不同气候背景下北疆霜期的时空变化特征

利用新疆气象信息中心提供的1961—2021年逐日最低气温资料，基于常规气象统计方法，对不同气候背景下北疆地区初、终霜日和霜期的变化特征进行分析，结果表明：（1）初霜日在背景I下呈较快推迟趋势，速率达0.36 d/a，背景II下变化趋势很小；终霜日在背景I下反呈推迟趋势，速率达0.15 d/a，在背景II下呈较快提前趋势，速率达0.28 d/a；霜期在背景I、II下均呈缩短趋势，缩短速率分别为0.24 d/a、0.35 d/a。（2）在气候背景I下霜期的缩短主要由初霜日推迟而导致，在气候背景II下霜期的缩短主要由终霜日提前所导致。（3）北疆地区平均初霜日在背景II下变化趋势很小是因为此时段下北疆初霜日西部在提前，东部在推迟，且推迟与提前的变化趋势相差较小；平均终霜日在背景I下反呈推迟趋势的气候条件是此时段下北疆春季气温变化趋势为-0.357 ℃/10 a，空间变化上则是因为此时段下北疆终霜日整体呈推迟趋势，仅阿勒泰地区东部、哈密地区东部呈提前趋势，且推迟速率较大，提前速率较小。（4）由气候背景I转为II，北疆初霜日等级出现由低向高移动的趋势，终霜日和霜期则与其相反。（5）相关季节北大西洋涛动指数对于北疆地区初、终霜日的影响较为显著，初霜日与夏季北大西洋涛动指数呈显著负相关，终霜日与秋季北大西洋涛动指数呈显著正相关。     

贵州省1980-2019年霜冻气候特征分析

摘要:选取1980-2019a贵州省84个地面观测站的资料，采用线性倾向率和单相关分析法，对近40a贵州省初霜期、终霜日、无霜期、霜冻日数的时空分布特征及其对气温的响应进行分析，并利用 M-K方法对霜期的突变特征进行分析。结果表明：贵州省年霜冻日数呈西多东少分布特征，大值区主要集中分布在省之西北部的赫章县和威宁县。贵州省的霜冻日数与海拔高度呈显著性正相关性，其中西部地区霜冻日数与海拔高度的相关性优于东部地区。贵州省霜冻期的月际变化呈单峰型分布，12月至次年1月为频率极大值，初霜日期和终霜日期的月际变化均呈单峰型分布，其中初霜日期的频率峰值出现在10月，终霜日期的频率峰值出现在3月。从气候线性趋势上看，初霜日期、终霜日期分别呈显著的推迟、提前趋势，而无霜期呈显著的延长趋势。从气候趋势突变特征上看，初霜日期和无霜日期分别在1989年、1997年出现了显著突变特征，其中初霜期突变后呈现推迟趋势，无霜期突变后呈现延长趋势，而终霜日在1993年和2011年出现了2次显著的突变特征，终霜日两次突变后均呈现提早的变化趋势。近40a气候变化趋势显著，其中9-10月气温的变暖趋势与初霜日期的推迟呈显著的正相关性，并且9月平均温度因子的贡献率大于其它的温度因子。根据贵州省的初霜期的M-K分析检测结果将初霜期分为提前期、推后期、停滞期3个阶段，通过对这三个阶段的环流特征进行分析，发现提前期与推后期在高度距平场上有大体相反的分析形势，停滞期在高纬度地区与提前期接近。提前期（推后期）的气压距平场从高纬到低纬呈现正负正（负正负）的分布贝加尔湖附近附近，（50°~60N°,100°~120E°）的区域为贵州初霜期影响关键区。     

近50年我国霜期的时空分布及变化趋势分析

利用国家气象信息中心最新整编的1954-2003年中国677个站霜的气象观测资料,分析了我国霜期的地理分布特征,揭示了近50年来我国不同地域霜期的变化趋势和年代际变化特征,探讨了气候变暖背景下霜期的响应.研究表明,除极少数地区外,我国霜期呈缩短的趋势,并且霜期显著缩短发生在20世纪90年代以后;近50年全国大部分地区的初霜日期呈推迟趋势而终霜日期呈提前趋势,这可能与日最低气温、日最低0cm地温的不断升高有关,而初霜日期的推迟和终霜日期的提前最终导致霜期的缩短.     

