湖南气候对全球气候变化的响应

利用湖南省96个台站1960—2010年逐日气象观测资料,在进行均一性检验和订正的基础上对湖南省气候变化事实进行检测分析。结果表明:湖南气候与全球气候变化一致,呈现以变暖为主要特征的变化,且变暖存在季节、地域上的差异,冬、春、秋气温变暖趋势显著,增暖幅度最大的区域在湘北地区;对气候变暖响应敏感的要素主要是与平均气温、冬季气温相关密切的要素,如季平均气温、年平均最低气温、活动积温等;湖南气温在突变时间上具有较好的时间逻辑关系;湖南降水量无显著趋势变化,但极端降水增加,地域性差异明显,湖南东部地区降水量呈现明显增加趋势,日降水量大于等于100 mm的日数呈显著增加趋势;湖南日照时数、风速、相对湿度均呈现显著减少的变化趋势。     

青藏高原中东部夏季极端降水年代际变化特征

基于中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集得到的均一化降水序列,计算了夏季极端降水指数,分析青藏高原中东部1961—2014年夏季极端降水年代际变化趋势。结果表明:青藏高原中东部地区夏季降水量占全年总降水的50%以上,且夏季降水的变化趋势存在区域性差异,北部站点主要为增加趋势,南部增加和减少趋势的站点相当。夏季极端降水除西藏东部主要为减少趋势外,其他地区主要为增加趋势,且极强降水量的年代际变化趋势显著。大部分夏季极端降水指数的变化趋势在1970s发生转折,在此之前表现为减少的趋势,之后为增加趋势。通过Mann-Kendall趋势检验,在2000年之后强降水量和极强降水量出现突变。     

近50年中国地面气候变化基本特征

采用国家基准气候站和基本气象站的地面资料,系统地分析了中国大陆地区1951年以来近地表主要气候要素演化的时间和空间特征。结果表明,中国近50 a来年平均地表气温变暖幅度约为1.1℃,增温速率接近0.22℃/(10 a),比全球或半球同期平均增温速率明显偏高。地表气温增暖主要发生在最近的20余年,其季节和空间特征与前人分析结论基本一致。降水量变化趋势对所取时间段和区域范围敏感。1951年以来全国平均降水量变化趋势不明显,但1956年以来略有增加。降水变化的空间特征明显而相对稳定,东北北部、包括长江中下游的东南部地区和西部广大地区降水增加,而华北地区以及东北东南部和西北东部地区降水明显减少。分析还发现,近50a来全国平均的日照时数、平均风速、水面蒸发等气候要素均呈显著下降趋势,但积雪地带的最大积雪深度却有所增加。中国日照时间和水面蒸发量变化的空间特征很相似,减少最明显的地区均发生在华北和华东,新疆次之。影响中国年代以上尺度气候变化的因子错综复杂,人类活动引起的大气中温室气体浓度增高可能在一定程度上影响了中国近50 a来的气候,但考虑到尚存的不确定性,目前仍不能给出明确结论。中国东部大部分地区日照时间和水面蒸发量减少可能均起源于人为排放的气溶胶影响,平均风速减弱也有利于水面蒸发量下降,而在西部地区云量和降水量的变化可能更重要。     

53年来共和盆地气候变化特征及其突变研究

利用共和盆地地区2个气象台站1960—2012年气温、降水量资料,分析了该地区气温、降水量和蒸发量等气候要素的变化特征及其突变情况。结果表明:近53年来共和盆地四季及年平均气温普遍升高,年、秋、冬季平均气温增温更为显著,年平均气温的升高主要是由于夏、秋季平均气温的升高引起的;年和春、夏、冬季降水量呈增加趋势,而秋季则呈减少趋势,降水量呈增加趋势南部大于北部,但整个盆地降水增加或减少的变化趋势不十分突出,仍维持暖干状态;共和盆地地表蒸散量除秋季以微弱趋势增加外,年和其余季节均以微弱减少趋势为主,年和四季共和盆地地表蒸散量变化不突出。盆地北部仍以暖干化趋势为主,南部气候向暖湿化转变的趋势。共和盆地年平均气温均在1987年出现了突变,但较北半球的突变早;冬降水量20世纪70年代初期出现了由少向多的突变;年、春季、冬季蒸散量分别在1961—1983年、1962—1983年、1962—1984年间发生突变。     

