关于年代际气候变化可能机制的研究

年代际气候变化作为年际和月季气候变化的重要背景,往往影响着年际和月季时间尺度的气候及特征。随着科学的发展进步和社会需求的提高,年代际气候变化已成为人们关注的重要问题。作为气候动力学和气候预测研究的重要内容之一,年代际气候变化及其动力学机制的研究在国内外都在蓬勃开展,并取得了不少的成果。本文除简要介绍了中国气候的年代际变化特征,将着重就年代际气候变化的可能机制作一个系统的综合性讨论,内容主要包括全球主要海温变化模态的影响、气候系统相互关系年代际变化的影响、大气行星尺度系统年代际变化的影响,以及太阳活动及火山爆发的影响等。大家知道,年代际气候变化研究十分重要,但也可以看到年代际气候变化的动力学机制却十分复杂,不少问题还没有搞的十分清楚,需要加大力量进行深入研究;我们相信,深入的研究结果必将对年代际气候变化的预测提供可靠的科学依据,进而推动年代际气候变化的业务预测及其能力的提高。     

年代际气候变化研究进展

概述了全球尺度、我国大范围区域及长江中下游梅雨的年代际气候变化的一些研究进展,重点介绍了近期我国气象工作者有关这方面研究的一些成果。指出:①全球尺度的大气、海洋及气温变化不仅存在明显的年际变化,而且年代际变化也十分显著;②受全球气候年代际变化的影响,中国气候也存在多时间尺度的变化特征,但气候的年代际变化特征与全球气候年代际变化有不同之处;③长江中下游梅雨气候变异不仅与海-气相互作用密切相关,而且海洋的年代际变化也是梅雨异常变化的重要气候背景;④年代际尺度变化在全球变暖改变区域气候特征的过程中的贡献、年代际气候变化的形成及作用机制,特别是长江中下游梅雨的年代际变化的成因和机制都是仍需继续加强研究的问题。     

Progress and future prospects of decadal prediction and data assimilation:A review

年代际预测,也称为“近期气候预测”,旨在预测未来1-10年内的气候变化,是气候预测和气候变化研究领域的一个新关注点.它位于季节至年际预测和长期气候变化预测之间,结合了初值问题和外部强迫问题的两个方面.年代际预测的核心技术在于用于模式初始化的同化方法的准确性和效率,其目标是为模式提供准确的初始条件,其中包含观测到的气候系统内部变率.年代际预测的初始化通常涉及在耦合框架内同化海洋观测,其中观测到的信号通过耦合过程传递到其他分量,如大气和海冰.然而,最近的研究越来越关注在海洋-大气耦合模式中探索耦合数据同化(CDA),有人认为CDA有潜力显著提高年代际预测技巧.本文综合评述了该领域的三个方面的研究现状:初始化方法,年代际气候预测的可预测性和预测技巧,以及年代际预测的未来发展和挑战.     

1961-2007年云南干季干湿气候变化研究

从影响自然干湿变化的多种因素出发,基于云南省15个站点1961-2007年干季9项气候要素实测数据,应用因子分析法研究云南干季干湿气候变化特征。提取了表征干季干湿气候变化的3个公共因子,阐明了云南干季干湿气候变化特点和原因。结果显示：1960年代以来5个年代干湿气候变化明显,变化原因各异,总变化趋势是湿度缓降、干旱强度渐强;1960-1980年代都处于中等干旱偏弱态势,进入1990年代后降水时间分布不均和气候变暖导致干季气候持续典型偏干;干季总降水量变化趋势有不确定性,年代际变化明显、变率不大,但其年际变化突出造成干季干湿状况年际波动大。     

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.     

关于气候变化对社会经济系统影响的机理和途径的探讨

本文基于考虑气候变化影响应与经济系统的特征时空尺度相匹配的观点,讨论了气候变化对经济系统影响的途径.认为:气候变化是年代际尺度的气温变化,直接影响的是冰冻圈、海平面、水资源、陆面状况、生态系统、微生物、人体健康等七个领域;觉察不到日变化、季节变化、年际变化而呈现出年代际变化的事物才是受全球变暖影响的事物;由于时间尺度不匹配,经济系统几乎不会受气候变化的直接影响;就间接影响而言,全球变暖导致的极端气候事件加剧和人类为应对与适应气候变化的积极响应,对经济系统的影响要显著得多.     

