东亚季风的准两年振荡及其与ENSO变率的联系

运用小波分析方法和相关分析对东亚季的准两年振荡的存在及其与ＥＮＳＯ变率的关系进行了研究,结果指出：东亚季风具有显著的准两年振荡特征,但周期与振幅具有明显的年代际变化,同时东亚季风的ＱＢＯ过程与ＥｌＮｉｎｏ事件具有密切的联系;     

东亚副热带季风的北进及其低频振荡

本文利用1971—1980年的资料分析发现,夏季与中国东部雨带相联系的东亚季风属于副热带性质,850百帕14℃等露点线可以作为它的活动指标。副热带季风活动与500百帕上副热带长波活动相协调,它们的季节性变化与准40天周期振荡相结合可以引起副热带季风及其相伴雨带的北跳和停滞,而短的周期振荡则可引起它在停滞期内的南北摆动。     

东亚夏季风的季节内振荡研究

利用动力学因子和热力学因子结合的方法,将东亚夏季风区的西南风与OLR进行了综合处理,构造成东亚季风指数(IM).研究结果表明,该指数既可很好地反映东亚季风区的风场、高度场的环流特征,又能较好地描述我国长江中下游地区夏季降水和气温的变化.通过功率谱和带通滤波结合的方法研究东亚夏季风中的季节内振荡,东亚夏季风区内低频振荡在夏季主要是以30～60天周期的振荡为主;东亚夏季风的季节内振荡在东亚沿海呈波列的形式,并表现为随时间向北传播的季风涌;由于该季节内振荡的波动,造成了东亚热带夏季风在东亚热带和副热带地区活动的反位相关系.     

增暖背景下东亚夏季风区降水演变的空间模态及其形成机制

基于CMIP5中全新世(Mid-Holocene,6 ka BP)试验及RCP8.5试验的对比,本文研究了不同增暖情景下东亚夏季风区降水演变的空间模态及其成因.结果表明,两种增暖情景下东亚夏季风区降水演变的空间模态存在显著差异.轨道辐射主导的中全新世暖期期间,东亚夏季风区降水演变的空间模态为经向"三极子"结构;而大气C...     

中国东部夏季降水的准两年周期振荡及其成因

应用中国160测站降水资料和ERA-40再分析资料以及EOF和熵谱分析方法,分析了中国夏季(6～8月)降水和东亚水汽输送通量的年际变化,表明中国(特别是华南、长江流域和淮河流域以及华北等地区)夏季降水具有2～3 a周期变化特征,即准两年周期的振荡特征,并表明中国降水的这种周期振荡与东亚上空夏季风水汽输送通量的准两年周期振荡密切相关;并且,还利用NCEP/NCAR的海表温度和日本气象厅的沿137°E海温剖面观测资料,分析了热带西太平洋表层与次表层海温的年际变化,揭示了热带西太平洋热力状态的变化也有显著的准两年周期的变化特征.作者利用相关和集成分析来讨论热带西太平洋热状态的准两年周期振荡对中国夏季降水和东亚水汽输送的影响,表明了热带西太平洋海温的准两年周期振荡对东亚夏季风及其所驱动的水汽输送都有很大影响.此外,作者还利用东亚/太平洋型(EAP型)遥相关理论,简单地讨论了热带西太平洋热力状态的准两年周期振荡影响中国夏季风降水准两年周期变化的物理机制.     

