太平洋SSTA对中国东部夏季降水的影响II——数值模拟

基于观测分析的结果，采用NCARCCM3模式，设计4组7个数值试验，研究太平洋海表温度异常对中国东部夏季降水影响及其可能的物理过程。结果表明：数值模拟与观测分析所得的结果一致，前期冬季西北太平洋黑潮海区海温异常，引起亚洲中高纬和东亚东部地区大气环流异常，导致长江流域夏季降水异常；前期春季赤道中东太平洋海温异常，西太平洋副热带高压异常；同期夏季北太平洋中纬中太平洋海区海温异常，激发夏季EUP遥相关型，影响东部夏季降水。     

冬季海温异常影响北太平洋东部型风暴轴的数值试验

最强中心出现在160°W以东地区的北太平洋风暴轴定义为东部型风暴轴,针对这种短期气候异常现象,利用大气环流模式CAM 3.0对其可能的外部强迫机制进行探究,主要关注赤道中东部和黑潮海区正、负海温异常的影响。结果表明:赤道海区负海温异常对风暴轴东部型的出现有重要意义,当该海区海温为负(正)异常且黑潮海区海温正(负)异常时,风暴轴表现为东(西)部型。风暴轴在中、东太平洋地区低层斜压性的增强,是太平洋风暴轴中、东端天气尺度涡动活动增强的主要原因。当出现东部型时,北太平洋东部区域急流强度增强,涡动斜压增长偏强,涡动的热量和动量输送加强,风暴轴和急流的反馈也加强;反之亦然。冬季赤道海区引起的大气响应范围较广,而黑潮海区的影响较为局地,尤其是黑潮海区的负异常主要影响风暴轴入口区域,表现为关于海温异常强迫的符号非对称性。     

中国东北南部地区冬季气温异常的海气背景分析

利用1951—2005年中国沈阳、通化、营口、丹东气温和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了中国东北南部地区冬季气温的异常变化及其海气背景。结果表明:中国东北南部地区冬季气温具有明显的年代际变化特征;冬季异常冷暖年份,其同期与前期500 hPa高度和海温距平场分布具有明显不同;前期春季(3—5月)贝加尔湖高压和西太平洋副热带高压的强弱变化,西风漂流区海温、赤道东太平洋关键区海温及2个海区海温距平差,对中国东北南部地区冬季气温的异常变化均具有较好的预测指示意义。前期夏季(7—9月)赤道东太平洋关键区海温对中国东北南部地区冬季气温异常变化具有指示性。     

全球海温异常对中国降水异常的影响

用EOF和SVD方法分析了Climatic Research Unit的1951—2005年全球逐月海温距平场的时空变化特征及其与中国160个测站的月降水距平的时滞和空间耦合关系,讨论全球海温距平场的空间分布和时间演变对我国降水异常的影响,并着重分析了关键区在其特定关键时段内对我国降水异常的影响区域。结果表明,全球海温距平场有三个影响我国降水的关键区,即北太平洋、印度洋和我国南海以及赤道中东太平洋。这三个关键区的海温距平场具有明显的年际和年代际变化特征,突变发生在1976年左右,对我国降水有较为显著的影响,其中北太平洋关键区前期冬季海温对我国7月降水的影响、印度洋及南海前期冬春海温对我国5月降水的影响以及赤道中东太平洋前期冬季海温对我国7月降水的影响显得尤为重要。讨论了这三个关键区前期的海温距平场对我国不同区域不同时期降水影响的耦合关系,为我国区域降水异常预测的不确定性提供了依据。     

南半球海温异常对云南汛期降水异常的影响

采用NCEP/NCAR 1961—2006年的全球月平均海表温度和风场再分析资料,以及云南省汛期(6—8月)124个观测站的降水资料,运用相关分析、合成分析及两组样本平均值差异的显著性检验方法,研究前期1—5月南半球海表温度对云南汛期降水异常有影响的关键时期和关键海区,并用南半球海平面风场分析关键海区的海温异常对云南汛期降水异常影响的物理成因机制。结果表明,前期南半球海表温度与云南汛期降水相关显著,显著关键海区主要位于南半球西风漂流区的东南印度洋、澳大利亚南部、东太平洋的智利和秘鲁西海岸及西南大西洋的麦哲伦海峡。其中东太平洋秘鲁寒流区的智利和秘鲁西海岸是影响云南汛期降水最显著的关键区。诊断分析还表明,在东太平洋秘鲁寒流区的暖位相期,孟加拉湾地区的季风和赤道印度洋附近的越赤道气流及印度洋的西南季风减弱,反之则加强。      

