北大西洋涛动(NAO)是北半球热带外大气环流低频变率 …
近千年的大气涛动
1 20用 葡 萄 牙 的 Lisbon 与 冰 岛 Stykkishomur/Reykjavik 的标准化海平面气压差表征 NAO[5].
2.4 ENSO 变率
Fowler 和 Boswuk[21]研究了近 500 年 ENSO 的变 率. 发生 El Niño 时, 新西兰树轮宽, 发生 La Niña 时 树轮窄. 所以, 树轮可以很好地反映 ENSO 的变率. 近百年根据树轮建立的 31 a 年标准差序列与 SOI 序 列的标准差变化趋势十分一致, 20 世纪中前期有一个 变率谷值, 20 世纪初及后期变率最高. Wang 等人[8]曾 重建了近 500 年 ENSO 序列. 根据这个序列所做的 31 a 标准差与 Fowler 和 Boswnk 的结果相似. 两者之间的
1.3 四大涛动的相对独立性
图 2 给出了四大涛动所分别能解释的海平面气 压方差[13]. 可以看出, 每个涛动影响的地理范围基 本不重合. 这与 20 世纪 30 年代 Walker 最早提出涛 动定义时的概念是一致的. Walker“世界天气”研究的 目的就是要找到控制一个地区气候的环流机制, 而 且很明确地指出, NAO 与 NPO 基本上是彼此独立的.
2 近千年的大气涛动
2.1 资料
近来有不少大气涛动的重建序列发表, 有的长 度达到千年. 这里仅采用 4 个达到千年的序列.
图 1 1900~2000 年经标准化的涛动指数的年距平序列
实曲线为 11 点滤波曲线
表 1 1900~2000 年大气涛动年距平之间的交叉相关系数 a)
近百年东亚冬季气温及其大气环流变化型态
近百年东亚冬季气温及其大气环流变化型态范可;刘辉【摘要】利用最新20世纪近百年再分析气象资料,研究近百年东亚冬季气温变化型及其相关的大气环流型态.结果表明近百年内东亚冬季气温主要有两种变化型:第一是东亚西南与东北相反气温变化型,表现在40°N以南及105°E以西地区(西南地区)气温变化与40°N以北及105°E以东地区(东北地区)变化相反；第二是40°N 以南气温一致变化型.与第一种气温变化型耦合的大气模态是500hPa欧亚型遥相关、西伯利亚高压及北大西洋涛动.当欧亚型遥相关负位相,北大西洋涛动正位相及西伯利亚高压减弱时,有利于蒙古和我国105° E以东的区域增温而我国西南地区和青藏高原降温,反之亦然.第二种气温变化型耦合大气模态是500hPa西太平洋型遥相关,北太平洋涛动.当西太平洋型遥相关及北太平洋涛动处于正位相时(北太平洋北负南正),东亚40°N以南地区增温,东亚40°N以北地区降温.耦合的大气模态的型态差异,影响各阶段气温的年际变化.近一百年中,欧亚型遥相关和北大西洋涛动在1984～2010期间的型态最显著,是20世纪80年代东亚显著增暖的原因之一.研究还发现20世纪中期后东亚气温的年际变化与极地环流的变化联系紧密,表现在西伯利亚高压范围东扩并与极地环流联系,也是近百年气温趋势上升的一个原因.%Two patterns of winter temperature variability over East Asia and their association with the atmospheric circulation patterns for the last 100 years are documented based on the 20th century reanalysis datasets. In one pattern, the changes in temperature over the southwest of East Asia (south of 40°N and west of 105°E) are opposite to those over northeastern East Asia (north of 40°N and east of 105°E). The other pattern is characterized by consistent changes in temperature over East Asia s outh of 40°N. TheEurasian atmospheric circulation teleconnection pattern, the North Atlantic Oscillation (NAO), and the Siberian high are associated with the first type of East Asian temperature variability. The Eurasian pattern in a negative phase at 500 hPa, the NAO in a positive phase, and a weaker Siberian high are favorable for an increase in winter temperature over Mongolia and east of 105°E in China (Southwest China and the Tibetan Plateau), and vice versa. The western Pacific pattern (WP) at 500 hPa and the North Pacific Oscillation (NPO) correspond to the second type of East Asian temperature