青藏高原冬季积雪时空变化特征EOF分析

通过对青藏高原冬季积雪的EOF分析,揭示了青藏高原冬季积雪的时间变化和空间分布特征,分析出高原冬季积雪的突变现象,对青藏高原冬季积雪时空变化规律提出了自己的观点.     

青藏高原大气热量源汇年际变化青藏高原大气热量源汇年际变化

本文使用1961～1995年逐月青藏高原地区大气视热量源汇＜Ql＞资料、1961～1990年青藏高原地区积雪日数和积雪深度资料、美国NCEP／NCAR的再分析资料以及1975～1994年全球OLR资料，讨论了高原大气热状况年际变化及其与大气环流的关系，发现：高原地区大气热源年际变化明显，其中春季和秋季高原地区＜Ql＞的变率最大，并且水平分布很不均匀；当冬季高原冷源弱(或强)时，东亚大槽位置偏东(或西)，对应着东亚强(或弱)的冬季风；夏季高原热源强(或弱)的年份，在高原及其邻近地区的对流层中、低层为偏差气旋环流(或反气旋环流)，在中国长江流域低层为异常的西南风(或东北风)，对应着东亚强(或弱)的夏季风，夏季高原热源强度还与南亚高压的强度和位置有关；春季4月的积雪状况与夏季高原大气热源强度有明显关系；夏季高原热源与同期青藏高原东南部、孟加拉湾、中南半岛、东南亚、中国西南部、长江流域和从黄海到到日本海一带对流有明显正相关     

华西南区秋雨异常及其对青藏高原冬季大气冷源的响应

利用1971—2017年华西秋雨南区269个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料等,分析华西南区秋雨强度变化及其大气环流异常特征,寻找影响华西南区秋雨强度的大气冷源关键区,并就关键区大气冷源对南区秋雨强度的影响进行诊断.结果表明:华西南区秋雨强度整体变化趋势不显著,其年际变化可能受前期冬季(1月)青藏高原大...     

青藏高原季风的季节内振荡特征

利用ERA-Interim再分析资料,采用集合经验模态分解、功率谱分析、合成分析等方法,研究了青藏高原(下称高原)季风指数(Qinghai-Tibetan Plateau Monsoon Index,QTPMI)所表征的青藏高原季风季节内振荡特征,结果表明:(1)高原季风变率的季节内分量(10～90天)在总变率中占据了可观的比例,QTPMI的季节内分量可解释总变率的26%,在夏季的解释方差可达37%;(2) QTPMI的季节内振荡与其相应周期的低频大气环流异常(对流层中高层异常气旋、反气旋)东移经过高原上空过程相联系,且异常信号的强度在向东传播的过程中存在增强—减弱—增强—减弱的演变特征(即到达高原前增强,在高原上东移减弱,移出高原后增强,继续东移入海时减弱);(3)高原夏季风期间环流与大气热源在季节内振荡上有一致性,呈现高原夏季风强(弱),大气热源强(弱)的关系。     

青藏高原1985年冬季异常少雪和1986年异常多雪的环流及气候特征对比研究

利用青藏高原冬季异常积雪资料对比分析了 1 985年冬季异常少雪和 1 986年冬季异常多雪时期大气环流及热带海洋特征。分析结果表明 ,高原冬季多雪与少雪时中高纬度大气环流显著不同。与此同时 ,低纬热带环流及海洋特征也有明显的差异。探讨了造成这种差异的可能原因。     

青藏高原冬春多源积雪资料年际变化尺度上的适用性分析

青藏高原冬春积雪变化具有显著的年际变化特征,其对中国东部夏季降水预测具有一定指示意义。由于特殊的复杂地形,青藏高原气象站点分布稀疏且不均匀,再分析数据和卫星数据提供的高原积雪资料的不确定性是影响和制约积雪变化及其天气气候效应研究中的一个关键问题。本文基于青藏高原台站观测、再分析（ERA5和NOAA-V3）和卫星反演（MODIS雪盖以及IMS雪盖）的多源积雪资料,采用偏差分析、均方根误差以及相关分析等多元统计方法重点检验了多源高原积雪数据在描述积雪年际变化特征方面的不确定性。通过比较不同积雪资料的时空分布和变化特征,以期提升多源高原积雪资料适用性的认知,并为相关研究提供有意义的参考。分析结果表明：（1）就再分析数据给出的积雪资料而言,ERA5雪深资料相较NOAA-V3雪深,对高原站点观测雪深的描述效果更好。除了高原中东部分站点外,ERA5雪深数据的平均偏差和平均均方根误差均较小,而NOAA-V3雪深数据的平均偏差和均方根误差在整个高原范围内均存在一定程度的高估;（2）再分析（ERA5和NOAA-V3）和卫星反演（MODIS雪盖以及IMS雪盖）积雪数据和高原站点雪深均在年际变化特征上具有较...     

