青藏高原年降水量的分区及变化特征

利用青藏高原81个气象台站近30a来年降水量资料，采用EOF、REOF、气候线性趋势分析以及累积距平法等方法对青藏高原年降水量的时空分布特征及其异常进行了分析。结果表明：EOF分解的前三个主向量的累积方差贡献占总方差的42．8％，地形特别是高原主体的阻挡和抬升作用对年降水量的空间变化影响显；年降水量的时间变化在缓慢减少的过程中未发生突变现象；青藏高原年降水量的空间异常类型可分为高原中部区、西藏北部区、青海东部区、柴达木盆地区、高原东北区、中北部边缘区、高原西北区、西藏南部区、东南区共9个区．其分区丰要受地形和高原低涡的影响较明显。     

青藏高原年降水量的气候变化及其异常类型研究

利用青藏高原的80个气象台站近34a来年降水量资料，采用EOF、REOF、气候趋势线性趋势分析以及累积距平法等方法对青藏高原年降水量的时空分布特征及其异常进行了分析。结果表明：EOF分解的前三个主向量的累积方差贡献占总方差的44．9％，地形特别是高原主体的阻挡和抬升作用对年降水量的空间变化影响显著；年降水量的时间变化在缓慢减少的过程中于1982年和1995年发生了2次突变，并经历了减少、增多和再次减少的3个变化阶段；青藏高原年降水量的空间异常类型均可分为高原中东区、高原南部区、高原北部区、高原腹地区和西藏西南区共5个区，其分区主要受地形和低涡的影响较明显。     

青藏高原地面感热变化对西南地区旱涝影响

利用欧洲中心1979-2010年ERA-interim青藏高原地面感热资料与西南地区干湿指数,应用SVD方法与EOF分解对青藏高原地面感热在近32a的时空分布特征和高原地面感热与西南旱涝之间的相关关系进行分析,结果得出:青藏高原西部地面感热通量在近年来是显著增加的,而高原东部感热通量在减少,有明显的年际变化;西南地区夏季、秋季全区基本偏干,特别是秋季。前期高原东、西感热异常对春季、夏季和秋季西南全区特别是西南南部地区旱涝异常有很好的相关关系:当青藏高原中部地区和高原北部的春季地面感热增加(减少)而西部、高原主体北部地面感热减少(增加)时,春季西南地区东北部是偏湿(偏干)的趋势,西南部是偏干(偏湿)的趋势;当高原东部春季感热增强(减弱)时,夏季西南地区的四川北部、重庆市与云南南部异常偏湿(偏干);高原东部春季感热增加(减少),高原西部感热减少(增加)时,秋季西南地区主要偏湿(偏干)。青藏高原西部(78°E-81°E,30°N-36°N)、高原中部偏南的位置(88°E-95°E,28°N-35°N),为感热影响西南旱涝的关键区。这些研究对西南地区旱涝趋势有很好的预测作用。     

珠峰地区浅层地温的变化特征—以定日县为例

基于西藏定日气象站1980~2019年逐月平均气温、0~20cm浅层地温资料，应用气候统计方法，分析了近40a定日浅层地温的变化特征。结果表明:40年来，定日各层（除5cm外）年平均地温均呈升温趋势，升温幅度为0.03~0.187℃/10a，0cm升温率最大，15cm升温率最小，5cm地温呈不明显的下降趋势，春、冬季各层地温升温最显著，除了0cm层外各层地温夏、秋季呈降温趋势；各层（除5cm外）年平均地温从2000s后均陆续发生突变现象，各层地温突变时间点不一致，但均是从相对偏冷期跃变为相对偏暖期，0cm和20cm在2000s前后明显发生了由冷变暖的转折；定日年平均气温升温率比各层地温都大，通过了0.01水平的显著性检验，其距平变化趋势和时段与各层地温相似，年平均气温与20cm层地温的相关性最显著；5cm地温与其他层次变化规律存在明显的差异。      