南涝北旱的年代气候特点和形成条件

通过研究最近50年我国夏季降水分布的年代际及年际气候变化特征，以及对20世纪90年代至今夏季旱涝趋势的对比分析，讨论了夏季主要雨带位置南移的气候趋势，以及亚洲大陆高压、ENSO事件对夏季降水的影响关系。结果表明，20世纪90年代后期开始我国夏季旱涝分布气候态发生较大的变化，这可能预示夏季进入南涝北旱的年代气候时期。这些结果对于降水的年代气候预测和短期气候预测都具有重要意义。     

内蒙古阿拉善地区沙尘暴的气候特征分析

根据内蒙古阿拉善地区1961—2000年40年的沙尘暴、扬沙资料，分析了其气候学特征、地理特征、季节特征以及年际、年代际变化特征。结果表明．近40年来阿拉善地区沙尘暴出现日数在减少。但是进入20世纪90年代，阿拉善北部地区沙尘暴出现日数却呈波动增加趋势。沙尘暴出现日数的变化是特定气候变化的反映，下垫面条件的持续恶化也是该地区沙尘暴天气持续增加的原因之一。     

西北太平洋热带气旋气候变化的若干研究进展

简要回顾了近年来国内外在西北太平洋热带气旋活动的季节、年际和年代际变化方面的研究,涉及到热带低频振荡、厄尔尼诺—南方涛动(EI Ni(n)o-Southern oscillation,ENSO)、印度洋海盆增暖、准两年振荡(quasi-biennial oscillation,QBO)等对西北太平洋热带气旋活动气候变化的影响,以及ENSO与热带气旋活动年际相关的年代际变化,展望了该领域的研究前景,并提出当前此研究领域中一些亟需研究的科学问题.     

气候变化影响下我国农业经济评价问题探讨

年代际的全球变化预测及其区域适应 ,是一个属于自然科学和社会科学相互交叉领域的问题。作者将全球气候变化研究与经济学研究结合起来进行探索性思考 ,提出了气候变化与人类经济活动相互关系的研究领域中 4个有待探讨的问题 ,并重点针对其中气候变化对我国农业的影响 ,及气候变化影响下我国农业经济评价问题进行了探讨 ,同时初步讨论了经济评估的验证问题。     

我国年、季降水的年代际变化分析

通过对我国年、季降水的年代平均距平百分率图的对比分析，计算10年滑动平均距平场相关系数和年代之间平均距平差值t统计量的统计检验。结果表明，我国年、季降水具有较明显的年代际变化趋势。这些结果对于降水的年代气候预测和短期气候预测都具有重要意义。     

国外关于年代际气候变率的研究

文中指出在气候变率与可预报性研究计划中,列出年代际气候变率及可预报性研究子计划充分显示出这个问题的重要性,回顾并总结了近年来年代际气候变率的研究成果,特别对全球气候变暖、海气相互作用、温盐环流、自然气候变率和ＥＮＳＯ的年代际变率的研究几个重点问题进行了讨论,最后对年代际气候变率研究今后的发展方向提出了看法。     

Comparison between linear and nonlinear trends in NOAA-15 AMSU-A brightness temperatures during 1998–2010

Brightness temperature observations from Microwave Sounding Unit and Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A) on board National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellites have been widely utilized for estimating the global climate trend in the troposphere and stratosphere. A common approach for deriving the trend is?linear regression, which implicitly assumes the trend being a straight line over the whole length of a time series and is often highly sensitive to the data record length. This study explores a new adaptive and temporally local data analysis method—Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD)—for estimating the global trends. In EEMD, a non-stationary time series is decomposed adaptively and locally into a sequence of amplitude-frequency modulated oscillatory components and a time-varying trend. The AMSU-A data from the NOAA-15 satellite over the time period from October 26, 1998 to August 7, 2010 are employed for this study. Using data over Amazon rainforest areas, it is shown that channel 3 is least sensitive to the orbital drift among four AMSU-A surface sensitive channels. The decadal trends of AMSU-A channel 3 and other eight channels in the troposphere and stratosphere are deduced and compared using both methods. It is shown that the decadal climate trends of most AMSU-A channels are nonlinear except for channels 3–4 in Northern Hemisphere only and channels 12–13. Although the decadal trend variation of the global average brightness temperature is no more than 0.2?K, the regional decadal trend variation could be more (less) than 3?K (?3?K) in high latitudes and over high terrains.     

Modeling Study of the Effect of Anthropogenic Aerosols on Late Spring Drought in South China

In this study,the mechanisms underlying the decadal variability of late spring precipitation in South China are investigated by using the latest Community Earth System Model version 1 （CESM1）.We aim to unravel the effects of different climate forcing agents such as aerosols and greenhouse gases （GHGs） on the decadal variation of precipitation,based on transient experiments from pre-industry （for year 1850） to present-day （for year 2000）.Our results reveal that：（1） CESM1 can reproduce the climatological features of atmospheric circulation and precipitation for the late spring in South China; （2） only simulations including the forcing of anthropogenic aerosols can reproduce the observed decreasing trend of late spring precipitation from 1950-2000 in South China; （3） aerosols affect the decadal change of precipitation mainly by altering the large-scale atmospheric circulation,and to a less extent by increasing the lower-tropospheric stability to inhibit the convective precipitation; and （4） in comparison,other climate forcing agents such as GHGs have much smaller effects on the decadal change of spring precipitation in South China.     

