1961-2016年新疆单站不同等级冷空气过程气候特征及变化

利用新疆1961年1月-2016年12月资料完整的89个国家气象观测站的日最低气温资料,根据中国气象局2017年发布的行业标准《冷空气过程监测指标》（QX/393-2017）的单站冷空气等级,计算近56 a来新疆各单站不同等级冷空气过程的发生频次、降温幅度、持续天数,应用线性趋势、EOF分解等分析方法,对新疆各单站不同等级冷空气过程的时空分布特征进行分析。结果表明：新疆单站不同等级冷空气年平均频次和年累计天数均表现为中等强度冷空气最多、寒潮次多、强冷空气最少,空间分布都呈现为北疆多、南疆少的分布特征;中等强度冷空气和强冷空气区域平均的年平均频次和年累计天数的年际变化均呈不显著减少趋势,寒潮均呈显著减少趋势,而空间分布上不是整体呈减少趋势,甚至个别地区呈显著增加趋势;中等强度冷空气和强冷空气在秋季前期和春季后期发生较多,寒潮则在冬季发生较多;中等强度以上冷空气年累计降温呈现北疆大、南疆小的分布特征,区域平均的年累计降温呈显著减小趋势;新疆年寒潮频次和年累计降温第一模态的方差贡献率分别为33%、39%,远远大于其它模态,第一模态（即主模态）的空间分布二者均表现为整个新疆为一致的正值,说明其变化趋势在全疆具有一致性的特征,另外北疆特征值较大,南疆特征值较小,说明北疆更容易出现异常,南疆不易出现异常。     

汉江流域降水多时间尺度特性及其与环流因子的相关性分析

首先利用Morlet小波对汉江流域降水进行多时间尺度分析,然后分析主要周期下汉江流域降水与74个环流因子的相关性.结果表明:近50年,汉江流域降水有4,7和18年的主要周期,其中以18年的主要周期最为突出,降水呈现偏少的趋势,同时降水量与西太平洋副高面积指数、冷空气、东太平洋副高北界、北半球极涡中心位置等14个环流因子具有非常强的正相关,而与东亚槽位置、太平洋区极涡强度指数、亚洲区极涡强度指数有非常强的负相关.研究成果将为今后提高汉江流域降水预报水平和有效开展汉江流域及长江中下游防汛抗旱工作提供科学依据.     

1961—2007年辽宁省积雪变化特征及其与温度、降水的关系

使用辽宁省52个气象观测站1961—2007年积雪初、终日期、积雪期(积雪初、终间日数),以及同期温度、降水资料,分析了该区积雪的变化特征及其与温度和降水的关系.结果表明:辽宁省平均积雪初日为11月19日,终日为3月23日,平均积雪期为125 d;近47 a积雪初日无显著变化趋势,积雪终日提前约13 d,主要分布于辽宁南部沿海地区,积雪日数缩短约13 d,主要位于辽宁中部、东部大部分地区及北部部分地区.近47 a中,辽宁省积雪初日在1998年发生了突变;积雪终日发生了2次突变,分别是1974年和1992年;积雪期未出现显著突变点.积雪初、终日及积雪期具有一定的周期变化特征,积雪初日与11月份气象要素具有很好相关性,且受0℃开始日期制约,积雪终日与4月份气象因子相关性较与其它各月高,且与10℃结束日期有较强相关性.积雪初、终日期对温度较对降水敏感,且与平均地面温度较与平均气温关系更为密切;温度越低,降水量越多,积雪持续时间越长,且温度在积雪维持方面更为重要.     