论东亚夏季风的特征、驱动力与年代际变化

本文是以新的资料和研究结果对东亚夏季风的基本特征、驱动力和年代际变化所作的重新分析与评估。内容包括四个部分:（1）东亚夏季风的基本特征;（2）东亚夏季风的驱动力;（3）东亚夏季风的年代际变率与原因;（4）东亚夏季风与全球季风的关系。结果表明:东亚夏季风是亚洲夏季风的一个重要有机部分,主要由来源于热带的季风气流组成,并随季节由南向北呈阶段性推进,它是形成夏季东亚天气与气候的主要环流和降水系统。驱动夏季风的主要强迫有三部分:外部强迫、耦合强迫与内部变率,其中人类活动引起的外强迫（气候变暖、城市化、气溶胶增加等）是新出现的外强迫,它正不断改变着东亚夏季风的特征与演变趋势。海洋与陆面耦合强迫作为自然因子是引起东亚夏季风年际和年代际变化的主要原因,其中太平洋年代尺度振荡（PDO）与北大西洋多年代尺度振荡（AMO）的协同作用是造成东亚夏季风30~40年周期振荡的主要原因。1960年代以后,东亚夏季风经历了强—弱—强的年代际变化,相应的中国东部夏季降水型出现了“北多南少”向“南涝北旱”以及“北方渐增”的转变。最近的研究表明,上述东亚夏季风年代际变化与整个亚非夏季风系统的变化趋势是一致的。在本世纪主要受气候变暖的影响,夏季风雨带将持续北移,中国北方和西部地区出现持续性多雨的格局。最后本文指出,亚非夏季风系统相比于其他区域季风系统更适合全球季风的概念。     

中国黄土高原区域性暴雨时空变化及碎形特征

利用黄土高原51个测站40年日降水资料,采用REOF分析、小波分析和分维分析等方法,研究了该地区区域性暴雨的时空特征。结果表明:黄土高原区域性暴雨事件趋于减少,过程雨量加大;区域性暴雨频数演变存在4年和7~8年的振荡,以4年周期为主;在1977年区域性暴雨事件出现突变性减少,相应的短周期减弱、长周期加强。分析表明,区域性暴雨事件骤减与500 hPa高度、副热带高压和青藏高压位置关系密切;与区域性暴雨事件伴随的全区降水量存在6个空间型,各型暴雨雨量异常具有客观碎形(分形)特点,其中黄土高原西北部和东南部暴雨雨量异常偏多的分维数值较小,在黄土高原中部分维数值较大,反映出黄土高原中部暴雨异常偏多的非线性机制最为复杂,而西北部和东南部地区相对简单。     

亚洲季风建立及其中期振荡的高空环流特征

本文主要通过对100毫巴散度场、高度场和垂直积分的水汽输送场的分析,着重讨论了1979年整个亚洲季风区季风建立及其振荡中的高空环流特征。发现南亚高压周围不同部位的高空辐散场的建立导致了这些地区夏季风的建立,且南亚高压脊线中部和东部散度场具有不同的分布特点。从而使得印度季风有与长江流域梅雨同时开始而与华南雨季降水反位相的特点.在东亚,南亚高压外围东风对于夏季风的向北推进具有很好的指示性。在印度,伊朗高压(南亚高压环流的一部分)外围的东北气流对于印度季风的爆发具有指示性。100毫巴若干地区高度场和亚洲季风区域大范围水汽输送场的40—50天振荡清楚地显示出向东向北移动,而20—30天的散度场的振荡在印度季风爆发后则有系统地向西移动.     

吉林省40年来气温和降水的变化

选用吉林省有代表性的10个测站，用功率谱方法分析其40年来季节降水和气温趋势变化。结果表明，吉林省气候短周期变化与东亚季风的年际振荡准3.5年（QTO）和准2年（QBO）周期基本是一致的。10年际季节气温变化表明，冬季较50年代明显变暖，升温2℃左右，而夏季升温较弱，但与50～70年代的夏季低温周期相比，80年代以来则进入一个相对暖的周期。夏季副热带季风进退对吉林省的夏季气温和降水影响很大。     

