短期气候预测研究发展动态

气候变化对经济和社会发展造成的影响已成为当前各国政府和科学家十分关注的问题，如持续多年的非洲干旱使得许多国家出现严重的粮食危机，上百万人处于饥荒之中；即使在经济最发达的美国，干旱（1988年）、严寒（1977年）也给粮食和能源造成了严峻的形势。因此，对气候的异常变化作出正确预测已成为一个需要解决的重大科学问题。气候一般是指某地区的平均天气状况及其变化特征，常指气象要素（如温度、降水、风等）的统计特征值。气候变化就是相对于气候平均值的偏差。气候和气候变化有明显的动态特征，表现为各种不同时间尺度的变化特征。…     

新书架

正《中国的气候变化及其预测》丁一汇主编该书主要阐述中国气候变化的区域特征、演变过程和原因以及根据新一代中国气候模式预测的全球和中国未来百年气候变化结果,旨在根据中国近百年多种观测资料的分析,物理机制的解释与气候模式的模拟与预测对中国的气候变化特征提供新的认知。全书重点对7个问题做了深入的阐述:近百年地表气温升温的幅度与多尺度的降水变化;现代和历史的极端气候事件;中国的区域水循环;大气气溶胶对中国气候的影响;中国气候变化的原因;中国新一代气候     

基于TRMM PR探测的夏季合肥地区降水特征分析

利用热带测雨卫星TRMM搭载的测雨雷达（PR）1998-2012年的观测资料,研究了合肥地区夏季（6、7、8月）不同类型降水的降水强度和频次的水平空间分布、降水垂直结构、日变化特征以及气候变化等特征,揭示了城市化效应造成城市及其周边区域降水特征在时空上的分布差异。研究结果表明,（1）主城区对流和层云降水强度低于周边区域,对流降水频次也低于周边区域,但层云降水频次则相反。可见城市化发展是改变降水的空间分布的因素之一,且对不同的降水类型空间分布影响不同。（2）主城区降水回波信号高度高于周边区域,而降水强度低于周边区域,表明城市效应促进降水云发展而未造成降水强度增强。（3）合肥地区对流和层云降水的强度和频次日循环存在时空分布不均匀性,其中城区的对流降水强度和频次日循环与城市热岛效应日循环具有一致性。总体来看,城市化对局地降水强度影响较大,而对局地降水频次的总体影响不是很明显。（4）通过降水气候变化分析表明,城区两种类型降水强度和频次均呈逐年下降趋势,周边区域降水强度呈不显著上升趋势,降水频次呈逐年下降趋势,其中层云降水频次下降趋势较显著。城市化进程使得城市及其周边区域降水不均匀性逐年增强。极端降水空间分布特征分析表明,城市周边区域强降水频次高于主城区,尤其在城市的下风区高出主城区75%;而周边区域弱降水发生的频次低于主城区,城市下风区最低,低于主城区约18%。     

1982~1999年中国地区叶面积指数变化及其与气候变化的关系

利用1982～1999年AVHRR Pathfinder卫星遥感观测的植被叶面积指数（leaf area index,LAI）资料和中国730个气象台站的温度、降水观测资料,研究了中国不同地区（东北地区、华北地区、长江流域、华南地区和西南地区）LAI的季节、生长季和年变化,及其与气候变化（温度、降水）的关系。结果表明,在中国大部分地区,年平均LAI和生长季平均LAI均是增加的。由于区域和季节气候的差异,LAI变化趋势具有明显的空间和季节非均一性。从区域平均的角度来看,不同地区年和生长季平均LAI都有增加趋势,并且在华南地区增加最快。因而,在全球变化背景下,华南地区可能是潜在的碳汇。在季节尺度上,各地区区域平均LAI基本上都是增加的,并且都在春季增加最快。温度变化是LAI变化的主要原因。但是人类活动如农业活动、城市化等对华北平原、长江三角洲和珠江三角洲等地区LAI变化的作用不容忽视。     

中国区域ERA-40、NCEP-2再分析资料与观测资料的初步比较与分析

再分析资料在气候变化研究中有着广泛的应用,但是再分析资料在不同时空尺度上的可信度能够影响到研究结果。作者就中国区域的月平均地表(2 m)气温和降水两种基本气候变量在空间分布及其变化趋势上对ERA-40和NCEP-2与观测资料之间的差异做了一些比较和分析,对两套再分析资料的可信度进行了初步的检验。结果表明:两套再分析资料基本上都能反映出中国区域的温度场和降水场的时空分布,尽管在中国西部,尤其是青藏高原地区的差异比较较大;再分析资料在东部地区的可信度高于西部,温度场的可信度要高于降水场,ERA-40可信度要高于NCEP-2。     

