中国西北干旱、半干旱区春季地气温差的年代际变化特征及其对华北夏季降水年代际变化的影响

利用我国1951~2000年夏季降水观测资料分析了我国夏季降水的年代际变化特征,表明了我国夏季降水在1976年前后发生了一次明显的气候跃变,在1976年之后华北地区和黄河流域夏季降水明显减少,出现了严重持续干旱,而西北地区从20世纪70年代后期开始,降水增多,且西北地区降水振荡位相要超前于华北地区降水振荡位相5~8年。并且,本文从1960~2000年我国西北干旱、半干旱区的地温、气温观测资料分析了我国西北干旱、半干旱地区的地气温差(Ts-Ta)的变化特征,其结果表明了在20世纪70年代后期以前,我国西北干旱、半干旱地区的地气温差大部分年份偏低,低于平均值,而从70年代后期之后到2000年,我国西北干旱、半干旱地区的地气温差偏高。此外,本文还分析了西北干旱区地气温差变化的最大地区新疆西部春季地气温差与我国夏季降水的相关关系,其正相关区分别位于西北地区、东北地区和长江流域,而负相关区分别位于华北地区东部和西南地区,这表明我国西北干旱、半干旱区春季地气温差可能是华北地区夏季降水年代际变化的原因之一。     

Connections between surface sensible heat net flux and regional summer precipitation over China

Using the observed monthly precipitation and NCEP (National Centers for Environmental Prediction)reanalysis surface flux data from 1951-2000, the connections between the seasonal SSHNF (Surface Sensible Heat Net Flux) over the Asian continent and the regional summer precipitation of China were examined.The patterns of collective and individual correlations were identified. The results indicate that the responseof the regional summer precipitation of China to the seasonal SSHNF over the study area varies according to region and season. The interannual variability of summer precipitation anomalies over Xinjiang, the northernmost Northeast China, and the North China Plain are most sensitive to the anomaly of the seasonal SSHNF. There are significant collective correlations between the interannual anomalies of the seasonal SSHNF and summer precipitation over these regions. In contrast, the Southeast Tibetan Plateau,Huaihe River Valley, and surrounding areas exhibit the least significant correlation. Significant individual correlations exist between the summer precipitation over the southernmost Northeast China, East Inner Mongolia, South of the Yangtze River and South China and the seasonal SSHNF in certain seasons over the following areas: near Lake Baikal and Lake Balkhash, near Da Hinggan Mountains and Xiao Hinggan Mountains, as well as the Tibetan Plateau.     

不同气候平均值对气候评价业务的影响*

使用新疆99个气象站年、季、月气温、降水要素1981—2010年平均值和1971—2000年平均值资料,从区域平均和空间分布两方面对新旧2个气候平均值进行对比分析。结果表明:年气温、降水,各区域均增加;气温增幅0.3~0.4℃,北疆、天山山区略大于南疆;降水增幅4.7%~8.9%,南疆略大于北疆、天山山区。季气温、降水,各区域均增加;气温北疆四季变化较天山山区、南疆更明显,降水南、北疆季节差异较天山山区更大。2、3、11月的月气温增幅较大,4—10月较小;月气温差值空间型分为四型:全疆一致增加型、全疆大部增加型、北疆增加南疆减少型、北疆减少南疆增加型。1、3、7、11月的月降水增幅较大;月降水差值空间型分为两型:全疆大部增加型和北疆增加南疆减少型。气候平均值改变后,气温、降水等级整体由正距平向负距平方向调整,一些过去的气候评价结果在长序列评价中需要重新考虑。     

2006年春季南北疆沙尘暴的气候预测

利用1961～2005年北疆9个气象站和南疆15个气象站逐日沙尘暴日数、平均气温、气温日较差、平均地面温度、地气温差、平均风速、降水量、平均相对湿度,计算得到北疆和南疆春季沙尘暴日数和前期气候要素,通过相关分析得到北疆和南疆春季沙尘暴的气候影响因子。利用前期气候影响因子分别建立了北疆和南疆春季沙尘暴日数气候预测方程6个。预计2006年春季,北疆沙尘暴日数1.4～2d,南疆沙尘暴日数7d,它们虽比历年平均值偏低,但高于近15a的平均值。     

