太平洋次表层海温年代际变率及其突变特征

利用经验正交函数展开和滑动t检验等方法研究了太平洋次表层海温的年代际变率特征。研究表明，太平洋次表层海温在19800年前后从上至下，先后经历了一次显著的年代际突变，而且随深度不同存在着四种不同的空间突变模态，这四种模态的形成与北太平洋海温异常的西南潜沉路径有着密切的联系。从北太平洋窗口区潜沉的年代际信号沿西南路径传播到副热带地区，在温跃层160m上下与西太平洋向东北传播的异常信号汇合。因此，北太平洋沿西南潜沉路径传播的年代际信号对ENSO的影响可能是间接的，而热带西南太平洋则可能扮演更为重要的角色。     

中国东海叶绿素浓度变化分析及其海水温度响应

海洋叶绿素浓度时空格局分析及与海水温度的响应研究对于海洋资源的开发和保护及赤潮的预防具有重要意义。本文基于2004—2018年东海叶绿素浓度和海水温度数据运用趋势分析及ArcGIS10.2软件,对东海叶绿素浓度作了时空分析研究,并结合海水温度进行了回归分析,以探究叶绿素对海水温度变化的响应机制。结果表明：①东海叶绿素浓度在2004—2018年间没有明显的年际变化特征。年内则随时间上下波动,冬季为波峰,夏季为波谷。离海岸带越近,叶绿素浓度越高。②东海海域海水温度在年际尺度上呈波动式起伏变化。在季节尺度上夏秋两季温度较高,春季次之,冬季最低。从沿海到外海海域海温逐渐升高。③就空间相关性而言,东海海域叶绿素浓度与海水温度整体呈负相关,在不同海域相关程度不同。长江口和外海区域叶绿素浓度与海水温度具有很强的相关性;在沿海区域,由于受到城市环境、经济发展及人类生产生活的影响,海水温度与叶绿素浓度的相关性不明显。     

Anatomizing the Ocean’s Role in Maintaining the Pacific Decadal Variability

ABSTRACT The role of ocean dynamics in maintaining the Pacific Decadal Variability （PDV） was investigated based on simulation results from the Parallel Ocean Program （POP） ocean general circulation model developed at the Los Alamos National Laboratory （LANL）. A long-term control simulation of the LANL-POP model forced by a reconstructed coupled wind stress field over the period 1949-2001 showed that the ocean model not only simulates a reasonable climatology, but also produces a climate variability pattem very similar to observed PDV. In the Equatorial Pacific （EP） region, the decadal warming is confined in the thin surface layer. Beneath the surface, a strong compensating cooling, accompanied by a basin-wide-scale overturning circulation in opposition to the mean flow, occurs in the thermocline layer. In the North Pacific （NP） region, the decadal variability nonetheless exhibits a relatively monotonous pattern, characterized by the dominance of anomalous cooling and eastward flows. A term balance analysis of the perturbation heat budget equation was conducted to highlight the ocean＇s role in main- taining the PDV-like variability over the EP and NP regions. The analyses showed that strong oceanic adjustment must occur in the equatorial thermocline in association with the anomalous overturning circulation in order to maintain the PDV-like variability, including a flattening of the equatorial thermocline slpoe and an enhancement of the upper ocean＇s stratification （stability）, as the climate shifts from a colder regime toward a warmer one. On the other hand, the oceanic response in the extratropical region seems to be confined to the surface layer, without much participation from the subsurface oceanic dynamics.     

青藏高原降水季节分配的空间变化特征

青藏高原是全球气候变化影响的敏感区域。在全球气候变暖的背景下,其水文气候过程发生了显著的变化,直接影响到区域水资源演化。然而,目前对该区域水文气候过程的时空演变规律仍认识不足。本文以青藏高原气象站点降水观测数据为基准,结合水汽通量资料,对13种不同源降水数据集质量进行对比分析;并选用质量较好的IGSNRR数据集识别了青藏高原降水季节分配特征的空间分布格局。结果表明,青藏高原东南、西南以及西北边缘地区降水集中度和集中期较小,夏季降水占全年降水比例不足50%;随着逐渐向高原腹地推进,降水集中度和集中期逐渐增大,雨季逐渐缩短且推迟,雨季降水占全年降水比例逐渐增大。降水季节分配的空间分布格局与水汽运移方向保持一致,即主要是由西风和印度洋季风的影响所致。基于此,识别出西风的影响区域主要位于高原35°N以北,印度洋季风的影响区域主要位于高原约30°N以南,而高原中部(30°N~35°N)降水受到西风和印度洋季风的共同影响。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原水文气候过程空间差异性。     

东亚夏季风建立前青藏高原地气温差变化特征

利用青藏高原地区112个站1980～2001年和部分站点1960～2000年的气温、地温资料,采用经验正交EOF和旋转经验正交REOF等方法,对东亚夏季风爆发前青藏高原地气温差的变化特征进行分析,并对其与东亚夏季风之间的联系进行了分析.结果表明,青藏高原地气温差一般超前气温、地温1个月达到全年最大值,比中国中东部同纬度...     

