宁夏冬季气温的变化及同期500hPa环流特征量的变化特征

通过近40多年来宁夏冬季气温的变化进行了研究,结果表明:宁夏冬季气温总趋势是变暖的,冬季平均气温在1985年前后发生突变,突变后升温最明显的是中部干旱带;宁夏冬季气候变暖与大区域有不同之处,1967-1990年宁夏冬季升温过程,最低气温是主要的,但1990年以后宁夏冬季的变暖,并不完全是由于最低气温的变暖而形成,最高气温的变暖也是20世纪90年代以来宁夏冬季气候变暖的重要特征;宁夏极端气温变化具有明显阶段性特征,80年代末期以后极端最低气温的变率明显增大;冬季北半球500 hpa极涡面积、亚洲西风环流指数、东亚大槽位置、西太平洋副热带高压强度与宁夏冬季平均气温有较为一致的年代际气候特征;小波分析发现,以上环流特征量与宁夏冬季平均气温存在相同的4年左右的主周期变化,且在时、频域上有较为一致的对应关系。     

气候变暖对宁夏引黄灌区水稻生产的影响

对宁夏引黄灌区10个测站1961\_2004年水稻生长发育期5～9月的气温进行分析,结果表明,宁夏引黄灌区水稻生长期的气候明显变暖。ｔ检验表明,5～9月日平均气温的突变发生在1993年,突变后的气温比突变前升高了0.8℃。在水稻生长发育各阶段,气温都有所升高,但没有超过水稻生长发育的适宜温度范围。引黄灌区水稻的温度敏感系数在5月、7~9月上旬为正值,尤其在7月下旬至8月中旬最大,此阶段气候变暖对水稻生产有利,6月、9月中下旬为负值,气候变暖对水稻生产有不利影响。气候变暖为高产品种的引进创造了条件,降低了水稻对温度变化的敏感性,使水稻单产变率减小,保证了水稻的高产稳产。就宁夏引黄灌区而言,气候变暖对水稻单产的贡献为2.51％。     

气候变暖对甘肃农业的影响

应用甘肃省63个地面测站1961～2003年气温资料,对年平均气温、最高气温、最低气温、≥0℃、≥10℃活动积温和＜0℃负积温进行分析。结果表明, 1987～2003年比1961～1986年的平均值明显增高,尤以最低气温增幅最大,甘肃省气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。冬季升温幅度大于夏季,＜0℃负积温绝对值明显减少。甘肃省20世纪80年代后期气候明显变暖,热量资源增加,喜温作物面积扩大,越冬作物种植区北界向北扩展,对牧区牲畜越冬度春有利。但由于水资源不足,气候变暖对甘肃农业的负面影响大于正面影响。     

宁夏高温气候特征及其大气环流异常分析

利用宁夏24个气象观测站1960-2009年逐日最高气温观测资料和NCEP／NCAR再分析高度场资料,分析了宁夏高温日数的空间分布及年际、年代际变化趋势,并对高温异常对应的大气环流背景进行了分析。结果表明,宁夏中北部地区高温相对多发,大武口和同心为两个高发中心;7月高温出现频率最大;1971、2000、2001年和2005年为高温日数最多的4个年份,而1962、1979年和1989年没有高温日出现;宁夏高温日数在20世纪90年代中期发生了年代际突变,1997年以来宁夏平均高温日数较1996年以前增加了3.4倍。高温日数的年际、年代际异常对应中高纬度大范围大气环流异常,即从西欧到白令海峡的大范围地区中高层高度异常场波列分布。亚洲中高纬度经向环流弱,高纬度冷空气不易南下,宁夏高温日数偏多。高温日数偏少年经向环流强,有利于北方冷空气南下。     

2004—2005年宁夏特大干旱事件的诊断分析

通过对2004年9月至2005年11月宁夏全区24个站连续15个月气温和降水资料进行分析,对干旱事件的气候特征、干旱环流特征以及造成干旱的成因进行初步诊断,其结果表明:宁夏2004—2005年特大干旱事件是在全球气候变暖的条件下发生的,贝加尔湖阻高以及500 hPa正高度距平持续维持是造成宁夏特大干旱事件发生的根本原因;同时,西太平洋副高与常年相比较弱也是其重要原因之一。     