太阳活动异常与降水和地面气温的关系

利用1951~2000年太阳10.7 cm射电流量、全国160站观测到的降水和气温距平资料,分析了太阳活动异常对中国夏季、冬季降水和气温的影响。结果表明:太阳活动强的年份,夏季南方、东北少雨,黄河中上游流域、黄淮地区以及长江中上游则多雨;冬季全国均多雨。北方(尤其是东北和新疆)冬季气温偏高,夏季气温偏低。太阳活动弱的年份,夏季华南及黄河以北多雨,而长江流域及以北到黄河中上游夏季则少雨;冬季全国均少雨,北方冬季气温偏低。进一步讨论了中国东北地区夏季降水与太阳活动的密切关系。     

中国东部夏季气候20世纪80年代后期的年代际转型及其可能成因

指出了中国东部夏季气候在20世纪80年代末出现了一次明显的年代际气候转型.伴随着这次年代际转型,80年代末以后中国东部南方地区降水明显增多,500 hPa西太平洋副热带高压西伸且南北范围变大,西北太平洋上空850 hPa反气旋增强.中国东部夏季80年代后期出现南方多雨的年代际转型与欧亚大陆春季积雪、西北太平洋夏季海面温度的年代际变化存在密切联系,它们也都在80年代末出现年代际转型.从80年代末以后,伴随着欧亚大陆春季积雪明显减少和西北太平洋夏季海面温度明显增高,中国夏季南方降水明显增加.文中分析了欧亚大陆春季积雪和西北太平洋夏季海面温度影响中国降水的物理过程,指出欧亚大陆春季积雪能够在500 hPa激发出大气中的遥相关波列,所激发出的波列可以从春季一直持续到夏季,造成中国北方为高压控制,南方为微弱低压控制,使得降水出现在中国南方.西北太平洋夏季海面温度的升高能够减小海陆热力差异,使得夏季风减弱,导致中国南方地区降水增多.     

近50年我国西部地区气象要素的变化特征

利用1951-2000年全国194站地面观测资料和高空观测资料,对近50年我国西部地区的气候变化特征进行分析。结果表明:从20世纪70年代开始,我国西部地区年平均气温呈上升趋势,其中河套区和新疆区气温上升最为明显,其次为青藏高原区和河西区,西南区气温增幅最不明显,地表温度变化与气温的变化基本同步,但地温变化要比气温变化更加剧烈一些。西南区的地温从70年代中期开始回升,但始终未达到50年代初期的水平,因此从线性变化上表现为下降趋势。西部地区除了河套区外,其他4个区的年平均降水量均增加,增加最明显的是新疆区和青藏高原区。我国整个西部地区年平均总云量和低云量均呈线性减少趋势,减少最明显的是西南区和河套区。在辐射变化上,我国西部总辐射呈减少趋势,青藏高原区减少最多;西南区的散射辐射呈增加趋势,其他4个区减少,其中新疆区和青藏高原区散射辐射减幅明显。散射辐射的大小与天空中云量和气溶胶含量的多少成正比,西南区散射辐射呈增加趋势,而总云量和低云量呈下降趋势,可以推测是气溶胶含量增加导致了散射辐射的增加。     

高原东侧川渝盆地降水与水资源特征及变化

利用川渝盆地1951～2000年月平均气温及月降水资料, 讨论了该地区50年来的降水以及水资源的变化特征.结果表明, 50年来川渝盆地的降水和水资源总体呈减少趋势, 盆地西部和东部降水及水资源的变化呈相反趋势, 盆地东(西)部总体呈增加(减少)趋势.川渝盆地水资源的减少与降水的减少有密切联系.夏季风水汽输送向北、向西扩展强度的减弱是川渝盆地西部水资源变化的重要原因.     

