img

官方微信

高级检索

中国沙漠, 2023, 43(3): 21-35 doi: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00126

中国干旱半干旱区气候异常影响机理研究进展

程姗岭,1, 于海鹏,2, 任钰1, 周洁1, 罗红羽2,3, 刘晨汐4, 龚咏琪1

1.兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000

2.中国科学院西北生态环境资源研究院 中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室/那曲高寒气候环境观测研究站,甘肃 兰州 730000

3.中国科学院大学,北京 100049

4.兰州区域气候中心/甘肃省气象局,甘肃 兰州 730020

Research progress on the influence mechanism of climate anomalies in arid and semi-arid regions in China

Cheng Shanling,1, Yu Haipeng,2, Ren Yu1, Zhou Jie1, Luo Hongyu2,3, Liu Chenxi4, Gong Yongqi1

1.School of Atmospheric Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China

2.Key Laboratory of Land Surface Process and Climate Change in Cold and Arid Regions / Nagqu Station of Plateau Climate and Environment,Northwest Institute of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China

3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

4.Lanzhou Regional Climate Center / Gansu Meteorological Bureau,Lanzhou 730020,China

通讯作者: 于海鹏(E-mail: yuhp@lzb.ac.cn

收稿日期: 2022-07-28   修回日期: 2022-08-29  

基金资助: 国家自然科学基金项目.  42122034.  42075043
甘肃省科技计划项目.  21JR7RA067
中国科学院青年创新促进会项目.  2021427

Received: 2022-07-28   Revised: 2022-08-29  

作者简介 About authors

程姗岭(1999—),女,四川成都人,硕士研究生,主要从事气候预测方面研究E-mail:chengshl21@lzu.edu.cn , E-mail:chengshl21@lzu.edu.cn

摘要

干旱半干旱区占中国陆地面积一半以上,生态环境脆弱,对全球气候变化和人类活动的响应敏感,极端气候事件呈多发、强发态势。该区域的气候异常不仅受到大气内部变率的调制,还受海温、海冰和积雪等下垫面影响,这些物理因子对干旱半干旱区气候异常起关键性作用。文章系统性地回顾和梳理了这些物理因子对中国干旱半干旱区气候异常影响的研究。研究表明:大气遥相关作为气候异常的内部影响因子,其位相转变造成的环流异常会通过调控急流位置、行星波活动、阻塞强度、槽脊位置等造成干旱半干旱区气候异常;而海温则通过影响季风强度、沃克(Walker)环流强度、西太平洋副热带高压位置及激发大气罗斯贝(Rossby)波响应等方式对干旱半干旱区气候异常产生影响;积雪通过反照率效应和水文效应,改变地表辐射、土壤温湿度等下垫面热力状况,进而通过非绝热加热或改变大气斜压性等方式对干旱半干旱区气温和降水产生显著作用。文章在总结已有研究进展的基础上,指出不同因子之间的协同作用机制以及各因子对中国干旱半干旱区气候异常的贡献仍有待进一步研究。

关键词: 干旱半干旱区 ; 气候异常 ; 遥相关 ; 海温 ; 海冰 ; 积雪

Abstract

The arid and semi-arid regions cover more than half of China's land area, which are sensitive to global climate change and human activities with fragile ecological environment. Extreme climate events are frequent and strong in those regions, where the climate anomalies are not only modulated by the internal atmospheric variability, but also affected by the underlying surfaces such as sea surface temperature, sea ice and snow cover. These physical factors play a key role in the climate anomalies in arid and semi-arid regions. This article systematically reviews and sorts out the effects of these physical factors on climate anomalies in arid and semi-arid regions of China. Studies have shown that atmospheric teleconnection is an internal influencing factor of climate anomalies, and the circulation anomalies caused by its phase transition will cause climate anomalies in arid and semi-arid regions by regulating the position of jet stream, planetary wave activity, blocking intensity, and the location of trough-ridge. Sea surface temperature affects the climate anomalies in arid and semi-arid regions by influencing the intensity of monsoon and Walker circulation and the location of western Pacific subtropical high, in the meantime stimulating the response of atmospheric Rossby waves. Moreover, snow cover changes the thermal conditions of the underlying surfaces such as surface radiation and soil temperature and humidity through the albedo effect and hydrological effect, and then has a significant effect on the temperature and precipitation in arid and semi-arid regions by diabatic heating or changing atmospheric baroclinicity. On the basis of summarizing the existing research progresses and achievements, the paper points out that the synergistic mechanism among different factors and the contribution of each factor to the climate anomalies in the arid and semi-arid regions of China still need further research.

Keywords: arid and semi-arid regions ; climate anomaly ; teleconnection ; sea surface temperature ; sea ice ; snow cover

PDF (1396KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

程姗岭, 于海鹏, 任钰, 周洁, 罗红羽, 刘晨汐, 龚咏琪. 中国干旱半干旱区气候异常影响机理研究进展. 中国沙漠[J], 2023, 43(3): 21-35 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00126

Cheng Shanling, Yu Haipeng, Ren Yu, Zhou Jie, Luo Hongyu, Liu Chenxi, Gong Yongqi. Research progress on the influence mechanism of climate anomalies in arid and semi-arid regions in China. Journal of Desert Research[J], 2023, 43(3): 21-35 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00126

0 绪论

干旱半干旱区指降水不能补偿地表蒸发和植被蒸腾的区域,约占全球陆地面积的41%1。中国干旱半干旱区占陆地面积一半以上2,主要位于三北地区,这一区域生态环境脆弱,自然条件恶劣,对全球气候变化的响应十分敏感3-4。该区域地处内陆,受东亚季风和西风带波动的共同作用,还受人口增长、城市化等人类活动影响5-7,气候变化十分复杂。

在过去几十年里,中国干旱半干旱区的极端气候事件呈多发、强发态势8。因此,干旱半干旱区的气候异常成为备受关注的科学问题。1989年开始,西北干旱区年和季极端高温均呈上升趋势,变化趋势西部大于东部9。1956—2001年,华北半干旱区极端高温发生频率显著增加,极端低温发生频率显著减少10。此外,1951—1999年,西北干旱区极端降水事件发生频率显著增加,东北半干旱区东部和华北半干旱区极端降水事件发生频率显著减少11-12。近几年,中国干旱半干旱区气候异常特征也很突出,2021年夏季极端天气事件多发,主要多雨区在北方,华北雨季开始偏早13,2021年秋季华北半干旱区和西北干旱区降水为1961年以来历史同期最多14

干旱半干旱区的气候异常往往是多因子综合作用的结果,大气内部变率、海温、海冰和积雪等对中国干旱半干旱区的降水、温度等都存在不同时间尺度的影响13-16。因此,面对中国干旱半干旱区气候异常的复杂性,揭示各因子对干旱半干旱区气候异常的影响机理是深刻认识干旱半干旱区极端气候事件成因的关键,对提高该地区气候预测的准确性和维护区域可持续发展具有重要意义。关于干旱半干旱区的划分,本文采用联合国防治荒漠化公约的划分标准17,定义年降水量和年潜在蒸散发量比值小于0.65的为干旱半干旱区,其中小于0.05的为极度干旱区,0.05~0.20为干旱区,0.20~0.50为半干旱区,0.50~0.65为干旱半湿润区(图1)。本文中,将中国干旱半干旱地区划分为西北干旱区、华北半干旱区和东北半干旱区,将气候异常信号分为大气内部因子和外部因子。

图1

图1   中国干旱半干旱区示意图

Fig. 1   Map of the arid and semi-arid regions of China


1 气候异常的内部因子

影响气候异常的物理因子主要包括外强迫和大气内部变率两个方面18。大气内部变率的常见表现形式是大气遥相关型,同时下垫面的强迫作用也会通过对大气遥相关型的激发或加强作用对气候异常产生影响,因此,大气遥相关型是直接影响气温和降水等气候异常的因素,这里称之为内部因子。本节将主要针对北极涛动(Arctic Oscillation,AO)、日本-太平洋型遥相关(Pacific-Japan,PJ)、丝绸之路型遥相关(Silk Road Pattern,SRP)、英国-贝加尔湖走廊型遥相关(British-Baikal Corridor,BBC)和欧亚型遥相关(Eurasian teleconnection,EU)等对干旱半干旱区气候异常有显著影响的遥相关型进行讨论(表1)。

表1   气候异常内部因子对干旱半干旱区气温和夏季降水的影响

Table 1  Influence of internal factors on temperature and summer precipitation in arid and semi-arid regions

遥相关位相西北干旱区华北半干旱区东北半干旱区
北极涛动(AO)

正位相

负位相

冬季温度偏高

冬季温度偏低

夏季降水偏多

夏季降水偏少

夏季降水偏多,冬季温度偏高

夏季降水偏少,冬季温度偏低

欧亚型遥相关(EU)

正位相

负位相

冬季温度偏低

冬季温度偏高

夏季降水偏少,冬季温度偏低

夏季降水偏多,冬季温度偏高

夏季降水偏少,冬季温度偏低

夏季降水偏多,冬季温度偏高

日本-太平洋型遥相关(PJ)

正位相

负位相

夏季降水偏少

夏季降水偏多,夏季温度偏高

夏季降水偏少

夏季降水偏多,夏季温度偏高

夏季降水偏少

丝绸之路型遥相关(SRP)

