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Rossby波3-4波通量异常下传与我国东部冬季寒潮的联系

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大气科学学报 2024年

作者：赵琦施春华郭栋南京信息工程大学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/气象灾害预报预警与评估协同创新中心上海市气象信息与技术支持中心

利用ERA5再分析资料，通过对2000-2020年受Rossby波3-4波反射影响的8个我国东部寒潮个例的合成分析，探讨了3-4波异常的物理过程及其在该类寒潮降温事件中的作用，结果表明：乌拉尔高压多与纬向3-4波异常活跃有关。寒潮发生前，平流层... 详细信息

利用ERA5再分析资料，通过对2000-2020年受Rossby波3-4波反射影响的8个我国东部寒潮个例的合成分析，探讨了3-4波异常的物理过程及其在该类寒潮降温事件中的作用，结果表明：乌拉尔高压多与纬向3-4波异常活跃有关。寒潮发生前，平流层极涡呈3波结构，中高平流层（500-600K）极涡向亚欧大陆偏移，其北边界达到欧洲北部，在亚欧大陆的高纬度出现异常东风，有利于Rossby波作用通量的异常下传；低平流层（450K）极涡向亚洲东部延伸。3-4波作用通量在西欧地区异常上传，在东欧地区异常下传，在对流层顶附近形成波反射。该反射能够加强乌拉尔高压，有利于我国寒潮的发生。以200 hPa涡动热量通量在西欧和东欧上空的差异，建立区域波反射指数。该指数与我国东部3-4波反射型寒潮降温相关性好，在最低气温出现前一周左右，指数达到峰值，可以为我国寒潮预报预警提供参考。

关键词：寒潮乌拉尔山高压波反射极涡异常反射指数

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地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

农业工程学报 2024年第8期40卷 116-124页

作者：徐诗韵徐彦森张宇杰冯兆忠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 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室南京210044

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3... 详细信息

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3)浓度升高平台(O_(3)-FACE),通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O_(3)浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明:O_(3)浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O_(3)浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O_(3)抗性。在O_(3)浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O_(3)浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。

关键词：臭氧水热通量产量蒸散发冠层温度小麦

中国夏季极端高温日数年际变化的主要模态及产生机理

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大气科学 2024年第4期48卷 1657-1673页

作者：尹秋超王璐葛子安高庆九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 青岛海洋科技中心区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266237

本文基于1961~2017年中国逐日最高温度资料(CN05.1),通过经验正交函数分解(EOF)揭示了中国夏季极端高温日数(EHTD)年际变化的主导模态,探究了导致各模态形成的关键影响因子和相关物理机制。结果表明:(1)第一模态表现为横贯中国的纬向型... 详细信息

本文基于1961~2017年中国逐日最高温度资料(CN05.1),通过经验正交函数分解(EOF)揭示了中国夏季极端高温日数(EHTD)年际变化的主导模态,探究了导致各模态形成的关键影响因子和相关物理机制。结果表明:(1)第一模态表现为横贯中国的纬向型分布,该模态主要与北极涛动(AO)有关。AO正位相时从北欧向南传播的罗斯贝波列加强横贯中国的纬向高压异常。(2)第二模态表现为经向偶极子型分布,该模态主要受从北大西洋向东亚地区传播的极地—欧亚型遥相关波列(POL)和赤道西太暖池区上升支加强局地哈德来环流的共同影响,使得华南地区(中国北方)受高压(低压)的控制。前两个模态的极端高温日数增加均与局地高压异常造成的降水减少引起的入射太阳短波辐射增加有关。(3)第三模态的分布集中在青藏高原,主要受从地中海向下游传播的纬向波列的影响。与该波列对应的环流异常一方面会造成水汽辐散、上升运动减弱,从而使得云量减少、向下的云—短波辐射增加,另一方面会造成大气增温、从而使得晴空向下的长波辐射增加,二者共同为极端高温日数增加提供有利条件。本研究结果将有助于加深对中国夏季极端高温变化特征的认识,并为未来开展极端高温的季节预测提供理论参考。

关键词：极端高温日数年际变化经验正交函数分解中纬度罗斯贝波

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不同区域海温对中国东部冬季雾日年际变化影响的对比研究

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高原气象 2024年

作者：岑琦胜刘鹏南京信息工程大学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/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京大学大气科学学院

利用观测资料，发现中国东部冬季雾日数明显高于其余月份，且冬季雾日数的气候统计诊断变量分布不均匀，从而可将中国东部分为南、北方两个区域。又根据雾日数变化趋势的强弱，以及南北方间雾日数相关性的特点，可将冬季分为早冬（11-1... 详细信息

