江南春季降水的准2a振荡及其与热带海温异常的关系

基于中国160站的逐月降水观测资料及NOAA扩展重建的海表温度资料,从1951~2012年逐月的历史时间序列中提取出准2 a振荡（TBO）分量,对中国江南地区春季（3~5月）降水的TBO特征及其与热带海温的关系进行了分析。结果发现：①TBO为江南春季降水最主要的年际周期,TBO分量的方差贡献占到原始序列的52.2%。②江南春季降水与热带海温异常存在明显的时滞关系,其TBO分量与前期Nino3.4区和印度洋海表面温度距平（SSTa）的相关较原始序列更为显著,且持续时间更长,说明热带海温异常对江南春季降水TBO分量的影响是非常显著的。③江南春季降水TBO与Nino3.4指数的时滞关系还呈现出显著的年代际转折,20世纪80年代中期之前,江南春季降水TBO分量与Nino3.4指数在滞后1~11个月内都表现出明显的正相关关系,但从80年代中期至90年代末期这种时滞关系减弱,直至21世纪以来,江南春季降水TBO与Nino3.4指数的时滞关系又重新建立。④通过对比分析年代际转折前后与江南春季降水TBO循环所对应的热带海温演变特征,发现在20世纪80年代中期之前,TBO分量与超前1个季节的赤道中东太平洋海温异常演变具有同步性,使得两者之间的正相关关系稳定;而1986~1999年期间,无论是赤道中东太平洋地区或者印度洋地区海温的演变,都没有表现出像之前类似的TBO循环特征,从而导致两者的相关关系减弱。也就是说,江南春季降水的TBO与中东太平洋海温时滞关系的年代际转折与赤道中东太平洋海温是否具有显著的TBO周期密切相关。

中国降水准2年主振荡模态与全球500 hPa环流联系的年代际变化

用近51年（1951-2001年）观测资料，研究太平洋年代际振荡（PDO）冷暖位相中国降水量准2年主振荡型传播特征的差异，并讨论对应的全球500hPa环流低频波列传播途径的变化及可能原因。同时提出年际振荡强度不稳定指数，讨论了中国降水和全球500hPa高度准2年周期振荡（QBO）强度时间不稳定的空间分布。通过主振荡型分析（POP）发现，在PDO冷位相（1951～1976年），准2年时间尺度的中国降水POP1的主要活动区域在长江中游地区，对应的500hPa低频场是大西洋欧亚波列（AEU）和西大西洋遥相关型（WA）以及南太平洋副热带波列（SSP）；在PDO暖位相（1977-2001年），POP1的活动区域迅速北移并扩大到整个长江和淮河流域，对应的500hPa低频场变为欧亚太平洋-南印度洋-南北大西洋波列（EUP—SI—SNA）。因此，PDO冷暖位相中影响中国降水准2年主振荡模态的低频波列的传播途径和强度存在显著差异，PDO对中国降水量准2年主振荡型主要模态（POP1）及其伴随的全球500hPa环流低频波列活动区域的时间变化有重要调制作用，与两个半球中纬度西风气流强度的年代际变化密切相关。由振荡强度时间变化指数分析表明，中国降水QBO强度不稳定区域位于长江中游、长江下游、浙江东部、广东东部、华北地区和青藏高原东北侧附近地区，这些地区降水QBO的强度随PDO位相转变而发生显著的年代际突变。对于全球500hPa高度，其QBO强度不稳定区域在南太平洋中高纬度、副热带南北大西洋地区和亚洲、北太平洋、北美大陆中高纬度地区、北半球副热带西太平洋地区以及南北半球热带和副热带东太平洋地区，表现为对于赤道的非对称空间分布，特别是南北太平洋热带和副热带地区500hPa环流QBO强度在年代际时间尺度上呈现正负反向变化的空间结构，而且南北极附近地区的QBO强度在PDO暖位相显著增强，反映了全球大气环流QBO强度与PDO相互作用的空间特征。

