太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10...

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太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京. Outline. 1. Introduction 2. Solar Activity and Stratospheric Circulation 3. AO and Stratospheric Circulation Anomaly 4. AO and Mei-yu in China 5. Conclusion. 1. Introduction. Ps. 10.7cm irradiance. Labitzke, Van Loon, 1990). Temperature. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

太阳活动影响梅雨的一种可能途经

李 崇 银

全国空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Page 2: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Outline

1. Introduction

2. Solar Activity and Stratospheric Circulation

3. AO and Stratospheric Circulation Anomaly

4. AO and Mei-yu in China

5. Conclusion

Page 3: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

1. IntroductionLabitzke, Van Loon,

1990)

Temperature

10.7cm irradiancePs

Sunspot cycle and location of the subtropical ridge over eastern Australia (R. E. Thresher,

2002)

太阳活动的影响过程需要很好研究

Page 4: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

2. Used data

The 10.7cm solar radiant flux data

ECMWF reanalysis data

Mei-yu data

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3. Solar Activity and Circulation Anomalies in Stratosphere

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HS= high (strong) solar activity

LS= low (weak) solar activity

According to the 10.7cm solar radio flux,we can get high and low solar active year as follows:

HS: 1958, 59, 78, 79, LS: 1962, 63, 64, 74,

80, 81, 88, 89, 75, 76, 84, 85,

90, 91, 2001 86, 95, 96

The Expression of Solar Activity

Page 7: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Temporal variation of standardized indices of the 10.7cm solar radiant flux in winter

Strong

Weak

There are 11 years respectively for strong and weak

Page 8: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Composite geopotential height anomalies at 10 hPain winter for high and low solar activity

(Pan and Li, 2006)

Page 9: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Composite zonal wind anomalies at 10 hPa in winter for high and low solar activity

(Pan and Li, 2006)

Page 10: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Composite temperature anomalies at 10hPa in winter for high and low solar activity (Pan and Li, 2006)

Page 11: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Composite ozone mass mixing ratio anomalies at 10hPa in winter for high and low solar activity (Pan and Li, 2006)

Page 12: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Latitude-pressure section of the zonal wind anomalies for high and low solar activity

+

+

-

-

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Potential vorticity at 10hPa in winter for high and low solar activity case

Page 14: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Corresponding to strong / weak solar activity, the stratospheric circulation has evident opposite variation, particularly in the mid-high latitude.

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4. Relationship betweenthe AO and Stratosphere Circulation Anomaly

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AO (Arctic Oscillation) Thompson and Wallace ( 2000 ) found that the SLP field in the high l

atitude has variation out-of-phase to that in the middle latitude and this patt

ern is symmetric longitudinally. It was named the Arctic Oscillation, or the

Northern Annular Mode (NAM).

Page 17: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Correlation between AO index in March and zonal mean geopotential height in February

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(a) Correlation between AO index in March and 30hPa height in February

(b) EOF1 of 30hPa height in February ( 57.6% )

(c) EOF3 of 30hPa height in February ( 9.5% )

Correl. Coeff. with AO

PC1 PC3

0.35 (95%) 0.33 (95%)

The troposphere AO in March is closely related to the pattern of EOF1 and EOF3 of 30hPa height in February

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Corresponding to positive PC1 , there is downward wave action in ( 30 - 40oN ) from 30hPa to 100hPa.It maybe affect the troposphere circulation

The regression EP flux in February using the PC1

Page 20: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

AO与平流层的关系The regression EP flux in February using the PC3

Corresponding to positive PC3 , there is downward wave action

in ( 60 - 90oN ) from 30hPa to 100hPa.It maybe affect the troposphere circulation

Page 21: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

AO index in March has evident correlation with the stratospheric circulation in February. There is downward wave actionfrom the stratosphere and will affect the troposphere circulation in mid-high latitude.

