500毫巴平均高度场与旬降水量的交叉功率谱分析

本文采用功率谱和交叉功率谱分析方法,以长江下游南京等几个站为例,讨论旬降水量序列与亚欧500毫巴旬平均高度场序列在时间域上的多频振动以及它们的相互联系。通过谱分析得到各种显著周期振动(频率)的地区分布,各种显著相关后延时间的地区分布,以及两个序列中各种周期分量之间的相关指标(指相应频率上的凝聚函数)。这些结果所提供的信息有可能作为进一步探讨天气气候规律和长期超长期预报方法的参考。本文并将进一步把相关场的普查与场和预报量序列的多频振动结构联系起来,以便深入探讨大气运动的前后期对应关系。     

中国干旱气候分区及其降水量变化特征

利用中国614个气象台站1974～2006年历年月平均降水资料,计算各站的降水量距平百分率及其干旱等级序列,采用REOF等方法,对干旱等级序列进行气候分区,并分析各区域50a左右干旱等级的时间演变特征。结果表明：全国降水量具有显著的年代际变化特征,尤其西北地区年代际变化十分突出,其中新疆西部地区在21世纪以来降水量的增加非常明显,增加的程度也是近33a中最强的。根据干旱等级序列的旋转载荷向量将中国划分为11个区域,它们各自具有不同的旱涝特征。干旱等级序列和代表站资料反映出近50a东北、华北及河套地区的干旱明显加重,而西北大部分地区降水量有显著的增加。     

近50a金昌市气候逐渐转入相对暖湿分析

利用线性、多项式回归法对金昌市永昌县气象观测站(1959～2009年)月、季、年平均气温序列、降水量进行连续性变化趋势分析,确定该区域的气温、降水、干燥度变化趋势。应用Mann-Ken-dall法,滑动T-检验法和Yamamoto法检验气温序列变化的不连续性,确定突变的时间。结果表明:永昌县平均气温均呈升温趋势,进入1990年代至今气温持续走高,突变发生在1996年。50a的年降水量也呈波动上升趋势,从1983年以来降水呈相对增加态势,1992～2009年降水量比气候平均值年均多20.6mm,增幅相对较大,降水量序列突变时间是1984年。50a中86%的年份气候处于半干旱状态,而且具有准3a的波动周期,1960年代和1990年代初气候较干旱,历史上最干旱年份出现在这一时期,1970～1978年、1992～2009年气候相对湿润,1998年至今无霜期明显延长,气候有逐渐转入相对暖湿的趋势特点。     

上海气候振动的分析

本文对1873—1959年87年内上海的气候振动做了详细分析,主要结果如下: (1)分析各气候要素10年滑动平均值曲线表明,相同要素在不同月份的振动有很大差异。同一月份不同要素的振动亦不一致。甚至,如气温与最高气温,或降水量与降水日数的振动也并不完全相似。这说明形成气候振动的长期天气过程是十分复杂的。 (2)各气候要素的振动,可以从大气活动中心位置的多年变化得到解释。研究证明,大气活动中心处于一定位置时,经常盛行确定的环流形势与天气过程,后者则直接决定了各气候要素的振动。 (3)1920年以后观测到显著的增暖,并在40年代达到顶点,近10年气温已开始下降。 (4)87年来的气候振动大致可分为五个阶段,其最典型的10年分别为1880—1889年(冷湿)、1890—1899年(冷干)、1910—1919年(冷湿)、1930—1939年(暖干)及1945—1954年(暖湿)。 (5)周期分析表明,气候振动确实有明显的周期性,降水量振动主要有35年及60年左右周期,气温振动分为20—25年、35—40年及70—80年周期。 (6)根据主要周期,计算了未来20年(1960—1979年)降水量及气温距平的10年平均值。结果发现,将来可能盛行冷干气候,而在此以后则可能转向冷湿。     

吉林省气候变化及其对粮食生产的影响

应用气候观测、再分析资料和吉林省粮豆单产资料,研究了气候变化对粮食生产的影响。结果表明：近40多年来在北半球中纬度地区,吉林省是夏季农业生长季（5-9月）的平均温度上升趋势最显著的地区,该省中西部、南部和辽宁省为东北地区年降水量线性减少趋势较显著的地区,气候变化以暖干倾向为主;吉林省东部为年降水量线性增加趋势的显著地区。吉林省气候变暖对自20世纪80年代以来粮豆单产的持续增长起着重要的作用,但在20世纪末期至21世纪初,这种有利作用已不明显,呈现出粮豆单产年际变化随降水量的多寡而振动的特点。     

