中国东部夏季降水准两年振荡空间分布及背景场特征

本文采用经验正交函数展开(EOF)及相关分析等方法,使用中国气象局整编的160站1 951～2005年月平均降水资料和NCEP/NCAR再分析资料研究了中国东部夏季降水准两年周期振荡的空间模态及其大气环流背景场.结果表明:(1)中国地区降水季节性差异明显,夏季是主要的降水期并具有明显的准两年周期振荡(TBO)特征,中国东部地区是降水TBO方差变化最大的区域.(2)中国东部夏季降水TBO存在两个主要的空间模态,第1模态以27°N为界南北成反位相的变化关系,降水振幅较大;第2模态降水振幅相对较小,大值中心位于河套华北地区.(3)形成中国东部夏季降水TBO的两个主要空间模态环流背景场明显不同.第1模态与西太平洋海温成正相关,与东太平洋海温成负相关.第2模态则主要与日本海附近的海温成正相关.当夏季降水TBO以江淮偏多时(第1模态),西太平洋海温偏高,东太平洋海温偏低,中国东部及沿海上空850 hPa有异常反气旋,500 hPa高度相关场东亚上空呈"正负正"波列特征,200 hPa南亚高压加强,西风急流位置偏南.当夏季降水TBO降水位置偏北时(第2模态),中国东部及沿海上空有异常气旋,200 hPa南亚高压偏弱,西风急流位置偏北.

热带准两年振荡影响北半球冬季大气环流的诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料 ,首先讨论了热带纬向风准两年振荡 (QBO)的东、西风位相的划分标准。结果发现 ,赤道 5 0hPa的风与西风深厚度关系最密切 ,即赤道 5 0hPa的纬向平均风为西 (东 )风时往往代表平流层下层为一层深厚的西 (东 )风。在此基础上诊断分析了 1 95 8/1 95 9～ 1 997/1 998年共 40个冬季中热带纬向风QBO对北半球中高纬度地区纬向平均环流和准定常行星波传播的影响。诊断分析表明 ,热带QBO对北半球冬季大气环流的影响主要表现在平流层和对流层上层。热带QBO的东风位相年与西风位相年相比 ,中高纬地区的绕极西风环流明显减弱 ,中低纬地区则出现相反变化 ,从而在平流层的纬向平均环流分布上呈现偶极子形式。纬向平均流的这种年际变化可以很好地用中高纬度准定常行星波传播的异常加以解释 ,QBO的东风位相年和西风位相年相比 ,中高纬准定常行星波向极地的传播更强 ,从而在高纬度平流层产生异常的E P通量辐合 ,波 -流相互作用的结果使得西风减弱。但是热带纬向风QBO的影响在 1 95 8/1 95 9～ 1 997/1 998年的前后 2 0年有所差异。后 2 0年相对于前 2 0年而言 ,东西风位相的差异有所减小 ,Holton Tan振荡明显减弱 ;就行星波传播而言 ,东风位相年下 ,前 2 0年行星波向上传播较弱 ,而后 2 0年则以?

准两年振荡对大气中微量气体分布的影响

ＮＣＡＲ 的包含化学、辐射、动力相互作用的两维模式（ＳＯＣＲＡＴＥＳ） 移植回国后进行了初步的模拟试验， 用以研究某些对环境问题重要的微量气体的化学、辐射、动力传输过程。在不考虑极地平流层云和气溶胶表面非均相化学等情况下， 模式积分多年， 计算结果稳定， 模拟的风场、温度场显示出正常的季节变化， 模拟的微量气体分布与卫星实测资料对照， 结果也比较一致。为了探讨热带平流层风场的准两年周期振荡 （ＱＢＯ） 对平流层微量气体分布的影响， 我们做了ＱＢＯ 强迫的数值试验， 即在模式中加入ＱＢＯ 强迫， 并与不考虑ＱＢＯ 强迫的模拟结果对比。结果表明，ＱＢＯ 与其相关的次级环流所引起动力输送的变化，使平流层微量气体分布发生变化。