1470年以来中国东部季风区降水变化规律及趋势预估

超长系列的降水资料是分析气候变化和预估未来区域水安全形势的重要支撑,但目前观测资料只有几十年时间尺度,利用相关历史文献资料进行系列重建是延长现有观测资料的主要手段。基于《中国近五百年旱涝分布图集》和1959年以来实测降水资料,重建1470—2019年中国东部季风区的长序列降水数据,分析近550 a以来区域降水变化规律,剖析气候自然变异规律和人为气候变化对历史降水的影响,并通过CMIP6中等分辨率气候系统模式下的4种情景降水数据预估未来降水变化趋势。研究表明：(1)东部季风区降水年际分布不均,有明显的丰枯变化,1470—1691年整体处于枯水期,1692—1924年处于丰水期,1925年至今处于枯水期,存在准181 a周期;(2) 1991年后人为气候变化的影响已经显现,海河、黄河下游和长江流域部分降水倾向率发生显著变化,东部季风区总体降水增加趋势加快;(3)在未来气候变化情景下多年平均降水量较基准期(1961—1990年)显著增加,季节性变化加大,区域旱涝风险加剧。由于未来气候情景的不确定性,未来降水趋势预测的可信度尚未可知,需要进一步增强风险分析。     

典型拉尼娜事件与1988-1989年拉尼娜事件生命史演变差异性成因分析

利用海洋混合层海温热量收支诊断方法和两套海洋同化再分析资料,对比分析典型拉尼娜事件和1988-1989年特殊拉尼娜事件生命史演变成因.研究结果表明,典型拉尼娜事件在发展年冬季到达最强值后通常缓慢衰减,在次年秋季时再次增强形成第二次拉尼娜事件.而1988-1989年拉尼娜事件在发展年底时到达最强值后迅速衰减,并在次年秋季...     

Random field characterization of uniaxial compressive strength and elastic modulus for intact rocks

Rock properties exhibit spatial variabilities due to complex geological processes such as sedimentation,metamorphism, weathering, and tectogenesis. Although recognized as an important factor controlling the safety of geotechnical structures in rock engineering, the spatial variability of rock properties is rarely quantified. Hence, this study characterizes the autocorrelation structures and scales of fluctuation of two important parameters of intact rocks, i.e. uniaxial compressive strength(UCS) and elastic modulus(EM).UCS and EM data for sedimentary and igneous rocks are collected. The autocorrelation structures are selected using a Bayesian model class selection approach and the scales of fluctuation for these two parameters are estimated using a Bayesian updating method. The results show that the autocorrelation structures for UCS and EM could be best described by a single exponential autocorrelation function. The scales of fluctuation for UCS and EM respectively range from 0.3 m to 8.0 m and from 0.3 m to 8.4 m.These results serve as guidelines for selecting proper autocorrelation functions and autocorrelation distances for rock properties in reliability analyses and could also be used as prior information for quantifying the spatial variability of rock properties in a Bayesian framework.     

热带太平洋气候变率的三类模态及与ENSO强度变化的关系

基于Kaplan等重建的1856—2001年全球海表水温距平(SSTA)资料，用小波变换分析了热带太平洋SSTA的气候变率，对热带太平洋SSTA分别进行2—8、8—30和30—100a带通滤波，然后进行EOF分解。结果发现，ENSO模态具有5a左右的年际变化和15a左右的年代际变化2种显著周期，当二者位相相同时，ENSO事件加强，当二者位相相反时，ENSO事件减弱，当年际变化不明显时，显著的年代际变化也可单独导致ENSO事件；热带太平洋SSTA气候态变率以西太平洋暖池和赤道两侧的热带中东太平洋明显海温同号异常为主要特征，具60a左右的周期，其相位变化与气候跃变及El Nifio事件的类型有密切联系；长期增温倾向加大了El Nifio事件的振幅。文章最后指出，ENSO事件强度变化是由年际、年代际和气候态等3类模态变率共同作用的结果，在ENSO预报模式中考虑并引入年代际和气候态变化对ENSO循环的影响，是提高ENSO预测水平的有效途径之一。     

东北冷涡及其气候影响

基于自动识别、追踪方法得到的近50年东北冷涡数据集, 本文研究了东北冷涡的年际变率及演变趋势, 并分析了其持续性活动对我国气候的影响及相关联的大尺度环流异常特征。结果表明, 东北冷涡具有很明显的年际变率, 且存在2.5年左右的主振荡周期, 但没有显著的长期变化趋势。东北局地在持续性冷涡控制下, 四季气温均明显偏低, 并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在东北冷涡活跃的夏季, 长江流域往往降水显著偏多; 而在冬季东北冷涡频繁活动时, 我国大部分地区往往低温少雨, 这与强盛的东亚冬季风密切相关。研究结果表明, 冬季东北冷涡活动和东亚冬季风强度之间的相关系数达到99%的信度水平。在东北冷涡活跃的夏季, 东亚地区对流层维持着深厚的偶极型位势高度异常, 高空急流向南偏移并略加强, 低层西北太平洋反气旋异常和中纬度地区的东风异常有助于局地的水汽通量的辐合, 进而有利于降水的偏多。