1981—2000年夏季青藏高原大气热源低频振荡特征及其影响

青藏高原的大气热源及其影响以及环流的低频振荡已有很多探讨,但有关高原大气热源低频振荡及其对环流影响的研究目前尚未充分开展。利用倒算法计算得到的大气热源总量(Q1),诊断和分析1981—2000年夏季青藏高原东部逐日大气热源(Q1ETP,Q1 of the eastern Tibetan Plateau)的主要振荡周期及其对应的传播特征,并取其中1985、1992年进行更详细的分析。结果表明:(1)夏季高原东部大气热源存在两种低频振荡,主要为10～20 d振荡(BWO,Quasi-Biweekly Oscillation),其次为30～60 d振荡(LFO,Low Frequency Oscillation)。(2)在1985、1992年中,高原热源低频振荡与当地降水低频振荡有很好的同位相谱相关,表明热源低频振荡很可能由凝结潜热的振荡激发的,这证明了本文热源数据的可靠性。(3)高原在夏季主要是振荡源地,但也接受外来影响。高原热源BWO生成后主要在原地维持振荡,并受来自孟加拉湾的热源BWO影响,有时部分振荡向外(主要向东)传播;热源LFO情况与BWO类似,以本地振荡为主但也受来自东部大陆LFO的影响,外传时则主要向西。所以研究高原热源低频振荡需要特别注意热源BWO。     

青藏高原冬季积雪与华南前汛期降水年际变率的联系

利用1979—2018年青藏高原(简称高原,下同)卫星积雪数据集、华南地区261站逐日降水及ERA5再分析资料,探讨了高原冬季积雪与华南前汛期降水的联系。结果表明：1)高原西部积雪与华南前汛期降水的正相关关系最为稳定,其主要影响前汛期的锋面降水,对夏季风降水的影响较小;2)华南前汛期在高原西部积雪偏多年比偏少年偏早20 d,使得前汛期降雨日数偏多,持续时间偏长,总降水量偏多,而降水强度受积雪的影响较小;3)高原积雪偏多年,积雪的冷却作用形成了低层异常反气旋环流,而东亚沿岸为“+-+”的位势高度异常,中纬度“西高东低”的环流配置有利于中高纬冷空气南侵,使得华南上空温度偏低,同时偏强偏南的西太平洋副热带高压加强了低纬地区偏南气流和水汽输送。3—4月锋面在华南北部南北摆动,4月初偏北干冷空气南侵和偏南暖湿气流的持续北推使得锋面加强,触发了前汛期的较早建立;积雪偏少年冷空气和偏南暖湿气流均较弱,华南北部锋面在4月初中断,4月中下旬华南北部锋面在偏北弱冷空气和偏南暖湿气流的共同作用下重新建立,从而华南前汛期开始偏晚。     

多源资料在青藏高原大气热源计算中的适用性分析

大气热源是高原气象学的理论要点,研究其计算方法及其适用性,对加深高原气象学的认识,开拓"高原气象学"课程学生的视野,都具有重要意义。然而,精确计算大气热源仍是个挑战。本文详细介绍了大气热源两种计算方法,即正算法和倒算法,并基于站点观测、卫星辐射资料(ISCCP和SRB)及4套再分析资料(NCEP/NCAR、NCEP/DOE、ERA-Interim和JRA55),比较了不同资料计算所得夏季高原热源多尺度变率的差异。结果显示利用正算法时,辐射资料的选择需慎重;而在利用倒算法时,再分析资料的选择则需根据热源的研究尺度而定,不同再分析资料差异颇大。就长期趋势变化而言,再分析结果Q_1-JRA55最接近观测;而在年际尺度上,Q_1-ERAI与Q_1-JRA55两套结果能近似重复观测计算所得热源变率;在季节内尺度上,多套再分析资料差异性缩小,均可细致刻画高原夏季热源变化周期,在高原地区均有较好的适用性。     

青藏高原大气热量源汇年际变化及其与大气环流的关系(英文)

本文使用１９６１～１９９５年逐月青藏高原地区大气机热量源汇＜Ｑ１＞资料、１９６１～１９９０年青藏高原地区积雪日数和积雪深度资料、美国ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ的再分析资料以及１９７５～１９９４年全球ＯＬＲ资料，讨论了高原大气热状况年际变化及其与大气环流的关系，发现：高原地区大气热源年际变化明显，其中春季和秋季高原地区＜Ｑ１＞的变率最大，并且水平分布很不均匀；当冬季高原冷源弱（或强）时，东亚大槽位置偏东（或西），对应着东亚强（或弱）的冬季风；夏季高原热源强（或弱）的年份，在高原及其邻近地区的对流层中、低层为偏差气旋环流（或反气旋环流），在中国长江流域低层为异常的西南风（或东北风），对应着东亚强（或弱）的夏季风，夏季高原热源强度还与南亚高压的强度和位置有关；春季４月的积雪状况与夏季高原大气热源强度有明显关系；夏季高原热源与同期青藏高原东南部、孟加拉湾、中南半岛、东南亚、中国西南部、长江流域和从黄海到到日本海一带对流有明显正相关。     

