年代际气候变化研究

概括的介绍了中国科学家近几年在年代际气候变化方面的研究进展,包括中国气候的年代际变化特征,北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)与中国年代际气候变化的关系,北太平洋海面温度(SST)年代际模及其影响,大气环流系统的年代际变化以及气候突变问题.     

加利福尼亚附近的海温强迫及其与北太平洋年代际振荡的可能联系

本文利用1958～2018年期间海表面温度（SST）异常和湍流热通量异常变化的关系,探讨了其与北太平洋年代际振荡（PDO）相关的年际和年代际时间尺度上在不同海域的海气相互作用特征。结果表明:在年际尺度上,黑潮—亲潮延伸区（KOE）表现为显著大气强迫海洋,赤道中东太平洋表现为显著海洋强迫大气;在年代际尺度上,PDO北中心表现为大气强迫海洋,加利福尼亚附近则表现为显著海洋强迫大气。进一步分析表明:加利福尼亚附近区域是北太平洋准12年振荡的关键区域之一,与PDO准十年的周期类似,加利福尼亚附近的冷（暖）海温对应其上有反气旋（气旋）型环流,赤道中太平洋海水上翻和北太平洋东部副热带区域经向风应力的变化是北太平洋准12年振荡的另外两个重要环节。     

北太平洋海温变化的年代际模及其演变特征

用近百年的海温(SST)资料,分析研究了北太平洋海温的年代际变化特征及其基本形势(模态).结果表明,它主要存在准7～10年周期和准25～35年周期两类年代际变化;这两类年代际变化又都有类似的形势(模态),但却与所谓"类ENSO模"明显不同.同时,两个年代际模都有呈西北一东南向振荡和沿海盆作顺时针旋转的共存活动(演变)特征.     

北太平洋冬季年代际尺度海气相互作用

为了更深了解北太平洋年代际尺度海气相互作用,本文通过对湍流热通量和SST的相关关系进行了研究。当热通量和SSTA正相关时,代表海洋影响大气,而当二者相关系数为负时,表示大气强迫海洋。将整个北太平洋SSTA求平均和把北太平洋分成3个区域求SSTA平均,分别对热通量和SST的关系进行研究。结果表明,北太平洋冬季年代际尺度上的海气相互作用主要表现为海洋强迫大气,而在日本附近海域以及北太平洋中东部,海洋对大气的强迫作用最明显,因此这两个区域是北太平洋冬季年代际尺度上海气相互作用的关键区。     

华北两次气候异常事件成因浅析

文章利用NCEP再分析图，根据华北2000年1月冷湿多雪白灾、4月暖干强沙尘暴的情况，对其气候异常特征、环流异常特征、太平洋SST场变化以及南方涛动的ENSO事件等进行图解分析．指出华北气候异常事件与大气环流、北太平洋SST异常有关．造成了冬季1月东亚阻高和春季4月北太平洋-白令海阻高明显偏强、偏北，而二者的强度和位置又决定东亚大气环流的位相和天气特点。两次气候异常事件与1月东亚反气旋频发过程、4月东亚气旋频发过程存在密切的关系。     

热带太平洋次表层海温异常年代际变率及其对中国气候异常的影响

利用近50年月平均的SODA海洋同化资料和NCEP大气再分析资料,研究了热带太平洋次表层海温异常(SOTA)年代际变率主要分布型以及与之相关的亚洲-北太平洋-北美地区上空异常大气环流场,并揭示了类ENSO模态与中国气候异常之间的联系.得到主要结果:(1)热带太平洋SOTA年代际变率有两种类ENSO模态.第一模为类ENSO事件成熟期热带太平洋年代际SOTA状态；第二模为类ENSO过渡期热带太平洋年代际SOTA状态.二者组合构成类ENSO事件40年左右及其背景下13年左右的周期振荡.(2)类ENSO事件对亚洲-北太平洋-北美上空中高纬和副热带大气系统年代际变化具有重要影响.类El Ni(n)o成熟期间冬季,中高纬地区大气环流经向型发展,贝加尔湖高压脊加强,西太平洋副高偏强、位置偏西,蒙古高原为较强的异常反气旋环流.类El Ni(n)o衰退期(类La Ni(n)a发展期)夏季,贝加尔湖低压槽加深,乌拉尔山高压脊加强,西太平洋副高偏弱,新疆-河套地区为较强的异常反气旋环流距平.类La Ni(n)a事件时相反.(3)热带太平洋类ENSO事件通过影响中高纬和副热带大气系统,造成中国北部地区上空南风距平的年代际变化,进而导致东亚季风和中国气候异常.类El Ni(n)o事件成熟期,中国北部地区上空多异常偏北风,东亚季风弱,华北少雨,长江中、下游多雨；类El Ni(n)o衰退(类La Ni(n)a发展)期,中国北部地区上空亦为异常偏北气流,东亚季风较弱,华北少雨.中国气候异常型主要取决于类ENSO第一模态,而第二模态主要视位相异同来加强或减弱第一模态.两个类ENSO模态的共同作用导致1978年前后中国气候跃变和华北地区持续20余年的干旱.近期类ENSO模的振荡从1998年左右开始转为类La Ni(n)a模态,大致在2018年左右结束.在此期间,华北降水有望增加,长江中、下游降水可能减少.     