气候变暖对中国亚热带北界位置的影响

在全球气候变暖的背景下,中国气候带也有相应的变化。亚热带北界是暖温带与北亚热带的交界,是中国气候带上的一个重要分界线。论文讨论了气候变暖对中国亚热带北界的影响。数据资料来自于中国气象局,采用中国740个站点1951~2005年的日平均温度资料。根据《中华人民共和国气候图集》中气候区划的第一级气候带定义指标,以≥10℃天数为主导指标,≥10℃积温、1月平均温度为辅助指标,定义亚热带北界为≥10℃天数为218天,≥10℃积温为4500~4800℃,1月平均气温为0℃。分别统计1951~2005年暖温带与亚热带指标的年代变化及亚热带北界在1951~1970、1971~1990、1991~2005年的位置演变,结果表明:34°N附近55年来≥10℃天数、≥10℃积温、1月平均温度都呈上升趋势。20世纪50年代至今,亚热带北界西段几乎没有变化;亚热带北界中东段向北推移幅度较大,到本世纪初向北已推移到35°N附近,较1951~1970年向北推移2~3个纬度。亚热带北界位置的向北推移是对全球气候变暖的一种响应,这将对我国农业布局和生态环境有重要影响。     

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。     

宁夏不同强度沙尘天气动力机制

利用常规气象观测资料和ECMWF逐6 h 0.25°×0.25°再分析资料,对宁夏2013年5月18日雷暴大风、2月28日大风沙尘和3月9日大风强沙尘天气过程的环流形势和高、低空急流的耦合作用进行了对比分析。结果表明:在“西高东低”环流形势下,受蒙新高压脊、西风槽、地面气旋和冷锋、高低空急流的共同影响,在中低层90°-110°E形成次级环流,对流层中上部高空急流和高位涡通过次级环流动量下传使中低层形成低空急流,同时在边界层发生强烈湍流混合,产生地面强风及沙尘,但由于冷空气强度及南下方式、高压脊线位置及强度、高低空急流活动的区域、低空急流南下位置、高空强风速下传的高度、次级环流的强弱不同,高层高位涡和低层850 hPa低空急流在宁夏上空活动与否,是导致宁夏出现不同强度风沙天气的重要动力因素。     

云南省农业生长季热量资源的时空特征

云南省是中国典型的湿润型雨养农业区，农业发展受热量资源变化影响显著。然而，当前对湿润型雨养农业区热量资源的研究较为缺乏，尤其是对区域内不同海拔梯度下各界限温度的积温研究仍有待深入。本研究基于云南省27个气象站近50年逐日气象数据，采用气候倾向率、小波分析以及Mann-Kendall检验等研究方法，分析了云南省不同海拔地区生长季≥0℃、≥10℃及≥20℃积温的时空特征，并探讨了各积温的周期演变特征与气候变化的响应。结果表明：(1)近50年，云南省不同海拔地区的各类积温均表现出稳定增加的趋势，峰值都出现在近5年，谷值出现在20世纪70年代中期。(2)除滇中城市群区域内呈现出显著性增温现象之外，不同海拔地区的各类积温呈现出高海拔地区增温趋势高于低海拔地区的特征。(3)在海拔因素、城市热岛效应和气候变暖的协同影响下，云南省气温增长多发生在≥10℃的天数上，≥20℃积温在不同海拔地区的空间分布差异性极大，增温趋势显著大于0℃积温和10℃积温。(4)不同海拔地区各类积温都存在15～25 a和40～50 a两个变化周期，且各类积温基本在20世纪90年代出现突变点，即各类积温在近20 a的增温趋势得到...     