EFFECTS OF THE ATMOSPHERIC COLD SOURCE OVER THE TIBETAN PLATEAU ON THE QUASI 4-YEAR OSCILLATION OF OCEAN-ATMOSPHERIC-LAND INTERACTION

Using correlation analyses, composite analyses, and singular value decomposition, the relationship between the atmospheric cold source over the eastern Tibetan Plateau and atmospheric/ocean circulation is discussed. In winter, the anomaly of the strong (weak) atmospheric cold source over the eastern plateau causes low-level anomalous north (south) winds to appear in eastern China and low-level anomaly zonal west (east) winds to prevail in the equatorial Pacific from spring to autumn. This contributes to the anomalous warm (cold) sea surface temperature the following autumn and winter. In addition, the anomalous variation of sea surface temperature over the equatorial middle and eastern Pacific in winter can influence the snow depth and intensity of the cold source over the plateau in the following winter due to variation of the summer west Pacific subtropical high.     

青藏高原大气热源和冬春积雪与中国东部降水的年代际变化关系

利用NCEP 1950—2004年逐日再分析资料,采用倒算法,对青藏高原大气热源的长期变化进行了计算,结果发现,青藏高原及附近地区上空大气春夏季热源在过去50年里,尤其是最近20年,表现为持续减弱的趋势。而1960—2004年青藏高原50站的冬春雪深却出现了增加,尤其是春季雪深在1977年出现了由少到多的突变。用SVD方法对高原积雪和高原大气热源关系的分析表明,二者存在非常显著的反相关关系,即高原冬春积雪偏多,高原大气春夏季热源偏弱。高原大气春夏季热源和中国160站降水的SVD分析表明,高原大气春夏季热源和夏季长江中下游降水呈反相关,与华南和华北降水呈正相关;而高原冬春积雪和中国160站降水的SVD分析显示,高原冬春积雪和夏季长江流域降水呈显著正相关,与华南和华北降水呈反相关。在年代际尺度上,青藏高原大气热源和冬春积雪与中国东部降水型的年代际变化(南涝北旱)有很好的相关。最后讨论了青藏高原大气热源影响中国东部降水的机制。青藏高原春夏季热源减弱,使得海陆热力差异减小,致使东亚夏季风强度减弱,输送到华北的水汽减少,而到达长江流域的水汽却增加;同时,高原热源减弱,使得副热带高压偏西,夏季雨带在长江流域维持更长时间。导致近20年来长江流域降水偏多,华北偏少,形成"南涝北旱"雨型。高原冬春积雪的增加,降低了地表温度,减弱了地面热源,并进而使得青藏高原及附近地区大气热源减弱。     

CHARACTERISTICS OF ATMOSPHERIC HEATING AND ATMOSPHERIC CIRCULATION DURING ACTIVE PERIOD OF 500 hPa HIGH OVER THE TIBETAN PLATEAU IN SUMMER

In correspondence with the establishment of the“upper high and lower high”pressure pattern due to the activitiesof 500 hPa high over the Tibetan Plateau in summer,a series of changes of the East Asia atmospheric circulation willtake place.In this paper,the distributions of divergence and vertical velocity of 500 hPa high,the evolutions of atmos-pheric heat source,the variations of vorticity and zonal wind at 100 hPa level and vertical meridional cell over theTibetan Plateau etc.are statistically analyzed.Thus,we can see that the ascending motion and the convective heatingover the Tibetan Plateau,the South Asia high and the westerly jet on the north of the Plateau at 100 hPa level are weak-ened.The northern branch and the southern branch of the easterly jet on the south of the Plateau merge into a singlewhole and situate on the south of the former northern branch.In the meantime,thermodynamic land-sea discrepancy inSouth Asia and the convective heating over the Bay of Bengal is enhanced.It will play an important role in the mainte-nance of the easterly jet and the South Asia monsoon.     

