大气初始异常在跨季度短期气候预测中作用的研究

针对大气初始异常在跨季度短期气候预测中的可能作用,利用中国科学院大气物理研究所9层大气环流格点模式(简称IAP 9L-AGCM)对全球夏季气候进行了30年(1970～1999年)集合回报试验,系统地考察了基于大气初始异常条件下模式对跨季度短期气候异常的可预测性.结果表明,在热带、副热带及高纬都存在气候异常的可预测性区域,说明大气初始场异常本身对跨季度短期气候预测有很重要的影响.相对于全球来说,大气初始异常对跨季度短期气候预测的影响在东亚地区更为显著,其作用不可忽略.通过对典型年份的个例分析发现,在某些气候异常剧烈的特殊年份,春季大气初始异常在我国夏季气候形成中扮演着尤为重要的角色.     

关于末次盛冰期青藏高原大范围冰盖存在可能性的再研究

通过4组数值敏感性试验,利用BIOME3生态模式对末次盛冰期中国大陆植被分布状况进行了数值模拟,再次研究了该时期青藏高原大范围冰盖存在的可能性问题.结果表明,末次盛冰期大陆植被发生了大规模的变化,总体呈退化趋势;在降温5℃、降水减少10%、二氧化碳下降145×10-6和地球轨道参数轻微变化的情况下,青藏高原约1/2的地区已经被冰覆盖;进一步的降温和干燥则会加大高原冰的覆盖面积和大陆其余地区植被的退化.     

中国气候预测研究与业务发展的回顾

天气预报是指一周内至两周时间尺度的气象预报,而月季及以上时间尺度的预报则属于气候预测范畴。中国的气候预测起步很早,无论在研究工作中还是在业务应用上都取得了显著成就。文中扼要回顾了这些研究和业务发展成就,重点包括:对于季风和梅雨、寒潮的早期认知和后期研究发现、早期气候预测业务发展概况、动力气候预测的早期探索、动力-统计气候预测方法的研制和应用、气候预测模式的发展以及初始化和多模式集合预测、东亚气候系统变异的全方位探索、气候预测范畴的不断拓展和气候预测研究的不断创新。也对未来气候预测研究和业务发展提出了几个重大挑战性课题,涉及不同时间尺度气候变异过程之间的相互作用、季节内至年代际气候预测、气候系统模式及初始化、动力-统计相结合的气候预测方法等方面。      

太平洋年代际振荡的年代际预测方法

太平洋年代际振荡（PDO）是北太平洋海表温度年代际变率的主模态。由于太平洋年代际振荡对区域乃至全球气候的显著影响,其合理的预测结果可以带来多方面收益。然而,针对太平洋年代际振荡及其有关的海表温度的年代际预测,目前气候模式的预测水平还十分有限,因此,提出了一个新的增量方法。一系列的验证结果表明,增量方法可以有效预测太平洋年代际振荡,其中包括成功预测出其振荡的年代际转折。增量方法的预测过程主要包括3个步骤:（1）采用5 a滑动平均得到太平洋年代际振荡的年代际变率;（2）利用3 a增量形式的预测因子构建预测模型,预测3 a增量的太平洋年代际振荡（DI_PDO）;（3）将预测得到的DI_PDO加上3 a前的观测PDO,得到最后预测的PDO。增量方法亦可以应用到气候系统年代际内部变率的其他模态（如:北大西洋年代际振荡）和其他气候变量的年代际预测（如:海表温度）。      

我国极端高温事件的年代际变化及其与大气环流的联系

利用1957～2004年全国181个气象台站观测逐日最高气温,分析了我国年平均极端高温事件(Ex-treme Hot Events,EHE)日数、强度、最早发生日期(EHE Onset Date,EHE-OD)和最迟发生日期(EHETermination Date,EHE-TD)的气候态及年代际变化的时空特征.气候态分...     

极端高温天气对玉米产量的影响及其与大气环流和海温的关系

高温热害已成为玉米生长过程中的一个重要威胁。本文中,我们定量分析了省份尺度上夏季极端高温日数对玉米产量的影响,结果表明在中国不同省份,当高温指数增加一个标准差时,玉米减产范围为-1.56%~-15.06%,其中以东北、华北地区减产最为严重。进一步分析表明,在1990年代中后期东北、华北极端高温日数显著增加,发生突变。当东北、华北上空500 h Pa位势高度场出现正异常时,天气比较晴朗,入射太阳辐射增加,使得地面温度升高,有利于极端高温天气的出现;而风场上,东北地区尤其是黑龙江盛行西风,经向环流减弱,冷空气不易入侵,使得该区温度偏高,华北地区则以偏南风为主,来自中国内陆的温暖气流被带到该地,为极端高温天气的发生创造有利条件。影响东北极端高温天气的关键海域位于黑潮地区,而ENSO对华北极端高温日数的影响更大,当ENSO指数异常偏高时,西太平洋副热带高压偏东,华北水汽输送通道受阻,水汽辐散,且盛行下沉运动,华北地区易出现高温、干旱天气。     

