冬季和春季印度洋海温异常年际变率模态对中国东部夏季降水的可能影响过程

印度洋热力状况是影响全球气候变化和亚洲季风变异的一个重要的因素,但以往研究更多关注热带印度洋海温的变化,对南印度洋中高纬地区海温变化关注不够,由此限制了我们对印度洋的全面认识。本文研究了年际尺度上整个印度洋海温异常主导模态的特征及其对我国东部地区夏季降水的可能影响过程,以期望为气候变异研究及预测提供理论依据。研究结果表明:全印度洋海温异常年际变率的主导模态特征是在南印度洋副热带地区海温异常呈现西南—东北反向变化的偶极子模态,西极子位于马达加斯加以东南洋面,东极子位于澳大利亚以西洋面;同时,热带印度洋海温异常与东极子一致。当西极子为正的海温异常,东极子、热带印度洋为负异常时定义为正的印度洋海温异常年际变率模态;反之,则为负的印度洋海温异常年际变率模态。从冬至春,印度洋海温异常年际变率模态具有较好的季节持续性;与我国长江中游地区夏季降水显著负相关,而与我国华南地区夏季降水显著正相关。其可能的影响过程为:对于正的冬、春季印度洋海温异常年际变率模态事件,印度洋地区异常纬向风的经向大气遥相关使得热带印度洋盛行西风异常,导致春、夏季海洋性大陆对流减弱,使夏季西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东偏北,造成华南地区夏季降水增多,长江中游地区降水减少;反之亦然。同时,印度洋海温异常年际变率模态可通过改变印度洋和孟加拉湾向长江中游地区的水汽输送而影响其夏季降水。

青藏高原上对流层水汽“典型异常年”成因分析

青藏高原(下称高原)上对流层水汽变化在对流层—平流层水汽交换中起着重要作用,利用AIRS卫星数据、NOAA全球海温数据、NCEP/NCAR再分析资料和国家气候中心NCC提供的74项环流特征量资料,从海气耦合角度对2003-2011年高原上对流层水汽典型异常偏多年的成因进行了分析。结果表明,ENSO事件对于高原上对流层水汽的多少具有一定的指示作用:在厄尔尼诺(拉尼娜)事件开始的次年夏季,高原上对流层水汽偏多(偏少);受海温异常强迫的大气环流异常是造成2010年高原上对流层水汽异常偏多的直接原因。2010年夏季高原上对流层位势高度偏高、东亚地区阻塞形势发展、西太平洋副热带高压加强西伸的异常环流型有利于西太平洋和南海水汽持续向高原地区输送,而高原上空异常反气旋环流的存在以及冷暖气流的交汇使水汽垂直向上输送加强,共同导致了2010年高原上对流层水汽异常偏多。

西北太平洋热带气旋异常年的气候背景分析

本文从１９５３～１９８４年的３２年中挑选出７个热带气旋偏多年和７个偏少年，分析了与它们同期和前期的副热带高压、西风带纬向环流、北半球极涡以及赤道东太平洋海温、北极海冰的差异，发现其中的许多因子与热带气旋频数有很好的相关性，并指出在热带气旋年际变化这一时间尺度上，海洋因子的影响显得更重要。

海南岛霾高发月异常年的海气特征

利用海南岛18个国家地面气象站1981—2014年的气象观测资料和再分析资料,分析了海南岛霾的时空分布特征和霾高发月异常年的大气环流和海洋表面温度特征,为霾的月气候预测提供依据.结果表明:海南岛霾日多发生于当年10月至翌年2月,当年12月最多.各地霾高发月的霾日数以北部内陆和中部山区较多,东南部沿海地区几乎没有霾出现.霾高发月异常年的海气特征具有一定的相似性.大部分月份(10月除外)霾偏多(少)年一般呈现出类似拉尼娜(厄尔尼诺)状态年的海温分布型,使850 hPa风场上海南岛受到异常的偏北(南)气流控制,有利于(不利于)我国大陆地区污染物向海南岛的输送,并使降水减少(增多)削弱(增强)其对污染物的清除作用;霾偏多年500 hPa位势高度场上海南岛为正距平,不利于污染物的垂直扩散,有利于霾日数偏多.但不同月份的霾偏多、偏少年这些异常特征的配置有所不同.

