东亚上空急流位置经向变化及其与东亚夏季气候异常的联系

利用1979—2010年逐月CMAP降水资料和NCEP/NCAR再分析资料集,通过定义夏季东亚急流位置指数,采用统计和动力诊断方法研究了东亚上空急流位置经向变化及其与东亚夏季气候的联系。所定义的东亚急流位置指数较好地反映了东亚上空急流位置的经向移动。结果表明:东亚上空急流经向位置的移动存在显著的年际变化,其主要周期为2~3 a和8 a。当夏季东亚急流位置偏北(南)时,从低纬到高纬,东亚地区降水异常主要呈现出偏多—偏少—偏多(偏少—偏多—偏少)的经向分布;相应地,气温则在副热带西太平洋地区偏低(高),我国华东、华北及日本地区气温偏高(低),西伯利亚东部较高纬地区气温偏低(高)。东亚上空急流经向位置异常年,异常环流随高度呈略有西倾的准正压结构。东亚上空急流经向位置的偏北(南)与由西太平洋—南海热带地区非绝热加热相关的经圈环流异常有关,亦与中纬度波扰能量东传有关,并由此可部分解释我国长江中下游至日本地区的气温异常偏高(低)。     

六盘水地区夏季降水异常特征分析

利用六盘水市1961-2000年近40 a夏季(6-8)月降水资料,采用小波分析、二项式系数加权滑动平均等方法,对六盘水地区夏季降水异常进行了分析,结果表明:六盘水夏季降水近40 a来呈上升趋势,具有明显的年际、年代际变化特征;降水存在显著的12~14 a、准6 a、2~4 a左右的振荡周期;近40 a来降水变化的能量主要集中在较小时间尺度的演变上。     

1951～2007年南疆地区气温异常的时空变化特征

采用1951～2007年南疆地区站点月平均气温资料和NCAR/NCEP气候月平均资料,运用二项式系数加权平均法、Morlet小波变换等方法分析了南疆地区冬季和夏季气温的季节—年际气候变化特征,及气温异常的时空变化特征.结论如下:南疆地区冬季和夏季气温在气候态上差异明显,1980年代以前的冬季主要为气温负异常,1980年代以后呈现气温异常升高,到2000年以后又开始出现偏冷趋势;夏季气温偏差小于冬季,57 a间南疆夏季气温大致出现两波振荡,异常偏热期大致处于1950年代、1970年代后期和21世纪初,呈20～25 a振荡.冷冬年的频次多于暖冬年,热夏年的频次多于凉夏年.偏冷年在57a时间段内所占比例最多,气温异常低的幅度大于气温异常高的幅度.南疆冬季气温存在2个显著振荡:6～10 a的年际周期和18～20 a的年代际周期;夏季气温有1个最显著的振荡,稳定的20 a为中心的周期.不同的年代和季节气温及气温偏差分布各不相同.从气温长期演变趋势来看不论冬夏南疆北部(天山山脉以南)气温升高,塔里木盆地以及南疆南部地区气温降低.冬季升温区的升温幅度比夏季升温区大,夏季降温区的降温幅度比冬季降温区大.     

初秋西太平洋副高年际变化及其与我国气温的联系

利用中国160站气温资料和5项西太平洋副高(以下简称副高)特征指数资料,分析了1951~2010年初秋(9月)副高强度、面积、西伸脊点、脊线、北界的年际变化及其与我国气温的联系。结果表明:5项副高指数均存在明显的年际变化。副高强度和面积指数具有显著的线性增长趋势。西伸脊点、脊线和北界位置均无明显长期变化趋势。在年际尺度上,初秋副高西伸脊点位置、脊线和北界位置与我国同期气温异常关系密切。当副高西伸脊点位置偏东(西),易造成我国青藏高原东部和川西地区、云南大部及华南部分地区同期气温偏低(高);当副高脊线或北界位置偏北(南),易造成我国长江流域及其以南广大地区,尤其是贵州大部和江南东部(浙闽一带)的同期气温偏高(低)。     