1951-2016年秦巴山区霜期变化的时空特征分析

依据秦巴山区96个气象站点1951—2016年逐日最低气温数据,利用一元线性回归、M-K突变检验法和Cressman插值法分析了初、终霜日和霜期变化的时空特征,并对终霜日和霜期的变化趋势及其与海拔高度的关系进行了分析,结果表明:在时间变化上,秦巴山区平均初霜日呈现出推迟的趋势,且在1960年左右发生了显著突变,而平均终霜日则与之相反,表现出提前的趋势,平均霜期也呈现出显著的减少趋势,且在20世纪60年代中期至70年代末期间表现得十分明显;空间变化上,秦巴山区初霜日和霜期呈现出较大的南北差异,而终霜日则表现为较大的东西差异;在与海拔分布的关系上,秦巴山区部分地区终霜日和霜期的变化趋势有明显的海拔依赖性,表现为西部和中东部地区终霜日的变化趋势随海拔高度的增加而减少,北部地区霜期的变化趋势随着海拔高度的增加而减少。     

商洛近56年无霜期变化特征分析

利用商洛7县(区)1961—2016年初、终霜日及无霜期资料,运用统计方法对其气候特征及变化趋势进行分析。结果显示:商洛初霜日随纬度和海拔高度的增加提前,终霜日随纬度和海拔高度的增加推迟,无霜期随纬度和海拔高度的增加缩短。商洛区域平均初霜日为10月31日,呈推迟趋势,线性倾向率为2.1d/10a;区域平均终霜日为3月29日,呈提前趋势,线性倾向率为-1.0d/10a;区域平均无霜期为214.7d,呈增长趋势,线性倾向率为3.1d/10a。商洛初霜日推迟趋势十分显著,2003年发生突变;终霜日无明显突变,无霜期日数增长显著,2007年发生突变。     

近50 a中国霜期的变化特征分析

通过对中国霜气象观测资料的整理和分析,研究了1957-2006年中国霜期、初霜日、终霜日的时空分布和气候特征.结果表明,中国各地的霜期总体上是自北向南、自高山向平原逐渐缩短的,霜期长(短)的地区与初霜早(晚)、终霜晚(早)的地区非常一致.近50 a来,在全球增暖的背景下,中国大部分地区霜期在逐渐缩短,初霜日在逐渐推迟,终霜日在不断提前,1990s后这种趋势变得更加明显.霜期缩短显著的区域主要集中在我国东北、华北、内蒙古中部、江淮流域以及云贵高原和华南部分地区,而四川盆地和长江中下游部分地区霜期缩短的趋势并不明显,一些地方甚至略有延长的趋势.比较初霜日期与终霜日期的趋势变化,发现终霜日提前的趋势要比初霜日推后的趋势更加明显,这可能是由不同季节的增温幅度不同而引起的.     

金华近59 a霜的气候变化特征

利用1953—2012年地面观测资料和温度资料,对金华本站霜的气候变化特征进行分析,并研究了初霜日期、终霜日期、霜期分别与月平均温度、月平均最高温度和月平均最低温度的相关关系,以及近59 a冬半年平均气温的变化特点。主要得到以下结论:近59 a金华本站多年平均初霜日期为11月24日,多年平均终霜日期为3月8日,多年平均霜期为105 d;20世纪70年代到90年代前期均存在10 a左右的年代际振荡,90年代以来,初霜日期显著推迟、终霜日期显著提前、霜期显著缩短;2005年前后,金华初霜日期、终霜日期和霜期均发生了不显著的突变现象;初霜日期、终霜日期分别与当年11月、次年3月的各温度因子的相关性最好;20世纪90年代以后,冬半年的平均气温显著增暖,突变点是1994年。     

1961-2014年中国内陆农业区异常初、终霜日时空变化及其与环流因子的关系

利用中国内陆1961年以来734个气象台站0 cm地表最低温度作为初、终霜日的参考指标,运用概率密度函数方法定义了不同等级的霜冻指数,重点分析了全球气候状态转变后中国农业区初、终霜日稳定性,异常初、终霜日时空变化特征,以及环流因子变化对初、终霜日的影响。结果显示:（1）青藏高原地区在20世纪90年代之后初霜日明显推后、终霜日明显提前,无霜期明显延长;四川盆地东部、华南地区南部部分站点在20世纪90年代之后霜期缩短明显,出现低频率无霜年份,无霜日站点相对有所增多,出现向北扩展趋势,20世纪90年代之后扩展趋势明显。（2）20世纪80年代初、终霜日相对于其他时段稳定性最强,20世纪90年代稳定性最低,气候状态转变之后青藏高原和新疆南部地区初、终霜日稳定性较强区域面积明显增大;空间上四川盆地东部和华南区初、终霜日稳定性最低,其他区域初、终霜日稳定性相对较低,华南区霜日不稳定区分布范围在21世纪最初10年之后有所减小,稳定区北移明显。（3）异常初、终霜日发生频率:偏早初霜日>偏晚终霜日>特早初霜日>特晚终霜日,气候状态转变前后异常初、终霜日发生频率较高,20世纪90年代偏早初霜日高频率覆盖地区范围最大,其次是20世纪70年代偏早初霜日,气候状态的转变对异常初、终霜日的发生影响较大。（4）各农业区初霜日的推迟、终霜日的提前与极涡缩小、副热带高压北移有直接关系;极涡与副热带高压的位置、强度、面积变化对中国农业区初、终霜日多年气候状态的转变有一定的驱动作用。      

