南亚季风环流与臭氧时空分布变化关系的特征分析

利用2005年1月至2017年12月搭载在美国环境监测Aura卫星上的臭氧监测仪（Ozone Monitoring Instrument, OMI）数据和NCEP气象资料,在夏季风环流指数定义方法的基础上,重新定义了南亚区域冬季风环流指数,并分别计算了南亚夏季风和冬季风环流指数. 结合冬夏两季环流的强弱变化采用相关分析、合成分析和奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）等方法,探讨了环流异常形势下臭氧的时空变化特征. 结果表明:①南亚夏季纬向环流与经向环流的强度变化存在一致性,冬季经向环流与纬向环流的强度变化差异较大. ②南亚臭氧柱总量的季节变化明显,且近13年来臭氧柱总量整体呈上升趋势. ③夏季（冬季）风环流指数与对流层中低（中高）层和平流层中低层臭氧的相关性显著,但夏季平流层和对流层的相关趋势相反. ④夏季风环流增强对应青藏高原?伊朗高原上空及南侧区域的上升运动增强,对臭氧的输送作用是造成对流层臭氧分布呈现差异的原因. ⑤冬季风环流强弱期的垂直上升和下沉运动中心的移动,以及南北向、东西向气流交汇区的差异是造成臭氧分布不同的原因.     

平流层爆发性增温的时空分布特征

利用1950～2003年逐日平均NCEP资料,对平流层爆发性增温（SSW）的特征进行了统计分析,得到如下结果：北半球SSW具有多发性,在这53年里共发现了69次增温事件,平均每年一次以上,有些年份甚至出现2～3次;SSW中心位置随高度变化,在较低层（16 km附近）中心位置大部分偏于西半球的北美北部到北极地区,高层（30 km附近）附近其中心多偏于东半球欧亚大陆的北边到北极地区;北半球SSW最先发生在30 km附近的欧亚大陆以北地区,然后由上向下延伸和传递,同时中心位置也逐渐转到西半球的北美大陆北端;在北半球发生SSW期间,平流层温度场和环流场的变化也会影响到对流层,引起对流层温度场和环流场的变化.对2002年9月发生在南半球平流层的一次强爆发性增温进行分析表明,南半球的这次SSW发生时表现出的特征与北半球稍有不同,在较低层（16 km附近）SSW中心出现在东半球的南端,在较高层（25～30 km）SSW中心位于西半球的南端.     

2003—2004年冬季北半球爆发性增温期间极地平流层甲烷、水汽的演变特征

利用欧洲空间局（ESA）提供的ENVISAT/MIPAS （Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding）卫星观测数据以及ECMWF业务分析场,综合分析了2003—2004年冬季北半球爆发性增温（SSW）事件中极地平流层大气甲烷和水汽的演变特征.结果表明：（1）增温出现时,平流层高、中层极涡先后发生分裂,对应的甲烷、水汽极值中心也同时发生分裂;（2）增温下传过程中,平流层中上层甲烷、水汽同时具有“向上输送”的特征,这主要是由极地平流层的上升运动造成;增温过程中行星波活动引起的向极输送造成这种“向上输送”特征在高层具有一定的超前性;（3）增温后期,高层极涡迅速恢复,极涡内的下沉运动将中间层低层的空气（甲烷、水汽浓度极低）输送进入平流层,造成平流层高层极涡（52km附近）内出现甲烷、水汽浓度的异常低值.     

2003-2004年冬季北半球爆发性增温期间极地平流层甲烷、水汽的演变特征

利用欧洲空间局(ESA)提供的ENVISAT/MIPAS(Michelson Interferometer for PassiveAtmospheric Sounding)卫星观测数据以及ECMWF业务分析场,综合分析了2003-2004年冬季北半球爆发性增温(SSW)事件中极地平流层大气甲烷和水汽的演变特征.结果表明:(1)增温出现时,平流层高、中层极涡先后发生分裂,对应的甲烷、水汽极值中心也同时发生分裂;(2)增温下传过程中,平流层中上层甲烷、水汽同时具有"向上输送"的特征,这主要是由极地平流层的上升运动造成;增温过程中行星波活动引起的向极输送造成这种"向上输送"特征在高层具有一定的超前性;(3)增温后期,高层极涡迅速恢复,极涡内的下沉运动将中间层低层的空气(甲烷、水汽浓度极低)输送进入平流层,造成平流层高层极涡(52 km附近)内出现甲烷、水汽浓度的异常低值.     

