1961～2017年雅鲁藏布江河谷地区夏季气候暖干化趋势

基于1961～2017年青藏高原腹地雅鲁藏布江河谷地区4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）夏季（6～8月）月平均气温、降水和相对湿度等观测资料,分析了该地区夏季气候年际和年代际演变特征,并探讨了气温、降水和相对湿度在年际和年代际时间尺度上的相互关系以及与总云量和地面水汽压的联系。结果表明:（1）1961～2017年该地区夏季气候出现了暖干化趋势。气温（相对湿度）显著升高（下降）,降水趋势变化不明显;本世纪初气温（相对湿度）均发生了显著的突变。（2）该地区夏季气候因子间在年际和年代际时间尺度上存在密切关系:气温与相对湿度和降水均存在明显的负相关,降水与相对湿度为正相关。（3）该地区夏季气候因子间的年际和年代际变化与同期总云量和地面水汽变化有关。1961～2017年总云量持续减少是气温显著升高的主要原因之一,气温的显著升高和降水变化不明显又造成了相对湿度的显著下降。     

RESEARCH ON THE INTERANNUAL AND INTERDECADAL VARIABILITIES OF THE MONSOON TROUGH AND THEIR IMPACTS ON TROPICAL CYCLONE GENESIS OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN

In this paper, we mainly summarize and review the progresses in recent climatological studies (by CMSR, IAP/CAS and some associated domestic and international institutions) on the interannual and interdecadal variabilities of monsoon troughs and their impacts on tropical cyclones and typhoons (TCs) geneses over the western North Pacific Ocean. The climatological characteristics of monsoon troughs and four types of circulation patterns favorable to TCs genesis over the western North Pacific Ocean in summer and autumn are given in this paper. It is also shown in this paper that the monsoon trough over the western North Pacific Ocean has obvious interannual and interdecadal variabilities. Especially, it is revealed in this paper that the interannual and interdecadal variabilities of the monsoon trough over the western North Pacific Ocean influence the TCs genesis not only through the impact on distributions of the vorticity in the lower troposphere and the divergence in the upper troposphere, the water vapor in the mid- and lower troposphere and the vertical shear of wind fields between the upper and lower troposphere over the western North Pacific Ocean, but also through the dynamical effects of the transition between convectively coupled tropical waves and providing disturbance energy. Besides, some climatological problems associated with TCs activity over the western North Pacific Ocean that need to be studied further are also pointed out in this paper.     

中国东部夏季降水型的年代际变化及其与北太平洋海温的关系

采用中国160站降水资料、NOAA ERSST海温资料以及ERA－40大气再分析资料, 分析了中国东部夏季降水型的年代际变化特征及其与北太平洋海温的可能联系。结果表明: 中国东部夏季降水型在近50年中经历了两次年代际变化, 第1次发生在20世纪70年代中后期, 北太平洋中纬度地区冬季海温由正距平向负距平转变, 太平洋年代际振荡(PDO, Pacific decadal oscillation) 由负位相向正位相转变, 通过影响东亚夏季风环流, 使东亚夏季风减弱, 中国东部夏季降水从北到南呈现出“＋－＋” 转变为“－＋－”的三极分布形态, 这次年代际变化体现了同一模态正负位相的转变; 第2次发生在20世纪80年代末90年代初, 北太平洋海温转变为日本以南西北太平洋的正距平分布, 同时菲律宾群岛附近海温偏暖, 西太平洋副热带高压偏南偏西, 使得中国东部夏季降水由北至南转变成“－＋”的偶极分布形态, 这次年代际变化体现了一种模态向另一种模态的转变。     