气候变化与气候层次结构初探

应用相空间经验正交展开方法，分析了四川降水、温度局地气候变化的主要特征及与其层次结构的关系。结果表明：气候作为一个多层次复杂系统，其变化表现出明显的层次结构特征，气候突变多反映在较高层次结构上，非突变变化多属于较低层次结构；高层次决定了气候变化的基本形态，低层次存在反馈作用；正（负）反馈作用可加强（减弱）气候变化的突变性；气候突变的强度和时问具有一定的层次结构差异性。     

IPCC第六次评估报告中的《图集》

决策者和公众正在越来越多地关注气候变化带来的影响,而这需要更加丰富的、区域尺度上的当前和未来气候状况的精细信息。《图集》与IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组（WGI）报告中其他章节相协调,评估区域气候变化的观测、归因、预估的基本信息,并建立了在线交互图集系统。《图集》包含图集章节和交互图集两部分：图集章节基于新的区域划分,评估了各区域的气候变化,重点关注地表温度和降水的观测趋势、归因以及预估的未来变化。交互图集是AR6 WGI报告的一个新组成部分,基于观测、全球（CMIP5和CMIP6）和区域（CORDEX）模式数据,以互动地图的形式提供观测和预估时间段的气候变化和归因的综合信息。     

RCPs情景下中国21世纪气候变化预估及不确定性分析

利用CMIP5提供的26个全球气候系统模式的集合模拟结果,预估新代表性浓度路径情景下,中国区域21世纪温度和降水的变化,并采用泰勒图和模式离差法对多模式预估结果进行不确定性分析。预估结果显示到21世纪末期(2081—2100年),三种浓度路径情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下中国年均温增幅分别为1.87 ℃、2.88 ℃、5.51 ℃;年降水的增幅分别为0.124 mm/d、0.214 mm/d、0.323 mm/d。21世纪中国增温增湿的主要贡献区为青藏高原和东北地区。不确定性分析结果表明,大多数CMIP5模式对21世纪中国区域温度的预估有着较好的一致性,而对降水预估的差异性相对较大。集合模式离差分析结果表明,中国80%以上区域的温度预估结果信号大于噪音,而降水预估的有意义信号区域不足20%,CMIP5集合模式对温度变化预测结果的可信度较高,而对降水变化的预测结果则存在很大的不确定性。     

中国北方农牧交错带气候变化特征及未来趋势

利用1951—2006年中国台站日平均观测资料对北方农牧带过去56a气候变化特征进行了分析,指出该农牧带年降水量具有明显的年际和年代际变化特征,近10a来呈明显的下降趋势;年平均气温在20世纪90年代前期变化幅度较小,1987年之后持续偏暖,与全球及中国温度变化趋势一致;降水和温度变化具有明显的季节和区域差异。在气候特征分析基础上,利用全球海气耦合模式嵌套区域气候模式在SRES A2排放情景下对未来30a（2001-2030年）的气候变化进行了预估,对照30a模式气候场（1961—1990年）,分析了未来30a北方农牧交错带降水和温度变化的可能趋势,结果表明,未来该区平均地面气温持续升高,升温幅度达0．3℃,温度日较差将明显减小;年降水量呈增加趋势,但增加幅度较小,且降水变化具有明显的季节和地域差异;未来黄河上游地区干旱的威胁仍十分严峻。     

东南沿海地区降水与全球海温变化的关系

为了解近50年来东南沿海地区降水与海温变化的关系,对该地区降水与全球海表温度进行了奇异值分解（SVD）。结果表明：印度洋、南海及赤道东太平洋地区是对东南沿海地区降水有影响的关键区域。东南沿海地区秋冬季的降水总体上来说对前期海温变化的响应不敏感,而东南沿海地区夏季降水受前期海温的影响较为明显,尤其是上年夏季北印度洋、南海地区海温的变化对当年降水有明显影响。因此,在预测东南沿海地区夏季降水时应该重点考虑上年夏季北印度洋及南海地区海温的变化情况。     

