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Representation of the Stratospheric Circulation in CRA-40 Reanalysis:The Arctic Polar Vortex and the Quasi-Biennial Oscillation

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Advances in Atmospheric Sciences 2024年第5期41卷 894-914页

作者： Zixu WANG Shirui YAN Jinggao HU jiechun deng Rongcai REN Jian RAO Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education(KLME)Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change(ILCEC)Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD)Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China Key Laboratory for Semi-Arid Climate Change of the Ministry of Education College of Atmospheric SciencesLanzhou UniversityLanzhou 730000China State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China

The representation of the Arctic stratospheric circulation and the quasi-biennial oscillation(QBO)during the period 1981–2019 in a 40-yr Chinese global reanalysis dataset(CRA-40)is evaluated by comparing two widely used reanalysis datasets,ERA-5 and ***-40 demonstrates a comparable performance with ERA-5 and MERRA-2 in characterizing the winter and spring circulation in the lower and middle Arctic ***,differences in the climatological polar-mean temperature and polar night jet among the three reanalyses are within±0.5 K and±0.5 m s^(–1),*** onset dates of the stratospheric sudden warming and stratospheric final warming events at 10 hPa in CRA-40,together with the dynamics and circulation anomalies during the onset process of warming events,are nearly identical to the other two reanalyses with slight *** contrast,the CRA-40 dataset demonstrates a deteriorated performance in describing the QBO below 10 hPa compared to the other two reanalysis products,manifested by the larger easterly biases of the QBO index,the remarkably weaker amplitude of the QBO,and the weaker wavelet power of the QBO *** pronounced biases are mainly concentrated in the period 1981–98 and largely reduced by at least 39%in 1999–***,particular caution is needed in studying the QBO based on *** three reanalyses exhibit greater disagreement in the upper stratosphere compared to the lower and middle stratosphere for both the polar region and the tropics.

关键词： CRA-40 ERA-5 MERRA-2 Arctic stratosphere the QBO

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Responses of the East Asian Jet Stream to the North Pacific Subtropical Front in Spring

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Advances in Atmospheric Sciences 2017年第2期34卷 144-156页

作者： Leying ZHANG Haiming XU Ning SHI jiechun deng Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological DisastersKey Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education Joint International Research Laboratory of Climate and Environment ChangeNanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China College of Atmospheric Science Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China

This study concerns atmospheric responses to the North Pacific subtropical front （NPSTF） in boreal spring over the period 1982-2014. Statistical results show that a strong NPSTF in spring can significantly enhance the East Asian jet stream （EAJS）. Both transient eddy activity and the atmospheric heat source play important roles in this process. The enhanced atmospheric temperature gradient due to a strong NPSTF increases atmospheric baroclinicity, resulting in an intensification of transient eddy and convection activities. On the one hand, the enhanced transient eddy activities can excite an anomalous cyclonic circulation with a quasi-baraotropical structure in the troposphere to the north of the NPSTF. Accordingly, the related westerly wind anomalies around 30°N can intensify the component of the EAJS over the Northeast Pacific. On the other hand, an enhanced atmospheric heat source over the NPSTF, which is related to increased rainfall, acts to excite an anomalous cyclonic circulation system in the troposphere to the northwest of the NPSTF, which can explain the enhanced component of the EAJS over the Northwest Pacific. The two mechanisms may combine to enhance the EAJS.

关键词： North Pacific subtropical front East Asian jet stream transient eddy activity atmospheric heat source

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月内尺度上与冬季北太平洋大范围海温暖异常相联系的海气相互作用特征

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大气科学 2022年第2期46卷 293-308页

作者：陈宏莉徐海明马静邓洁淳南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文采用1985~2015年美国气象环境预报中心及能源部(NCEP/DOE)再分析以及美国国家海洋大气管理局(NOAA)海温(SST)等资料,基于大范围SST异常的确定规则,在北太平洋区域选取了8个暖事件,采用跟随SST异常中心的动态合成方法,研究分析了冬... 详细信息

