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。     

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。     

东北夏季气温分区变化特征

对1961-2002年东北夏季气温用REOF方法分解,以此将东北夏季气温的变化区域分为南部、北部、中东部.讨论三个区域夏季气温的变化趋势及年代际变化特点,结果发现三个区域夏季气温年际变化表现为一致的上升趋势,只是升温的幅度有所不同,而年代际变化差异明显,主要体现在各区域回暖具有一定的先后顺序.功率谱分析的结果表明,各分区的周期变化有明显的差异.对全区以及各分区作滑动均方差,发现各分区气温的年际变化幅度存在差异,北部和中东部气温振荡幅度较为一致,南部地区在1990 s之前气温的年际变化较小,1990 s之后气温的振荡幅度明显增大.     

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。     

1951—2020年广西冬季低温事件频次变化及其对大西洋海温的响应

1951—2020年广西冬季低温事件发生频次年际、年代际变化特征较明显,20世纪60年代初经历了一次由少变多的明显突变,80年代中期经历了一次由多变少的转变。低温频次较多的时期出现在20世纪60年代中期至80年代末,90年代至21世纪初转为偏少,但21世纪00年代之后出现了频次异常多的极端年份(如2008年和2011年),使得低温事件发生频次整体呈一定程度的上升趋势。广西低温频次具有2～5 a的年际变化周期和10 a左右的年代际周期,1990年前,低温频次的变化由上述两个主要周期叠加产生,之后周期信号减弱,直至2005年后,2～5 a周期再次出现。广西冬季低温频次变化与东亚季风和大西洋海温的分析表明,东亚冬季风的偏强有利于广西低温频次增多;欧洲以西大西洋表面海温的异常偏低,通过海气相互作用带来的环流异常是导致广西气温显著偏低、低温发生频次异常增加的可能原因。     

中国黄土高原地区春季气温时空特征分析

利用黄土高原40年的气温资料,采用小波分析方法,分析了该区域的春季气温变化特征。结果表明：黄土高原春季气温变化存在3个特征区域;在1991／1992年发生突变,突变后气温突然转暖,突变之前气温以负距平为主,突变后以正距平为主;1980年代中期最冷,1990年代后期最暖;且存在2年、3年和5～6年周期振荡,3年周期振荡最显著。春季逐月气温空间变化的主要特征是全区一致,各月气温以升温为主,1990年代最为明显,升温速度最大区和年际变化幅度最大区主要在黄土高原中部,准5年为主的年际振荡和10～12年年代际振荡在月气温变化中显著。     

江苏气温长期变化趋势及年代际变化空间差异分析

根据江苏省60个气象站1961-2001年的逐月气温资料，研究了江苏气温的长期变化趋势和年代际变化特征的空间差异。结果表明：1）近40a来江苏省年平均气温升高了约1℃，其中冬季3个月（12月一次年2月）升温最明显，夏季7、8月降温明显。各季节和年平均气温年代际变化具有一定的相似性，基本上是20世纪60年代有降低趋势，70年代到80年代前期趋势不明显，80年代后期和90年代气温快速升高，因此，年、春、秋、冬季最高温度出现在90年代。其中夏季气温在90年代后期又有所下降，夏季最高出现在60年代。2）长期变化趋势和年代际变化在空间上也有一定的差异，这种差异主要表现在温度变化幅度上，春、秋、冬和年平均气温在全省都是升高的，其中苏南和江苏北部的徐连地区春、冬季和年平均气温升高最明显，秋季苏南地区升温最明显；夏季大部分地区气温有下降趋势，其中东部沿海和西南部降温最明显，而北部部分地区则有弱的升温趋势。     

近50a东北地区夏季气温异常的时空变化特征

利用国家气候中心整编的1951—2000年中国160个站月平均气温资料，选出东北地区20个代表站，在分析东北气温季节一年际变化特征的基础之上，着重分析了东北夏季气温的年际、年代际变化的时空特征。发现：夏季气温20世纪50年代中期之前略偏高，50年代中期以后至70年代最低，80年代开始缓慢回升，90年代增暖程度加大，50a来有增暖的趋势；气温异常存在3a、4a、7a的年际周期和16a的年代际周期；东北地区夏季升温趋势与中国黄河以北地区是一致的，而与黄河以南-江南地区是反位相的，东北地区是我国夏季升温最显著的地区之一。     

