一个新的东亚冬季风强度指数及其强弱变化之大气环流场差异

文章提出了一个新的东亚冬季风强度指数 ,并以此为依据从 1 94 8～ 1 999年中挑选出两组强弱冬季风年份 ,通过合成分析对大气环流场和海表温度场在强弱东亚冬季风年的差异进行了对比分析。结果表明 :东亚冬季风强度变化不单纯受局地气候系统影响 ,而与北半球半球尺度上的大气环流异常紧密相连。相对于弱的情形 ,强东亚冬季风年份中国大陆中东部及其东部大部分海域在整个对流层盛行偏北风距平、乌拉尔阻高显著加强、欧洲大陆西部维持一个深厚的气旋性异常环流系统、西风带环流偏弱、2 0 0hPa层南亚高压偏弱 ;中国大陆、北极地区、蒙古国大部分地区、欧洲大陆西北部表面温度降低 ;我国大陆与北太平洋海平面气压差加大 ;东亚大槽加强。研究还揭示 ,强东亚冬季风年份对应于北大西洋涛动弱指数 。

东亚冬季风指数的定义及其年际年代际异常

利用NCAR/NCEP再分析资料,通过相关分析方法分析了多种可以表征东亚冬季风活动的气象要素指数的相关性特征,选取地面温度、海平面海陆气压差和500hPa高度3个要素,综合定义了一个东亚冬季风指数。结果表明,该指数表征的东亚冬季风有明显的QTO和QFO周期振荡特征,这一特征与冬季风年代际背景有关,强冬季风年代背景下的振荡比弱冬季风年代背景下的振荡显著,同时该指数能很好地表征东亚冬季风活动的各个方面。对强弱冬季风年的大气环流的结构及其相应的低纬度对流活动、海洋和高低层大气热力状况的分析表明,强弱冬季风活动不仅表现在中高纬度高低层大气环流变化的差异,在局地Hadley环流和赤道附近Walker环流、低纬度对流活动、海洋和大气的热力状况的变化方面也表现出了显著的差异。

北半球大气环流及其冬季风的年代际变化对青藏高原冬季降雪的影响

对1961~2010年间北半球大气环流背景异常变化及其东亚冬季风指数（东亚大槽位置指数-CW、西伯利亚高压指数-SH）与青藏高原降雪之间在年代际尺度上的相关关系进行了分析,结果表明：北半球冬季行星波年代际尺度上的异常导致了青藏高原地区冬季降雪在年代际尺度上的变化,北半球行星波＂冬三（波）＂流型的年代际尺度变化是青藏高原地区冬季降雪年代际尺度上增加/减少的环流背景;青藏高原冬季降雪与东亚冬季风之间也存在着年代际尺度上的显著相关。相对于1961~1986年间的冬季风减弱,青藏高原地区冬季降雪量呈现出增加趋势。结果也指出,青藏高原地区的冬季降雪、CW和SH在1986年前后存在一次显著的突变;突变后北半球冬季三波流型明显增强,青藏高原地区的降雪也相应发生了由多到少的变化。

东亚冬季风强度指数及其变化的分析

根据东亚地区 ５００ ｈ Ｐａ 高度场 Ｅ Ｏ Ｆ分析结果，并参照历史平均东亚大槽的位置，定义了一个东亚冬季风强度指数（ Ｈ５０ ）。讨论了 Ｈ５０ 与东亚大气环流和我国气温的关系，并分析了 Ｈ５０ 在 １９５１～１９９２ 年的变化。

1873～1996年东亚冬、夏季风强度指数及其主要特征

用１８７３～１９９６／１９９７年资料，延长计算了东亚冬夏季风强度指数，研究了指数的年际及年代际变化的主要特征。指出该指数与我国的冬、夏季天气的年际变化、年代际变化关系密切。还指出，该指数与印度季风强度正相关，并且能解释季风的准两年振荡。