宁夏春季沙尘暴频次异常与北太平洋海温异常的关系研究

利用宁夏沙尘暴频次资料、500 hPa环流特征量资料、NCEP再分析资料、北太平洋海温场格点资料,采用相关分析、合成分析、小波变换、SVD分析,对宁夏沙尘暴频次与北太平洋海温场的关系进行了研究,探讨了北太平洋海温场通过影响大气环流异常再影响沙尘暴异常的途径。结果表明：宁夏春季沙尘暴频次与前一年10月到当年5月加利福尼亚海温有显著的负相关关系,关键区海温冷、暖异常与宁夏春季沙尘暴日数多、少有较好的时频对应关系;另外发生在北太平洋的厄尔尼诺事件对宁夏春季沙尘暴有重要影响,当北太平洋海温场呈厄尔尼诺（拉尼娜）型分布时,宁夏各地沙尘暴日数以偏少（多）为主。加利福尼亚海温通过影响大气环流,进而影响宁夏沙尘暴的发生,冷水年春季（3—5月）,欧亚大陆高空系统较强,环流经向度加大,蒙古气旋加深,有利于极地冷空气南下;从风场形势看,冷水年河套至甘肃、内蒙西部及蒙古国中西部一带高层盛行西北风,而低层多为东南风,这种不稳定形势,也为西北沙尘暴的发生发展创造了有利气候条件。另外,冷水年冬春季东亚大槽位置以偏西为主,极涡强度偏强的年份占优势,西风环流指数负距平的年份偏多,经向环流偏强,冷锋活动频繁,大部分冬季平均气温偏低,表明冬季风偏强的年份为主;而暖水年基本相反。     

黄土高原积温变化的敏感性研究

利用54 a(1951-2004年)逐日气温等资料,研究黄土高原活动积温(≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃)的变化。结果表明:黄土高原积温及其持续日期变化的敏感区不仅相同;积温及其持续日期存在突变式增加,区域分布中东部较快、西部较慢,在敏感区域增加最突出;积温及持续日数的增加主要体现在积温结束日期明显推迟;降水与积温在突变(1980年)后,反向配置更为突出,积温偏高时往往降水偏少,反之亦然。     

宁夏一次春季突发寒潮极值暴雪过程的等熵位涡分析

利用常规观测、地面加密站逐时观测和欧洲中期数值预报中心0.125 °×0.125 °逐6 h再分析资料，从天气系统演变、冷空气路径、灾害性天气预报指标等方面，利用315K等熵位涡对2016年4月2～3日宁夏突发寒潮极值暴雪过程进行了诊断分析。结果表明：（1）此次过程属于高空小槽东移合并型，地面有冷高压分裂且主体快速南下，并有锋面相配合，导致强冷空气入侵和锋后降雪。（2）前期环流形势稳定，后期天气系统突变，常规气象资料难以预报，315K等熵位涡图可作为短时、局地的春季寒潮降雪过程的有效分析和预报工具。（3）等熵位涡清楚地示踪冷空气的来源和传播路径：咸海区域对流层顶冷空气东移南扩与青藏高原对流层中层冷空气合并加强，且新地岛平流层下部的冷空气在前期缓慢东移后，自贝加尔湖加速南下对其补充引发寒潮。（4）等熵位涡异常大值可定量、清晰地表述关键影响系统西风带小槽的演变，具有更好的指示意义。（5）等熵位涡高值区随时间变化与寒潮演变一致，可提前6 h指示冷空气活动，且等熵位涡大于1.0 PVU区域与寒潮及降雪落区一致，大于0.8 PVU区域与强降温区域一致，可作为精细定量预报的重要指标。     

基于图形分析的宁夏春季干旱监测预测方法研究

利用NCEP／NCAR再分析春季逐月平均位势高度、风、温度、垂直速度等物理量的格点资料,通过图形分析技术进行天气系统识别,建立3类宁夏春季干旱多层次环流概念模型,并对各类型主要影响因子进行特征量对比计算,得出了宁夏春季干旱监测预测定量化指标。在如下条件下,宁夏易发生春季干旱：(1)500 hPa东亚大槽位于120°-140°E,其中位于120°-130°E间时发生的干旱强度最大,偏东或偏西则强度减弱;(2)500 hPa中亚脊强盛、完整且位于60°-100°E,位于80°E附近干旱强度最大,弱脊分裂或偏西则干旱强度较弱;(3)副热带高压呈带状,脊线位于20°N以南且西脊点位于110°E以西时;(4)850 hPa偏南气流强度较弱,北界位于27°N以南时;(5)700 hPa判定区域（30°-50°N、90°-110°E）内干区控制范围比率达45％时;(6)500 hPa判定区域（30°-50°N、90°-110°E）内下沉气流区占区域面积的比率≥75％,700 hPa下沉气流区占区域面积的比率≥60％,且宁夏北部受下沉气流区控制。利用图形分析法对宁夏春季干旱进行监测预测,对2010年和2011年春季气候趋势进行拟合检验,效果良好。     

