基于树轮资料的天山和阿尔泰山历史气候变化序列集成重建研究

为了解天山和阿尔泰山长期气候变化特征，利用基于树轮资料的25条历史气候序列，集成重建了天山和阿尔泰山近150 a的年降水量和夏季气温变化情况。结果显示：20世纪上半叶是天山区域极端气候年份频现时期，而阿尔泰山极端气候年份在20世纪上下半叶分布数量相当且在19世纪下半叶相对较少。两个山系极端低值气候年份的一致性更好,且与部分历史记录吻合。天山在过去150 a内大致经历了5个偏干时期和5个偏湿时期，以及3个偏冷时期和3个偏暖时期；阿尔泰山则经历了5个偏干时期和6个偏湿时期，以及4个偏冷时期和4个偏暖时期。此外，除均存在2～6 a左右的变化周期外，天山年降水量重建序列存在27～30 a和38～39 a的变化周期，夏季平均气温重建序列存在10.5 a、53.5 a和63.7 a的变化周期；阿尔泰山夏季均温存在12.6 a的变化周期。分析表明，ENSO对天山和阿尔泰山年降水量有显著影响，而太阳黑子数与阿尔泰山夏季气温呈滞后负相关关系。     

利用树木年轮重建柴达木地区5～6月地温

依据青海海西德令哈、乌兰的树木年轮资料序列与柴达木地区1962—2001年5～6月份地温资料序列之间较好的同期相关特征，重建了柴达木地区5～6月份地面Ocm温度及地面最高温度千年历史资料序列。运用乘积平均值、误差缩减值等方法对重建方程进行了检验，证明重建序列可信。通过分析发现，在重建的1098年中，有6个主要的冷期和6个主要的暖期，地面0cm温度序列存在12个主要突变期，地面最高温度序列存在15个主要突变期。周期分析表明，地面0cm温度和地面最高温度均存在183年、122年和91年左右的长周期以及6．8年和2～3年的短周期。     

柴达木盆地东北部过去1437 a的降水变化重建

利用青海柴达木盆地东北缘山地11个地点的祁连圆柏树轮宽度序列,在早期分析祁连圆柏的生长对气候要素响应的基础上,重建了青海德令哈和乌兰地区过去1437 a的年降水量变化序列。重建方程能够解释校准期（1955-2002年）内66%的降水量变化方差,尤其是重建的降水序列的低频变化能够很好地代表器测资料的变化。从过去1437 a的时间尺度来看,近40 a来柴达木东北缘地区处于相对湿润的时期,但最显著的湿润期出现在16世纪晚期。此外,小冰期期间降水量的变幅较大,而中世纪暖期降水低频变化相对较小。另外,重建降水量体现了150～250 a尺度的低频变化特征。     

1961-2017年西藏主要农区夏季气温变化特征

根据近57a (1961~2017年)西藏主要农区4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)夏季(6~8月)的月平均气温资料,通过统计诊断方法分析了该地区夏季气温变化特征,并探讨了气温变化与同期西藏高原指数的关系。结果表明:(1)在全球变暖的大背景下,近57a,西藏主要农区夏季气温存在显著的增暖趋势(增温率约为0.32℃/10a)。(2)该地区夏季气温存在明显的年际变化,普遍具有准3a的周期振荡;夏季气温在2004年发生了显著的气候突变。(3)该地区夏季气温与同期西藏高原指数之间存在显著的正相关关系,两者的年际变化特征和长期趋势变化基本一致。表明当高原及周围500hPa位势高度异常偏低(高)时,西藏主要农区夏季气温异常偏低(高)。      

中国东北地区近百年气温序列的小波分析

利用1905-2005年中国东北地区哈尔滨、长春、沈阳和大连的气温时间序列资料,在分析气温变化结构的基础上进行小波分析,以揭示气温变化的多时间尺度的复杂结构。同时,分析了不同时间尺度下气温序列变化的周期性变化规律和突变点。结果表明：近100 a来中国东北地区的平均气温呈升高趋势,尤其在20世纪80年代以后升高趋势更加显著,升温率达到0.165 ℃/10 a。气温存在2～3 a、8～12 a、20～25 a和45 a左右时间尺度的多重时间尺度结构的变化特征。     

中国东北地区近百年气温序列的小波分析

 利用1905-2005年中国东北地区哈尔滨、长春、沈阳和大连的气温时间序列资料,在分析气温变化结构的基础上进行小波分析,以揭示气温变化的多时间尺度的复杂结构。同时,分析了不同时间尺度下气温序列变化的周期性变化规律和突变点。结果表明：近100 a来中国东北地区的平均气温呈升高趋势,尤其在20世纪80年代以后升高趋势更加显著,升温率达到0.165 ℃/10 a。气温存在2～3 a、8～12 a、20～25 a和45 a左右时间尺度的多重时间尺度结构的变化特征。     