山西春季旱涝与太平洋海温场和环流场异常关系

利用山西省62个气象站1961年-2008年春季逐月降水资料,同期NCEP/NCAR再分析资料,NOAA太平洋海温资料等,应用SVD、蒙特卡罗统计检验、合成分析等方法,研究了山西春季旱涝与同期太平洋海温场和环流场异常关系.研究表明：影响山西春季旱涝的同期500 hPa关键区主要位于日本海、北太平洋东部的阿留申地区南部,以及极地、西西伯利亚,山西北部和西南部受关键区异常影响更明显;当春季500 hPa平均高度场上日本海、北太平洋东部出现正异常,而极地、西西伯利亚出现负异常时,山西春季易偏涝,反之山西春季易旱.春季赤道东太平洋以及北太平洋海盆东南部λw150°～λw160°,ψN30°～ψN 35°附近海域是影响山西春季旱涝的太平洋海温的关键区,山西中南部受关键区海温异常影响最明显;当春季赤道东太平洋海温异常偏高,北太平洋海盆东南部海温异常偏低,山西春季降水易偏多,反之山西春季易旱.春季850 hPa上我国东部地区λE110°～λE120°范围偏南风减弱是导致山西春旱的重要因素.     

冬,春季海温异常关键区对长江中下游夏季降水影响的敏感性试验

本文利用9层菱形截断15波的全球大气环流谱模式（L9R15）研究了前期冬季和春季海温异常的关键区对我国长江中下游地区夏季降水的影响,数值试验结果表明,冬季赤道东太平洋和黑潮区海温异常及春季印度洋和黑潮区海温异常使得长江中下游地区的夏季降水明显增多,同时500hPa副热带高压和100hPa南亚高压增强,但从范围和强度上来看,冬季赤道东太平洋和黑潮区海温异常时我国西南至长江中下游地区一带的夏季降水异常比春季印度洋和黑潮区海温异常时更明显,由此证实了观测资料的分析结果。     

我国夏半年降水距平与北太平洋海温异常的奇异值分解法分析

利用奇异值分解法分析了我国夏半年各月降水距平与北太平洋海温异常的相互关系，指出：（１）平均意义上，秋冬季海温与我国春末至盛夏各月降水存在显著相互关系；（２）秋冬季赤道东太平洋海温对次年４－５月江南东部和７月高原东侧，黄河中下游地区的降水有显著的影响；（３）盛夏至冬季的赤道中东太平洋海温与前一年６月黄淮地区及７月长江流域降水关系密切。     

中国东部冬季气温异常与海表温度异常的关系分析

采用SVD、 相关分析及EOF方法, 分析了中国东部冬季地面气温与北大西洋及北太平洋海温异常变化的关系。结果表明： （1）中国东部冬季气温变化的一致性较高; （2）冬季气温异常与前一年9月北大西洋海域关键区（16°～40°N, 60°～24°W）海温和当年2月西北太平洋关键区（20°～40°N, 124°E～180°）海温呈显著的正相关分布, 即前一年9月北大西洋和当年2月西北太平洋海温异常偏高（低）, 东部冬季气温亦偏高（低）, 即前一年9月北大西洋海温的异常是否为我国冬季气温的气候预测提供了一种前期信号; （3）关键区海温对中国东部冬季气温的影响存在区域差异。北大西洋前期海温与中国东部冬季气温有密切的关系, 而西北太平洋的海温主要影响长江流域及其以北的季风中部区; （4）海温影响气温的可能机理是西北太平洋海温异常升高, 使乌山脊减弱, 阿拉斯加脊减弱, 东亚大槽减弱向东移动, 纬向环流加强, 高纬度的冷空气不易南下, 导致我国东部大部分地区冬季气温偏暖, 反之亦然。在年代际尺度上, 纬向环流和东亚大槽对海温有显著的响应; 但在年际变化方面, 东亚大槽对海温的响应不显著。     