历史时期“大型环流-天气气候-作物年景”系统低频振动的模拟试验

本文分别采用史料中农业灾情影响收成的记载和近百年气候-年景模式,经处理取得了长江下游地区近千年水稻5级年景长序列。功率谱分析表明,这一气候年景序列具有38—40年极显著周期和105—110年、180—200年显著周期的低频振动,表现为年景偏好期与偏差期的交替变化。然后,运用“环流-天气气候-年景”系统模式,模拟了长江下游近千年气候振动和与其有关的环流演变。     

毛乌素沙区近期气候振动的研究

本文利用毛乌素沙区近40年的气象资料，论述了促使毛乌素地区沙漠化的气候条件。分析该沙区边缘地带与沙化有关的降水量、蒸发等因子的气候变化趋势及期振动所具有的准周期性，建立它们与各环流因子之间的多元线性回归模型。发现年降水量和年干燥度的3年和8—9年周期在该沙区普遍存在，且准3年周期与北半球冷空气活动、西太平洋副高及赤道东太平洋海温的周期振动有关。利用鄂托克1955—1989年的年干燥度序列可以建立AR（2）模型，并依此预测该地1990和1991年的气候可能较常年干燥，1992年气候可能转变为较常年偏湿。     

福建春季开汛时间变化特征及其与后期降水量关系

选择候雨量指标定义了福建春季开汛时间,并利用1960～2008年福建25站的降水资料,建立了福建春季开汛时间序列,使用相关、功率谱等气候统计方法对其近49a来的变化特征进行了分析,还研究了其与后期降水量的关系.结果表明:上世纪70年代后期是福建春季开汛时间由偏迟向偏早转变的过渡期,而90年代初期以后,它又呈推迟趋势;福建春季开汛时间与福建中北部春季降水量、内陆的春夏季降水量以及3月、6月降水量相关较好.     

数据处理方法对中国区域平均降水序列精度的影响

利用地面观测站点资料研究大范围地区的降水长期变化规律,选取不同的指标会使分析结果出现显著差异。利用中国大陆区域内2139个国家站的逐日降水资料,比较不同数据处理方法得到全国和中国西部、中国东部地区的降水量、降水日数和降水强度的区域平均时间序列,探讨对其变化趋势估算的偏差。研究表明,1951—1957年估算的中国区域平均降水量原始值出现虚假的偏高,使趋势估算出现较大误差;1951—2016年中国西部地区平均降水量距平百分率时间序列的波动幅度显著偏大;区域平均降水量、降水日数和降水强度的距平和标准化距平序列较为可信。全国平均降水量、降水日数的原始值和距平值序列都基本反映了中国东部湿润地区降水的变化,降水量距平百分率的变化主要由西部干燥区域的降水变化构成,降水量标准化距平则可综合反映湿润和干燥地区的降水变化。     

近60 a广汉降水变化特征及其经济影响初步分析

选取近60 a广汉地区逐日降水资料,结合当地经济数据,应用一元线性回归、累积距平、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了该区域年、季降水趋势及多时间尺度下降水时间序列的周期变化。并引入经济模型研究县域经济产出对天气变化的反应。结果表明：近60 a广汉地区年降水量近似呈正态分布且总体表现为减少趋势,气候倾向率为-22.5 mm/10a,四季降水量总体均呈减少趋势。在较大时间尺度下,广汉地区呈现“多雨～少雨～多雨”的交替变化,并且近两年降雨呈集中分布,夏涝和冬旱发生频率增多。另外,年降水量突变不显著,存在3个明显的主周期,分别为6 a、12 a和28 a。在这种降水气候背景下,降水量变化会显著影响广汉地区经济总产出,相关程度排序为：第三产业>第一产业>第二产业。日降水量介于0～20 mm的低强度降水天气的减少会导致当年地区经济出现下滑,而日降水量>50 mm的极端降水天气并不会对当年地区经济造成显著影响。     