全球变暖情景下西北太平洋地区台风活动背景场气候变化的预估

为了分析在全球变暖的情景下西北太平洋地区(WNP)可能发生的气候变化,从而为该地区台风活动的未来变化提供必要的背景信息,文中选取了18个参加CMIP3试验的全球海气耦合模式,考查了在SRES A2试验中21世纪末(2080—2099年)相对于20C3M试验中20世纪末(1980—1999年)对台风活动有重要影响的环境场包括海表面温度(SST)、纬向风的垂直切变(MWS)、海平面气压(SLP)、大气顶向外的长波辐射(OLR)和降水在WNP的变化情况。主要分析了多模式集合的结果以及环境场的变化在模式间的一致性。结果表明:到21世纪末,所有模式在西北太平洋区域SST都是一致的升高趋势,增幅在2℃以上,SST的变化是所有考虑的变量中在模式间一致性最好的,绝大部分区域信噪比都在4以上;降水在整个WNP区域也是一致增强的趋势,在赤道低纬度地区增幅较强,其变化在模式间的一致性较好,大部分区域18个模式中超过12个表现出降水增加的变化,在这些区域信噪比大都在0.6以上;SLP的变化特征主要表现为高低压系统的强度均为减弱的趋势,其中低压的减弱在模式间有着更好的一致性,大部分区域的信噪比都大于0.6;MWS和OLR在空间上没有一致的变化趋势,而且在不同的模式间变化的差异较大,大部分区域的信噪比都在0.3左右。但是在与台风活动有显著负相关的关键区内,大部分模式区域平均的MWS和OLR在SRES A2试验中都变小,多模式集合也是减弱的趋势。从SST、降水、关键区的MWS和OLR的分析来看,在全球变暖的情景下,环境场的变化可能是有利于台风活动的。但是目前关于环境场对于台风活动的影响和相互关系还缺乏足够的认识,环境场的变化对于台风活动会有怎样的具体影响还有待进一步深入分析。     

异常弱的南极涛动和2006年我国春季沙尘气候形势

从2005/2006年冬季南极涛动的变异出发,讨论2006年我国春季沙尘气候形势,进而考察南极涛动对我国沙尘气候的预测能力。2005/2006年冬季南极涛动非常弱,在两半球间的经向遥相关的作用下,出现南半球中高纬西风减弱,欧亚西风减弱,欧亚冷空气活跃,西伯利亚、蒙古国、我国北方大部地区(包括华北)2005年冬季12月气温较多年平均偏低,这样就造成沙源地区的冻土层增厚,春季回暖后,沙尘物质条件丰富。因此,在弱南极涛动的影响下,春季蒙古气旋活跃,地面大风增加,我国华北地区春季沙尘天气频繁发生。     

关于2006年西太平洋台风活动频次的气候预测试验

这是首次利用气候模式对我国2006年夏季西太平洋地区台风活动频次的实时气候预测的报告。根据这个初步的预测试验结果分析,西太平洋地区夏季(6~10月)对流层低层为异常辐散区而高层为异常辐合区,大气顶向外长波辐射为正距平,对流活动异常偏弱;同时,该地区对流层上下层纬向风的切变幅度异常偏大;海洋温度的距平值很小。综合这些气候背景条件,今年西太平洋的台风生成数量将可能比正常年份偏少一些。当然,由于台风生成发展的复杂性,这一预测还有不确定性。     

高纬度淡水强迫增强背景下大西洋经向翻转环流的响应及其机制

利用卑尔根海洋-大气-海冰耦合气候模式 (Bergen Climate Model, 简称BCM), 研究在北冰洋及北欧海淡水强迫增强的背景下, 大西洋经向翻转环流 (Atlantic Meridional Overturning Circulation, 简称AMOC) 的响应及其机制, 着重讨论了海表热力性质、 北大西洋深层水 (North Atlantic Deep Water, 简称NADW) 的生成率、 海洋内部等密度层间的垂直混合 (Diapycnal Mixing, 简称DM) 以及大气风场等物理过程随AMOC的响应所发生的时间演变特征.结果显示, 在持续150年增强 (强度为0.4 Sv) 的淡水强迫下 (淡水试验, FW1), AMOC的强度表现为前50年的快速减弱和在接下来100年中的逐渐恢复.同时, 在淡水试验的前50年北大西洋高纬度海表盐度 (Sea Surface Salinity, 简称SSS) 减小, 海水密度降低, 冬季对流混合减弱, 导致NADW生成率快速减弱; 在接下来的100年中, 尽管增强的淡水强迫依然维持, 由于海洋内部自身的调节和海气相互作用, 导致了AMOC的逐渐恢复.恢复机制可以概括为: (1) 随着向南的NADW的减少, 大西洋中低纬度海水垂直层结逐渐减弱, DM随之逐渐增强, 有利于中低纬度海盆内深层水的上升; (2) 南半球西风应力增强与东风应力的减弱及北半球东风的增强使得大西洋向北的埃克曼体积通量净传输恢复; (3) 大西洋向北的盐度传输逐渐恢复及次极地回旋区降水的减弱, 导致SSS和NADW生成率的恢复, 与之对应, AMOC逐渐恢复.研究还发现, 淡水试验中, NADW的恢复主要以厄尔明格海 (Irminger Sea) 为主, 冬季北大西洋海平面气压场 (SLP) 呈现类似正北大西洋涛动 (NAO+) 的模态, 热带降水中心移到赤道以南, 大西洋热带SSS增强.