variability pattern. When WP and NPO were in a positive phase (negative values in the north and positive values in the south of the Pacific Ocean), the winter temperatures over the area south of 40°N in East Asia increased (decreased). The differences in the spatial pattern of the atmospheric modes can impact on the winter East Asian temperature interannual variability. During the last 100 years, the Eurasian pattern and the NAO were most notable during 1984-2010, contributing to the rapid warming over East Asia after the 1980s. We also found that the correlation between the East Asian winter temperature variability and polar circulation has increased since the middle of the 20th century and that the eastward extending Siberian high has a strong link to the polar circulation, which could also be responsible for the warming over East Asia during the last 100 years.【期刊名称】《大气科学》【年(卷),期】2013(037)002【总页数】12页(P383-394)【关键词】近百年东亚冬季气温变化型;大气环流型态;气候增暖【作者】范可;刘辉【作者单位】中国科学院大气物理研究所竺可桢—南森国际研究中心,北京100029;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】P4671 引言温度变化是全球气候变化中重要的基础性的问题。
219477162_北大西洋涛动和英国-鄂霍次克海走廊型遥相关对2022_年盛夏长江中下游极端高温的
型 密 切 相 关 Y>E0EA/!)5/<0A5 '<>>E3<>Y)'
%$) 正 位 相 关 联 的 副 热 带 急 流 波 列 有
利于副热带反气旋的形成 同时正位相的 与 Y)' 丝绸之路遥相关耦合有利于经向
偶极型环流模态的形成 在该环流模态的影响下对流层高层的南亚高压和西风急流
#%大气环流异常
!"!! 年盛夏 *-) 月"北半球中高纬度的环流 异常非常明显"相对正压的异常环流中心呈波列形 式从北大西洋上空一直影响至东亚地区上空%图 #&) 此时"中国南方地区受到相对正压的异常反气 旋高压控制%图 #&) 在对流层低层"该异常高压控 制我国南方地区"异常中心位于我国东南沿海和西 北太平洋上空%图 #?&) 随高度升高"该异常高压逐 渐向北倾斜并向西延伸) 在中层 +"" 上 /,? "高压 控制我国南方及青藏高原地区"表明西太平洋副热 带高压明显加强且向西延伸%图 #7&) 在高层 !"" 上 异 /,? " 常高压向西延伸至地中海地区附近"表明 高层南亚高压强度偏强"位置偏北且东部显著东伸 %图 #9&) 在其北侧的东西伯利亚地区受到相对正 压的异常气旋低压控制%图 #&) 北部的异常气旋和 南部的异常反气旋共同形成经向偶极型的环流模态
大西洋热盐环流年代际变化机制研究 Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响
域 的深 层 对 流 相 对 于 拉 不 拉 多 海 对 大 西 洋 ＴＨＣ
年代际振 荡 的 影 响更 大 ， 者 的关 系 更加 紧 密 。 二 由前 面 的分 析 结 果 可 知 格 陵兰 一 苏 格 兰 海 脊 溢 流 水 的变 化领 先 ＭＯＣ 的变 化 ３ａ 且 为 正 相 关 。这 ， 表 明 当 ＧＩ 海 域 的 深 层 对 流 达 到 最 强 时 ， 陵 兰 Ｎ 格
两个 途 径 ： 类 是间接 影 响 ， 过调 整北 大西 洋 副极 一 通 地 环流 的强 度 ， 响法 鲁海 峡 高盐 人流 水 的强度 ， 影 从
时滞 是 一８ａ的 时 候 ， 不 拉 多 海 表 层 密 度 指 数 以 拉 及 混 合 层 深度 指 数 和 ＭＯＣ第 一 主 分 量 Ｐ １达 到 Ｃ
气 变化 通过 风应 力旋 度 和海 表 热通 量 也直 接影 响 ＧＩ 海 域深 层水 的生成 ， 而导致 格 陵兰 一 苏格 Ｎ 进 兰 海脊 溢流 水 的强 度增 加 。 关键 词 ： 盐环 流 ； 热 年代 际变 率 ； 向翻 转环 流 ； 气耦合 模 式 ； 大 西洋 暖流 径 海 北
收稿 日期 ： ０ ００ — ３ 修 订 日期 ： ０ ０ １ ８ ２ １ ６０ ； ２ １ ０２ 。
重 要 因子 ， 因此 任何 割 裂 海 洋 和 大 气来 对北 大西 洋
ＴＨＣ的年代 际振 荡机 制进 行探 讨 意义不 大 。