南极涛动与西沙夏季气候的关联性

利用近53a(1960—2012年)南海西沙群岛永兴岛气象站的观测资料以及同期的NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了近53a西沙夏季气候变化特征及其与春、夏季南极海平面气压的可能联系,并初步分析了南极涛动(AAO)对西沙夏季气候的影响。结果表明:近53a来西沙夏季平均降水持续减少、气温明显升高、风速显著减弱;降水、气温和风速还表现出准2a的年际变率及7~11a的年代际变率。回归分析和相关分析结果均表明,当春、夏季南极海平面气压偏强(弱)时,西沙夏季降水偏多(少)、气温偏低(高)、风速偏强(弱)、空间分布型类似于负(正)位相的南极涛动(AAO)。春、夏季AAO处于正位相,一方面在年代际尺度上导致东亚夏季风减弱,另一方面在年际尺度上导致印度季风减弱,从而使得西沙夏季降水偏少、气温偏高、风速偏弱。     

夏季北太平洋洋中槽强度的年际变化及其与北美地面气温的关系

利用1979—2010年NCEP/NCAR再分析资料和特拉华大学地面气温资料,研究了夏季北太平洋洋中槽强度的年际变化特征、成因及其与北美地表气温的联系。结果表明,夏季北太平洋洋中槽强度存在明显的年际变化特征,并主要表现为准4 a和准5a的周期变化特征。进一步的分析表明,夏季北太平洋洋中槽强度与同期北美东南地区地表气温存在显著的负相关,当夏季北太平洋洋中槽强度异常偏强(弱)时,洋中槽下游的北美东南地区对流层中高层的位势高度异常降低(升高),对应于控制该地区的高压减弱(增强),从而使得该地区地表气温降低(升高)。此外,夏季热带印度洋海温异常对洋中槽的年际变化起了决定性的作用。当热带印度洋海温异常偏暖时,通过调节大气边界层相当位温,加热对流层大气,在热带印度洋东侧激发出东传的开尔文波,同时也使得北太平洋中东部位势高度异常升高,导致洋中槽的异常减弱。反之亦然。     

冬季欧亚大陆反气旋活动特征及其与中国气温的关系

本文基于拉格朗日观点,利用NCEP/NCAR再分析资料追踪了1979—2012年冬季欧亚大陆的反气旋活动,定义了冬季欧亚大陆反气旋强度指数,并据此分析了近30多年来欧亚大陆反气旋的活动特征及其与中国冬季气温的关系。结果表明,近30多年来冬季欧亚大陆反气旋强度有明显的年际、年代际变化,近10 a来其活动处于较强的位相;反气旋强度指数序列与中国大部分地区的冬季气温存在显著的负相关关系,当冬季欧亚大陆反气旋活动增强(减弱)时,中国大部分地区的冬季气温偏低(高);影响我国气温的反气旋生命期主要为1~3 d;蒙古高原是欧亚大陆反气旋活动的关键区域,每年有超过40%的反气旋经过该区域。这些反气旋多具有较强的移动性,其主要源地为斯堪的纳维亚半岛、地中海—黑海—里海—咸海附近以及中西伯利亚地区。     

21世纪以来宁夏冬季气温异常及500hPa环流特征

利用1961年以来宁夏冬季逐日气温资料及NCEP再分析资料和环流特征量资料,重点分析了21世纪以来宁夏冬季气温异常特征及同期500 hPa环流变化特征。结果表明:冬季平均气温和最低气温极小值明显上升,夜间气温异常偏低日数显著减少,白天气温异常偏高日数显著增加,大部分地区夜间气温异常偏低日数减少趋势大于白天气温异常偏高日数的增加趋势。21世纪以来,易发生极端冷暖事件,异常偏高年份多于异常偏低年份。2007/2008冬季以后为1997年以来冬季平均气温偏低频率最高时段;冬季阶段性平均气温异常有4个特征:(1)气温异常主要出现在1月和2月;(2)异常偏低的幅度明显大于异常偏高的幅度;(3)相邻2旬间气温变化幅度增大;(4)最冷时段发生变化。从年代际变化看,冬季平均气温、最低气温极小值、白天气温异常偏高日数为最高或次高值,夜间异常偏低日数多为最低或次低值。500 hPa高度上宁夏上空是影响冬季气温异常的关键区,其年代际及冷暖年强度变化是造成气温异常的最直接原因。宁夏冬季气温对亚洲西风环流指数和西太平洋副热带高压强度指数的响应更加敏感。     