青藏高原区域气候变化及其差异性研究

利用1961—2007年青藏高原66个气象台站气温和降水量资料,通过典型气候分区,系统研究了近47年来青藏高原气温、降水量等气候因子时空演变规律,揭示了青藏高原不同区域气候变化的差异性。研究表明:近47年来,青藏高原的气候呈现出显著增暖趋势,年平均气温以0.37℃/10a的速率上升,气候变暖在夜间要较日间明显。冬季较其他季节明显,2月气温由冷向暖的转变最为显著,8月最不显著,且在某些区域有变冷迹象;高原边缘地区气候变暖要明显于高原腹地,青海北部区特别是柴达木盆地是青藏高原气候变化的敏感区。降水量总体表现出增多态势,气候倾向率达9.1mm/10a,但区域性差异较为明显,藏东南川西区是青藏高原降水量增多最显著的地区;12月至次年5月即冬春季整个青藏高原降水量随着气候变暖而增多,7月和9月黄河上游区1987年后干旱化趋势明显。     

长江三角洲近46a气温和降水的变化趋势

利用长江三角洲地区84个气象站观测数据,分析了长江三角洲1961—2006年气温和降水的时空变化趋势。结果表明,46a间长江三角洲地区年平均气温上升趋势显著,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之。增温显著区域与城市带分布区域吻合。极端最低气温有明显上升,而年极端低温事件日数的下降趋势显著。部分地区的极端最高气温呈上升趋势,在城市密集带尤为突出。年降水量没有明显的变化趋势,但降水的季节分配有所变化,冬、夏季降水量呈现显著上升趋势,秋季降水量明显下降,春季没有明显变化。     

长江三角洲近46 a气温和降水的变化趋势

利用长江三角洲地区84个气象站观测数据,分析了长江三角洲1961—2006年气温和降水的时空变化趋势。结果表明,46 a间长江三角洲地区年平均气温上升趋势显著,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之。增温显著区域与城市带分布区域吻合。极端最低气温有明显上升,而年极端低温事件日数的下降趋势显著。部分地区的极端最高气温呈上升趋势,在城市密集带尤为突出。年降水量没有明显的变化趋势,但降水的季节分配有所变化,冬、夏季降水量呈现显著上升趋势,秋季降水量明显下降,春季没有明显变化。     

1961-2010 年东北地区降水事件时空均匀性研究

利用1961-2010年东北三省和内蒙古四盟90个气象站逐日降水资料,分析了中国东北地区降水事件的气候特征及时空分布均匀性变化。结果表明：近50 a来,东北地区年降水量略有减少,但冬、春季降水量显著增加;考虑降水日数,冬、春季降水量增加主要是由于降水强度的增加,夏、秋季降水量减少主要是由于降水频次的减少。气候变暖的大背景下,虽然年降水量线性变化趋势并不明显,但是降水量年际间分布不均匀性增加,降水有向极端化发展的趋势,夏、秋季表现更为明显,各等级降水事件尤其是降雪在近20 a时间分布明显不均匀。降水量空间均匀性在1993年发生转折突变,突变后空间不均匀性增加,降水日数空间均匀性在1986年发生变率突变,突变后振荡加剧。降水事件时空不均匀性的增加一定程度上造成了东北地区旱涝事件发生可能性增加,不同地域旱涝事件同发现象加剧。     

青藏高原东部气候变化及其对长江上游水资源的可能影响

依据青藏高原东部1961～2003年共43年气象资料以及长江上游宜昌站1890～2000年共111年年径流资料,非参数统计和参数统计方法相结合,分析了青藏高原东部及长江上游水文气象时间序列特性,探讨了青藏高原东部未来气候变化情景下长江上游水资源的可能变化：研究表明：青藏高原东部气温有明显升高的趋势;青藏高原东部降水量有波动性变化,但并不具有显著的变化趋势;长江上游年径流量呈现明显减少的趋势,特别是近10年减幅十分显著。在未来数十年或更长时间,青藏高原东部若出现最不利的气温显著升高且降水大幅减少的“暖-干”气候组合,长江上游水资源将会大幅度减小,若出现气温变化不大而降水增幅较大的“冷-湿”气候时,长江上游水资源则会有较大幅度增加。     

