北太平洋海温与广西前汛期降水的联系

利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、Hadley中心海温资料、NOAA以及NCEP/NCAR再分析资料,结合相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了北太平洋海温异常与广西前汛期降水的同期联系,并初步探讨了前者对后者的影响及可能机制,结果表明：北太平洋关键区海温是广西前汛期降水的显著影响源,海温正位相(负位相)的异常分布在一定程度上导致了广西前汛期降水增多(减少).北太平洋关键区海温变化可以独立于赤道中东太平洋影响前汛期降水,而赤道中东太平洋海温变化可以起到调制作用,增强两者联系.北太平洋为正位相海温异常时,大气为“+-+”的经向三极型位势高度异常响应.与此同时,海温异常激发了向下游中高纬传播的Rossby波列,引起东亚沿岸位势高度正异常和反气旋环流异常.在上述机制下,贝加尔湖高压脊和东亚大槽均显著增强,使得中高纬冷空气更易南下.赤道中东太平洋海温的调制作用体现在对中低纬环流的影响.关键区海温正位相对应于赤道中东太平洋海温偏暖,后者引起局地异常上升运动,减弱Walker环流进而导致赤道西太平洋出现下沉异常,抑制了对流活动,在西北太平洋强迫出异常反气旋,使得副高加强西伸.副高的增强西伸增强了暖湿气流输送,这一方面有利于广西一带的水汽输送,水汽通量辐合增强;另一方面有利于冷暖空气在广西交汇,对流不稳定增强,促进上升运动,最终导致降水增多.北太平洋为负位相时上述异常形势相反,导致降水减少.

     

华南前汛期开始和结束日期的划分

本文利用48年（1957～2004年）中国站点逐日降水资料和同期NCEP/ NCAR逐日再分析资料,研究了华南前汛期的开始和结束时间的划分问题.首先,选择了研究华南前汛期问题的区域和代表站点,然后对降水量、水汽（可降水量,水汽通量,水汽通量散度）、垂直速度和假相当位温等物理量的演变特征进行分析,发现：前汛期起、止前后上述要素均有阶段性的突变.其中4月第1候（19候）是华南前汛期的开始,可降水量、水汽通量和假相当位温等增加显著,对流开始活跃,水汽通量散度也由辐散变为辐合,降水量明显增加.但4月份总体雨量不强,主要为锋面降水.5月份随夏季风爆发,水汽继续增加,对流活跃,进入季风降水阶段;夏季风降水盛期时段主要集中在6月份.6月第4候（34候）前汛期结束,各降水指标骤减.然后根据降水和环流指标,提出了华南前汛期开始和结束日期的划分标准,定义了逐年的开始和结束日期.最后对华南前汛期开始期之前、之后以及结束期之前、之后的大气环流背景做了对比分析.指出,前汛期开始前,环流形势有利于华南地区增暖增湿;开始期以后则有利于冷空气南下,造成连续降水,使华南进入前汛期.而前汛期的结束,则是由于东亚大气环流的季节调整,尤其是西太平洋副热带高压的第一次北跳所造成的.     

前期西太平洋暖池热含量异常影响长江中下游夏季降水的可能途经

利用日本气象厅历史海温资料、NCEP/NCAR再分析资料、海表温度和降水资料,研究了1951-2010年前期西太平洋暖池（简称暖池）热含量异常与长江中下游夏季降水的关系,及其可能影响途径.结果表明,前期暖池热含量与长江中下游夏季降水存在超前2个季节的显著负相关关系,前期11-1月（即上年11月-当年1月,下同）暖池关键区（166.5°E-173.5°W,7.5°S-3.5°N）0~200 m热含量的偏低（高）对长江中下游夏季降水偏多（少）的预测有重要指示意义.前期暖池热含量异常的持续存在,及其外强迫作用激发的具有一定斜压性结构的夏季东亚-太平洋型遥相关（EAP）,可能是影响长江中下游夏季降水的主要原因.暖池热含量在前期11-1月异常偏低导致其西北侧菲律宾异常反气旋形成并维持,夏季菲律宾异常反气旋向西北方向扩展加强,东亚沿岸EAP波列形成,使得长江中下游及其以东的西北太平洋副热带地区受异常气旋控制,且长江中下游地区为北方冷空气与南方暖湿气流的交汇区.同时,对流层高层东亚沿岸亦存在位置较中低层向西北偏移的EAP波列,长江中下游及其以南地区为异常偏强高压,高层辐散与中低层辐合相配合,有利于长江中下游地区对流发展和降水增多;反之亦然.     