初夏东亚-太平洋大气热源与长江流域及邻近地区7、8月降水异常的关系

用1958～2000年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站降水量及1958～1998年月平均海温资料分析了中国夏季相邻月份降水异常型的相关特征，及其与大气热源的关系和相关物理过程。结果表明，7月长江流域的降水异常与8月长江和黄河之间地区的降水异常有很好的同号性。7、8月长江流域及附近地区持续性偏旱（涝）与太平洋洋盆尺度的大气热源异常有关，并与前期5、6月热带中、东太平洋大范围的热源异常、青藏高原热源异常也有密切的联系，即当5、 6月赤道东太平洋的大气热源正异常，而赤道中太平洋北侧的热源负异常，则中国7月长江中下游偏涝，8月长江中上游与江淮流域和内蒙古东部偏涝，华南偏旱；反之亦然。前期热带中、东太平洋上空的热源异常中心和与之联系的异常垂直运动中心的西扩和西移，以及青藏高原东部的热源异常中心是影响我国7、8月持续偏旱（涝）的重要环流异常特征。另外，南海－西太平洋海温在前期也已经具有我国夏季长江流域发生旱涝对应的同期海温异常分布型的特征。     

江苏省月平均最高、最低气温周期振动的谱特征

本文综合运用奇异交叉谱分析等多种气候诊断方法研究江苏月平均最高、最低气温振动的准周期变化的时空分布特征。结果发现：江苏逐月最高、最低气温分布型态分别为经向型、纬向型；两者存在2至3年周期，显著耦合周期为3．5年及16．5年。本文同时讨论了奇异交叉谱分析、小波分析、最大熵谱分析、经典交叉谱分析的优缺点。     

北极涛动对我国冬季同期极端气温的影响研究

使用1955～2004年1月500 hPa高度场和同期我国107个测站最高和最低气温的逐月资料,计算极端气温与北极涛动指数的相关矩场,并对此相关矩场进行经验正交函数分析来研究我国最高和最低气温对北极涛动响应的年际变化.北极涛动指数定义为1月500 hPa标准化高度场经验正交函数分解所得到的第1时间函数.研究过程中对北极涛动一般年份和异常年份两种情况进行比较分析.研究发现北极涛动指数的正负极端异常年份,对我国冬季同期最高和最低气温有十分明显的影响.我国冬季最高气温响应主要表现地域是长江中下游、华北和河套地区,最低气温的响应主要表现地域是东部沿海和长江黄河上游地区.同时分析了不同年份冬季极端气温对于北极涛动响应的不同形势.     

全球大气温度廓线的统计特性分析

利用欧洲数值预报中心发布的第三代ERA-Interim月平均再分析资料对1979—2016年全球大气温度廓线进行统计,分别探讨了南、北半球大气温度廓线平均值和标准差随季节、纬度和海陆的时空分布特征,并与国内外常用的AFGL标准大气廓线进行了对比。研究结果表明:南、北半球各高度层温度的平均值、频数最大温度区间和最大值垂直分布均随高度先减小后增加;在大气低层,多年的温度波动较大,200 hPa处波动达到最小;不论是北半球还是南半球,大气温度平均值廓线均具有典型的纬度差异,其中低纬度季节性差异较小,中纬度次之,高纬季节性差异最大;各季节大气温度廓线的海陆差异不同,且南半球海陆差异比北半球大。大气温度标准差廓线同样存在纬度、海陆和季节分布差异。根据ECMWF再分析资料构建的温度廓线较AFGL标准大气廓线而言具有更加丰富的时空分布等细节特征,并且代表了气候变化后最新的大气温度状况。有关结果可作为现有标准大气廓线的更新和完善,为新型卫星仪器应用性能评估、辐射传输算法和大气反演方法评价和对比分析提供支持。      

青藏高原地表温度对华北汛期降水变化的影响

利用1980-2001年青藏高原月平均地表温度、1961～2001年我国160站月降水以及NECP／NCAR再分析月平均高度场资料，分析了华北地区汛期降水与青藏高原地表温度的关系，结果表明华北地区汛期降水与青藏高原5～6月地表温度具有显著的正相关。相关场的正值中心位于高原的东北部和西南部地区。华北地区汛期降水偏少年，青藏高原前期5～6月地温以负距平为主且距平值较小；相反，降水偏多年，青藏高原前期5～6月地温以正距平为主且距平值较大。EOF和SVD分析表明，青藏高原5～6月地温和华北地区汛期降水的第一典型场都表现出大体一致的变化特点。此外，诊断分析得到，青藏高原5～6月地温偏高年，7～8月西太平洋副热带高压的强度偏强，位置偏北；地温偏低年，西太平洋副热带高压的强度偏弱，位置偏南。     