近50年韩城无霜期气候变化特征分析

利用韩城1970—2019年初、终霜日及无霜期资料,运用统计方法对韩城初、终霜日及无霜期气候特征及变化趋势进行分析。结果显示:韩城近50 a平均初霜日为10月29日,呈推迟趋势,线性倾向率为16 d/10 a;平均终霜日为3月28日,呈提前趋势,线性倾向率为-57 d/10 a;无霜期为2135 d,呈增长趋势,线性倾向率为67 d/10 a,其变化促使热量资源稳定上升,将有利于农业生产,有助于提高花椒农产品产量和品质。韩城初霜日推迟不明显,2018年发生突变;终霜日提前趋势十分显著,2010年发生突变,无霜期增长趋势十分显著,并在2013年发生突变。韩城初霜日存在2 a和5 a左右的振荡周期,在20世纪70年代中期到80年代初期、90年代中期表现为明显的2 a振荡周期;终霜日存在2～4 a和6 a左右振荡周期,在70年代中期到80年代初期表现为明显的3 a振荡周期;无霜期在70年代中期到80年代初期、90年代末期到2000年初期、2007—2014年表现为明显的2～4 a振荡周期。韩城初霜日和无霜期年际变化基本一致,终霜日呈相反趋势。对韩城初（终）霜日早晚、无霜期长短年份进行划分,终霜日提前或推迟对无霜期的增长或缩短起主要作用,初霜日推迟或提前对无霜期的增长或缩短所起的作用不明显。     

武威市初、终霜日气候特征

为了因地制宜,合理调整种植结构和布局,有效利用农业气候资源。利用1961—2014年武威市4个气象站点初、终霜日(最低地温≤0℃)观测资料,采用现代气候诊断分析方法,系统分析了该市年初、终霜日的时空变化特征。结果表明:受海拔高度、地形地势以及植被覆盖情况的影响,在空间分布上,武威市初霜日为山区早于荒漠区早于绿洲平原区,终霜日为山区晚于荒漠区晚于绿洲平原区,各地初、终霜日存在一定的异常性,正常初、终霜日均在60%左右,对农业生产造成危害的偏早和特早初霜日、偏晚和特晚终霜日的概率均在20%左右。在时间变化上,武威市初霜日呈显著推迟趋势,终霜日呈显著提早趋势,霜期呈显著缩短趋势,终霜日提早的幅度比初霜日推迟的幅度更大。初霜日和终霜日的时间序列均分别存在着8~10年和9~11年的准周期变化。初霜日在1998年发生了气候突变,终霜日在1996年发生了气候突变。     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。      

Trends in Temperature Extremes in Association with Weather-Intraseasonal Fluctuations in Eastern China

Trends in the frequencies of four temperature extremes (the occurrence of warm days, cold days, warm nights and cold nights) with respect to a modulated annual cycle (MAC), and those associated exclusively with weather-intraseasonal fluctuations (WIF) in eastern China were investigated based on an updated homogenized daily maximum and minimum temperature dataset for 1960–2008. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) method was used to isolate the WIF, MAC, and longer-term components from the temperature series. The annual, winter and summer occurrences of warm (cold) nights were found to have increased (decreased) significantly almost everywhere, while those of warm (cold) days have increased (decreased) in northern China (north of 40°N). However, the four temperature extremes associated exclusively with WIF for winter have decreased almost everywhere, while those for summer have decreased in the north but increased in the south. These characteristics agree with changes in the amplitude of WIF. In particular, winter WIF of maximum temperature tended to weaken almost everywhere, especially in eastern coastal areas (by 10%–20%); summer WIF tended to intensify in southern China by 10%–20%. It is notable that in northern China, the occurrence of warm days has increased, even where that associated with WIF has decreased significantly. This suggests that the recent increasing frequency of warm extremes is due to a considerable rise in the mean temperature level, which surpasses the effect of the weakening weather fluctuations in northern China.     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法量化不同反馈机制对地表温度的增温贡献,北极放大(AA)强于南极放大(ANA),由温度递减率反馈主导,其次是反照率和普朗克反馈.此外,海洋的热吸收导致冬季比夏季有更强的极地变暖.在冬季,温度递减率反馈主导了AA大于ANA.AA和ANA的模式间差异随着全球变暖的增强而减小.     