CMIP5气候模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能评估

使用分类集合的方法评估了第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个耦合模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能.结果表明,在评估的38个模式中,仅有6个模式(第1类模式)可以成功再现1970年代末中国东部夏季降水年代际变化的主要特征,即长江流域降水偏多、而华北和华南偏少.这些模式模拟的成功归因于它们能较好再现1970年代末东亚夏季风的年代际减弱及相关的环流场的变化,包括东亚沿海的偏北风异常以及西太平洋副热带高压的偏向西南、强度增强等.而对降水年代际变化模拟很差的第2类模式,则模拟出不出东亚夏季风的这种减弱特征.进一步的分析表明,两类CMIP5模式对太平洋年代际振荡(PDO)空间分布特征都有较好的再现能力,但对PDO年代际转变特征的模拟能力则差异较大.第1类模式能很好地模拟出1970年代末热带海洋的增暖和相关的PDO位相由负到正的转换,而第2类模式所模拟的PDO位相转变与观测完全相反,且也不能模拟出热带中东太平洋海洋的年代际增暖及江淮流域夏季的变冷,因此导致该类模式对1970年代末东亚夏季风的减弱和中国东部夏季雨型的年代际转变没有模拟能力.由此也表明,对耦合模式来说,中国夏季降水年代际变化的模拟能力在很大程度上取决于模式对海洋年代际变化信号的模拟.     

中国西部冬季降水年际与年代际变化的水汽输送差异

中国西部地区是著名的气候脆弱区,降水的多寡对其影响十分巨大。尤其是在全球变暖的背景下,西部地区的增暖、增湿异常显著,随之而来的西部地区气候变化也越来越受到关注。本研究主要分析了中国西部地区冬季降水的时空变化特征,结果表明:该地区冬季降水的最主要模态具有全区一致变化的特点,并且在20世纪80年代中期出现了一次显著的年代际突变,突变之后中国西部地区冬季降水明显增多。大气环流和水汽输送的分析结果显示,引起西部地区冬季降水年际和年代际变化的因子有着明显的差异。其中西风带水汽输送是影响西部地区冬季降水年代际变化的主要原因;而影响西部地区冬季降水年际变化的水汽则主要来自于阿拉伯海西南向的水汽输送;而且在不同年代际背景下,影响中国西部地区冬季降水的主要水汽输送通道是一致的。这些说明西部降水的预测必须要分不同时间尺度进行研究,短期气候预测需要综合考虑年际变化、年代际变化以及气候长期变化背景才会更为合理和可行。另外,西部降水年际变化因子在不同年代际背景下的稳定性,为建立该地区持续稳定的年际预测模型奠定了科学基础。     

Large-Scale Climate Variability and Connections with the Middle East in Past Centuries

We analyze reconstructions of large-scale surface temperature patterns in past centuries for insights into long-term climate change in the Middle and Near East. The temperature reconstructions, which have been described in detail previously, are based on calibration of widespread networks of high-resolution proxy and long instrumental/historical records against the 20th century global instrumental surface temperature record. We document the influence of several distinct patterns of large-scale surface temperature variation on Middle/Near East temperature (`MNET') in the region during past centuries. The dominant pattern of influence on interannual and decadal timescales is the North Atlantic Oscillation (NAO), exhibiting significant amplitude modulation on multidecadal and century timescales. Other patterns dominate multidecadal timescale MNET variations. The influence of such patterns, and recent decadal trends in the NAO, may mask the influence of anthropogenic climate change in the MNET region in recent decades.     

甘肃省陇东南地区大到暴雨时空分布特征

利用甘肃省陇东南地区31个气象站1967~2001年的逐日降水资料,统计分析了该区大到暴雨时空分布的主要气候及年际、年代际变化特征,根据实际需要确定了该区暴雨及标准,其研究结果将为建立陇东南大到暴雨短期预报提供气候背景。     

新疆克州地区气温年代际变化及均生函数预报模型的应用

讨论了克州地区气温突变及年代际变化特征，并利用均生函数预测模型对克州地区气温进行预测试验，1995－2001年预测试验表明，均生函数预测模型可以较好地拟合出气温的气候变化趋势，对年、季气温有较好的预测能力。     

影响山东的热带气旋年际和年代际变化

利用1949-2006年热带气旋年鉴资料对58年来影响山东的热带气旋频数和强度,以及热带气旋引起的暴雨和大风进行了气候统计学分析.分析表明:7月下旬至8月下旬是热带气旋影响山东的主要时段.影响山东的热带气旋具有明显的年代际变化,并存在显著的2.4年和5年左右的周期变化,但影响山东的热带气旋强度呈明显减弱趋势,年代际变化不明显;8月份影响山东的热带气旋最多,极易发生洪涝和强风灾害,所造成的暴雨和大风的次数与热带气旋频数的变化较为一致.通过分析影响山东热带气旋活动与太平洋海温和西太平洋副高的关系,指出,北太平洋海温关键区以及西太平洋副高的气候变化对热带气旋活动有着很重要的作用.