冬季欧亚型遥相关候时间尺度异常特征及其对我国天气的影响

本文利用NCEP/NCAR全球逐日再分析资料,确定了冬季欧亚(EU)型遥相关逐候指数持续性异常的标准,继而分析了EU指数持续性异常的特征,探讨了对应时段的环流特征及其对我国冬季天气的影响。统计结果表明:1957—2010年的54个冬季共发生了26次异常过程;正、负异常过程各有三个高发时段分别为12月、1月第2—5候、2月第4候至3月第1候,以及12月第4—5候、1月前3候、2月第3候至3月第1候。选取200、850 hPa分别代表高低层大气,对异常过程合成分析后发现:指数异常时,高低层大气具有强的EU型特征;我国大部分地区的气温受EU指数异常影响,差异显著;黄河中下游、长江中下游及东南局部地区的降水差异显著;正异常过程中,受西伯利亚高压加强的影响,我国对流层低层盛行偏北风,温度普遍偏低,降水偏少;负异常过程相反。

两类春季极端低温的年代际特征与欧亚环流异常关系对比

利用中国北方501个观测站温度资料、ECMWF再分析资料及Hadley海温数据分析了华北地区春季极端低温的时空特征,并对20世纪80年代前后、21世纪两类年代际极端降温的大气环流异常特征进行对比。结果表明,21世纪极端降温的环流形势从北大西洋至欧亚大陆呈"准两波型"的结构,波长较长,稳定性较好,低温持续时间长,并且在中高纬度存在明显的波列结构;而20世纪80年代前后极端低温环流形势呈"三波型"结构,波长较短,稳定性较差,低温持续时间较短,且在中高纬度波列结构不明显。北大西洋海温在1997年有明显的转折。1997年以前格陵兰岛南面附近的北大西洋洋面能量向东频散,通过西西伯利亚关键区,激发欧亚型EU波列,加强了气旋式异常环流,有利于低温的维持和发展。可能是存在两个能量频散源地的原因,使得80年代的EU波列波长较21世纪偏短。而1997年以后格陵兰岛以东洋面为关键强迫源,能量向东频散,有利于EU的加强,贝加尔湖西南部槽加强,形成气旋式异常中心,有利于低温的维持。格陵兰岛东侧海温异常热力强迫,可激发出EU型遥相关,在其下游的欧洲大陆形成暖脊,脊向北加强,然后收缩与鄂霍茨克海高压脊直接形成大槽,致使华北地区上空气旋式异常加强,环流易稳定维持,从而使得华北地区温度加剧下降,易发生极端低温事件。该结果反映了华北地区极端低温的年代际特征及其两类极端低温环流形势异常的部分成因,从而为预测极端低温事件提取某些信号。

亚洲季风与ENSO循环的相互作用

ＥＮＳＯ事件对亚洲季风有很大影响，特别是对东亚夏季风环流有较大影响。许多观测事实表明，在ＥＮＳＯ事件处于发展阶段的夏季，江淮流域往往发生洪涝，黄河流域往往发生干旱，东北地区往往发生冷夏。本研究利用观测资料分析了亚洲季风对ＥＮＳＯ事件发生的影响。分析结果表明，在ＥＮＳＯ事件发生前，在热带太平洋上空对流层下层有明显的西风异常；这个西风异常将会加强东传暖Ｋｅｌｖｉｎ波和西传冷Ｒｏｓｓｂｙ波，为ＥＮＳＯ循环提供必要的赤道海洋波动条件；并且这个西风异常与东亚季风区西风异常向南传播有密切关系。通过遥相关分析表明，东亚季风西风异常的南传是通过欧亚型遥相关的波列来实现。通过分析，本研究提出一种亚洲季风与ＥＮＳＯ循环相互作用的物理图像。

中国春季降水与南印度洋偶极子的关系研究

利用美国国家海洋和大气管理局海温资料和1951~2010年中国160站月降水量资料,分析了前期冬季(12~2月)印度洋海表温度与中国160站春季降水的关系及其影响机制。研究表明:冬季印度洋海温异常的空间模态主要有两种:符号一致的单极和东、西符号相反的南印度偶极。将第2模态的时间系数定义为南印度洋偶极子指数。该指数与中国次年春季降水关系较好,并利用NCEP/NCAR再分析资料进行机制分析,发现主要南印度洋偶极子通过以下途径影响中国春季降水:中高纬,SIOD的影响主要引起低纬度的海温及对流异常,通过中低纬度间的相互作用,在中高纬产生较强的遥响应,从而影响同期冬季欧亚大陆的环流变化,这种扰动在西风气流的作用下引起后期春季北太平洋地区对流活动异常,通过中低纬度间的相互作用,加强中高纬地区的遥响应,表现为欧亚大陆EUP波列;低纬,SIOD的影响主要引起南海-海洋性大陆的海温及对流异常,引发经向环流异常,导致黄河至长江中下游地区垂直运动异常和气流辐合异常。