本文采用1985~2015年美国气象环境预报中心及能源部(NCEP/DOE)再分析以及美国国家海洋大气管理局(NOAA)海温(SST)等资料,基于大范围SST异常的确定规则,在北太平洋区域选取了8个暖事件,采用跟随SST异常中心的动态合成方法,研究分析了冬季北太平洋生命史为50天左右的大范围SST暖异常在其盛期前后的月内尺度海气结构特征。结果表明:(1)大范围SST暖异常前期主要表现为大气对海洋的强迫作用,后期则主要表现为海洋对大气的强迫作用。(2)SST暖异常伴随的大气结构在前后期发生了明显的转变,前期SST暖异常上空伴随着相当正压的偶极型气压异常(即东北侧为异常高压而西南侧为异常低压),对应大气偏东风异常。后期SST暖异常区北侧上空伴随着相当正压的低压异常,南侧为弱高压异常,对应大气偏西风异常。(3)在SST暖异常后期大气出现了气旋式环流异常响应,这主要是因为高频瞬变涡旋反馈强迫在起关键作用,且瞬变涡度的强迫作用是主要贡献因子。(4)海流结构在前后期也发生了明显的转变,前期海洋动力过程不利于维持SST暖异常,后期异常暖平流和异常下沉流均有助于维持SST暖异常及其对大气的影响。

关键词：月内尺度北太平洋大范围海温异常海气相互作用

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Responses of the East Asian Jet Stream to the North Pacific Subtropical Front in Spring

Responses of the East Asian Jet Stream to the North Pacific ...

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第33届中国气象学会年会

作者： ZHANG Leying XU Haiming SHI Ning deng jiechun Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education (KLME) / Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change (ILCEC)/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters (CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science & Technology College of Atmospheric Science Nanjing University of Information Science & Technology

This study concerns atmospheric responses to the North Pacific Subtropical Front（NPSTF） in the boreal spring over the period of 1982-2014. Statistical results show that a strong NPSTF in spring can significantly enhance the East Asian jet stream（EAJS）. Both transient eddy activity and atmospheric heat source play important roles in this process. The enhanced atmospheric temperature gradient due to a strong NPSTF increases atmospheric baroclinicity, resulting in an intensification of transient eddy activities and convection activities. On one hand, the enhanced transient eddy activities can excite an anomalous cyclonic circulation with a quasi-baraotropical structure in the troposphere to the north of the NPSTF. Accordingly, the related westerly wind anomalies around 30 oN can intensify the component of EAJS over the Northeast Pacific. On the other hand, an enhanced atmospheric heat source over the NPSTF, which is related to increased rainfall, acts to excite an anomalous cyclonic circulation in the troposphere to the northwest of the NPSTF, which can explain the enhanced component of EAJS over the Northwest Pacific. The two mechanisms may supplement each other to enhance the EAJS.

关键词： North Pacific Subtropical Front East Asian jet stream atmospheric baroclinicity transient eddy activity atmospheric heat source

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广东省不同生态系统植被NPP时空变化及对气候因子的响应

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生态环境学报 2024年第6期33卷 831-840页

作者：王捷纯邓玉娇朱怀卫孔蕴淇广东省生态气象中心广东广州510640

广东省具有丰富的植被类型,研究不同生态系统植被净初级生产力(NPP)对气候因子的响应,对提升全省生态环境质量具有重要意义。基于植被净初级生产力、地面观测数据和土地利用分类等数据,制作广东省生态系统分类数据,分析广东省不同生态... 详细信息

广东省具有丰富的植被类型,研究不同生态系统植被净初级生产力(NPP)对气候因子的响应,对提升全省生态环境质量具有重要意义。基于植被净初级生产力、地面观测数据和土地利用分类等数据,制作广东省生态系统分类数据,分析广东省不同生态系统植被NPP的时空特征及其对气候因子的响应规律。结果表明,从年变化规律看,2000-2020年广东省年平均气温、年降水量呈微弱上升趋势,正增长区面积占比分别为86.8%、64.8%;日照时数呈下降趋势,负增长区面积占比为82.4%。植被NPP呈波动上升趋势,多年平均值为1011 g∙m^(−2),年增长值为6.7 g∙m^(−2)∙a^(−1),正增长区面积占全省面积的91.9%。其中,森林生态系统NPP多年平均值及正增长区占比均最高,分别为1107 g∙m^(−2)、95.6%,湿地生态系统NPP多年平均值及正增长区占比均最小,分别为686 g∙m^(−2)、89.5%。从影响程度看,植被NPP与温度、降水、日照时数均呈显著正相关关系,相关系数分别为0.81、0.48、0.68,均通过p=0.001的显著性检验,可见气温是对植被NPP影响最为显著的气候因子,其次是日照、降水。气温和日照时数对森林生态系统NPP影响最大、对湿地生态系统NPP影响最小,降水对农田生态系统影响最大、对湿地生态系统影响最小。从响应时间而言,NPP与气温、日照时数的相关系数均在当月达到最大,而NPP与降水量的相关系数在滞后1个月时达到最大,可见NPP对气温、日照时数的响应不存在滞后。从影响持续时间而言,气温与NPP的相关系数在当月到滞后2个月时均较高,日照时数与NPP的相关系数仅在当月较高,降水量与NPP的相关系数则在当月到滞后3个月时均较高,表明降水对NPP影响持续时间最长。

