近50年青藏高原东部冬季积雪的时空变化特征

选取青藏高原东部地区1961-2010 年64 个测站的积雪数据,分析了冬季积雪日数的空间分布和年代际变化特征,结果表明：高原东部冬季积雪空间分布差异较大,巴颜喀拉山、唐古拉山和念青唐古拉山多雪且变率大,藏南谷地、川西干暖河谷地带及柴达木盆地少雪且变率小,这样的空间分布是由周边大气环流系统及复杂局地地形共同造成的;高原东部冬季积雪表现出“少—多—少”的年代际变化特征,分别在80 年代末和20 世纪末发生由少到多和由多到少的两次突变,尤其是20 世纪末的突变更为显著;降雪和气温的变化是影响积雪日数的重要因素,其中降雪的影响更为显著;80 年代末高原冬季降雪由少到多的突变是造成积雪日数发生相应变化的主要原因;20 世纪末高原冬季气温和降雪分别发生由低到高和由多到少突变,其影响叠加导致积雪日数发生了更为显著的突变。     

Quantifying the Spatial Characteristics of the Moisture Transport Affecting Precipitation Seasonality and Recycling Variability in Central Asia

Moisture contribution and transport pathways for Central Asia(CA)are quantitatively examined using the Lagrangian water cycle model based on reanalysis and observational data to explain the precipitation seasonality and the moisture transport variation during 1979-2015.Westerly-related(northwesterly and westerly)transport explains 42%of CA precipitation and dominates in southwest CA,where precipitation is greatest in the cold season.Southeast CA,including part of Northwest China,experiences its maximum precipitation in the warm season and is solely dominated by southerly transport,which explains about 48%of CA precipitation.The remaining 10%of CA precipitation is explained by northerly transport,which steadily impacts north CA and causes a maximum in precipitation in the warm season.Most CA areas are exposed to seasonally varying moisture transport,except for southeast and north CA,which are impacted by southerly and northerly transport year-round.In general,the midlatitude westerlies-driven transport and the Indian monsoon-driven southerly-related transport explain most of the spatial differences in precipitation seasonality over CA.Moreover,the contribution ratio of local evaporation in CA to precipitation exhibits significant interdecadal variability and a meridionally oriented tripole of moisture transport anomalies.Since the early 2000s,CA has experienced a decade of anomalously low local moisture contribution,which seems jointly determined by the weakened moisture contribution from midlatitudes(the Atlantic,Europe,and CA itself)and the enhanced contribution from high latitudes(West Siberia and the Arctic)and tropical areas(South Asia and the Indian Ocean).     

高原季风对500hPa中纬度西风带活动的影响

利用1948--2008年NCEP／NCAR逐月再分析资料和1958—2007年中国560站夏季降水资料,设计了一个区域西风指数,探讨了高原夏季风和500百帕中纬度西风带活动的时间一频率多层次年际、年代际时间尺度变化特征以及对我国夏季降水的影响。结果表明：高原夏季风对区域西风带活动具有显著的影响,近61年来,两者总体变化趋势相反,前者增强后者减弱。除了都具有1—2年、27—28年和线性趋势变化的共同周期外,还呈现出各自的周期变化,并且均发生过一次年代际气候跃变现象,前者发生在20世纪70年代中期,后者发生在80年代中期,高原夏季风由偏弱转为偏强,区域西风由偏强转入偏弱,在跃变前后两者各种周期的时间尺度和强度存在明显的不同。如果排除1—2年周期的不确定性,预计接下来高原夏季风将直接进入偏弱期,区域西风指数可能在3—4年后才转入偏强期,并且高原夏季风会比区域西风指数提前发生突变,对区域西风指数具有一定的指示意义。高原夏季风不仅自身对我国夏季降水产生重要的作用,同时,它通过影响中纬度西风带的活动,间接地影响着我国的夏季降水。     

中平流层环流转型日期气候及异常特征

利用NCEP/NCAR北半球1958—1997年40a中平流层（10～70 hPa）逐日位势高度场再分析资料,计算出其余弦球函数～YC20的系数A20。根据A20稳定由负转正的日期,确定了中平流层各层环流由气旋型转换为反气旋型的日期。结果表明：1）由冬入夏,20 hPa环流最先由气旋型转换为反气旋型,平均为4月24日;6月17日向下传播到70hPa,历时54d,此时整个中平流层进入盛夏。2）50、70hPa环流转型日期具有明显的年代际变化特征。分析表明,50、70hPa环流转型日期与低纬平流层纬向风准两年振荡存在显著正相关关系。     

华北汛期大尺度降水条件的年代际变化

利用中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用合成分析等方法,分析了华北汛期大尺度降水条件的年代际变化。结果表明：以1978年为界,华北汛期异常水汽先由南边界和西边界供应,后改变为由北边界和东边界供应;水汽收支由异常辐合和盈余,改变为辐散和亏损;先前能够到达华北北部甚至接近华北最北边界的暖湿气团,改变为后来只能抵达黄河南岸;并且沿着太行山走向的冷暖空气的相互作用也由强变弱;华北上空由异常上升运动,改变为异常下沉运动;区域平均的对流层涡度的垂直分布,由先前的两层结构（低层正涡度、高层负涡度）改变为后来的三层结构（对流层中低层负涡度、中高层正涡度和高层负涡度）,整层涡度效应值也由大变小。尽管华北区域平均的散度和垂直速度,在垂直方向上的结构没有发生明显的年代际变化,但是整层散度效应值和垂直速度值均由大变小。     