吉林省40年来气温和降水的变化

选用吉林省有代表性的10个测站，用功率谱方法分析其40年来季节降水和气温趋势变化。结果表明，吉林省气候短周期变化与东亚季风的年际振荡准3.5年（QTO）和准2年（QBO）周期基本是一致的。10年际季节气温变化表明，冬季较50年代明显变暖，升温2℃左右，而夏季升温较弱，但与50～70年代的夏季低温周期相比，80年代以来则进入一个相对暖的周期。夏季副热带季风进退对吉林省的夏季气温和降水影响很大。     

江苏夏季气温异常的时空变化特征

利用中国160气象观测站1951-2005 年和江苏省59气象观测站1961-2004年的月平均气温资料, 在分析江苏气温变化的季节-年际变化特征的基础上, 重点分析了江苏夏季气温的年际、年代际变化的时间和空间特征.发现:江苏夏季气温1970s到1990s前期基本上处在一个偏凉期,1960s及1990s中后期以后基本上处在一个偏热期;江苏夏季气温异常存在显著的准6 a、准9 a的年际周期和以16 a为中心的年代际周期;江苏夏季气温趋势自西北向东南呈现正负正的位相分布特点,即江苏西北部和东南部地区夏季气温呈现升高的趋势,其它地区呈现降低的趋势.     

东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因分析

利用NCEE／NCAR再分析月平均海平面气压资料、中国160站月降水资料、英国气象局和英国大气资料中心月平均海表温度资料，使用周期分析、奇异值分解和旋转EOF分析方法，分析了东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因。结果表明：(1)东北夏季降水异常构成中年代际、年际变化相对均衡，在局地年际变率中，东、南部年代际变化略强于西、北部。(2)在年代际、年际尺度上，东亚夏季风增强(减弱)，则东北降水偏多(偏少)。(3)E1 Nino事件与东北区夏季风异常无直接联系．故与东北夏季降水关系不密切。     

热带和中纬太平洋海温异常对东北夏季低温冷害影响的诊断分析研究

利用1995~1997年东北地区23个测站的地面气温资料、1950~1996年太平洋地区月平均海温资料以及1980~1994年全球月平均风场资料,分析了东北夏季低温冷害的时空特征和变化规律,探讨了太平洋各区域的海温异常与低温冷害之间的可能联系及其影响机理。结果表明,用EOF分解得到的前三个特征向量（占总方差的84.28%）基本表示了东北夏季气温的变化,用这三个特征向量重建的气温距平场,存在着3~4年、6~8年和准16年的主周期,其中6~8年的主分量信号最强。在年代际尺度上,在1979年前后发生了由气温偏冷向偏暖的突变。热带西太平洋暖池（140°E~180°,10°S~10°N）是影响东北夏季气温的关键海域,那里前期冬季海表温度变化是预测东北夏季低温冷害的强信号。另一个关键海域是中纬西太平洋（130°E~180°,10~30°N）,前期春季的海温变化也与东北夏季低温有较密切的联系。     

Anomalies in temperature and rainfall during warm Arctic seasons as a guide to the formulation of climate scenarios

Recently much concern has been expressed regarding the impact of an increased atmospheric CO₂ concentration on climate. Unfortunately, present understanding and models of the climate system are not good enough for reliable prediction of such impacts. This paper presents an analysis of recent climate data in order to illustrate the nature of regional temperature and rainfall changes in different seasons and to provide some guidance with regard to points which might be borne in mind when scenarios of future climate (especially those taking into account human impacts) are being formulated.Since it is believed that an increased atmospheric CO₂ concentration will cause a warming and models and data suggest that the Arctic is more sensitive to climatic change than other latitudes, anomalies associated with warm Arctic seasons have been studied.The regional temperature, precipitation and pressure anomalies in the northern hemisphere for the 10 warmest Arctic winters and 10 warmest Arctic summers during the last 70 years have been investigated. Even when the Arctic area is warm, there are circulation changes such that large coherent anomalies occur elsewhere, with some regions warming and some cooling. The 10 warmest Arctic winters were characterised by larger amplitude anomalies, in the Arctic and elsewhere, than the 10 warmest summers, illustrating the difference in response between seasons. The precipitation differences for the 10 warmest Arctic winters and summers show for North America large coherent areas of increase or decrease, which again differ according to season. However, in winter the differences are not statistically significant, while the differences in two areas are significant in summer.     

