亚洲中部干旱半干旱区近100年来的气温变化研究

利用亚洲中部干旱半干旱区1961—2003年共计69个站的气温实测资料,并通过EOF展开的延长插补方法,将研究区的气温序列延长到1901年,进而分析了这一区域近100年来的气温变化。研究表明,该区域气温的一致性变化占主导地位,同时存在东部季风区、中亚、蒙古高原和塔里木干旱区等4个主要温度变化分区,均表现出显著的增暖趋势,其代表站近100年来线性拟合的增温率分别为0.19,0.16,0.23和0.15℃/10a,研究区平均增温率为0.18℃/10a,冬季达0.21℃/10a,远高于北半球、全球和我国的增温率,但与青藏高原增温率相近。除20世纪10年代和50年代外,研究区气温变化主要取决于冬季温度的变化。研究区近100年来的气温变化经历了70年代以前的相对缓慢升温和以后的显著升温过程,且增温率越来越大。亚洲中部干旱半干旱区的气温变化过程与我国东部地区显著不同,没有出现明显的20~40年代暖期,整个升温过程由6次明显的锯齿状的升温-降温变化过程(即20,40,60,80,90年代和本世纪初气温变化过程)构成,升温阶段持续时间较长,幅度较大,而降温阶段时间短,幅度小,但不论升温还是降温过程,其变化幅度均大于我国东部和全球平均。     

中国气温异常的区域特征研究

用REOF法对中国的年和春、夏、秋、冬季平均气温年际变化进行了分区,并研究了各区气温的变化趋势。结果表明,中国年平均气温可分为8个变化区,春季7区,夏季9区,秋季7区,冬季5区。从年平均气温看,近46a来中国的主要升温区为东北、华北北部和新疆自治区,升温幅度为1．2℃左右。降温区为四川、贵州,幅度为0．3～0．4℃。东南部、西北东部、西藏和云南地区1970年代初以前降温,以后升温,与北半球气温变化一致。各季节升降温区与年平均有一定的差异。升温区范围和升温幅度最大的为冬季。降温主要集中在春季西部、华南地区和夏季长江流域和新疆南部。降温幅度最大的为夏季。秋冬季全国则无降温趋势。     

1951—2015年乌鲁木齐市升温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最高气温及其升温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年升温过程数据库,将升温过程分为Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)5个等级,分析了乌鲁木齐市各级升温过程发生频数、持续日数、过程不同时段升温幅度、过程最高气温、过程最高气温距平偏高幅度等要素气候特征。结果如下：(1)1951—2015年,乌鲁木齐市出现升温过程5677次,平均每年87.3次,其中Ⅰ级(弱)升温过程占67.8 %。升温过程发生频数的季节分布较均匀,但在春季相对较多。近65年来,年平均升温过程发生频数在7个年代际中差异不大,没有明显的线性变化趋势。(2)1951—2015年,乌鲁木齐市5677次升温过程的平均持续日数为2.14?d,其中持续1 d的过程占43.0 %。随升温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1?d过渡到3?d。升温过程持续日数在春季4、5月份最长。(3)1951—2015年,乌鲁木齐市过程升温幅度平均为5.76℃,在春季最大、秋季最小。Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)的过程升温幅度最大的月份分别是5月和3月。65年来,乌鲁木齐市升温过程的最大24h、48h和72h升温幅度平均值分别为3.72℃、6.12℃和8.23℃,最大24 h升温幅度在冬季最大、夏季最小,最大48 h和72 h升温幅度都是在春季最大、秋季最小。(4)1951—2015年,乌鲁木齐市升温过程的最高气温平均值为14.52℃,在夏季7、8月最高,在冬季各月最低,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为2.93℃。Ⅳ级(强)和Ⅴ级(极强)升温过程的日气温距平偏高幅度最大月份分别出现在1月(11.73℃)和12月(19.10℃)。     

北京气温日变化特征的城郊差异及其季节变化分析

本文利用北京地区近4年67个自动气象站的逐小时气温观测资料,基于北京地区气温的日变化特征,通过分析日最高、最低气温出现时间的概率分布,研究了城区、郊区气温的日变化差异及季节特征.此外,进一步分析研究了不同单位时间间隔变温的日变化特征,及最大变温出现时间的概率分布情况.研究结果表明:平均而言,城区最高温度出现的时间偏晚,而最低温度出现的时间城区偏早于郊区,与郊区相比,北京城区站点温度的日变化特征更为一致,最高(低)温度出现的时间更加集中;温度日变化的特征随季节有明显的变化,最高温度出现时间在秋、冬两季最为集中,在春季和夏季较为分散;而最低温度出现时间在春、夏两季最为集中,在秋季和冬季最为分散.一天中正、负变温过程具有非对称特征,正变温是比较急剧的过程,负变温相对比较缓慢,北京城区站点的变温幅度小于郊区,春、秋和冬季变温幅度较大,夏季变温幅度最小.不同单位时间内变温速率的分析表明,最强的变温过程一般在3小时以内;最大变温出现时间的概率分布分析表明,最大正变温出现时间在冬季最为集中,夏季最为分散;而最大负变温在秋季最为集中,在春季最为分散.最高(低)温度、变温的城、郊特征差异主要是由于城市热容量比郊区大,且具有更多变化的复杂性而形成的.温度日变化的特征和其区域、季节差异性的揭示,不仅有助于更好地认识和理解区域气候特征和城市化对气温的影响,也可以为做好精细化的天气预报提供气候背景参考.     