正位相

负位相

夏季温度偏低

夏季温度偏高

夏季降水偏多

夏季降水偏少,夏季温度偏高

夏季降水偏多

夏季降水偏少,夏季温度偏高

英国-贝加尔湖走廊型遥相关(BBC)

正位相

负位相

夏季降水偏多

夏季温度偏低

夏季降水偏多

新窗口打开| 下载CSV


1.1 AO

AO是Thompson等19在20世纪末发现的北半球中纬度与北极地区气压差的一种“跷跷板”现象,主要通过对中纬度地区阻塞形势的控制来影响北半球的极端天气气候事件20。常见的AO指数定义为20°N以北700 hPa位势高度异常场的经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)展开第一模态的时间系数21;美国国家海洋和大气管理局提供的AO指数定义为:各月20°N以北海平面气压的EOF第一模态的时间系数序列22。当AO为正位相时,北极地区低压系统减弱,中纬度地区为高度正距平区,东亚大槽减弱,有利于气流纬向运动,高空西风加强从而限制极区冷空气向中纬地区发展;而当AO处在负位相时,环流形势则相反,极易诱发寒潮灾难的发生23

AO对中国干旱半干旱区温度的影响十分显著24。1958—1998年,AO指数与东北半干旱区和西北干旱区气温呈显著正相关,相关系数在+0.3以上25。1958—1994年,AO指数与东北半干旱区冬季温度相关系数达+0.7209,与其年平均温度相关系数达+0.5765;对于西北干旱区,AO指数与该地区年平均气温关系最为密切,相关系数达到+0.3108,其次是与冬季的温度相关(+0.2851)24。当AO处于正位相时,冬季冰岛附近海平面气压偏低,西伯利亚高压偏弱,冬季风减弱,冬半年东北半干旱区和西北干旱区的气温较平均值偏高;当AO处于负位相时,冬季风偏强,对东北半干旱区和西北干旱区冬季气温的影响则相反26-28

AO通过影响西伯利亚高压和东亚冬季风强度进而对中国干旱半干旱区的降水造成影响29。AO指数从春季开始与东亚夏季降水就呈现显著的相关性,其中5月AO指数与夏季降水的关系最强,达-0.39,超过了99%信度水平25。当AO处于正位相时,华北半干旱区、东北半干旱区和西北干旱区东部降水偏多,而新疆西部降水偏少30;当AO处于负位相时,内蒙古和新疆西部降水偏多,而华北半干旱区和东北半干旱区降水偏少28。若AO指数偏强一个标准差,整个季风雨带夏季降水减少约3%~9%,而在西北干旱区和华北半干旱区降水偏多约3%~6%。这种降水的变化与西风急流的位置变化密切相关:AO在冬季偏强时,夏季急流的位置则会偏北,夏季同期200 hPa纬向风场表现为从中国江淮到日本一带西风偏弱,而40°—50° N地区西风增强,西风异常高值中心偏北,这种环流形势使雨带北移31。在极端降水事件方面,AO通过控制极涡、西伯利亚高压等天气系统,影响东亚冬季风以及中高纬风场,造成水汽输送和冷空气路径发生改变,进而影响西北干旱区降水30;同时,AO指数与夏季西北干旱区持续干旱天数表现为较强的负相关关系(P<0.05),显著区域主要分布在北疆、青藏高原北部、河西走廊和内蒙古高原的中东部32

1.2 PJ型遥相关

1987年,Nitta33分析卫星云量、海表温度和位势高度观测资料,发现一个起始于菲律宾以东洋面到达北美的遥相关波列,称为PJ型遥相关。与此同时,黄荣辉等34分析了北半球夏季大气环流异常的遥相关和行星波列在北半球大气的传播特征,提出东亚-太平洋(East Asia-Pacific, EAP)遥相关,这两种定义本质上是一致的。以往的研究将PJ活动中心位势高度差定义为PJ指数35-37;之后Kosaka等37对经过球谐滤波的850 hPa相对涡度场进行EOF分析,定义其第一特征向量对应的时间序列为PJ指数;陶丽等38从黄荣辉等34对PJ遥相关的物理解释出发,对夏季东亚地区500 hPa高度场和菲律宾附近降水场进行奇异值分解,定义东亚地区500 hPa高度场对应的时间序列为PJ指数。PJ型遥相关将低纬度海洋对中高纬大气的影响联系起来,其在经向上的3个异常中心分别对应鄂霍茨克海附近的阻塞高压、中纬度梅雨锋以及低纬的副热带高压,而这3个系统是东亚夏季风的重要组成部分,对东亚地区夏季的天气气候有重要的影响3539-41

当初夏自低纬到高纬EAP遥相关波列为“负—正—负”分布时,对应PJ正位相,西太平洋副热带高压北跳明显,中国夏季多雨区主要位于淮河流域及其以北地区,华北半干旱区和东北半干旱区均为多雨区;反之,当初夏自低纬到高纬EAP遥相关波列为“正—负—正”分布时,PJ为负位相,夏季西太平洋副热带高压位置偏南,相应地夏季多雨区南移,华北半干旱区、东北半干旱区和西北干旱区均表现为少雨的特征42。PJ正位相时,东亚中部(北部)出现正(负)位势高度异常,导致夏季华北半干旱区和西北干旱区出现暖中心43。另外,PJ波列位置的南北偏移会对干旱半干旱区气候造成不同的影响,在强南海夏季风年,PJ波列向北伸展的纬度位置偏北,华北、东北半干旱区一带为多雨的形势;而在弱南海季风年,PJ波列向北伸展不多,对降水量的影响正好同强季风年相反44-45

1.3 SRP型遥相关

SRP型遥相关是位于北半球中纬度地区的对流层高层、在夏季经常出现的大气环流异常形态,为一个对流层高层沿亚洲西风急流波导向东传播的波列,具体表现形式为在欧亚大陆对流层上部(约200 hPa),沿着亚洲副热带急流轴(约40°N附近),在东欧、中亚、蒙古国和朝鲜半岛—日本的位势高度距平场(或相对涡度距平场)呈现“正—负—正—负”(或“负—正—负—正”)的交替变化,其位置较为固定46-48。由于SRP遥相关沿纬向传播,故而经向风可以更好地抓住其特征,基于此,大多数学者将200 hPa经向风距平EOF分析所得到的第一模态定义为SRP型遥相关,第一模态的标准化时间序列定义为SRP指数49,在20世纪80年代中期以前,SRP指数呈现增加的趋势,而在此之后呈现减弱的趋势,从20世纪50年代初至70年代初以及20世纪末至今,SRP指数总体为负值;而在20世纪70年代中期至20世纪末,SRP指数总体为正值50-51。丝绸之路波列的3个典型活动中心分别位于西亚—中亚、蒙古和远东上空52

SRP型遥相关对中国干旱半干旱区的局地温度和降水异常都有重要影响53-54。一方面,SRP的年代际变化会通过调控中纬度环流异常对中国干旱半干旱区的非均匀增暖起作用,表现为东北半干旱区和华北半干旱区变暖增强,而西北干旱区变暖减弱50。1958—2013年在西北干旱区、华北半干旱区和东北半干旱区SRP指数与地面温度呈现显著的负相关关系,相关系数约为-0.5;而在蒙古地区则呈现出正相关关系,相关系数约为+0.249。同时,SRP型遥相关能够通过调制环流异常来影响东亚地区夏季降水,SRP指数与降水异常在华北和东北半干旱区呈正相关,达+0.553,在西北干旱区也呈现显著正相关,约为+0.349。SRP为正位相时,东北半干旱区存在负位势高度距平和气旋距平,并向华北地区延伸,这种环流形势将有利于华北半干旱区和东北半干旱区夏季强降水55-56,SRP为负位相时,蒙古国上空罗斯贝波由西向东能量频散减弱,东北冷涡强度减小,西北干旱区气温增加降水无明显变化,而华北半干旱区和东北半干旱区降水减少、气温增加、海平面气压降低,西太平洋副热带高压强度增加,东亚夏季风增强57-58。另一方面,SRP型遥相关与夏季亚洲副热带急流的南北偏移存在显著的正相关,而该正相关只有当急流位置偏北时才较为明显,在急流位置偏南时相关性则很弱,甚至有时会出现负相关49。还有学者发现,SRP能对中国干旱半干旱区的温度异常造成跨季节的影响,北太平洋海温异常会储存7月SRP的异常信号,异常的SRP在北太平洋中部引起负SST异常,周围环绕着正SST异常,这样的海温异常模态会在北太平洋引起地表异常气旋,并导致辐合异常58;相应地,对流层高层出现显著的辐散异常,这种辐合辐散异常可传播到东亚,通过对大尺度大气环流的影响导致中国干旱半干旱区气候异常。另外,7月的SRP分布型可以通过改变大气环流形势使中国干旱半干旱区的北风异常增强(减弱),导致冷空气平流南移(北移),从而造成中国干旱半干旱区温度的降低(升高)58