热通量和风应力影响北太平洋SST年际和年代际变率的数值模拟

利用一个大洋环流模式LICOM, 通过1958～2001年风应力 (ERA40) 和热通量驱动下的两组模拟试验, 检验了二者在北太平洋年际和年代际变率形成中的作用。结果表明, 尽管在年际尺度上热带太平洋变率主要受风应力影响, 但合理考虑热通量异常的强迫作用能够显著改进模式对El Niño的模拟效果, 包括对El Niño周期非规则性的成功模拟; 北太平洋SST的年际和年代际异常主要受热通量异常的影响, 合理考虑热通量强迫的年代际变化能够改善模式对北太平洋年代际变率的模拟效果。在北太平洋海盆的不同区域, 导致SST变率异常的因子不同: 在加利福尼亚沿岸, 冬季平均海温的变率异常主要由热通量的异常决定; 在北太平洋中部, 温度趋势异常主要受热通量和水平平流的作用影响; 在黑潮及其延伸体区域, 对温度趋势异常起主导作用的是热通量和海洋非线性作用, 与此同时, 水平平流和扩散的作用亦不容忽视。     

PNA流型的年际变化及温、热带太平洋海温的作用

本文分析了PNA型环流的年际变化和影响因子,发现它存在两种优势周期振荡:一种是3—5年的振荡,另一种是10年左右的振荡.研究表明,前者与赤道太平洋海温的主要振荡周期相对应(同相关系),后者与北太平洋海温的主要振荡周期一致(反相关系).揭示了PNA型环流的变化与北太平洋海温比与赤道太平洋海温具有更密切的联系.并且由于北太平洋海温影响的频带与赤道太平洋海温的不同,它的作用有时与赤道太平洋海温的同相,有时则反相,使得ENSO与太平洋-北美地区大气环流和气候异常的关系变得复杂化.指出当考虑北太平洋海温的共同作用后     

太平洋年代际振荡与中国气候变率的联系

利用 195 1～ 1998年的太平洋年代际振荡 (PDO)指数、全球海洋和大气分析资料及中国降水和气温站点观测资料 ,分析了太平洋年代际振荡在海洋中的特征及其与东亚大气环流和中国气候变率的联系。结果表明 ,PDO与东亚大气环流及中国气候年代际变化关系密切。对应于PDO暖位相期 (即中纬度北太平洋异常冷、热带中东太平洋异常暖 ) ,冬季 ,阿留申低压增强 ,蒙古高压也增强 (但东西伯利亚高压减弱 ) ,中国东北、华北、江淮以及长江流域大部分地区降水偏少 ,东北、华北和西北地区气温异常显著偏高 ,而西南和华南地区气温偏低 ;夏季 ,海平面气压在北太平洋的负异常较弱 ,而在东亚大陆的正异常较强 ,东亚夏季风偏弱 ,西太平洋副热带高压偏南 ,热带太平洋信风减弱 ,赤道西风增强 ,此时华北地区降水异常偏少而长江中下游、华南南部、东北和西北地区降水异常偏多 ,东北、华北及华南地区气温异常偏高 ,而西北、西南和长江中下游地区气温异常偏低。对应于PDO冷位相期 ,上述形势相反。结果还表明 ,处于不同阶段的ENSO事件对中国夏季气候异常的影响明显受到PDO的调制。在PDO冷位相期 ,当ENSO事件处于发展阶段 ,华南地区夏季降水偏少 ,东北地区夏季多低温 ,在其衰减阶段 ,华北地区和长江流域降水偏多 ,淮河地区降水偏少 ;     