欧亚雪盖准2年振荡对中国降水的影响

用２２年（１９７３～１９９４年）季平均欧亚大陆雪盖资料和中国降水资料进行主振荡型分析（ＰＯＰ）和伴随相关分析，研究了欧亚雪盖准２年振荡（ＱＢＯ）对中国降水影响的循环过程，结果表明中国降水低频场存在两种不同的伴随相关型，其主要响应区域在西部和长江以南地区，另外，长江下游和东北部分地区也有较显著响应。

赤道平流层纬向风的准2年振荡与浙江台风的初步研究

通过研究赤道平流层纬向风的准 2年振荡 ( QBO)和浙江台风的关系 ,指出 :浙江台风多发生在赤道平流层纬向风的东西风转向时期 ;在赤道平流层 QBO为西风年时 ,浙江发生台风的总天数较多 ;在赤道平流层 QBO的西风时段内发生台风的总个数和总天数都较多 .在东风时段 ,每个台风的生命史较长 .厄尔尼诺和拉尼娜使当年浙江台风的总天数偏少 .厄尔尼诺年使浙江台风的生命史较长 。

BCC S2S模式对亚洲夏季风准双周振荡预报评估

利用1994-2013年ERA-Interim及NCEP/NCAR再分析数据,对国家气候中心(BCC)次季节到季节尺度模式(S2S)1994—2013年的回报试验数据进行亚洲季风区准双周振荡(QBWO)预报能力评估,并诊断模式预报误差来源。结果表明:BCC S2S模式对QBWO的预报能力随着预报提前时间的增长而降低,9d后预报技巧明显减弱,其周期、传播特征和强度出现误差;在提前9d预报中,印度洋地区QBWO对流-环流系统结构松散,信号偏弱,对流向东传播,这与印度洋平均态的预报误差有关,夏季对流平均态低层水汽场在西太平洋和阿拉伯海较强,而东印度洋、孟加拉湾一带偏弱;西北太平洋地区QBWO具有向西北传播的特征,但强度偏弱,可能原因是预报低估了QBWO对流西北侧低层涡度的超前信号,经涡度方程诊断发现,地转涡度平流正贡献微弱,相对涡度平流在对流西北侧引发负涡度,从而减弱了对流西北侧由低层正涡度引发的有利条件。

对流层准两年周期振荡的研究进展

对流层大气环流和气象气候要素具有明显的准两年周期振荡,被称为Tropospheric(Quasi-) Biennial Oscillation(TBO)。综述了各种TBO现象及其机理研究。目前发现对流层中温度、气压、风场、降水以及季风、副高等系统都存在TBO变化;其机理研究表明,热带海洋(主要是印度洋和太平洋)和平流层QBO在TBO的形成中起着重要的作用。此外,欧亚雪盖和太阳活动的11年周期可能也会影响TBO。

南亚季风区TBO机制的进一步研究

1961—2000年的ECMWF逐日格点资料和印度降水量资料,分析研究表明南亚地区的气候,特别是印度的夏季降水存在明显的准两年振荡(TBO)特征。为了研究南亚地区TBO的机理,定义了一个统一的南亚季风指数来描述南亚冬季风和南亚夏季风以及两者之间的转换特征。通过研究南亚季风指数的异常变化特征,发现南亚冬季风和南亚夏季风存在相互影响和相互作用的关系。通常来说,强(弱)的南亚冬季风后南亚夏季风活动一般偏弱(强);另外,偏强(弱)的南亚冬季风一般发生在强(弱)南亚夏季风活动后。南亚夏季风和南亚冬季风的这种循环演变特征可能是南亚地区出现TBO的重要机制之一。