关键词：净初级生产力气候因子生态系统时空变化响应

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中国东部地区城市范围扩展对东亚春季气候的可能影响

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南京大学学报（自然科学版） 2014年第6期50卷 748-758页

作者：邓洁淳徐海明南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心和气象灾害教育部重点实验室南京210044

利用耦合了CLM4(Community Land Model)的CAM5.1(Community Atmosphere Model)模式研究了中国东部地区城市范围扩展对东亚春季气候的可能影响.结果表明城市化改变了地面能量平衡,表现为地面净辐射通量和感热通量增加,地面潜热通量减小,... 详细信息

利用耦合了CLM4(Community Land Model)的CAM5.1(Community Atmosphere Model)模式研究了中国东部地区城市范围扩展对东亚春季气候的可能影响.结果表明城市化改变了地面能量平衡,表现为地面净辐射通量和感热通量增加,地面潜热通量减小,造成近地面温度、日最高气温和最低气温升高,气温日较差增大,且近地面增温的幅度与城市比例密切相关,但对城市范围扩展的响应具有一定程度的不确定性.城市范围扩展所引起的近地面热力强迫可以影响到东亚地区低层大气环流,但由于近地面对不同程度城市范围扩展的热力响应具有非线性变化,导致东亚春季低空环流的变化也具有一定的不确定性,但其总体上会减弱长江中下游以南地区的西南气流.因此,中国东部地区的城市范围扩展会使得长江以北地区春季降水量偏少而长江以南地区降水量偏多,造成东亚春季雨带南移.

关键词：城市范围扩展东亚春季气候 CAM5.1模式 Community Atmosphere Model(CAM5.1)

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太平洋—日本遥相关型的年代际变化特征及其成因

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大气科学 2014年第6期38卷 1055-1065页

作者：孙颖徐海明邓洁淳南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文首先利用NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料以及中国753站降水资料对太平洋—日本(Pacific-Japan,简称P-J)遥相关型在上世纪70年代末期气候突变前后的年代际变化特征进行了分析研究。结果表明,在气候突变前后,P-J遥相关型的位置发生了显... 详细信息

本文首先利用NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料以及中国753站降水资料对太平洋—日本(Pacific-Japan,简称P-J)遥相关型在上世纪70年代末期气候突变前后的年代际变化特征进行了分析研究。结果表明,在气候突变前后,P-J遥相关型的位置发生了显著的变化,气候突变以后其位置明显向西向南偏移。这种位置的变化同样也反映在纬向风场、高度场上。研究结果还表明,气候突变前后P-J遥相关型的年代际变化与热带太平洋和印度洋海温变化有关。气候突变之前,P-J遥相关型的变化与前期热带太平洋和印度洋海温不存在显著的相关;但在气候突变之后,P-J遥相关型与前期冬春季的热带太平洋、印度洋海温之间存在大范围的显著相关区。这种P-J遥相关型与热带太平洋、印度洋海温相关关系的年代改变可能与1970年代中期以后赤道中东太平洋海温变化振幅明显增强有关。随后,本文采用一个高分辨率的大气环流模式,通过一系列的数值试验也进一步证实了1970年代末期热带太平洋和印度洋海温的年代际变化确实可致使P-J遥相关型位置发生相应的改变。

关键词： P-J(Pacific-Japan)遥相关型年代际变化气候突变热带海温

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春季中国东海黑潮区大气热源异常对中国东部降水的影响

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气象学报 2015年第2期73卷 263-275页

作者：赵煊徐海明徐蜜蜜邓洁淳南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心和气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