1961-2009年三江源地区气候变化特征分析

利用三江源地区18个气象台站1961—2009年气温、年最高气温、年最低气温、降水量、降水日数等资料,分析了该地区年最高气温、年最低气温、降水量、降水日数等气候要素的变化趋势。研究表明:近49年来三江源年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均在升高,升高速率平均最低气温明显大于平均气温和平均最高气温,年平均气温的升高主要是由最低平均气温升高引起的;三江源年和四季降水量均呈增多趋势,冬、春季降水量增幅最明显,年降水量变化的空间分布北部增多而东南部减少,年降水量除20世纪70年代—21世纪初均呈增加趋势;年和冬、春季≥0.1mm降水日数增加,而夏秋季降水日数减少;年和冬、夏、秋季潜在蒸散量呈显著性增加趋势,春季变化则不明显;年和四季平均风速均呈显著下降趋势;年和四季日照时数变化不显著。     

东亚季风近几十年来的主要变化特征

本文简要综述了关于东亚夏季风和冬季风近几十年来的主要变化特征的若干研究结果,特别是关于其年代际变化方面.夏季风及夏季气候的主要变化特征有:1970年代末之后东亚夏季风的年代际时间尺度的减弱以及相应的我国夏季降水江淮流域增多而华北减少、1992年之后我国华南夏季降水增多、1999年之后我国长江中下游夏季降水减少而淮河流域夏季降水增多、东亚夏季风和ENSO之间的年际变化相关性存在不稳定性.而关于东亚冬季风与冬季气候的主要变化特征有:1980年代中期之后东亚冬季风及其年际变率减弱、1970年代中期之后冬季风和ENSO的年际变化相关性较弱、近年来的北极秋季海冰减少对北半球冬季积雪增多有显著贡献、东北冬季积雪在1980年代中期以后增多.与上述变化有关的极端气候和物候都发生了多方面的变化.     

Relationship between winter snow cover days in Northeast China and rainfall near the Yangtze River basin in the following summer

Based on observed snow and precipitation data and NCEP/NCAR reanalysis data,the relationship between the number of winter snow cover days in Northeast China and the following summer’s rainfall in the northern part of southern China is analyzed and the possible underlying mechanisms are discussed.The results indicate that a negative relationship is significant throughout the study period,especially more obvious after the 1980s.The pre-winter circulation patterns in years with more snow cover days and less summer rainfall in the south bank of the Yangtze River are almost the same.In years with more snow cover days,lower temperatures at the lower level over Northeast China are found in winter and spring.The winter monsoon is weaker and retreats later in these years than in those with fewer snow cover days.In spring of years with more snow cover days,anomalous cyclonic circulation is observed over Northeast China,and anomalous northerly wind is found in eastern China.In summer of these years,anomalous northeasterly wind at the lower level is found from the area south of the Yangtze River to the East China Sea and Yellow Sea;and with less southwesterly water vapor transport,the rainfall in the area south of the Yangtze River is less than normal,and the opposite patterns are true in years with fewer snow cover days.In recent years,the stable relationship between winter snow cover in Northeast China and summer rainfall in the Yangtze River basin can be used for summer rainfall prediction.The results are of great importance to short-term climate prediction for summer rainfall.     

青藏高原大气热源和冬春积雪与中国东部降水的年代际变化关系

利用NCEP 1950—2004年逐日再分析资料,采用倒算法,对青藏高原大气热源的长期变化进行了计算,结果发现,青藏高原及附近地区上空大气春夏季热源在过去50年里,尤其是最近20年,表现为持续减弱的趋势。而1960—2004年青藏高原50站的冬春雪深却出现了增加,尤其是春季雪深在1977年出现了由少到多的突变。用SVD方法对高原积雪和高原大气热源关系的分析表明,二者存在非常显著的反相关关系,即高原冬春积雪偏多,高原大气春夏季热源偏弱。高原大气春夏季热源和中国160站降水的SVD分析表明,高原大气春夏季热源和夏季长江中下游降水呈反相关,与华南和华北降水呈正相关;而高原冬春积雪和中国160站降水的SVD分析显示,高原冬春积雪和夏季长江流域降水呈显著正相关,与华南和华北降水呈反相关。在年代际尺度上,青藏高原大气热源和冬春积雪与中国东部降水型的年代际变化(南涝北旱)有很好的相关。最后讨论了青藏高原大气热源影响中国东部降水的机制。青藏高原春夏季热源减弱,使得海陆热力差异减小,致使东亚夏季风强度减弱,输送到华北的水汽减少,而到达长江流域的水汽却增加;同时,高原热源减弱,使得副热带高压偏西,夏季雨带在长江流域维持更长时间。导致近20年来长江流域降水偏多,华北偏少,形成"南涝北旱"雨型。高原冬春积雪的增加,降低了地表温度,减弱了地面热源,并进而使得青藏高原及附近地区大气热源减弱。     