1.4 BBC型遥相关

BBC型遥相关是夏季对流层上层沿极锋急流传播的一种遥相关,其空间模态表明极锋急流就像一条高速公路,促进不列颠群岛附近的扰动向下游传播到贝加尔湖,因此这种遥相关被命名为BBC型遥相关59。BBC型遥相关由4个固定的地理中心组成,分别位于不列颠群岛西部、波罗的海、西西伯利亚和贝加尔湖,其垂直结构随高度略微向西倾,总体呈现准相当正压结构,BBC已被证明是欧亚大陆中高纬度对流层上层经向风异常的主要模态,其沿60°N左右纬向传播,纬度范围为45°—80°N60-63。BBC模式的正位相为不列颠群岛西部和西西伯利亚西部(波罗的海和贝加尔湖)上空出现异常反气旋(气旋),会导致西伯利亚中部(东北欧和东北亚)局部暖湿(干冷)异常,诱发大气环流异常,负位相则相反59。Xu等59将250 hPa,50°—80°N、20°W—150°E区域夏季经向风EOF分析第一模态对应的时间序列定义为BBC指数。

当BBC为正位相时,蒙古国上空有异常下沉运动,东北和华北上空有异常上升运动,与这种异常的垂直运动相对应,东北半干旱区和华北半干旱区有增强的降水,蒙古国降水则受抑制。由于异常低压位于贝加尔湖上方,导致其地表附近出现异常北风,在中国北方冷干和暖湿气团相遇,形成气旋,从而增强降水,同时在异常反气旋环流中心正下方可以观察到大规模的变暖和变冷,蒙古国和华北半干旱区均表现为冷异常,约为-0.4 ℃,西北干旱区没有明显的温度变化5963。BBC模态与中高纬度地区的海冰、积雪和海表温度没有显著关系,又由于其湍流性质的主导地位,由此推断,BBC模式是一种大气内部模态,其在年际时间尺度上的相位是不可预测的59

1.5 EU型遥相关

EU型遥相关是北半球冬季比较特殊的遥相关型64,由Wallace等65在1981年提出,EU型主要反映乌拉尔地区和东亚沿岸与欧洲西部地区的500 hPa高度场距平间的负相关关系,其3个活动中心分别位于(55°N,20°E)、(55°N,75°E)、(40°N,145°E)66。当EU为正位相时,500 hPa位势高度上欧洲、乌拉尔山、贝加尔湖地区分别为“负—正—负”纬向高度距平分布,对应850 hPa上风场呈现气旋、反气旋、气旋异常环流分布,EU负位相时则对应相反的环流形势67。EU型是影响东亚气候的重要因子68-69

EU正异常时,乌拉尔山附近反气旋异常,西伯利亚高压加强,使中国上空出现偏北风距平,这种环流形势有利于冷空气南下,使中国温度普遍偏低,仅青藏高原东部和东北半干旱区局部出现小范围的温度升高区,降温幅度最大的地区为内蒙古、山西交界西延至宁夏及新疆交界地区;EU负异常时则相反69。1月EU指数和同期中国160个站台气温的相关分析表明,EU型与同期东北半干旱区气温呈显著的负相关关系70。EU指数与站点资料的分析进一步表明,当EU型处于正位相时,西伯利亚高压增强,东亚上空急流增强、东亚大槽加深,导致东亚冬季风偏强,华北半干旱区、东北半干旱区南部和内蒙古均有明显的降温,最大的降温中心在内蒙古东北部和东北南部,达0.8 ℃;在降水场上则表现为东北半干旱区南部,华北半干旱区均呈降水减少的特征,最大降水减少中心位于华北,其降水减少20%以上,当EU型处于负位相时则相反6671。EU处于正位相时,500 hPa位势高度异常显示贝加尔湖东侧呈负高度异常分布,并在850 hPa对应位置存在气旋式环流,不利于北风以及冷空气南下,因此内蒙古东北部及东北南部地区的冬季气温偏低,而华北半干旱区降水减少72

2 气候异常的外部因子

海温、积雪和海冰等下垫面的强迫作用对大气环流有明显的影响(表2)。由于这些外部因子变化缓慢且具有持续性,对预测中国干旱半干旱区的气候异常也有十分重要的指示意义18

表2   气候异常外部因子对干旱半干旱区气温和夏季降水的影响

Table 2  Effects of external factors on temperature and summer precipitation in arid and semi-arid regions

信号位相西北干旱区华北半干旱区东北半干旱区
太平洋年代际振荡(PDO)

正位相

负位相

夏季降水偏少 冬季温度偏高

夏季降水偏多 冬季温度偏低

夏季降水偏多 冬季温度偏高

夏季降水偏少 冬季温度偏低

夏季降水偏多 冬季温度偏高

夏季降水偏少 冬季温度偏低

大西洋年代际振荡(AMO)

正位相

负位相

冬夏温度偏高

冬夏温度偏低

夏季降水偏多 温度偏高

夏季降水偏少 温度偏低

夏季降水偏多 冬季温度偏高

夏季降水偏少 温度偏低

ENSO

正位相

负位相

夏季降水偏多 温度偏高

夏季降水偏少 温度偏低

夏季降水偏少 温度偏高

夏季降水偏多 温度偏低

夏季降水偏多 夏季温度偏低

夏季降水偏少 夏季温度偏高

印度洋海温一致模(IOB)

正位相

负位相

夏季降水偏少

夏季降水偏多

印度洋海温偶极子(IOD)

正位相

负位相

夏季降水偏少

夏季降水偏多

青藏高原积雪

重雪年

轻雪年

夏季降水偏少

夏季降水偏多

夏季降水偏少

夏季降水偏多

欧亚大陆积雪

重雪年

轻雪年

夏季降水偏少

夏季降水偏多

夏季降水偏多 冬季温度偏低

夏季降水偏少 冬季温度偏高

夏季降水偏少 冬季温度偏低

夏季降水偏多 冬季温度偏高

北极海冰

偏多

偏少

夏季温度偏高

夏季温度偏低

夏季温度偏低

新窗口打开| 下载CSV


2.1 积雪

积雪作为一种重要的陆面强迫因子,是气候系统的重要组成部分73-74。积雪变化对气候的影响主要有以下两个物理过程:①积雪具有高反照率低导热率的特征75,其通过改变地表反照率,影响下垫面对太阳短波辐射的吸收;积雪的融化还会吸收大量的潜热,引起地表温度和热通量的变化,影响地表的热力状况以及地气之间的热量交换76-77。②积雪融化后,渗入土壤中,会增加土壤湿度以及地表蒸发。因此,即使积雪融化之后也会对气候产生影响78-80

欧亚大陆和青藏高原积雪通过影响东亚季风,从而造成中国干旱半干旱区降水异常81-83。数值试验指出,高原多雪会造成500 hPa高度场在中国北方地区降低、南方升高,西太平洋副热带高压减弱,引起大气明显的波列特征响应,造成华北和东北半干旱区土壤温度偏低84。当高原积雪偏多(少)时,地表反照率偏高(低),地表净短波辐射吸收减少(增加),春夏季地表感热偏弱(强),感热加热引起的上升运动偏弱(强),不(有)利于感热通量向上传播,导致对流层加热率减弱(增强),南亚高压减弱(加强)。同时在高原融雪减少(增加)时,土壤湿度偏干(偏湿)蒸发减弱(加强),不(有)利于地表潜热的释放,进一步减弱(加强)高原地表热源,使得高原与海洋在对流层热力差异对比减小(增加),减弱(加强)东亚夏季风,促使东亚西风急流位置偏南(偏北),最终使中国西北干旱区和华北半干旱区夏季降水偏少(偏多)8285。统计分析指出,冬春高原积雪与华北半干旱区夏季降水呈显著的负相关86,与西北干旱区夏季降水的相关性呈正相关87,然而另一些学者认为冬春高原积雪与西北干旱区夏季降水的相关性呈负相关88

欧亚大陆范围广阔,其不同区域的积雪异常对中国干旱半干旱区的夏季降水有不同的影响。数值试验与诊断分析结果表明,欧亚大陆冬季积雪异常分布,一方面会通过积雪的辐射冷却效应改变地表热力状况和地面对大气的加热,引起大气温度和位势高度变化,改变大气斜压性并造成瞬变波活动异常;另一方面欧亚大陆积雪异常会通过非绝热加热作用激发冬季欧亚-太平洋遥相关,导致东亚冬季风异常,这种中高纬的遥相关波列会从春季一直持续到夏季,从而对中国干旱半干旱区气候造成影响89-90。整体而言,冬季欧亚大陆积雪异常与中国西北干旱区和东北半干旱区夏季降水有负相关关系,与华北半干旱区有着显著的正相关关系91。1996—2012年,站点积雪资料与气温的分析表明,积雪天数与气温存在显著的负相关,10月份积雪天数与气温的关系最紧密,而雪深与气温关系最密切的时间为11月,主要分布在中国的东北半干旱区、华北半干旱区和新疆地区92。重雪年,华北半干旱区、东北半干旱区和西北北部干旱区气温偏低;而轻雪年,华北半干旱区、东北半干旱区和西北北部干旱区气温偏高93。当欧亚大陆冬季雪水当量和春季融雪量增量偏多(少)时,西北干旱区夏季降水偏少(多),而东北半干旱区和华北半干旱区夏季降水偏多(少)9094。另外,冬季欧亚大陆北部积雪面积偏大时,东北半干旱区西部和内蒙古东部易出现凉夏;冬季积雪面积偏小时则相反。当春季欧亚大陆积雪西(多)少东多(少)、青藏高原积雪偏多(少)时,东北和华北半干旱区夏季降水减少(增多)95