对流层准两年振荡最新研究进展

为了更好地了解对流层准两年振荡(Tropospheric Biennial Oscillation,TBO)的最新研究概况及目前存在的问题,基于国家自然科学基金项目关于TBO的专门研究和近年来国内外的TBO研究工作,对TBO研究的最新进展作了综述。最新研究指出,热带暖海区的海-气耦合过程可以维持TBO循环而无需热带东太平洋的参与,表明了TBO确实是独立于ENSO而存在的海-气耦合系统,但是对于TBO的本质问题还需要多方面的深入研究。

准两年振荡及其对东亚大气环流和气候的影响

通过多年资料分析,本文研究了平流层准两年振荡(QBO)的演变特征及其对东亚及西太平洋地区大气环流和气候变化的影响.结果表明,平流层QBO的演变特征是:东风向西风转换最早出现在印度洋赤道地区;西风向东风转换最早出现在美洲和西太平洋赤道地区.中国东部降水量、气温以及西太平洋副高和东亚急流都有准两年周期变化,并同平流层QBO有密切关系;平流层QBO对西太平洋台风活动也有一定影响,QBO的西风位相期西太平洋台风偏少.另外,ENSO对于平流层QBO有明显影响,一般在ENSO发生之后,QBO的西风位相期持续时间缩短.

青藏高原臭氧的准两年振荡

通过对臭氧卫星观测资料及大气环流资料的分析．研究了青藏高原上空臭氧的季节和年际变化。通过分析青藏高原地区臭氧准两年振荡（ＱＢＯ），并与同纬度无山区及赤道地区臭氧 ＱＢＯ进行比较，指出：青藏高原臭氧ＱＢＯ的平均周期为２９个月，平均振幅为８ＤＵ。青藏高原臭氧ＱＢＯ变化位相与热带平流层纬向风场ＱＢＯ相反，即热带平流层纬向西风时，青藏高原上空臭氧总量偏小，东风时臭氧总量偏大。还讨论了与青藏高原臭氧化ＱＢＯ相关的大气环流物质输送理论。

日长年际变化、El Nino/南方涛动和大气准两年振荡的小波分析

本文采用1964-1993年期间日长变化序列、海平面气压和纬向风速资料，通过小波变换等技术研究分析日长年际变化与ElNino／南方涛动、大气准两年振荡之间的关系．结果表明，日长年际变化与ElNino／南方涛动存在着相似的谱结构，而且ElNino／南方涛动叠加上大气准两年振荡后，与日长变化序列的小波变换时频谱更趋于一致．本文研究结果证实，ElNino／南方涛动和大气准两年振荡的贡献基本能够解释地球自转的年际变化．

亚澳季风区内水汽汇的准两年振荡及其与大气环流的关系

利用1950—2000年大气视水汽汇资料,分析了亚澳季风区内水汽汇准两年振荡的变化特征及其与大气环流的关系。亚澳季风区内水汽汇有显著的准两年振荡,其关键区位于西太平洋暖池、孟加拉湾、东南印度洋和西南印度洋.它们对应3种遥相关型。当暖池水汽汇偏强时,我国华南为偏北风距平,东亚季风区水汽汇偏弱:印度洋水汽汇距平呈现为偶极子分布,东南印度洋附近水汽汇偏强时,东南印度洋至赤道西印度洋为偏西风距平,赤道西印度洋水汽汇偏弱;孟加拉湾水汽汇偏强时,孟加拉湾至西南印度洋为偏南风距平,西南印度洋的水汽汇偏弱。反之亦然。

热带平流层CO浓度准两年振荡的位相变化特征

利用2005~2014年10年的卫星微波临边探测仪(MLS)资料分析了热带平流层一氧化碳(CO)体积混合比的年际变率,发现热带平流层CO浓度的准两年振荡(QBO)在30 h Pa高度附近存在明显的位相变化特征。大气化学气候模式模拟结果表明,热带平流层CO的准两年振荡信号是化学和动力过程共同作用的结果,而动力作用主要是QBO引起的次级经向环流引起的物质传输。化学和动力过程共同作用导致热带平流层CO浓度的垂直梯度在30 h Pa高度处发生反转,进而产生一氧化碳QBO信号的位相变化。此外,化学气候模式模拟结果还表明,与CO有关的化学过程不但可以减弱一氧化碳QBO信号的振幅,还可以在热带30~10 h Pa高度范围内造成一氧化碳QBO和纬向风QBO信号之间约3个月的时间差。

