吉林省冬季冷事件及其变化研究

利用1961-2005年吉林省15个气象站冬季的逐日平均气温资料,利用寒潮标准和定义的k指数,研究了吉林省冬季的冷事件,分析了45 a来吉林省冬季冷事件次数和强度及其年际、年代际变化规律.结果表明,45 a来,吉林省冷事件次数有明显减少的趋势,其中,20世纪60年代至90年代,冷事件次数呈现逐渐减少的年代际变化,2000年后冷事件次数又开始增加;冷冬期(1961～1986年),冷事件次数在减少,暖冬期(1987～2005年),冷事件次数在增加;45 a来,吉林省冷事件强度没有明显的变化趋势.冷冬期,冷空气活动频繁,但冷空气势力并不强;暖冬期,冷空气活动次数明显减少,但冷空气势力强于冷冬期,而且暖冬期间会出现更极端的冷事件.东亚冬季风的年代际变化规律与冬季气温和冷事件次数的变化规律一致.     

青藏高原及其周边区域沙尘天气的时空分布特征

基于站点观测的沙尘暴数据和卫星遥感（FY-3A）的沙尘数据，分析了青藏高原及塔里木盆地-河西走廊沙尘天气的时空分布特征。结果表明：在空间分布上，沙尘天气发生的次数和强度自塔里木盆地-河西走廊往青藏高原的东南方向递减。季节变化上，沙尘暴在青藏高原主要发生在冬、春季，而在塔里木盆地-河西走廊主要发生在春、夏季，这主要是由于地表大风中心在3月北移、10月南移； FY-3A反演的沙尘天气在两个区域均主要发生在冬、春季，发生强度与观测结果在季节变化上也存在差异。在1980—2007年，青藏高原的沙尘暴发生次数和强度上均呈减弱趋势，塔里木盆地-河西走廊的沙尘暴发生次数减弱而强度增强。     

1961～2005年来青藏高原主要气候因子的基本特征

基于69个气象台站的气象数据,对青藏高原地区1961～2005年来的主要气候因子特征进行了分析.结果表明:1961～2005年的45年间,青藏高原地区年平均温度呈上升趋势,其倾向率为0.265℃/10a,其中青藏高原地区冬季气温变暖趋势明显,春季变暖趋势不明显;20世纪80年代以来青藏高原地区的温度升高有加速的趋势.近45年来青藏高原地区年降水量呈现微弱增加趋势.其倾向率为8.21mm/10a.青藏高原地区春季和冬季降水量都以增加趋势为主,但春季增加趋势远远大于冬季.青藏高原地区降水存在一定的周期性,32个站表现出短周期特性,为2～4年左右;11个站表现出中周期特性,为5～8年;6个站表现出长周期特性,均大于10年.1961～2005年间,青藏高原地区整体气候变化以暖湿化趋势为主,暖湿化站点占总数的67%.     

1961-2012年北疆干旱时空变化

基于北疆38个气象站1961-2012年逐日的气象数据和综合气象干旱指数,探究了北疆干旱的时空演变特征。结果表明：1961-2012年,北疆旱情有所缓解,但干旱仍然频发,且全域性干旱较多,其中夏旱和秋旱较多且覆盖范围较大。干旱频次和干旱覆盖范围呈减少趋势,干旱强度逐渐减弱。四季中,冬季干旱缓解最为明显,其次是春季和夏季,秋季干旱略有缓解。空间上,自东南和东部向西北,旱情逐渐减轻。干旱强度和干旱频次中南部减势最明显,干旱频发会有所改善;东部减势较弱,干旱频发将会持续;西北部减势最弱,旱情仍持续较轻。气候变化下,北疆降水量和潜在蒸散量分别与综合气象干旱指数存在显著的正相关和负相关,北疆降水量的增加趋势和潜在蒸散量的减少趋势对北疆干旱缓解有重要的作用。     

宁夏春季典型沙尘暴年环流特征量分析

利用近1960-2000年宁夏春季沙尘暴发生次数及常规气象与环流特征量、海温等资料, 首先分析得出了宁夏近41a来沙尘暴发生频次的变化规律; 其次通过对宁夏典型沙尘暴多、少年气候特征对比分析, 发现沙尘暴多、少年前期气象要素及环流特征量存在明显差异: 沙尘暴少(多)发年前一年夏季及前一年夏季到当年春季累积降水量偏多(少); 冬春季冷空气活动次数偏少(多); 前期及同期北半球极涡面积偏小(大)、强度偏弱(强); 冬季东亚大槽位置偏东(西)、强度偏弱(强); 前一年春季北太平洋海温距平场表现为厄尔尼诺遥相关分布型(反厄尔尼诺遥相关分布型)。依据作用机理, 提出了在西北地区生态环境局部治理、整体恶化背景下, 宁夏春季沙尘暴发生频次减少, 主要是东亚环流调整、冬季风减弱所致, 同时还形成了宁夏春季沙尘暴短期气候趋势预测概念模型。     