海南岛0 cm地温变化特征及其相关气象要素

利用海南岛17个气象观测站1980—2018年逐月0cm地温及气象要素资料,通过数理统计方法分析了海南岛年和四季的0cm地温时空变化特征及其与气象要素的关系。结果表明:海南岛年平均0cm地温呈显著上升趋势,秋季升温对年平均0cm地温的升高有主要贡献,春季次之。M-K检验表明年与春秋两季0cm地温在20世纪90年代中后期发生突变。从空间上看,海南岛0cm地温呈中间低、南部高的分布,大部分地区呈升温趋势。从与气象要素的相关性来看,气温对0cm地温具有显著的正向驱动,而日照时数的减少和降水量的增加对0cm地温升高有减缓作用,风速与0cm地温的相关性较为复杂,春季为正相关,而秋季为负相关。     

1961-2005年东北暴雨气候特征分析

利用东北地区232站夏季(6~8月)逐日降水资料,分析了近45年(1961-2005年)东北地区暴雨的变化特征。结果表明,东北地区暴雨主要发生在辽宁东部地区,东北地区年平均大暴雨日数分布形态与暴雨日数基本一致。EOF分析表明,东北地区暴雨量大部分区域基本呈一致的变化,第二模态反映出东北地区暴雨量呈西北-东南的反向变化。暴雨主要分为4个分布形态:东北中部型、东北南部型、东北西北部型、东北东部型。东北大部分地区暴雨强度除黑龙江北部地区外均呈弱上升趋势(均没有通过0.05显著性水平检验),在东北西北部地区暴雨强度上升趋势最为显著,为0.19 mm.(d.(10a)-1)-1;东北中部、东北南部、东北西北部在1990年代之后表现出暴雨强度增强的趋势。东北地区暴雨初日整体提前,而暴雨终日除东北中部地区延后外,其他地区均有所提前。在1987年之后东北地区暴雨发生的频率明显多于前期,其中东北西北部这种变化最为明显,其次是东北南部,东北东部变化最弱。     

基于GLDAS产品的青藏高原土壤湿度特征分析

选取青藏高原中部那曲地区10个试验点2010年8月至2012年12月的土壤湿度数据与全球陆面数据同化系统(GLDAS)中4个陆面过程模型(NOAH、CLM、VIC、MOSAIC)模拟得到的土壤水分产品进行对比分析,发现NOAH陆面模式资料在青藏高原适用性较好。采用中国科学院青藏高原研究所那曲站10个试验点观测土壤湿度资料和长时间序列的GLDAS陆面模式资料研究青藏高原地区不同深度土壤湿度的时空分布特征。结果表明:那曲地区土壤湿度呈现显著的季节变化特征,一年之中出现两个峰值和两个低值阶段。基于NOAH陆面数据同化产品发现青藏高原土壤湿度的空间分布呈现明显的纬向分布特征,随纬度的升高,土壤湿度值降低;同时,青藏高原中部浅层土壤和中间层土壤湿度有变湿的趋势。0~10 cm、10~40 cm、40~100 cm土壤湿度EOF展开第一模态(EOF1)在高原北部及南部呈反位相分布。     

青藏高原积雪的分布特征及其对地面反照率的影响

通过对１９８３年７月至１９９０年６月青藏高原主体５８个格点积雪资料进行ＥＯＦ分析发现，青藏高原主体积雪分布以西部兴都库什山脉。天山山脉以及南部喜马拉雅山脉为主；高原中部唐古拉山脉、北部昆仑山脉和东部巴颜喀拉山脉的积雪相对较少，青藏高原西部、南部的积雪变化与中部、北部和东部的积雪变化趋势存在反位相关系。另外，本文还对积雪对高原地面反照率的影响作了简单分析。     

青藏高原地表温度对华北汛期降水变化的影响

利用1980-2001年青藏高原月平均地表温度、1961～2001年我国160站月降水以及NECP／NCAR再分析月平均高度场资料，分析了华北地区汛期降水与青藏高原地表温度的关系，结果表明华北地区汛期降水与青藏高原5～6月地表温度具有显著的正相关。相关场的正值中心位于高原的东北部和西南部地区。华北地区汛期降水偏少年，青藏高原前期5～6月地温以负距平为主且距平值较小；相反，降水偏多年，青藏高原前期5～6月地温以正距平为主且距平值较大。EOF和SVD分析表明，青藏高原5～6月地温和华北地区汛期降水的第一典型场都表现出大体一致的变化特点。此外，诊断分析得到，青藏高原5～6月地温偏高年，7～8月西太平洋副热带高压的强度偏强，位置偏北；地温偏低年，西太平洋副热带高压的强度偏弱，位置偏南。     