东亚冬季风的年代际变化及其与全球气候变化的可能联系

对近年来中外关于东亚冬季风(EAWM)年代际变化问题研究进展做了回顾和评述,主要包括以下3个方面内容:(1)东亚冬季风明显受到全球气候变化的影响,从20世纪50年代开始,中国冬季气温经历了一次冷期(从20世纪50年代延续到80年代初中期),一次暖期(从20世纪80年代初中后期延续到21世纪初)和近10-15年(约从1998年开始)出现的气候变暖趋缓期(也称气候变暖停顿期)。(2)东亚冬季风主要表现出强-弱-强3阶段的特征,即从1950年到1986/1987年,明显偏强;从1986/1987年冬季开始,东亚冬季风减弱;约2005年之后,东亚冬季风开始由弱转强。与东亚冬季风的年代际变化特征相对应,东亚冬季大气环流以及中国冬季气温和寒潮都表现出一致的年代际变化。(3)东亚冬季风的年代际变化与大气环流和太平洋海表温度(SST)的区域模态变化密切相关。当北半球环状模/北极涛动(NAM/AO)和太平洋年代际振荡(PDO)处于负(正)位相,东亚冬季风偏强(弱),中国冬季气温偏低(高)。此外,北大西洋年代尺度振荡(AMO)对东亚冬季风也有重要影响,在AMO负位相时,对应东亚冷期(强冬季风),正位相对应暖期(弱冬季风)。因而海洋的年代际变化是造成东亚冬季风气候脉动的主要自然原因,而全球气候变暖对东亚冬季风强度的减弱也有明显影响。     

高原东侧川渝盆地东西部夏季降水及其大尺度环流特征

采用我国台站降水资料、NCEP/NCAR再分析资料,分析比较了高原东侧川渝盆地东、西部夏季降水及其大尺度环流特征。主要结论为：（1）1951-2004年来,盆西夏季降水总体呈减少趋势,盆东则呈增加趋势;盆地东西部夏季降水主要呈反位相变化,20世纪90年代以来最常见的两种雨型是西少东多、东西部一致偏少。（2）位于北半球中高纬度的乌拉尔山高脊、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽以及亚洲东部高脊的两脊一槽环流型发展、西太平洋副热带高压偏北,是盆西多雨年的环流背景。（3）乌拉尔山、巴尔喀什湖、西伯利亚地区的高脊偏强,贝加尔湖一线以南直到盆东附近地区上空为槽区,东亚中高纬地区以经向型环流为主,西太平洋副热带高压偏南,是盆东多雨年的环流背景。（4）亚欧大陆中高纬环流形势的显著不同,是盆地东西部夏季降水发生年代际变化的主要原因之一。     

不同硼水平与光照条件的交互作用对春小麦生长发育和结实的影响

用溶液培养法对硼和光照与小麦生长发育及结实率的关系进行了试验研究。结果表明：缺硼小麦株高和干物重下降；光照减弱，小麦干物质和株高明显降低。相反较高硼的供给可以增强小麦的抗逆性。缺硼严重影响小麦结实率，甚至导致小麦不结实；在相同供硼水平下，小麦硼积累量随光照减弱而降低。     

气象水文灾害的防灾减灾教育培训新进展

简要综述了第十届世界气象组织教育与培训大会的主题报告内容.本次大会主要讨论防灾减灾的气象水文教育与培训等问题,集中讨论了"备灾-预防和早期预警"、"减灾-应急、救援和重建"和"跨学科培训"等3个主题,强调集合数值预报系统对于估计出现极端天气事件的风险非常重要,同时必须培训气象、水文工作者使用集合预报中的概率预报信息.中国气象灾害监测、预测和预警已经从单纯提供一般意义上的气象灾害信息提升到有利于社会经济发展的气象灾害服务,既考虑自然因子也考虑经济发展的影响.在跨学科培训方面,将管理知识和气象知识结合起来,可以取得非常好的效果.大会建议提高世界气象组织区域培训中心以及各国气象水文部门培训单位的培训能力,主要通过提供防灾减灾的专门培训单元,对自然灾害风险管理短期课程进行指导,重视各国气象水文部门对于管理和传播领域培训的需求.     