中国最高、最低温度及日较差在海拔高度上变化的初步分析

本文利用中国740个气象台站1963~2012年均一化逐日最高温度和最低温度资料,分析了中国地区最高、最低气温和日较差变化趋势的区域特征及其与海拔高度的关系。结果表明:近50年气温的变化趋势无论是年或季节变化,最低温度的增温幅度都高于最高温度,且其增温显著区域都对应我国高海拔地区。除了春季,其他季节最高、最低温度及日较差的升温幅度随着海拔高度的升高而增大,其中最高温度的变化趋势与海拔高度的相关性最好。同一海拔高度上,最高、最低温度在不同年代的增幅具有不一致性:20世纪80年代,二者变化幅度最小;20世纪90年代,二者增幅最大,尤以低海拔地区最为明显。2000 m以上高海拔地区:最高温度和最低温度的变化趋势在20世纪90年代以前变化较小,而在近十年增幅十分明显;日较差季节变化大:夏季减小,冬季增加。20世纪90年代以前,最高、最低温度随海拔高度变化不大,而近20年随海拔高度升高,最高、最低温度的变化趋势几乎都是先减小后增加。高海拔地区比低海拔地区对全球变化反应更明显。     

近52a秦岭南北极端温度变化及其与区域增暖的关系

利用中国气象局提供的地面气象站基本气象要素日值数据集(V3.0)中均一化温度数据,分析了1961~2012年陕西境内秦岭山脉南北两侧4个地貌单元平均最高温度和最低温度的趋势分布特征,同时采用极端气候指标计算软件RClimdex计算了5种极端温度指数,并分析其变化特征及其与区域增暖的关系。结果表明:不同季节秦岭地区极端温度变化存在较大的差异,平均最高温度春季增暖信号最明显,而平均最低温度冬季升温明显,不同的增暖趋势导致了秦岭地区春季、秋季气温日较差变大,冬季、夏季气温日较差变小。陕北黄土高原、关中盆地、秦岭南坡和汉水流域平均最高、最低温度变化趋势基本一致,但变化幅度存在一定差异,其中秦岭北部黄土高原和关中盆地平均最低、最高温度的变化幅度均大于南部的秦岭南坡和汉水流域,尤其平均最低温度关中盆地增幅更明显。秦岭北部2区域极端最低温度相关指数的变化幅度大于极端最高温度指数,而南部2区域前者的变化幅度小于后者。秦岭山脉区域增暖与平均最高、最低温度变化密切相关,还受极端温度变化的影响,其北部地区增暖主要是暖夜增加的贡献,而南部地区增暖主要与暖昼增加有关。     

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.     

九华山区地形逆温对天气变化的前兆作用

九华山受山区下垫面影响,升温期间温度的垂直分布有时出现山上温度大于山下的异常现象,即地形逆温。通过山区不同高度上温度的垂直对比以及其日变化特征分析,表明：山区地形逆温现象总是在升温期间出现的,并以日最低气温要素垂直分布的异常特征最为明显（与日平均气温、最高气温比较）;最低气温出现的逆温具有明显季节性特征;山区日最低气温垂直分布出现的地形逆温对天气变化有很好的前兆作用：升温期间有地形逆温出现,消失后必会降温,降温期间必有降水和复杂天气出现;而且形成“地形逆温”的时间和幅度与后来的降温持续时间、降温幅度及天气都有一定的对应关系。因此,在山区复杂地形中分析气温的时空变化特征,对于气温变化的分区预报和天气转变的预测都有很好的前兆作用。     

1961—2010年德州市地温变化特征

在全球气候变暖的大背景下,研究大气下垫面的地表面温度及深层地温的变化,对工农业生产有重要意义。利用1961—2010年德州市0 cm地面温度,最高温度、地面最低温度4,0 cm和80 cm地温;1980—2010年160 cm和320 cm地温观测数据,采用最小二乘法,探讨了德州市地面及各深层地温的变化趋势特征。结果表明：地面温度及各深层地温均有增温趋势,明显增温主要出现在冬季,夏季多为降温。地面最低温度增温最显著,倾向率为0.47℃/10 a,冬季倾向率最大为0.74℃/10 a;地面最高温度增温最不显著,倾向率为0.15℃/10 a。0 cm地面温度变化倾向率为0.27℃/10 a,夏季降温为-0.04℃/10 a,冬季升温明显为0.51℃/10 a。40 cm和80 cm地温变化倾向率基本一致,明显小于地面温度升温幅度,也小于160 cm和320cm地温升温幅度。     

