基于青藏高原和印度洋区域热力状况的气候预测先兆信号

围绕青藏高原和印度洋区域热力状况对南亚季风、水汽输送和区域气候的影响,本文梳理总结了相关研究进展,重点聚焦在青藏高原和印度洋区域热力状况和热力差异与季风活动、水汽输送等重要气候指标的联系,并据此提出了印度洋和高原区域在次季节、季节尺度的气候预测指标和方法。对认识青藏高原和印度洋区域热力状况对气候的影响,改善该区域气候预测的能力具有参考意义。

青藏高原—印度洋热力差对南亚季风活动的多尺度影响

海陆热力差异是季风形成和演变的根本驱动力,青藏高原与印度洋热力差异是影响南亚季风活动的重要因素。本文围绕次季节、季节、年际和年代际等不同时间尺度上青藏高原与印度洋的热力差异对南亚季风活动的影响,回顾和总结了相关研究成果。在次季节尺度上,主要聚焦在两者的热力差异对南亚季风爆发的影响;在年际尺度上,着重阐释了其对南亚季风强度年际变化的指示意义;在年代际尺度上,考察了热力差异和南亚季风降水关系的年代际变化。同时,本文对该领域一些需要进一步研究的问题进行了讨论。

云南夏秋连续干旱事件及前期海平面气压异常信号

近十多年来云南地区多次发生极端的季节性连续干旱,尤其是夏季、秋季的连续干旱会加重传统冬、春季节干旱的危害,给当地经济和社会活动造成了严重的影响。本文基于1970~2019年云南省气象局120站降水数据及NCEP海平面气压场数据,从降水持续性异常指数出发,分析了云南夏、秋季节连续干旱事件发生的演变特征,进而探究了该区域夏秋连续干旱事件与前期4月海平面气压的可能联系,以期能够在极端干旱的预报中提供帮助。研究结果表明:(1)云南夏秋降水持续性异常的主要特征为全省一致的偏多或偏少;(2)云南夏秋连续干旱事件发生前期表现为3个区域海平面气压异常的组合,分别为北大西洋、北印度洋和中太平洋海平面气压异常;(3)由前期4月上述关键信号构建的组合信号指数,能够较好地表征云南夏季、秋季的降水连续异常,是具有意义的潜在前期预报信号。

印度洋地区异常海温的偶极振荡与中国降水及温度的关系

利用1951～1997年近47年的印度洋海温距平场资料以及相应中国160站降水资料,通过相关普查得出,印度洋地区东西海温的偶极振荡与中国6～8月汛期的降水有较好的相关关系,特别是前期3～5月份的印度洋地区东西海温的偶极指数与中国6～8月降水的相关较好。分析1958～1995年NCEP 500 hPa北半球高度场资料发现,印度洋偶极指数与欧亚中高纬度地区的高度场异常有密切的联系,其中印度洋偶极指数IODI负位相年有明显的PJ波列存在,印度洋偶极海温异常很可能是通过PJ波列来影响中国的降水。同时,对印度洋地区海温偶极指数和中国地区温度的相关分析表明,印度洋地区海温偶极指数与冬季中国南部地区的温度也有较好的相关关系。

El Nio期间印度洋海温异常对亚洲气候的影响

ElNin～o事件发生时 ,赤道东太平洋海温出现高达 2～ 3℃的正异常 ,同时 ,印度洋海温也会出现异常。但每次ElNin～o事件期间 ,印度洋异常海温的结构是不相同的 ,翘翘板型的海表温度结构 ,是印度洋海温异常的一种典型分布。利用IAP -GCM 9L模式 ,我们对ElNin～o期间 ,印度洋东冷西暖异常海温分布对气候的影响 ,特别是对亚洲气候的影响 ,作了数值模拟研究。模拟研究的结果表明 ,印度洋海温主要影响孟加拉湾、中南半岛、印尼、印度次大陆及中国大陆南部地区的气候变化。在ElNin～o发生期间 ,东冷西暖的印度洋海温结构 ,加大了东太平洋海温异常给东亚季风区带来的影响 ,它使中南半岛到印尼更加干旱 ,中国华北到山东半岛的降水减少 ,而使中国西南到华南的降水明显增加。在其影响下 ,东亚地区的雨带呈纬向分布 ,形成旱涝相间的纬向带状异常分布型 ,使模式模拟结果与中国旱涝的实际分布更加接近。同时 ,在对高度场、流场的分析中可以看到 ,印度洋东冷西暖海温分布使夏季副高位置偏南 ,印度洋到南海的西南风减弱 ,在中国西南到华南为气旋性环流控制 ,这些特征与降水分布是一致的。模拟试验表明 ,印度洋海温异常对我国ElNin～o期间降水异常的分布型有重要影响。