A STUDY ON THE CHARACTERISTICS AND EFFECT OF THE LOW-FREQUENCY OSCILLATION OF THE ATMOSPHERIC HEAT SOURCE OVER THE EASTERN TIBETAN PLATEAU

There has been a lot of discussion about the atmospheric heat source over the Tibetan Plateau （TP） and the low-frequency oscillation of atmospheric circulation. However, the research on low-frequency oscillation of heat source over TP and its impact on atmospheric circulation are not fully carried out. By using the vertically integrated apparent heat source which is calculated by the derivation method, main oscillation periods and propagation features of the summer apparent heat source over the eastern TP （Q1ETP） are diagnosed and analyzed from 1981 to 2000. The results are as follows： （1） Summer Q1ETP has two significant oscillation periods： one is 10-20d （BWO, Quasi-Biweekly Oscillation） and the other is 30-60d （LFO, Low-frequency Oscillation）. （2） A significant correlation is found between Q1ETP and rainfall over the eastern TP in 1985 and 1992, showing that the low-frequency oscillation of heat source is likely to be stimulated by oscillation of latent heat. （3） The oscillation of heat source on the plateau mainly generates locally but sometimes originates from elsewhere. The BWO of Q1ETP mainly exhibits stationary wave, sometimes moves out （mainly eastward）, and has a close relationship with the BWO from the Bay of Bengal. Showing the same characteristics as BWO, the LFO mainly shows local oscillation, occasionally propagates （mainly westward）, and connects with the LFO from East China. In summary, more attention should be paid to the study on BWO of Q1ETP.     

夏季青藏高原雪盖对东亚大气环流影响的数值试验

采用钱永甫 模式和与颜宏模式嵌套，并引入修正的青藏高原雪盖下垫面上的反照率参数化，来研究理相民状态下青藏高原东部及南侧夏季有雪盖对东亚大气歪流的影响。／     

CHARACTERISTICS OF VARIATION IN SURFACE ALBEDO AND SNOW FORCING OVER THE TIBETAN PLATEAU

The combination of field experiments and satellite observations is the fundamental way tounderstand the characteristics of spatial-temporal variation in surface albedo over the Tibetan(Qinghai-Xizang) Plateau. Under the condition without snow cover, the relatively regular annualvariation cycle of the surface albedo can be expressed by an empirical formula. The effect of snowcover on the surface albedo in winter can be expressed by introducing two variables of snow forcingand sensitivity parameter. The existing satellite retrieved results of surface albedo may provide thedigital grid data for describing the geographical distribution. However, some satellite retrievedsurface albedos available over the Tibetan Plateau are obviously too low in winter. Taking thesatellite derived results in summer as the background field representative of geographicaldistribution and combining the empirical formula of annual cycle based on the surface observations,a dynamic model of surface albedo is developed for the need of modeling the climatic influence ofthe underlying surface forcing of the Tibetan Plateau.     

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。     

CHARACTERISTICS OF ATMOSPHERIC HEATING AND ATMOSPHERIC CIRCULATION DURING ACTIVE PERIOD OF 500 hPa HIGH OVER THE TIBETAN PLATEAU IN SUMMER*

In correspondence with the establishment of the "upper high and lower high" pressure pattern due to the activities of 500 hPa high over the Tibetan Plateau in summer,a series of changes of the East Asia atmospheric circulation will take place.In this paper,the distributions of divergence and vertical velocity of 500 hPa high,the evolutions of atmospheric heat source,the variations of vorticity and zonal wind at 100 hPa level and vertical meridional cell over the Tibetan Plateau etc.are statistically analyzed.Thus,we can see that the ascending motion and the convective heating over the Tibetan Plateau,the South Asia high and the westerly jet on the north of the Plateau at 100 hPa level are weakned.The northern branch and the southern branch of the easterly jet on the south of the Plateau merge into a single whole and situate on the south of the former northern branch.In the meantime,thermodynamic land-sea discrepancy in South Asia and the convective heating over the Bay of Bengal is enhanced.It will play an important role in the maintenance of the easterly jet and the South Asia monsoon.     

青藏高原冬春积雪影响南海季风爆发的数值研究

采用NCAR CAM3.0大气环流模式,研究了冬春季青藏高原积雪异常对南海夏季风爆发的可能影响机制.通过比较多雪年与少雪年试验中的热力场、环流场季节演变的差异得出,多雪年青藏高原感热加热偏弱、高原纬度的中上层大气温度偏低,导致大尺度经向温度梯度反转时间偏晚；同时,青藏高原感热加热偏弱将不利于Hadley环流的季节转换,使得中南半岛上空的下沉异常气流维持时间较长、副高在孟加拉湾断裂的时间偏晚、中南半岛对流爆发偏晚、中南半岛地表温度下降时间偏晚,从而造成中南半岛与南海局地纬向温度梯度反转时间也偏晚.在上述大尺度经向温度梯度以及中南半岛与南海局地纬向温度梯度的共同作用下,多雪年南海季风爆发偏晚.     

青藏高原春夏季对流异常及其对西太平洋副高的影响

高原冬春季净辐射多寡可以显著影响高原地区大气环流季节转换进程和后期高原对流活动。净辐射偏多,初夏高原同低纬度之间温度梯度反转时间提前,高原对活跃,夏季高原主体对流异常,可以通过辐散环流造成西太平洋异常的下沉运动,影响副高的强度、南北位置和西伸程度,最终导致夏季降水的异常分析。