东亚冬、夏季风百年强度指数及其气候变化

定义了东亚冬、夏季风强度指数,计算了1873～1989年夏季、冬季及其逐月的东亚季风强度指数,研究了冬、夏季风强度指数的长期气候变化。结果表明,100多年来,东亚夏季风明显加强,冬季风变化不大,稍有减弱。突变分析结果表明,1918年前后,东亚夏季风突变增强,与北半球夏季地面气温突变增暖是同步发生的。但是,冬季风不太明显的突变发生于1958年。此外,用滑动相关系数分析了东亚冬夏季风与北半球地面气温的关系,指出它们之间的相关关系有年代际变化。

一种东亚冬季风指数的环流意义及优化

论证了东亚冬季风环流指数IG与冬季蒙古高压强度和南北位置存在显著的同时相关,故IG本质上也是蒙古高压指数。在此基础上,构造了与IG结构相同的环流指数,从中筛选出一批优化的东亚冬季风指数IM。IM保持了IG结构简单、环流意义清晰的优点,且其格点选择更为合理,与中国同期气温负相关联系更强。因为定义IM的格点与蒙古高压关系密切,故IM也可称为蒙古高压指数。

东亚冬季风指数及其对东亚大气环流异常的表征

基于月平均NCEP/NCAR再分析资料、CMAP全球降水资料及中国台站降水和冷空气资料,首先概括了东亚冬季风环流系统的主要成员,并对基于这些环流系统定义的有代表性的4种东亚冬季风指数进行了比较分析。结果表明,4种指数具有比较一致的年际和年代际变化特征,相互间都为显著正相关,表明各指数都能较好地反映出其他环流系统成员的异常。功率谱分析结果显示,所有东亚冬季风指数均具有3—4年的年际变化周期和6.5年周期及9—15年的年代际变化周期。此外绝大部分指数在20世纪80年代之后都有线性减弱的趋势。所有季风指数都能够很好地反映“强(弱)冬季风年,低层西伯利亚高压偏强(弱),阿留申低压偏深(浅),副热带北风气流偏强(弱),东亚副热带地区气温偏低(高),中层东亚大槽偏深(浅)及高层副热带西风急流偏强(弱)”的基本特性。但各指数与冬季影响中国的冷空气次数间均无很好的对应关系。另外,绝大多数指数与东亚地区夏季降水也有较好的滞后关系,表明冬季风不仅对同期环流系统存在作用,而且还可能影响到夏季。

2016年宁夏冬季气温异常及其成因分析

利用1961—2016年宁夏20个气象站冬季逐月气温资料,英国气象局哈德莱Hadley中心秋季逐月海冰密集度资料,美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)冬季逐月大气再分析资料,分析2016年宁夏冬季气温异常特征及其成因。结果表明:2016年冬季,宁夏气温创1961年以来同期最高。2016年500 hPa欧亚中高纬地区纬向环流明显,乌拉尔山阻塞高压异常偏弱,中国大陆上空位势高度场异常偏强,极涡偏向大西洋欧洲区和北美大陆;东亚冬季风指数为-1. 29 m·s^(-1),为1961年以来第5低值;西伯利亚高压强度距平为-1. 5 h Pa,为2000年以来第2低值。秋季格陵兰海冰密集度偏低,导致东亚冬季风偏弱;500 h Pa位势高度场上北极、欧亚大陆和阿留申地区呈现"-+-"的波列形态,使得北极与欧亚大陆中高纬地区的位势高度差增强,中高纬西风气流偏强,纬向活动加强;海平面气压场上西伯利亚高压偏弱,不利于北极冷空气向低纬地区侵袭,使得2016年冬季宁夏气温异常偏高。

东亚冬季风强度指数的统计预测模型初探

利用NCEP/NCAR再分析和NOAA延长重构的海表温度场的月平均资料,对东亚冬季风强度前期影响因子进行了分析,探讨了因子影响的可能机制。结果表明:4-6月日本附近太平洋区域的海平面气压和8-10月咸海附近的经向风与冬季风强度有较为一致或相反的气候变化特征。综合以往确定的预测物理因子,建立了冬季风强度指数的统计预测模型。历史拟合和试报检验显示,该模型预测准确率较高,可用于东亚冬季风强度的预测。