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目（０ ４ ０ ５ ４ ０ ６０ ） 天 津 市 自然 科 学 基 金 项 目（ ９Ｃ Ｊ Ｏ ４ ０ ； 国 ４ ９０ ２ ；１０ ０ ２ ； ０ Ｊ ＹＢ Ｃ ７０ ） 海洋 公 益性 行 业 科 研 专 项 （０ ９ ５０ ； ２ ０ ０ ０ １ ２ １ ０ ０ ９ ；７ ０ ０ ５ １ ） ９ ３项 目 （０ ５ Ｂ ２ ３ ０ ； 家 海 洋局 海 洋一 气 化 学 与全 球 变 化 重 点 实 验 室 开 放 项 目基 金 （ ２０Ｃ ４２０ ）国 大 ＧＣ ＭＡＣ ８ ６ ； 国 德 意 志 学 术 交 ００） 德 流中心博士基金项 目（ ＤＡＡＤ） 。
北半球温带气旋气候态和变率研究的进展-修改1
北半球温带气旋气候态和变率研究的进展*12张颖娴，丁一汇3（国家气候中心，北京，100081）45摘要：温带气旋是影响中高纬度地区大范围天气气候变化的重要天气系统之一，研究其气候特征、活动规律和变化趋势对6理解全球气候变化具有重要的意义。
从主要温带气旋的识别方法、当前气候时期温带气旋的变化、气候情景下未来温带气旋7变化的预估以及不确定性分析这4个方面全面回顾了北半球温带气旋的研究进展：（1）20世纪80年代之后，基于再分析和全8球气候模式（GCM）数据的发展，温带气旋的研究从主观分析开始向客观识别方法发展；（2）再分析和模式数据均显示北9半球存在2个温带气旋主活动中心和2个次活动中心，主活动中心位于北太平洋和北大西洋地区，次活动中心位于地中海和蒙10古地区；（3）在人类活动影响的气候变化情景下，大多数模式模拟得到北半球大部分地区温带气旋数目将减少，个别地区11的温带气旋数目将增加；（4）由于各研究中对阈值，物理量和大气层的选取存在差异，这使得对当前气候时期和GCM模拟12研究中的温带气旋及其变化和趋势问题还存在许多不确定性。
因此目前亟待解决的问题是对于温带气旋的不同研究方法和研13究结果做更多具体的比较分析，从而提高对温带气旋深入的认识。
14关键词：温带气旋，客观判定和追踪方法，温带气旋的气候态和变率，气候情景15A Review of Extratropical Cyclone Climatology and Variability Research over the Northern1617Hemisphere18ZHANG Yingxian，DING Yihui19（National Climate Center, Beijing 100081, China）20Abstract Extratropical cyclone is one of the important synoptic systems which affect climate/weather variability over a wide area of 21mid and high latitudes, and it is meaningful to research its climatic characteristics, activity pattern, and variation tendency. A22comprehensive review of research progress of extratropical cyclones over the Northern Hemisphere from four aspects, involving23identification methods, changes during this present period, changes estimated under the future climate scenarios, and uncertainty24analysis of Extratropical cyclones, was discussed: (1) In view of the development of reanalysis and GCM data, the research method 25of extratropical cyclones shifted from subjective analysis to objective identification; (2) There are two main activity centers and two 26subordinate activity centers displayed by reanalysis and model data, with main activity center located in the north Pacific and north 27Atlantic region, and subordinate activity center located in Mediterranean and Mongolian region; (3) Under the influence of climate 28change scenarios by human activity, extratropical cyclones will reduce in most parts of the Northern Hemisphere, and increase in 29individual districts; (4) Different thresholds, different physical quantities, and considerations of different