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5. Relationship between

the AO and Mei-Yu

Page 23: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Temporal variation of standardized indices of the 10.7cm solar radiant flux in winter

Strong

Weak

There are 11 years respectively for strong and weak

Page 24: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

The standard difference summer rainfall in China for strong and weak solar activity year

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强、弱太阳活动年 850hPa 风场的差值(图中所显示的是通过 90 %信度检验的值)

Page 26: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Wavelet analysis for sunspots

Wavelet analysis for Mei-yu in China

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A cross wavelet analysis for the sunspots and Mei-yu in China

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Correlation coefficients between monthly AO indices and mei-yu precipitation from 1958 to 2002. (* indicates the 95% significance level)

月份相关系数 (AO,梅雨 )

1月 -0.01

2月 0.07

3月 -0.31*

4月 -0.04

5月 -0.16

6月 -0.05

7月 0.03

8月 -0.01

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EOF1 of the SLP ( ERA-40 , 20-90N ) in March ( AO index )

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000-2

0

2meiyuao

AO与梅雨的关系

AO index and Mei-yu index

Negative Correlation

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Correlation between the Mei-yu and zonal mean geopotential height in March( 1958- 2002)

AO mode

95 % (significance)99 %

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Correlation between the Mei-yu and SLP/geopotential height i

n March

SLP

SLP 500hPa

500hPa

The Mei-yu is closely related to the AO mode in March

AO与梅雨的关系

Correlation between the AO index and SLP/geopotential heig

ht in March

Page 32: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

The regression circulation in summer using the AO index in March

850-200hPa thickness Zonal mean wind( 110- 150E)

Corresponding to positive AO , there is a cold center in East Asia and downward motion over

the mid-downstream of Yangtze River

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The regression 850hPa wind in summer using the AO index (positive) in March

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The Mei-yu is clearly related to solar activity in decadal time scale. AO anomaly could cause summer circulation anomalies, which is favourable or unfavourable to the Mei-yu rainfall.

Page 35: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Solar Activity

Stratospheric Circulation Anomaly

AO Anomaly

Mei-yu Anomaly

6. Conclusion --- A Schematic Diagram

Page 36: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Solar Activity High Low

+ -

AOPositive Negative

Mei-yuDecrease Increase

Page 37: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Thank You

Page 38: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

太阳活动

地磁场

改变地壳内部磁流体运动

改变地球自转

改变大气角动量

气候变化

直接辐射

对流层大气环流改变

?

紫外线宇宙线

平流层臭氧

云场 SST核幔边界上的地磁能量改变

Page 39: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

SLP 500hPa 100hPa

AO与平流层的关系

用 PC1 回归的 3 月对流层高度场

2 月 30hPa 的 PC1 与 3 月对流层的 AO 模态有密切关系

Page 40: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

AO与平流层的关系

用 PC3 回归的 3 月对流层高度场

SLP 500hPa 100hPa

2 月 30hPa 的 PC3 与 3 月对流层的 AO 形势有密切关系

Page 41: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Potential Vorticity at 10hPa in Winter for High and Low Solar Activity Case

Page 42: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

Solar Activity

Geomagnetic

Magnetic fluidmotion in the Earth.

Rotation of the Earth

Atmospheric angular momentum

Climate Variation

Geomagnetic energy in C-M boundary

Direct radiation

Atmospheric circulationin the troposphere

?

UltravioletCosmic ray

OzoneCloud STA

$$$$$$

Page 43: 太阳活动影响梅雨的 一种可能途经 李 崇 银 全国 空间学术会议, 2009 年 10 月,南京

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

-0.5

0

0.5

Moving correlation between the AO and Mei-yu

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

-0.5

0

0.5

AO in Mar.

AO in May

Gong indicated the Mei-yu has good correlation to AO in May ( 1900 - 1998 ) .But during (1958 - 2002) , the Mei-yu has good correlation to AO in March.

We will consider the correlation between the Mei-yu and AO in March 。

(一)AO与梅雨的关系