新疆北部汛期降水年际和年代际异常的环流特征

新疆北部汛期（7～8月）降水量具有明显的年际和年代际变化.针对年代际、除去年代际后年际和不同年代际背景下年际变化三种时间尺度,利用NECP/NCAR再分析资料,分析相应的大气环流.结果表明,三种时间尺度降水变化的物理机制不同,年代际背景非常重要.新疆北部汛期降水异常时,欧亚中高纬环流系统具有相当正压结构的显著异常.从气候角度和年代际大气环流变化,提出新疆年代际增湿存在索马里越赤道急流到新疆的三段式水汽接力输送方式,索马里急流和热带印度洋是中亚和新疆的重要水汽补充源之一.     

近50a淮河流域汛期降水日数和强度的分布与变化特征

选用1961-2010年淮河流域145个地面气象站的观测资料,分析淮河流域汛期(5-9月)降水的时空变化规律.结果表明:淮河流域汛期降水的空间分布不仅受到地理位置和地形的影响,而且与湿度和风速的空间分布具有较好的相关性;在时间变化上,雨日出现频率有下降的趋势,但暴雨日比重和暴雨日平均降水量均有升高的趋势.淮河流域汛期暴雨日出现频率以及各类型雨日的平均降水量均有上升的趋势,强降水时空变化呈现局地性和频发性.     

夏季热带太平洋海表温度与北极海冰年际关系的年代际变化

本研究利用1979—2023年哈德来中心HadISSTv1.1数据集的月平均海表温度、海冰密集度资料及NCEP/NCAR全球大气再分析资料,分析了夏季热带太平洋海表温度与北极海冰年际关系的年代际变化及其可能机理.结果表明,夏季热带中太平洋海表温度与同期波弗特海海冰关系在2001年前后发生了显著的年代际变化,特征为由相关性不显著转变为显著的正相关,其原因在于热带中太平洋海表正温度异常由弱转强.2001—2023年期间,由于热带中太平洋海表温度异常,增强了局地大气垂直运动,加强Rossby波的经向传播,在环流场上形成 “+-+-”的经向四极波列,为波弗特海海冰正异常创造了有利的平流与辐射条件,使得热带中太平洋海表温度与波弗特海海冰关系表现为显著正相关.同时,我们也利用Liang-Kleeman信息流验证了热带中太平洋海表温度异常仅能单方面影响波弗特海海冰的变化.1979—2000年,由于热带中太平洋海表温度正异常偏弱,难以激发到达高纬地区的波列,因此热带中太平洋海表温度与波弗特海海冰相关性不显著.     

1901-2016年印太海域海表温度的偏差订正及数据集研制

海表温度系统性观测偏差的订正是开展长历史序列网格化海表温度气候数据产品研制的关键.本文在引入美国SR02海表温度偏差订正方法的基础上,结合国家气象信息中心自主研发的全球海表观测定时值数据集,进行了相关参数的优化改进,从而研制了1901—2016年印度洋—太平洋核心海域月平均2°×2°分辨率的海表温度偏差订正数据集.对海温偏差订正量的时空分布特征分析表明,基于自主研制的基础数据和优化改进的方法求解的偏差订正量能有效反映海表温度观测手段的历史变迁,以及海表温度系统性偏差随季节变化的规律.同时,与ERSST订正量的对比表明,由于优化改进后的方法其阈值计算随空间样本而变,因而其局地变化特征的表现能力更强,且其订正量在观测手段转型期的变化更为明显.相较订正前的海表温度距平（SSTA）场,订正后的SSTA资料与ERSSTv5 SSTA间的偏差误差和均方根误差均有明显降低.其中,偏差误差的缩减比例在37.7%~87.9%之间,均方根误差可降低0.06℃.此外,与国际同类产品的对比表明,本文发展的SSTA订正数据集与国际同类SSTA产品序列的相关系数不低于0.97,且变化趋势类似.从差异对比上看,除中高纬东亚大陆近海区域外,本文的偏差订正数据集与国际上同类产品的SSTA差异基本在-0.2~0.2℃之间.