西秦岭地区气候变化特征与干旱灾害趋势

根据1961—2011年西秦岭地区12个气象站的逐月气温和降水资料,利用线性回归、反距离加权空间插值(IDW)、Z指数法和Morlet小波变换等方法,分析了近51年来西秦岭地区气候时空变化特征,区域干旱强度与旱涝灾害发展趋势。结果表明:近51年来西秦岭地区气温呈增加趋势,增温倾向率为0.26℃/(10 a),降水量呈减少趋势,减少倾向率为16.04 mm/(10 a),气候暖干化趋势明显。近51年来西秦岭地区年旱涝Z指数呈下降趋势,与降水量呈减少的趋势一致;旱涝灾害主要存在5 a和7 a的变化周期,干旱灾害极度易发,干旱化趋势明显。西秦岭地区对全球气候变化的区域响应特征是旱灾增加。     

陕甘宁地区暖冬气候特征分析

利用陕甘宁地区22个气象观测站1961—2015年的冬季日气温资料,分析该地区的冬季气温变化,并依据中国国家标准《暖冬等级》,分析陕甘宁地区暖冬事件的变化特征,结果表明:近55年陕甘宁地区冬季平均气温呈明显的升高趋势,升幅为0.451℃/10a,1980年后冬季气温增加更加明显。区域暖冬指数表现为显著上升趋势,线性趋势为10%/10a,各站点的暖冬发生频率在22%~33%之间。陕甘宁地区区域性暖冬事件发生共16次(年),其中区域强暖冬事件共5次(年),暖冬强度最大、范围最广,暖冬现象存在2 a、4 a短时间以及9 a、15 a长时间振荡周期。利用NCEP再分析资料进一步分析表明,在温室效应导致全球变暖的大背景下,500 hpa位势高度场偏高,东亚大槽减弱,冷空气活动减弱以及厄尔尼诺现象的发生可能是造成陕甘宁地区暖冬事件发生的主要原因。     

欧亚大气环流对中国北方春季沙尘天气的影响

根据1960-2010年全国701个地面站沙尘观测资料分析了中国春季沙尘天气的空间分布和年际变化,发现南疆和内蒙古两个沙尘源区的沙尘指数51年来都呈现出减小的趋势,其中内蒙古沙尘指数总体较小、年际变化较大,而南疆沙尘指数的波动较小。通过分析南疆和内蒙古沙尘指数典型高、低值年春季环流场发现,控制两个沙尘源区的环流场存在明显差异:南疆沙尘指数低值年时,西路入侵的冷空气减少,受此影响蒙古气旋和南疆热低压减弱,导致南疆地区近地面西风减弱,最终导致南疆沙尘天气减少;内蒙古沙尘指数低值年时,西北路和北路冷空气入侵次数减少,地面场上西伯利亚冷高压和蒙古高压减弱,并且蒙古气旋的发生发展受到限制,导致内蒙古西部近地面西北风和偏西风减小,最终导致内蒙古地区沙尘天气减少。     

基于Biome-BGC模型的青藏高原五道梁地区NPP变化及情景模拟

以“气候变暖”为标志的全球气候变化对青藏高原生态系统产生强烈影响,利用参数本地化的生物地球化学模型（Biome-BGC）对五道梁地区草地生态系统进行模拟,研究了该区域1961~2015年净初级生产力（net primary productivity,NPP）的变化,并进行了情景模拟。结果表明:五道梁地区近55 a草地年均NPP为67.94 g/(m ²·a),呈显著上升趋势,主要是由生长季延长以及9月份生物量快速增长造成。在该地区,温度是草地NPP的主导因子,降水变化在40%以内对生产力影响不显著;温度和降水交互影响NPP,对单一影响有放大作用,暖湿条件下NPP对气候变化响应更加明显。     