全球气候变暖背景下的大气环流基本模态

利用NCEP/NCAR REANALYSIS1948年1月～2001年2月1000～100hPa的高度场资料研究全球纬圈平均大气环流的变化.EOF1显示全球纬圈平均大气高度场在高纬度和低纬度地区呈明显的反向变化,这一变化特点解释了总方差的一半左右.从时间系数上看,近53年低纬度高度上升,高纬度高度下降.这表明20世纪60年代以后,特别是20世纪80年代中期以后,对流层中纬度西风有明显的加强趋势.与全球平均地面气温变化比较证明这种大气环流的变化与全球平均地面气温的变化有显著的相关.用观测海温强迫运行大气环流模式积分两个50年(1900～1950年和1950～1999年),EOF1与再分析资料所得的EOF1特征十分相似,解释的方差大小也基本一致.伴随着近20年的全球气温的剧烈上升,低纬度高度场升高,高纬度高度场降低,两个半球中纬度西风显著加强成为全球大气环流变化的最主要特征.     

Hadley环流上升支特征及其与东亚臭氧变化的关系

 利用NCEP/NCAR再分析风场资料和TOMS臭氧总量资料以及ECMWF臭氧混合比资料,用叠加计算方案分析了1992~2002年整10 a的平均经圈环流(MMC)气候态特征;在此基础上定义了Hadley环流上升支强度指数(HAI),研究Hadley环流上升支与东亚地区臭氧的相关关系.结果表明:南、北半球的2个Hadley环流圈的公共上升支具有明显的季节特征;冬、夏HAI(WHAI/SHAI)均表现出明显的年变化,WHAI在2月最强,SHAI在8月最强,WHCI与其所处高度的负相关性较夏季好.分析还指出,Hadley环流上升强度越强,同期东亚相对应的Hadley环流上升极值高度处对流层臭氧浓度越小.     

伴随南海季风爆发热带环流演变的合成分析

为了研究伴随南海夏季风爆发的热带环流的演变,利用40 a的NCEP逐日再分析资料,采用合成分析的方法对季风爆发前后的环流形势变化进行了讨论。合成结果中重点分析了随南海季风的爆发在对流层和平流层低层的流场都有显著变化的南亚、东南亚地区。结果表明,在对流层中印度洋赤道地区,在季风爆发前有东风扰动发展成为一对南北对称的低涡,随后北边的低涡演变成孟加拉湾低槽,低槽前的西南气流不断东扩,使西太副高东撤,南海季风爆发。低涡的演变和发展是影响南海季风爆发的重要因子之一。而高层的环流形势与低层不同,伴随季风爆发高层环流的演变则更多地体现出了全球尺度的特征。     

世界气候分类

文中提出的分类法根据全球大气环流形势及其季节变化把全球气候划分为 5个气候带 :热带、副热带、温带、副极地带和极地带 ;除了极地带外的每一个气候带再划分为 4个气候型 :海洋性气候、过渡性气候、大陆性气候和高地气候 ;每一个气候型由若干个气候副型组成 .极地带根据其最暖月气温划分为两个气候型 .最后设计湿润指数 I =P/ ( EP.S)和第三个字母进行第三级划分     

热带太平洋ENSO期间的海气相互作用分析 --大气环流无旋和无辐散分量的年际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料,将风场分解为无辐散分量和无旋分量两部分,通过求解球面Poisson方程得到大气的扰动流函数和扰动速度势.利用850,200 hPa扰动流函数和速度势分别与Nino-3指数做相关分析,研究了Walker环流、Hadley环流水平分量的变化和上升/下沉分支的相应位置变化,从而得到了ENSO期间大气环流变化的完整图像.     

冬季Hadley环流活动与大气臭氧变化的关系研究

 利用1957年9月到2002年8月,共540个月的ECMWF的经向风和臭氧质量混合比资料,分析研究了冬季Hadley环流强弱特征的变化对臭氧变化的影响.分析指出在冬季伴随Hadley环流的增强,其中心南移,高度升高,臭氧在对流层增加,平流层减少,臭氧总量呈现出减少的趋势.Hadley环流的增强,中心南移,高度升高以及臭氧在对流层的增加对全球变暖是正反馈,而平流层臭氧减少,臭氧总量减少对全球变暖是负反馈.因此Hadley环流的强弱对臭氧的影响明显.     

