高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

中国地面太阳辐射季节异常与主要大气环流指数的关联分析

李爽 肖子牛 丁煌 李朝晖

李爽, 肖子牛, 丁煌, 等. 2022. 中国地面太阳辐射季节异常与主要大气环流指数的关联分析[J]. 气候与环境研究, 27(4): 447−457 doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2021.21038
引用本文: 李爽, 肖子牛, 丁煌, 等. 2022. 中国地面太阳辐射季节异常与主要大气环流指数的关联分析[J]. 气候与环境研究, 27(4): 447−457 doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2021.21038
LI Shuang, XIAO Ziniu, DING Huang, et al. 2022. Association Analysis on the Seasonal Surface Solar Radiation Anomaly in China and Major Atmospheric Circulation Indices [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 27 (4): 447−457 doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2021.21038
Citation: LI Shuang, XIAO Ziniu, DING Huang, et al. 2022. Association Analysis on the Seasonal Surface Solar Radiation Anomaly in China and Major Atmospheric Circulation Indices [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 27 (4): 447−457 doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2021.21038

中国地面太阳辐射季节异常与主要大气环流指数的关联分析

doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2021.21038
基金项目: 国家电网有限公司总部科技项目NY71-19-013
详细信息
    作者简介:

    李爽,女,1989年出生,博士研究生,主要从事极端天气气候事件研究。E-mail: lishuang@lasg.iap.ac.cn

    通讯作者:

    肖子牛,E-mail: xiaozn@lasg.iap.ac.cn

  • 中图分类号: P466

Association Analysis on the Seasonal Surface Solar Radiation Anomaly in China and Major Atmospheric Circulation Indices

Funds: Science and Technology Project of SGCC (State Grid Corporation of China) (Grant NY71-19-013)
  • 摘要: 利用1989~2018年ERA5地面太阳辐射资料,分析了不同季节主要大气环流特征指数与中国地面太阳辐射异常的关系。结果表明:(1)在春季,东亚槽位置对中国中东部大面积的地面太阳辐射异常有一致性的影响,其位置偏东时,地面太阳辐射异常显著偏少。冬季风强度和ENSO(El Niño–Southern Oscillation)分别对长江流域南北、中国南方东部和西部有反位相的影响。(2)夏季的影响因子比较复杂,NAO(North Atlantic Oscillation)和夏季风是两个较主要的影响因子,NAO对中国北方较多地区的地面太阳辐射异常的影响较为显著,而夏季风主要与江淮地区的地面太阳辐射异常相关联。当NAO指数偏大(小)时,北方大部分地区地面太阳辐射异常偏少(多)。当夏季风偏强(弱)时,江淮流域的地面太阳辐射异常显著偏少(多)。(3)在秋季,地面太阳辐射异常主要受到东亚槽位置、冬季风和NAO的影响,冬季风和东亚槽主要影响北方地区,当东亚槽偏西或冬季风偏强时,中国北方除东北地区外的大部分地区地面太阳辐射偏多。NAO主要与中国西部的地面太阳辐射异常关联,当NAO指数偏大时,西部地区北方地面太阳辐射异常偏少而南方大部分地区偏多。(4)在冬季,ENSO和冬季风是较重要的影响因子,但其显著影响区域并不对称。在ENSO负位相或冬季风较强时,中国北方大部分地区的地面太阳辐射异常显著偏多,而ENSO正位相或冬季风较弱最有利于中国南方地面太阳辐射异常偏少,但显著影响范围较小。
  • 图  1  春季东亚槽位置(a)偏东年、(b)偏西年,冬季风指数(c)偏大年、(d)偏小年以及Niño3.4指数(e)偏大年、(f)偏小年地面太阳辐射异常合成(黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验)

    Figure  1.  Composite surface solar radiation anomaly (SSRA) in the years of (a) eastern location of East Asian trough, (b) western location of East Asian trough, (c) large winter monsoon index, (d) small winter monsoon index, (e) large Niño3.4 index, and (f) small Niño3.4 index in spring (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)

    图  2  夏季Niño3.4指数(a)偏大年、(b)偏小年,AO指数(c)偏大年、(d)偏小年,NAO指数(e)偏大年、(f)偏小年以及夏季风指数(g)偏大年、(h)偏小年的地面太阳辐射异常合成(黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验)

    Figure  2.  Composite SSRA in the years of (a) large Niño3.4 index, (b) small Niño3.4 index, (c) large AO index, (d) small AO index, (e) large NAO index, (f) small NAO index, (g) large summer monsoon index, and (h) small summer monsoon index in summer (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)