海表温度异常与中国低纬高原5月降水的ESVD研究

根据ECMWF提供的1961—2002年月平均大气环流再分析资料、NOAA提供的海表温度资料和中国低纬高原的5月降水资料,应用扩展奇异值分析（ESVD）方法研究了中国低纬高原区5月降水、中国低纬高原相邻区域的水汽通量及其散度与全球海表温度场年际变化之间的关系,并通过合成分析对ESVD的分析结果进行验证。统计诊断的结果表明,中国低纬高原区5月降水、中国低纬高原及其相邻区域5月水汽通量及其散度与1—5月的海温异常场之间都具有很好的相关性。海表温度异常型造成中国低纬高原区5月降水异常的物理过程为:当前期1月—同期5月印度洋、西太平洋和东太平洋的海表温度距平呈“-、+、-”（“+、-、+”）的纬向异常三极模或负位相的ENSO“Modoki”异常分布时,中心位于孟加拉湾的异常气旋式环流将孟加拉湾的异常偏多（少）水汽输送至中国低纬高原区,且中国低纬高原区处于水汽的异常辐合（辐散）区和大气环流的异常上升（下沉）区,相应的5月降水偏多（少）。由于1—5月海表温度异常型具有很好的持续性,是导致中国低纬高原5月降水异常的关键因素。因此,前期海表温度异常可以作为影响中国低纬高原5月降水的一个强信号因子,可在短期气候预测中加以应用。      

一种非线性动力统计模型及其预报试验

在引入样条函数的基础上,设计了一种新的非线性动力统计模型及其一整套反演方案,并用由昆明和蒙自逐月雨量和温度构成的局地气候系统对此模型进行了检验。计算结果表明：（1）无论是在拟会历史气候的变化方面,还是在预测未来气候的变化方面,此模型均具有较高的精度;（2）此模型具有良好的稳定性,历史气候变化的拟合精度和未来气候变化的预测精度相差较小。     

青藏高原三江源地区近60a气候与极端气候变化特征分析

青藏高原三江源地区正在面临着以"变暖变湿"为主的气候变化，是气候变化的显著区与敏感区。基于中国气象局位于三江源地区20个地面台站的气温、降水数据以及HadCRUT4（Climatic Research Unit land-surface air temperature-4 dataset and the Hadley Centre sea-surface temperature dataset，Hadley Centre，UK）气温、PREC（Precipitation Reconstruction，National Oceanic and Atmospheric Administration，USA）降水资料，从气候要素空间格局、极端气候指标以及区域-全球平均多年变化对比等3个方面系统总结了三江源地区1961-2019年气候和极端气候变化的特征。结果显示，三江源区域在过去近60 a里平均增暖速率为0.37℃/（10 a），是全球平均水平（0.16℃/（10 a））的2倍以上，同时大幅高于全球同纬度（0.19℃/（10 a））及中国区域（0.28℃/（10 a））。在全球变暖背景下，三江源地区大部分极端气候指标上升，其中以夜间最低气温的上升（0.55℃/（10 a））最为显著，且极端高温事件的出现频率上升，区域日温差减小、气温变化极端性增强。三江源近60 a温湿气候态的空间格局为沿西北-东南方向的正温湿梯度，其变化趋势存在自西向东速率上升的暖湿化空间分异特征。本文的研究结论进一步揭示了三江源地区近60 a气候变化与极端气候的时空格局，为三江源地区气候系统和生态系统的脆弱性研究以及未来气候变化预估提供了科学依据，同时也为气候变化敏感的高寒地区对全球变暖的响应研究提供了对比案例。     

赤道中东太平洋海温关联指数及其与ENSO强弱作用年相关的研究

基于关联度区域平均的方法定义了赤道中东太平洋海表温度的关联指数(TPTI),这一关联指数与多种传统指数具有较多的共性,主要体现了赤道中东太平洋地区海温与其他区域作用强度的变化.同时,指数偏强的年份基本对应了强厄尔尼诺年和拉尼娜年,主要原因在于这些年份温度同步变化的覆盖区域较广,赤道中东太平洋对其他地区的作用较强.因此,厄尔尼诺和拉尼娜事件本身也包含了对全球气候变化的强作用年和弱作用年两种情况.这一关联指数与中国夏季降水联系的研究表明:春季和夏季关联指数与中国夏季降水经验正交分解第一模态的相关系数分别为-0.24和-0.38,前冬和春季关联指数与夏季降水在长江流域和东北地区等均有显著的相关,关联指数大值年和小值年对应的亚欧大陆和北太平洋区域的异常环流形势基本呈反位相配置.因此,这一关联指数具有应用于夏季降水预测的潜在价值,基于网络关联度的指数定义方法可能是气候变化信号指数定义之新的有效途径.     