2.2 海温

太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和北大西洋年代际振荡(Atlantic Multi decadal Oscillation,AMO)被认为是年代际尺度上两种重要的气候模态,对全球气候异常有着十分重要的影响。PDO是北太平洋中纬度最显著的年代际信号96-97,是北太平洋海表温度“类ENSO”形态长生命史的气候变率98-99,其存在准20年和准50年振荡周期100-101。Steven等102根据东北和热带太平洋的海洋温度异常情况将PDO分为冷位相和暖位相两个阶段。PDO指数作为北太平洋SST异常的EOF第一模态时间系数,可以较好地反映太平洋年代际变化的主要特征,当PDO指数为正值时对应暖位相,西太平洋偏冷、东太平洋偏暖,贝加尔湖以南的地区偏暖,这使得向北的经向温度梯度增大,副热带高压偏弱偏东,从而使东亚夏季风偏弱;PDO指数为负值时,为冷位相,海温分布相反,即西太平洋偏暖而东太平洋偏冷,贝加尔湖以南的地区偏冷,这使得向北的经向温度梯度减小,副热带高压偏强偏西,从而使东亚夏季风偏强103

PDO与中国干旱半干旱地区气候异常之间的关系一直是国内外学者关注的问题。PDO暖位相期,夏季北太平洋海平面气压负异常较弱,而东亚大陆的正异常较强,东亚夏季风偏弱,西太平洋副热带高压偏南,热带太平洋、中国南海及孟加拉湾向中国北方的水汽输送减少104,导致夏季华北半干旱区降水异常偏少,而东北半干旱区和西北干旱区的降水偏多;PDO为冷位相时则相反105-107。对气温而言,PDO正位相期,冬季,阿留申低压增强,蒙古高压也增强(但东西伯利亚高压减弱),海温异常与中高纬的东亚冬季风系统相互作用共同影响中国冬季气温,使东北半干旱区、华北半干旱区和西北干旱区的冬季气温都异常显著偏高,而西南地区和华南地区的气温却偏低,造成了中国冬季气温“北暖南冷”型年代际变化;夏季,东亚夏季风偏弱,热带太平洋信风减弱,赤道西风增强,东北半干旱区和华北半干旱区的气温显著偏高,而西北干旱区气温却异常偏低105108-109。由此可以看出,PDO对中国各季节区域气候的影响具有不同的年代际变化特征98-100

北大西洋海温存在冷暖位相交替变化的现象110-112。Kerr111将这种海表温度的年代际变化定义为AMO。根据Enfield等110的工作,AMO指数被定义为0°—60°N,75°W—7.5°W区域海表温度去趋势的年平均SST异常113,AMO的两个冷(负)位相时期在19世纪末至20世纪20年代中期和20世纪50年代末至80年代;而在20世纪30年代至50年代中期、90年代早期至今为AMO的两个暖(正)位相时期。由各季节的AMO指数表明,AMO没有明显的季节变化特征114

AMO对中国干旱半干旱区气候具有明显的影响,其物理机制为:大西洋海温异常加热或冷却对流层中上层,使海陆热力差异增强或减弱,影响大气环流,从而对干旱半干旱区的温度和降水产生影响115-116。AMO的暖位相会减弱向北的涡动热输送,从而激发出阿留申低压附近的正海平面气压异常117,在500 hPa高度上冬季北大西洋地区呈三极子型结构,正异常中心位于格陵兰岛和副热带地区,负异常中心位于中纬度地区,副热带地区的正异常响应自北大西洋区域一直向东延伸至亚洲东北部,使东亚大槽和冬季风减弱118。夏季AMO暖位相激发的副热带地区高度场正异常会增强北半球副热带地区的反气旋强度,从而使东亚夏季风增强119,冷位相时则相反。AMO暖位相使东亚夏季风增强,东亚冬季风减弱,造成中国干旱半干旱区温度和降水的正异常,即高温高湿;而冷位相时则相反120-121。具体而言,冬季AMO的暖(正)位相时期,东北半干旱区、华北半干旱区和西北干旱区等地区气温异常偏高,这种温度偏高在华北半干旱区更显著,同时还会引起中国西北干旱区、华北半干旱区和东北半干旱区部分地区降水偏多;在AMO冷(负)位相时期,则对应华北半干旱区、东北半干旱区和西北部分干旱区温度负异常,同时东北半干旱区降水也表现为负异常121。夏季,AMO的暖(正)位相依然对应着西北干旱区和华北半干旱区温度偏高,同时造成华北半干旱区和东北半干旱区降水偏多;在冷(负)位相时期则相反114-115

ENSO(ElNiño-Southern Oscillation)是发生于赤道东太平洋地区风场和海面温度振荡的现象,在海洋方面表现为厄尔尼诺(El Niño)-拉尼娜(La Niña)的转变,在大气方面表现为南方涛动(Southern Oscillation,SO)。El Niño年,赤道东太平洋大范围的海水温度比常年高出几摄氏度,海洋上对流性降水增强,而陆地上发生对流性降水的概率偏小,使全球大气环流模态发生变化,La Niña年则相反122-123

众所周知,ENSO现象作为海洋变化的强信号,对中国干旱半干旱区气候异常都有明显的影响124,其通过调制东亚季风和大气环流125,进而影响中国干旱半干旱区降水分布126-128。El Niño位相时,夏季中国东北半干旱区、西北干旱区以及蒙古部分地区多雨,华北半干旱区少雨;La Niña位相时则相反129。具体而言,在El Niño爆发前的冬季,东亚地区往往伴随异常强的北风;El Niño发展期的夏季,西太平洋地区有异常的气旋式风场,西太平洋副热带高压偏弱,导致东亚夏季风偏弱,华北和东北半干旱区明显少雨;El Niño盛期的冬季,东亚地区则出现异常强的南风,说明东亚冬季风偏弱;El Niño衰亡期的夏季,西太平洋地区为异常的反气旋式风场,西太平洋副热带高压偏强,使中国的西南气流偏强,东亚夏季风偏强,华北半干旱区和东北半干旱区有异常多的降水。La Niña对东亚季风的影响则与El Niño大致相反,但它的影响不如El Niño显著130。就温度而言,在El Niño现象发生的当年,中国的夏季风较弱,雨带偏南,因此,华北半干旱区和西北干旱区夏季往往容易出现干旱、高温;东北半干旱区常常发生明显的夏季低温;在El Niño发生后的冬季,东亚大槽强度比常年弱,东亚极锋锋区位置较常年偏北,冷空气活动弱,不利于寒潮爆发,使得华北半干旱区和西北干旱区夏季最高气温比常年低,冬季最低温度又比常年温度高。在La Niña年,情况则正好相反131。另外,ENSO对中国干旱半干旱区气候异常的影响会受到PDO的调控,在PDO冷位相时期,发展阶段的ENSO导致东北半干旱区夏季显著低温,衰弱阶段则导致华北半干旱区降水偏多;在PDO暖位相时期,发展阶段的ENSO导致华北半干旱区降水偏少,东北半干旱区夏季低温不显著,衰弱阶段则导致华北半干旱区降水偏少132

印度洋海温异常主要的模态包括西印度洋与东印度洋反相变化的偶极型海温模态(Indian Ocean dipole,IOD)和全区一致型海温变化(Indian Ocean basin mode,IOB)133。IOD是年际时间尺度上热带印度洋海表温度的东西向模态134-135,通常将印度洋西部(10 °S—10°N、50°—70°E)和东部(10°S—5°N、90°—110°E)区域平均的海表温度距平之差定义为IOD指数,表征偶极振荡的强弱,正位相对应的模态为西正东负的海温异常分布形式,负位相对应西负东正的海温异常分布形式133-136,IOD通常在北半球夏季出现,秋季成熟,冬季快速衰亡转变为IOB,并一直维持至次年夏季137-139

IOD对夏季风的强度和爆发时间存在调节作用140-141,相关分析表明,IOD正位相期间,赤道印度洋地区有异常东南风,孟加拉湾到南海一带有异常偏西风,西太平洋副热带高压偏强偏西,因此东亚夏季风爆发偏晚,强度偏强;IOD负位相时期则相反142。统计和数值分析均指出,当IOD为正位相年时,海温异常分布使赤道印度洋盛行东风距平,Walker环流减弱,菲律宾附近对流活动也减弱,在500 hPa高度场上乌拉尔山及以西地区为负距平,贝加尔湖到中国为正距平,而西北太平洋为负距平区,东亚槽减弱,太平洋副高位置偏南,使得中国大陆雨区偏南,易形成南涝北旱的降水分布,而当IOD为负位相时,500 hPa高度场为相反的分布形式140142。另外,对比500 hPa高度场异常和降水分布发现,IOD指数负位相年的降水分布与菲律宾附近对流活动较强年在PJ波列影响下的降水分布相似,因此,认为IOD指数正位相年是通过改变印度洋东西热力对比影响亚洲季风和Walker环流从而较直接地影响中国的降水分布;而IOD指数负位相年可能是通过增加印度洋西部到菲律宾附近的海温从而产生PJ波列来影响中国的降水分布136。数值模拟结果与资料分析相互印证,揭示了印度洋海温偶极子对亚洲季风区的气候异常有重要影响143