冬/夏季热带太平洋与印度洋海表温度年际异常关系的年代际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料、全球海温海冰GISST 2.3b资料, 用EOF技术分析了热带太平洋海表温度的年际异常 (SSTA) 变化特征表明:可用Ni?o3指数表示热带太平洋SSTA, 并用该指数来讨论热带太平洋、热带印度洋SSTA间的关系。分季节分析表明:冬季Ni?o3指数与热带印度洋SSTA间的关系表现为热带印度洋整体相关系数为正的单极形态, 且1976年以后两者的关系减弱, 其原因是冬季为ENSO事件的盛期, 另外, 冬季西太平洋暖水区东移导致太平洋Walker环流上升支强盛处的东移, 造成两洋的垂直纬向环流耦合减弱。夏季两者关系表现为偶极形态 (热带西印度洋与Ni?o3指数同相变化, 热带东印度洋则相反), 但1976年以后两者的关系有所加强, 是因为夏季为偶极子盛期, 也是ENSO事件的发展期, 同时夏季西太平洋暖水区东移并未引起太平洋Walker环流上升支强盛处的明显东移, 且印度洋季风环流、太平洋Walker环流的上升支强盛处的强度增大了, 造成两洋的垂直纬向环流耦合更强烈。即1976年以后, 冬季热带两洋SSTA间的关系减弱了, 而夏季两者关系则变得更密切。     

基于小波和M-K方法的商丘气温时间序列分析

利用1955-2011年商丘气象站地面逐日气象数据,集成Morlet小波分析法、Mann-Kendall分析法、回归分析法、变异系数等方法,分析商丘气温序列的年、季周期变化特征、突变特征、变化趋势特征及年际变率特征。结果表明：根据回归分析、5 a滑动平均分析,商丘年平均气温呈增加趋势,年际变化倾向率为0.17 ℃/10 a;各季节气温变化趋势差异明显,夏季气温呈下降趋势,年际变化倾向率为-0.08 ℃/10 a,冬春秋季气温呈增加趋势,冬季增温最为显著,冬季气温年际变化倾向率为0.35 ℃/10 a。根据Mann-Kendall分析,年平均气温突变点为1992年,夏季气温不存在明显突变,冬季气温突变点为1986年。根据小波分析,20世纪50-80年代商丘年平均气温存在准17 a周期信号,之后该周期信号消失,80年代和90年代出现准32 a周期信号,在本研究的整个时间序列上存在准5 a和准2 a周期信号,周期信号显示未来几年可能会出现低温年。商丘年平均气温的年际变异系数为0.04,年际变率较小,年际变化较平稳。商丘作为重要的粮食生产基地,集成多种方法的气温变化特征和趋势预测分析,对该区域的农业种植活动具有重要的指导意义。     

印度洋冬季风异常海气环流耦合模态分析

本文对印度洋冬季风异常海气环流耦合主要模态做了分析和讨论,得到以下结果:第一模态海面和低空大气环流的异常主要发生在东印度洋海域上空,而上层大洋环流的异常则主要反映了印度洋冬季风环流的异常,并主要体现在西向赤道暖流和东向赤道逆流上。第二模态的大气环流相应异常主要发生在孟加拉湾、阿拉伯海和赤道印度洋上空,而上层大洋环流异常除与第一模态类似外,还包括索马里暖流的明显异常。第一、二模态分别是印度洋冬季风的偏东、偏西模态,也是其主、次模态;均有约4年的年际变化,还分别有约18、22年的年代际变化;该主、次模态分别在1976年及1976、1986年有突变发生;这样印度洋冬季风有约4年的年际变化,并在1976年出现明显突变。该主、次模态的年代际变化周期也是冬季北太平洋海气联合复EOF分解第二、第一模态的年代际变化周期,这反映两大洋之间有密切联系,这是因冬季蒙古西伯利亚高压是南亚、东亚冬季风的共同源头,对两大洋的大气环流异常都有明显影响。南亚冬季风偏强时印度洋的Hadley环流和赤道辐合带上的对流均偏强,反之亦然;且该冬季风的主、次模态都如此;这也反映了南亚冬季风大气环流异常与冬季热带大气环流异常之间的耦合关系。当该主、次模态发生正、负异常变化时,近表层热带印度洋海温异常分别呈现横贯大洋的南北向跷跷板变化以及大洋东、西向的跷跷板变化;但前者是主要的。印度洋冬季风对印度洋偶极子起着抑制作用,这是该偶极子在冬季最弱的原因。在热带印度洋,大气低空垂直运动下沉、上升区域都分别大致位于该大洋近表层的下沉、上升运动区域之上,这构成了海气相互作用的负反馈机制,并有助于南亚冬季风、Hadley环流、赤道辐合带以及印度洋中冬季风环流的维持和稳定。     