气候变化对中国农业旱灾损失率的影响及其南北区域差异性

在全球变暖背景下,干旱灾害对中国农业生产的影响日益严重,然而由于旱灾损失的复杂性及其显著的区域差异,至今对中国农业旱灾损失规律及其影响机制的认识十分有限。文中利用1961年以来中国农业干旱灾害的灾情资料和常规气象资料,系统分析了近50年来中国农业干旱灾害不同受灾强度分布比率和综合损失率等指标的变化趋势及其在北方和南方的区域差异,研究了20世纪90年代的气温突变对农业旱灾损失率的影响特征,探讨了农业旱灾综合损失率对气温和降水等气候要素变化的依赖关系及其在气候空间的分布特征。结果发现,在气候变化背景下,近50年来中国农业旱灾综合损失率平均每10 a约增加0.5%,风险明显增大。而且,北方综合损失率每10 a约增加0.6%,高出南方1倍,风险增大的速度明显比南方快;北方农业旱灾几乎在很宽松的气温条件下就可以发生,而南方更多发生在气温较高的年份。并且,在气温突变后,变化趋势明显加剧,全中国综合损失率约增加了0.9%,风险明显增高;而且北方综合损失率的增值高达1.8%,是南方的4倍还多,气候突变对北方农业旱灾风险的影响明显比南方更凸出。综合损失率在北方对降水变化的响应要更敏感,而在南方对气温变化的响应更敏感。同时,关键影响期降水对综合损失率的影响比全年降水影响更显著;北方的关键影响期作用比南方更凸出。这些新的科学认识对中国农业旱灾防御具有重要意义。     

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.     

中国春末夏初降水量异常的气候类型

选取中国大陆均匀分布的８０个测站１９５１—１９９４年历年５—６月月总降水量标准化距平资料，利用ＥＯＦ和ＲＥＯＦ方法对春末夏初降水量异常的空间结构及时间演变规律作了研究。结果表明，中国春末夏初降水异常在空间上主要表现为南北相反变化的差异（ＬＶ）。旋转载荷向量场（ＲＬＶ）反映出１１个主要降水异常类型区。旋转主分量（ＲＰＣ）揭示了４４年来春末夏初降水的时间演变特征：江淮和江南地区降水量减少，东北和南疆地区降水量增多；河套东部、华南、北疆、华北地区呈多雨—少雨—多雨的抛物线型，而河套西部、西南地区呈少雨—多雨—少雨的反抛物线型。     

The Decadal Shift of the Summer Climate in the Late 1980s over Eastern China and Its Possible Causes

In this paper, it is pointed out that a notable decadal shift of, the summer climate in eastern China occurred in the late 1980s. In association with this decadal climate shift, after the late 1980s more precipitation appeared in the southern region of eastern China （namely South China）, the western Pacific subtropical high stretched farther westward with a larger south-north extent, and a strengthened anticyclone at 850 hPa appeared in the northwestern Pacific. The decadal climate shift of the summer precipitation in South China was accompanied with decadal changes of the Eurasian snow cover in boreal spring and sea surface temperature （SST） in western North Pacific in boreal summer in the late 1980s. After the late 1980s, the spring Eurasian snow cover apparently became less and the summer SST in western North Pacific increased obviously, which were well correlated with the increase of the South China precipitation. The physical processes are also investigated on how the summer precipitation in China was affected by the spring Eurasian snow cover and summer SST in western North Pacific. The change of the spring Eurasian snow cover could excite a wave-train in higher latitudes, which lasted from spring to summer. Because of the wave-train, an abnormal high appeared over North China and a weak depression over South China, leading to more precipitation in South China. The increase of the summer SST in the western North Pacific reduced the land-sea thermal contrast and thus weakened the East Asian summer monsoon, also leading to more precipitation in South China.     