利用观测资料，发现中国东部冬季雾日数明显高于其余月份，且冬季雾日数的气候统计诊断变量分布不均匀，从而可将中国东部分为南、北方两个区域。又根据雾日数变化趋势的强弱，以及南北方间雾日数相关性的特点，可将冬季分为早冬（11-12月）和晚冬（次年1-2月）。通过分析早晚冬时南北方雾日与海表温度的关系发现，在早冬，南北方两区域的雾日都受热带太平洋区域海温显著影响；在晚冬，北方雾日受北大西洋区域海温影响显著，而南方仍受热带太平洋区域海温显著影响。通过分析环流发现，早冬时，热带太平洋区域海温的暖异常，有利于中低纬西太副高显著增强北抬，促使中高纬日本北部上空出现深厚的反气旋异常、西伯利亚高压明显减弱，从而使整个中国东部出现一致的偏南风异常，有利于南北方雾日都增加。在晚冬，热带太平洋对东亚中高纬地区的影响显著减弱，异常偏南风仅能维持在南方，仅使南方雾日偏多，并不能影响北方的雾日变化；而此时北大西洋区域海温暖异常通过波列的作用，对东亚中高纬地区的影响显著，使得北方地区受到异常东南风控制，有利于北太平洋水汽的输送，配合冬季气候态极强的下沉气流，大气层结相对稳定，使得北方地区雾日显著增多。

关键词：中国东部冬季雾日海表温度年际变化

大气环流及北大西洋海温对我国南方冬季寒潮频次异常的可能影响

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高原气象 2024年

作者：姜峰李丽平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

利用国家气象信息中心提供的1980-2022年日最低温度站点资料、 NCEP/NCAR逐月再分析资料和NOAA逐月海表温度（Sea Surface Temperature, SST）资料，采用了EOF、一元线性回归和T-N波作用通量等方法，分析了南方冬季寒潮频次的主要异常... 详细信息

利用国家气象信息中心提供的1980-2022年日最低温度站点资料、 NCEP/NCAR逐月再分析资料和NOAA逐月海表温度（Sea Surface Temperature, SST）资料，采用了EOF、一元线性回归和T-N波作用通量等方法，分析了南方冬季寒潮频次的主要异常时空特征及大气环流异常和冬季大西洋海温异常（Sea Surface Temperature Anomaly, SSTA）对其影响机制。结果表明：（1）冬季寒潮频次大值区主要位于南方东部及中部地区，大致呈“逆C”型分布。寒潮频次主要有全区一致型、南北反位相型和三极型三类主要异常模态，其中全区一致型能很好反映南方寒潮频次的总体异常时空特征。（2）负位相的北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation, NAO）、强的里海-青藏高原脊和偏东偏北的东亚大槽、北弱南强的西伯利亚高压、强的温带急流和弱的副热带急流是影响南方冬季寒潮频次的关键环流系统，冷空气堆位于西西伯利亚地区，高低层环流系统配合，使得冷空气自西西伯利亚南下到里海附近，再沿着青藏高原北侧向东输送，在青藏高原东侧南下进入南方地区，造成南方冬季寒潮频次全区一致型增加。（3）冬季北大西洋“+”“-”“+”三极型SSTA可通过海气间热通量交换激发出-NAO型环流异常及Rossby波能量异常。Rossby波能量沿南、北两条路径自北大西洋向东亚传播，并激发出相应的异常波列，增强了影响南方寒潮的南、北方关键环流系统，致南方寒潮频发。当春季北大西洋SSTA呈现逆“C”型异常，且夏、秋季有发展为+”“-”“+”三极型的态势，可预测南方寒潮频次偏多。

关键词：南方冬季寒潮时空特征北大西洋涛动大西洋海温

夏季北大西洋海温异常与长江流域极端高温日数年际变化关系的年代际减弱

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大气科学学报 2024年

作者：蒋圆圆李忠贤倪东鸿彭丽霞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

基于1961—2020年Hadley海温资料、CN05.1逐日最高气温资料和NCEP/NCAR再分析资料，利用奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD）和回归分析等统计方法，研究了夏季北大西洋海温异常与长江流域极端高温日数年际变化关系的年代... 详细信息

基于1961—2020年Hadley海温资料、CN05.1逐日最高气温资料和NCEP/NCAR再分析资料，利用奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD）和回归分析等统计方法，研究了夏季北大西洋海温异常与长江流域极端高温日数年际变化关系的年代际变化。研究表明，当夏季北大西洋中纬度海温正（负）异常，副热带海温负（正）异常，即北大西洋偶极型（North Atlantic Dipole，NAD）海温异常正（负）位相时，长江流域极端高温日数增加（减少）。二者关系在20世纪80年代末期之后发生年代际减弱。进一步的研究结果表明，在1961—1988年，夏季NAD海温异常可以激发从北大西洋出发沿欧亚中高纬向东传播的大气遥相关波列，在东亚上空产生反气旋/气旋环流异常。东亚反气旋/气旋环流异常引起长江流域上空气流垂直运动变化，并通过垂直运动引起的热力作用等，影响长江流域极端高温日数的变化。而在1989—2020年，夏季NAD海温异常激发的欧亚中高纬大气遥相关波列强度减弱，东亚上空的反气旋/气旋环流异常的强度也相应减弱，从而使得NAD海温异常与长江流域极端高温日数之间的联系减弱。NAD海温异常激发的欧亚中高纬遥相关波列强度在20世纪80年代末期之后的减弱可能与NAD海温异常振幅的减弱有关。