河西走廊东部结冰初、终日气候特征

利用1961-2015年河西走廊东部5个气象站点结冰初、终日观测资料和地、气温资料,采用现代气候诊断分析方法,分析了河西走廊东部结冰初、终日的时空变化特征以及结冰初、终日与地、气温的关系。结果表明：受海拔、地形地势、植被覆盖和地表岩性等影响,在空间分布上,结冰初日为山区最早,荒漠区次之,绿洲平原区最晚;结冰终日为山区最晚,荒漠区次之,绿洲平原区最早;各地结冰初、终日存在一定的异常性,正常结冰初、终日的年份概率均在60%左右,偏早和特早结冰初日以及偏晚和特晚结冰终日的年份概率均在20%左右,结冰初、终日与气温的异常年份有较好的对应关系。在时间变化上,结冰初日呈推迟趋势,结冰终日呈提早趋势,结冰初日推迟的幅度比结冰终日提早的幅度更大;结冰初、终日时间序列均分别存在10~12 a、8~10 a的准周期变化。结冰初、终日与地、气温和海拔具有极显著相关性,地、气温每升高1℃,结冰初日分别推迟约3.0 d、3.5 d,结冰终日分别提早约4.2 d、4.9 d;海拔每升高100 m,结冰初日提早约1.8 d,结冰终日推迟约2.5 d;结冰终日对气候变暖和海拔变化的响应程度比结冰初日更敏感。     

1961—2016年东北地区冬季寒潮事件变化特征及其对区域气候变暖的响应

利用东北地区1961—2016年164个气象台站逐日平均气温和最低气温数据,根据国家标准《寒潮等级》（GB/T 21987—2017）的单站冷空气等级,计算近56年来各单站不同等级冷空气过程的频次、强度、持续日数,应用趋势系数、Mann-Kendall检验、小波分析、相似系数等统计方法,研究了东北地区三种类型寒潮（超强寒潮、强寒潮、寒潮）的气候变化特征。结果表明：三种类型寒潮日数空间分布存在明显的地区差异,高海拔地区相对偏多,低海拔和平原地区相对偏少。年尺度上,1961—2016年三种类型寒潮日数和站次呈减少趋势,减少速率呈现为超强寒潮＞强寒潮＞寒潮;年代尺度上,三者均在20世纪60年代到70年代末期相对偏多,1980年开始进入一个相对偏少的时段,21世纪00年代中期以后有小幅度增加;寒潮日数和站次均存在明显的3~5 a短周期性变化。1961—2016年东北地区冬季气温在空间变化上全区呈一致的增加趋势,66%的站点增温显著,检测到冬季气温的突变点为1981年。东北地区气候变暖后,三种类型寒潮日数和站次均有明显的减少。     

气候变暖背景下阿勒泰地区寒潮活动变化特征

利用阿勒泰地区7个气象台站1961-2012年逐日气温资料,采用线性趋势法、Morlet小波分析和相关分析方法分析了阿勒泰地区寒潮频次的气候变化特征和大气环流指数特征.结果表明:阿勒泰地区寒潮次数接近于强寒潮次数的2倍,阿勒泰地区寒潮和强寒潮的月际分布均为单峰型,11月-翌年2月是寒潮集中发生期,9月和5月寒潮很少.近52 a来阿勒泰地区寒潮和强寒潮次数均表现为减少的趋势,且寒潮次数的减少速率较快;寒潮和强寒潮活动偏强年和偏弱年有较好的一致性,只是强寒潮频数偏强、偏弱的年份较少.寒潮和强寒潮距平指数序列存在多时间尺度结构,并存在着明显的年代际尺度的周期性变化.相关分析表明大气环流特征量与阿勒泰地区寒潮日数具有较好的对应关系.     

1961 - 2018年河西走廊寒潮频次时空变化特征及其环流影响因素研究

寒潮是我国北方地区冬、 春、 秋季节常见气象灾害之一, 产生的危害严重影响社会经济发展和人们生产生活。河西走廊生态环境脆弱且处于寒潮影响的重要区域, 揭示河西走廊寒潮频次时空变化特征可以为农牧业防灾减灾提供参考。基于1961 - 2018年河西走廊12个气象站逐日最低气温数据, 采用数据统计和空间可视化表达方法, 分析近60 a河西走廊寒潮频次时空变化特征, 并探讨北极涛动（AO）异常与寒潮频次的响应关系。结果表明： 从时间上看, 河西走廊的寒潮主要发生在10月至4月, 其中11月、 12月、 4月为寒潮高发时期, 近60 a河西走廊寒潮频次呈现出下降的趋势, 其中在20世纪80年代出现明显的低值, 下降趋势在季节上表现为秋季>春季>冬季; 河西走廊寒潮发生频次具有显著的空间差异, 其中西部地区最多, 东部地区居中, 中部地区最少; 北极涛动（AO）强弱与河西走廊寒潮频次变化具有时空响应关系, 当AO处于负相位时, 河西走廊各气象站寒潮发生频次较多, 并且在河西走廊东部和西部表现的较为明显。     