新疆地区夏季降水异常的时空特征及环流分析

利用中国160个站1951-2000年逐月降水资料，对新疆地区近50a来夏季降水异常的时空特征及环流形势进行了研究。考虑到新疆地区复杂的地形，将新疆地区分为南疆、北疆分别讨论，分析发现：北疆的雨季比南疆早一个月左右，并呈现双峰型特点；50a来，新疆夏季的降水总体是增加的，南疆比北疆明显，1985年是一个明显的气候突变点；新疆夏季降水存在准3a、准5～6a和准10～13a的显著周期，但南疆还存在显著的准20～22a的大尺度振荡周期，北疆则不存在；环流分析表明新疆地区夏季降水异常与500hPa环流配置及南亚高压密切相关。     

Prediction Research of Climate Change Trends over North China in the Future 30 Years

A simulation of climate change trends over North China in the past 50 years and future 30 years was performed with the actual greenhouse gas concentration and IPCC SRES B2 scenario concentration by IAP/LASG GOALS 4.0 （Global Ocean-Atmosphere-Land system coupled model）, developed by the State Key Laboratory of Numerical Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP）, Chinese Academy of Sciences （CAS）. In order to validate the model, the modern climate during 1951-2000 was first simulated by the GOALS model with the actual greenhouse gas concentration, and the simulation results were compared with observed data. The simulation results basically reproduce the lower temperature from the 1960s to mid-1970s and the warming from the 1980s for the globe and Northern Hemisphere, and better the important cold （1950 1976） and warm （1977-2000） periods in the past 50 years over North China. The correlation coefficient is 0.34 between simulations and observations （significant at a more than 0.05 confidence level）. The range of winter temperature departures for North China is between those for the eastern and western China＇s Mainland. Meanwhile, the summer precipitation trend turning around the 1980s is also successfully simulated. The climate change trends in the future 30 years were simulated with the CO2 concentration under IPCC SRES-B2 emission scenario. The results show that, in the future 30 years, winter temperature will keep a warming trend in North China and increase by about 2.5~C relative to climate mean （1960-1990）. Meanwhile, summer precipitation will obviously increase in North China and decrease in South China, displaying a south-deficit-north-excessive pattern of precipitation.     

Variation of atmospheric aerosol optical depth and its relationship with climate change in China east of 100°E over the last 50 years

Understanding the role of aerosols in global and regional climate change requires the long-term measurements of aerosol optical properties. We use an indirect method to infer aerosol optical depths (AODs) based on atmospheric visibility and water vapor pressure measured at 504 key climate stations in eastern China (east of 100° E) over 1951–2002. Inferred AODs are compared with the MODIS satellite measurements for year of 2002. Results show that AODs averaged over 1951–2000 exhibit large values in Sichuan Basin and Changjiang River Delta, and there are two belts of high AODs, one from Beijing to South China by the middle reaches of Changjiang River and the other from Beijing to Changjiang Delta. Inferred AODs in eastern China show the lowest value in 1960s, increase dramatically in 1980s, and reach maximum in 1990s. The ratios of the regional and decadal mean AOD in 1950s, 1960s, 1970s, 1980s, and 1990s to that in 1960s are 1.085, 1.0, 1.066, 1.195, and 1.22, respectively. Statistical analysis shows that variations in AODs correlate with the changes in precipitation and air temperature in eastern China over the past 50 years. Correlation coefficients between annual mean AOD and precipitation are 0.39, 0.37, and 0.57 in the upper (Sichuan Basin), middle, and lower reaches of the Changjiang River, respectively. In the Sichuan Basin, the increase in annual mean AOD correlates with the reduction in air temperature with a correlation coefficient of ?0.33 at 95% confidence level.     