赤道中东太平洋关键区海温对宁夏春季降水的影响

基于宁夏全区范围内24个常规气象站近53 a春季降水量资料和美国气候预测中心1961-2013年Niño1+2和Niño3.4月平均海平面温度指数资料及NCEP/NCAR北半球月平均500hPa高度距平场再分析资料,采用经验正交函数分解(EOF)及滑动相关分析方法,对宁夏逐年春季降水量的空间分布进行分型,并分析了各空间分布型的时间演变特征,进一步研究了赤道中东太平洋关键区(Niño1+2、Niño3.4)海温是如何通过对西太平洋副高及500 hPa中高纬大气环流的影响来影响宁夏的春季降水。结果表明:近53 a来,宁夏春季降水全区一致偏多或偏少分布型的占比超过70%,21世纪后全区降水一致偏少型明显减少;前一年夏秋季节赤道中东太平洋关键区海温与次年宁夏春季降水存在持续5~8个月的显著高相关,其中7~9月相关最显著,且相关程度逐步提高;研究发现,前一年夏秋季节,赤道中东太平洋关键区海温异常,通过海气相互作用,对次年春季北半球500 hPa高度距平场上中高纬度大气环流的配置以及西太平洋副热带高压的位置产生明显的影响,近而影响形成次年春季宁夏降水的水汽来源以及空间分布。因此,这些前期的稳定强信号对宁夏春季降水预测具有明确的指示意义。     

1971-2000年青藏高原气候变化趋势

Trends of annual and monthly temperature, precipitation, potential evapotranspi- ration and aridity index were analyzed to understand climate change during the period 1971–2000 over the Tibetan Plateau which is one of the most special regions sensitive to global climate change. FAO56–Penmen–Monteith model was modified to calculate potential evapotranspiration which integrated many climatic elements including maximum and mini- mum temperatures, solar radiation, relative humidity and wind speed. Results indicate gen- erally warming trends of the annual averaged and monthly temperatures, increasing trends of precipitation except in April and September, decreasing trends of annual and monthly poten- tial evapotranspiration, and increasing aridity index except in September. It is not the isolated climatic elements that are important to moisture conditions, but their integrated and simulta- neous effect. Moreover, potential evapotranspiration often changes the effect of precipitation on moisture conditions. The climate trends suggest an important warm and humid tendency averaged over the southern plateau in annual period and in August. Moisture conditions would probably get drier at large area in the headwater region of the three rivers in annual average and months from April to November, and the northeast of the plateau from July to September. Complicated climatic trends over the Tibetan Plateau reveal that climatic factors have nonlinear relationships, and resulte in much uncertainty together with the scarcity of observation data. The results would enhance our understanding of the potential impact of climate change on environment in the Tibetan Plateau. Further research of the sensitivity and attribution of climate change to moisture conditions on the plateau is necessary.     

1960 年以来青藏高原气温变化研究进展

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,它对全球气候系统存在显著影响.本文对青藏高原自1960年以来的气温变化特征及其影响因素的研究进行了概述与总结.近50 年来,青藏高原气温明显上升,经历了一个冷期和一个暖期,气温在20 世纪80 年代发生突变,整体呈现前低后高波动上升的趋势;最低气温和最高气温呈不对称的线性增温趋势,最低气温的上升速率要比最高气温快得多;而极端事件频率、强度也有所变化,其中低温事件大大减少,高温事件则明显增加;各类界限温度的积温以及持续日数等生物温度指标也都显著增加.在空间分布上,青藏高原气温呈现出整体一致增暖,并且有西高东低、南北反相的变化形态.影响青藏高原气温变化的因素有很多,主要包括天文因素、高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

Climatic trends over the Tibetan Plateau during 1971-2000

Trends of annual and monthly temperature, precipitation, potential evapotranspi-ration and aridity index were analyzed to understand climate change during the period 1971–2000 over the Tibetan Plateau which is one of the most special regions sensitive to global climate change. FAO56–Penmen–Monteith model was modified to calculate potential evapotranspiration which integrated many climatic elements including maximum and mini-mum temperatures, solar radiation, relative humidity and wind speed. Results indicate gen-erally warming trends of the annual averaged and monthly temperatures, increasing trends of precipitation except in April and September, decreasing trends of annual and monthly poten-tial evapotranspiration, and increasing aridity index except in September. It is not the isolated climatic elements that are important to moisture conditions, but their integrated and simulta-neous effect. Moreover, potential evapotranspiration often changes the effect of precipitation on moisture conditions. The climate trends suggest an important warm and humid tendency averaged over the southern plateau in annual period and in August. Moisture conditions would probably get drier at large area in the headwater region of the three rivers in annual average and months from April to November, and the northeast of the plateau from July to September. Complicated climatic trends over the Tibetan Plateau reveal that climatic factors have nonlinear relationships, and resulte in much uncertainty together with the scarcity of observation data. The results would enhance our understanding of the potential impact of climate change on environment in the Tibetan Plateau. Further research of the sensitivity and attribution of climate change to moisture conditions on the plateau is necessary.     