东亚夏季风年代际变化——基于全球观测海表温度驱动NCAR Cam3的模拟分析

利用1950~1999年逐月全球观测海表温度驱动的NCAR Cam3全球大气环流模式50年模拟结果及1958~1999年ECMWF再分析资料,通过定义东亚夏季风指数,对比分析了东亚夏季风的年代际变化及其对应的大气环流特征,初步探讨了20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱的可能机制。结果表明:模拟的东亚夏季风具有很明显的年代际变化,并在20世纪70年代末发生了突变,由强夏季风转为弱夏季风,大气环流也相应发生了明显变化。在强夏季风时期,500 hPa距平高度场上,在亚太地区从低纬度到高纬度为负、正、负距平分布,呈现出一个西南—东北向的波列;850 hPa距平风场上,在孟加拉湾及南海附近为异常反气旋,在西北太平洋区域则为强大的异常气旋,日本北部有一异常反气旋存在。西北太平洋副热带高压加强、南压、西伸。在垂直经向环流上,东亚Hadley环流减弱,对流层低层出现异常南风,东亚夏季风加强。在弱夏季风时期,大气环流变化则基本相反。通过对模拟的东亚夏季风与观测海温关系的探讨,发现20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱可能与北印度洋和南海附近海温年代际增暖并导致孟加拉湾、南海及日本附近产生异常气旋有关。     

近40年来东亚冬季风的年代际时空变化趋势

利用经验正交函数－奇异值分解（EOF－SVD）综合分析方法和1961～2000年NCEP/NCAR月平均再分析资料对近40年来东亚冬季风和冬季表面气温的年代际变化特征及其相关关系进行了分析。研究结果表明, EOF得到的冬季海平面气压场主成分空间结构（第一特征向量）及其时间系数可以较好地反映出东亚冬季风的变化, 而且可以同时得到东亚冬季风强度和南扩程度的变化, 具有一定的优越性。通过对冬季海平面气压和表面气温年代际分量的EOF－SVD综合分析, 发现了东亚冬季风强度减弱、南扩加强的年代际变化趋势, 冬季表面气温则表现出中高纬地区海陆热力差异减弱、低纬地区海陆热力差异加强的年代际变化特征, 两者之间存在很好的对应关系。另外, 大陆冬季表面气温与海平面气压的年代际对应关系比海洋的更加显著, 表明对温室效应的区域气候响应与东亚冬季风的年代际变化之间可能存在较为密切的联系。     

近50年拉萨日照时数的变化特征

采用气候倾向率方法对拉萨1953～2005年的年、季节日照时数变化趋势分析表明,近50年来拉萨年日照时数和各季节日照时数都存在不同程度的减少趋势,年日照时数以每10年27.6h倾向率减少,且这种减少的趋势在增大,主要表现在夏、秋季。20世纪50～80年代年日照时数均为正距平,90年代以负距平为其主要的年际变化特征;90年代夏季日照明显偏少,60年代冬季日照充足。年日照时数90年代末出现异常偏少年,夏季日照时数仅在2000年出现了异常偏少现象,而冬季日照时数多异常年份,主要发生在50年代。年平均总云量减少趋势明显,低云量下降趋势显著。     

中国东部气候年代际变化三维特征的研究进展

围绕发生在20世纪70年代末的中国东部气候年代际变化,近年来,作者围绕着其气候要素变化的区域特点、在不同季节的表现特征和对应的大气环流变化等,进行了系统分析和讨论,较为全面地给出了其变化的三维空间结构图像,本文对这方面的研究进展进行了总结。研究表明,我国东部气候的年代际变化具有显著的三维结构特征,它与东亚对流层中上层温度的变化存在直接联系,具体表现特征随季节而变化。对流层中上层出现的年代际尺度变冷,一方面通过其上层的气旋式环流异常,使得东亚急流轴以南的西风增强,一方面通过其下层的反气旋式环流异常,导致东亚夏季风减弱。西风急流增强通过改变对流层中上层的辐散强度,触发独特的云－辐射反馈过程,对青藏高原下游地面气温变冷发挥重要作用;西风急流偏南和夏季风减弱,最终导致中国东部“南涝北旱”型降水异常。东亚对流层上层变冷和青藏高原下游地面气温变冷开始于3月,与近几十年来冬季北大西洋涛动(NAO)的增强趋势存在显著联系。从3月到9月,对流层上层冷中心的位置和强度随季节而变化:从3月到5月,冷中心逐渐南移并加强,5月移至35oN以南,导致中国东南部地区出现干旱化趋势;冷中心在7～8月的盛夏季节位于(40oN,110oE)附近,造成中国东部的“南涝北旱”型降水异常。该研究为评估大气环流模式和海气耦合模式的模拟性能、检验不同强迫因子在东亚气候年代际变化中的作用,提供了直接的观测依据。对参加WCRP组织的IPCC AR4“二十世纪气候耦合模式模拟”计划的19个耦合模式模拟结果的分析表明,在包括气溶胶和温室气体在内的实际外强迫作用下,目前的耦合模式难以模拟出发生在20世纪70年代末的东亚气候年代际变化。无论对东亚气候变化归因研究,还是对适合东亚气候的数值模式研发,本文都提出了新的问题。     