亚印太交汇区低纬上空不同层次大气臭氧的时空变化分析

 利用ECMWF 195709~200208共45a的多层臭氧质量混合比月平均资料,详细分析了亚印太交汇区(AIPO)低纬地带上空平流层、对流层各层次上臭氧浓度的分布特征.结果表明:①区域上空对流层、平流层及臭氧总量大尺度特征均显著,纬度带分布特征明显;②对流层和平流层臭氧各个季节变化趋势相反,平流层臭氧和臭氧总量各个季节变化趋势一致;同一层次夏季臭氧浓度变化趋势与其他3个季节变化趋势相反;③区域上空20~3hPa是臭氧浓度的高值区,50~30hPa臭氧平均变化幅度最大;④对流层臭氧距平变化在整个高度上较为一致,正、负距平随季节绕赤道做南、北半球摆动,且存在季节性突变;⑤赤道上空有明显从平流层上层随季节逐渐往较低层传播的臭氧正负距平现象.     

Decadal northward shift of the Meiyu belt and the possible cause

The feature of the decadal movement of the Meiyu belt and their association with East Asia atmospheric circulation for the period of 1979―2007 is examined in this study. It is shown that the Meiyu belt of China has a decadal shift in the late 1990s. There is a remarkable difference between the periods before and after 1999, with the Meiyu belt mainly located to the south of the Yangtze River valley before 1999, but afterward mainly located in the Huaihe River valley. At the same time, a distinctive tropospheric warming and stratospheric cooling trend is found in the mid-latitudes of East Asia, which causes the upper tropospheric pressure surfaces upward bulging and the tropoause elevated in the subtropics and associated widening of the subtropical area over East Asia. Accompanying the subtropics widening, the subtropical westerly jet over East Asia shifts northward and the East Asia tropical Hadley circulation expands poleward, which results in the northward shift of the Meiyu belt.     

平流层CH4的时空变化特征及其与O3的关系

 利用1991年10月到2005年11月的HALO₃E卫星观测资料,对全球70°S～70°N范围内平流层100hPa到1 hPa的大气CH₄混合比进行了时空特征分析.结果表明:①CH₄混合比在平流层是随高度上升而逐渐减小的.平流层中上层CH₄变化存在年循环,而平流层中下层CH₄变化存在半年振荡(SAO₃),且南半球平流层CH₄的季节变化振幅要大于北半球,特别是平流层中上层.平流层各个高度上的CH₄基本呈纬向分布,但是不同高度上分布特征有所差异;②平流层CH₄混合比变化存在3个月,10个月,准25个月和准45个月左右时间尺度的周期,但是3个月的短期变化和10个月的年循环只在1996年之前明显;③不同高度上,CH₄和O₃变化的相关关系是不同的,CH₄对O₃的破坏作用并不是存在于整个平流层,似乎是在有的高度上相关关系明显,有的高度上相关关系不明显.     

基质、插穗及促根剂对喜树扦插生根的影响

为探索不同处理对喜树硬枝扦插生根的影响及扦插生根与体内营养物质含量之间的关系,以1年生喜树枝条为材料,从基质种类、插穗部位、长度及粗度、ABT与NAA浓度等方面研究了不同处理对生根的影响,同时测定了喜树生根过程中可溶性糖、淀粉和蛋白质3种营养物质的含量。结果表明,泥炭土中插穗生根率最高,达96.67%; 选用1年生实生苗下部插穗的成活率最高,为97.33%; 粗度为0.6～0.9 cm、长度为10.0～15.0 cm的插穗,更利于生根。沙藏过的喜树插穗生根率高于不沙藏枝条。质量浓度为250 mg/L的ABT处理插穗效果最好,生根率达86.67%。硬枝扦插的喜树插穗是以皮部生根为主,兼有部分愈伤组织生根。生根过程中插穗基部的可溶性糖含量呈急剧下降后升高和再下降再上升的趋势,淀粉含量呈升高—降低—升高—降低的变化趋势,而蛋白质含量变化趋势与前两者都不一致。     

渤海典型余环流及其影响因素研究

以大阪大学海湾模型（ODEM）,三维斜压水动力模型研究了渤海夏、冬季节典型余环流结构及其控制园子的影响．浅析了不同计算工况下余流结构对海域不同部分水交换能力的影响．通过分析渤海中部流速的垂向分布,探讨了潮汐、季风和表面热交换对杂环流的贡献．从表面和底层的潮余流结构可以看出渤海的余环流由多个而不是一个旋涡构成,海域的地形和海岸线形状是控制沿岸潮余流结构的主要因素．渤海典型风向下的夏季风和冬季风对余环流的影响差异较大;区域性热盐效应导致的密度流不管是否引起层化现象都会对凤生流和潮余流产生较大的影响．     