山西夏季气温异常特征分析

首先分析了山西夏季气温异常的时空变化特征,并利用NCEP再分析资料和北太平洋海温资料,探讨了影响山西夏季气温异常的同期、前期因子。结果表明:近46年来,山西夏季气温的变化趋势不显著,上升趋势仅为0.04℃/10a。夏季气温的年代际变化特征明显,20世纪60年代至70年代中期是偏暖期,70年代后期至80年代末则为偏冷期,90年代后期进入偏暖时期。夏季气温变化趋势区域差别较大,北部、中部是增暖趋势,南部的大部分地区则是变冷趋势。冷、暖夏年同期和前期的大气环流形势差异显著,极涡、高纬地区的阻高和副高是影响山西省夏季气温异常的关键系统。前期冬、春季的LaNina事件可作为山西夏季气温异常的前兆信号。     

1961～2017年雅鲁藏布江河谷地区夏季气候暖干化趋势

基于1961～2017年青藏高原腹地雅鲁藏布江河谷地区4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）夏季（6～8月）月平均气温、降水和相对湿度等观测资料,分析了该地区夏季气候年际和年代际演变特征,并探讨了气温、降水和相对湿度在年际和年代际时间尺度上的相互关系以及与总云量和地面水汽压的联系。结果表明:（1）1961～2017年该地区夏季气候出现了暖干化趋势。气温（相对湿度）显著升高（下降）,降水趋势变化不明显;本世纪初气温（相对湿度）均发生了显著的突变。（2）该地区夏季气候因子间在年际和年代际时间尺度上存在密切关系:气温与相对湿度和降水均存在明显的负相关,降水与相对湿度为正相关。（3）该地区夏季气候因子间的年际和年代际变化与同期总云量和地面水汽变化有关。1961～2017年总云量持续减少是气温显著升高的主要原因之一,气温的显著升高和降水变化不明显又造成了相对湿度的显著下降。     

雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化及其与环流的联系

基于近57 a （1961—2017年）西藏雅鲁藏布江中游河谷地区（简称雅江河谷）4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）盛夏（7—8月）月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其与大气环流的联系。结果表明：1）近57 a雅江河谷盛夏降水无显著线性趋势,降水主要以3～4 a显著周期的年际振荡为主。2）雅江河谷盛夏降水年际波动与区域内水汽收支的变化直接相关,其中印度半岛-东南亚异常反气旋引起的水汽输送通量和水汽在高原腹地辐合上升的动力过程是盛夏降水年际变化的主要原因。3）对流层中低层印度半岛-东南亚异常反气旋环流是该地区盛夏降水年际异常的重要水汽输送通道,该通道将西太平洋、南海和孟加拉湾等地水汽不断输送到高原,期间西太副高和伊朗高压等大尺度系统异常对水汽输送过程起到了重要作用,同时高原盛夏季风低压和南亚高压异常给水汽在高原腹地辐合抬升提供了动力条件。     

近15年我国气温的变化趋势

利用1998-2012年635个气象站点的观察数据,对我国气温的时空变化趋势及其区域差异进行了分析和突变检验,结果表明：近15年来我国年平均气温呈现波动式下降的特点,但下降趋势不显著;全国绝大部分地区年均和四季气温在0.05显著水平未检测出显著的变化趋势,但Z值显示,气温存在不显著的变化倾向：青藏高原区年均气温存在上升倾向,而其他地区多呈下降倾向;春季气温呈上升和下降倾向的区域约各占一半,夏季绝大部分地区气温有上升倾向,而秋季和冬季大部分地区气温则呈现不显著下降趋势。典型站点的分析发现,显著变暖的站点气温基本都存在暖突变,而显著变冷的站点只有约27%的站气温存在冷突变。暖突变年份主要分布在于2005-2006年,冷突变年份多在2009-2011年。     

Interannual Variability of the Normalized Difference Vegetation Index on the Tibetan Plateau and Its Relationship with Climate Change