atmospheric vertical levels 30add to a picture which can be combined into a uncertainty view of cyclones, their variability, and trends, in the real world and in31GCM studies. Hence, the urgent need for an in-depth understanding of cyclones is more specific intercomparison studies which can 32demonstrate the differences between the approaches and their results.3334Key words extratropical cyclones, objective detecting and tracking method, climatologies and variations of extratropical cyclones, *资助项目：国家科技支撑计划课题“中高纬大气持续性异常信号提取和预报技术研究”（2009BAC51B02）；973项目“我国持续性重大天气异常形成机理与预测理论和方法研究(2012CB417205)”第一作者：张颖娴，博士，工程师，主要从事气候变化和温带气旋的研究. Email: zhangyingxian@1climate scenario21 引言3温带气旋是出现在南北半球中高纬度地区具有斜压性的低压涡旋，在全球大气环流中起着重要的作4用，热带和极地之间的热量、水汽和动能传输，很大部分都依靠温带气旋的移动和发展来实现。
南方涛动
南方涛动气象学上的三大涛动是指南方涛动（ＳＯ）、北太平洋涛动(ＮＰＯ）和北大西洋涛动（ＮＡＯ）。
每个涛动系统都是由一组一个高压和一个低压的大气活动中心组成。
气象学上的三大涛动是指南方涛动（ＳＯ）、北太平洋涛动(ＮＰＯ）和北大西洋涛动（ＮＡＯ）。
每个涛动系统都是由一组一个高压和一个低压的大气活动中心组成。
南方涛动（Southern Oscillation）是指热带太平洋、印度洋之间大气质量的一种大尺度起伏振荡。
主要是赤道东太平洋的气压异常现象。
气压偏低，是海面气温偏高的结果，即厄尔尼诺现象。
反之亦然。
故二者密切相关，合称“厄尔尼诺/南方涛动”（ENSO）。
在低纬北太平洋也有类似的现象，称北方涛动。
其强度比南方涛动弱。
总称低纬度涛动，周期3～7年一次。
最显著的是印度尼西亚和东太平洋海区。
涛动强弱用指数SOI表示。
SOI=PT-PD式中：PT代表赤道东太平洋海平面气压；PD代表印度尼西亚海平面气压。
当赤道东太平洋气压高，而印度尼西亚气压低时，称为高指数，即南方涛动强。
此时赤道东太平洋海温低，副高偏强，降水少，而印度尼西亚海温高，东南季风强，降水多且集中。
相反，则称为低指数，即南方涛动弱。
此时东南季风减弱，赤道东太平洋及沿海冷水上涌减弱，海面表层增温，副高偏弱，出现厄尔尼诺现象。
高指数时期，从副热带到中纬度气压偏高，热带气压偏低，副热带高压北移。
南方涛动的影响通过哈得莱环流，可由赤道太平洋延伸到中纬度地区。
在对印度季风年际变化的研究中，沃克发现印度季风的变化和全球天气有某种关联。
他从历史天气记录中找出南美州的一些降雨型并将其同海温变化相联系。
他还发现东、西太平洋的一些测站(如东太平洋的塔希提岛和澳大利亚的达尔文港)气压有联系。
他注意到东太平洋测站的气压上升，西太平洋测站的气压会下降，反之亦然。
1928年在向皇家气象学会提交的一篇论文中，沃克将这种跷跷板式的气压型定义为南方涛动(Southern Oscillation)，还给出了测量两个地区之间的气压差的尺度。
第三章：大气低频变化2011
500 mb Height Teleconnection Patterns
Eastern Atlantic Pattern (EA)
EA =
1 1 1 Z ( 55 ° N , 20 °W ) − Z ( 25 ° N , 25 °W ) − Z ( 50 ° N , 40 ° E ) 2 4 4
Low-pass filtered data
30-day mean data
Fig.3.1 (Continued) (c) Low –pass filtered data emphasizing fluctuations with periods longer than days; (d) 30-day mean data contour interval 10 m. Lines of latitude and longitude are drawn every 20° , the outer latitude ° circle being 20° N °
高等大气环流
孙照渤 朱伟军
大气科学学院 南京信息工程大学
第三章 大气低频变化及其遥相关
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 §3.6 引言 低频变化的地理分布 低频变化的水平结构—大气遥相关 低频变化的水平结构 大气遥相关 大气低频变化型的时间变化 不同时间尺度的大气低频变化 大气低频变化的原因
3.3 大气低频变化的水平结构 大气遥相关 大气低频变化的水平结构---大气遥相关