梅雨异常年大气非绝热加热场的比较分析

利用 ECMWF/WMO 客观分析格点资料,分析了多梅年和空梅年大气非绝热加热场特征。结果表明,梅雨期降水与大气非绝热加热场有密切联系,梅雨各阶段的加热场具有不同的特征,丰梅年与空梅年的加热场有显著差异。

西北地区暴雨时空变化及异常年夏季环流特征

利用中国西北地区248个观测站1981-2010年逐日降水量资料、NCEP/NCAR再分析资料,对西北地区暴雨的时空变化及环流异常特征进行了分析.结果表明:暴雨主要出现在陕西、甘肃东南部、宁夏东南部,暴雨出现次数依次由东南向西北减少.暴雨的年际差异较大,年内主要集中在7-8月,两个月的暴雨日数占全年的64%,7月最多,8月次之,区域性暴雨7月下旬最多.西北地区大范围暴雨过程偏多年份夏季(7月和8月),西太平洋副热带高压偏强,西脊点伸到110?E附近,亚洲中高纬度多低值系统活动,低层(700 hPa)来自南海的偏东气流与青藏高原南侧的偏西气流合并为偏南气流向北伸展到西北地区东部,将充沛的水汽输送到这一区域,到达35?N附近与西北气流相遇;反之,西北地区大范围暴雨过程偏少年份夏季(7月和8月),西太平洋副热带高压偏弱,远离大陆,亚洲高纬度多高值系统活动,低层是一支偏北气流控制西北地区东部.

西北太平洋台风频数异常年的气候背景分析

利用中国气象局整编的热带气旋资料、NCEP再分析资料和Scripps海温资料,分析了台风季西北太平洋台风频数发生年代际和年际异常时的气候背景特征,并且比较分析了造成台风频数发生年代际和年际异常的影响因子的异同。结果表明:台风频数的年代际变化主要和副热带高压和赤道西太平洋的温跃层海温有非常显著的关系,而年际变化则与副高、季风槽、越赤道气流以及赤道中东太平洋的混合层海温都有着密切的联系。

1953～2008年辽宁本溪地区气候异常年分析

对1953～2008年本溪地区温度和降水资料进行统计分析。利用Mann-Kendall方法对年平均气温和年降水量进行突变年检测;应用气温降水异常指标,分析确定异常年。结果表明,本溪地区气候变化特点是温度上升,降水呈减少趋势。气温增加幅度各季差异较大,对气候变暖贡献最大的是冬季,平均最低气温升高幅度明显高于平均最高气温;年平均气温1988年为突变年。1953～2008年,本溪地区降水量呈减少趋势,阶段性较明显;1974年为突变年,之前为降水偏多时段,之后为降水偏少时段。

西北太平洋近10a热带气旋统计特征及异常年副高指数分析

0引言热带气旋（Tropical Cyclone,TC）是一种发生在热带海洋上的强烈的暖性气旋性涡旋,是对流层中最强大的风暴之一。[1]西北太平洋（包括中国南海）是全球最适合TC生成的海域之一,平均每年有二十七八个,是造成夏秋季节我国华南及东南沿海地区强风、暴雨等恶劣天气的最严重的灾害性天气系统之一;同时,因强降水带来的泥石流、滑坡等次生灾害,给社会经济和人民的生命财产造成严重损失。

中国春季复合极端低温多雨事件的年代际变化及成因分析

利用1961—2020年中国553站逐日最低气温、降水资料和ERA5再分析资料,探讨了我国春季复合极端低温多雨事件的年代际变化特征及可能成因。结果表明,春季复合极端低温多雨事件整体呈现出南多北少的分布型,并且高频次中心在西南和华南地区,年平均超过了5 d。全国绝大部分地区春季复合极端低温多雨事件近60年呈现减少趋势,在1990年代末期出现了由多转少的全国范围的年代际突变,并以我国东南部季风区的减少最为显著。进一步分析发现,我国北方至白令海峡地区的异常气旋性环流和我国东南侧西北太平洋上的异常反气旋性环流是引起年代际突变的两个关键环流系统。

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。

中国东部夏季降水与同期东亚副热带急流年代际异常的关系

利用中国738个台站的降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了我国降水和200hPa东亚副热带西风急流轴的年代际变化特征,揭示了东亚副热带西风急流位置的南北移动与我国长江流域和华北降水异常之间的联系。结果表明,我国东部地区夏季(7、8月)降水异常主要表现为长江中下游地区多(少)雨,华北及华南地区少(多)雨,20世纪70年代末80年代初是这种异常分布型发生转折的时间。与此同时,东亚高空副热带急流轴位置从70年代末开始逐渐偏南,急流轴位置的变动将引起对流层低层水汽辐合区和高层散度分布以及垂直环流相应的变化,进而引起降水区域的变化。相关分析发现,当急流位置偏南时,25°～35°N西风增强,42°～50°N西风减弱,华北夏季降水减少,长江中下游地区夏季降水增多;反之,当急流位置偏北时,华北夏季降水增多,长江中下游地区夏季降水减少。与70年代末开始的我国东部地区急流轴位置逐渐南移相对应,华北地区夏季降水呈现逐渐减少、长江中下游地区夏季降水呈现逐渐增多的变化趋势。分析低层水汽通量和高层的散度分布以及垂直环流的差异发现,1980年以来华北地区对流层中低层水汽通量辐合减弱,水汽供应减少,垂直上升运动减弱,造成了华北夏季降水减少,而长江中下游地区水汽通量辐合增加,水汽供应增多,垂直上升运动增强,导致该地区降水增加。