1951-2006年黑龙江省积雪初终日期变化特征分析

利用黑龙江省1951-2006年积雪初终日期资料, 采用统计方法研究了黑龙江省积雪初终日期的时空变化特征. 结果表明: 黑龙江省多年平均有5.5个月的可积雪期, 积雪初日北早南晚, 南北相差1个月;终日南早北晚, 南北相差1.3个月. 积雪初日推后1.9 d·(10a)~(-1), 终日提早1.6 d·(10a)~(-1). 积雪初/终日期的退后/提前主要在较低纬度的平原地区.     

2000-2014年西藏雅鲁藏布江流域积雪时空变化分析及对气候的响应研究

利用2000-2014年MODIS逐日无云积雪产品对雅鲁藏布江流域积雪特征的空间分布及变化、积雪随高程变化的规律进行了分析,并采用被动微波数据SMMR （1979-1987年）和SSM/I （1988-2008年）以及中国地面降水和气温0.5°×0.5°日值格点数据集,研究了雅鲁藏布江流域关键积雪参数对气候要素的响应等。结果表明：流域下游积雪日较大且变化剧烈;流域整体上呈显著减少的趋势;积雪日随高程的上升而增加;流域内降水呈不显著的增加趋势,而气温呈显著的增加趋势,最高气温对积雪变化影响最大;气温对积雪终日的影响明显高于积雪初日;在积雪消融期降水的增多促进了积雪的消融。     

2013年青海北部春季旱涝急转的特征及其成因分析

利用1961-2013年3-5月的逐日降水、气温和高度环流场资料, 计算了月季降水、气温序列、气象干旱指数序列、高原地面加热场强度指数序列, 研究了春季旱涝急转的主要特征及其规律, 解释了2013年青海省春季降水前期偏少、后期偏多和旱涝急转的成因. 结果表明: 2013年3月1日-4月27日青海大部分地区降水偏少、气温偏高, 出现了大范围不同程度的气象干旱, 海北大部分地区出现50 a一遇的特大气象干旱, 西宁大部分地区出现25 a一遇的严重气象干旱; 4月28日-5月20日青海大部分地区降水偏多, 气温偏高幅度开始逐步减小, 前期的干旱得到缓解, 并出现了大范围不同程度的渍涝, 旱涝急转的台站达21个. 通过对比分析发现, 若极涡面积偏小、中亚和西亚低压槽维持时间长、冷空气主要在欧洲东部和亚洲西部地区堆积、进入中国的冷空气路径偏西、高原位势高度场偏低、东亚槽位置偏东、西太平洋副热带高压北界位置偏北时, 青海降水偏多, 容易出现渍涝. 在相反的环流形势下, 青海降水偏少, 容易发生干旱. 4月干旱和5月渍涝处在青海高原降水长期变化的大气候背景之下, 前期1-3月青藏高原地面加热场强度偏强、春夏季过渡时间提前也有助于青海5月异常降水的形成.     

1961-2012年辽宁省极端气温事件气候变化特征

利用辽宁省52个气象台站逐日平均气温、 最高气温和最低气温数据, 使用国际通用的10种极端气候指数, 研究了1961-2012年辽宁省极端气温事件的气候变化特征. 结果表明: 年平均极端气温事件空间分布存在明显的地区差异. 时间尺度上, 1961-2012年辽宁省年及四季极端暖事件(暖昼日数、 暖夜日数、 夏季日数、 热带夜数和热浪持续指数)呈增加趋势, 极端冷事件(冷昼日数、 冷夜日数、 结冰日数、 霜冻日数和寒潮持续指数)呈减少趋势; 极端暖事件在20世纪90年代中期开始明显增加, 极端冷事件在20世纪80年代末期开始显著减少; 极端暖事件的变化速率要小于极端冷事件. 辽宁省气温日较差有增大的趋势, 极端暖(冷)事件的增加(减少)在秋季(冬季)最为显著. 空间变化上, 极端气温事件在全省基本都呈一致的增加或减少的分布. 多数极端气温事件均存在8 a左右的周期, 检测到的突变的时间大致在20世纪80年代中期到90年代末期. 20世纪80年代末期辽宁省气候变暖后, 极端暖事件和冷事件均有明显的增加和减少.     

