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各层北半球环形模态异常与地面大气温度的关系研究 总被引：1，自引：1，他引：1
文中研究了不同气压层的北半球环形模态异常时,与之相应的北半球地面大气温度的变化及其月际变率特征。为衡量温度变化的程度,使用偏最小二乘回归方法定义了一个新的耦合指数。该指数定义为对地面气温距平场和北半球环形模态指数做偏最小二乘回归分析的第1主分量。分析表明,该指数可以较准确地表现出北半球环形模态异常时相应的整个温度场变化程度。通过该指数序列分析和环形模态异常时地面气温合成分析,比较了处于不同气压层面的北半球环形模态异常与地面大气温度异常的不同关系。(1)不同层面的北半球环形模态异常与同时期的地面温度关系比较:1月对流层中高层的北半球环形模态异常与1月地面温度异常关系最密切,密切程度超过其他气压层的北半球环形模态异常,与2月地面温度关系较显著的是1月平流层低层的北半球环形模态异常;(2)环形模态异常与地面气温耦合关系的月际变率分析结果:1月位于对流层中高层的北半球环形模态异常与1月地面气温耦合关系最强烈,与其他各月地面气温的耦合逐月递减,4月之后变得不明显;1月平流层低层的北半球环形模态异常除了与1月气温关系密切外,还与2、3月地面气温关系密切,4月之后不明显。 相似文献
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北半球夏季对流层顶气压与气温的年(代)际变率与趋势分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用NCEP/NCAR再分析月平均资料,研究了1979—2002年夏季全球对流层顶气压和气温的分布特征与变化趋势。选取了夏季北半球对流层顶年(代)际变率最大区域来定义气压指数和气温指数。分析结果表明:(1)全球对流层顶气压和气温在北半球随纬度的增加而增大,在南半球随纬度先增大再减小,而在整个热带地区对流层顶气压和气温的分布则较为均匀。(2)全球平均的对流层顶气压和气温在分析时段内呈减小趋势,但在中高纬度地区对流层顶气压和气温存在大范围增大现象,表明二者的趋势并不是全球一致的。(3)对流层顶年(代)际变率最大值出现在北半球的中纬度地区和南半球的副热带及高纬度地区,最小值则出现在热带地区。气压指数和气温指数显示出准10年和准3～5年周期。 相似文献
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未来甲烷排放增加对平流层水汽和全球臭氧的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
利用一个耦合的大气化学-气候模式(WACCM3)研究了地表甲烷排放增加对平流层水汽和全球臭氧变化的影响.结果表明,如果地表甲烷的排放量在2000年的基础上增加50%(达到政府间气候变化专门委员会A1B排放情景中2050年的值),平流层水汽体积分数将平均增加约0.8×10-6.南半球平流层甲烷转化为水汽的效率比北半球高.在北半球平流层中,1mol甲烷分子可以转化为约1.63mol的水汽分子,而在南半球1mol甲烷分子大概可以转化为约1.82mol的水汽分子.甲烷排放增加50%将使全球中低纬度地区以及北半球高纬度地区的臭氧柱总量增加1%-3%,使南半球高纬度地区臭氧柱总量增加近8%,而秋季(南半球春季)南极地区臭氧柱总量增加幅度可高达20%,南极臭氧的这种显着增加主要是由于甲烷增加造成的化学反馈所致.在北半球中高纬度地区,甲烷增加引起的臭氧变化主要与甲烷氧化导致的水汽增加有关.研究还表明,未来甲烷排放增加对臭氧的恢复作用其实与溴化物排放的减少一样重要. 相似文献
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利用NCEP/NCAR再分析资料系统地分析了2005年与2006年冬季欧亚大陆的气温和东亚冬季风的差别及其与北半球准定常波活动的关系。分析结果表明:2005年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏低,东亚冬季风偏强;而2006年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏高,出现暖冬,东亚冬季风偏弱。分析结果还表明,这两年冬季东亚冬季风的差别不仅是由于西伯利亚高压和阿留申低压的变异所造成,而且是由于北极涛动(北半球环状模)的变化所造成。并且,作者还从这两年冬季北半球准定常行星波活动的差异,在动力理论上进一步讨论了这两年冬季北半球气候和东亚冬季风差异的机理。结果表明:2005年冬季北半球行星波活动为低指数,准定常行星波在高纬度往平流层传播加强,而往低纬度对流层上层传播减弱,造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐合加强,而在副热带地区对流层中、上层辐散加强,引起了北半球高纬度地区极锋急流减弱,而副热带急流加强,这有利于西伯利亚高压的发展,从而引起了东亚冬季风增强;相反,2006年冬季北半球行星波活动为高指数,准定常行星波在高纬度往平流层传播减弱,而往低纬度对流层上层传播加强,造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐散加强,而在副热带地区对流层中、上层辐合加强,引起了北半球高纬度地区极锋急流加强,而副热带急流减弱,这不利于西伯利亚高压的发展,从而引起了东亚冬季风减弱。 相似文献
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2009/2010年北半球冬季异常低温分析 总被引：3，自引：0，他引：3