热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。

PPLN晶体实现2μm激光输出的理论分析

为了实现2μm激光输出,采用周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体用于光参变振荡(OPO)产生2μm激光的方法,从PPLN晶体的Sellmeier方程出发,考虑三波相互作用需满足的动量守恒和能量守恒条件,进行了理论分析和数值计算,得到在120℃时,PPLN晶体的极化周期为31.35μm的理论值;绘制出了输出波长与极化周期、输出波长与入射角的关系曲线;并从相位同步因子sinc2(ΔKl/2)出发,分别计算了允许角、允许周期、允许温度。结果表明,此方法不仅克服了利用双折射特性和色散特性方法带来的走离效应,而且还充分利用了晶体的最大有效非线性系数,从而理论上提高了转换效率。该理论分析为PPLN-准相位匹配-OPO输出2μm激光的下一步实验奠定了基础。

热带太平洋ENSO振荡的空间对称和非对称成分

用SSA(奇异谱分析)识别出ENSO振荡的前两个周期成分,在此基础上对NCEP/NCAR资料以及风应力资料采用合成场的空间对称和非对称方法,分析和比较物理量场对Nino3.4指数的两个主要周期成分的线性和非线性响应。结果表明:空间场的线性响应A(1)决定了两个主周期成分与ENSO的位相关系;非线性响应A(2)决定空间不对称性。A(1)和A(2)的相互作用对于空间场的影响分成4种情况:情况1(A(1)>0,A(2)>0)、2(A(1)>0,A(2)<0)使得空间场振荡与ENSO同位相,情况3(A(1)<0,A(2)<0)、4(A(1)<0,A(2)>0)则反之;情况1、3使得在ENSO暖位相时合成场的振荡强,而情况2、4反之。空间不对称性最大的地方与线性响应最大的地方总是比较接近:SLP位于南太平洋,作用的情况分别是1和4;SSTA位于赤道东太平洋;τx位于赤道中西太平洋,属于情况1;yτ位于中太平洋赤道北侧和南侧,由北向南分别是情况3和1。这种特征使得在ENSO暖位相时,合成场中主要距平区的振荡强度偏强,更有利于形成ENSO暖事件。这与最近38a来ENSO暖事件普遍偏强的现象吻合。

东亚季风演变与对流层准两年振荡

对流层准两年振荡(TBO)是20世纪80年代后期揭示出的新现象,其机理尚未完全搞清楚.用ECMWF逐日格点再分析资料(1961～2000年)以东亚季风为研究对象,首先选取对东亚冬季风和夏季风都具有一定表征能力的区域,根据风场(东北-西南向风速)定义了一个冬、夏季统一的通用东亚季风指数(EAMI),它既可描写东亚冬季风,也可以描写东亚夏季风,还能反映东亚冬季风和东亚夏季风之间的转换特征.进一步分析发现,东亚冬季风和东亚夏季风的变化之间有很好的联系.一般,强东亚冬季风活动有利于其后东亚夏季风偏强;反之,弱东亚冬季风活动则有利于其后东亚夏季风偏弱.但是,强(弱)东亚夏季风活动却有利于其后东亚冬季风偏弱(强).因此,东亚季风异常的这种循环变化特征,也就是东亚夏季风与东亚冬季风的相互作用可以认为是导致东亚地区出现TBO的一个重要机制.

西太平洋副热带高压的准两年振荡及其与热带海温和大气环流异常的关系

东亚季风区在年际尺度上存在显著的准两年振荡（TBO）周期, 对我国气候异常有着重要影响. 本文基于一套能够客观描述西太平洋副热带高压系统的重建指数, 重点分析了东亚季风系统中的关键成员之一——西太平洋副热带高压（以下简称副高）的TBO特征及其与低纬地区海温与大气环流异常的关系. 研究表明： （1） TBO作为副高一个重要的年际分量, 在20世纪70年代末期表现出显著的转折特征, 近30年副高TBO的变率比前30年显著增大, 具有年代际尺度的变化. （2） 副高TBO与几个关键海区SSTa的时滞关系比副高原始序列更为显著, 相关持续时间更长; 其中西伸脊点对ENSO响应要早于副高强度, 分别在滞后3~5个月和5~6个月时相关系数达到最大. （3） 在一次完整的副高TBO循环过程中, 冬季赤道中东太平洋的类似El Ni？o型总是和弱东亚冬季风耦合出现, 对应副高TBO处于显著增强期; 而冬季的类似La Ni？a型则总是和强东亚冬季风耦合出现, 副高TBO则处于显著减弱期. （4） 在副高TBO循环中, 热带海洋和大气环流呈现不对称的异常分布, 副高TBO振荡在中东太平洋地区类似El Ni？o型发展期较类似La Ni？a型发展期更为显著, 因此当热带海洋处于类似El Ni？o型发展时, 在短期气候预测中需要更加关注TBO年际分量的信号.