我国东北夏季气温年代际变化特征及与太平洋海温异常关系的研究

利用1951—2008年东北地区夏季平均气温资料,分析了东北地区近58 a来东北地区夏季气温的变化趋势和突变特征,结果表明,东北夏季气温存在明显年代际变化的阶段性特征和总体增暖的趋势。对我国东北夏季气温与太平洋海温的相关分析表明,太平洋年代际振荡(PDO)由冷位相转为暖位相后,我国东北夏季气温与同期赤道中东太平洋海温相关减弱、与黑潮区海温相关增强,我国东北夏季气温与前期各季太平洋海温相关分布差异很大,海温关键区及相关强度都有所改变,这种相关关系的转变可能是造成近几年来利用太平洋海温预测我国东北夏季气温不确定性的原因之一。     

海口市近61a夏季气温变化特征

利用海口市观测站1951—2011年的逐日气温资料,采用线性趋势、Mann-Kendall检验和Morlet小波变换等方法,对海口市近61 a的夏季气温变化特征进行了分析。结果表明：①海口市近61 a夏季气温上升明显,其中最低气温的升高趋势远大于平均气温和最高气温,日较差呈明显减少的趋势,炎热日数呈增加的趋势,其中20世纪90年代开始炎热日数明显增多。②海口市夏季平均气温和最低气温在1988年发生突变,最高气温的突变发生在1995年。③小波分析揭示了夏季气温的周期演变特征,普遍以24 a、6～8 a和12～14 a年际变化周期为主。     

东北地区夏季气温变化特征分析

采用1951～2003年26个气象台站的夏季气温资料对我国东北地区夏季气温变化特征进行了分析。结果表明:近50多年来我国东北地区夏季气温主要经历了冷期、相对正常期和暖期3个阶段,夏季升温趋势达到0·15℃/10a,远超过全球、北半球、东北亚夏季的增暖程度。其对全球气候变暖的响应,一方面表现在夏季变暖、平均气温升高;另一方面表现在夏季气温变率加大;第三,气候变暖使东北夏季低温冷害明显减少、异常高温气候明显增多,但在变暖形势下局部发生低温冷害的现象仍然存在。     

树轮δ13C记录的阿勒泰地区近160a夏季气温变化

利用阿尔泰山南坡东中西部三个采点的西伯利亚落叶松树轮样本,建立了三个树轮Δ13C序列,结合阿勒泰地区6个气象站的气象资料,分析了阿尔泰山树轮δ13C对气候的响应,并重建了阿勒泰地区过去160a夏季气温变化。研究表明,位于阿勒泰科勒迭难布拉克森林上线的树轮Δ13C序列对阿勒泰地区夏季气温响应较好,与7月平均气温明显正相关,相关系数达到0.608（p<0.0001）;利用树轮Δ13C可较好的重建阿勒泰地区过去160a的夏季气温;近160年来,阿勒泰地区夏季温度19世纪末有缓慢上升趋势,20世纪初,夏季温度整体偏高,40年代以后,夏季温度明显下降,直到60年代,60年代成为近160年夏季温度最低的时期,60年代至今,阿尔泰山南坡夏季气温经历了160年来最长和最为强烈的升温时期。虽然有气象观测记录以来,阿勒泰地区夏季气温升温明显,但是20世纪初夏季温度要高于近30年平均气温;重建的阿勒泰地区夏季温度 序列不仅能代表整个阿尔泰山夏季温度变化,也能够较好的代表包括北疆、中亚部分地区和俄罗斯南部大范围的夏季温度变化。     

山东省近55年夏季降水和平均气温的多时间尺度分析

利用最近55a山东夏季降水和平均气温资料，统计分析了降水和平均气温的变化特征，并用Meyer小波变换方法，对山东省夏季降水和平均气温进行了分析，发现山东夏季降水呈明显下降趋势，气温略呈上升趋势。小波分析显示两者在中短周期上基本一致，即它们的中短周期基本在11a，5～6a和2～3a左右的时间尺度上变动。而这些基本周期正是太阳黑子活动和海气相互作用的周期，说明山东省夏季降水和平均气温的周期变化主要受太阳黑子活动和海-气相互作用的影响。     

贵州近50a气温时空分布特征分析

采用EOF展开、方差分析、小波分析及功率谱检验等方法，通过对贵州省15个气象观测站50a(1951年3月～2001年2月)的气温变化和中国160个站气温变化的对比，以及其自身时空分布变化特征的分析得出：贵州气温近半个世纪的演变趋势跟整个中国同时期气温演变趋势并不一致，具有一定的地域差异性；贵州春季、冬季多年平均气温的空间分布类型比较相似，主要表现为省之东北部气温相对低，而省之其它地区气温相对高，而夏季多年平均气温分布跟冬、春季气温分布类型接近相反，秋季多年平均气温空间分布特征不明显；夏季气温易于预测，而冬季气温难以预测；各个季节之间气温演变没有显著相关性，但夏季气温变化自身存在显著的年际变化周期，约为2．6a。     