热带印度洋海温的年际异常及其海气耦合特征

利用长期观测资料分析了印度洋海温距平的年际变化及其海气耦合特征 ,结果表明热带印度洋海温距平的变化存在显著的距平符号东西一致的单极型和距平符号东西相反的偶极型 ,其出现的概率分别为 67%和 33%。偶极期间在热带印度洋和西太平洋海洋性大陆上空的大气中存在着明显的Walker类型的环流 ,具有显著的局地海气耦合特征 ,而单极期间这种特征不明显。大部分偶极子的生命史都非常短暂 ,其持续发展的主要特征表现为西印度洋正距平的增加、东移和东印度洋负距平的不断加强。单极的发展为整个海盆的不均匀增暖。单极向偶极的转换可以分为两类 ,第I类表现为赤道西印度洋海表温度距平由负转变成正后逐渐向东扩展 ,东印度洋的负距平范围逐步缩小 ;第II类是东南印度洋海表温度的负距平不断加强并略向西发展 ,而西部保持正距平。这种转换还经历了一个年代际变化 ,2 0世纪 70年代中后期以前主要是第I类转换 ,以后则第II类占绝大多数。

50a来我国东北及邻近地区年降水量的年代际异常变化

利用中国东北地区195个和蒙古国6个气象台站的年降水量资料,利用EOF、REOF和分段线性拟合等方法,分析了50 a来东北及其邻近地区年降水量的年代际异常变化.结果表明:1)50 a来的降水变化,东北演变过程为多—少—多;华北的演变过程为多—少.自1980年代起,东北地区由干变湿,而华北地区则由湿变干.2)降水主要呈3种分布形式:全区一致型;南北反向型;南北部一致与中部相反分布型.3)降水量总体呈下降趋势,但近30 a来东北北部有增湿趋势,而南部的干旱化一直在加剧.4)大部分地区的降水量在1970年代中期和1980年代初期经历了一次突变,但是变化的方向、范围及时间各地不尽一致.

印度洋-太平洋海温的年际、年代际异常及其对亚洲季风的影响

运用 ＥＯＦ分析方法，对近５０ ａ的印度洋－太平洋 ＳＳＴ的年际、年代际变化 特征进行了分析，并在此基础上进行了数值试验．研究表明：在近 ５０ ａ中，ＳＳＴ的第 一气候模态与年代际尺度变化相对应，并经历了两次气候突变，分别在１９５６年和 １９７６年前后．第二气候模态与ＥＮＳＯ事件相对应，其空间分布反映了厄尔尼诺发生 时ＳＳＴ的异常分布．中国东部降水以及亚洲季风异常不仅与ＥＮＳＯ事件有关，而且 受到年代际气候背景场的影响．诊断和模拟结果具有较好的一致性．

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型前后,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。

平流层下部气温年际异常的旋转主成分分析

利用旋转主成分方法分析了北半球冬季平流层下部月平均气温距平，得到的４个主要的空间分布型，分别表示中纬、低纬的纬向对称异常、太平洋北部暖中心和极区冷中心的异常。还指出中纬异常的时间演变最单调，整个冬季有持续性，年际变化呈现明显的准两年振荡周期（ＱＢＯ）。

我国东北及邻近地区年平均气温异常及其对北半球气候变暖和欧亚雪盖面积的响应

根据我国东北及邻近地区201个常规气象台站的年平均气温资料,利用EOF和分段线性拟合等方法分析了该地区气温异常的年代际特征及其对北半球气温和欧亚雪盖面积的响应.结果表明:我国东北及邻近地区年平均气温异常主要有全区一致型和南北反向型两种.近50 a来气温总体呈单调上升趋势,尤其是1990年代后期增温趋势更加明显,时间上东部早于西部.结合降水,1980年代起东北北部由冷干向暖湿转变,而华北区则由暖湿向暖干转变.东北北部升温单调、剧烈、显著,南部在1968和1985年曾两次发生突变,经历过1970—1980年代初的低温后增温趋势更加剧烈,其增温率几乎是第一次突变前的两倍.分析认为,我国东北及邻近地区大范围整体变暖与北半球平均气温的升高相一致;东北部气温的年际变化还受到欧亚雪盖面积的影响.

T_（BB）资料所揭示的亚澳季风之季节循环特征和年际异常

文章利用日本ＧＭＳ所观测的黑体辐射温度ＴＢＢ资料研究了亚澳季风的季节循环特征，结果表明：ＴＢＢ资料在相当大的程度上确能反映低中纬环流系统的变化，它不仅再次证实了已有的关于亚澳季风季节进退的认识，并且揭示了一些新的现象，从而给出了一幅亚澳季风系统季节循环的完整图象．另外，文章还就ＴＢＢ双赤道低值带的形成，以及由ＴＢＢ资料所反映的亚澳季风之年际异常特征进行了研究．