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夏季欧亚中高纬大气ISO与欧洲阻塞频率的联系及其对极端高温事件的协同作用

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大气科学 2024年第3期48卷 1043-1058页

作者：温昕晟杨双艳高铭祥李天明南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 广州市气象台广州511430 夏威夷大学马诺阿分校大气科学学院国际太平洋研究中心美国夏威夷968226 宁夏气象台银川750002

本文利用1979~2018年NCEP逐日再分析资料,探讨了夏季欧亚中高纬地区10~30天大气季节内振荡(ISO)的时空演变及其对欧洲阻塞频率的影响,并探讨了两者对欧亚极端高温发生频率的协同作用。研究表明,欧亚中高纬10~30天大气ISO表现出东传和西... 详细信息

本文利用1979~2018年NCEP逐日再分析资料,探讨了夏季欧亚中高纬地区10~30天大气季节内振荡(ISO)的时空演变及其对欧洲阻塞频率的影响,并探讨了两者对欧亚极端高温发生频率的协同作用。研究表明,欧亚中高纬10~30天大气ISO表现出东传和西传两种模态。东(西)传模态下,对流层西北—东南向倾斜的四极型(东西向分布的偶极型)准正压位势高度异常耦合温度异常同时向东南方向(向西)传播。位相合成表明,在两个模态下,中高纬低频Rossby波列在传播过程中能够显著影响欧洲阻塞的发生。东(西)传模态位相6~7(5~6)期间,欧洲阻塞发生最频繁。在东(西)传模态位相6~7(5~6)期间,欧洲西部、东欧平原、乌拉尔山以及我国东北平原(欧洲和乌拉尔山)地区分别受准正压的+-+-(+-)高度异常控制。有阻塞发生时,东传模态下,欧洲西部的正高度异常强度明显增强,乌拉尔山地区,东欧平原以及我国东北平原地区的高度异常强度均有所减弱。同时,欧洲以南出现负的高度异常;西传模态下,偶极型高度异常强度均增强,欧洲以南和我国东北平原分别出现负的和正的高度异常。可见,在两个模态阻塞频发位相下,阻塞的发生增加了欧洲和我国东北地区极端高温事件的发生频率,降低了欧洲以南和乌拉尔山地区极端高温事件的发生频率。因此,欧洲阻塞活动显著调控了欧亚中高纬地区大气ISO两个传播模态对极端高温事件的影响。

关键词：欧亚中高纬季节内振荡欧洲阻塞极端高温

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冬季欧亚中高纬大气低频振荡的传播及其与欧亚遥相关型的关系

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大气科学 2014年第1期38卷 121-132页

作者：杨双艳武炳义张人禾周顺武深圳市国家气候观象台深圳518040 中国气象科学研究院北京100081 南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室南京210044

利用NCEP／NCAR再分析资料，分析了冬季欧亚中高纬大气低频振荡（LFO）的传播特征及其在年际尺度上与同期欧亚大气背景环流场之间的联系。结果表明，冬季欧亚中高纬LFO以10-30d周期为主，且具有明显向东南方向传播的特征。其经、纬向平... 详细信息

利用NCEP／NCAR再分析资料，分析了冬季欧亚中高纬大气低频振荡（LFO）的传播特征及其在年际尺度上与同期欧亚大气背景环流场之间的联系。结果表明，冬季欧亚中高纬LFO以10-30d周期为主，且具有明显向东南方向传播的特征。其经、纬向平均移速分别约为3．4纬度／d和15经度／d。进一步分析发现，冬季欧亚中高纬LFO强度的年际变化与欧亚遥相关型（Eu）密切相关。定义乌拉尔地区的脊和东亚、欧洲西北部的槽比常年弱（强）时，即EU指数小于（大于）零时，为EU负（正）位相。当对流层中上层EU处于负位相时，此时，对流层低层的西伯利亚高压强度减弱，这些因素均导致欧亚地区大尺度经向环流偏弱，环流较为平直，不利于LFO的传播；反之亦然。

关键词：欧亚中高纬度大气低频振荡传播特征欧亚遥相关型

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夏季欧亚中高纬持续流型的季节内气候特征

大气科学 2009年第2期33卷 300-312页

作者：潘婕纪立人布和朝鲁中国科学院大气物理研究所灾害性气候研究与预测中心北京100029 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

利用合成、EOF分析、数值模拟等方法,研究了夏季欧亚中高纬两类典型持续流型:E型(主要特点是乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海地区分别为长波脊、槽、脊)和C型(槽脊位置与E型相反)的季节内气候特征,得到以下主要结论:(1)流型指数实际分... 详细信息