江南雨季降水季节内演变及其年际、年代际变化特征

利用1961—2008年逐日降水资料,在对比我国东南部各地区气候态降水特征的基础上,着重探讨了江南地区(110~120°E、24~30°N)雨季降水的季节内变化特征及其年际、年代际变化规律。结果表明:1)江南雨季气候态降水的季节内变化具有明显的双峰型特征,两个峰值集中期分别是4、6月中旬前后。4月中下旬第一个降水峰值率先出现在江南地区,之后峰值降水南移,于6月上中旬华南地区达峰值集中期,之后强降水才逐渐北移,6月中下旬又回至江南地区,使江南地区降水达第二个峰值集中期。2)我国江南地区区域平均的双峰降水与4—6月的实际降水之间的相关系数达0.69,这表明双峰型降水确实反映了江南雨季降水的季节内演变特征。3)江南雨季降水双峰型的季节内变化特征具有明显的年际、年代际变化周期。年际变化周期为2~3 a,强信号主要集中在20世纪60年代后期到70年代中期以及80年代中期到21世纪初;年代际变化周期约为8~10 a,在整个时间域上都存在,最强信号集中在80年代初到90年代末期。4)年代际尺度上,江南雨季降水的季节内变化特征(双峰型态)具有隔代显著的特征,即20世纪60、80年代及21世纪初双峰型特征显著,而20世纪70、90年代双峰型特征不显著。     

印度夏季风的年代际变化与我国北方的气候跃变

利用NCEP／NCAR再分析资料及台站实测资料分析了近几十年印度夏季风的年代际变化特征及我国北方所发生的气候变化，揭示了印度夏季风的减弱与我国北方地区的气候演变具有密切的联系。分析结果表明：在1960年代中期和1970年代后期印度夏季风环流经历了两次明显的减弱过程，这两次减弱过程的出现与我国北方地区所发生的气候跃变在时间上十分接近；印度夏季风的年代际变化与北方地区(包括华北、东北、蒙古东部及朝鲜半岛)对流层温度变化存在显著的正相关关系，北方地区对流层温度的不断下降改变了海陆之间的热力对比，从而引起印度夏季风的减弱。     

西北太平洋热带气旋的年际和年代际变化及其与南亚高压的关系

利用1949～1996年48年西北太平洋热带气旋(TC)的年个数资料和1958～1997年40年南亚高压(SAH)特征参数的月平均资料，讨论了西北太平洋TC年个数的年际、年代际变化、年个数周期和周期能量等特点及其与SAH特征参数的关系和异常TC年前期SAH环流场和100 hPa高度场的特征。结果表明，西北太平洋TC具有明显的年际和年代际变化，前期SAH对当年TC频数有一定影响，SAH中心位置偏北、偏西，中心强度偏弱时，当年TC偏多，反之，当年TC偏少。     

季节内振荡的数值模拟 I. 模拟的自然变率

利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的耦合气候系统模式FGOALS 1.0_g控制试验(二氧化碳浓度保持工业革命前的浓度不变,代表无人类活动影响的自然变率)模拟结果,研究了模拟的自然变率下热带季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,简称ISO)的基本特征与年际、年代际变化。研究发现,模拟的自然变率下全球ISO主要活跃区与近六十年的实测结果基本接近;ISO主要活跃区的季节变动特征与实际结果基本一致;全球ISO强度冬强、夏弱的季节变化也与实际结果一致;但模拟的ISO强度偏弱与ISO周期不明显。进一步利用控制试验模拟结果研究了模拟的自然变率下热带ISO特征的年际与年代际变化,得出:第一,模拟的自然变率下的热带ISO强度存在明显的年际与年代际变化,低强度指数阶段,全球ISO强度减弱,活跃区范围缩小,高强度指数阶段则相反;并存在季节性差异,冬季不明显,春秋季明显,实测结果有类似结论,但高、低指数似乎与增暖有关。第二,模拟的自然变率下的热带东传或西传ISO能量比值总体来看基本上维持一种平衡状态,不存在上升或下降趋势;与实际状况下的东传相对能量增强、西传相对能量减弱趋势明显不同。     

西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化及预测

利用1950-2009年60 a的热带气旋资料、NOAA海温、NCEP再分析资料及74项环流指数等资料,研究了西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化特征,结果表明,西北太平洋热带气旋生成频数既有显著的年际变化,同时也存在明显的年代际变化。自1950年以来,西北太平洋热带气旋频数经历了一个先增加再减少的过程,其中转折点在20世纪70年代中后期,与之相对应,热带气旋路径频数也呈现明显年代际变化。在此基础上,通过分析前期春季海温场、大气环流异常及环流指数与夏季(6-10月)热带气旋生成频数的相关关系,选取了影响夏季西北太平洋热带气旋活动频数的预测因子,建立了一个夏季西北太平洋热带气旋生成频数的多元回归预测模型。检验结果表明,该模型能较好地拟合1951-2003年夏季西北太平洋热带气旋生成频数的年际变化,拟合率为0.6。对2004-2009年夏季热带气旋生成频数的独立样本预测试验表明,该模型对夏季西北太平洋热带气旋活动频数具有较好的预测能力,可以为热带气旋业务预报提供一定参考。