El Nio位相期间印度洋海温异常对中国南部初夏降水及初夏亚洲季风影响的数值模拟研究

基于中国科学院大气物理研究所的ＩＡＰ ９Ｌ大气环流模式，设计并完成了赤道太平洋暖异常海温和印度洋地区的不同结构异常海温的强迫试验．以研究在 Ｅｌ Ｎｉｏ位相期间印度洋不同海温异常分布对初夏亚洲季风及我国南部地区初夏降水的影响。结果表明：ＥＩＮｉｏ位相期间印度洋异常海温的作用是不可忽视的。在 Ｅｌ Ｎｉｏ位相期间，印度洋不同的海温结构对越赤道气流异常，对印度、中南半岛及中国南方的降水分布有重要的影响。利用ＮＣＥＰ的资料进行合成分析，进一步证实了数值模拟结果的可靠性。

云南夏季降水量在21世纪初的突变减少及原因分析

利用1960—2013年云南125个台站观测资料和美国环境预报中心/国家大气研究中心再分析资料,以及1960—2013年美国国家海洋和大气管理局(NOAA)提供的逐月平均全球海表温度资料,分析了云南地区降水量变化的特征以及与之相关联的大气环流背景场。分析结果表明:云南降水量在2002年发生了一次显著减少的突变,而这次突变主要是由于夏季降水的明显减少而形成的。进一步的分析揭示了该地区夏季降水减少主要与印度洋热带赤道地区低层东风加强和高空西风加强有关,亚洲地区中高纬度温度的升高也对该地区夏季降水量显著减少有重要作用。

云南5月降雨量与前期季节内振荡活动相互关系的分析研究

云南地处低纬高原，受南亚季风影响，其５月降雨量的多寡基本表征了这一地区雨季开始的早晚，对该地区的农业生产有着重要的影响，本文利用ＴＢＢ（黑体辐射温度）资料及云南地区的降水资料，分析研究了该地区５月降雨量与前期印度洋赤道地区季节内振荡活动的关系。分析结果表明，冬季印度洋赤道地区季节内振荡活动的强弱与次年５月云南地区的降雨量有着密切的联系，即，当冬季印度洋赤道地区季节内振荡活动较强时，次年云南地区５月降雨量较常年偏多；反之，则偏少。

大气对外强迫低频遥响应的数值模拟 Ⅰ:对赤道东太平洋SSTA的响应

本文通过在IAP-GCM上实现的数值模拟,研究了大气对赤道东太平洋地区暖SSTA的响应,着重讨论了大气遥响应的性质和演变过程. 数值模拟清楚地表明,大气对异常外源的响应主要是一种具有30—60天周期的低频遥响应.分析不同地区和不同季节这种强迫响应的30—60天低频振荡的结构及活动,可以清楚看到它与大气中实际存在着的30—60天振荡极为相似.因此也可以认为,大气对海温异常的强迫遥响应是激发产生全球大气30—60天振荡的重要机制.

夏季西北太平洋和南中国海台风生成与前期冬春主要环境条件的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料、OLR资料和中国气象局编辑的《台风年鉴》及《热带气旋年鉴》资料,对西北太平洋和南中国海夏季中心附近的平均风力达8级(17 m/s)或以上的热带气旋(含热带风暴、强热带风暴和台风,以下统称台风)生成频数与气候背景的关系进行了研究分析。对台风生成多寡的气候背景差异和特征进行比较表明,前期冬春季海温和赤道辐合带的异常与夏季台风生成有密切的关系。前期冬春季在类似于La Nina型海温距平分布背景下,从冬至夏在赤道中太平洋160°E附近的ITCZ有一个向西北方向加强北抬的过程,太平洋ITCZ的活动偏北偏强,赤道太平洋有异常活跃的ITCZ向西太平洋台风主要源地推进,有利于后期夏季台风的生成;相反,前期冬春季在类似于El Ni(?)o型海温距平分布背景下,赤道西太平洋ITCZ偏弱偏南,不利于后期夏季的台风生成。在夏季多台风年,前期冬季西太平洋暖海温异常为后期台风的发展提供了重要的有利背景,在暖海温的持续作用下,对流层的风场辐合异常增强,增加了暖海温区的水汽供应。到了前期春季,热带辐合带的扰动扮演了更为重要的角色。随着赤道辐合带的北移,附加的异常辐合位于暖海温区时,会激发出低空大尺度水汽辐合与自由大气中潜热释放之间的正反馈,有利于后期台风的生成。当前期冬季至春季西北太平洋海温持续异常偏冷时,对流层的风场为辐散异常,减少了冷海温区的水汽供应,导致赤道辐合带不活跃,缺乏必要扰动,夏季台风生成偏少。