    图  3  秋季NAO指数(a)偏大年、(b)偏小年,冬季风指数(c)偏大年、(d)偏小年,东亚槽位置(e)偏东年、(f)偏西年地面太阳辐射异常合成(黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验)

    Figure  3.  Composite SSRA in the years of (a) large NAO index, (b) small NAO index, (c) large winter monsoon index, (d) small winter monsoon index, (e) eastern location of East Asian trough, and (f) western location of East Asian trough in autumn (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)

    图  4  冬季Niño3.4指数(a)偏大年、(b)偏小年,冬季风指数(c)偏大年、(d)偏小年地面太阳辐射异常合成(黑点区表示通过置信水平为90%的显著性检验)

    Figure  4.  Composite SSRA in the years of (a) large Niño3.4 index, (b) small Niño3.4 index, (c) large winter monsoon index, and (d) small winter monsoon index in winter (the dotted areas denote the values are significant at the 90% confidence level)

    表  1  1989~2018年主要气候指数的异常年

    Table  1.   Anomalous years of the major climate indices during 1989−2018

    季节影响因子年份
    春季东亚槽位置指数偏东年1990年、1991年、1992年、1993年、1996年、1997年、1998年、2003年、2010年
    偏西年1989年、1995年、1999年、2000年、2001年、2004年、2006年、2008年、2012年
    冬季风指数偏大年1991年、1998年、2002年、2003年、2015年、2016年、2018年
    偏小年1993年、1995年、1996年、2000年、2001年、2005年、2006年、2007年、2011年
    Niño3.4指数偏大年1992年、1993年、1998年、2005年、2010年、2015年、2016年
    偏小年1989年、1996年、1999年、2000年、2001年、2008年、2011年、2012年、2018年
    夏季NAO指数偏大年1989年、1990年、1991年、1992年、1993年、1996年、2013年、2016年、2018年
    偏小年1995年、1999年、2007年、2008年、2009年、2010年、2011年、2012年
    AO指数偏大年1989年、1994年、1996年、2006年、2016年、2017年、2018年
    偏小年1993年、1997年、2004年、2007年、2009年、2011年、2014年、2015年
    Niño3.4指数偏大年1991年、1997年、2002年、2004年、2009年、2015年
    偏小年1989年、1998年、1999年、2000年、2007年、2010年、2011年、2013年
    夏季风指数偏大年1991年、1993年、1998年、2003年、2014年、2015年
    偏小年1990年、1994年、1997年、2004年、2012年、2013年、2018年
    秋季冬季风指数偏大年1990年、1999年、2000年、2003年、2004年、2011年、2015年、2016年
    偏小年1995年、1996年、1997年、1998年、2002年、2012年
    东亚槽位置指数偏东年1991年、1993年、1999年、2000年、2001年、2003年、2007年、2014年、2016年
    偏西年1989年、1990年、1994年、1996年、1997年、1998年、2002年、2006年、2012年、2013年、2018年
    NAO指数偏大年1992年、2000年、2004年、2011年、2015年、2017年
    偏小年1993年、1997年、2002年、2010年、2012年、2014年
    冬季冬季风指数偏大年1989年、1991年、1992年、1997年、2006年、2008年、2015年、2018年
    偏小年1995年、1996年、2005年、2010年、2011年、2012年、2014年、2017年
    Niño3.4指数偏大年1991年、1994年、1997年、2002年、2009年、2015年、2018年
    偏小年1995年、1998年、1999年、2000年、2005年、2007年、2008年、2010年、2011年、2017年
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈霞, 魏文寿, 刘明哲. 2008. 塔里木盆地沙尘气溶胶对短波辐射的影响—以塔中为例 [J]. 中国沙漠, 28(5): 920−926.

    Chen Xia, Wei Wenshou, Liu Mingzhe. 2008. Influence of sand-dust over Tarim Basin on shortwave radiation: A case study in Tazhong area [J]. Journal of Desert Research (in Chinese), 28(5): 920−926.
    [2] Chiacchio M, Ewen T, Wild M, et al. 2010. Influence of climate shifts on decadal variations of surface solar radiation in Alaska [J]. J. Geophys. Res., 115(D10): D00D21. doi: 10.1029/2009JD012533
    [3] Chiacchio M, Wild M. 2010. Influence of NAO and clouds on long-term seasonal variations of surface solar radiation in Europe [J]. J. Geophys. Res., 115(D10): D00D22. doi: 10.1029/2009JD012182
    [4] Colantuono G, Wang Y M, Hanna E, et al. 2014. Signature of the North Atlantic Oscillation on British solar radiation availability and PV potential: The winter zonal seesaw [J]. Sol. Energy, 107: 210−219. doi: 10.1016/j.solener.2014.05.045
    [5] Davy R J, Troccoli A. 2012. Interannual variability of solar energy generation in Australia [J]. Sol. Energy, 86(12): 3554−3560. doi: 10.1016/j.solener.2011.12.004
    [6] 董剑希, 雷恒池, 胡朝霞, 等. 2006. 北京及其周边地区一次大雾的数值模拟及诊断分析 [J]. 气候与环境研究, 11(2): 175−184. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2006.02.05