南疆盆地1 96 1—2005年气温变化特征

通过对新疆南疆盆地近45a气温变化特征分析,发现南疆盆地年平均气温在1989年开始发生暖突变。从1980年代末夜间温度开始异常升高,白天温度也随之升高,从而导致南疆盆地整体温度异常暖突变。最高、最低气温和气温日较差的变化具有明显的季节差异。在各个季节中,秋季和冬季温度的异常偏暖对年平均温度异常暖突变的贡献最大。在各种温度升高过程中,升温幅度最大的是最低气温,而最高气温的升温幅度远小于最低气温,从而日较差表现为减小的趋势。     

近55年久治县0cm地温变化特征及成因分析

利用1963—2017年久治县气象局0cm地面温度和相关气象资料,采用气候倾向率、M—K检验法和相关分析法,分析了近55年来久治地区0cm地面温度的变化趋势以及与气温、日照时数、降水量、总云量和低云量的相关关系。结果表明:55年来久治地区的地面温度以0.626℃/10a的速率增温,四季地温也呈上升趋势,其中冬季升温极为显著,秋季次之;月变化同年、季变化一致,均呈升温趋势,2月增温最快,5月增温最慢;地面平均最高温度以-2.898℃/10a的速率降温,四季中也呈降温趋势,春季降温最明显,秋季降温最弱,月变化同年、季变化趋势一致也呈降低趋势,9月降温最快,8月降温最慢;地面平均最低温度以2.885℃/10a的速率上升,四季和月变化同年变化一致,冬季升温明显,3月升温最快,8月升温最慢。地气温差在年、四季和月中的变化一致,都呈上升趋势,冬季和3月增加明显。通过M—K检验发现,地面温度于1998年发生了突变,地面平均最高温度于1973年发生由高到低的突变,地面平均最低温度于1994年发生突变,地气温差于2003年发生突变。相关分析发现气温和低云量是影响地面温度升高的主要因子,日照时数、降水量、与地面温度呈负相关关系,总云量与地面温度呈弱的正相关。     

青河1961-2008年气温变化特征分析

对青河近48 a气温变化特征进行了分析,结果表明:青河年平均气温在1989年开始发生暖突变。从20世纪80年代末以来夜间气温显著升高,白天气温也明显升高,从而导致气温暖突变。在各个季节中,冬季和夏季气温的明显增暖对年平均气温暖突变的贡献最大。在各种温度升高过程中,升幅最大的是最低气温,尤以冬季最低气温升温最大,升温率达1.1℃/10 a。而最高气温的升温幅度小于最低气温,从而日使较差表现为减小的趋势。     

近40年我国气温时空变化特征

根据全国336个站逐旬地面气温资料，使用EOF分析、周期图等统计方法，揭示了最近40年我国气温时空变化特征。研究结果表明:我国气温年际变化和变化趋势存在明显的地区、季节差异。在总趋势升高的基础上，具有前期降温、后期升温，冬季升温、夏季降温等特点。而且在气温变化趋势上存在准周期振荡。     

青海省近50年来的气温变化特征初探

通过对青海省1961—2010年27站的年平均气温,年最高、最低等气温资料的分析,得出近50a来青海省气温随时间的变化趋势特征。用滑动平均和一次线性倾向估计来描述气温的年际变化趋势,采用Mann—Kendall法来检验气温突变现象。分析发现:(1)在全球变暖的大背景下,近50a来青海省年平均气温呈上升趋势,年平均气温升温率为0.13℃/10a,21世纪升温幅度达到最大,为0.6℃。2006年是50a来年平均气温最高的1a,年平均气温比60年代际平均气温升高了2.14℃;(2)年平均最高、最低气温变化有着明显的不对称性,并且最低气温较最高气温的升温更为明显;(3)气温变化存在着显著的季节性差异。冬季的增温比夏季明显。气温在各年代际间的变化趋势也不一致,从升温率也可以看到,冬季升温幅度比较大,50a来的平均气温升温率为1.19℃。而夏季的升温率为-0.22℃;(4)通过MK检验得出:20世纪90年代初及中期以及21世纪初青海省年平均及1月、7月平均气温发生了一次显著的变暖突变。     