The Qinghai-Xizang Plateau, or Tibetan Plateau, is a sensitive region for climate change, where the manifestation of global warming is particularly noticeable. The wide climate variability in this region significantly affects the local land ecosystem and could consequently lead to notable vegetation changes. In this paper, the interannual variations of the plateau vegetation are investigated using a 21-year normalized difference vegetation index （NDVI） dataset to quantify the consequences of climate warming for the regional ecosystem and its interactions. The results show that vegetation coverage is best in the eastern and southern plateau regions and deteriorates toward the west and north. On the whole, vegetation activity demonstrates a gradual enhancement in an oscillatory manner during 1982-2002. The temporal variation also exhibits striking regional differences： an increasing trend is most apparent in the west, south, north and southeast, whereas a decreasing trend is present along the southern plateau boundary and in the central-east region. Covariance analysis between the NDVI and surface temperature/precipitation suggests that vegetation change is closely related to climate change. However, the controlling physical processes vary geographically. In the west and east, vegetation variability is found to be driven predominantly by temperature, with the impact of precipitation being of secondary importance. In the central plateau, however, temperature and precipitation factors are equally important in modulating the interannual vegetation variability.     

近54 年辛集市气温及降水变化特征

根据河北省辛集气象站近54 a（1957-2010年）的月平均地面观测资料,采用气候统计学方法,分别从气温及降水的趋势变化、周期变化、突变特征等方面进行分析,总结该市近54 a气温及降水的变化特征。结果表明：1）近54 a来辛集市年平均气温、各季平均气温及极端最低气温呈显著上升趋势,四季中冬季增温趋势最明显,夏季增温幅度最弱,极端最低气温上升而极端最高气温下降,导致气温日较差减小;2）在20世纪60年代,年平均和冬季气温表现出准2～3 a的显著年际变化周期,年平均和春季气温还表现出准7 a的显著年际周期特征;3）该市年降水量近54 a来整体呈先增加后减少的变化趋势;4）年和夏秋季降水量在20世纪60年代均表现出准3～4 a的周期特征,而在春季准7 a的年际振荡贯穿始终;5）辛集市的气温变化趋势以及突变开始时间与全国、河北省以及石家庄地区近50 a气温变化基本一致,但该市的降水量变化则略有不同,降水量变化的长期趋势不显著且突变不明显,主要是由于降水量的时空变化差异性较大。     

基于MCI的内蒙古气象干旱强度特征分析

根据新修订的《气象干旱等级》(GB/T 20481—2017)国家标准,计算了内蒙古82个气象站1962—2017年4月至10月逐日气象干旱综合指数(MCI),利用相关性分析、M-K检验、EOF分解、Morlet小波等方法,分析了内蒙古不同区域干旱强度时空分布及变化特征,为开展基于MCI的气象干旱监测业务提供科学依据。结果表明:内蒙古地区MCI的监测结果与农业旱灾综合减产成数(C指标)具有较高的相关性。内蒙古春季干旱强度普遍较重,夏季干旱强度受地形影响明显,阴山以北、贺兰山以西干旱强度较重,秋季干旱强度相对较轻。从干旱的年际变化来看,春季干旱强度有减弱趋势,秋季有增强趋势,夏季干旱强度与年平均干旱强度无明显变化。EOF分析的前三个主要模态为全区一致、东西部相反和中部与东西部相反,其贡献率分别为55.2%、8.2%和5.0%。春季和夏季干旱强度的主要变化周期为3～4 a和6～7 a,秋季除短周期外还存在17～19 a的长周期,各季节在1995—2005年间还存在显著的1～2 a短周期变化,说明该时期内蒙古地区年际间的旱涝变化剧烈。     