长江中上游地区汛期降水的准两年振荡

利用１９５１～１９８７年５～８月长江中上游地区３４站的降水量资料，采用移动样本序列的极大墒谱法对长江中上游汛期降水的周期特征进行了客观、细致的研究。结果表明，长江中上游地区存在显著的准两年周期振荡，并给出了其地理分布特征，其他周期振荡则不十分明显，且不稳定。

太阳活动、准两年振荡对西北太平洋热带气旋的影响

通过分析太阳黑子、赤道平流层纬向风与西北太平洋上热带气旋的关系发现,赤道平流层纬向风的准两年振荡与西北太平洋上热带气旋确实具有很好的关系,这种关系受到太阳活动的调控.当太阳黑子为小年时,在赤道纬向风的西风年,西北太平洋上生成的热带气旋较多,强度偏弱;东风年,气旋较少,强度较强.在太阳黑子大年,与小年的情况相反,东风年时热带气旋较多,强度较弱;西风年,气旋较少,强度较强.

太阳活动、赤道平流层中准两年振荡与厄尔尼诺之间的关系

对赤道平流层中带风风速的准两年振荡(QBO),太阳活动(Wolf数)和赤道东太平洋海温异常(SST)资料采用经典的方法和现代的小波变换方法来分析太阳活动、准两年振荡(QBO)和厄尔尼诺(El Nion)之间的联系。结果表明:Wolf 数的准两年振荡和平流层的(QBO)互成负相关。本文对 Angel 和Gray 文章中提出的 QBO 和 El Nino 事件相对应"跳拍"现象作了适当解释。分析表明:太阳活动是这跳拍现象的可能机制之一。

东亚地区海平面气压准两年振荡研究

利用NCEP/NCAR海平面气压再分析资料,对1948年到2012年共65年的东亚地区各个季节的气压做经验正交函数(EOF)分析,发现西太平洋和亚欧大陆的气压变化位相相反。为了进一步确定东亚海平面气压的振荡周期,对其中的204个格点的海平面气压进行了扩展经验正交函数(EEOF)分析,结果表明,东亚海平面气压2-3年的周期振荡非常明显。

热带海温异常纬向梯度准两年振荡对中国夏季降水的影响

用我国160站1951年1月至1987年11月月降水量和1951年1月至1988的9月月平均海温资料分析了印度洋—西太平洋海温距平纬向梯度准两年振荡对夏季降水的影响,得到一些有实际意义的结论。最后讨论了厄尔尼诺现象与海温纬向梯度和不同区域夏季及夏半年降水的可能关系。

大气准两年振荡的电离层效应

本文研究赤道异常逐日起伏程度的年变化规律,发现它与太阳活动及地磁活动呈微弱的负相关,但却受到QBO的明显调制,QBO东风相起伏加大,QBO西风相起伏减小.这一事实似乎表明,太阳爆发或磁暴不是产生赤道异常逐日起伏的主要原因;而上行行星波的扰动有可能是引起赤道异常逐日起伏的主要原因.