PPMgLN用于光参量振荡实现低阈值2μm激光

报道了使用MgO掺杂摩尔分数为5%的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)的高重复频率、低阈值的2μm激光器。理论计算了1.064μm激光抽运PPMgLN时,极化周期与温度的对应关系。实验对比了双极化周期PPMgLN晶体(极化周期分别为32.2μm和32μm)的转换效率。重点对转换效率较高的极化周期(32μm)进行了振荡阈值的实验分析。在满足转换效率不低于40%的前提下,实现了振荡阈值为0.046MW/cm2、近简并波长(信号光波长2.05μm、闲频光波长2.236μm)的激光输出。

平流层大气环流的典型系统及变化特征综述

随着大气探测技术以及计算机性能的不断提高,近年来平流层探测数据日渐丰富,中层大气模式也得到了快速发展,平流层中一些重要的物理、化学以及动力过程得以深入研究,对平流层大气环流的认识也进一步加深。本文分析了平流层准2 a振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)、平流层残余(Brewer-Dobson,BD)环流和平流层极地环流等主要的平流层大气环流系统和信号的气候态特征、形成机制、年际变率以及长期趋势等,阐述了它们的主要影响因子和过程,讨论并展望了与平流层环流有关的一些主要科学问题。

北半球地面O_3的区域分布和变化特征

利用来自GAW(Global Atmosphere Watch,全球大气监测)的、由WDCGG(World DataCentre for Greenhouse Gases,世界温室气体数据中心)收集整理和发布的、基于地基观测的北半球共15个站点的地面O3含量的逐月观测资料以及逐时观测资料,分析、对比并总结了北半球不同经纬度各区域的地面O3含量的年变化和各个季节的日变化规律.研究表明:内陆比较清洁地区的地面O3多年月平均变化曲线为单峰型,接近正弦曲线的形状,最高值出现在4月份,最低值出现在10月份;而空气污染比较严重的地区可能会发生出现推迟一个月峰值的情况,甚至出现连续多个月份浓度均较高的情况.而位于20°N^35°N的洋面以及海岸线上的站点均在夏季出现全年最低值.对于4个季节的平均日变化而言,清洁地区的日变化很小,曲线比较平直;而污染比较严重的区域则日变化明显,曲线弯曲幅度大,其中夏天的日变化差别最明显.为进一步分析地面O3含量的长期变化,我们还运用小波分析的方法,分析了各站点地面O3含量的变化周期,发现高纬度区域的地面O3表现出明显的准11年的周期,准2年周期振荡较弱.而其他纬度相对较低的区域和洋面上的站点则未看出有明显的准11年周期,表现出的是较明显的准2年周期振荡.