利用合成、EOF分析、数值模拟等方法,研究了夏季欧亚中高纬两类典型持续流型:E型(主要特点是乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海地区分别为长波脊、槽、脊)和C型(槽脊位置与E型相反)的季节内气候特征,得到以下主要结论:(1)流型指数实际分布频数与正态分布理论概率的差值呈现双峰特征,E、C型异常环流实际发生频数较理论值偏多;(2)气候平均的夏季欧亚环流型呈现明显的季内阶段性演变特征,经历着与西太平洋副高北跳、我国夏季雨带北移类似的阶段性变化,数值模拟再现了这种特征;(3)E、C型过程期间不仅欧亚中高纬区环流有明显差异,在北半球的其他地区也有明显差异。E、C型持续流型的出现和变化,与东亚太平洋(EAP)型的正负位相、南亚高压的两种模态以及西太平洋副高都有明显的相关性,是了解欧亚不同纬度带系统相互作用及其成因的一个新的着眼点。

关键词：欧亚中高纬持续异常季节内演变数值模拟

冬季雪深再分析资料在欧亚中高纬地区的适用性评价

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气候与环境研究 2015年第3期20卷 296-306页

作者：许蓓陈海山高楚杰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

欧亚中高纬地区的积雪是影响气候的重要因子,但是观测台站稀疏且记录只到1996年,导致积雪观测资料严重缺乏。基于目前国际上应用较为广泛的3套再分析资料：美国国家大气海洋局（NOAA）的20世纪再分析资料（NCAR-20th century reanalysi... 详细信息

欧亚中高纬地区的积雪是影响气候的重要因子,但是观测台站稀疏且记录只到1996年,导致积雪观测资料严重缺乏。基于目前国际上应用较为广泛的3套再分析资料：美国国家大气海洋局（NOAA）的20世纪再分析资料（NCAR-20th century reanalysis）、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的再分析资料（ERA-Interim）及日本气象厅（JMA）的全球大气再分析资料（JRA-55）,利用前苏联站点观测的雪深资料评估雪深再分析资料在欧亚大陆区域的适用性。结果表明：3套再分析资料对积雪的时空变化均具有一定的描述能力;其中,尤以JRA-55再分析资料与观测事实最为接近,能较好揭示欧亚中高纬雪深变化的空间分布特征,反映雪深的长期变化趋势。JRA-55再分析资料揭示的欧亚雪深与169站观测有90%吻合,20世纪再分析资料有76%一致,而ERA-Interim再分析资料只有一半。区域尺度上,JRA-55再分析资料揭示的欧洲、西伯利亚南部雪深在1961～1990年的变化与观测是正相关,相关系数达到0.91、0.87,而20世纪再分析资料仅有0.77、0.32。长时间序列的雪深资料（JRA-55）表明欧亚大陆积雪存在年代际的变化特征：1960年代积雪偏少;1970年代偏多;从1980年代开始呈现减少趋势,持续至20世纪末,并且积雪的减少是高纬度积雪变化造成的。

关键词：欧亚中高纬再分析资料雪深变化适用性评估年代际变化

夏季欧亚中高纬持续流型特征Ⅱ:年代际变化和外源强迫

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气象科学 2004年第3期24卷 253-260页

作者：潘婕彭京备王盘兴纪立人中科院大气物理研究所北京100029 南京气象学院大气科学系南京210044

在“夏季欧亚中高纬持续流型特征Ⅰ :流型指数与持续流型”的基础上 ,分析了夏季欧亚中高纬流型指数的年代际变化特征 ,讨论了流型指数年代际变化与我国降水年代际变化之间的联系 ,并初步探讨了加热场和海温异常的影响。结果表明 :(1)... 详细信息

在“夏季欧亚中高纬持续流型特征Ⅰ :流型指数与持续流型”的基础上 ,分析了夏季欧亚中高纬流型指数的年代际变化特征 ,讨论了流型指数年代际变化与我国降水年代际变化之间的联系 ,并初步探讨了加热场和海温异常的影响。结果表明 :(1)夏季欧亚中高纬流型指数有明显的年代际变化 ,且与我国江淮流域、华北的降水分别有相反的相关关系 ;(2 )外源强迫对夏季中高纬度持续环流及其年代际变化的作用是不可忽视的。

关键词：欧亚中高纬典型持续流型年代际变化外源强迫

夏季欧亚中高纬持续流型特征Ⅰ:流型指数与持续流型

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气象科学 2004年第2期24卷 127-136页

作者：潘婕王盘兴纪立人南京气象学院大气科学系南京210044 中科院大气物理研究所北京100029

定义了夏季 (6～ 8月 )欧亚中高纬 5 0 0hPa逐日流型指数Ⅰ ,用它确定了 195 9～ 2 0 0 0年夏季欧亚中高纬典型持续流型W、E、C。统计表明 ,流型指数Ⅰ、持续流型与欧亚中高纬 5 0 0hPa环流形势特征及我国东部夏季降水异常关系密切 ,从... 详细信息