我国短期气候监测预测业务进展

回顾了我国短期气候监测预测业务发展技术历程,总结了业务的现状和主要进展,根据经济社会发展对气候监测预测服务的需求,分析了气候监测预测业务水平不高和业务能力不能满足服务需求的问题。提出了建立涵盖从延伸期(15到30天)、月、季、年、年际和年代际的时间尺度的无缝隙业务的发展目标和重点任务。

2004年夏季经向型雨带及其与印度洋偶极模异常海温的关系

针对2004年夏季降水为南北向雨带分布的异常特点，利用NCEP／NCAR再分析资料对可能造成2004年准经向降水分布的海温场、高度场及水汽输送特征进行了分析，并与夏季降水呈纬向分布的2003年进行了比对。分析结果表明，2004年夏季西太平洋副热带高压偏北、偏东，中国大陆中纬度地区东部为异常偏东水汽输送，西部为异常偏西的水汽输送，东、西风在110°E形成南北向交界，有利于形成南北经向型的水汽辐合和降水分布。而在2003年夏季，西太平洋副热带高压偏南、偏西，在长江以南形成稳定的带状副高，有利于雨带长时间稳定在副高北侧的淮河流域，同时中国大陆35°N以南地区为异常偏西水汽输送，以北地区为异常偏东的水汽输送，正、负异常纬向风形成东西向交界，有利于形成东西纬向型的水汽辐合和带状降水分布。对海温状况的分析发现，虽然2003年和2004年太平洋异常海温信号较弱，但印度洋和中国大陆近海海温却有明显的差异，2004年夏季西北太平洋异常海温北高南低，西印度洋海温异常偏冷，赤道热带印度洋海温呈东暖西冷的偶极模负相位特征。而在2003年淮河强降水发生同期，西北太平洋异常海温南高北低，西印度洋海温异常偏暖，赤道热带印度洋海温呈东冷西暖的偶极模正相位特征。因此，印度洋异常海温偶极模的不同相位可能是造成2003、2004年中国夏季降水不同雨带分布型的重要原因。利用中国160个代表站1950-1999的降水资料，进一步分析了印度洋偶极模不同相位异常海温对中国夏季降水的影响，结果发现，印度洋偶极模正相位有利于中国南方降水的西移和北方降水的东进，趋向于形成东西纬向型降水分布；而印度洋偶极模负相位有利于中国南方降水的东退和北方降水的西移，趋向于形成南北经向型降水分布。

太阳活动影响气候的放大过程之时空选择性

太阳是形成地球气候的原始驱动力之一,但太阳活动变化对气候的影响究竟有多大,其机制和途径是什么,是否存在放大效应,一直是有争议的一个问题。结合国家重大科学研究计划"天文与地球运动因子对气候变化的影响研究"一些研究进展,综合归纳了太阳活动变化对气候系统一些关键环节的影响和作用,阐述了气候系统对太阳活动的响应具有显著的时空选择性。指出太阳活动通过季风活动通道,可能将太阳活动对极区和西太平洋热带对流区的影响放大,并最终影响全球气候。

大气科学历史进程中多学科的交叉影响

从科学史与学科分类的视角,按照历史阶段和融合方式这两个维度,分析归纳了六组学科领域与大气科学发展的融合与互动:古代气象学在萌芽阶段曾与天文学和地理学共生;16—18世纪在因探险活动而兴起的航海学和山地学研究中,积累了丰富的气象学研究素材;19—20世纪气象学逐渐吸收了数理科学的成果,并初步建立了基础理论;20世纪在计算机技术和遥感技术的推动下,大气科学在数值预报和气象观测等方面实现了质的飞跃;20世纪以来,农业气象、医疗气象等各应用气象领域蓬勃发展,大气科学得到了更加专业和深入的应用;21世纪后,大气科学与政治学、经济学、传播学等社会科学广泛融合,开启了大气科学崭新的发展阶段。

太阳活动对地球气候的影响

太阳辐射是地球系统的能量来源,是气候形成和演变的根本驱动力。在千年以上的长时间尺度上,达到地球的太阳辐射变化与地球气候有密切的关系。但在百年和百年以下的时间尺度上,人们尚不清楚太阳活动对气候是否有明显的影响。太阳活动可能通过多种路径影响地球气候,过程极为复杂。气候系统对太阳外强迫的响应又具有非线性特征,造成了太阳活动变化对气候的影响存在很大的不确定性。文章梳理和归纳总结了太阳活动影响地球气候的最近研究工作,在年际和年代际尺度上讨论了太阳活动变化对地球气候影响的关键因子和可能途径,以及气候系统对太阳活动变化响应的敏感地区和关键环节。