我国东部地区冬季模式边界层探空效果评估

应用中尺度气象模式MM5对2006年和2007年12月东部地区进行逐日模拟,并用地面常规观测资料及南京和安庆12h一次的逐日探空资料对模拟的地面及边界层内气象要素进行检验,计算地面和边界层内不同高度的温度、湿度、风向和风速等要素的多种常用统计参数;并分别评估雾发生前和发生时边界层探空的模拟效果。结果表明:(1)MM5模式模拟的地面温度和湿度均较理想,但风速误差较大。温度、相对湿度、风速的观测与模拟的偏差概率分布均呈近正态分布,峰值中心分别为-1.52℃、4.59%和1.92m·s-1,白天模拟效果优于夜间。(2)以南京、安庆两站为例,模拟的08:00(北京时,下同)和20:00边界层内探空基本可靠,但20:00的效果比08:00好;模拟效果均随高度上升而变好;且南京站边界层内温度、湿度的模拟效果优于安庆站,但安庆站风的模拟效果优于南京站。(3)以南京站为例,雾发生前和发生时温度、湿度模拟效果较平均情况差,风速模拟较其他模拟时段无明显变化。(4)南京、安庆冬季近地层逆温发生频率都比较高,常见多层逆温,MM5模式能再现近地层逆温,但有高估的倾向,且对边界层中上部逆温模拟效果不佳。此外,敏感性试验的结果表明,模拟方案中地面负的温度偏差不是由近地层高垂直分辨率所致。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

Recent advances in monsoon studies in China

This review provides a synopsis of the major progress that has been made in monsoon studies in China and to further bridge the gap between the Chinese and international meteorological community. It consists of seven major sections. After the introduction, the second section begins with the global monsoon systems and their seasonal variation, based on some new methods proposed in recent years. Besides, some major intraseasonal features of East Asian monsoon, including the onset of South China Sea summer monsoon are discussed. In the third section, we review the interactions between ENSO and the East Asian monsoon, focusing in particular on the results of Chinese meteorologists that indicate the influence of ENSO on the East Asian summer monsoon(EASM) is obviously different from that on the tropical monsoon. Besides the tropical Pacific,other ocean basins, such as the Indian Ocean and the Atlantic Ocean, are also important to the East Asian monsoon, and this topic is discussed in the fourth section. In the fifth section, we address the role of land surface processes in East Asian monsoon. For example, we describe work that has shown more snow cover in spring on the Tibetan Plateau is followed by a weakened EASM and more summer rainfall in the Yangtze River valleys. The sixth section focuses on the influence of atmospheric circulation in the Southern Hemisphere(SH) on EASM, demonstrating how the signal from the SH is likely to provide new clues for the seasonal forecasting of summer rainfall in China. Finally, in the seventh section, we concentrate on the interdecadal variations of EASM. In particular, we look at a significant interdecadal variation that occurred at the end of the 1970 s, and how our understanding of this feature could affect forecasting ability.     

Quantile Trends in Temperature Extremes in China

A number of recent studies have examined trends in extreme temperature indices using a linear regression model based on ordinary least-squares. In this study, quantile regression was, for the first time, applied to examine the trends not only in the mean but also in all parts of the distribution of several extreme temperature indices in China for the period 1960-2008. For China as a whole, the slopes in almost all the quantiles of the distribution showed a notable increase in the numbers of warm days and warm nights, and a significant decrease in the number of cool nights. These changes became much fas- ter as the quantile increased. However, although the number of cool days exhibited a significant decrease in the mean trend estimated by classical linear regression, there was no obvious trend in the upper and lower quantiles. This finding suggests that examining the trends in different parts of the distribution of the time-series is of great importance. The spatial distribution of the trend in the 90th quantile indicated that there was a pronounced increase in the numbers of warm days and warm nights, and a decrease in the number of cool nights for most of China, but especially in the northern and western parts of China, while there was no significant change for the number of cool days at almost all the stations.