近40年西藏定日县气温变化特征分析

根据1971²010年西藏定日站的平均气温、最高、最低气温的逐月资料,分析了该地区近40a来气温变化特征。结果表明:近40年来定日县的年及各季节的平均气温均呈明显的上升趋势,其中,年平均气温的线性倾向率为0.394℃/10a,冬季平均气温的升温幅度最大,其次是春季和秋季,夏季的升温幅度最小。年平均最高、最低气温与年平均气温的变化趋势一致,均呈上升趋势,年平均最高气温线性倾向率为0.372℃/10a;年平均最低气温线性倾向率为0.445℃/10a,最低气温的上升速率高于最高气温。不同时段的平均气温基本上在1997年之后上升趋势非常明显,最高、最低气温在20世纪90年代以后才出现温度的上升突变。     

浙江省近50年气温变化及四季划分

利用浙江省所有站点自建站以来的日气温资料,用一元线性回归方法分析了浙江省年平均气温的变化趋势,其升温率为0．117℃／10a,通过0．01的显著性水平检验。研究了气温变化的空间分布特征。绝大部分站点表现为升温趋势,只有岱山、普陀、武义几个站点表现为降温趋势。从空间分布特征来看浙江省极值温度的变化情况,衢州、金华和丽水西部地区超过35℃的天数为减少趋势,其他地区均为增加趋势。极端最高温度的年际变化趋势跟平均温度的变化趋势基本相同。最低温度低于0℃的天数全省都为下降趋势,极端最低温度为上升趋势。气温年较差呈下降趋势,年平均日较差呈微弱的下降趋势。按照气候季划分季节的方法,对浙江省分南、北两部分阐述了四季的平均入季时间及平均季长。确定历史各年的季节划分以后,讨论了季节平均气温的变化,南北地区都表现春冬增暖,夏秋变凉。     

铜川气温气候特点及成因分析

运用统计学方法分析铜川3站40a实测气温资料,结果表明：铜川3站气温在20世纪60年代到90年代初变化平稳,90年代初到2003年明显变暖,北部山区增暖显著;全市没有出现过40℃以上的高温天气,北部最高气温仅有33．5℃,夏季北部凉爽,冬季中部严寒;地理地形原因导致北部山区在有冷空气活动时提前1d降温,且降温幅度大于中南部,气团稳定控制时北部的最低气温高于中部;日较差3—6月偏大、9月最小;气候季节呈现冬季长,其他季节偏短的特点。     

苏南地区高温特征

常州处于长三角地区中心地带,利用常州1952—2016年最高气温,采用小波分析、功率谱分析以及气候趋势系数、气候倾向率等气候诊断方法,从高温日数、年平均最高气温、年极端最高气温等方面分析了苏南地区近65年高温的气候变化规律和周期性特征等。结果表明:高温日数呈现年代际波动特征,20世纪50—80年代下降,80年代后呈增加趋势;21世纪00年代与20世纪80年代的高温日数存在极显著性差异,与20世纪70年代的高温日数存在显著性差异;平均最高气温经历了升温、降温、缓慢升温、快速升温几个年代际变化阶段,总体呈增强趋势。高温日数年际变化大,最高值与最低值相差48d。无论是年高温日数、年平均最高气温还是年极端最高气温,气候趋势系数和气候倾向率均大于0。年平均最高气温呈现15a年代际周期变化特征。     

东莞市草温与地温、气温的差异

利用东莞站2007年8月~2008年7月的草温与地温、气温同步观测资料,对比分析在不同下垫面环境下草温与地温、气温的差异。分析表明:年平均草温地温气温;极端最高温度中,地温草温气温;极端最低温度中,草温地温气温;草温的日变化幅度和年变化幅度最大,地温次之,气温最小。形成差异的主要原因在于近地面不同高度、不同下垫面的差异以及传感器的安装等。     

近60年中国探空观测气温变化趋势及不确定性研究

基于118站探空资料研究了近60年中国850—100 hPa气温变化趋势及季节和区域特征,并通过与1979—2017年卫星微波气温的对比研究了中国探空气温均一化的不确定性。研究表明,1958—2017年中国平均对流层气温呈上升趋势,300 hPa升温最为显著,平流层下层（100 hPa）为降温趋势。冬季对流层上层升温趋势和夏季平流层下层降温趋势较强。1979—2017年较整个时段对流层升温趋势较强,平流层下层降温趋势较弱。青藏高原和西北地区对流层上层升温趋势较强。通过与卫星微波气温和邻近探空站探空气温的对比以及均一化前后日夜气温差值检测出中国探空均一化气温仍残存非均一性问题。由于参照序列的局限性,均一化未能完全去除21世纪最初10年中国探空系统变化造成的对流层中、上层至平流层下层气温系统性下降的影响,导致中国对流层上层升温趋势被低估和平流层下层降温趋势被高估。未来可通过参考卫星微波气温和邻近探空站序列调整非均一性订正顺序并增加合理性检验等方法改进中国探空气温均一化方案。