对IOB而言,其合成分析表明:热带印度洋的增暖(变冷)通过海气相互作用激发异常的Walker环流,加强(减弱)西太平洋副热带高压,进而有利于南海夏季风爆发的推迟(提早)。在IOB一致偏暖年,暖水促进上空对流活动的发展以及低层风场的辐合,850 hPa显著的东风距平从热带西太平洋穿过海洋性大陆到东印度洋,而在赤道西印度洋是显著的西风距平,低层风场的辐合在赤道印度洋中部形成异常的气旋,进一步加强其上空的对流活动和上升运动。在沿赤道的纬向垂直环流圈上印度洋中部是异常的上升运动,同时驱动了一个横跨热带印度洋—西太平洋的异常反Walker环流,由此产生的西太平洋上空异常下沉运动抑制了局地对流的发展,有利于西太平洋副热带高压的发展,冷合成年则相反144。当IOB正海温异常时,海温强迫导致中国北方500 hPa和850 hPa出现气旋性环流,低空急流加强,西太平洋副热带高偏南偏西,华北半干旱区降水偏少;反之,华北半干旱区降水偏多145。利用数值模拟发现,IOB对大气环流和亚洲季风有重要影响。当印度洋出现暖海温异常时,6—8月中国东北半干旱区北部降水偏多;而当印度洋出现冷海温异常时,6—8月东北半干旱区降水偏多,且暖海温异常引起的气候异常更显著143

2.3 海冰

在全球变暖的背景下,从1979年的卫星数据记录以来,北极海冰一直在发生快速的变化,主要体现为海冰面积快速下降。作为地球气候系统的重要组成部分,北极海冰通过改变大气和冰覆盖的海洋之间热量和动量交换来调节大气环流、温度和降水,在气候变化中起着至关重要的作用146-148。数据分析得出,北极海冰与东亚季风有密切的联系,当冬季巴伦支海海冰偏多时,会在500 hPa高度场激发EU遥相关波列,使亚洲大陆的冷高压减弱,北大西洋海平面气压增强,导致东亚冬季风偏弱,使入侵中国干旱半干旱区的冷空气减少,后期夏季西太平洋副热带高压偏强,东亚夏季风偏强;而当该区域海冰偏少时,情况则相反149-150。东亚季风的变化必然影响干旱半干旱区的气温,冬季海冰面积异常增多时,同期东北半干旱区和华北半干旱区温度偏高151,夏季华北半干旱区和东北半干旱区温度异常偏低,西北干旱区和蒙古温度异常偏高152,温度变化显著的区域主要在西北西部地区153。由于秋季北极海冰面积下降,中国干旱半干旱区夏季升温变长,春秋季升温缩短,对气候的影响表现为北方大于南方,对冬半年气温的影响大于夏半年154。数值模拟表明,北极海冰长期减少可以通过北极和高纬度增暖效应增加对流层中高层位势高度,增强乌拉尔阻塞高压和西伯利亚高压,对东亚地区冬季有显著降温作用。巴伦支海的海冰异常偏少时中国冷空气活动减少且位置偏北,华北半干旱区和东北半干旱区出现低温,雨带北移;反之,东亚大部分地区北风增强,冷空气活动增多155。观测和模拟结果一致表明,秋季巴伦支海域海冰减少可以产生负位相的AO,从而引发东亚寒潮爆发,也可以从极地激发Rossby水平波活动向南传播到欧亚地区,导致低频瞬变能量显著增强,增加东亚地区持续冷冬发生概率156

3 讨论与展望

综上所述,中国干旱半干旱区面积广大,影响该区域的气候因子较为复杂,其气候异常是多因子共同作用的结果,本文回顾了影响中国干旱半干旱区气候异常的大气内部和外部因子,以年代际为背景梳理了PDO和AMO对中国干旱半干旱区气候异常的影响,在年际尺度上梳理了AO、EU、PJ、SRP、BBC,以及ENSO、IOD、IOB、积雪和海冰对中国干旱半干旱区气候异常影响的研究,得出以下结论:中国干旱半干旱区气候异常受多种因子的共同作用,大气遥相关作为气候异常的内部影响因子,其位相转变造成的环流异常会通过调控急流位置、行星波活动、阻塞强度、槽脊位置等,造成中国干旱半干旱区气候异常;而海温则通过调整季风强度、Walker环流强度、西太平洋副热带高压位置及激发大气Rossby响应等方式,影响干旱半干旱区的温度和降水;积雪通过反照率效应和水文效应,改变地表辐射、土壤温湿度等下垫面热力状况,对大气产生非绝热加热作用,从而对中国干旱半干旱区气候产生重要影响。

尽管目前在关于中国干旱半干旱区气候异常研究方面已取得了一些进展,但仍存在许多值得讨论和探索的问题,今后应进一步加强对以下内容的研究。

针对大气遥相关对干旱半干旱区气候异常的影响,本文主要讨论了各遥相关型对中国干旱半干旱区气候异常的独立作用,而实际的大气环流异常是不同遥相关型协同作用的结果。例如,Li等62发现,BBC和SRP共同作用会导致200 hPa位势高度异常,包括纬向三极和类Ω两种组织良好的大尺度环流异常,相应地,由此产生的大尺度地表气温异常分别具有相同的纬向三极模式和类Ω模态,进一步的结果表明,BBC和SRP同为正位相时,西北干旱区和华北半干旱区气温异常偏低,BBC和SRP同为负位相时,西北干旱区和华北半干旱区气温异常偏高,而东北半干旱区气温异常偏低。除了以上线性关系,各遥相关信号之间存在非线性反馈过程,影响机理十分复杂,是当前气候异常研究的难点问题。

除上述讨论的积雪外,土壤湿度作为大气的陆面强迫因子也会对气候异常产生显著影响。这种影响过程主要体现在两方面,一方面是通过调整陆面感潜热和辐射平衡造成大气的非绝热加热,另一方面可通过改变陆面温度的水平梯度影响大气斜压性和瞬变波活动。与干旱半干旱区气候异常相关的陆面强迫因子以往多关注于青藏高原土壤湿度的作用。例如,丁旭等157指出当5月高原土壤异常偏湿时,西北干旱区、华北半干旱区及东北半干旱区西部夏季降水偏少;而沈丹等158的数值试验表明,当高原土壤异常偏湿时,东北半干旱区和内蒙古东北部降水偏多,当高原土壤异常偏干时,西北干旱区和华北半干旱区降水偏少。还有观测数据表明,青藏高原不同地区、不同深度的土壤湿度与中国干旱半干旱区夏季降水表现出不同的相关特征:当春季高原东北部和西北部浅层(0~10 cm)土壤湿度偏高时,华北和东北半干旱区夏季降水偏多;而当高原北部及东部深层(10~200 cm)土壤湿度偏高时,华北和东北半干旱区夏季降水偏少159。以上结果表明,高原土壤湿度对干旱半干旱区气候异常的影响仍存在不确定性。除青藏高原以外,影响干旱半干旱区气候异常的陆面关键区仍待进一步研究。

海洋活动会引起大气环流异常从而造成中国干旱半干旱区气候异常,海温和海冰前期信号已广泛应用于中国干旱半干旱区夏季降水预测,各个区域的海温变化既相联系又各有特点。张晓玲等160发现,IOD和El Niño联合处于正位相时,500 hPa异常高度场为两槽一脊型,中国干旱半干旱区冬季基本上受异常高压控制,异常高压中心位于日本海附近,东亚大槽偏北偏东,副热带高压位置偏北,这与El Niño正位相年相似,而与IOD正位相年大不相同。由此可见,当两者共同发生时,El Niño信号使得中国华北和东北半干旱区盛行风向发生逆转,而IOD正异常则使El Niño年偏南风加强北压从而有利于中国华北和东北半干旱区冬季降水增多。另外,文中也提到,ENSO对中国干旱半干旱区气候异常的影响会受到PDO的调控132。目前尚不能定量区分不同海洋信号对中国干旱半干旱区气候异常的相对贡献,其内在关联机制仍需更深入地研究。

在气候变暖背景下,极端气候事件发生的频率和强度都显著增加,对生态系统、人类生活和社会经济造成了严重影响。实际上,气候异常的这种变化是由内部变率和外强迫共同造成的,而外强迫又分为太阳、火山等自然强迫和以温室气体排放为主的人为强迫。本文主要讨论了海-气耦合系统的内部变率对气候异常的影响机理,而要回答长期以来气候异常变化的成因,则需要对内部变率、自然强迫和人为强迫的贡献开展检测归因研究,本文暂未涉及。其复杂性在于三者之间并非独立,海-气耦合系统对外强迫的响应存在明显的区域差异,这会使各内部变率信号的强度和频次发生显著改变,从而造成了气候异常的变化。基于耦合模式比较计划和极端事件的检测归因等手段探究极端气候事件的成因并预估其未来变化趋势,成为当前气候变化研究的前沿领域。

参考文献

Huang JYu HDai Aet al.

Drylands face potential threat under 2 °C global warming target

[J].Nature Climate Change,201776):417-422.