柴达木盆地东北部过去1437 a的降水变化重建

利用青海柴达木盆地东北缘山地11个地点的祁连圆柏树轮宽度序列,在早期分析祁连圆柏的生长对气候要素响应的基础上,重建了青海德令哈和乌兰地区过去1437 a的年降水量变化序列。重建方程能够解释校准期（1955-2002年）内66%的降水量变化方差,尤其是重建的降水序列的低频变化能够很好地代表器测资料的变化。从过去1437 a的时间尺度来看,近40 a来柴达木东北缘地区处于相对湿润的时期,但最显著的湿润期出现在16世纪晚期。此外,小冰期期间降水量的变幅较大,而中世纪暖期降水低频变化相对较小。另外,重建降水量体现了150～250 a尺度的低频变化特征。     

重庆地区年气温与降水量变化特征及对NPP的影响

选取重庆34个测站1959—2001年共43年逐月平均气温和降水量资料, 利用Thornth-waite Memoriae模型, 即根据植物生物产量与年平均气温、年降水量之间的关系用实际蒸散量估算NPP (净第一性生产力), 采用EOF及MHF小波等方法分析重庆地区年平均气温、降水量及NPP的时空变化特征及相互关系, 最后采用Thornth-waite Memoriae模型分析气温、降水变化对NPP的影响, 并结合未来气候预测结果对NPP的变化进行了预估。结果表明:重庆区域的年平均气温、年总降水量及NPP空间变化均比较有规律, 在整个时间域内, 气温呈下降趋势, 而降水变化趋势不明显, NPP略有下降, 但它们都具有明显的阶段性变化特征, NPP与降水的变化趋势比较一致; 在不同时间尺度上, NPP的变化趋势与降水接近, 在10年时间尺度以下时, 它与气温变化关系不明显, NPP与降水的年际振动特征明显, 而气温的年代际振动特征较显著; 重庆地区“暖湿型”气候对NPP增加最有利, 而“冷干型”气候对NPP增加最不利, 未来50年内重庆地区气温及降水变化趋势将有利于NPP的增加, 2030年前后可能达到最大值。     

21世纪黄河流域上中游地区气候变化趋势分析

 气候变化预估常用的全球气候模式（GCM）难以提供区域或更小尺度上可靠的逐日气候要素序列,针对这一问题,应用统计降尺度模型（statistical downscaling model,SDSM）将HadCM3的模拟数据（包括A2、B2两种情景）处理为具有较高可信度的逐日站点序列。以1961-1990年为基准期,分析了21世纪黄河流域上中游地区未来最高气温、最低气温与年降水量的变化。在A2、B2两种气候变化情景下,日最高气温、日最低气温均呈升高趋势;但A2的变化较显著,日最高气温的升高趋势在景泰站最明显,日最低气温的升高趋势在河曲站最显著。流域平均的年降水量变化范围为-18.2%～13.3%。A2情景下降水量增加和减少的面积基本相等,宝鸡站降水量增加最多;B2情景下大部分区域降水减少,西峰镇降水量减少最显著。     

21世纪黄河流域上中游地区气候变化趋势分析

气候变化预估常用的全球气候模式（GCM）难以提供区域或更小尺度上可靠的逐日气候要素序列,针对这一问题,应用统计降尺度模型（statistical downscaling model,SDSM）将HadCM3的模拟数据（包括A2、B2两种情景）处理为具有较高可信度的逐日站点序列。以1961-1990年为基准期,分析了21世纪黄河流域上中游地区未来最高气温、最低气温与年降水量的变化。在A2、B2两种气候变化情景下,日最高气温、日最低气温均呈升高趋势;但A2的变化较显著,日最高气温的升高趋势在景泰站最明显,日最低气温的升高趋势在河曲站最显著。流域平均的年降水量变化范围为-18.2%～13.3%。A2情景下降水量增加和减少的面积基本相等,宝鸡站降水量增加最多;B2情景下大部分区域降水减少,西峰镇降水量减少最显著。     