利用正交本征模态函数分析日长变化的主要激发源

利用本征模态函数的正交分解方法对日长(LOD,length of day)数据序列进行分解,得到了日长变化的101个正交本征模态函数。通过对其中几个主要模态函数进行分析,发现日月地的相对位置与其中几个模态函数极值发生的时间极其吻合,并据此推断出日长变化的主要激发源。同时还发现日长变化存在准周期约为206 d的波动。

基于航次观测和再分析资料的南海海表二氧化碳分压反演及变化机制分析

海表二氧化碳分压(pCO_(2))是指海洋表层水和大气之间的二氧化碳(CO_(2))交换处于动态平衡时CO_(2)的含量,是描述海-气CO_(2)交换的一个主要因子。本文利用2008—2014年覆盖南海大部分海域的海表pCO_(2)观测资料,结合现场海表温度和海表盐度以及卫星观测的叶绿素a数据,构建了基于多元线性回归方法的分区域反演模型。模型在水深浅于30m的区域均方根误差为5.3μatm,其余海区均方根误差为10.8μatm,与前人基于个别航次的有限区域反演结果的均方根误差相当。利用该模型公式和HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)再分析海表温、盐数据及MODIS-Aqua卫星观测的叶绿素a数据进行反演,得到了时空分辨率为5'×5'的2004—2016年的逐月南海海表pCO_(2)数据。该数据能较好地反映南海海表pCO_(2)在海表温度影响下,春夏高、秋冬低的季节变化特征,与前人基于航次观测的研究结果相似,表明反演模型具有较高的可信度。进一步分析发现,南海及邻近海域平均海表pCO_(2)具有显著的准十年振荡特征:2012年附近出现了极小值,之前表现为降低的趋势,之后略有升高的趋势。受海表pCO_(2)的影响,南海海盆平均海-气CO_(2)通量在2012年之前出现了显著降低的趋势,表明南海释放到大气中的CO_(2)减少,并在2007年之后的冬季出现了负值(从碳源变为碳汇),2012年之后变化较为平缓。热带太平洋年代际振荡引起的南海区域海表盐度变化是造成海表pCO_(2)及海-气CO_(2)通量准十年变化的主要原因。分区分析的结果表明,南海北部海表pCO_(2)变化最为显著,在南海海表pCO_(2)的季节和准十年变化中都起到非常重要的作用。

国产高亮度准连续掺镱光纤激光振荡器

近年来,准连续(QCW)光纤激光器凭借其峰值功率高、脉冲能量大、成本低廉等一系列优势迅速获得市场青睐,在激光切割、精密焊接、特殊材料打孔、增材制造等领域崭露头角。国内外激光器制造商相继推出了重复频率0.5~50.0 kHz可调、脉宽0.05~50.00 ms可调、最大单脉冲能量达数十焦耳的QCW光纤激光器。其中美国IPG公司推出的YLS-2300/23000-QCW产品最高峰值功率可达23 kW,是目前峰值功率最高的QCW光纤激光器产品。然而市场上的高峰值功率(>5 kW)产品均为多模输出,光束质量因子M2均大于2。

淮河流域夏季降水的振荡特征及其与气候背景的联系

利用1922~2007年淮河流域和长江中下游夏季降水量资料,使用小波变换、广义极值分布等方法,分析了近86年来淮河流域夏季降水的年际、年代际振荡和概率分布特征.在此基础上,分析了东亚夏季风、太平洋海表温度及东亚遥相关环流等气候背景与淮河流域夏季降水年际和年代际振荡的联系.另外,还比较了淮河流域与长江中下游夏季降水年代际振荡特征及其气候背景的差异.结果表明：①淮河流域夏季降水存在显著的准2年振荡和年代际振荡特征.准2年振荡的强弱变化与年代际振荡强弱变化一致.20世纪90年代末以来,淮河流域夏季降水处在年代际偏多期,准2年振荡特征突出,极端强降水事件的概率亦显著增加;②淮河流域夏季降水年代际振荡与PDO及东亚夏季风年代际振荡关系密切,当PDO处于冷位相年代际阶段且东亚夏季风处于年代际偏弱时,淮河流域夏季降水呈年代际偏多趋势;③淮河流域夏季降水的准2年振荡主要受到东亚夏季风准2年振荡的控制,同时与东亚环流系统从高纬至低纬的＂＋,？,＋＂特定配置有关;④淮河流域与长江中下游夏季降水存在年代际位相差异,其差异主要与西太平洋副热带高压强度和位置的年代际变化有关.