中国北方地区寒潮时空特征及其成因分析

基于中国北方地区269个站点1960 - 2017年逐日气温观测数据与大气环流指数等, 采用线性回归、 相关分析、 反距离加权法（IDW）及熵权法等方法, 探讨了近58年中国北方地区寒潮频次的时空变化特征及影响因素, 进而利用研究区耕地面积、 人均GDP、 农作物播种面积等社会经济统计数据, 从致灾因子、 孕灾环境、 承灾体易损性、 防灾减灾能力四个方面对中国北方地区寒潮进行风险区划分析。结果表明： 近58年来, 中国北方地区寒潮频次总体呈0.2次·（10a）^-1的速率减少, 近58年研究区域共发生了159.7次寒潮, 其中冬季和十一月份寒潮频次最多。高频次出现在吉林省靖宇县、 安图县, 内蒙古阿尔山市、 苏尼特左旗、 苏尼特右旗, 频次高达508次以上, 平均每年8.8次, 最少寒潮频次出现在华北南部, 新疆喀什和阿克苏。不同等级寒潮频次差距较大, 一般寒潮频次最多, 共102.9次。一般寒潮、 较强寒潮、 强寒潮、 特强寒潮与寒潮频次在空间分布上比较相似, 大体呈由南向北增加的分布规律, 东北地区是寒潮的活跃区, 华北地区的活跃区在内蒙古中部, 西北地区寒潮活跃区主要在新疆阿勒泰地区。年尺度而言, 中国北方地区寒潮主要受CA、 APVII、 AO和APVAI的影响, 各季节影响因子有所差异, 春季寒潮主要受CQ和CA的影响, 秋季寒潮与APVII、 CA、 AO关系显著, 冬季寒潮与APVII、 CA、 AO、 SHI均达到显著相关关系。综合风险区划结果表明, 新疆阿勒泰地区、 黑龙江大兴安岭地区、 吉林省东南部以及山东省为寒潮发生的高风险区, 低风险区分布在新疆阿克苏和喀什地区, 与寒潮频次空间分布相吻合。     

青海夏季干旱特征及其预测模型研究

利用1961-2008年青海非干旱区(除柴达木盆地)地面气象观测资料、 74个环流特征量、 海温资料、 北半球500 hPa高度场网格点资料以及500 hPa高度场遥相关, 对夏季干旱的变化趋势和干旱发生的机理进行了研究.结果表明:1961-2008年夏季青海省非干旱区、 东部农业区分别发生干旱15 a、 18 a, 发生干旱的年几率为31.3%、 37.5%; 东部农业区发生干旱的几率较大, 中轻度干旱发生几率大于特大、 重度干旱.夏季典型干旱年500 hPa欧亚中高纬度上空高度距平分布为正距平, 极涡偏弱; 非干旱年蒙古到青藏高原上由负距平控制, 极涡偏强, 偏向东半球, 印缅低压槽十分活跃.当夏季西大西洋型、 上年秋季欧亚纬向环流指数偏弱, 而4月西太平洋型偏强, 8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏强, 夏季容易发生干旱; 反之, 当夏季西大西洋型、 上年秋季欧亚纬向环流指数偏强, 而4月西太平洋型偏弱, 8月青藏高原地面加热场强度距平指数偏弱, 则夏季不易发生夏季干旱. 1961-2008年模拟方程的准确率为83.3%, 2009-2010年预测结果与实况接近, 趋势预测准确.     

辽宁省冬季区域暴雪水汽输送特征

利用1949 - 2015年NCEP/NCAR逐日及月平均资料, 对辽宁省冬季区域暴雪水汽输送特征进行研究, 结果表明： 受冬季风影响, 辽宁省冬季降水水汽主要来自西边界中纬度西风气流的输入, 区域暴雪的发生是经向水汽异常输送的结果, 西风带偏西气流与日本海反气旋性环流西南侧偏南气流在辽宁省交汇是辽宁省区域暴雪产生的主要原因。辽宁省区域暴雪水汽源地主要有西太平洋、 日本海、 东海和黄海, 其中东海、 黄海是直接的水汽源地。日本海高压是辽宁省区域暴雪水汽输送的关键系统, 82.4%的区域暴雪过程海平面气压场有日本海高压存在, 根据其位置和强度可分为偏北型、 偏南型和高压脊型, 不同环流型高压水汽输送强度不同, 区域暴雪分布范围不同。东海、 黄海湿度平流作用和风场辐合作用是辽宁省区域暴雪产生的贡献因子, 不同环流型日本海高压湿度平流作用的贡献不同。     