CDF-T方法在站点尺度日降水预估中的应用

基于1961-2015年上海降水观测数据和8个全球气候模式GCMs模拟的日降水量数据,采用累计概率分布函数构建转换模型CDF-T建立了站点尺度日降水量的统计降尺度模型。结果表明,降尺度模型显著改善了GCMs对降水日数偏多、降水强度偏低和降水量偏少的模拟结果。与利用全年日降水序列建模结果相比,利用汛期日降水序列建模更好地刻画了汛期降水的累计概率分布曲线,同时提高了汛期总降水量、降水强度和年平均暴雨日数、暴雨量、暴雨强度的均值和变化趋势的降尺度效果。模型对较长年份的暴雨重现期订正效果更佳。与当代(2006-2015年)气候相比,2016-2095年上海降水呈现以下特征:全年和汛期总降水量和降水强度增加,降水日数减少,未来可能出现更多的旱涝年;汛期降水极端性增强,暴雨降水均值和极端值均增加;50年以上重现期的年最大日降水量未来呈前40年减少后40年增加的变化。CDF-T模型为站点尺度气候变化影响评估和未来预估提供降尺度技术和基础气候数据。     

塔里木盆地西缘近300年降水量变化重建

：昆仑山北坡西部山区是树木年轮气候研究的薄弱区域。本文在位于公格尔山北坡的喀山河流域山区采集了雪岭云杉的树芯标本,分析了树轮宽度标准年表对塔里木盆地西缘气候要素的响应关系,发现了该区域的树木径向生长主要受水分条件限制,标准年表与塔里木盆地西缘6站上年7月至当年6月平均降水量的相关系数达到0.692。利用树轮宽度年表和年降水量之间的线性回归方程重建了塔里木盆地西缘1715—2014年降水量序列,转换方程的方差解释量为48.0%,且稳定可信。重建的降水序列记录了21个极端干旱年和21个极端湿润年。重建降水量的31年快速傅里叶变换（FFT）滑动序列分析发现塔里木盆地过去300年降水序列存在5个偏干阶段1725—1750、1777—1806、1821—1843、1854—1887和1911—1990年）和6个偏湿阶段（1715—1724、1751—1776、1807—1820、1844—1853、1888—1910和1991—2014年）,20世纪80年代中期以来增湿趋势明显,且还在持续。塔里木盆地西缘干湿变化的韵律与相邻区域的树木年轮水分记录是一致的,几个显著的干湿阶段均能较好地对应,只是其变化幅度和持续的时间存在差异。 关键词：塔里木盆地;公格尔山;雪岭云杉;树木年轮;降水量     

天津市气候变化及其与城市化发展的关系

根据天津地区气象站近50年的气象数据,采用回归分析、滑动平均、Morlet小波变换和Mann-Kendall检验法研究天津地区气候要素的变化规律;采用趋势拟合与相关分析,研究近30年各气候要素与地区生产总值、城镇人口百分比、城乡居民收入差、全社会固定资产投资额等各项城市化进程指标的关系.结果表明:1)近50年来,天津地区年均气温增幅为0.35℃/(10 a),呈极显著的上升趋势,年降水量减少趋势不明显,但其时间序列周期振动较明显,日照时数呈极显著的下降趋势;2)20世纪80—90年代初期为天津地区气温、日照时数和城郊温差、日照时数差的跃变年份;3)各项城市化进程指标分别与天津地区气温、日照时数有着极显著的正相关、负相关性,表明它们与天津城市热岛、暗岛的发展关系密切.     

干旱、半干旱区域降水趋势可预报期限的初步研究

应用中国西北和美洲大陆中部干旱、半干旱区域７个长记录站的月降水量记录，分析了降水趋势的可预报期限问题。结果表明：月降水量标准化系数序列的可预报尺度为３个月左右。将该序列进行差分运算后，误差倍增时间会显著加长。     

青海省历史气候资料迁站资料的均一化处理

针对青海省气象台站迁移引起的历史气候资料序列不均一问题,通过建立参考序列的方法,对1961年以来有过迁站记录台站迁站年份以前月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温以及月降水量历史序列作了订正处理,并将全省2003年以前人工观测资料与2004年以后自动粘资料的上述要素做了衔接,以使气候资料序列能够真实反映气候变化的客观事实,为气候业务和科研工作提供基础依据。     

中国近50a气候变化复杂性分析

分析了我国气温和降水量变化的兰帕尔－齐夫复杂度空间分布特征，结果表明，平均而言，我国平均气温和降水量变化的复杂度约为10－11，小于随机序列的复杂度13，年平衡气温变化序列的复杂度最小，秋季平均气温变化序列的复杂度最大，季节和年平均气温序列的复杂度小于月平均气温变化序列的复杂度，月总降水量变化序列的复杂度为西部，北部大于南部和东部，我国东南沿海地区气候要素变化的复杂度最大。