分析了2009/2010年冬季(2009年12月1日至2010年2月28日,简称09/10年冬季)北半球地面气温异常特征及同期的水平与垂直环流场的异常结构。结果表明地面气温的异常呈现出带状的分布,表现为在低纬度为正异常、中纬度负异常及高纬度正异常的"正负正"的分布特征,最大的降温区在欧亚大陆和美国东部,其中局部的降温超过了-4℃。09/10年冬季北半球中纬度的地面气温相比过去15年冬季的平均值下降了近1℃,而在欧亚大陆的局部地区降温超过了-8℃。水平环流场的异常特征为:海平面气压和位势高度均表现为高纬度正异常而中纬度负异常的"北高南低"的分布特征,与此同时,中纬度出现气旋式的异常环流而高纬出现反气旋式的异常环流,这种分布形势在高低层表现得较为一致。经圈环流异常特征为:费雷尔环流减弱,中纬度出现异常的上升运动而高纬度出现异常的下沉运动,与此同时,中纬度对流层气温降低,而低纬度和高纬度的对流层气温升高,副热带急流增强,而极地急流减弱。09/10年冬季北半球环流的异常特征与北半球环状模(NAM)负位相时的极为相似。对多年冬季北半球地面气温和NAM指数进行合成和相关分析,结果表明当NAM处于正(负)位相时,北半球中纬度地面气温出现正(负)异常带,并且在欧亚大陆和美国东部最为显著,局部升温(降温)的幅度达到2℃。在热带外地区,经向温度平流是控制温度局地变化的关键因子。NAM影响北半球地面气温的物理机制分析表明,NAM主要是通过影响经向温度平流来影响北半球中纬度气温的。当NAM为正位相时,北半球费雷尔环流加强,中纬度带和高纬度带发生大气质量的交换,海平面气压场表现为中纬度异常高压而高纬度异常低压的"南高北低"的分布特征,中纬度地表出现异常的南风,进而经向暖平流加强,最终导致中纬度地面气温升高,NAM负位相年时与之相反。这个结果揭示了NAM作为自然变率对中纬度地面气温的调控作用。 相似文献
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根据1980—2000年ERA-Interim再分析的风场和温度场资料,计算12月与1—2月北半球行星波的EP通量及其散度,并按冬季不同月份分析了平流层整层温度和风场从20世纪80年代到90年代变化的特征及其与行星波活动变化的关系。结果表明,12月高纬度地区中低平流层呈增温趋势;而1—2月温度变化呈冷却趋势。在12月中高纬度中上平流层纬向风明显减速;而在1—2月高纬度中高平流层,随着纬度和高度的增加,纬向风呈明显加速趋势。冬季北半球行星波主要沿低纬度和极地波导两支波导向上传播。但是,12月行星波沿低纬度波导的传播减弱,沿极地波导向平流层整层的传播则明显增强。而1—2月行星波沿低纬度波导的传播明显增强,沿极地波导向平流层的传播则减弱。因此,北半球极区平流层1980—2000年间12月与1—2月波流相互作用的年代际变化形势趋于相反,有必要针对冬季不同月份分开进行讨论。 相似文献
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东亚2005年和2006年冬季风异常及其与准定常行星波活动关系的分析研究 总被引：2，自引：2，他引：2
利用NCEP/NCAR再分析资料系统地分析了2005年与2006年冬季欧亚大陆的气温和东亚冬季风的差别及其与北半球准定常波活动的关系。分析结果表明:2005年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏低，东亚冬季风偏强; 而2006年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏高，出现暖冬，东亚冬季风偏弱。分析结果还表明，这两年冬季东亚冬季风的差别不仅是由于西伯利亚高压和阿留申低压的变异所造成，而且是由于北极涛动 (北半球环状模) 的变化所造成。并且，作者还从这两年冬季北半球准定常行星波活动的差异，在动力理论上进一步讨论了这两年冬季北半球气候和东亚冬季风差异的机理。结果表明:2005年冬季北半球行星波活动为低指数，准定常行星波在高纬度往平流层传播加强，而往低纬度对流层上层传播减弱，造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐合加强，而在副热带地区对流层中、上层辐散加强，引起了北半球高纬度地区极锋急流减弱，而副热带急流加强，这有利于西伯利亚高压的发展，从而引起了东亚冬季风增强；相反，2006年冬季北半球行星波活动为高指数，准定常行星波在高纬度往平流层传播减弱，而往低纬度对流层上层传播加强，造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐散加强， 而在副热带地区对流层中、上层辐合加强，引起了北半球高纬度地区极锋急流加强，而副热带急流减弱，这不利于西伯利亚高压的发展，从而引起了东亚冬季风减弱。 相似文献
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重大的火山喷发对气候的影响表现为地面温度降低，由于火山喷发存在季节、纬度和强度的差异，因此喷发物的空间分布特征不同，对辐射的影响也不同，降温出现的时间和降温的幅度不一致。中高纬喷发的火山主要影响发生喷发的半球，而中低纬的喷发可影响到全球，且影响时间较长；不同季节的火山喷发后，高纬度的温度响应较低纬明显，夏季的温度响应较冬季明显。有关火山活动对降水的影响目前已有了一些研究，但由于降水序列中火山信号较弱，同时还有ENSO等其他因子的影响，客观地分辨出火山的影响较复杂，目前尚无一致结论。 相似文献
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涡动在南北半球平流层极涡崩溃过程中作用的比较 总被引：3，自引：1，他引：2
比较了南北半球春季平流层极涡的崩溃过程以及涡动在此崩溃过程中的作用。极涡的崩溃时间以平流层极夜急流核区最后一次西风转换为东风的时间来确定。结果表明南北半球平流层极涡的崩溃过程有着共同的特点,涡动和非绝热加热过程都对极涡的崩溃起着重要的作用,在极涡崩溃前平流层行星尺度波动活动明显,极涡崩溃以后,这种波动活动便迅速减弱。其中从对流层上传的行星波决定着极涡的具体崩溃时间。两个半球的差别主要表现在南半球极涡崩溃过程一般始于平流层高层,然后逐渐下传,而北半球这种下传不是很明显。其次,北半球平流层极涡崩溃偏晚年,极涡的减弱有两次过程,第一次为快速变化过程,第二次变化比较缓慢,而南半球平流层极涡崩溃无论早晚年只有一次减弱过程。长期的变化趋势分析表明南北半球平流层极涡的崩溃时间逐渐推迟,特别是20世纪90年代中后期以来,这种推迟更加明显。进一步的研究还发现,伴随着平流层极涡的崩溃过程平流层和对流层存在强烈的动力耦合,南北半球极涡迅速减弱前,各自半球的环状模指数也由负指数增加为正指数,表明低层环流对于平流层极涡的崩溃起到重要的作用;同时极涡不同强度所对应的低层环状模指数也不同,这可能与不同强度平流层极涡对于上传的行星波的反射有关。 相似文献