青海高原冬季持续低温集中程度的气候特征及其成因

采用青海高原37个台站1961-2010年逐日气温数据, 着重讨论了持续3 d及以上低温过程集中程度的变化特征及其发生机制.结果表明: 低温集中度(LTCD)和集中期(LTCP)具有表征低温在时空场上非均匀性的较好分辨力; 近50 a青海高原冬季低温事件及其集中度均呈逐年明显减少趋势, 集中期明显提前; 利用REOF结合CAST方法分区并探讨了影响青海不同区域低温集中度的主要环流系统及因子, 发现影响柴达木盆地的主要系统为极涡和北大西洋涛动, 而青南牧区主要是由于局地气候反馈机制影响; 唐古拉地区的主要影响系统位于极区、 乌拉尔山地区及东部鄂霍次克海附近; 与东部农业区的相关体现为自西向东呈"+ - +"波列型分布, 反映冷空气不断东移过程中受东部高压阻塞, 在东部农业区堆积, 形成冷空气过程从而造成该地区集中度偏高.     

黑龙江省两次温带气旋暴雪过程对比分析

利用多种资料对黑龙江省两次由江淮气旋和蒙古气旋合并引发的暴雪过程的水汽、热动力条件和中尺度特征进行了对比分析。结果表明：（1）两次暴雪过程都发生在北支槽和短波槽合并、北支槽北部有冷涡的背景下,850 hPa上低涡合并促使江淮气旋和蒙古气旋合并;气旋合并后,低空急流为降雪提供了充足水汽,强暖平流使气旋爆发性发展,导致降雪加强。（2）两次降雪过程都表现出逗点云系的合并发展,"1211 "暴雪过程中高层形成涡旋偏西,700 hPa低涡东部偏南风引导气旋北上西折,低空急流和地形共同作用使暖湿空气强烈辐合上升,产生对流云,暴雪发生在A类逗点云系的头部,降雪强度大,范围广;"1412"暴雪过程高空槽低涡位置偏东,700 hPa低涡东部西南风始终引导气旋向东北方向移动,近地面层具有冷垫,暴雪主要发生在B类气旋逗点云系头部西侧中低云团中,降雪范围和强度较"1211"过程小。（3）低层（0.3 km）冷空气侵入和中高层（5.5 km）转为偏北风对判断降雪开始和结束有很好的表征意义。（4）冷涡前部强高压脊使冷涡移动缓慢,从而延长了降水的持续时间,气旋移动路径与高压脊伸展方向密切相关。     

1991年初夏江淮大水的天文因素──太阳质子耀斑爆发

研究了1991年初夏江淮大水前,北半球环流的异常与太阳上的一系列质子耀斑之间的关系.研究结果表明:太阳上连续不断的质于耀斑爆发是1991年初夏江淮大水的重要天文因素.太阳质子耀斑可能触发或加剧了极涡的冷空气南下,低空西南急流的东移和西太平洋副热带高压的西伸北移过程.由于冷热气流多次在长江中下游和淮河地区相遇.因而形成了频繁的暴雨和特大暴雨过程,造成了江淮地区的特大洪涝灾害.     

黑龙江省气温演变及未来趋势分析

利用1961-2015年的年平均及月平均气象资料,对黑龙江省全年、暖季与冷季平均气温进行分析,发现冷期和暖期持续时间相近,周期内的冷期和暖期平均气温相差较大。全年和冷季气温冷、暖期转换年份分别为1964年（暖转冷）、1988年（冷转暖）、2009年（暖转冷）;暖季气温转换年份分别为1969年（暖转冷）、1996年（冷转暖）、2015年前后（暖转冷）。利用模式方法和统计方法分别对2016-2030年黑龙江省气温变化趋势进行探讨,发现未来暖季和冷季气温上升幅度均变缓或者停滞,可能进入相对冷期。