新疆冬季气温年际异常的主模态及其成因分析

基于新疆1961—2016年89个观测站冬季平均气温经验正交分解的空间模态，讨论了与各空间模态及其相联系的北半球中高纬度环流特征，结果表明：新疆冬季平均气温的年际异常空间模态分为全区一致类、南北反相类、东西反相类，根据这三类空间模态的正负位相不同分别分为一致偏冷型、一致偏暖型、北冷南暖型、北暖南冷型、东冷西暖型和东暖西冷型等6个空间分布型。新疆冬季平均气温各空间分布型的环流影响因子既表现了极地和中纬度环流相互作用，也有纬圈方向的波列传播的影响。当北半球中纬度西风偏弱，中高纬度环流经向度加大，乌拉尔山地区的高压脊发展和东亚大槽偏深，50°N以南为负高度距平，新疆冬季平均气温一致偏低；反之则一致偏高。北冷南暖型在40°N以北的区域与一致偏冷型的环流特征基本类似，但在中亚至新疆40°N偏南的区域位势高度偏高；北暖南冷型出现时，乌拉尔山负高度距平和东亚大槽偏弱，新疆上空为浅脊控制，新疆南部受脊后的浅槽影响。东冷西暖型和东暖西冷型区别在于中纬度的500 hPa正高度距平中心的位置和700 hPa气流方向。北极涛动（AO）、区域西风指数、乌拉尔山关键区因子、欧亚纬向环流指数、西藏高原-1指数、西藏高原-2指数、斯堪的纳维亚遥相关型指数(SCA)、亚洲区极涡面积指数等8个气候指数都对新疆冬季平均气温产生了重要的影响。     

气温变暖对西北西风带冬季气温的影响分析

利用中国西北西风带139个气象站1961—2006年历年冬季气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、滑动t-检验、子波分析和功率谱分析等方法,分析了46 a西北西风带冬季气温对气候变暖的响应。结果表明:①中国西北西风带冬季气温近46 a增温率为0.55 ℃/10a. 增温显著的地方是陕西西部、甘肃、宁夏、内蒙古大部、青海中北部-塔里木盆地。仅青海的河南州局地有显著的下降趋势。表明除青海高原局部地区外其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖。②大部分区域冬季气温的年际变化稳定性差,青海高原相对稳定。③冬季气温的演变在西风带一致性程度较高。从20世纪60年代中期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期,21世纪初略有回落;全区性的前10个偏热年,80%出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右的年际周期,在20 a以上的气候变化层次上,气温趋势还处在偏高的位置。④冬季气温演变存在地域差异。一是蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反;二是蒙陕甘宁区和青海新疆区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区冬季气温异常细分为蒙陕甘宁区、高原区、北疆区和南疆区4个分区。冬季气温的转折高原区有异于其他区域,高原区单调增温,无明显转折,而其他区基本一致,在70年代初期转为上升,90年代中期转为下降阶段;冬季气温的突变也是高原区有异于其他区域,高原区1997年发生一次突变,而其他区域则一致为1986年突变。     

中国干旱区温度带界线对气候变暖的响应

在全球气候变暖大背景下,热量资源的改变与温度带界线的动态变化将会影响到干旱区天然植被的生长与分布,而农业气候资源的变化将对干旱区农业生产的布局与种植制度的调整产生深刻影响。本文采用1961-2007 年均一化气温数据与MPI_ECHAM5 模式输出的21 世纪上半叶A1B情景下的区域降尺度格点数据,选取保证率为80%的日均温≥ 10 ℃持续日数等值线和日均温≥ 10 ℃等积温线为干旱区温度带北界指标,探讨了过去近50 年及21 世纪上半叶气候变暖背景下中国干旱区温度带界线的动态变化。研究表明,(1) 1961-2007 年,干旱区夏、冬半年气温呈显著增加趋势,且冬半年较夏半年增温幅度要大;各年代日均温≥ 10 ℃积温与≥ 10 ℃持续日数的等值线动态变化一致,均表现为显著向北或向高海拔推移;(2) 通过对温度带北界指标变化的判断,1961-2007 年干旱区暖温带和中温带北界普遍北移,北移幅度最大者为阿拉善地区,超过1 个纬度;21 世纪上半叶,暖温带和中温带北界将继续北移,且暖温带移动趋势更为显著;无论是过去近50 年,还是21 世纪上半叶,干旱区暖温带和中温带北界均有向高海拔区域移动趋势;(3) 与温度带北界的变动相对应,干旱区生长期起始日期和终霜日等气候指标显著提早,天然植被与作物种植北界向北向西推移,并呈现向高海拔区域扩展的态势。因此,综合考虑农业气候资源变化以及人类活动的影响,从而确定气候条件与农业生产种植之间的反馈关系,这将是下一步研究的重点。     

