中国东部夏季风雨带季节内变异模态的研究

根据中国气象局国家气候中心提供的1951~2005年中国160个站月降水量资料，用扩展的EOF（EE—OF）分析、小波变换、相关分析和合成分析方法，研究了中国东部夏季风雨带季节性南北变动的主导模态和时空变化的特征，分析了各模态的气候特点及其与西太平洋副热带高压季节内变异的关系。研究表明，我国夏季雨带季节性进退活动不仅是多态的而且是多时间尺度的现象。主导模态主要有六种，为了对各模态雨带推进过程的不同特点有个概要的认识，分别称之为：梅涝型、伏旱型、梅旱型、南涝北旱型、常态型和南旱北涝型。这六种模态基本上反映了我国东部夏季雨带季节性移动异常的各种情况。在时间尺度上，各模态普遍存在准两年、3～5年和准8年的年际变化，以及准10年、准15年、准24年和准30年的年代际变化。但各模态的优势周期存在明显差别，尤其是年代际变化。分析还表明，西太平洋副热带高压的季节性变异是影响我国东部夏季雨带季节内时空变化最直接和最主要的原因。基本上，不同型式的副高变异对应有不同的雨带季节内变化模态和天气气候特征。这些研究结果可为我们进一步探讨中国夏季雨带季节内变异各模态形成的物理过程和成因提供基础。

ENSO与中国夏季降水年际变化关系的不稳定性特征

根据1951～2007年中国160站月降水量资料和Nin～o3区月平均海表温度资料,采用滑动相关分析和合成分析等方法,探讨了中国夏季降水与前期冬季Nin～o3区海温年际变化关系的不稳定性问题。结果表明,它们之间年际变化关系的长期变化具有明显的地域性,东北和西北地区相关的不稳定性比东部地区大,与预测经验吻合。同时也有明显的阶段性,1951～2007年据滑动相关系数序列可分成1962～1977年、1978～1992年和1993～至今三个时期。各个时期平均约为16年。它们从一个阶段向另一个阶段过渡的时间很短,是以气候跃变的形式来完成的。近50多年来在1960年代初、1970年代末和1980年代末1990年代初共发生了3次明显的跃变过程。跃变前后某些地区滑动相关系数的符号或强度都有显著的差异。研究还表明,不同时期,尽管同样是ElNin～o事件,它们对中国夏季降水的影响有不同的表现。1962～1977年时间的相关模型有两条多雨带:一条位于华北、东北平原和内蒙古东部一线,另一条在长江中游地区。秦岭大巴山区和江淮流域降水偏少。1978～1992年时期只有一条多雨带,位于秦岭大巴山区、长江中游和下游一线。黄淮地区及华北至东北南部降水偏少。目前我们所处的时期(1993～至今)雨带分布与1962～1977年时期的模型基本相似,也为南、北两条多雨带,但其北支雨带南移,位于从川渝地区经黄淮地区、黄河下游至东北平原一带,湖北北部和长江下游降水偏少。呈现北方降水偏多、南方降水相对偏少的分布。所以,利用ENSO事件做我国汛期降水预报,不能只考虑其平均情况的年际变化关系,还应注意它们之间关系的不稳定性问题。

东亚-太平洋遥相关型形成过程与ENSO盛期海温关系的研究

利用1961～2000年NCEP/NCAR再分析资料、扩展重建的海表温度资料（ERSST）和中国730个站旬降水资料,采用SVD和扩展SVD（ESVD）分析、合成分析、相关分析等方法,在分析中国梅雨期降水与同期大气环流和前期冬季海温之间关系的基础上,研究了ENSO盛期海温异常导致与长江流域梅雨期降水密切相关的东亚/太平洋（EAP）遥相关型形成的过程,及与ENSO相关的海温和大气环流异常的持续性问题。结果表明,梅雨期EAP遥相关型的出现与ENSO遥强迫作用有密切关系。联系冬季ENSO和梅雨期EAP遥相关型的关键过程主要有三个：（1）西北太平洋低纬地区异常反气旋环流的形成和维持,它在冬季形成后一直可维持到夏季,使得夏季西北太平洋副热带高压偏南偏强;（2）东亚大槽持续偏弱,冷空气活动路径偏北偏东,使西北太平洋海温呈亲潮区偏冷、黑潮区偏暖的海温分布;（3）PNA遥相关型的持续发展,使北冰洋地区高度增高。后二者通过局地海气相互作用和大气内部调整过程对初夏鄂霍次克海阻塞形势的形成起重要作用。另外,持续性分析表明,ENSO年大气环流和海温距平型的持续性要比非ENSO年大得多。在ENSO年大气环流和海温之间存在很强的相互作用耦合关系,ENSO引起的大气环流异常可导致太平洋海温异常,而海温异常一旦形成反过来又可导致大气环流异常的稳定和维持,对后期初夏东亚季风和我国天气气候产生明显滞后效应。