    Dong Jianxi, Lei Hengchi, Hu Zhaoxia, et al. 2006. Numerical simulation and diagnosis of a dense fog in Beijing and its penumbra [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 11(2): 175−184. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2006.02.05
    [7] Du Y B, Zhang J, Zhao S W, et al. 2020. Impact of the eastward shift in the negative-phase NAO on extreme drought over northern China in summer [J]. J. Geophys. Res., 125(16): e2019JD032019. doi: 10.1029/2019JD032019
    [8] Feng F, Wang K C. 2019. Determining factors of monthly to decadal variability in surface solar radiation in China: Evidences from current reanalyses [J]. J. Geophys. Res., 124(16): 9161−9182. doi: 10.1029/2018JD030214
    [9] Hersbach H, Bell B, Berrisford P, et al. 2018. ERA5 hourly data on single levels from 1979 to present [DB]. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). doi: 10.24381/cds.adbb2d47
    [10] Hersbach H, Bell B, Berrisford P, et al. 2019. ERA5 monthly averaged data on pressure levels from 1979 to present [DB]. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). doi: 10.24381/cds.6860a573
    [11] 胡朝霞, 雷恒池, 董剑希, 等. 2011. 一次区域暖雾的特征分析及数值模拟 [J]. 气候与环境研究, 16(1): 71−84. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.07

    Hu Zhaoxia, Lei Hengchi, Dong Jianxi, et al. 2011. Characteristic analysis and numerical simulation of a regional warm fog event [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 16(1): 71−84. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.07
    [12] 黄刚, 赵桂洁. 2020. 东亚夏季风指数(1851~2018)[DB]. 国家青藏高原科学数据中心. Huang Gang, Zhao Guijie. 2020. The East Asian summer monsoon index (1851−2018) (in Chinese) [DB]. National Tibetan Plateau Data Center. doi: 10.11888/Meteoro.tpdc.270323
    [13] Jin D C, Guan Z Y. 2017. Summer rainfall seesaw between Hetao and the middle and lower reaches of the Yangtze River and its relationship with the North Atlantic Oscillation [J]. J. Climate, 30(17): 6629−6643. doi: 10.1175/JCLI-D-16-0760.1
    [14] Kalnay E, Kanamitsu M, Kistler R, et al. 1996. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. Bull. Amer. Meteor. Soc. [J], 77(3), 437–471.https://doi.org/10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2
    [15] Kambezidis H D, Kaskaoutis D G, Kharol S K, et al. 2012. Multi-decadal variation of the net downward shortwave radiation over south Asia: The solar dimming effect [J]. Atmos. Environ., 50: 360−372. doi: 10.1016/j.atmosenv.2011.11.008
    [16] Kulesza K. 2021. Influence of air pressure patterns over Europe on solar radiation variability over Poland (1986−2015) [J]. Int. J. Climatol., 41(S1): E354−E367. doi: 10.1002/joc.6689
    [17] Mohammadi K, Goudarzi N. 2018. Study of inter-correlations of solar radiation, wind speed and precipitation under the influence of El Niño Southern Oscillation (ENSO) in California [J]. Renew. Energy, 120: 190−200. doi: 10.1016/j.renene.2017.12.069
    [18] Ohmura A. 2009. Observed decadal variations in surface solar radiation and their causes [J]. J. Geophys. Res., 114(D10): D00D05. doi: 10.1029/2008JD011290
    [19] Pozo-Vázquez D, Tovar-Pescador J, Gámiz-Fortis S R, et al. 2004. NAO and solar radiation variability in the European North Atlantic region [J]. Geophys. Res. Lett., 31(5): L05201. doi: 10.1029/2003GL018502
    [20] Rappenglück B, Melas D, Fabian P. 2003. Evidence of the impact of urban plumeson remote sites in the eastern Mediterranean [J]. Atmos. Environ., 37(13): 1853−1864. doi: 10.1016/S1352-2310(03)00065-7
    [21] 申彦波, 赵宗慈, 石广玉. 2008. 地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展 [J]. 地球科学进展, 23(9): 915−923. doi: 10.3321/j.issn:1001-8166.2008.09.002