全球变暖背景下青藏高原夏季气温在对流层上下反相变化及其与降水和环流的关系

本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料及中国596个测站月降水资料,采用线性倾向估计、经验正交函数分解(EOF)、相关分析、合成分析等方法,对青藏高原夏季对流层气温垂直变化及其与降水和环流的关系进行了分析。气温垂直变化特征分析表明:自1971年以来,青藏高原夏季对流层低层至对流层中上部气温呈现显著增暖趋势,对流层上部气温呈现显著变冷趋势,高原对流层低层至中上部气温及对流层上部气温在年际、年代际尺度上均呈较显著负相关,且均存在2~4 a及8~13 a的周期;夏季青藏高原地区沿27.5°N~40°N平均的气温距平垂直分布的EOF分解第一模态特征向量在对流层表现为"下降温上增温"的反相变化,其时间系数呈显著负趋势,且存在1978年及1994年的突变点。高原夏季气温在对流层的上下反相变化与我国夏季降水的关系在年际、年代际尺度上均显示:当高原对流层低层至对流层中上部升温而对流层上部降温时,我国夏季降水表现为南方型,其中以江南至华南地区降水显著偏多而我国东北地区降水显著偏少为主要分布特征;另外,长江流域的局部地区及我国西北的部分地区降水也明显偏少,而华北东部的局部地区、青藏高原中部及东部地区以及新疆西北部地区降水明显偏多;降水异常分布在年代际尺度上比年际尺度更显著。环流分析显示:当高原对流层低层至对流层中上部升温而对流层上部降温时东亚中高纬度地区为异常高压控制,中低纬度地区受异常低压影响。环流场与降水分布有较好的配置关系。     

东北地区夏季气温变化特征分析

采用1951～2003年26个气象台站的夏季气温资料对我国东北地区夏季气温变化特征进行了分析。结果表明:近50多年来我国东北地区夏季气温主要经历了冷期、相对正常期和暖期3个阶段,夏季升温趋势达到0·15℃/10a,远超过全球、北半球、东北亚夏季的增暖程度。其对全球气候变暖的响应,一方面表现在夏季变暖、平均气温升高;另一方面表现在夏季气温变率加大;第三,气候变暖使东北夏季低温冷害明显减少、异常高温气候明显增多,但在变暖形势下局部发生低温冷害的现象仍然存在。     

Climatic Warming and Humidification in the Arid Region of Northwest China: Multi-Scale Characteristics and Impacts on Ecological Vegetation

The climatic warming and humidification observed in the arid region of Northwest China(ARNC) and their impacts on the ecological environment have become an issue of concern. The associated multi-scale characteristics and environmental responses are currently poorly understood. Using data from satellite remote sensing, field observations, and the Coupled Model Intercomparison Project phase 6, this paper systematically analyzes the process and scale characteristics of the climatic warming and humidification in the ARNC and their impacts on ecological vegetation. The results show that not only have temperature and precipitation increased significantly in the ARNC over the past 60 years, but the increasing trend of precipitation is also obviously intensifying. The dryness index, which comprehensively considers the effects of precipitation and temperature, has clearly decreased, and the trend in humidification has increased. Spatially, the trend of temperature increase has occurred over the entire region, while 93.4% of the region has experienced an increase in precipitation, suggesting a spatially consistent climatic warming and humidification throughout the ARNC. Long-term trends and interannual changes in temperature and precipitation dominate the changes in climatic warming and humidification. Compared to interannual variations in temperature, the trend change of temperature contributes more to the overall temperature change. However, the contribution of interannual variations in precipitation is greater than that of the precipitation trend to the overall precipitation change. The current climatic warming and humidification generally promote the growth of ecological vegetation. Since the 1980 s,82.4% of the regional vegetation has thrived. The vegetation index has a significant positive correlation with precipitation and temperature. However, it responds more significantly to interannual precipitation variation, although the vegetation response varies significantly under different types of land use. The warming and humidification of the climate in the ARNC are probably related to intensifications of the westerly wind circulation and ascending air motions.They are expected to continue in the future, although the strength of the changes will probably be insufficient to significantly change the basic climate pattern in the ARNC. The results of this study provide helpful information for decision making related to China's "Belt and Road" development strategies.     

长江源流量对长江源流域气候年代际变化的响应

利用长江源流域气象站降水、气温资料和源区直门达水文站流量,建立了历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列,分析了长江源流量与长江源流域降水、气温的年代际变化.结果表明,长江源流域气候演变存在非常明显的年代际变化.年降水量呈平缓下降趋势,60、80年代年降水量正常或偏多,70、90年代偏少,主要受夏季降水的影响;年气温明显呈上升趋势,60年代最冷,70年代开始回升,80年代暖在冬,90年代暖在秋,目前年、夏、秋、冬季已达到1961年以来的最暖期;年流量与年降水的年代际变化、突变年份对应,60、80年代偏多,70、90年代偏少,目前除春季流量外,夏、秋、冬季已转入上升趋势,1965、1979、1997年二者均发生了突变.