1990s年代际转型前后南海季风系统的气候季节内振荡(CISO)特征

利用多变量经验正交分解(MV-EOF)等方法,研究了在季节内振荡尺度上南海季风系统的时空分布特征。结果表明:南海夏季风的爆发时间在1993/1994年前后存在显著的年代际转型,由爆发偏晚转变成爆发偏早。第一模态反映了南海夏季风爆发时季风系统的时空特征,转型前后特征类似,降水场自赤道向北依次呈现干-湿-干交替分布的特征,南海中心为异常气旋。相应的大范围环流场主要反映了转型前的偏晚年,南海夏季风槽位置偏南,转型后的偏早年,南海夏季风槽位置偏北。第二模态体现了南海季风系统夏季的时空特征,转型前后共同特征表现为南海地区夏季北湿南干的南北偶极子降水分布及南海中心区的异常西风。相应的大范围环流场主要反映了南海季风活动与东亚季风呈现反位相的特点,且对流信号向北传播。转型前的偏晚年,季风活动受准双周振荡控制,对流信号由西北方向传入南海;转型后的偏早年,季风活动以30～60天振荡为主,对流信号由东南方向传播至南海。     

近百年东亚季风长期变化中主周期振荡的奇异谱分析

运用海平面气压场资料，计算１８７３—１９９０年的东亚冬、夏季风强度指数，并利用奇异谱分析方法（ＳＳＡ）对这百年的东亚季风长期变化的周期活动进行了研究。研究表明：东亚冬、夏季风都存在准２ａ（ＱＢＯ）、３—６ａ（ＬＦＯ）的年际振荡，１６—１８ａ（ＩＤＯ）的年代际振荡和长期变化趋势。各振荡分量都具有年代际的差别，这种特征ＱＢＯ表现得最典型。冬季风的ＱＢＯ在１９２０年代前振幅较小，且大约呈现１２ａ的大振幅和６ａ的小振幅波状的周期变化；夏季风的ＱＢＯ振幅变化与冬季风相反，且大约呈现６ａ的大振幅和３ａ的小振幅波状的周期变化。夏季风中的年代际变化影响较小。     

关于东亚夏季风变化及其成因的最近研究进展

东亚夏季风变化是中国、日本和韩国的重要研究课题。回顾了关于东亚季风(尤其是东亚夏季风)的季节内变化、年际和年代际变化及其这些变化成因的最近研究进展,特别是系统地回顾了厄尔尼诺、南方涛动(ENSO)循环、西太平洋暖池、青藏高原和陆面过程对东亚夏季风的季节内变化、年际和年代际变化的作用。     

东亚夏季风的研究进展及其需进一步研究的问题

回顾了近年来关于东亚夏季风的结构特征以及年际、季内的变化特征及其成因的研究进展;并且回顾了关于东亚夏季风的数值模拟和可预测性的最新研究进展,特别是系统地回顾了东亚夏季风与印度季风特征的异同以及ENSO循环、西太平洋暖池和青藏高原在东亚夏季风的年际、季内变化的作用。还提出在关于东亚夏季风变化及其模拟和预测等方面需进一步研究的问题。     

High frequency pulses of East Asian monsoon climate in the last two glaciations: link with the North Atlantic

Three loess sections in the Loess Plateau of China have been studied to characterize the variations of the East Asian monsoon climate in the Late Quaternary period. Paleo-weathering profiles based on two weathering indices reveal a series of spatially correlative intervals of lower weathering intensity (LW), in the last glacial and late penultimate glacial loess, indicating significantly cooler or/and drier conditions. Most of them are identified at or near the transitional boundaries between loess and soil units, suggesting that climatic conditions favorable for LW events tended to occur at or near major climatic boundaries. Twenty-eight radiocarbon and thermoluminescence measurements, combined with Kukla's magnetic susceptibility age model date these events at ∼14, ∼21, ∼29, ∼38, ∼52, ∼71, ∼135, and ∼145 ka BP, with ∼5–10 ka frequency inlaid within the orbitally induced ∼20-ka periodicity. The ages of the first six events in the last glacial period are therefore close to those of the coarse-grained Heinrich layers in the North Atlantic Ocean, which resulted from massive discharges of icebergs. The results indicate that the climate in the area affected by the East Asian monsoon has experienced high-frequency changes more or less synchronous with the Heinrich events. These high-frequency changes have been reported by Porter and An, based on the grain-size time series from the Luochuan loess section. Our data also reveal that similar events also occurred during the penultimate glaciation. The mechanisms linking the Heinrich events and the East Asian monsoon climate may be similar to that driving the Younger Dryas event which has been identified in a large number of records in China and in the surrounding oceans. Received: 16 October 1995 / Accepted: 10 May 1996     