[本文引用: 1]

马柱国符淙斌杨庆.

关于我国北方干旱化及其转折性变化

[J].大气科学,2018424):951-961.

[本文引用: 1]

Fraser E DDougill A JHubacek Ket al.

Assessing vulnerability to climate change in dryland livelihood systems:conceptual challenges and interdisciplinary solutions

[J].Ecology and Society,2011163):3.

[本文引用: 1]

Huang JLi YFu Cet al.

Dryland climate change:recent progress and challenges

[J].Reviews of Geophysics,2017553):719-778.

[本文引用: 1]

张强张良崔显成.

干旱监测与评价技术的发展及其科学挑战

[J].地球科学进展,2011267):763-778.

[本文引用: 1]

Huang JYu HGuan Xet al.

Accelerated dryland expansion under climate change

[J].Nature Climate Change,201662):166-171.

施雅风张祥松.

气候变化对西北干旱区地表水资源的影响和未来趋势

[J].中国科学(B辑),19959):968-977.

[本文引用: 1]

Miao LYe PHe Bet al.

Future climate impact on the desertification in the dry land Asia using AVIRR GIMMS NDVI3g data

[J].Remote Sensing,201574):3863-3877.

[本文引用: 1]

韩雪云赵丽张倩.

西北干旱区极端高温时空变化特征分析

[J].沙漠与绿洲气象,2019134):17-23.

[本文引用: 1]

龚道溢韩晖.

华北农牧交错带夏季极端气候的趋势分析

[J].地理学报,20042):230-238.

[本文引用: 1]

翟盘茂潘晓华.

中国北方近50年温度和降水极端事件变化

[J].地理学报,2003():1-10.

[本文引用: 1]

王鹏祥杨金虎.

中国西北近45 a来极端高温事件及其对区域性增暖的响应

[J].中国沙漠,2007274):649-655.

[本文引用: 1]

赵俊虎陈丽娟章大全.

2021年夏季我国气候异常特征及成因分析

[J].气象,2022481):107-121.

[本文引用: 2]

李多顾薇.

2021年秋季我国北方地区降水异常偏多的特征及成因分析

[J].气象,2022484):494-503.

[本文引用: 1]

韩晋平张人禾苏京志.

中国北方秋雨与热带中太平洋海表冷却的关系

[J].大气科学,2013375):1059-1071.

Gu WWang LLi W Jet al.

Influence of the tropical Pacific east-west thermal contrast on the autumn precipitation in South China

[J].International Journal of Climatology,2015357):1543-1555.

[本文引用: 1]

中华人民共和国林业部防治荒漠化办公室.联合国关于在发生严重干旱和/或沙漠化的国家特别是在非洲防治沙漠化的公约[M].北京中国林业出版社19941-75.

[本文引用: 1]

魏凤英.

我国短期气候预测的物理基础及其预测思路

[J].应用气象学报,2011221):1-11.

[本文引用: 2]

Thompson D WWallace J M.

The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields

[J].Geophysical Research Letters,1998259):1297-1300.

[本文引用: 1]

魏凤英.

长江中下游夏季降水异常变化与若干强迫因子的关系

[J].大气科学,2006302):202-211.

[本文引用: 1]

贺圣平王会军.

东亚冬季风综合指数及其表达的东亚冬季风年际变化特征

[J].大气科学,2012363):523-538.

[本文引用: 1]

王林龚海楠兰晓青.

北极涛动的年代际变化及其气候影响

[J].大气科学,2021451):50-60.

[本文引用: 1]

Thompson D WWallace J M.

Regional climate impacts of the Northern Hemisphere annular mode

[J].Science,20012935527):85-89.

[本文引用: 1]

王晓娟方之芳.

中国地面气温年际和年代际变化及其与北冰洋涛动指数的关系

[J].高原气象,200423():80-88.

[本文引用: 2]

龚道溢.

北极涛动对东亚夏季降水的预测意义

[J].气象,20036):3-6.

[本文引用: 2]

Serreze M CCarse FBarry R Get al.

Icelandic low cyclone activity:climatological features,linkages with the NAO,and relationships with recent changes in the northern hemisphere circulation

[J].Journal of Climate,1997103):453-464.

[本文引用: 1]

武炳义黄荣辉.

冬季北大西洋涛动极端异常变化与东亚冬季风

[J].大气科学,1999236):641-651.

杨辉李崇银.

冬季北极涛动的影响分析

[J].气候与环境研究,20084):395-404.

[本文引用: 2]

Wu BWang J.

Possible impacts of winter Arctic Oscillation on Siberian High,the East Asian winter monsoon and sea-ice extent

[J].Advances in Atmospheric Sciences,20022297-320.

[本文引用: 1]

文仕豪周筠珺胡淼.

冬春季北极涛动与中国中西部地区降水的关系

[J].成都信息工程大学学报,2019344):403-410.

[本文引用: 2]

龚道溢朱锦红王绍武.

长江流域夏季降水与前期北极涛动的显著相关

[J].科学通报,2002477):546.

[本文引用: 1]

董蕾张明军王圣杰.

基于格点数据的西北干旱区极端降水事件分析

[J].自然资源学报,20142912):2048-2057.

[本文引用: 1]

Nitta T.

Convective activities in the tropical western pacific and their impact on the northern hemisphere summer circulation

[J].Meteorological Society of Japan,198765373-390.

[本文引用: 1]

黄荣辉李维京.

夏季热带西太平洋上空的热源异常对东亚上空副热带高压的影响及其物理机制

[J].大气科学,198812():107-116.

[本文引用: 2]

Huang G.

An index measuring the interannual variation of the East Asian summer monsoon-The EAP index

[J].Advances in Atmospheric Sciences,2004211):41-52.

[本文引用: 2]

Wakabayashi SKawamura R.

Extraction of major teleconnection patterns possibly associated with the anomalous summer climate in Japan

[J].Journal of the Meteorological Society of Japan,2004826):1577-1588.

Kosaka YXie S PLau N Cet al.

Origin of seasonal predictability for summer climate over the North western Pacific

[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,201311019):7574-7579.

[本文引用: 2]

陶丽柯元惠赵久伟.

东亚夏季PJ遥相关型的年际及年代际变化机理

[J].大气科学学报,2017405):619-630.

[本文引用: 1]

林建何金海张依英.

夏季东亚大气遥相关型变化特征及其与长江中下游旱涝的关系

[J].南京气象学院学报,1999223):312-320.

[本文引用: 1]

李业进王黎娟.

西太平洋暖池热状态变异及其邻近地区对流活动特征

[J].大气科学学报,2016392):156-165.

陈锐丹温之平陆日宇.

华南6月降水异常及其与东亚-太平洋遥相关的关系

[J].大气科学,2012365):974-984.

[本文引用: 1]

杨若文陶云曹杰.

初夏东亚-太平洋遥相关波列年际变化的一种物理机制

[J].气象学报,2009673):426-432.

[本文引用: 1]

Ming JSun J QShui Y U.

Combined impact of the Pacific-Japan pattern and Mediterranean-northern Eurasia pattern on East Asian summer temperatures

[J].Atmospheric and Oceanic Science Letters,2019123):208-217.

[本文引用: 1]

李崇银李桂龙龙振夏.

中国气候年代际变化的大气环流形势对比分析

[J].应用气象学报,199910():2-9.

[本文引用: 1]

闵锦忠李春吴芃.

夏季热带西太平洋对流与长江中下游降水关系的研究

[J].大气科学,2005296):947-954.

[本文引用: 1]

Kosaka YNakamura HWatanabe Met al.

Analysis on the dynamics of a wave-like teleconnection pattern along the summertime Asian Jet based on a reanalysis dataset and climate model simulations

[J].Journal of the Meteorological Society of Japan,2009873):561-580.

[本文引用: 1]

Lu ROh J HKim B J.

A teleconnection pattern in upper-level meridional wind over the North African and Eurasian continent in summer

[J].Tellus,2002541):44-55.

Enomoto THoskins B JMatsuda Y.

The formation mechanism of the Bonin High in August

[J].Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,2003129157-178.

[本文引用: 1]

Hong XLu R.

The meridional displacement of the summer Asian jet,Silk Road Pattern,and tropical SST anomalies

[J].Journal of Climate,2016293753-3766.

[本文引用: 4]

Hoskins B JAmbrizzi T.

Rossby wave propagation on a realistic longitudinally varying flow

[J].Journal of Atmospheric Sciences,19935012):1661-1671.

[本文引用: 2]

樊威伟胡泽勇荀学义.

青藏高原季风演变及其气候效应综述

[J].高原气象,2021406):1294-1303.

[本文引用: 1]

Krishnan RSugi M.

Baiu rainfall variability and associated monsoon teleconnections

[J].Journal of the Meteorological Society of Japan,200179851-860.

[本文引用: 1]

Ding QWang B.

Cricumglobal teleconnection in the Northerm Hemisphere Summer

[J].Journal of Climate,2005183483-3505.

[本文引用: 2]

Enomoto T.

Interannual variability of the Bonin High associated with the propagation of Rossby Waves along the Asian Jet

[J].Journal of the Meteorological Society of Japan,2004824):1019-1034.

[本文引用: 1]

Chen GHuang R.