赤道电离层泡与大气准两年振荡

研究赤道电离层泡的出现率与赤道带低平流层大气准两年振荡（ＱＢＯ）的关系．发现赤道电离层泡的出现率受到ＱＢＯ的调制．这种调制有很强的经度效应：在印度－东非扇区，ＱＢＯ东风向，赤道电离层泡出现率高；ＱＢＯ西风向，赤道电离层泡出现率低；在美洲扇区情况则与此相反．

南海地区对流层大气准两年振荡的垂直结构特征

利用NCEP(the National Centers for Environmental Prediction)月平均再分析资料,并结合欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)月平均再分析资料,研究了中国南海地区(South China Sea,SCS,105～120°E,5～20°N)平均时间序列的气候变量(包括风、温度、湿度、位势高度、气压垂直速度)准两年振荡的垂直结构特征。功率谱分析和滤波分析(整个垂直方向,从1 000～100hPa,比湿在1 000～300 hPa)的结果表明:南海地区垂直方向上各气候变量的准两年振荡具有显著性,同时多数气候变量的准两年特征具有明显的年代或年代际变化。从总体来看,u、v和位势高度准两年振荡在整个对流层的传播方向主要是从下往上传;气压垂直速度和比湿仅在对流层低层有从下往上传播;气压垂直速度和温度在对流层高层有从上往下传的波动。此外,还讨论了SCS地区各气候变量准两年变化之间的位相关系。

中部型ENSO和平流层准两年振荡对冬季北半球平流层臭氧的联合调制作用

利用观测和再分析资料通过合成分析方法,研究了中部型ENSO和平流层准两年振荡(QBO)对冬季北半球平流层臭氧的独立影响和联合调制作用。研究表明,北半球平流层臭氧在中部型厄尔尼诺年增加,而在中部型拉尼娜年减少;准两年振荡东风位相年份,北半球平流层臭氧增加,准两年振荡西风位相结果则相反。相比之下,北半球中、高纬度平流层臭氧异常对准两年振荡活动的响应明显小于其对ENSO活动的响应。进一步研究发现,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件引起的北半球平流层臭氧的增加,而减弱中部型拉尼娜事件造成的平流层臭氧的减少。在准两年振荡西风位相下,中部型厄尔尼诺事件仅导致北半球平流层臭氧含量少量升高,而中部型拉尼娜事件期间臭氧会大幅度减少。因此,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件对北半球平流层臭氧的影响,而减弱中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。准两年振荡西风位相会减弱中部型厄尔尼诺而加强中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。

江淮流域夏季降水的准两年振荡特征及其关联因子分析

利用1951—2010年我国江淮流域11个测站夏季(6—8月)降水资料和NCAR提供的北半球月平均海平面气压场资料以及相关的西太平洋副高指数资料,采用Morlet小波变换、交叉小波变换及相关分析等方法讨论了降水准两年振荡现象的年际变化规律及其与东亚夏季风、副高的关系。结果表明,准两年振荡分量在江淮地区夏季降水场的年际振荡中十分重要,且经历了由强到弱再到强的变化过程;同时降水与夏季风强度及副高脊线位置的准两年变化均存在较好的同期相关,彼此间的相互影响还体现在年际尺度上,并分别在4 a和1 a时间尺度上有明显的滞后、超前关系。

亚热带北海地区海平面气压准两年振荡的变化趋势研究

由于海平面气压的变化对气温、降水、风场等气候要素具有显著影响,因此针对亚热带北海地区海平面气压准两年振荡的变化趋势进行研究,不仅对预测亚热带北海地区未来天气气候的变化具有指导作用,还对研究亚热带北海地区环流形成具有重要的参考价值,但是采用当前方法对亚热带北海地区海平面气压准两年振荡的变化趋势进行研究时,难以对北海地区海平面气压准两年振荡的显著性进行检验,存在耦合信号分辨能力较差的问题,且对信号的识别具有一定的局限性。为此,提出一种基于小波变换的亚热带北海地区海平面气压准两年振荡的变化趋势研究方法。该方法先利用小波功率谱对亚热带北海地区海平面气压信号进行检验,计算白噪声理论功率谱来实现亚热带北海地区海平面气压信号小波能量密度的显著性检验,在此基础上通过对1950年到2014年共64年的亚热带北海地区各个季节的气压做经验正交函数(EOF)分析,确定北海地区海平面气压的振荡周期的变化趋势。实验结果表明,所提方法能够有效提高耦合信号的分辨能力,为研究亚热带北海地区天气过程提供重要的理论依据。