The Wave Train Characteristics of Teleconnection Caused by the Thermal Anomaly of the Underlying Surface of the Tibetan Plateau. Part Ⅰ: Data Analysis

探讨了前期青藏高原下垫面热力结构异常对后期长江中下游地区降水的影响。通过资料分析揭示出长江中下游地区夏季降水异常前期冬、春季青藏高原下垫面三维热力结构强信号特征,即长江中下游夏季旱涝前期高原南部和北部各层次的地温距平呈反位相分布。从地面0cm到地下320 cm的地温距平分布为:涝年高原偏南部(30°N以南)为正,中部和北部(30°N以北)为负,旱年时相反。其中地温距平的大值区在 40 cm到160 cm层之间。同时揭示了北半球环流型对青藏高原下垫面热力异常可能产生遥响应,并形成季尺度低频波的传播,从而影响长江中下游地区后期的降水,反映了遥相关是区域性旱涝形成的一个动力机制。资料分析结果表明前期青藏高原下垫面三维热力结构异常是后期长江中下游地区降水异常的重要原因之     

1981～2020年青藏高原春季土壤湿度时空变化特征及其与高原季风的关系

本研究利用欧洲中心ERA5再分析资料的逐日土壤湿度（土壤体积含水量）、降水量、位势高度场以及风场数据,重点分析了1981～2020年高原春季浅层（0～7 cm）土壤湿度的时空变化特征,并探讨了青藏高原土壤湿度与高原季风的关系。青藏高原春季土壤湿度西北偏干,东南部相对偏湿的分布特征。对高原春季土壤湿度进行经验正交函数（EOF）分析后发现,其第一模态呈中部与东、西部反向变化特征,该模态存在准3年（2～4年）的振荡周期,这一周期特征在2000～2010年表现的更为显著;第二模态呈南北反向分布,较好地表征高原地区气候带与下垫面覆盖状况。研究发现,高原夏季风与高原春季土壤湿度变化之间存在密切的隔季相关,高原夏季风异常变化是翌年春季土壤湿度变化的主要原因。     

青藏高原地面感热对北半球大气环流和中国气候异常的影响

在青藏高原地面感热通量的基本气候特征以及异常变化的空间结构和时间演变趋势研究的基础上,进一步就高原地面感热异常对北半球大气环流和中国气候异常的影响进行诊断研究,并利用IAP2-LAGCM对青藏高原地面感热异常的影响进行了数值试验.结果表明:冬季地面感热在青藏高原西部、藏南谷地、横断山地区异常偏强,中、东部异常偏弱时,可使北半球500 hPa高度场表现出较明显的EU型和PNA型;高原西部、青海中北部异常偏弱,高原中部及东南部异常偏强时,使北半球100 hPa高度场的年际差异加强;西部、南部为正,柴达木及青海东部地区为负时,则新疆南部、西北东部及江南地区少雨,全国大部地区气温偏高.夏季高原地面感热通量距平特征为西南、藏南谷地、横断山区偏强,高原大部(中心在青海南部)异常偏弱时,则500"a高度场上青藏高原南部(孟加拉湾)高度偏高,高原北部高度偏低,负值区在帕米尔;当感热通量距平特征为高原西南、藏南谷地、横断山区偏弱,高原大部异常偏强时,有利于南亚高压的建立与维持;当地面感热通量呈南正北负距平差异时,长江上游、黄河源头及西北地区东部和东北部分地区降水量比常年偏多,气温偏低,中国东部、南部降水偏少,气温偏高.通过数值模式进行的敏感性试验证实了大气环流及区域气候变化对青藏高原地面感热总体异常的响应.       