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本文使用1978—2013年美国大气海洋局NOAA研发的STAR V3.0版本的MSU/AMSUA逐月亮温格点数据,引入集合经验模式分解(EEMD)方法,研究了高空大气亮温的非线性变化趋势,尤其注重亮温气候趋势的时间演变特征,并与传统线性回归(CLR)方法做了对比研究。结果表明,在全球对流层增温、平流层降温的大背景下,基于EEMD的亮温非线性趋势演变特征表现为:近10 a对流层中、高层全球平均增暖趋势放缓,甚至出现轻微的降温趋势;北半球对流层增暖首先出现在北极,随后向低纬度方向延伸。北极对流层增暖向上影响高层大气,最高可以扩展到平流层低层。南半球对流层中低纬度地区受北半球大气影响也出现增温。另外,近10 a南极地区出现显著的独立增温现象。平流层变冷北半球最早从中纬度地区开始发生,变冷逐渐增强的同时向极地和低纬度两侧扩张。南极上空平流层大气早期也出现显著变冷,然而随着2000年以后南极大范围增暖,平流层变冷逐渐转移到中低纬地区。 相似文献
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Simulating the effects of the 1991 Mount Pinatubo volcanic eruption using the ARPEGE atmosphere general circulation model 总被引：1，自引：1，他引：0
Odd Helge OTTERA 《大气科学进展》2008,25(2):213-226
The climate changes that occured following the volcanic eruption of Mount Pinatubo in the Phillippines on 15 June 1991 have been simulated using the ARPEGE atmosphere general circulation model （AGCM）. The model was forced by a reconstructed spatial-time distribution of stratospheric aerosols intended for use in long climate simulations. Four statistical ensembles of the AGCM simulations with and without volcanic aerosols over a period of 5 years following the eruption have been made, and the calculated fields have been compared to available observations. The model is able to reproduce some of the observed features after the eruption, such as the winter warming pattern that was observed over the Northern Hemisphere （NH） during the following winters. This pattern was caused by an enhanced Equator-to-pole temperature gradient in the stratosphere that developed due to aerosol heating of the tropics. This in turn led to a strengthening of the polar vortex, which tends to modulate the planetary wave field in such a way that an anomalously positive Arctic Oscillation pattern is produced in the troposphere and at the surface, favouring warm conditions over the NH. During the summer, the model produced a more uniform cooling over the NH. 相似文献
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南半球环流与西太平洋副热带高压和台风群中期活动的关系 总被引：12，自引：2，他引：10
通过对南北半球环流6年资料的分析,发现在北半球夏季5～8月,南半球中纬西风指数、低纬西风指数、赤道气压指标与北半球西太平洋副热带高压和台风群的中期活动均有较好的关系。在台风群活跃的年份,台风群生成阶段前后,环流变化由南半球中纬先开始,随后南半球低纬和赤道地区环流也出现变化,赤道气压指标到达低值,此后,北半球西太平洋副热带高压的特征产生一系列的变化,上述南北半球环流系统变化的传播过程为准二周周期。 相似文献
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The frequent coincidence of volcanic forcing with El Niño events disables the clear assignment of climate anomalies to either volcanic or El Niño forcing. In order to select the signals, a set of four different perpetual January GCM experiments was performed (control, volcano case, El Niño case and combined volcano/El Niño case) and studied with advanced statistical methods for the Northern Hemisphere winter. The results were compared with observations. The signals for the different forcings are discussed for three variables (temperature, zonal wind and geopotential height) and five levels (surface, 850 hPa, 500 hPa, 200 hPa and 50 hPa). The global El Niño signal can be selected more clearly in the troposphere than in the stratosphere. In