    Shen Yanbo, Zhao Zongci, Shi Guangyu. 2008. The progress in variation of surface solar radiation, factors and probable climatic effects [J]. Advances in Earth Science (in Chinese), 23(9): 915−923. doi: 10.3321/j.issn:1001-8166.2008.09.002
    [22] 孙柏民, 孙淑清. 1996. 东亚冬季风异常及其影响的统计研究[C]//何金海. 亚洲季风研究的新进展. 北京: 气象出版社, 108–113

    Sun Baimin, Sun Shuqing. 1996. A statistical study on the influence of Asian winter monsoon [C]//He Jinhai. The Recent Advances in Asian Monsoon Research (in Chinese). Beijing: China Meteorological Press, 108–113.
    [23] 王海啸, 黄建国, 陈长和. 1993. 城市气溶胶对太阳辐射的影响及其在边界层温度变化中的反映 [J]. 气象学报, 51(4): 457−564. doi: 10.11676/qxxb1993.057

    Wang Haixiao, Huang Jianguo, Chen Changhe. 1993. The Influences of urban aerosols on solar radiation and their reflection in urban boundary layer temperature variation [J]. Acta Meteor. Sinica (in Chinese), 51(4): 457−564. doi: 10.11676/qxxb1993.057
    [24] Wang K C, Dickinson R E, Wild M, et al. 2012. Atmospheric impacts on climatic variability of surface incident solar radiation [J]. Atmos. Chem. Phys., 12(20): 9581−9592. doi: 10.5194/acp-12-9581-2012
    [25] Wang Z Y, Zhang M, Wang L C, et al. 2021. Investigating the all-sky surface solar radiation and its influencing factors in the Yangtze River basin in recent four decades [J]. Atmos. Environ., 244: 117888. doi: 10.1016/j.atmosenv.2020.117888
    [26] Wei J F, Wang H J. 2004. A possible role of solar radiation and ocean in the mid-Holocene East Asian monsoon climate [J]. Adv. Atmos. Sci., 21(1): 1−12. doi: 10.1007/BF02915675
    [27] Yang X, Zhao C F, Zhou L J, et al. 2016. Distinct impact of different types of aerosols on surface solar radiation in China [J]. J. Geophys. Res., 121(11): 6459−6471. doi: 10.1002/2016JD024938
    [28] Yu L, Zhang M, Wang L C, et al. 2021. Effects of aerosols and water vapour on spatial-temporal variations of the clear-sky surface solar radiation in China [J]. Atmos. Environ., 248: 105162. doi: 10.1016/j.atmosres.2020.105162
    [29] 章大全, 宋文玲. 2018. 2017/2018年冬季北半球大气环流特征及对我国天气气候的影响 [J]. 气象, 44(7): 969−976. doi: 10.7519/j.issn.1000-0526.2018.07.013

    Zhang Daquan, Song Wenling. 2018. Northern hemisphere atmospheric circulation characteristics in 2017/2018 winter and its impact on weather and Climate in China [J]. Meteorological Monthly (in Chinese), 44(7): 969−976. doi: 10.7519/j.issn.1000-0526.2018.07.013
    [30] 张人禾, 闵庆烨, 苏京志. 2017. 厄尔尼诺对东亚大气环流和中国降水年际变异的影响: 西北太平洋异常反气旋的作用 [J]. 中国科学: 地球科学, 47(5): 544–553. Zhang Renhe, Min Qingye, Su Jingzhi. 2017. Impact of El Niño on atmospheric circulations over East Asia and rainfall in China: Role of the anomalous western North Pacific anticyclone [J]. Science China Earth Sciences (in Chinese), 60(6): 1124–1132. doi: 10.1007/s11430-016-9026-x
    [31] Zhao G J, Huang G, Wu R G, et al. 2015. A new upper-level circulation index for the East Asian summer monsoon variability [J]. J. Climate, 28(24): 9977−9996. doi: 10.1175/JCLI-D-15-0272.1
  • 加载中
图(4) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  146
  • HTML全文浏览量:  26
  • PDF下载量:  34
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-19
  • 网络出版日期:  2021-06-15
  • 刊出日期:  2022-08-01

目录

    /

    返回文章
    返回