采用ERA-interim逐日再分析数据集与中国东部389个站逐日降水资料,通过相关和合成分析讨论了不同时间尺度上,春季中国东海黑潮区上空大气热源异常对东亚大气环流和中国东部降水的影响。观测分析表明,春季中国东海黑潮区上空为一显著的... 详细信息

采用ERA-interim逐日再分析数据集与中国东部389个站逐日降水资料,通过相关和合成分析讨论了不同时间尺度上,春季中国东海黑潮区上空大气热源异常对东亚大气环流和中国东部降水的影响。观测分析表明,春季中国东海黑潮区上空为一显著的大气热源,大气对该热源的响应在不同时间尺度上表现出不同的形式。在较长时间的季节和年际尺度上,春季中国东海黑潮区大气热源增强时,可在大气对流层低层强迫出偏南气流,同期春季及后期夏季西太平洋副热带高压增强并西伸,相比于热源低值年西北太平洋副热带地区为一反气旋式异常环流所控制,中国长江中下游以南地区降水增多;反之亦然。与年际和季节时间尺度不同,在较短的天气时间尺度上,中国东海黑潮区上空大气热源增强可在其下方强迫出气旋式异常环流。大气热源的增强与中国东部对流层低层气旋式异常环流的东移有关,相应地在中国东部地区出现了显著的降水增多。

关键词：中国东海黑潮区大气热源中国东部降水东亚大气环流

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冬季中国近海海表温度的长期升高及其对中国降水的影响

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气象学报 2015年第3期73卷 505-514页

作者：黄晓璐徐海明邓洁淳南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心和气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

利用1962—2011年HadISST海表温度资料和中国160站逐月降水等资料通过回归和相关分析等方法,分析了中国近海冬季海表温度(SST)的长期升高及其与中国冬季降水的关系。研究表明,近50年来中国近海冬季海表温度呈现明显的长期升高趋势。进... 详细信息

利用1962—2011年HadISST海表温度资料和中国160站逐月降水等资料通过回归和相关分析等方法,分析了中国近海冬季海表温度(SST)的长期升高及其与中国冬季降水的关系。研究表明,近50年来中国近海冬季海表温度呈现明显的长期升高趋势。进一步分析发现,中国近海冬季海表温度的升高与长江中下游及以南地区冬季降水的增加存在显著的相关。最后,利用全球大气环流模式(CAM5.1)模拟研究了近海海温长期升高对中国降水的影响,模式模拟结果很好地验证了观测结果,表明中国近海冬季海表温度的长期升高确实对中国冬季降水存在影响。

关键词：中国近海海表温度长期升高冬季降水

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全球和亚洲人为气溶胶影响东亚气候的数值模拟研究

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气象科学 2020年第4期40卷 438-448页

作者：谭楚岩邓洁淳吴雨飞马艺铭梁哲吴晓玲南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

利用海气耦合的全球气候模式CSIRO-Mk3.6分析比较了全球和亚洲人为气溶胶对东亚各季节气候的不同影响。结果表明,全球和亚洲外人为气溶胶使得东亚地区年平均地表温度分别下降0.9℃和0.55℃。亚洲区域气溶胶强迫决定了东亚近地面降温的... 详细信息

利用海气耦合的全球气候模式CSIRO-Mk3.6分析比较了全球和亚洲人为气溶胶对东亚各季节气候的不同影响。结果表明,全球和亚洲外人为气溶胶使得东亚地区年平均地表温度分别下降0.9℃和0.55℃。亚洲区域气溶胶强迫决定了东亚近地面降温的时空分布特征,而亚洲区域外气溶胶进一步增强了我国北方夏季的近地面降温。各个季节对流层中上层的降温主要受区域外气溶胶的影响,并引起东亚高空急流强度和位置的变化,造成夏季和秋季明显的经向环流异常。同时,亚洲气溶胶影响各季节东亚低层环流场的响应,使得东亚陆地降水减少,而区域外气溶胶则主要影响冬季中高纬度和夏、秋季南海地区的低层风场。总体上,亚洲区域内、外人为气溶胶会增强我国冬、夏季风低层环流,并共同决定南海地区的降水变化。

关键词：人为气溶胶东亚气候数值模拟

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