Decadal Relationship Between Atmospheric Heat Source and Winter-Spring Snow Cover over the Tibetan Plateau and Rainfall in East China

By using a reverse computation method and the NCEP/NCAR daily reanalysis data from 1960 to 2004, the atmospheric heat source （AHS） was calculated and analyzed. The results show that AHS over the Tibetan Plateau （TP） and its neighboring areas takes on a persistent downtrend in spring and summer during the foregone 50 years, especially the latest 20 years. Snow depth at 50 stations over the TP in winter and spring presents an increase, especially the spring snow depth exhibits a sharp increase in the late 1970s. A close negative correlation exists between snow cover and AHS over the TP and its neighboring areas, as revealed by an SVD analysis, namely if there is more snow over the TP in winter and spring, then the weaker AHS would appear over the TP in spring and summer. The SVD analysis between AHS over the TP in spring and summer and rainfall at 160 stations indicates that the former has a negative correlation with summer precipitation in the middle and lower reaches of the Yangtze River, and a positive correlation with that in South China and North China. The SVD analysis of both snow cover over the TP in winter and spring and rainfall at the same 160 stations indicates that the former has a marked positive correlation with precipitation in the middle and lower reaches of the Yangtze River, and a reversed correlation in South China and North China. On the decadal scale, the AHS and winter and spring snow cover over the TP have a close correlation with the decadal precipitation pattern shift （southern flood and northern drought） in East China. The mechanism on how the AHS over the TP influences rainfall in East China is discussed. The weakening of AHS over the TP in spring and summer reduces the thermodynamic difference between ocean and continent, leading to a weaker East Asian summer monsoon, which brings more water vapor to the Yangtze River Valley and less water vapor to North China. Meanwhile, the weakening of AHS over the TP renders the position of the subtropical high further westward and the r     

欧亚中高纬陆面感热异常影响我国夏季气候的数值模拟

使用区域气候模式RegCM4.4.5.7,通过改变春季欧亚大陆中高纬地区的陆面感热通量,对欧亚中高纬感热异常影响中国夏季气候进行模拟分析,并探讨其影响机制。试验结果表明:当春季欧亚中高纬陆面感热通量加强时,我国长江流域和东北东部夏季气温降低,降水偏多;华北地区气温升高,降水偏少。春季陆面感热增强引起近地面和对流层低层大气热力状况异常,进而导致高度场和环流场的异常,长江流域和东北地区有气旋环流,对流运动旺盛,结合充足的水汽条件,对应降水偏多,而华北地区则相反,有反气旋环流和微弱的气流辐合,对应降水偏少。研究表明欧亚中高纬陆面感热异常是影响我国夏季气候的一个不可忽视的因子。     

Recent Progress in Studies of Climate Change in China

An overview of basic research on climate change in recent years in China is presented. In the past 100 years in China, average annual mean surface air temperature (SAT) has increased at a rate ranging from 0.03℃ (10 yr)-1 to 0.12℃ (10 yr)-1 . This warming is more evident in northern China and is more significant in winter and spring. In the past 50 years in China, at least 27% of the average annual warming has been caused by urbanization. Overall, no significant trends have been detected in annual and/or summer precipitation in China on a whole for the past 100 years or 50 years. Both increases and decreases in frequencies of major extreme climate events have been observed for the past 50 years. The frequencies of extreme temperature events have generally displayed a consistent pattern of change across the country, while the frequencies of extreme precipitation events have shown only regionally and seasonally significant trends. The frequency of tropical cyclone landfall decreased slightly, but the frequency of sand/dust storms decreased significantly. Proxy records indicate that the annual mean SAT in the past a few decades is the highest in the past 400-500 years in China, but it may not have exceeded the highest level of the Medieval Warm Period (1000-1300 AD). Proxy records also indicate that droughts and floods in eastern China have been characterized by continuously abnormal rainfall periods, with the frequencies of extreme droughts and floods in the 20th century most likely being near the average levels of the past 2000 years. The attribution studies suggest that increasing greenhouse gas (GHG) concentrations in the atmosphere are likely to be a main factor for the observed surface warming nationwide. The Yangtze River and Huaihe River basins underwent a cooling trend in summer over the past 50 years, which might have been caused by increased aerosol concentrations and cloud cover. However, natural climate variability might have been a main driver for the mean and extreme precipitation variations observed over the past century. Climate models generally perform well in simulating the variations of annual mean SAT in China. They have also been used to project future changes in SAT under varied GHG emission scenarios. Large uncertainties have remained in these model-based projections, however, especially for the projected trends of regional precipitation and extreme climate events.     