2006年夏季西太平洋热带气旋活动的初步研究

2006年夏季西太平洋热带气旋活动主要有如下特征：1）生成时间具有明显的阶段性,且强度强,登陆中国数偏多。2）登陆热带气旋有其各自特点。例如“碧利斯”影响范围大、降水强度大、持续时间长;“桑美”风速大,登陆后迅速减弱。作者针对上述2个特点进行了初步分析。研究发现：1）2006年6月27日-8月31日,来自印度洋的热带西风增强并东推延伸及115-140°E的越赤道气流的加强都有利于热带气旋的生成,并在西太平洋副热带高压北移、季节内振荡（Madden-Julian Oscillation,简称MJO）的湿位相、高低层纬向风切变弱和菲律宾以东地区热带辐合带（Intertropical Convengence Zone,简称ITCZ）对流活跃等背景条件配合下,使热带气旋在这一阶段频发。2）2006年夏季水汽含量与供给对登陆热带气旋的影响显著。“碧利斯”和“桑美”的水汽来源不同是造成这两个登陆热带气旋明显差异的重要原因。

陆地生态系统模型及其与气候模式耦合的回顾

陆地生态系统和气候系统通过能量通量、水汽通量、物质交换相互影响、作用。作者对陆地生态系统模型及其与气候模式耦合的研究进行综述和讨论,总结了当代5类主要全球陆地生态系统模型,即生物地理模型、生物地球化学模型、森林林窗模型、陆面生物圈模型和动态全球植被模型,以及它们与气候模式耦合的研究进展。阐述了动态全球植被模型及其与气候模式耦合研究在全球变化研究的重要作用。最后,对未来模拟研究的方向进行了分析。

全球变暖情景下太平洋年代际振荡(PDO)时空特征变化分析

基于CMIP5多模式中的历史情景与全球变暖情景资料以及观测海温数据,利用EOF分析,回归分析、功率谱分析等方法对北太平洋区域冬季海—气耦合系统进行了研究,进而分析了全球变暖背景下太平洋年代际振荡(PDO)时空特征的变化。通过对比观测资料中1934年前后的PDO时空特征,发现在全球变暖的背景下,PDO强度得到加强,PDO模态的频率向高频移动(周期变短);再用泰勒图分析方法和功率谱分析方法评估13个CMIP5模式对20世纪太平洋年代际振荡(PDO)的模拟能力;在此基础上,选取评估良好以上的9种模式对比分析不同增暖情景下的PDO时空特征变化,发现模式中PDO对全球变暖的响应与观测结果基本一致。

两类El Nio的发生与赤道太平洋次表层海温异常

通过资料分析,对比了东太平洋型El Nio(EP-El Nio)和中太平洋型El Nio(CP-El Nio)的生消演变与赤道太平洋次表层海温异常的关系.其结果表明:两类El Nio与赤道西太平洋次表层海温异常都有明显的负相关,但在不同相位阶段相关性的变化明显不同;两类El Nio的发生与赤道温跃层结构的变化密切相关,但其生消演变过程中温跃层东西向的梯度和显著变化的区域以及温跃层振荡的幅度和时间都有显著差异;两类El Nio生消过程中,赤道次表层海温异常的传播演变均起到了重要作用,但在暖SOTA的聚集时间、强度、持续时间以及位相反转等方面存在较大差异.此外,两类El Nio事件中,次表层海温异常的传播有着明显不同的路径:东太平洋型主要的传播回路在赤道及其北侧,在赤道以南虽有SOTA的传播,但没有形成显著的回路;而中太平洋型主要的传播路径在赤道及其南侧,在赤道以北其传播路径则远不如赤道以南清晰.本文还初步讨论了两类El Nio与赤道纬向风异常关系的异同,结果表明EP-El Nio更多是对赤道中西太平洋大范围异常西风的响应;而CP-El Nio则更多是对赤道西太平洋地区异常西风的响应,并且一定程度上需要赤道东太平洋区域异常东风的配合.