大理国家气候观象台:十年创辉煌——《大理国家气候观象台科研论文汇编》书评

气象科学的发展萌芽于对大自然天气现象的观察,现代大气科学的兴起起步于对大气运动和变化的观测仪器的使用。可以说,大气科学的基础和根本是观测,大气科学是一门在观测中诞生、在观测中发展起来的自然科学。随着时代的变迁,人类对大气的了解更加深入,对大气的观测也提出了更多、更广、也更精细的要求。我们要想知道明天天气的阴晴,也想知道几个月之后是否会有干旱的袭击,

云南5月雨量与热带海温异常及亚洲季风变化的关系

利用相关分析和合成分析方法 ,研究了云南 5月雨量与热带海温、热带对流活动及亚洲季风等大尺度气候环流背景变化的关系。指出云南 5月雨量与北印度洋季风气流区赤道东太平洋地区的对流活动有明显的相关 ,揭示了云南 5月多雨年和少雨年赤道东太平洋和印度洋地区的海温距平、2 0 0hPa纬向风和 850hPa矢量风场的不同分布特征。这种前后期海温、对流活动和高低层风场的变化具有很好的持续性 ,对预测云南 5月雨量的变化有一定的指示指义。还计算了南亚地区 4～ 6月的季风指数 ,分析了云南 5月雨量与初夏南亚季风指数变化的关系。结果表明 ,南亚季风指数高 ,云南 5月雨量偏多 ;南亚季风指数低 ,云南 5月雨量偏少。同时 ,研究还表明南亚季风指数在季风爆发前期和季风爆发时段的变化有很好的一致性。

水汽输送对云南夏季风爆发及初夏降水异常的影响

主要利用1961-2000年云南120个站的逐日降水资料和NCEP／NCAR再分析资料，研究水汽输送对云南夏季风爆发和初夏5月降水异常的影响。结果表明，5月份云南上空为一致的西南风水汽输送，主要由来自印度半岛北部的副热带西风水汽输送和热带印度洋至孟加拉湾的西南风水汽输送汇合而成，而来自南海地区西太平洋副高西侧转向的偏南水汽输送是构成云南东部地区水汽输送的重要分支。5月下旬云南夏季风爆发期间，热带印度洋至孟加拉湾地区的水汽输送显著增强，云南上空增湿明显，这为季风爆发提供了必要的水汽条件，而东亚中纬地区冷空气的入侵则可能是触发季风降水的重要机制。进一步研究发现，云南5月降水量显著的年际变化也与大尺度水汽输送异常密切相关，即当热带印度洋至孟加拉湾地区的水汽输送强，而南海至东亚大陆地区的水汽输送弱时，降水量偏多，反之偏少。

低纬高原地区南支槽强降水中尺度MCS系统的模拟与分析

选取2002年5月11～13日云南地区的一次南支槽强降水过程,利用MM5非静力中尺度数值模式对这次降水过程进行了数值模拟,利用模式高分辨率的输出结果分析了这次强降水中尺度对流系统的结构特征.分析结果表明:强对流系统的低层环境风场为西南和东南气流辐合,高层则为一致的槽前西南气流.低层强正涡度暖湿气流辐合上升区紧邻辐合线的西南侧,槽前西南暖湿气流在辐合线附近冷空气的作用下辐合上升,形成强降水,强降水落区位于低层700 hPa强正涡度暖湿气流辐合上升区的西南侧.对物理量要素的时间演变分析表明:在对流发展初期,沿辐合线的正负涡度、辐合辐散、上升与下沉运动在垂直方向和水平方向上相间分布,呈多个模态;当对流发展较强时演变为单一模态分布,即辐合线附近低层为正涡度辐合气流上升区,而高层为负涡度辐散气流下沉区.其中低层辐合较为浅薄,位于地面到600 hPa高度,而正涡度和垂直速度较为深厚,可以从地面向上分别伸展到400 hPa和200 hPa高度.研究还揭示了低纬高原地区中尺度对流辐合系统的垂直轴线随高度向辐合区东北侧(高纬度地区)倾斜的特征,这是低纬高原地区南支槽强降水中尺度对流系统与其它切变线、准静止锋和低涡等中尺度对流系统不同的最主要特征之一.

中南半岛对流对南海夏季风建立过程的影响

利用RegCM2模式进行数值试验 ,得到中南半岛对流对北半球副高带断裂、进而对孟加拉湾对流建立具有重要影响 ,而孟加拉湾对流建立后激发的Rossby波列又是南海夏季风建立的主要因子之一。进一步分析中南半岛对流、副高带断裂及南海夏季风建立的年际变化 ,得到中南半岛对流的强弱 (活跃的早晚 )与副高带在孟加拉湾北部断裂及南海夏季风爆发的早晚有密切关系。它们还与海温异常及纬圈环流的变化相联系 :当赤道中东太平洋海温偏暖 (冷 )时 ,Walker环流偏弱 (强 ) ,中南半岛对流偏弱 (强 ) ,副高带断裂偏晚 (早 ) ,南海夏季风建立偏迟 (早 )。