全球变暖背景下我国春季气温的时空变化特征

利用我国台站观测逐日气温资料和美国NCEP/NCAR再分析大气环流资料,通过分析比较我国1951—1980和1981—2010年两个时段春季气温的季节、月、候时间尺度的气候平均特征,研究20世纪80年代以后的春季气温和季节进程的变化特征,并初步探讨了春季气温变化的可能原因。结果表明：20世纪80年代以后,除了西南等地,全国大部分地区春季增温,由东北到西南呈现气温“升高—降低”的形势。在春季3—5月,除西南局部地区气温下降外,全国其余大部分地区气温升高0~1℃。3—5月季节进程在江南和西南东部地区加快,内蒙古和华南南部地区则经历了由快到慢的变化,东北地区、西南地区南部、西北地区北部春季进程速度减慢。总体来说,在全球变暖背景下,我国东部地区春季开始早、结束早,西部地区春季开始和结束时间变化不明显。与1951—1980年相比,20世纪80年代以后,春季乌拉尔山地区高压减弱,东亚大槽减弱,亚洲中高纬地区纬向环流加强,西太平洋副热带高压加强,东亚副热带西风急流明显增强,因此不利于来自北半球极地和高纬地区的冷空气影响我国,我国大部（特别是东北）地区春季气温偏高。但是,中东急流偏强,东亚副热带急流偏南,有利于欧洲中东部冷空气影响我国西南地区,导致西南地区气温偏低;同时,南支槽偏弱,不利于印度洋和孟加拉湾的暖湿气流向北影响我国西南地区,也使得西南地区气温易于偏低。     

商丘暴雨日及分布特征研究

对商丘国家观象台1954-2005年月报表中挑取的符合暴雨日条件的142个样本分析,结果表明:商丘暴雨日具有明显的季节性,频发于7、8月份;暴雨日年平均2.73个;日暴雨量最大(193.3 mm)不超过200 mm;最长连续暴雨日数不超过2日;连续暴雨日降水量累计(223.9 mm)不超过250 mm;1 h最大降水量不超过70 mm。暴雨日的年代际变化特征明显,20世纪80年代后暴雨日出现较晚,60-90年代的暴雨日数递减,90年代后有增加趋势;大暴雨日数自60年代起有逐步增加趋势。暴雨日对月、年降水量有显著贡献,4-9月暴雨日对月降水量的贡献很大,且从4月到7月暴雨日的贡献呈递增趋势。一年内暴雨日出现5次时,当年的年雨量为偏多年份。     

How Well do Existing Indices Measure the Strength of the East Asian Winter Monsoon？

Defining the intensity of the East Asian winter monsoon (EAWM) with a simple index has been a difficult task. This paper elaborates on the meanings of 18 existing EAWM strength indices and classifies them into four categories: low level wind indices, upper zonal wind shear indices, east-west pressure contrast indices, and East Asian trough indices. The temporal/spatial performance and prediction potential of these indices are then analyzed for the 1957--2001 period. It reveals that on the decadal timescale, most indices except the east--west pressure contrast indices can well capture the continuous weakening of the EAWM around 1986. On the interannual timescale, the low level wind indices and East Asian trough indices have the best predictability based on knowledge of the El Nino-Southern Oscillation and Arctic Oscillation, respectively. All the 18 existing indices can well describe the EAWM-related circulation, precipitation, and lower tropospheric air temperature anomalies. However, the variations of surface air temperature over large areas of central China cannot be well captured by most indices, which is possibly related to topographic effects. The results of this study may provide a possible reference for future studies of the EAWM.