     

冰期旋回中西太平洋边缘海的季节性与暖池的多变性

从南海南部到阿拉弗拉海 ,一系列低纬边缘海处在西太平洋暖池区内 .微体古生物、同位素和有机地球化学 3种标志 ,一致表明末次盛冰期时边缘海的表层水温比开放的西太平洋低得多 .冰期低海面时边缘海浅水区出露成陆 ,深水区水温下降 ,减弱了向大气输送水汽和热量的能力 ,造成暖池在冰期旋回中的多变性 .冰期时冬季风强化不仅使边缘海冬季表层水温下降、季节温差加大 ,而且为热带岛屿带来水汽 ,造成山地雪线和植被带下移 ,可能为解释“热带海区古温度之谜”提出了新途径     

鄱阳湖区域极端降水异常的特征及成因

鄱阳湖区域4-7月极端降水总量存在显著的2-4年周期变化,且鄱阳湖4-7月极端降水总量的变率存在比较显著的增加趋势.1998年6月鄱阳湖地区极端降水总量异常偏多,而2001年6月异常偏少,仅为1998年的13.5%左右.通过分析大气环流场、水汽输送等方面的差异,发现1998年6月500hPa高度场上乌拉尔山高脊和鄂霍次...     

Reconstruction of the western Pacific warm pool SST since 1644 AD and its relation to precipitation over East China

Based on coral proxies we reconstructed the western Pacific warm pool sea surface temperature (SST) since 1644 AD. High-frequency reconstructions are based on eight high-pass filtered coral series and raw reconstructions are derived from eight unfiltered coral series, respectively. Validation and comparison with other SST/temperature series show that the reconstructed warm pool SST is highly reliable. The leading periods of warm pool SST are ~2.1, ~2.3, ~2.9, ~3.6, ~3.8, and 80.7-year during the last ~360 y...     

Satellite observation and model simulation of upper ocean biophysical response to Super Typhoon Nakri

In this paper, we use multi-satellite remote sensing data and Regional Ocean Model System (ROMS) to examine the physical and biological responses to Typhoon Nakri during a period from 1 to 8 June 2008 in the western North Pacific. From satellite observations, we find remarkable surface cooling (∼5 °C) and distinct phytoplankton enhancement after Nakri passage. It is interesting to note that in contrast to the well-documented rightward bias of the surface cooling response, the maximum biological response to Nakri occurred on the left of the Nakri’s track rather than the right side, where the most distinct cooling response occurred. To reveal the dynamic mechanism for this unusual phenomenon, we have done numerical experiments with and without the influence of preexisting cyclonic circulation and previous typhoon. The results from simulations show that both the physical and biological responses to Nakri are greatly affected by the preexisting cyclonic circulations. The discrepancy between the locations of maximum physical and biological responses mainly results from the advanced uplift and current advection of nutrient fields by previous typhoon Rammasun, which passed through the area about two weeks before Nakri.     

南海夏季风爆发与南大洋海温变化之间的联系

利用1979-2009年NCEP第二套大气再分析资料和ERSST海温资料,分析南海夏季风爆发时间的年际和年代际变化特征,考察南海夏季风爆发早晚与南大洋海温之间的联系.主要结果为:(1)南海夏季风爆发时间年际和年代际变化明显,1979-1993年与1994-2009年前后两个阶段爆发时间存在阶段性突变;(2)南海夏季风爆发时间与前期冬季(12-1月)印度洋-南大洋(0-80°E,75°S-50°S)海温、春季(2-3月)太平洋-南大洋(170°E -80°W,75°S-50°S)海温都存在正相关关系,当前期冬、春季南大洋海温偏低(高)时,南海夏季风爆发偏早(晚).南大洋海温信号,无论是年际还是年代际变化,都对南海夏季风爆发具有一定的预测指示作用;(3)南大洋海温异常通过海气相互作用和大气遥相关影响南海夏季风爆发的迟早.当南大洋海温异常偏低(偏高)时,冬季南极涛动偏强(偏弱),同时通过遥相关作用使热带印度洋-西太平洋地区位势高度偏低(偏高)、纬向风加强(减弱),热带大气这种环流异常一直维持到春季4、5月份,位势高度和纬向风异常范围逐步向北扩展并伴随索马里越赤道气流的加强(减弱),从而为南海夏季风爆发偏早(偏晚)提供有利的环流条件.初步分析认为,热带大气环流对南大洋海气相互作用的遥响应与半球际大气质量重新分布引起的南北涛动有关.     