Interannual Variability of the Normalized Difference Vegetation Index on the Tibetan Plateau and Its Relationship with Climate Change

The Qinghai-Xizang Plateau, or Tibetan Plateau, is a sensitive region for climate change, where the manifestation of global warming is particularly noticeable. The wide climate variability in this region significantly affects the local land ecosystem and could consequently lead to notable vegetation changes. In this paper, the interannual variations of the plateau vegetation are investigated using a 21-year normalized difference vegetation index （NDVI） dataset to quantify the consequences of climate warming for the regional ecosystem and its interactions. The results show that vegetation coverage is best in the eastern and southern plateau regions and deteriorates toward the west and north. On the whole, vegetation activity demonstrates a gradual enhancement in an oscillatory manner during 1982-2002. The temporal variation also exhibits striking regional differences： an increasing trend is most apparent in the west, south, north and southeast, whereas a decreasing trend is present along the southern plateau boundary and in the central-east region. Covariance analysis between the NDVI and surface temperature/precipitation suggests that vegetation change is closely related to climate change. However, the controlling physical processes vary geographically. In the west and east, vegetation variability is found to be driven predominantly by temperature, with the impact of precipitation being of secondary importance. In the central plateau, however, temperature and precipitation factors are equally important in modulating the interannual vegetation variability.     

青藏高原晴空行星反照率与地面反照率关系的研究

本文利用了大气-地球系统的物理模型推导了晴空行星反照率与地面反照率之间的相互关系,指出当仅考虑一次地面反射时,行星反照率是地面反照率的一次线性函数,当考虑到大气与地面的多次反射时,两者的关系设为二次抛物线函数,并利用1986年中美青藏高原联合考察期间的地面辐射资料以及同期NOAA-9的GAC资料对上述关系进行了试验,结果表明,两种关系都能较好地反映出青藏高原行星反照率与地面反照率之间的关系,但二次函数表现的物理意义更为明确。 青藏高原作为一个特殊的地理类型,其行星反照率与地面反照率的相互关系与全球纬向平均相比较也有明显的差异,本文讨论了这些差异的物理意义,同时分别讨论了该地区可见光和近红外这二个通道的滤过反照率与地面分光谱反照率之间的关系。 青藏高原晴空反照率与地面反照率关系的研究为利用AVHRR资料反演青藏高原地面反照率的数值分布图提供了理论依据和具体方法。     

青藏高原植被指数最新变化特征及其与气候因子的关系

利用GIMMS/NDVI(全球库存模拟和影像研究/归一化植被指数,Global Inventory Modeling and Mapping Studies,Normalized Difference Vegetation Index)和MODIS/NDVI遥感数据以及青藏高原6个气象代表站的站点数据,结合多种统计和计算方法,分析了青藏高原植被NDVI变化规律及其影响因子。结果表明:1982~2013年青藏高原多年平均植被NDVI的空间分布存在明显的区域差异,总体上呈从东南向西北递减的趋势,而且发现不同地区植被的时间变化规律也不尽相同。根据高原长势最好的6~9月植被NDVI进行经验正交分解,将青藏高原植被分为5个区,并进一步分析了不同分区内植被的变化规律,得出:青藏高原植被NDVI下降最明显的区域在二区的噶尔班公宽谷湖盆地地区和北羌塘高原地区,植被NDVI上升最明显的区域在四区的祁连山东部地区。为了探讨青藏高原不同分区内影响植被NDVI下降的因子,从青藏高原二区、四区、五区各选取NDVI处于下降趋势的两个代表站点。研究分析了各个站点植被NDVI与降水量、平均气温、平均最低气温、平均最高气温、日照百分率5个气象因子的关系,得出:在高原二区日照强度是其它分区的两倍左右,而降水量相对较少导致植被NDVI降低。高原四区由于降水量小、温度高、日照强,导致植被NDVI处于下降趋势;在青藏高原五区虽然降水充足,但日照较弱,限制了植被的正常成长导致NDVI处于下降趋势中;其结果为高原植被退化机制研究及高原植被对大气反馈等奠定了基础。     