压力对颗粒增强铝与碳基材料摩擦系数的影响

用自行研制的盘块式高速摩擦试验机,在滑动速度为30 m/s、法向载荷范围为0.1～0.8 MPa的条件下,试验观察了法向载荷对碳化硅颗粒增强6061铝复合材料与碳基材料摩擦系数的影响.结果表明:摩擦系数存在显著的压力依赖行为和摩擦过程初期的时间过渡行为.在相对稳定阶段,摩擦系数的统计平均值随法向载荷增大经历先快速增大后缓慢减小,标准偏差与法向载荷的关系也显示出类似的变化趋势.所有连续摩擦过程的初期,摩擦系数都经历一个从小到大的过渡变化,而过渡期的时间随着法向载荷的增大单调下降.     

Mechanism of stratospheric decadal abrupt cooling in the Early 1990s as influenced by the Pinatubo eruption

Studies have suggested that one volcanic eruption can influence seasonal to inter-annual climate variations.This study indicates that the Pinatubo eruption in 1991 may have actually induced the stratospheric decadal cooling recorded in the early 1990s.Using the NCEP/NCAR reanalysis and TOMS/SBUV satellite data,a decadal abrupt cooling of stratospheric tropical air temperature was found to have occurred in the early 1990s during a long-term descending trend.We generated the spatio-temporal structures of the decadal abrupt changes(DACs) for the stratosphere,and explored the relationship between the Pinatubo volcano eruption in 1991 and stratospheric DACs in the early 1990s.Our results suggest that the eruption of Pinatubo prompted a decadal decrease of ozone by the activation of nitrate and sulfate volcanic aerosols on ClO free radicals.The stratospheric heat absorbed by ozone decreased over a decadal time scale.As a result,decadal abrupt cooling of stratospheric tropical air temperatures occurred in the early 1990s,and may be attributed to the Pinatubo eruption.The results therefore indicate that one strong volcanic eruption can induce stratospheric decadal climate variation.     

Solar cycle dependence of the seasonal variation of auroral hemispheric power

Although much has been done on the hemispheric asymmetry (or seasonal variations) of auroral hemispheric power (HP), the dependence of HP hemispheric asymmetry on solar cycle has not yet been studied. We have analyzed data during 1979–2010 and investigated the dependence of HP hemispheric asymmetry/seasonal variation for the whole solar cycle. Here we show that (1) the hemispheric asymmetry of HP is positively correlated to the value of solar F10.7 with some time delay; (2) it is closely related to the coupling function between the solar wind and magnetosphere; and (3) the winter hemisphere receives more auroral power than the summer hemisphere for K _p～0 to 6. The statistic results can be partly understood in the framework of the ionospheric conductivity feedback model. The similarity and differences between our results and previous results are discussed in the paper.     

电离层峰值变化特性及其影响因素分析

电离层延迟误差是影响GNSS高精度定位的重要误差来源之一,分析和掌握各因素对电离层变化规律的影响,有助于建立高精度电离层模型。为此,本文采用IGS中心提供的1999年~2015年电离层GIM数据计算南北半球不同经度圈的峰值不对称指数,分析其与太阳活动情况和地磁活动情况的相关性,并对单日电离层峰值变化情况进行分析。通过分析表明：(1)峰值不对称指数具有明显的年周期性和季节周期性;(2)西半球峰值不对称指数与太阳黑子数的相关性大于东半球,但东半球和西半球峰值不对称指数与地磁指数相关性几乎相同;(3)除08:00 LT ~ 10:00 LT(Local Time) 赤道两侧不存在明显峰值外,剩余时段均有明显的峰值,且通常在12:00 LT ~ 16:00 LT 取得极大值。     

全球对流层顶温度场演变的气候学特征分析

 利用经验正交函数分解(EOF)方法对57 a(1948~2004年)NCEP/NCAR全球对流层顶月平均温度场进行分析,并讨论了57 a的主要特征向量空间分布及其对应的时间系数的演变,结果分析表明:第1模态的时空分布特征能够较好地反映对流层顶温度场结构的分布状况,且具有明显的季节变化;南北半球的温度场的空间分布结构不太一致,南半球纬向分布较为平稳,而北半球经向和纬向活动都比较强,且有明显的温度槽脊结构;南北半球的极地对流层顶温度结构在不同的季节有不同的变化趋势;南北半球热带对流层的第1模态温度场全年具有整体一致型分布;温度场各个季节的时间系数变化具有明显的多时间尺度特征.