Excitation mechanisms of the teleconnection patterns affecting the July precipitation in Northwest China

[J].Journal of Climate,20122522):7834-7851.

[本文引用: 1]

Hsu HLin S.

Asymmetry of the tripole rainfall pattern during the East Asian summer

[J].Journal of Climate,20072017):4443-4458.

[本文引用: 1]

Wang HHe S.

The North China /North Eastern Asia severe summer drought in 2014

[J].Journal of Climate,20152817):6667-6681.

[本文引用: 1]

He SLiu YWang H.

Connection between the Silk Road Pattern in July and the following January temperature over East Asia

[J].Journal of Meteorological Research,2017378-388.

[本文引用: 3]

Xu P LWang LChen W.

The British-Baikal corridor:a teleconnection pattern along the summertime polar front jet over Eurasia

[J].Journal of Climate,201932877-896.

[本文引用: 5]

Sato NTakahashi M.

Dynamical processes related to the appearance of quasi-stationary waves on the subtropical jet in the midsummer Northern Hemisphere

[J].Journal of Climate,2006191531-1544.

[本文引用: 1]

康林季明霞黄建平.

欧亚大气环流对中国北方夏季沙尘天气的影响

[J].中国沙漠,2014341):197-205.

Li XLu RAhn J.

Combined effects of the British-Baikal corridor pattern and the silk road pattern on Eurasian surface air temperatures in summer

[J].Journal of Climate,2021349):3707-3720.

[本文引用: 1]

Xu PWang LChen Wet al.

Intraseasonal variations of the British-Baikal corridor pattern

[J].Journal of Climate,2020336):2183-2200.

[本文引用: 2]

Nakamura HTanaka MWallace J M.

Horizontal structure and energetics of northern hemisphere wintertime teleconnection patterns

[J].Journal of the Atmospheric Sciences,1987443377-3391.

[本文引用: 1]

Wallace J MGutzler D S.

Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter

[J].Monthly Weather Review,1981109784-812.

[本文引用: 1]

刘毓赟陈文.

北半球冬季欧亚遥相关型的变化特征及其对我国气候的影响

[J].大气科学,2012362):423-432.

[本文引用: 2]

Sung M KLim G HKwon W Tet al.

Short-term variation of Eurasian pattern and its relation to winter weather over East Asia

[J].International Journal of Climatology,200929771-775.

[本文引用: 1]

左璇肖子牛.

冬季欧亚型遥相关候时间尺度异常特征及其对我国天气的影响

[J].气象,2013399):1096-1102.

[本文引用: 1]

李维京丑纪范.

北半球月平均环流与长江中下游降水的关系

[J].气象科学,1990102):139-146.

[本文引用: 2]

吴洪宝.

我国冬季气温异常与北半球500hPa大气环流遥相关型的关系

[J].南京气象学院学报,1993162):115-119.

[本文引用: 1]

范可王会军.

南极涛动的年际变化及其对东亚冬春季气候的影响

[J].中国科学D辑,200636385-391.

[本文引用: 1]

杨洁凡郭品文.

欧亚遥相关型对印度夏季风与华北夏季降水间关系的影响

[J].大气科学学报,2021445):764-772.

[本文引用: 1]

朱玉祥丁一汇.

青藏高原积雪对气候影响的研究进展和问题

[J].气象科技,20071):1-8.

[本文引用: 1]

陈红.

欧亚大陆积雪对我国春季气候可预报性的影响

[J].大气科学,2017414):727-738.

[本文引用: 1]

彭公柄李清钱步东.气候与冰雪覆盖[M].北京气象出版社1996349.

[本文引用: 1]

Hahn D GShukla J.

An ap parent relationship between Eurasian snow cover and Indian monsoon rainfall

[J].Journals of the Atmospheric Sciences,19763312):2461-2462.

[本文引用: 1]

Yamazaki K.

A study of the impact of soil moisture and surface albedo changes on global climate using the MRI-GCM-I

[J].Journal of the Meteorological Society of Japan,198967123-146.

[本文引用: 1]

Aguado E.

Radiation balances of melting snow covers at an open site in the central Sierra Nevada,California

[J].Water Resources Research,19852111):1649-1654.

[本文引用: 1]

Groisman P YKarl T RKnight R W.

Changes of snow cover,temperature,and radiative heat balance over the Northern Hemisphere

[J].Journal of Climate,1994711):1633-1656.

Meehl G A.

Influence of the land surface in the Asian summer monsoon:external conditions versus internal feedbacks

[J].Journal of Climate,199477):1033-1049.

[本文引用: 1]

罗勇.

青藏高原冬春季雪盖对东亚夏季大气环流影响的研究

[J].高原气象,1995144):505-512.

[本文引用: 1]

张顺利陶诗言.

青藏高原积雪对亚洲夏季风影响的诊断及数值研究

[J].大气科学,2001253):372-390.

[本文引用: 1]

Zhao PZhou Z JLiu J P.

Variability of Tibetan spring snow and its associations with the hemispheric extratropical circulation and East Asian summer monsoon rainfall:an observational investigation

[J].Journal of Climate,20072015):3942-3955.

[本文引用: 1]

卢咸池罗勇.

青藏高原冬春雪盖对东亚大气环流影响的数值试验

[J].应用气象学报,199454):385-393.

[本文引用: 1]

Wu TQian Z.

The relation between the Tibetan winter snow and the Asian summer monsoon and rainfall:an observational investigation

[J].Journal of Climate,20031612):2038-2051.

[本文引用: 1]

陈兴芳宋文玲.

欧亚和青藏高原冬春季积雪与我国夏季降水关系的分析和预测应用

[J].高原气象,2000192):214-223.

[本文引用: 1]

朱玉祥丁一汇徐怀刚.

青藏高原大气热源和冬春积雪与中国东部降水的年代际变化关系

[J].气象学报,2007656):946-958.

[本文引用: 1]

陈烈庭.

青藏高原冬春季异常雪盖与江南前汛期降水关系的检验和应用

[J].应用气象学报,19989():1-8.

[本文引用: 1]

李震坤武炳义朱伟军.

春季欧亚积雪异常影响中国夏季降水的数值试验

[J].气候变化研究进展,200954):196-201.

[本文引用: 1]

陈海山孙照渤.

欧亚积雪异常分布对冬季大气环流的影响I.观测研究

[J].大气科学,2003273):304-316.

[本文引用: 2]

Ye HBao ZFeng X.

Connections of Siberian snow onset dates to the following summer's monsoon conditions over Southeast Asia

[J].International Journal of Climatology,20052512):l567-1584.

[本文引用: 1]

李珊徐国昌.

欧亚大陆雪盖对东亚环流和我国西北春雨的影响

[J].高原气象,198763):256-264.

[本文引用: 1]

翟盘茂周琴芳.

北半球雪盖变化与我国夏季降水

[J].应用气象学报,199782):230-235.

[本文引用: 1]

穆松宁周广庆.

冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系

[J].大气科学,2010341):213-226.

[本文引用: 1]

许立言武炳义.

欧亚大陆积雪与2010年中国春末夏初降水的关系

[J].高原气象,2012313):706-714.

[本文引用: 1]

何鹏程江静.

PDO对西北太平洋热带气旋活动与大尺度环流关系的影响

[J].气象科学,2011313):266-273.

[本文引用: 1]

Miller A JCayan D RBarnett T Iet al.

The 1976-1977 climate,shift of the Pacific Ocean

[J].Ocean Ography,1994721-26.

[本文引用: 1]

杨修群朱益民谢倩.

太平洋年代际振荡的研究进展

[J].大气科学,2004286):979-992.

[本文引用: 2]

Mantua N JHare S RZhang Yet al.

A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production

[J].Bulletin of the American Meteorological Society,1997786):1069-1080.

[本文引用: 1]

咸鹏李崇银.

北太平洋海温变化的年代际模及其演变特征

[J].大气科学,2003275):861-868.

[本文引用: 2]

Shoshiro M.

Resonance in bidecadal and pentadecadal climate oscillations over the North Pacific:role in climatic regime shifts

[J].Geophysical Research Letters,1999267):855-858.

[本文引用: 1]

Steven R HNathan J M.

Empirical evidence for North Pacific regime shifts in 1977 and 1989

[J].Progress in Oceanography,2000471):103-145.

[本文引用: 1]

Mantua N JHare S R.

The pacific decadal oscillation

[J].Journal of Oceanography,20025835-44.

[本文引用: 1]

朱益民杨修群.

太平洋年代际振荡与中国气候变率的联系

[J].气象学报,2003616):641-654.

[本文引用: 1]

Li CMa H.

Relationship between ENSO and winter rainfall over Southeast China and its decadal variability

[J].Advances in Atmospheric Sciences,2012291129-1141.

[本文引用: 2]

Hu Z ZYang SWu R.

Long-term climate variations in China and global warming signals

[J].Journal of Geophysical Research Atmospheres,200310819):4614.

Yu RWang BZhou T.

Tropospheric cooling and summer monsoon weakening trend over East Asia

[J].Geophysical Research Letters,20043122):L22212.

[本文引用: 1]

陈敏李保生王丰年.

腾格里沙漠西南缘土门剖面微量元素记录的MIS3高分辨率季风环境变化

[J].中国沙漠,2022424):253-263.

