高低频系统相互作用对Rossby波破碎过程的影响

利用美国国家环境预报中心和能源部（NCEP/DOE）的逐日再分析资料（NCEP-DOE AMIP-Ⅱ）,对2010年12月20日发生在北太平洋一次典型的反气旋式波破碎（AWB）事件进行研究,分析了波破碎过程中等熵位涡场的演变特征,揭示了波破碎过程中高频扰动以及低频信号的逐日演变特征,并对2010年冬季350 K等熵面上逐日高频位涡（PV）扰动和低频变化做经验正交函数（EOF）分析,得到了其主要模态,并从等熵位涡方程出发研究了波破碎过程中位涡高、低频变化的原因。研究表明,波破碎过程中高频低PV空气从北太平洋西部日本附近沿东北方向向对流层上层侵入,而来自阿拉斯加湾附近的高频高PV空气向对流层下层侵入。高频位涡场EOF分解得到的前两个模态共同描述了北太平洋中纬度地区自西向东移动的天气尺度波列;低频位涡场EOF分解的第一模态在北太平洋呈弧形波列结构。天气尺度波在传播过程中受到低频场的平流作用逐渐偏离其传播主要模态的位置,并发生破碎,同时高频流场对高频位涡的平流可以产生低频变化,使得低频变化的空间形态向其冬季主要模态转变。     

北太平洋冬季西部发展型天气尺度涡旋对平均流的影响

在中纬度北太平洋大气强斜压区,存在频繁的天气尺度涡旋活动,通过水分、动量和能量输送维持大气环流。为了进一步研究天气尺度涡旋发生发展与大尺度环流之间的联系,利用1981—2013年再分析资料,筛选出西部发展型天气尺度涡旋114个偏强日和87个偏弱日,给出了西部发展型天气尺度涡旋异常导致的动力和热力强迫的变化,同时从能量转换的角度分析了西部发展型天气尺度涡旋与平均流之间的相互作用,并探讨了其与西太平洋遥相关型的关系。结果表明:西部发展型天气尺度涡旋通过动力强迫和热力强迫影响平均流,其中动力强迫主要造成北太平洋中纬度上空的西风气流加速并向北移动;热力强迫的作用则是减弱中纬度大气斜压性。同时,强西部发展型天气尺度涡旋有利于西北太平洋上空对流层低层斜压有效位能向扰动动能的转化增大和扰动动能向平均流的转化增大,有利于中纬度地区对流层高层平均流向扰动动能的转化增大。此外,西部发展型天气尺度涡旋通过与平均流的作用,对维持西太平洋遥相关型的负位相有一定影响。     

ENSO事件对西北太平洋热带气旋影响的分级研究

采用1951-2006年联合台风警报中心(JTWC)最佳路径数据集和气候预测中心(CPC) ENSO资料,分析了西北太平洋不同等级热带气旋累积能量(accumulated cyclone energy,ACE)与ENSO指数之间的关系.结果表明;ACE与ENSO指数间存在正相关关系;分级热带气旋中,ENSO事件主要通过超强台风(Super TY)的活动与ACE指数联系起来的,超强台风频数在El Ni(n)o期间多于La Ni(n)a 期间,同时持续时间也更长;ENSO指数和热带气旋活跃季超强台风ACE指数的滞后相关(ENSO指数滞后5个月内)与它们的同时相关大小相当.此外,还研究了分级热带气旋持续时间、强度和频数分别对ACE指数的贡献,结果显示超强台风频数的贡献最大.接下来,利用1951-2006年不同ENSO位相情况下NCEP再分析资料,分析了ENSO影响超强台风发生发展的物理机制.主要结论为:西北太平洋存在一些SuperTY频数与源地分布在ENSO年与平常年相比有明显差异的关键区;ENSO事件改变关键区低层相对涡度以及海表温度是其影响SuperTY源地及频数变化的重要途径.     

基于特定序列的长牡蛎视黄酸反应元件预测

视黄酸受体和核受体超家族中的大部分成员对细胞整个分化、增殖过程都具有调控功能。视黄酸受体结合配体后激活,通过结合靶基因启动子区特定的核苷酸序列调控靶基因表达。视黄酸受体结合序列是由核心序列[A/G]G[T/G]TCA间隔不同碱基构成的重复序列,称为视黄酸反应元件。为了实现对长牡蛎基因组中含有的视黄酸反应元件的快速筛选预测,本研究利用Perl工具编写了一个可以批量筛选视黄酸反应元件的脚本,并对长牡蛎基因组中启动子区域序列进行筛选预测,共筛选到412个启动子区含有视黄酸反应元件的基因。随后,将这些基因在各种数据库中比对分析,预测其参与的生物学过程及可能的生物学功能。结果显示,大部分基因与蛋白质结合、核苷酸结合、水解酶活性、蛋白激酶活性等功能有关。     

The Global Survey Method Applied to Ground-level Cosmic Ray Measurements

The global survey method (GSM) technique unites simultaneous ground-level observations of cosmic rays in different locations and allows us to obtain the main characteristics of cosmic-ray variations outside of the atmosphere and magnetosphere of Earth. This technique has been developed and applied in numerous studies over many years by the Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation (IZMIRAN). We here describe the IZMIRAN version of the GSM in detail. With this technique, the hourly data of the world-wide neutron-monitor network from July 1957 until December 2016 were processed, and further processing is enabled upon the receipt of new data. The result is a database of homogeneous and continuous hourly characteristics of the density variations (an isotropic part of the intensity) and the 3D vector of the cosmic-ray anisotropy. It includes all of the effects that could be identified in galactic cosmic-ray variations that were caused by large-scale disturbances of the interplanetary medium in more than 50 years. These results in turn became the basis for a database on Forbush effects and interplanetary disturbances. This database allows correlating various space-environment parameters (the characteristics of the Sun, the solar wind, et cetera) with cosmic-ray parameters and studying their interrelations. We also present features of the coupling coefficients for different neutron monitors that enable us to make a connection from ground-level measurements to primary cosmic-ray variations outside the atmosphere and the magnetosphere. We discuss the strengths and weaknesses of the current version of the GSM as well as further possible developments and improvements. The method developed allows us to minimize the problems of the neutron-monitor network, which are typical for experimental physics, and to considerably enhance its advantages.     