西北地区冰雹时空分布特征

应用1991—2000年西北地区基本站资料,统计分析了西北地区降雹的时空分布特征。结果表明：西北地区降雹主要的高频区在青藏高原中部、祁连山和天山山脉西段,并呈带状分布,多雹中心一般位于东西走向山脉的南坡,南北走向山脉的东坡。西北地区降雹旬、侯分布不均匀,产生双一多峰特征,从多雹区各代表站的旬或候际演变看,高原北部降冰雹来的比其南部早且持续时间长,但降雹日数明显少于其南部。天山山脉、祁连山降雹盛发期处于波动状态而高原中部降雹盛发期比较集中。     

SIMULATION OF MONTHLY CLIMATIC MEAN FIELD IN JANUARY AND JULY IN QINGHAI-XIZANG PLATEAU AND NORTHWESTERN CHINA

In this paper,we simulate the regional climate in summer and winter in northwestern part ofChina and the Qinghai-Xizang Plateau with regional climate model(MM4)nested with GFDLdata,and compare the simulated results with observed data and GFDL data.The results show thatthe regional model reproduces the regional climate systems,such as the high pressure on theplateau and the low pressure in the north of the plateau in winter,the warm-low pressure over theplateau and pressure ridge in south and north of the Qinghai-Xizang Plateau in summer.Theseregional climate features could not be distinguished by the GCM.The simulations of precipitationdistribution are reasonable.But differences between the simulated and observed precipitationvalues in some places are obvious.The precipitation in south of the Qinghai-Xizang Plateau isunderestimated,and in north of the Qinghai-Xizang Plateau,the precipitation is overestimated.The simulation of height field is better than temperature field.     

冬季青藏高原对其周围地区流场影响的模拟实验

本文应用转盘模拟实验的方法,模拟了冬季青藏高原及其邻近地区流场的状况,通过实验看到: 冬季东亚大槽的形成和强弱,不仅与海陆分布及高原的动力作用有关,而且高原的热力作用也很重要;高原及其邻近地区上空的大气作为冷源,对其南北两侧的垂直环流的形成也有直接关系。此外,我们看到冷高原可使南支气流产生小槽东移的现象。 在实验中,我们分别用中性高原模型,冷性高原模型和部分加热高原模型作了对比实验,揭示了高原的一系列动力作用和热力作用。     

EFFECTS OF THE ATMOSPHERIC COLD SOURCE OVER THE TIBETAN PLATEAU ON THE QUASI 4-YEAR OSCILLATION OF OCEAN-ATMOSPHERIC-LAND INTERACTION

Using correlation analyses, composite analyses, and singular value decomposition, the relationship between the atmospheric cold source over the eastern Tibetan Plateau and atmospheric/ocean circulation is discussed. In winter, the anomaly of the strong (weak) atmospheric cold source over the eastern plateau causes low-level anomalous north (south) winds to appear in eastern China and low-level anomaly zonal west (east) winds to prevail in the equatorial Pacific from spring to autumn. This contributes to the anomalous warm (cold) sea surface temperature the following autumn and winter. In addition, the anomalous variation of sea surface temperature over the equatorial middle and eastern Pacific in winter can influence the snow depth and intensity of the cold source over the plateau in the following winter due to variation of the summer west Pacific subtropical high.     

近44年青藏高原东部积雪的年代际变化特征及其与降雪和气温的关系

选取青藏高原东部地区1967~2010年61个测站的积雪数据,分析比较了整年和不同季节高原积雪的年代际变化特征及其与降雪和气温的关系,结果表明:除了秋季以外,高原东部积雪表现出“少雪-多雪-少雪“的显著年代际变化特征,80年代末发生的由少到多突变仅在冬季积雪中表现显著,20世纪末发生的由多到少突变在冬春两季积雪中均表现显著;降雪和气温的变化是影响高原东部积雪的重要因素,降雪变化的影响更加显著,尤其是秋季降雪;在冬春季降雪偏多时段,降雪的变化主导着积雪的变化;在冬春季降雪偏少时段,气温变化的影响增大,某些时段会超过降雪,甚至达到主导积雪变化的程度。