TBO的原因－异常东亚冬季风与ENSO循环的相互作用

基于对 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料以及其他资料（ＯＬＲ，降水和气温等）的分析研究，结果表明东亚和西北太平洋地区的对流层环流和气候变化都有明显的准两年振荡（ＴＢＯ）特征。同时，异常东亚冬季风可以影响次年夏季的大气环流和气候变化，特别是在东亚地区；而异常东亚冬季风和ＥＮＳＯ循环间又有明显相互作用：持续的强（弱）东亚冬季风通过海─气相互作用可以激发 Ｅｌ Ｎｉ　ｏ（Ｌａ Ｎｉ　ａ）， Ｅｌ Ｎｉ　ｏ（Ｌａ Ｎｉ　ａ）反过来又可通过遥相关或遥响应而导致东亚冬季风偏弱（强）。强或弱的冬季风和ＥＮＳＯ循环是相互衔接在一起的，因此可以认为异常东亚冬季风与ＥＮＳＯ循环的相互作用是ＴＢＯ对流层准两年振荡）的基本原因。     

Recent Progress in Studies of the Variabilities and Mechanisms of the East Asian Monsoon in a Changing Climate

Located in a monsoon domain,East Asia suffers devastating natural hazards induced by anomalous monsoon behaviors.East Asian monsoon(EAM)research has traditionally been a high priority for the Chinese climate community and is particularly challenging in a changing climate where the global mean temperature has been rising.Recent advances in studies of the variabilities and mechanisms of the EAM are reviewed in this paper,focusing on the interannual to interdecadal time scales.Some new results have been achieved in understanding the behaviors of the EAM,such as the evolution of the East Asian summer monsoon(EASM),including both its onset and withdrawal over the South China Sea,the changes in the northern boundary activity of the EASM,or the transitional climate zone in East Asia,and the cycle of the EASM and the East Asian winter monsoon and their linkages.In addition,understanding of the mechanism of the EAM variability has improved in several aspects,including the impacts of different types of ENSO on the EAM,the impacts from the Indian Ocean and Atlantic Ocean,and the roles of mid-to high-latitude processes.Finally,some scientific issues regarding our understanding of the EAM are proposed for future investigation.     

1616-1911年河南省异常洪涝灾害的时空特征及其成因

通过分类和整理1616-1911年河南省洪涝灾害记录,建立了洪涝灾害等级序列。采用Morlet小波变换、DBSCAN空间聚类等方法研究了河南异常洪涝灾害时空分异规律。探讨了洪涝发生对东亚夏季风和太阳活动变化的响应。结果表明：河南省洪涝灾害的发生存在80 a、30 a、20 a、9 a 4个主周期。在不同冷暖时期,北部地区洪涝灾害强度大于南部地区,且气候冷期洪涝强度和发生区域明显大于气候暖期,这除了与降水分布有关外,可能还与水域分布有关。河南南、北部洪涝强度对东亚夏季风强度的响应存在较大的差异,在东亚夏季风强年,季风系统位置偏北,易引起北部地区多洪涝;在东亚夏季风弱年,季风系统位置偏南,易引起南部地区多洪涝。不同时间尺度上二者相关性有显著差异,在100 a及以下时间尺度上,东亚夏季风对河南南部的洪涝影响显著;在200 a时间尺度上,东亚夏季风对河南北部的洪涝影响更显著。洪涝灾害易出现在太阳黑子数极值年及其附近,出现在极大值M年的频率高于极小值m年。河南北部的洪涝在各种不同时间尺度上对太阳黑子周期长度（SCL）的变化均有显著响应,河南南部的洪涝只在100 a尺度上对SCL的变化有显著响应,即当SCL变长（太阳活动减弱）时,有利于河南北部洪涝的少发;反之有利于洪涝的多发。河南省洪涝的变化可能是太阳活动与东亚夏季风共同作用的结果。进一步揭示历史洪涝发生规律及其成因对于正确预估未来旱涝趋势具有重要意义。     