相空间EOF方法及其在气候诊断中的应用

提出了相空间EOF新方法，由此研究了四川测站降水和温度和气候变化。结果表明：突变性是气候变化最重要的特征，周期性是第二位的；突变在气候变化的高层次上有显著反映，低层次对突变具有反馈作用，正（负）反馈作用突出（掩盖）气候变化的突变性；并且在气候诊断分析中，这是一种有特色的方法。     

近30年来中国气温、降水和水分盈亏的趋势及其变化

解析气候变化的主要特征可为认识气候变化如何影响生态系统过程提供基础数据,也可为气候变化应对提供科技支撑。近几十年来,中国区域内的气温快速升高,对生态系统造成了极大的影响。但关于温度和降水时间变化趋势是否存在转折以及区域上是否存在差异的研究还较少。并且过去几十年的气温和降水变化已引起了水分盈亏的显著改变,而关于我国水分盈亏变化趋势的研究仍显不足,充分了解不同地区水分盈亏的变化,可以帮助我们更好地理解该地区的干湿变化,提升水资源的管理和利用效率。本文基于中国2479个气象站点的观测数据,利用分段回归方法分析了1981～2015年间年平均温度、年降水量以及水分盈亏的时间变化趋势及其转折点的时空格局,主要结果如下：（1）1981～2015年全国平均温度显著增加,且具有明显的阶段变化特征和地区差异：1991～1995年云南、东北北部温度变化发生转折,云南1991年之后开始显著增温。东北南部、华北大部分地区温度发生转折的时间为1996～2000年,南部沿海地区温度发生转折的时间为2001～2005年,转折点之前温度显著增加,转折点之后温度增加停滞。（2）1981～2015年中国降水量的时间变化趋势...     

基于CMIP5模式的中国气候变化敏感性预估与分析

以CMIP5提供的26个全球气候系统模式的温度和降水数据为基础,采用区域气候变化指数(Regional Climate Change Index,RCCI)分析中国的不同区域对21世纪气候变化响应的敏感性。结果表明,三种排放情景(RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5)下,21世纪全期,气候变化最敏感的区域分布在西藏地区,其次为我国西北地区以及东北地区,气候变化敏感性最低的区域分布在我国内蒙古中东部、华北地区以及长江中下游一带,且高排放情景对应更高的气候变化敏感性。对RCCI指数贡献因子分析结果表明,对中国气候变化敏感性贡献的大小依次为Δσ_TΔσ_pΔRRWAF。冬夏两季温度变化的大值区与RCCI指数的大致区分布一致,RCCI大小的分布很大程度上由温度变化的敏感性决定。而夏季降水变化的大值区主要出现在西藏地区、华南地区和东北地区,冬季降水变化的大值区则主要出现在黄河以南长江以北的中原地区以及东北地区。     

牡丹江地区夏季降水的年际变化

1引言 气候变化的区域特征可从多种气候要素加以考虑。降水量是描述一个地区气候及气候变化的关键指标。降水的变化特征与农业生产息息相关。而降水的长期变化趋势对于经济建设和规划决策又具有重要的意义。降水是最为重要的气象要素之一,准确预报降水一直是气象工作者追求的目标。目前,降水预报和预测的整体水平依然不高,特别是在月、季至半年尺度的降水形式预测方面。     

近50年丹东气候变化分析

利用1952～2001年丹东月平均气温、降水资料，采用温度、降水求直线回归方程和5a滑动平均值方法，分析近50a丹东气候变化情况。结果表明：年平均气温和四季气温变化均呈上升趋势；年降水和四季降水均呈下降趋势。     

豫北地区气温、降水变化的时空分布特征

利用中国国家级地面气象站均一化数据集中1971—2010年豫北地区28个测站的温度、降水资料,基于GIS技术对该地区温度和降水变化的时空分布特征进行研究。结果表明:豫北地区气温整体呈升高的趋势,其中冬春季节升温明显。气温变率空间分布表现为北中部增温明显,东部和西部增温幅度较小。降水变化各季节差异较大,春季降水整体呈现增加趋势,其他季节各地降水增减不一;空间变化分布特征为太行山沿线西部山区降水减少趋势明显,东部地区降水略有增加趋势。从整体变化情况来看,豫北地区的气候变化区域间差异加大,局地性变化趋向不稳定。文中用温度与降水的趋势比来分析豫北地区的干旱化发生趋势,结果发现太行山沿线干旱化趋势明显,沿黄河区域干旱化趋势较低,太行山脉和黄河是导致豫北地区气候变化区域性分布的主要地形因子。