有关南半球大气环流与东亚气候的关系研究的若干新进展

南半球大气环流是全球大气环流的重要组成部分,也是影响气候变化和亚洲季风系统的一个重要因素.中国气象学家很早就注意到南半球大气环流对东亚夏季风降水的影响.近年来,有关南半球气候变率的研究目前正受到世界气象学家越来越多的关注.南半球中高纬大气资料的丰富及南极涛动的确定,使得认识南半球高中纬环流的年际变动规律及其与东亚气候关系成为可能.本文主要介绍近年来有关南极涛动的年际变化与沙尘天气发生频次及东亚冬春季气候的关系,古气候资料揭示的南极涛动与华北降水的关系,以及南半球大气环流与长江中下游夏季降水的关系和南极涛动变率的可预测性等方面的研究进展.并对未来研究方向作了初步的展望.     

全球变暖形势下中国陆表水分的变化

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告（IPCCAR4）中的10个耦合模式CO：加倍试验和控制试验的模拟结果,分析了全球变暖背景下中国水分的变化。结果表明,随着全球变暖,东亚夏季风增强,冬季风减弱,使得冬夏季向中国区域输送的水汽都增强;中国区域降水,夏季除长江流域外基本都增加,冬季除华南外都增加。夏季降水蒸发差（P—E）除了在东北和南方增加外,从长江流域一直到西北有一带状减小带;冬季几乎所有模式的P—E表现为北方增加、南方减小。在全球变暖背景下,降水、蒸发和径流的综合结果以及积雪的作用使得土壤湿度在干旱区增加,且冬季干旱区土壤变湿的强度和范围大于夏季,然而在其他区域土壤湿度减少。上述结论是基于多模式集合平均结果,对未来气候的预估具有一定的参考价值,然而模式间存在较强差异性,仍具有较大不确定性。     

THE IMPACTS OF MADDEN-JULIAN OSCILLATION ON SPRING RAINFALL IN EAST CHINA

Phase composite analyses are conducted to investigate the possible effect of the Madden–Julian oscillation(MJO)on the spring rainfall anomalies in East China by using the Real-time Multivariate MJO(RMM)index from Australian Meteorological Bureau.The results show that the rainfall anomalies over the mid-and lower-valley of Yangtze River are positive when the MJO shifts eastward to the mid-and eastern-Indian Ocean,and anomalous precipitation over South China are positive when the MJO moves further eastward to the maritime continent,whereas spring rainfall anomalies over East China are negative in the other MJO episodes.The MJO impacts on the precipitation over East China result from the changes in large-scale atmospheric circulation as well as vorticity and water vapor transportation in the mid-and lower-troposphere.     

基于降水遥相关型的夏季降水模式预测改进研究

我国月—季降水分布在空间上存在类似于大气环流遥相关的空间遥相关型。本文基于中国近57年夏季降水资料研究了我国夏季降水空间遥相关型的主要空间模态特征及其年代际变化,评估并改进了BCC_CSM模式、ECMWF_SYSTEM4模式以及NCEP_CFSV2模式对中国夏季降水的预测能力。研究结果显示,中国夏季降水实况中存在华北—长江下游、华东—中国中北部、华南—长江流域、西南—东北中部等4类显著的空间遥相关型。动力模式可以预测大尺度的降水分布,而对于不同区域之间降水遥相关这种雨带细节特征的预测能力则较为薄弱,存在着较多虚假相关。为改善模式降水预测技巧,以实况中的降水遥相关型作为约束条件构建了修正方案,以此来修正模式中的降水遥相关型分布。结果显示,经过修正能够有效地改善模式对东北中部、长江下游的预测能力,4年的回报检验结果显示,模式预测的平均距平一致率从47%提高为58%;平均均方根误差从153 mm减小为120 mm;平均趋势异常综合检验（PS）评分从64提高为73。