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短期气候预测复习整理NNP 版第一章：气候系统及其变化和预测第一节：气候和气候状态经典气候的概念：气候是表征地球大气的一些基本要素的平均值 现代气候学概念：气候系统在较长时间内的平均状态及其变化和变率，一般可用气候 系统的平均值和高阶矩统计量表示一段时间内气候系统的结构和行为主要反映一个地区 的冷暖、干湿等特征 与经典气候概念的差异：气候升级为气候系统，变率的提出，某一时段的气候状态指 这一时段气候系统各个属性的平均统计特征第二节：气候系统及其性质气候系统：指包括大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈、生物圈中与气候有关的各自的相互的 物理、化学和生物学的运动变化过程的综合系统 气候系统分量： 大气圈：指分布在地球表面上薄薄的一层气体混合物 水圈：指分布在地球上的所有液态水，包括海洋、内海、湖泊、河流、地下水 冰雪圈：由地球表面上的大量雪和冰构成，包括格陵兰和南极地区的冰原以及其他大陆的 冰川、雪原、海冰和永冻带 岩石圈：包括大陆和海床，其大陆地形课影响大气运动 生物圈：由地面植被、大陆动物群、海洋动植物群落构成气候系统的性质： 1、全球性的非孤立系统 2、非均匀的热力——动系统，开放的串级系统 3、响应时间差异很大，可分为内部系统和外部系统 4、不稳定的高度耗散系统 5、系统内存在许多反馈机制第三节：气候变化及其原因气候变化的性质： 1、是气候系统各分量变化以及相互作用的表现 2、具有多态性、多时间尺度变化性、失控性 气候变化的原因： 外界因子：不受气候变量本身影响，包括一般性因子和区域性因子 内部因子：与内部系统不同物理过程中的非线性相互作用有关的变化因子，包括气候系统 各个部分之间的反馈、相互作用以及振荡。

第二章：大气环流的基本状况大气环流：指大范围较长时间尺度的大气运动的基本状态（1000km，105s）第一节：控制大气环流的基本因子大气本身的特殊性质 造成大气准水平、准地转、太阳辐射能量的不均匀分布 经向三圈环流、东西风 带 地球自转 地球表面不均匀 ——破坏纬向环流，促使经向环流产生 地面摩擦 ——有利于东西风带的维持 大气内部动力学过程和非线性相互作用第二节：平均水平环流海平面气压场： 冬季：阿留申低压、冰岛低压、蒙古高压、加拿大高压，ITCZ 位于南半球 夏季：太平洋副高、大西洋副高、南亚热低压、北美热低压和冰岛低压，ITCZ 移至北半球 对流层中部平均环流： 北半球：冬季三槽三脊，夏季四槽四脊、极涡偏心、最大西风轴会南北移动 南半球：特征不明显 平流层底部平均环流： 冬季 100hpa 的西风带准静止波波长增长，波数减少，一般为两波型，夏季西风环流显著减 弱，准静止波的振幅显著变小 夏季出现南亚高压第三节：平流层大气环流的若干问题平流层爆发性增温：指冬季平流层极地，高纬度控制区内大范围短时间内温度大幅度增高 的现象第四节：东亚大气环流和季风季风：一个地区冬夏盛行风向有明显的季节变化的风系，盛行风向夹角达到 120° 季风区：一个地区的盛行风向出现的平均频率达到 40% 亚洲季风风场的特点： 冬季盛行东北风和西北风，为干季，夏季盛行东南风和西南风，为雨季 冬夏季季风源地不同，气团性质不同 季风导致的天气现象不同 季风成因：海陆热力差异大尺度行星环流的影响（行星尺度风带的南北移动和强度变化）高原大地形的影响（热力作用和动力作用）亚洲季风分区： 印度季风（南亚季风）——热带季风，成员有马斯克林高压、索马里急流、西南季风气流、 印度季风槽、热带高空东风急流、南亚高压、高空越赤道急流 南海季风——热带季风，基本同上 东亚夏季风——副热带季风，成员还包括 ITCZ、副高、梅雨锋、中纬度扰动、澳大利亚冷 高压等 冬夜季风区的季节进程：冬季主要是西伯利亚冷高压和阿留申低压，夏季主要是印度低压 和西太副高第五节：大气环流表征方法大气环流定性特征：分型法、相似法、模态法 大气环流指数（定量分析）：西风指数、区域西风指数、大气环流局地特征指数 时间平均图、距平图、纬偏图（用给定时段的平均图减去同时段的纬圈平均值所得的差值 图，表示该时段的平均环流转狂与纬圈平均状况的偏差） 指数循环：大气环流的中期演变主要表现为纬向环流阶段和经向环流阶段的相互转换，大 气中期变化就是西风高低指数之间的相互交替。