Temperature and precipitation in the context of the annual cycle over Asia: Model evaluation and future change

Since the early or late arrival of monsoon rainfall can be devastating to agriculture and economy, the prediction of the onset of monsoon is a very important issue. The Asian monsoon is characterized by a strong annual cycle with rainy summer and dry winter. Nevertheless, most of monsoon studies have focused on the seasonal-mean of temperature and precipitation. The present study aims to evaluate a total of 27 coupled models that participated in phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) for projection of the time evolution and the intensity of Asian monsoon on the basis of the annual cycle of temperature and precipitation. And future changes of onset, retreat, and intensity of monsoon are analyzed. Four models for good seasonal-mean (GSM) and good harmonic (GH) groups, respectively, are selected. GSM is based on the seasonal-mean of temperature and precipitation in summer and winter, and GH is based on the annual cycle of temperature and precipitation which represents a characteristic of the monsoon. To compare how well the time evolution of the monsoon is simulated in each group, the onset, retreat, and duration of Asian monsoon are examined. The highest pattern correlation coefficient (PCC) of onset, retreat, and duration between the reanalysis data and model outputs demonstrates that GH models’ MME predicts time evolution of monsoon most precisely, with PCC values of 0.80, 0.52, and 0.63, respectively. To predict future changes of the monsoon, the representative concentration pathway 4.5 (RCP 4.5) experiments for the period of 2073-2099 are compared with historical simulations for the period of 1979-2005 from CMIP5 using GH models’ MME. The Asian monsoon domain is expanded by 22.6% in the future projection. The onset date in the future is advanced over most parts of Asian monsoon region. The duration of summer Asian monsoon in the future projection will be lengthened by up to 2 pentads over the Asian monsoon region, as a result of advanced onset. The Asian monsoon intensity becomes stronger with the passage of time. This study has important implication for assessment of CMIP5 models in terms of the prediction of time evolution and intensity of Asian monsoon based on the annual cycle of temperature and precipitation.     

Recent advances in studies of the interaction between the East Asian winter and summer monsoons and ENSO cycle

Recent advances in studies on the interaction between the East Asian monsoon and the ENSO cycle are reviewed in this paper. Through the recent studies, not only have the responding features and processes of the East Asian winter and summer monsoon circulation anomalies and summer rainfall anomalies in East Asia to the ENSO cycle during its different stages been understood further, but also have the thermal and dynamic effects of the tropical western Pacific on the ENSO cycle been deeply analyzed from the observational facts and dynamic theories. The results of observational and theoretical studies showed that the dynamical effect of the atmospheric circulation and zonal wind anomalies in the lower troposphere over the tropical western Pacific on the ENSO cycle may be through the excitation of the equatorial oceanic Kelvin wave and Rossby waves in the equatorial Pacific. These studies demonstrated further that the ENSO cycle originates from the tropical western Pacific. Moreover, these recent studies also showed that the atmospheric circulation and zonal wind anomalies over the tropical western Pacific not only result from the air-sea interaction over the tropical western Pacific, but are also greatly influenced by the East Asian winter and summer monsoons. Additionally, the scientific problems in the interaction between the Asian monsoon and the ENSO cycle which should be studied further in the near future are also pointed out in this paper.