1958-2003年NCEP/NCAR再分析资料,利用涡度源方程、Eliassen-Palm通量(EP通量)和非绝热效应的波能方程,分析了夏季沿西亚急流Rossby波活动(WAJRA)异常的波源、能量传播和转换特征,从大气动力学内部机制上进一步认识WAJRA异常的成因,提高对中高纬大气环流异常机理的理解.研究表明,对流层高层位于地中海和北大西洋-斯堪的纳维亚半岛的负涡度源区和EP通量强辐散区为夏季WAJRA异常的波源区.当波源区位置和强度出现异常时,波源所激发东传的Rossby波活动也出现异常,从而导致WAJRA强弱变化.WAJRA强(弱)年冰岛-斯堪的那维亚半岛(斯堪的那维亚半岛以东)EP通量强辐散区激发Rossby波并沿2条路径向东传播,一支向东传播在乌拉尔山附近转向东南并在里海、咸海-新疆上空进入亚洲副热带西风急流传播增强(减弱),另一支直接向东南方向传播在地中海东部-黑海附近进入亚洲西风急流增强(减弱),此外,地中海上空EP通量辐散也增强(减弱),它们共同作用使得WAJRA增强(减弱).沿西亚地区副热带西风急流(简称西亚急流,指亚洲副热带西风急流的15°-60°E部分)非绝热加热产生扰动有效位能远大于基本气流动能向扰动动能的转换和基本气流有效位能向扰动有效位能的转换.西亚急流Rossby波活动强年(弱年)伊朗高原及其北侧的西亚地区非绝热加热产生的有效位能增强(减弱)显著,是WAJRA增强(减弱)的能量源.     

基于小波分解和最小二乘支持向量机的西太平洋副高预测模型

用小波分解（WT）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）相结合的方法,建立西太平洋副热带高压面积指数的预报模型。该方法首先将西太平洋副热带面积指数（SI）分解为相对简单的带通分量信号,利用LS-SVM建立各分量信号的独立预报模型,然后对预报结果进行集成。为了评估和比较该方法的预报效果和技术优势,最后比较了在同等条件下WT～LS-SVM模型和神经网络、线性回归模型的独立检验预报效果。试验结果表明,该方法具有泛化能力强、预报精度高、训练速度快、稳定性好、便于建模等优点,具有良好的应用前景。