许多观测事实表明，一个区域大气环流异常与另一些区域大 许多观测事实表明， 气环流的异常有一定关系， 气环流的异常有一定关系，这种一个区域的环流异常与另外区域环 流异常的相关性就称为遥相关 遥相关。 流异常的相关性就称为遥相关。 表示大气环流遥相关的主要方法是单点相关技术 单点相关技术， 表示大气环流遥相关的主要方法是单点相关技术，即计算某一 基本点的要素资料序列与其它点的资料序列之间的同时相关系数 同时相关系数， 基本点的要素资料序列与其它点的资料序列之间的同时相关系数， 相关系数的地理分布就给出一种不同区域的相关特点。 地理分布就给出一种不同区域的相关特点 相关系数的地理分布就给出一种不同区域的相关特点。经过严格的 分析以后，确认某些相关系数分布型有着重要的意义，就定义为遥 分析以后，确认某些相关系数分布型有着重要的意义，就定义为遥 相关型。遥相关型也表示了大气低频变化的水平结构。 相关型。遥相关型也表示了大气低频变化的水平结构。
大气环流指数浅析
本文发表在台风论坛，已获得作者同意大气环流指数（AO、AAO、PNA、NAO）浅析1.前言本文尝试简单解释AO、AAO、NAO、PNA等四项日常分析中常用的环流指数，并剖析各指数与对流层大气环流的关系。
由于作者水平有限，若有错误之处还请各位高手不吝赐教。
在下愿以此文抛砖引玉，与诸君共同进步。
本文用到的资料多来自美国气候预测中心（Climate Prediction Center, CPC）。
2.引子众所周知，地球是太阳系内的第三颗行星，自身几乎所有的热能都是以短波辐射的形式从太阳而来。
地球与太阳系内许多行星一样，都拥有一个厚厚的大气层。
地球的自转轴与其运行轨道有一个大约是23.5°的夹角，而纬度越高，太阳入射光线与地表的夹角也越小。
由于每单位面积上的太阳辐射强度，即太阳常数基本是保持不变的，所以太阳角越低，地表所得到的辐射强度也越低。
综上所述，地球表面上的年总日射量（insolation）与纬度成反比。
就一年的总辐射平衡（radiation budget）情况来说，大约在地球南北纬40°之间地区为能量盈余（energy surplus），而高于南北纬40°的地区则有能量亏欠（energy deficit）。
这么一来，地球表面出现了受热不均的情况，并形成从极区指向赤道的温度梯度。
这种不平衡就要通过大气层内的湍流、辐射、潜热输送、传导、对流等过程，将热能从能量盈余的赤道、中低纬地区输送热能到能量亏欠的中高纬、极地地区，以求达到能量收支平衡。
而在这个能量输送的过程中，大气环流就诞生了。
通过气象学家们近300年的辛勤研究，现在被发现的大型环流系统有以下几种：三圈环流、沃克环流、亚澳非季风环流等等。
而为了更好地理解和预测大气环流的动态与趋势，气象学家们又在上世纪定义了几项环流指数，以位势高度距平偶极来表示大气环流中经常在某些特定区域出现的震荡。
这种震荡又被戏称大气环流内的“跷跷板”，即一处位势偏高，另一处则必定位势偏低。
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北大西洋涛动（NAO）是北半球热带外大气环流低频变率的主要模态，它反应的是北大西洋上空大气质量在经圈方向上的“跷跷板型”调整。
NAO正位相期间，位于大洋北部以冰岛为中心的低压和位于副热带地区以亚速尔为中心的高压均异常偏强（Marchshall等， 2001）。
热带外年际尺度的海气相互作用主要表现为大气对海洋的强迫，在北大西洋区域伴随着NAO正位相的出现由南到北呈现为“‐ + ‐”的三极子型表层海温异常。
这种“三极子型”的海温异常能够对大气环流产生重要的反馈作用（李建等，2007），特别是春‐夏季北大西洋三极子海温异常对东亚夏季风的年际变化存在显著的影响（Wu等，2009；左金清等，2012；Zuo等，2013）。
将1981年1月~2010年12月期间的北大西洋（0°~60°N，80°W~0°）海温距平场（去除线性趋势）EOF第一模态作为投影模态（图1），实时月的海温距平场在去除全球海温增暖影响后投影到该模态上，将得到的投影指数以1981‐2010年期间的平均值和标准差为基准做标准化处理，即得到标准化的北大西洋海温三极子指数。
图1：北大西洋海温距平场EOF第一模态的空间分布。
参考文献：
李建，周天军，宇如聪，2007. 利用大气环流模式模拟北大西洋海温异常强迫响应。
大气科学，31, 561‐570.
左金清，李维京，任宏利，陈丽娟，2012. 春季北大西洋涛动与东亚夏季风年际关系的转变及其可能成因分析。
地球物理学报，55, 384‐395.
Marshall J, Kushnir Y, Battisti D et al., 2001. North Atlantic climate variability: Phenomena, impacts and mechanisms. Inter. J. Climatology, 21, 1863‐1898.
Wu Z W, Wang B, Li J P, et al., 2009. An empirical seasonal prediction model of the East Asian summer monsoon using ENSO and NAO. J. Geophys. Res., 114, D18120, doi:
10.1029/2009JD011733.
Zuo J Q, Li W J, Sun C H, et al., 2013. Impact of the North Atlantic Sea Surface Temperature Tripole on the East Asian Summer Monsoon. Adv. Atmos. Sci., 30(4), 1173‐1186.。