准四年周期的北半球夏季遥相关与东亚夏季风环流的相互关系

利用ＮＭＣ的２００ｈＰａ和８５０ｈＰａ风场资料研究了北半球夏季遥相关和东亚夏季风异常环流在准４年时间尺度上的相互关系。研究发现当北半球夏季出现积雪强迫型遥相关时,东亚－西太平洋地区既存在异常纬向环流,也存在异常经向环流;而当出现东亚太平洋型遥相关时,东亚－西太平洋地区以异常纬向环流为主。分析还发现源于北太平洋的异常涡旋在向南传播的过程中,先取西南路径,在到达菲律宾东部以后折向东南。     

The Interdecadal Changes of South Pacific Sea Surface Temperature in the Mid-1990s and Their Connections with ENSO简

The characteristic changes of South Pacific sea surface temperature anomalies （SSTAs） for the period January 1979 to December 2011, during which the 1990s Pacific pan-decadal variability （PDV） interdecadal regime shifts occurred, were examined. Empirical Orthogonal Function （EOF） analysis was applied to the monthly mean SSTA for two sub-periods： January 1979 to December 1994 （P 1） and January 1996 to December 2011 （P2）. Both the spatial and temporal features of the leading EOF mode for P1 and P2 showed a remarkable difference. The spatial structure of the leading EOF changed from a tripolar pattern for P 1 （EOF-P 1） to a dipole-like pattern for P2 （EOF-P2）. Besides, EOF-P 1 （EOF-P2） had significant spectral peaks at 4.6 yr （2.7 yr）. EOF-P2 not only had a closer association with E1 Nifio-Southern Oscillation （ENSO）, but also showed a faster response to ENSO than EOF-P1 based on their lead-lag relationships with ENSO. During the development of ENSO, the South Pacific SSTA associated with ENSO for both PI and P2 showed a significant eastward propagation. However, after the peak of ENSO, EOF-P1 showed a stronger persistence than EOF-P2, which still showed eastward propagation. The variability of the SSTA associated with the whole process of ENSO evolution during P1 and the SSTA associated with the development of ENSO during P2 support the existence of ocean-to-atmosphere forcing, but the SSTA associated with the decay of ENSO shows the phenomenon of atmosphere-to-ocean forcing.     

河西走廊草地荒漠化动态及驱动因素

草地荒漠化是河西走廊面临的主要生态问题。探究河西走廊草地荒漠化的现状与变化,是维持地区生态安全、确保经济社会健康稳定发展的关键。本研究以2009、2014、2019年全国荒漠化监测数据为基础,结合同时期的气象和年鉴数据,利用趋势分析、灰色关联及结构方程模型等方法,分析了河西走廊草地荒漠化的动态变化规律,在此基础上,量化了驱动草地荒漠化的因素。结果表明：（1）河西走廊草地荒漠化威胁持续存在,2019年,荒漠化草地面积为371.93万hm²,占河西走廊草地总面积的43.7%,荒漠化程度以中度为主,占比为65.58%。（2）2009—2019年,荒漠化草地面积减少134.68万hm²,草地荒漠化得到有效遏制。根据草地荒漠化程度综合性评价指数,除金昌市外,酒泉市、嘉峪关市、张掖市和武威市草地荒漠化呈逆转趋势。（3）驱动草地荒漠化动态变化的各类因素中,年降水量增加有助于荒漠化逆转,年均气温、农作物播种面积、大牲畜存栏数、常住人口数与草地荒漠化呈正相关,其中常住人口数通过影响农作物播种面积间接导致草地荒漠化加剧。     

热带印度洋偶极子与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用中国站点观测逐月降水和月平均气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,揭示了热带印度洋偶极子(IOD)与中国夏季气候异常关系的年代际变化.结果表明:IOD与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的一面,又存在着年代际变化.较为稳定的关系表现为:IOD与同年夏季长江黄河之间的降水变化存在显著负相关,与四川气温变化存在显著正相关;IOD与次年夏季四川降水存在显著正相关.伴随发生在20世纪70年代末的大尺度环流年代际转型,IOD与中国气候年际异常的联系亦发生变化:IOD正位相年的同年夏季降水异常型,由中国大部分地区偏少变为长江以南(北)偏多(少),气温由西南地区东部偏暖变为长江以南(北)偏冷(暖);次年夏季降水由全国大部分地区偏多变为长江以南(北)偏少(多),气温由全国大部分地区相关不显著变为黄河以南大部分地区显著偏暖.在IOD负位相年,中国夏季气候异常的特征与IOD正位相年相反.在20世纪70年代末的大尺度年代际气候转犁前后,与IOD相关的东亚大气环流异常特征明显不同.在IOD发展阶段,在70年代末以前,印度夏季风和南海季风偏强,副热带高压势力偏弱,导致中国华南大部分地区降水偏少,华北西部以及内蒙古中部等地降水偏多;70年代末以后,东亚大陆中纬度为弱的东风距平,导致新疆北部降水偏少,气温偏高,华南降水偏多.在IOD次年夏季,70年代末以前,华南、河套以及四川等地盛行偏南气流,降水偏多;70年代末以后,南亚高压和西太平洋副高偏西偏强,华南、江南降水偏少.