全球海温对太阳射电通量异常的响应及其对降水的影响

太阳活动对全球气候的影响一直是人们关心的热门话题,尤其是太阳活动对海温和降水的影响吸引更多学者的目光.本文通过研究全球0~700 m海温对太阳射电通量（Solar Radio Flux,缩写为SRF）的响应,发现全球海温对太阳活动响应具有空间分布不均匀性特征,显著响应的地区集中在太平洋和南大西洋,显著响应的层次主要在0~200 m.利用响应太阳活动显著区域的海温资料,定义一个响应太阳活动的海温异常指数,研究该指数与同期和滞后1年全球冬夏季降水的相关分布,发现指数高时夏季热带中太平洋降水增多,南北半球中高纬地区降水增加,呈带状分布,南极地区降水显著减少;我国江南东部地区、青藏高原和山东半岛降水减少.冬季热带中部太平洋和东南太平洋地区降水增多,赤道西太平洋降水明显偏少,北极地区降水显著偏多,热带西太平洋和孟加拉湾降水减少,南北两个半球中高纬度地区降水增多;我国华南地区广西和广东西部、海南一带降水增多,东北地区降水减少,青藏高原地区降水显著增加.当海温异常指数低时,情况相反.研究结果表明,海温异常通过影响降水放大了太阳活动的作用.由此推测,在考虑夏季降水的预测问题时,由太阳活动引起的太平洋和大西洋海温异常对降水的影响应该引起重视.

     

赤道MJO活动对南海夏季风爆发的影响

利用1979-2013年NCEP/DOE再分析资料的大气多要素日平均资料、美国NOAA日平均向外长波辐射资料和ERSST月平均海温资料,分析赤道大气季节内振荡(简称MJO)活动对南海夏季风爆发的影响及其与热带海温信号等的协同作用.结果表明,赤道MJO活动与南海夏季风爆发密切联系,MJO的湿位相(即对流活跃位相)处于西太平洋位相时,有利于南海夏季风爆发,而MJO湿位相处于印度洋位相时,则不利于南海夏季风爆发.赤道MJO活动影响南海夏季风爆发的物理过程主要是大气对热源响应的结果,当MJO湿位相处于西太平洋位相时,一方面热带西太平洋对流加强使潜热释放增加,导致处于热源西北侧的南海-西北太平洋地区对流层低层由于Rossby响应产生气旋性环流异常,气旋性环流异常则有利于西太平洋副热带高压的东退,另一方面菲律宾附近热源促进对流层高层南亚高压在中南半岛和南海北部的建立,使南海地区高层为偏东风,从而有利于南海夏季风建立;当湿位相MJO处于印度洋位相时,热带西太平洋对流减弱转为大气冷源,情况基本相反,不利于南海夏季风建立.MJO活动、孟加拉湾气旋性环流与年际尺度海温变化协同作用,共同对南海夏季风爆发迟早产生影响,近35年南海夏季风爆发时间与海温信号不一致的年份,基本上是由于季节转换期间的MJO活动特征及孟加拉湾气旋性环流是否形成而造成,因此三者综合考虑对于提高季风爆发时间预测水平具有重要意义.     

菲律宾海板块与南海协同构造演化探讨

菲律宾海板块(Philippine Sea Plate,PSP)与南海(South China Sea,SCS)处于欧亚板块、太平洋板块和澳大利亚板块的交汇区域,其构造演化对东南亚、西太平洋乃至全球板块构造重建具有重要意义.虽然PSP和SCS的构造演化模型已经分别建立,但二者之间的协同演化关系还不明确.本文综述了PSP和SCS的古地磁数据、海底磁异常条带资料,并结合地震层析成像以及其他地质结果的约束,对二者的演化关系进行了探讨.PSP四国盆地与SCS在渐新世开始时,受控于统一的地球动力学系统,两者具有地质意义上的亲缘性.早中新世,澳大利亚板块与东南亚地块碰撞,致使PSP发生旋转,四国盆地开始与SCS发生分离,并逐渐向北运动和顺时针旋转,直至演化至现今位置.本文最后提出了这种协同构造演化模式有待解决的问题以及未来的研究展望.

     

Sea surface height and transport stream function of the South China Sea from a variable-grid global ocean circulation model

The study on the South China Sea (SCS) circulation has a history of more than 40 years. Nevertheless, the SCS circulation is not fully understood compared with the Bohai Sea, Yellow Sea and East China Sea (ECS). Many numerical studies on the SCS circulati…