谐波分析：把实际的气象要素看成是许多正交函数代表的典型场按不同的权重系数叠加的 结果，将气象要素场按这些函数展开，得到各权重系数第三章：大气低频变化及其遥相关大气中 10 天一闪时间尺度的变化成为大气低频变化 低频变化的地理分布：未经滤波的逐日资料方差地理分布于低频特征十分相似，说明 位势高度的振荡的频率谱主要在低频部分，因此其随时间变化的方差地理分布主要由低频 变化决定 大气低频振荡的不同时间尺度：准两周振荡、30~50 天振荡、准半年、准九个月振荡、 QBO第一节：大气低频变化的基本特征谱方法：将某一物理量通过按各种正交函数展开的形式来研究物理量的性质的方法，广义 地称为谱方法 数字滤波器：把大气分离为低频振荡，天气尺度变化和高频变化滤波就是通过数学模型 滤去某些频率的振荡而保留其他的第二节：大气遥相关大气遥相关：相隔一定时间和空间的气象变量或者天气气候过程之间稳定相关的地理分布 型 冬季三大涛动和 500hpa 冬季五种遥相关： 北大西洋涛动 NAO：在 65°N 附近的冰岛低压和接近 30°N 附近位于大西洋上空亚速尔 高压的海平面气压存在反相关 北太平洋涛动 NPO：在北太平洋南北方向上阿留申低压和太平洋高压也存在着一个类似于 跷跷板的振荡结构 。

南方涛动 SO：热带地区从印度洋到太平洋西部与热带太平洋东部的海平面气压场之间有东西方向的反相关 太平洋北美型 PNA：热带和副热带太平洋高压加强，阿留申低压加深，北美西部脊加强， 美国东部槽加深，造成美国冬季严寒 西大西洋型 WA：大西洋西部副热带高压与冰岛低压之间有反相关 大西洋东部型 EA：在非洲以西的大西洋东部与英国以西的大西洋东部之间反相关，而与 欧洲上空的位势高度相关 欧亚西部型 EU：西欧上空位势高度与西伯利亚之间反相关，与中国东北和日本一带正相 关 太平洋西部型 WP：当西太平洋副高加强时，阿留申低压加深，表现出反相关 北极涛动 NO：北太平洋东部气压上升，西南部气压下降，反之亦然 南极涛动 AAO：以南极及相邻地区为中心的气压变化与 40°S~50°S 地区相反 北极涛动 AO：北半球极地地区与北半球中高纬度地区的海平面气压之间，存在南北方向 的反相关结构第三节：大气低频变化的可能成因1、大气对外源强迫的响应： 把大气低频变化作为对来自海洋等缓慢变化的热力强迫的响应，而路面过程、大地形 强迫作用也能引起波列结构，造成低频振荡 2、大气内部动力学过程的作用： 振荡现象、大气中的非线性相互作用、气候反馈过程的作用第四章：海气相互作用与短期气候预测第一节：海洋的基本特性海温水平分布：海洋热状况主要由太阳辐射决定，总体上随纬度升高海温降低，还受海陆 分布、海洋环流、大气环流和入海河流的影响 海温垂直分布：混合层温度高，受大气、风浪和海流影响强，湍流混合强烈，温度接近相 等。

温跃层中温度随深度快速递减，垂直温度梯度最大深层海水：温度随深度缓慢递减，到深层近乎不变 年变化与日变化：海洋有强的热惯性，日变化和年变化都比陆地小且慢日变化影响因子： 天空状况、海况、岸边温度；年变化因子：太阳辐射、海面热辐射、蒸发 洋流：海洋中海水水平或垂直地从一个地区向另一个地区的大规模非周期的运动 洋流成因：风生环流：大洋中由盛行的稳定风系所产生的海流，自称循环体系温盐环流：由于广大洋面受热冷却、蒸发降水不均匀所造成的海水温度盐度以 及密度分布不均匀后生成的洋流 具有天气气候意义的海洋特性：海温是短期气候预测最主要因子 1、海洋的巨大面积和质量 2、海水辐射特性（吸收短波） 3、巨大的热惯性 4、海水的流动性 5、海水热源的时空尺度 海洋在地气系统热量平衡中的作用：原料供应地、热量储存器、能量调节器海洋在地气系统中水分平衡中的作用：蒸发、信风区蒸发水汽向高纬度输送第二节：大尺度海气相互作用的基本特征海气相互作用的基本含义：海洋通过加热影响大气，大气运动通过切应力对海流产生影响， 使海水产生风吹流和上翻运动，使海温分布发生变化，从而影 响到对大气的加热 感热交换：主要取决于海面风速的海气温差 潜热交换：蒸发 大气环流影响海温：牵引、上翻、辐射第三节：ENSO 及其对气候的影响每隔几年出现的赤道中东太平洋海表温度异常僧暖/变冷的现象。