Simple Temperature Scenario for a Gulf Stream Induced Climate Change

Consequences of a Gulf Stream induced ocean surface cooling for the temperature climate of Western Europe were studied by means of a conditional perturbation of the observed daily temperature time series of the Netherlands. On days with advection of airmasses of maritime origin, the observed temperatures in the series were lowered with a fixed value, representing the influence of a cooler Atlantic Ocean. On the other days, the observed temperatures were left unchanged. The perturbation results in a decrease in the mean temperature that is almost constant over the year, and in a change in the standard deviation of the daily temperatures that is seasonally dependent. Due to preferential cooling of warm winter days, the standard deviation decreases in the winter, whereas in the other seasons the standard deviation increases as a result of preferential cooling of days with low temperatures. Although this ocean cooling scenario indicates an increase of the relative frequency of cold winters and cool summers, it is neither characterized by the occurrence of winters with unprecedented low temperatures nor by the disappearance of summer heatwaves.     

热带西北太平洋10~30 d振荡对南海夏季风影响

采用1958—2011年NCEP/NCAR再分析资料以及ERSST海温资料,分析热带西太平洋夏季对流10~30 d振荡对南海夏季风的影响。在年际变化尺度上,热带西北太平洋夏季10~30 d振荡强度指数 (TWPI) 与南海夏季风强度有很好的正相关关系。在TWPI增强年份,海温主要呈El Ni?o分布,南海周边区域增强的异常西风产生强的正涡度切变,导致异常气旋性环流,为季风槽的增强提供了热量和水汽,从而增强南海夏季风强度。反之,在TWPI减弱年份,海温主要呈La Ni?a分布,南海夏季风强度减弱。在不同的年代际背景下,垂直切变和水汽-对流的总体变化是影响TWPI总体变化的重要因子,但不能影响南海夏季风强度的总体变化。海陆热力对比的总体变化是导致南海夏季风强度总体变化的主要影响因素。     

SEASONAL AND INTER-ANNUAL VARIABILITY OF THE SOUTH CHINA SEA WARM POOL AND ITS RELATION TO THE SOUTH CHINA SEA MONSOON ONSET

The South China Sea warm pool interacts vigorously with the summer monsoon which is active in the region. However, there has not been a definition concerning the former warm pool which is as specific as that for the latter. The seasonal and inter-annual variability of the South China Sea warm pool and its relations to the South China Sea monsoon onset were analyzed using Levitus and NCEP/NCAR OISST data. The results show that, the seasonal variability of the South China Sea warm pool is obvious, which is weak in winter, develops rapidly in spring, becomes strong and extensive in summer and early autumn, and quickly decays from mid-autumn. The South China Sea warm pool is 55 m in thickness in the strongest period and its axis is oriented from southwest to northeast with the main section locating along the western offshore steep slope of northern Kalimantan-Palawan Island. For the warm pools in the South China Sea, west Pacific and Indian Ocean, the oscillation, which is within the same large scale air-sea coupling system, is periodic around 5 years. There are additional oscillations of about 2.5 years and simultaneous inter-annual variations for the latter two warm pools. The intensity of the South China Sea warm pool varies by a lag of about 5 months as compared to the west Pacific one. The result also indicates that the inter-annual variation of the intensity index is closely related with the onset time of the South China Sea monsoon. When the former is persistently warmer (colder) in preceding winter and spring, the monsoon in the South China Sea usually sets in on a later (earlier) date in early summer. The relation is associated with the activity of the high pressure over the sea in early summer. An oceanic background is given for the prediction of the South China Sea summer monsoon, though the mechanism through which the warm pool and eventually the monsoon are affected remains unclear.     

高原夏季风指数的定义及其特征分析

基于1958~2002年ECMWF再分析资料,我国160个台站降水和气温资料,从夏季高原季风环流系统特点出发,定义了能较好表征高原夏季风环流变化的特征指数,分析了高原夏季风年际、年代际变化特征,并揭示了高原夏季风强弱异常时的环流特征及其与中国夏季降水和气温的关系,主要结论为:(1)用6~8月600hPa (27.5~30°N,80~100°E)范围内平均的西风分量距平与(35~37.5°N,80~100°E)范围内平均的东风分量距平差定义了高原夏季风指数(PM I)。该指数计算简单,意义清楚,代表性好。(2)1958~2002年高原夏季风整体呈增强趋势,在20世纪60年代中期之前是高原夏季风的强盛期,之后是高原夏季风弱期,在80年代以后又转为季风强期。(3)高原夏季风与中国夏季降水和气温相关很好。将该指数与之前汤懋苍定义的指数进行性能综合比较后,发现该指数对川渝地区的夏季降水及气温有更好的指示意义。