Structure and variability of the Yucatan and loop currents along the slope and shelf break of the Yucatan channel and Campeche bank

Three years (2008–2011) of direct current measurements from a mooring array deployed at the western Yucatan Channel (defined west of 85.6°W) and along the eastern Campeche Bank captured the main characteristics of the Yucatan and Loop Currents and the eddies associated with them. The array was deployed to provide upstream conditions in support of the Loop Current Dynamics Experiment. A substantial portion (60–80%) of the variance at the mooring sections is related to horizontal shifts of the currents due to meanders and eddies. Time-frequency analysis indicates that the velocity time-series are “event dominated”, with higher variability at low-frequencies (40–100 days or longer periods) but with a substantial contribution at higher frequencies (5–25 days periods) particularly strong from October to March. The vertical structure and time evolution of the eddy kinetic energy in a developing Campeche Bank cyclone suggest baroclinic instability dynamics are relevant for its development. Four Loop Current eddies (Cameron, Darwin, Ekman and Franklin) separated during 2008–2011. Ekman and Franklin were particularly dominated by a cyclone associated with a meander trough of the southward flowing branch of the Loop Current (Donohue et al., 2016a, Donohue et al., 2016b) and weaker Campeche Bank cyclones. For Cameron and Darwin, Campeche Bank cyclonic anomalies appear to be nearly as strong as the ones coming from the eastern side of the Loop Current. Eastward shifts of the Yucatan and Loop Currents observed over the sections appear to be linked to vorticity perturbations propagating from the Caribbean and precede several eddy detachments; their significance for the generation of Campeche Bank cyclones and eddy shedding remains to be determined.Time-series of Yucatan Current transport, vorticity fluctuations and Loop Current northward extension during the 3 deployment periods only depict positive correlation in two of them. Given the wide spectrum of variability, much more data are required to determine if a statistically robust relation exists among these variables. Our results clearly illustrate the complexity of the flow in this region and that it is difficult to single out a dominant mechanism that can explain all Loop Current eddy detachments.     

气温降水序列时空分布及其相关性分析

本文利用统计模型、线性拟合和相关分析方法,对气温、降水资料的时空分布和相互间的相关性进行了计算,分析了黑龙江省气候特点。结果表明,黑龙江省气温持续显著升高,主要是最低气温和冬季气温显著升高影响;气温、降水在空间上存在正、负相关区域。     

3T测风图的原理及应用

介绍了3T测风图的制作原理及其在2000年7月3－7日河南省连续性大暴雨过程中的应用结果。     

天山北麓植被指数变化特征及其与气温和降水的关系

利用1982-2005年的归一化植被指数(NDVI)和气象资料,研究了天山北麓各地区不同植被类型ND-VI的年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:1)近24 a来天山北麓各地区植被指数在波动中有所增长.2)不同植被类型对气候因子的响应不同,但各类型植被NDVI都与气温和降水存在着明显的正相关关系.3)平原区植被指数增幅大于山区植被指数增幅,说明植被生长不仅受自然因素影响,也受人为因素影响.     

青藏高原四季开始日期随海拔高度和纬度变化

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961~2007年逐日气温资料, 分析了青藏高原近47年来四季开始日期随海拔高度和纬度的变化趋势。结果表明, 春季和夏季开始日期是整体提前, 而秋季和冬季开始日期是整体延迟的, 春季和冬季开始日期的变化相对夏季和秋季更为明显;四季开始日期随海拔高度变化分布明显不同, 海拔越高, 春夏季开始日期来临越晚, 秋冬季开始日期来临越早, 海拔越低, 春夏季开始日期来临越早, 秋冬季开始日期来临越晚;海拔越高, 春夏开始日期提前的天数越多, 秋冬开始日期推迟天数越多, 反之低海拔地区相对更小, 由此得知高海拔地区的季节开始日期对当地气温的增温更为敏感;春季开始日期在36°N以南基本随纬度递增而开始日期推后, 36°N以北地区春季相对偏早, 夏季、秋季、冬季开始日期随纬度的变化和春季变化基本相似;四季开始日期来临的早晚受到多种因素包括气温、海拔和纬度共同影响, 季节延迟率也受到气温和海拔的影响, 但是纬度对季节延迟率影响不大;四季开始日期的提前和延迟变化和当地气温的变化几乎一致, 秋冬季节的开始日期对气温变化更为敏感, 高海拔地区的季节开始日期对气温变化更为敏感。      

降水与副热带高压位置和强度变化的数值模拟

利用国家气象中心的T63业务数值模式,通过不同的对流潜热加热的敏感性试验,研宄降水对西太平洋反气旋中、短期运动的影响.结果表明,非绝热加热在垂直方向的不均匀将引起加热区附近风场的变化,从而影响到副热带高压位置和强度的改变.而副热带高压的变化又会反过来影响降水区位置的变化.由此证明,在中短期过程中,降水与副高之间存在着相互作用.