厄尔尼诺的发展过程： 先兆阶段：春初南美沿岸出现增暖浅的时段，沃克环流上升支东移，达尔文岛海平面气压 升高，东南太平洋地面气压在八月就开始下降，赤道东南太平洋信风减弱， SST 升高且温跃层加深，ITCZ 南移 异常条件发展阶段：秘鲁沿岸的 SST 正距平向西扩展，哈德莱环流进一步加强，热带太平 洋大部分地区出现异常暖的表层海水，信风减弱，消失甚至转为偏西风沃克 环流上升支移向中太平洋地区，暖池海水向东输送，海平面高度和温跃层厚度 明显减小 恢复到正常条件阶段：低的 SST 和强信号首先出现在热带东南太平洋，然后向西传播，在 厄尔尼诺之后的 12~18 个月，在整个热带太平洋上建立在日界线以西，在 12 月和 1 月开始向正常条件恢复 在整个事件中，西太平洋温跃层先变浅再变深，东太平洋温跃层先深后浅 沃克环流：赤道信风吹到太平洋，由于暖湿气流在那里辐合上升，上升的气流在高层辐散 产生一支向东的回流，在东太平洋下沉，从而在太平洋上空形成东西向的垂直环 流 ENSO 循环：由于海洋和大气相互作用的复杂性和两者之间的制约，使得 ENSO 现象具有 明显的循环特征，一次循环一般 3~7 年 信风张弛理论：正常情况下，沿赤道太平洋海平面高度呈西高东低的形势，在东风异常加 强时，暖水向西输送，东太平洋异常降温，出现拉尼亚，一旦东风减弱，海水位 能释放，暖水回流，东太平洋异常升温，出现厄尔尼诺。

厄尔尼诺对东亚气候的影响：1、造成热带大气环流异常（ITCZ、沃克环流、暖池对流）2、造成中高纬大气环流异常（PNA 型异常环流，冬季纬向西风偏强）3、造成全球大范围气候异常（多种遥相关和海气耦合）4、ENSO 对我国短期气候的可能影响（东北低温、东部夏季降水异常） 不同海区温度对东亚气候的影响：暖池：强烈的对流运动和水热输送直接影响台风、副高和疾风，从而影响中国降水印度洋偶极子：明显的偶极振荡现象可影响我国东部雨带的南北分布黑潮：输送热量的多少直接影响北半球环流和季风发展第四节：海冰对气候变化的影响海冰在气候系统中的作用：1、海冰改变了海洋表面反照率 2、海冰改变了海洋与大气的水热交换 北极海冰的时空特征： 季节变化最为显著，表现为海冰南部边缘的进退，2~3 月面积最大，8~9 月最小北 冰洋边缘海域海水年际变化大，尤其是北大西洋 10 年尺度海冰异常最为显著 北极海冰对大气环流及天气气候的影响：1、冬季戴维斯海冰为重冰年时，冰岛低压加深，高纬有多个降压中心，而 50°N 以 南的大西洋到厉害附近及北太平洋区、东亚东部为正距平此环流型使得东亚冬季风减弱 戴维斯海冰轻冰年，北半球高纬度地面高压强，冬季风偏强。

2、北极海冰面积偏大时，东半球极涡中心偏西，相应亚洲地区的经向环流偏弱，纬 向环流偏强，导致西太平洋副高偏弱偏东，长江中上游汛期降水多 3、研究表明：北极格陵兰岛与新地岛附近区域为北极海冰影响华北地区夏季降水的 “强信号” ，强信号区海冰指数低，对应华北多雨 海洋资料在短期气候预测中的应用： 1、利用 SST 以及 SSTA 分布图或者海冰资料，分析与未来数月或者几个季节短期气 候变化的关系，然后用这种关系做预报 2、在统计学方法的短期气候预报中，选用海温、海冰等海洋因子。