Variations in the Drought Severity Index in Response to Climate Change on the Tibetan Plateau

Quantifying the relationship between the drought severity index and climate factors is crucial for predicting drought risk in situations characterized by climate change. However, variations in drought risk are not readily discernible under conditions of climate change, and this is particularly the case on the Tibetan Plateau. This study examines the correlations between the annual drought severity index (DSI) and 14 climate factors (including temperature, precipitation, humidity, wind speed, and hours of sunshine factors), on the Tibetan Plateau from 2000 to 2011. Spatial average DSI increased with precipitation and minimum relative humidity, while it decreased as the hours of sunshine increased. The correlation between DSI and climate factors varied with vegetation types. In alpine meadows, the correlation of the spatial DSI average with the percentage of sunshine and hours of sunshine (P<0.001) was higher compared to that in alpine steppes (P<0.05). Similarly, average vapor pressure and minimum relative humidity had significant positive effects on spatial DSI in alpine meadows, but had insignificant effects in alpine steppes. The magnitude of DSI change correlated negatively with temperature, precipitation, and vapor pressure, and positively with wind speed and sunshine. This demonstrates that the correlation between drought and climate change on the Tibetan Plateau is dependent on the type of ecosystem.     

鄂尔多斯高原近40a气候变化研究

鄂尔多斯高原特殊的地理位置对全球气候变化更为敏感,利用1961-2000年地面气温和降水记录,通过计算气候趋势系数和气候倾向率描述鄂尔多斯高原气候空间变化特征。结果表明,40 a来本区气温有明显上升趋势,平均气温以0.43℃·(10a)^-1幅度升高。全年各月气温都在上升,但冬季升温最剧烈,达0.82℃·(10a)^-1,其中12月可达1℃·(10a)^-1,为全年之首。夏季最弱,仅0.31℃·(10a)^-1。本区增温幅度比较剧烈,大于内蒙古全区平均水平。冬、夏增温差异导致气温年较差减小。20世纪60年代年平均气温是下降的,从70年代开始上升,90年代上升最剧烈。冬季温度变化与年均温一致,但夏季不同,90年代以前夏季温度是降低的,到90年代夏季温度上升趋势十分明显。温度升高的程度存在区域差异,西北部最强,东南部最弱。降水的趋势变化不很明显,年降水量略有减少,秋季降水量减少比其他季节明显。降水变化也有区域差异,南部比北部降水量减少明显,毛乌素沙漠及以南降水倾向率为-18.3 mm·(10a)^-1,而北部接近于零。气候变暖会使蒸发量增大,从而导致干旱,气温持续增高再加上降水量减少则形成干旱化,对生态环境和地方经济会产生重大影响。     

Variations of the alpine precipitation from an ice core record of the Laohugou glacier basin during 1960-2006 in western Qilian Mountains,China

The net accumulation record of ice core is one of the most reliable indicators for reconstructing precipitation changes in high mountains. A 20.12 m ice core was drilled in 2006 from the accumulation zone of Laohugou Glacier No.12 in the northeastern Tibetan Plateau, China. We obtained the precipitation from the ice core net accumulation during 1960-2006, and found out the relationship between Laohugou ice core record and other data from surrounding sites of the northeastern Tibetan Plateau. Results showed that during 1960-2006, the precipitation in the high mountains showed firstly an increasing trend, while during 1980 to 2006 it showed an obvious decreasing trend. Reconstructed precipitation change in the Laohugou glacier basin was consistent with the measured data from the nearby weather stations in the lower mountain of Subei, and the correlation coefficient was 0.619 (P<0.001). However, the precipitation in the high mountain was about 3 times more than that of the lower mountain. The precipitation in Laohugou Glacier No.12 of the western Qilian Mountains corresponded well to the net accumulation of Dunde ice core during the same period, tree-ring reconstructed precipitation, the measured data of multiple meteorological stations in the northeastern Tibetan Plateau, and also the changes of adjacent PDSI drought index. Precipitation changes of the Laohugou glacier basin and other sites of the northeastern Tibetan Plateau had significantly positive correlation with ENSO, which implied that the regional alpine precipitation change was very likely to be influenced by ENSO.     