ON TEMPERATURE CHANGES OF SHANGHAI AND URBANIZATION IMPACTS

To understand how temperature varies in urban Shanghai under the background of global climate change and how it is affected by urbanization, the Shanghai temperature responses to global warming were analyzed, and then the temperature trends of urban and suburb stations under different climatic backgrounds were obtained. The urbanization effects on temperature were studied by comparing urban stations to suburb stations, the relationship between urbanization variables and temperature components were obtained, and observation data of surface and high level were combined to assess the contribution of urbanization effect. In the last part of the paper, the cause of urbanization effects on temperature was discussed. The results indicated: The long term change trend of Shanghai annual mean temperature is 1.31/100a from 1873 to 2004, the periods of 1921 – 1948 and 1979 – 2004 are warmer, and the 1979 – 2004 period is the warmest; compared to suburb stations, the representative urban station has slower decreases in the cool period and faster increases in the warm one; the urban and suburb temperatures have distinct differences resulting from urbanization and the differences are increasing by the year, with the difference of mean temperature and minimum temperature being the greatest in fall and that of maximum temperature being the largest in summer between the urban and suburban areas. The urbanization process accelerates the warming speed, with the minimum temperature being the most obvious; the urbanization effect contributes a 0.4°C increase in 1980s and 1.1°C in 1990s to the annual mean temperature.     

格尔木太阳辐射与气温的多年变化

利用格尔木１９５６～１９９４年的气温和太阳总辐射资料，分析了该地区太阳总辐射和气温的多年变化特征及其相关关系，结果表明，３０多年中该地区太阳总辐射滑明显的减少趋势；年平均气温６０年代的为低值，７０年代迅速上升，比东部平原地区提前，且呈现“冬暖夏凉”的变化趋势，７０年代至９０年代平均气温与太阳总辐射呈现滞后一年的正相和季气温与同期太阳总辐射有很好的正相关，但冬季的气温变化则与太阳总辐射呈相负相关。     

INVESTIGATION OF LAGGED CORRELATION BETWEEN THE TEMPERATURE OF CHINA AND THE GLOBAL OUTGOING LONGWAVE RADIATION IN 1974-1985

1-12 month lagged correlations between winter temperatures at 22 stations in China and the global dis-tribution of the Outgoing Longwave Radiation(OLR)are investigated.The basic results are:(1)Themonthly averaged temperatures of Dec.,Jan.and Feb.of China are correlated to the global distribution ofOLR of Oct.,Nov.and Dec.,respectively.It is consistent with the response period(about 50 days)of 500hPa geopotential height field in extratropical latitudes to the thermal forcing in tropical latitudes,and also consis-tent with the Walker cell of a 40-60 day oscillation.(2)There is a significant positive correlation betweenthe winter temperature of the most part of China and the OLR in the Gulf of Mexico.It shows that whenthe thermal forcing of the Gulf of Mexico is stronger,the excited barotropic instability of westerlies in northernAtlantic could influence the East Asian circulation and cause the temperature of China to be below normal.(3)The temperature around the Tibetan(Xizang)Plateau is negatively correlated to the OLR in western equa-torial Pacific,showing that when the Walker cell is stronger,the local Hadley cell in Southeast Asia isstronger and it causes the temperature around the Tibetan Plateau to be higher than normal.     

青藏高原地区地气系统太阳辐射能收支的研究

本文利用1982年8月—1983年7月Nimbus-7的月平均行星反射率资料和根据卫星资料得到的地面总辐射、地表反射率的估算结果,分析了青藏高原地区地气系统(大气顶)的太阳辐射能收支和地表、大气对太阳辐射吸收的时空变化特征,给出了表征太阳辐射能收支的一些基本参数,讨论了以行星反射率为基本参数表征大气、地表对太阳辐射吸收的参数化方法。分析表明:过渡季节5月份的行星反射率极小值的出现对青藏高原地区太阳辐射能收支有重要调节作用;全年平均而言,青藏高原地区被地气系统反射和被大气、地表吸收的太阳辐射的比例为37:18:45。     

我国地面日际气压变率和变温及300、500、700毫巴等压面上日际变高和变温的特性

本文利用1951年到1955年国内的主要地面站及探空站,计算各月的平均日际气压变率、平均日际变高及平均日际变温.从这些数据中来看我国各地区天气和气候变化的季节特性,并注意西藏高原上及其外国地区的特点.我国初春二、三月和晚秋十一月天气变化之大与北半球大气环流类型发生一定的联系.