定义了夏季 (6～ 8月 )欧亚中高纬 5 0 0hPa逐日流型指数Ⅰ ,用它确定了 195 9～ 2 0 0 0年夏季欧亚中高纬典型持续流型W、E、C。统计表明 ,流型指数Ⅰ、持续流型与欧亚中高纬 5 0 0hPa环流形势特征及我国东部夏季降水异常关系密切 ,从而证明了它们的合理性和应用价值。

关键词：欧亚中高纬夏季 500hPa 流型指数典型持续流型

冬季欧亚中高纬大气季节内振荡对平流层爆发性增温的影响及其机理

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冬季欧亚中高纬大气季节内振荡对平流层爆发性增温的影响及其机理

作者：范琳洁南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文基于NCEP逐日再分析资料和S2S(Sub-seasonal to Seasonal)模式资料,利用傅里叶滤波、EP通量及其散度、Plumb三维波活动通量、超前滞后相关等方法,对冬季欧亚中高纬大气季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,ISO)对平流层爆发性增温... 详细信息

本文基于NCEP逐日再分析资料和S2S(Sub-seasonal to Seasonal)模式资料,利用傅里叶滤波、EP通量及其散度、Plumb三维波活动通量、超前滞后相关等方法,对冬季欧亚中高纬大气季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,ISO)对平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming,SSW)的影响及其机理进行了研究。由于欧亚中高纬大气ISO与SSW的联系探讨较少,本文首先对SSW与冬季欧亚中高纬大气ISO的联系进行了个例分析,明确两者确实存在一定联系;然后提取了1979-2020年冬季欧亚中高纬大气ISO的主模态,并揭示了主模态的三维结构、时空演变及其能量来源;最后讨论了ISO主模态对于SSW爆发的影响及其物理机制。全文结论如下:(1)2018年2月11日发生了一次典型的2波主导的极涡分裂型SSW事件。统计分析显示,此次SSW事件的爆发与爆发日前9-13天的ISO有关。对行星波进行诊断的结果表明,在SSW事件的爆发日前9-13天的ISO振幅越强,2波位势高度异常场越强,其与气候态的正相叠加越强,有助于对流层行星波上传至平流层,从而促进了此次SSW事件的爆发;能量诊断的结果显示,ISO扰动从平均流吸收正压动能与斜压有效位能,有利于ISO的维持,也有助于此次SSW事件的爆发。(2)1979-2020年期间,冬季欧亚中高纬大气ISO存在两个以10-30天为周期的主要模态,分别为西传主模态和东传主模态。水平方向上,西传主模态波列尺度较大,为1-2波;东传主模态波列尺度较小,为3-4波。垂直方向上,两个模态均呈现准正压结构,并且西传主模态存在温度异常向上发展的信号。对两个模态源区的能量来源进行诊断,结果显示,西传主模态主要从对流层平均流中获取斜压有效势能以及从平流层平均流中获取正压动能,东传主模态则主要是从对流层平均流中获取斜压有效势能。(3)超前滞后相关分析结果显示,SSW的爆发与西传主模态显著相关,与东传主模态相关不显著,SSW倾向于在ISO西传主模态的第2位相出现之后的7-9天爆发。动力诊断结果显示,在欧亚中高纬大气ISO西传过程中,ISO相关的环流导致了巴伦支喀拉海的海冰减少,激发了行星波;同时,ISO环流扩展了东风异常,有利于行星波1波和2波向上传播至平流层,促进了SSW的爆发。最后,基于S2S模式资料,利用纬向风异常的概率密度函数验证了ISO西传主模态对SSW的影响。

关键词：大气季节内振荡欧亚中高纬平流层爆发性增温对流层-平流层相互作用

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夏季欧亚中高纬典型持续流型特征

夏季欧亚中高纬典型持续流型特征

作者：潘婕南京气象学院

学位级别：硕士

本文利用NCEP/NCAR再分析逐日500hPa高度场等资料，选择乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海这三个地方作为关键区，以夏季欧亚中高纬度持续时间长(时间尺度属于中间时间尺度，即10—30天之间)、中间可能会间歇1、2天然后又继续持续、反复... 详细信息