1979~2005年青藏高原位势高度场变化趋势的时空特征

利用NCEP/NCAR位势高度再分析资料分析了1979~2005年青藏高原及其邻近地区30hPa、100hPa、300hPa和500hPa位势高度场变化趋势的时空特征。研究表明:(1)1979~2005年青藏高原区域平均位势高度场在对流层中层存在上升趋势,且主要发生在冷半年;随着等压面的升高,高度场上升趋势减弱;到平流层高度场呈显著降低趋势,且主要发生在暖半年。(2)从空间上看,平流层位势高度场年平均变化整体呈显著降低趋势,大致呈纬向分布,南部降低趋势强于北部,特别是高原东南、孟加拉湾北部降低趋势最强;对流层中层位势高度场变化趋势以上升为主,高原东北部上升趋势尤其显著。(3)尽管与高原各层位势高度值本身相比,变化趋势是一个小量,但国内外不同区域及不同空间尺度的研究都发现有类似现象,故对此应给予重视。今后应进一步加强青藏高原位势高度场时空变化趋势的驱动机制、影响及其对全球变暖的区域响应研究。(4)1979年以来NCEP/NCAR位势高度再分析资料用于青藏高原及其邻近地区的气候变化研究是有效的。     

气候变化对青藏高原水环境影响初探

利用Penman-Monteith公式和干燥度指数公式,计算并分析了青藏高原65个气象站1972-2011年间记录的气候变化趋势,同时在总结国内外有关气候变化对青藏高原水环境各要素影响研究的基础上,通过简单线性相关统计方法,分析了研究区域气候变化与水环境变化的相关性。结果表明：（1）青藏高原整体升温显著,降水显著增加,最大可能蒸散（ET₀）显著降低,暖湿化趋势显著;高原北部和西部降水显著增加、ET₀显著降低、干燥度指数显著下降,东部和南部ET₀显著降低、干燥度指数显著下降;（2）受升温影响,青藏高原的冰川消融,尤以东部地区变化显著;湖泊因其补给条件不同而分别呈现出扩张、萎缩和基本稳定3种状态,总体上,高原西部的湖泊以扩张为主,东部的湖泊基本稳定,而萎缩的湖泊分布较为分散。水环境的改变对于高原区水循环过程及生态系统都将产生重要影响。     

阿尔金山-祁连山山地植被垂直带谱分布及地学分析

本文揭示阿尔金-祁连山区垂直带谱空间分布模式并进行地学解释。研究表明:北坡荒漠草原带的上限具有随经度变化的二次曲线分布模式,草原带的上限分布为线性模式,亚冰雪带的分布与7月份气温的零度层分布模式基本相同;北坡镜铁山以西的带谱中没有森林带,以东含有森林带,分布在2500³300米的高度范围内。利用气象台站的地面及高空数据,计算了湿度———生长季平均温度露点差随海拔变化的梯度、多年平均温度、1月多年均温、多年平均降水指标以解释带谱分布,结果表明:由东向西,湿度梯度增大,以酒泉为界,西侧的露点温度差梯度大于0.12℃/100米,东部小于0.09℃/100米,与北坡山地森林带分布基本吻合。     

三江平原气温降水变化分析——以建三江垦区为例

气温及降水与人类生产生活密切联系,其变化必然会对生态系统和社会经济等产生重大影响。利用三江平原建三江垦区15个农场气象站1965～2002年气温和降水资料,运用气候趋势系数和一元回归分析法进行气候变化分析。结果表明:近40年来本区气温呈显著上升趋势,平均气温以0.50℃/10a幅度升高,不同季节平均气温均呈上升趋势,且冬季增幅最大,达0.82℃/10a。气温升高存在显著的区域差异,最大的增温中心位于南部边缘,气温倾向率大于0.60℃/10a。降水趋势性变化不显著,但仍呈弱减少趋势,年降水量倾向率为-1.90mm/10a,四季降水量以秋季减少最为显著。在此基础上进行气候突变分析,结果表明气温突变出现在1987年,降水突变出现在1980年和1997年,但降水突变不明显。研究三江平原建三江垦区的气候变化对于保障区域粮食安全具有重要的指导意义。