contrast, the global volcano signal is strongest in the stratospheric temperature field. The amplitude of the perturbation for the volcano case is largest in the Atlantic region. The observed effect of local cooling due to the volcanic reduction of shortwave radiation over large land areas (like Asia) in subtropical regions, the observed advective warming over Eurasia and the advective cooling over Greenland are well simulated in the model. The radiative cooling near the surface is important for the volcano signal in the subtropics, but it is weak in high latitudes during winter. A statistically significant tropospheric signal of El Niño forcing occurs in the subtropics and in the midlatitudes of the North Pacific. The local anomalies in the El Niño forcing region in the tropics, and the warming over North America in middle and high latitudes are simulated as observed. The combined signal is different from a simple linear combination of the separate signals. It leads to a climate perturbation stronger than for forcing with El Niño or stratospheric aerosol alone and to a somewhat modified pattern. 相似文献
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平流层对对流层的作用是准确评估、预测对流层气候变化的一个重要方面。其中平流层成分尤其是臭氧的变化,可以改变平流层乃至对流层的辐射平衡,从而影响平流层、对流层的热动力过程。本文从辐射、动力2个角度介绍了平流层臭氧影响对流层气候变化的若干研究进展。平流层臭氧可以通过长短波辐射的方式对对流层大气造成辐射强迫,利用大气化学气候模式可以定量计算平流层臭氧变化引起的辐射强迫,但是辐射强迫的估算受模式中辐射传输模块本身缺陷的影响存在不确定性。动力方面,平流层臭氧变化产生的辐射效应可以改变温度的垂直和经向梯度,造成波折射指数的变化,进而影响平流层甚至对流层内波的折射与反射,通过上对流层下平流层区域内的波—流相互作用,对对流层气候产生影响。另外,南极臭氧损耗可通过大气环状模影响冬春季中高纬度对流层的天气气候,但是其影响的强度大小以及物理机制仍需进一步的确认。值得注意的是,北极平流层臭氧的变化与北半球中高纬度气候变化之间的关系相比南半球要更加复杂,需要更为深入的研究。 相似文献
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月内尺度南半球环状模对应的大气环流异常传播特征 总被引：5，自引：3，他引：2
本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料, 分析了南半球环状模 (Southern Hemisphere Annular Mode, 简称SAM) 在月内时间尺度 (sub-monthly timescales, 5～30天)上相关环流的垂直和水平传播特征。结果表明, 月内SAM对应的纬向风异常和温度异常具有明显自南极地区向南半球中纬度地区水平传播特征; 在垂直方向上, 纬向风异常为明显上传特征, 温度异常则具有在极地和高纬度地区明显上升、低纬度地区下沉的特点。月内SAM对应的南半球中高纬度地区上传信号表明, 在较短的月内时间尺度上, 对流层信号可以突破对流层顶, 上传达到平流层; 而月内SAM对应的整层南传信号表明, 南极地区环流变化超前于中高纬度地区, 因此在1～3周的月内时间尺度上, 极区信号可能对中高纬地区信号具有指示意义。 相似文献
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Meng ZUO Tianjun ZHOU Wenmin MAN Xiaolong CHEN Jian LIU Fei LIU Chaochao GAO 《大气科学进展》2022,39(12):1986-1993
An undersea volcano at Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH) near the South Pacific island nation of Tonga, erupted violently on 15 January 2022. Potential climate impact of the HTHH volcanic eruption is of great concern to the public; here, we intend to size up the impact of the HTHH eruption from a historical perspective. The influence of historical volcanic eruptions on the global climate are firstly reviewed, which are thought to have contributed to decreased surface temperature, increased stratospheric temperature, suppressed global water