[本文引用: 1]

王岱孙银川游庆龙.

太平洋年代际振荡对中国冬季最低气温年代际变化的贡献

[J].气候变化研究进展,2020161):70-77.

[本文引用: 1]

Enfield D BMestas-Nunez A MTrimble P J.

The Atlantic multidecadal oscillation and its relationship to rainfall and river flows in the continental US

[J].Geophysical Research Letters,20012810):2077-2080.

[本文引用: 2]

Kerr R A.

A north atlantic climate pacemaker for the centuries

[J].Science,20002881984-1985.

[本文引用: 1]

Sutton R THodson D L R.

Atlantic Ocean forcing of North American and European summer climate

[J].Science,2005309115-118.

[本文引用: 1]

Sutton R THodson D L R.

Climate response to basin-scale warming and cooling of the North Atlantic Ocean

[J].Journal of Climate,2007205):891-907.

[本文引用: 1]

Wang YLi SLuo D.

Seasonal response of Asian monsoonal climate to the Atlantic multi decadal oscillation

[J].Journal of Geophysical Research Atmospheres,2009114D02112.

[本文引用: 2]

李双林王彦明郜永祺.

北大西洋年代际振荡( AMO)气候影响的研究评述

[J].大气科学学报,2009323):458-465.

[本文引用: 2]

D'orgeville MPeltier W R.

On the pacific decadal oscillation and the atlantic multidecadal oscillation:might they be related?

[J].Geophysical Research Letters,200734L23705.

[本文引用: 1]

Zhang RDelworth T L.

Impact of the Atlantic multidecadal oscillation on North Pacific climate variability

[J].Geophysical Research Letters,200734L23708.

[本文引用: 1]

王彦明李双林罗德海.

亚洲季风区气候对北大西洋年代际振荡冷暖位相的对称和非对称响应

[J].中国海洋大学学报,2010406):19-26.

[本文引用: 1]

Feng SHu Q.

How the North Atlantic multidecadal oscillation may have influenced the lndian summer monsoon during the past two millennia

[J].Geophysical Research Letters,200835L01707.

[本文引用: 1]

Lu RDong BDing H.

Impact of the Atlantic Multidecadal Oscillation on the Asian summer monsoon

[J].Geophysical Research Letters,200633L24701.

[本文引用: 1]

Li SBates G T.

Influence of the Atlantic multidecadal oscillation on the winter climate of East China

[J].Advances in Atmospheric Sciences,2007241):126-135.

[本文引用: 2]

龚道溢王绍武.

ENSO对中国四季降水的影响

[J].自然灾害学报,19984):44-52.

[本文引用: 1]

孙齐颖余锦华祁淼.

北半球夏季对流性降水特征及其与厄尔尼诺的关系

[J].气象科学,2017376):776-783.

[本文引用: 1]

陈佩燕倪允琪殷永红.

近50年来全球海温异常对我国东部地区冬季温度异常影响的诊断研究

[J].热带气象学报,2001174):371-380.

[本文引用: 1]

陶诗言张庆云.

亚洲冬夏季风对ENSO事件的响应

[J].大气科学,1998224):399-407.

[本文引用: 1]

Dai A.

Drought under global warming:a review

[J].Wiley Interdisciplinary Reviews:Climate Change,201121):45-55.

[本文引用: 1]

Zhang RLi TWen Met al.

Role of intraseasonal oscillation in asymmetric impacts of El Niño and La Niña on the rainfall over southern China in boreal winter

[J].Climate Dynamics,2015453/4):559-567.

Li XMeshgi ABabovic V.

Spatio-temporal variation of wet and dry spell characteristics of tropical precipitation in Singapore and its association with ENSO

[J].International Journal of Climatology,20163615):4831-4846.

[本文引用: 1]

赵振国蒋伯仁陈国珍.

ENSO事件对中国气候的可能影响

[J].山东气象,20001):4-12.

[本文引用: 1]

陈文.

El Niño和La Niña事件对东亚冬、夏季风循环的影响

[J].大气科学,2002265):595-610.

[本文引用: 1]

李崇银.

中国东部地区的暖冬与厄尔尼诺

[J].科学通报,1989344):283-286.

[本文引用: 1]

徐书兴吴倩倩乔殿学.

蒙古东部野火时空格局及其影响因素

[J].中国沙漠,2021412):83-91.

[本文引用: 2]

Saji NGoswami BVinayachandran Pet al.

A dipole mode in the tropical Indian Ocean

[J].Nature,1999401360-363.

[本文引用: 2]

晏红明杨辉李崇银.

赤道印度洋海温偶极子的气候影响及数值模拟研究

[J].海洋学报,2007295):31-39.

[本文引用: 1]

Huang B HKinter J L.

Interannual variability in the tropical Indian Ocean

[J].Journal of Geophysical Research,Oceans,20021073199.

[本文引用: 1]

肖子牛晏红明李崇银.

印度洋地区异常海温的偶极振荡与中国降水及温度的关系

[J].热带气象学报,2002184):335-344.

[本文引用: 2]

Xie S PKosaka YDu Yet al.

Indo-western Pacific Ocean capacitor and coherent climate anomalies in post-ENSO summer:a review

[J].Advances in Atmospheric Sciences,201633411-432.

[本文引用: 1]

谭言科张人禾何金海.

热带印度洋海温的年际异常及其海气耦合特征

[J].大气科学,2003271):53-66.

杜振彩谭言科张人禾.

热带印度洋海温异常单、偶极模态及其相互作用

[J].大气科学,2006301):11-24.

[本文引用: 1]

钱玮管兆勇.

中国南方夏季降水与热带印度洋偶极型海温异常的联系

[J].南京气象学院学报,2007301):9-16.

[本文引用: 2]

Yamagata TBehera S KLuo J Jet al.

Couplled ocean-atmosphere variability in the tropical Indian ocean

[J].Geophysical Monograph Series,2004147189-211.

[本文引用: 1]

唐卫亚孙照渤.

印度洋海温偶极振荡对东亚环流及降水影响

[J].南京气象学院学报,2005283):316-322.

[本文引用: 2]

晏红明肖子牛.

印度洋海温异常对亚洲季风区天气气候影响的数值模拟研究

[J].热带气象学报,2000161):18-27.

[本文引用: 2]

袁媛李崇银.

热带印度洋海温异常不同模态对南海夏季风爆发的可能影响

[J].大气科学,2009332):325-336.

[本文引用: 1]

闵锦忠孙照渤曾刚.

南海和印度洋海温异常对东亚大气环流及降水的影响

[J].南京气象学院学报,2000234):542-548.

[本文引用: 1]

Alexander M ABhatt U SWalsh J Eet al.

The atmospheric response to realistic arctic sea ice anomalies in an AGCM during winter

[J].Journal of Climate,2004175):890-905.

[本文引用: 1]

Serreze M CHolland M MStroeve J C.

Perspectives on the Arctic's shrinking sea-ice cover

[J].Science,20073151533-1536.

Deser CMagnusdottir GSaravanan Ret al.

The effects of North Atlantic SST and Sea Ice anomalies on the winter circulation in CCM3.part Ⅱ:direct and indirect components of the response

[J].Journal of Climate,2004175):877-889.

[本文引用: 1]

武炳义黄荣辉高登义.

冬季北极喀拉海、巴伦支海海冰面积变化对东亚冬季风的影响

[J].大气科学,1999233):267-275.

[本文引用: 1]

武炳义黄荣辉高登义.

北极海冰的厚度和面积变化对大气环流影响的数值模拟研究

[J].气象学报,2001594):414-428.

[本文引用: 1]

解小寒杨修群.

冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系

[J].南京大学学报(自然科学版),2006426):449-561.

[本文引用: 1]

方茸杨修群.

中国夏季高温与北极海冰的联系特征

[J].气象,2009353):81-86.

[本文引用: 1]

董新宁孙照渤.

北极海冰变化及其与中国秋季气温的相关分析

[J].南京气象学院学报,2006291):82-87.

[本文引用: 1]

高清清孙照渤倪东鸿.

冬季北极海冰与中国同期气温的关系

[J].气象与减灾研究,2011344):7-15.

[本文引用: 1]

郑庆林王云恒.

巴伦支海海冰异常对初夏大气环流和东亚天气影响的数值研究

[J].海洋预报,1996132):6-16.

[本文引用: 1]

邓汝漳储敏任宏利.

BCC_CSM北极海冰模拟性能的改进对东亚冬季气候模拟的影响

[J].大气科学学报,2021441):61-74.

[本文引用: 1]

丁旭赖欣范广洲.

青藏高原春季土壤湿度异常与我国夏季降水的联系

[J].高原气象,2022411):24-34.

[本文引用: 1]

沈丹王磊.

青藏高原土壤湿度对中国夏季降水与气温影响的敏感试验

[J].气象科技,2015436):1095-1103.

[本文引用: 1]

李登宣王澄海.

青藏高原春季土壤湿度与中国东部夏季降水之间的关系

[J].冰川冻土,2016381):89-99.

[本文引用: 1]

张晓玲肖子牛李跃凤.

ENSO背景下印度洋偶极子海温异常对中国冬季降水的影响

[J].热带气象学报,2012285):621-632.

[本文引用: 1]

/