Future evolution of extreme precipitation in the Mediterranean

Mediterranean basins can be impacted by severe floods caused by extreme rainfall, and there is a growing awareness about the possible increase in these heavy rainfall events due to climate change. In this study, the climate change impacts on extreme daily precipitation in 102 catchments covering the whole Mediterranean basin are investigated using nonstationary extreme value model applied to annual maximum precipitation in an ensemble of high-resolution regional climate model (RCM) simulations from the Euro-CORDEX experiment. Results indicate contrasted trends, with significant increasing trends in Northern catchments and conversely decreasing trends in Southern catchments. For most cases, the time of signal emergence for these trends is before the year 2000. The same spatial pattern is obtained under the two climate scenarios considered (RCP4.5 and RCP8.5) and in most RCM simulations, suggesting a robust climate change signal. The strongest multi-model agreement concerns the positive trends, which can exceed +?20% by the end of the twenty-first century in some simulations, impacting South France, North Italy, and the Balkans. For these areas, society-relevant strong impacts of such Mediterranean extreme precipitation changes could be expected in particular concerning flood-related damages.     

中国东部夏季极端降水年代际变化特征及成因分析

本研究利用逐日降水资料对中国东部夏季极端降水进行检测,并对转变前后的特征进行对比分析,进而从海、陆对增温的响应不同导致的环流调整给出成因分析。结果表明,（1）中国东部夏季极端降水在1990年前后出现显著的年代际转变,极端降水由偏少转为偏多。转折后与转折前相比,中国东部夏季极端降水落区南移,南方偶极子分布型加强,南方极端降水增加、北方极端降水减少,其中华南和华东地区,极端降水量和降水日数增加,对夏季降水的贡献率增大;华北地区,极端降水量和降水日数减少,对夏季降水的贡献率减小。（2）西太平洋暖池区异常升温造成的海陆温差减小是中国东部夏季极端降水1990年前后转变的重要驱动因素之一。它造成1990年之后低纬度季风强度减弱、西太平洋副热带高压增强并南移、南海副高增强,而中高纬度气旋性环流异常被破坏、东亚大槽增强,进而导致华北经向水汽输送减弱,下沉运动显著加强,极端降水量和降水日数减少。于此同时,华南和华东地区则水汽输送加强,上升运动显著,有利于降水偏多,并伴随极端降水量和降水日数有所增加。     

华北地区降水、蒸发和降水蒸发差的时空变化特征

利用华北地区1951~2000年80个观测台站的降水、气温的逐日观测资料分析京津唐地区、华北西部、华北中南部和胶东半岛地区降水、蒸发和降水蒸发差在1951~1965年、1966~1976年和1977~2000年3个时期年代际变化特征。京津唐地区和华北西部地区夏季降水和降水蒸发差从1977年开始减少得比较明显;而胶东地区和华北中南部地区从1965年开始减少,1977年之后减少的更加严重,但4个区域5、6月的降水和降水蒸发差却出现明显的增加。分析还指出,胶东地区和京津唐地区可利用水资源量减少最多。另外还利用欧洲中心(ECMWF)1958~2000年的700 hPa风场资料分析了华北地区夏季降水异常的可能成因,分析结果表明:东亚夏季风在1977年之后明显减弱,造成我国华北地区夏季降水偏少。     

华北各区夏季降水年际和年代际变化的地域性特征

利用１９５１￣１９９７年华北地区２６个测站的６￣８月降水量资料,分析了上夏季降水标准差的窨分布和降水距平百分率年际和年代际变化的地域性特征。在此基础上,根据各站降水标准差和旱涝的一致性,对华北夏季降水异常进行分区,研究了各区降水长期变化的趋势及其阶段性和跃变的特征。最后,探讨了华北地区目前这个少雨期何时结束的问题。     

陕西省降水量变化的区域特征分析

根据陕西省1951—2000年的降水量资料,采用旋转主因子分析方法,对冬季、夏季和年降水量场进行客观分区。陕西省可划分为3个子区域：陕北区、关中陕南西部区和陕南区。在此基础上,研究了陕西省降水量变化的区域特征和年代际变化以及长期趋势特征。结果表明,陕西省过去50年降水量有显著的北少南多特征,而且陕北区降水量的减少趋势远大于关中陕南西部区,陕南区在夏季和冬季降水量还略有增加。