本文利用NCEP/NCAR再分析逐日500hPa高度场等资料，选择乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海这三个地方作为关键区，以夏季欧亚中高纬度持续时间长(时间尺度属于中间时间尺度，即10—30天之间)、中间可能会间歇1、2天然后又继续持续、反复出现的环流过程为研究对象，定义了一个夏季欧亚中高纬流型指数Ⅰ，在此基础上提出了一种对夏季欧亚中高纬500hPa典型持续流型的界定方法，研究了典型持续流型的气候特征，分析了流型指数Ⅰ的年代际变化，以及对应不同阶段、不同流型的降水场、加热场、海温场等的主要特征。主要结论如下： 1．本文定义的夏季欧亚中高纬500hPa流型指数Ⅰ能较好地界定夏季欧亚中高纬典型持续环流，具有合理性和应用价值。 2．1959—2000年夏季欧亚中高纬500hPa持续流型E、C型发生频数相当，W型发生频数相对较少;E、C型过程在6月发生频次最高：E、C型过程的发生存在一定的年代际变化或阶段性特征。E、C型过程期间不仅欧亚中高纬度环流有明显差异，在北半球的其它地区也有明显差异。夏季欧亚中高纬持续流型的发生不仅与北半球中高纬其它区域的环流存在相关，而且在南、北半球的其它地区也存在明显的相关关系。E、C型持续过程期间，850hPa、500hPa、200hPa风场存在明显差异。我国降水量距平分布也有明显差异，E型过程江淮流域月降水量为正距平，华北为负距平，c型则相反，而这个结果主要是反映了6月份的情况。 3．夏季欧亚中高纬典型持续流型有明显的年代际变化，60、70年代C型过程出现频数较高，80年代E型过程出现频数增高而C型过程未出现，90年代两类过程频数相当。即1980年前后有明显的差异。从分月情况看，6月跟整个夏季的情况最为相似，8月最不相似。流型指数的年代际变化特征与我国降水的年代际变化趋势有一定的关系，负指数偏多的60、70年代华北降水偏多，而正指数占优势的80年代华北降水则明显偏少;江淮流域的情况则相反。东亚夏季风也有与流型指数I相似的年代际变化特征，其强弱在80年代初出现转折。 4．对于夏季欧亚中高纬的不同持续环流型，其背景加热场存在着差异。对海表温度场的合成分析表明，夏季欧亚中高纬持续环流与海表温度场的年代际变化也有十分密切的关系。可见外源强迫对夏季中高纬度持续环流的年代际变化的作用是不可忽视的。

关键词：欧亚中高纬夏季 500hPa 流型指数典型持续流型年代际变化

欧亚大陆中高纬春季热力异常对中国夏季气候影响的数值模拟

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欧亚大陆中高纬春季热力异常对中国夏季气候影响的数值模拟

作者：丁洁南京信息工程大学

学位级别：硕士

利用区域气候模式RegCM4.***.5.7,在美国大气研究中心、美国环境预报中心(NCAR/NCEP)资料的驱动下,选择对我国地区气候状况模拟效果较好的陆面过程方案,在此基础之上,通过设计陆面热力因子的敏感性试验,来探讨欧亚中高纬热力异常影响我国... 详细信息

利用区域气候模式RegCM4.***.5.7,在美国大气研究中心、美国环境预报中心(NCAR/NCEP)资料的驱动下,选择对我国地区气候状况模拟效果较好的陆面过程方案,在此基础之上,通过设计陆面热力因子的敏感性试验,来探讨欧亚中高纬热力异常影响我国夏季气候的物理机制。主要工作的结论如下：(1)将不同陆面方案模拟中国地区气候的模拟结果与实际观测资料进行对比,可以发现,两种方案对气温的模拟效果很好,其中BATSle模拟结果比实际观测偏高,而CLM3.5比较接近观测事实,并且能很好对低温区有很好的模拟;对于降水,两种方案效果没有气温的模拟效果好,BATle模拟比观测值偏大,CLM3.5则在量级上接近于观测。综合以上,本文将选择陆面方案CLM3.5来进行耦合区域气候模式。(2)通过欧亚中高纬陆面春季感热异常的敏感性试验,结果表明,当欧亚中高纬春季陆面感热增强时,我国长江流域和东北东部夏季气温降低,降水增多;华北地区气温升高,降水减少。春季陆面感热增强,引起大气热力状况异常,进而导致高度场和环流场的异常,长江流域和东北地区有气旋环流,对流运动旺盛,结合充足的水汽条件,对应降水偏多,而华北地区则相反,有反气旋环流和微弱的气流辐合,对应降水偏少。表明欧亚中高纬陆面感热异常是影响我国夏季气候的一个不可忽视的因子。(3)通过欧亚中高纬春季融雪异常的敏感性试验,结果表明,当春季欧亚中高纬融雪偏少剩余积雪量偏多时,我国长江流域、华北北部和东北地区夏季降水增加,华北南部和西南地区夏季降水减少。春季融雪偏少使得夏季剩余雪量偏多,中高纬冷低压范围扩大到中纬度地区,引起大气环流的调整,进而导致我国夏季气温和降水的异常。

关键词：欧亚中高纬热力异常数值模拟气候变化