关键词：极端高温海温北大西洋长江流域年际变化年代际减弱

2022年中国南方破纪录的夏秋连旱:热带海温和欧亚加热的作用

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 439-450页

作者：胡跃鹏周波涛王会军张大鹏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

2022年夏季至秋季,中国南方遭遇了一次持续的极端干旱事件,并对南方地区的经济发展和生态系统都造成了严重的影响.本文探究了引起这一持续性干旱事件发生的大气环流异常.研究结果表明,2022年夏季中国南方极端干旱的发生与西北太平洋异... 详细信息

2022年夏季至秋季,中国南方遭遇了一次持续的极端干旱事件,并对南方地区的经济发展和生态系统都造成了严重的影响.本文探究了引起这一持续性干旱事件发生的大气环流异常.研究结果表明,2022年夏季中国南方极端干旱的发生与西北太平洋异常反气旋及东亚副热带急流北移所共同导致的水汽通量辐散和异常下沉运动密切相关.不同的是,后续造成秋季干旱持续维持的大气环流异常主要是位于孟加拉湾至中国南海地区上空的气旋性环流异常,该系统导致了中国南方的水汽减少和异常下沉运动.进一步的研究表明,2022年夏季欧亚大陆北部罕见的强地表加热和热带太平洋的极端拉尼娜型海温异常共同导致在同期出现了西北太平洋异常反气旋和东亚副热带急流的北移,而秋季在孟加拉湾至中国南海地区上空形成的气旋性环流异常很大程度上是由热带印度洋海温的极端负异常导致的.

关键词：夏秋连旱中国南方热带海温欧亚加热

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我国气温和降水局地同期相关的时空变化特征

地球物理学进展 2024年第3期39卷 905-915页

作者：谭希贤段明铿南京信息工程大学大气科学学院南京210044 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/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

使用中国1958—2017年2419个站点的气温和降水数据,探讨了不同季节两者之间的局地相关关系及其时间和空间变化特征.研究发现,我国气温和降水局地同期相关有着明显的季节差异及年代际变化特征.我国前30年(1958—1987年)、后30年(1988—2... 详细信息

使用中国1958—2017年2419个站点的气温和降水数据,探讨了不同季节两者之间的局地相关关系及其时间和空间变化特征.研究发现,我国气温和降水局地同期相关有着明显的季节差异及年代际变化特征.我国前30年(1958—1987年)、后30年(1988—2017年)四个季节的局地同期相关多以负相关为主,其中秋季表现最弱,夏季最强.与前30年相比,后30年冬、秋季的负相关性增强,春季负相关性下降,站点相关的稳定度较低;夏季负相关性下降,且站点相关的稳定度随区域发生变化.进一步分析发现,冬季在东北区和华东区,夏季在江淮区和东北区存在气温降水同期相关性显著变化区域,Wilcoxon秩和检验结果显示前、后30年冬季东北区气温显著变化,华东区气温和降水均显著变化,而前、后30年夏季东北区气温显著变化,江淮区降水显著变化,从而令这些区域前、后30年冬夏两季的气温降水同期相关性发生年代际转折.

关键词：气温和降水气候变化相关关系年代际变化

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北太平洋海温对ENSO事件响应的持续性

气象学报 2024年第4期82卷 411-426页

作者：渠畅祁莉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南京210044

北太平洋海温的异常变化对海洋生态系统以及全球天气和气候都有重要影响。北太平洋海温主要受ENSO的影响,并可以从ENSO盛期冬季一直延续到ENSO衰减年春季,存在明显的持续性。然而,2000年前ENSO的影响仅能维持至次年2月,2000年后却能持续... 详细信息

北太平洋海温的异常变化对海洋生态系统以及全球天气和气候都有重要影响。北太平洋海温主要受ENSO的影响,并可以从ENSO盛期冬季一直延续到ENSO衰减年春季,存在明显的持续性。然而,2000年前ENSO的影响仅能维持至次年2月,2000年后却能持续至5月,其持续性呈明显的年代际增强。基于再分析数据探讨这一年代际变化的特征以及可能的物理机制。结果表明,ENSO事件对冬、春季北太平洋海温影响持续性在2000年后的增强,主要受到北太平洋区域经向平流反馈及海表热通量反馈控制。2000年前,由ENSO激发的遥相关波列在春季已经减弱,热通量的反馈作用使得海温上升。而在2000年之后,冬季偏西的海温异常使赤道对流可以在次年春季长时间维持在国际日期变更线附近,持续激发大气遥相关波列导致北太平洋上空在春季仍然存在显著的气旋性环流异常,并通过经向平流反馈及热通量反馈使局地海温维持偏低状态,对ENSO产生持续响应,增强ENSO事件对其影响的持续性。

关键词：北太平洋海温年代际变化遥相关热带降水