cycle, weakened monsoon circulation and El Ni?o-like sea surface temperature. Our understanding of the impacts of past volcanic eruptions on global-scale climate provides potential implication to evaluate the impact of the HTHH eruption. Based on historical simulations, we estimate that the current HTHH eruption with an intensity of 0.4 Tg SO2 injection will decrease the global mean surface temperature by only 0.004°C in the first year after eruption, which is within the amplitude of internal variability at the interannual time scale and thus not strong enough to have significant impacts on the global climate. 相似文献
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为了定量评估北京气候中心(BCC)发展的BCC_CSM对当代全球海表温度和混合层深度的模拟能力,以WOA09(World Ocean Atlas 2009)观测资料作为检验模式的气候态实况场,提取包括BCC_CSM在内的CMIP5中的17个海气耦合模式的模拟结果,评估BCC_CSM模拟的全球海表温度和混合层深度的气候平均态并分析造成偏差的可能原因。结果表明:BCC_CSM模拟的海表温度在北半球中高纬的误差较大,而在其余纬度的模拟性能较佳。偏差的产生主要归因于海洋环流偏差。BCC_CSM模拟的最深混合层在北半球中高纬和南半球高纬地区的误差较大,同时这些区域也是多模式模拟差异最大的区域;其模拟的最浅混合层在南半球中高纬的偏差较大。冬季大西洋经向翻转环流的模拟在北大西洋下沉的位置偏南导致北半球高纬地区海表温度偏冷。由此认为包括BCC_CSM在内的许多海气耦合模式需重点改进对南、北半球深对流海域物理过程的描述,以提高气候预测的可信度。 相似文献
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Xue Xi Tie Guy Brasseur Xing Lin Pierre Friedlingstein Claire Granier Philip Rasch 《Journal of Atmospheric Chemistry》1994,18(2):103-128
The paper discusses the potential effects on the ozone layer of gases released by the engines of proposed high altitude supersonic aircraft. The major problem arises from the emissions of nitrogen oxides which have the potential to destroy significant quantities of ozone in the stratosphere. The magnitude of the perturbation is highly dependent on the cruise altitude of the aircraft. Furthermore, the depletion of ozone is substantially reduced when heterogeneous conversion of nitrogen oxides into nitric acid on sulfate aerosol particles is taken into account in the calculation. The sensitivity of the aerosol load on stratospheric ozone is investigated. First, the model indicates that the aerosol load induced by the SO2 released by aircraft is increased by about 10–20% above the background aerosols at mid-high latitude of the Northern Hemisphere at 15 km for the NASA emission scenario A (the NASA emission scenarios are explained in Tables I to III). This increase in aerosol has small effects on stratospheric ozone. Second, when the aerosol load is increased following a volcanic eruption similar to the eruption of El Chichon (Mexico, April 1982), the ozone column in spring increases by as much as 9% in response to the injection of NO
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from the aircraft with the NASA emission scenario A. Finally, the modeled suggests that significant ozone depletion could result from the formation of additional polar stratospheric clouds produced by the injection of H2O and HNO3 by the aircraft engines. 相似文献