1961—1987年与1988—2014年辽宁省气候区划界线变化及可能气候成因

基于同一区划方法、指标体系,使用1961—2014年辽宁省52站气象观测资料,分析辽宁省气温、气候区划指标、范围及界线的变动特征。结果表明：辽宁省年均气温在1988年发生一次突变,突变后气温开始显著上升;≥10 ℃积温日数比较显著地响应气温突变,而干燥指数、7月平均气温变化不显著。在空间分布上区划指标值均存在不同程度的变化。① 全省≥10 ℃积温日数均出现增加,但在中西部地区显著增加;② 在盘锦-抚顺一线以北（南）,气候总体呈不显著变湿（干）趋势;③ 7月平均气温呈缓慢上升趋势。区划范围及界线位置出现更加显著地变化：① 暖温带范围主要向北向东扩展,中温带向东收缩;② 半湿润区范围主要向北向西扩展,半干旱区向西北方向收缩,湿润区范围基本不变;③ Tb范围显著向北向东扩展,Ta范围向北向东收缩。在此基础上分析了气候格局变化的可能气候成因,发现突变后≥10 ℃积温日数期间500 hPa高度场增加与4月和10月东亚冬季风减弱,4—10月东北冷涡持续天数增加和7月500 hPa高度场增加,可能分别是温度带,Tb区、Ta区和半湿润区、半干旱区变化的原因。     

秦岭南北1951-2009年的气温与热量资源变化

根据47 个地面气象站1951-2009 年日气温资料,对秦岭南北近60 年温度带划分指标(包括年平均气温、日平均气温稳定≥ 10 ℃的日数与积温、最冷月与最热月气温、极端最低气温等) 的变化特征进行了分析,结果发现：秦岭南北气候增暖主要出现在20 世纪90 年代初之后,年平均气温、日平均气温≥ 10 ℃的日数和积温的变化趋势基本一致,1951-1993 年在年代波动中略有下降,而1993 年之后则快速上升;但存在着季节和区域差异。在季节上,冷季(1 月) 平均气温与极端最低气温变化趋势一致,1951-1985 年均在波动中略有上升,1985 年之后出现微弱下降;而暖季(7 月) 温度总体变化趋势不明显。在区域上,1993 年之后,秦岭以北、秦岭南坡、汉水流域及巴巫谷地的日平均气温稳定≥ 10 ℃的日数分别较1993 年之前增加了10 天、10 天、8 天和5 天,相应时段的积温分别增加了278 ℃、251 ℃、235 ℃和207 ℃;即20 世纪90 年代初以来,秦岭以北气温与热量资源增加幅度要比秦岭以南稍大一些。     

红河州2008年两次冻雨天气特征分析

受强冷空气影响,2008年,红河州出现两次罕见的冻雨天气,对两次过程分析得出:高空西风带强劲,低空有西南急流,地面有冷锋,暖湿空气在冷空气垫上滑行,是出现冻雨天气有利的环流背景条件;从高空到近地面温度场的分布有冷-暖-冷的特点,500~700 hPa有冰晶存在,700 hPa到近地面存在逆温层,700 hPa附近为暖层,近地面气温低于0℃;700、850 hPa上0℃线由北向南到达红河州北部地区,最低气温低于3℃的地区可能出现冻雨。     

近40 a来新疆极地类对流层顶温度变化的若干事实和突变分析

采用1963—2002年新疆12个探空站逐日探测资料．按气候特点和地理分布把新疆划分为阿尔泰山．天山和昆仑山3个研究区域。分析了40a来新疆全年各区极地类对流层顶平均温度变化的若干事实、变化的趋势和变化的空间分布差异,用Mann-Kendall法对其进行了气候突变检验。研究表明：新疆极地类对流层顶平均温度总体呈下降趋势;从年代际变化来看40a共下降了0．5℃,下降速率为0．125℃／（10a）。同时,该层温度于1976年发生了气候突变,皿著水平达5％以上．由此说明新疆近年来高空的一些特性层也同样发生了气候变化。