基于160站资料的我国表面气温异常特征

利用我国160站站域面积和近60年月平均表面气温资料,求得1951—2008年我国年、季节全国平均气温序列。在此基础上分析了我国表面气温异常的基本特征:四季表面气温异常中冬季异常方差最强,它对四季总异常的方差贡献为47.7%,远高于春、秋季 (23.4%,17.2%) 和夏季 (11.7%)。线性增温在年、季序列中均显著,年序列最强,夏季最弱;全国平均表面气温线性增温的年值为1.4℃/58 a,冬季 (2.3℃/58 a) 明显高于夏季 (0.6℃/58 a)。年代际变化在年和冬、夏季序列中的方差贡献显著,年值 (59.3%) 明显高于冬、夏季值;年和冬季全国平均表面气温年代际变化从20世纪80年代中期起维持为正,夏季从90年代中期起维持为正。该文提供的年、季节全国平均表面气温序列合理,具有一定代表性。     

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.     

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。     

站网均匀化订正对中国夏季气温EOF分析的改进

本文对中国160站站网上1960～2010年夏季(6～8月)气温距平场序列进行了站网均匀化订正,对订正前、后的气温距平场序列作了EOF分析.结果表明:(1)订正后的前3个典型场高绝对值区均衡分布在三北(东北、华北、西北)地区、青藏高原和长江中下游地区,与夏季气温均方差场高值区位置基本一致;订正前的前3个特征向量高绝对值...     

近百年中国年气温序列的建立

该文根据气温观测,并利用敦德及古里雅冰芯资料及有关史料、树木年轮资料,得到了东北、华北、华东、华南、台湾、华中、西南、西北、新疆、西藏10个区1880～1996年的年平均气温序列。然后根据每个区的面积加权平均得到代表中国的气温序列。根据这个序列,1880～1996年增温为0.44℃/100a,显著高于过去对中国气候变暖的估计值0.09℃/100a。这主要是因为新计算的中国气温包括了我国西部地区,而那里在上世纪末到本世纪初气温显著偏低。另外本世纪90年代的迅速增暖也加强了这个趋势。     

中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差

在中国大陆2300个气象台站网中遴选出138个参考站,对614个国家级气象站和138个参考站1961 2004年的月平均气温资料进行了非均一性检验和订正,利用REOF(旋转主分量)分析方法,按照气温变率空间相关特点将中国大陆划分为6大区域,并采用经纬度网格面积加权平均法分别建立了中国大陆及其6大区域平均的国家站和参考站的月、季、年地面气温时间序列,对国家站和参考站序列进行了对比分析。结果表明,由国家站资料建立的中国大陆年平均气温序列在44年间线性增温率为0.278 C/10 a,而由参考站资料建立的中国大陆年平均气温序列同期增温率为0.202℃/10 a。就中国大陆平均来说,1961 2004年国家级站城市化增温率为0.076 C/10 a,占全部增温率的27.33%。在6大区域中,除北疆区外,其他地区年平均城市化增温率均非常显著。其中城市化影响最大的地区是江淮区,年平均热岛增温率为0.086℃/10 a,其后依次为东北华北区、青藏高原区、华南区和西北区,年平均热岛增温率分别达到0.060、0.059、0.042和0.042℃/10 a。各区域年平均热岛增温贡献率由大到小排列依次为江淮区55.48%、青藏高原区23.23%、华南区23.20%、东北华北区15.35%、西北区13.73%、北疆区-1.57%。因此,中国大陆20世纪60年代初以来城市化造成的国家站地面气温增暖偏差非常显著,今后应予以订正,以便建立代表背景气候变化的区域平均气温序列。     

近50年阳泉气温时空变化特征

本文就近50年来(1955～2000)阳泉逐月平均气温、平均最低气温、平均最高气温、02时平均气温、14时平均气温5个序列进行了深入细致的诊断分析.结果表明阳泉气温呈非连续的增暖趋势,线性变化约为0.24℃·(10a)-1,90年代较50年代上升了约0.9℃.1985年是一个突变点,这以后增温极为明显.夜间气温增温幅度高于白天增温幅度,冬季气温增温幅度高于夏季增温幅度,表现出明显的不对称性.     

北疆气象探测环境的变化对气温序列的影响

根据2007年新疆气象台站环境综合调查评估结果和实地考察,选出北疆观测场环境受破坏较重的8个B类站,并依据相关规定选取8个A类对比站。利用各站1969—2008年逐月、逐年平均气温,最高、最低气温分别建立气温序列和气温差值序列。依据数理统计方法,借助SPSS软件对数据进行正态分布检验,分析气温序列和差值序列的变化趋势。研究发现:(1)所选站点气温呈现上升趋势,气温差值也呈现上升趋势,最低气温差值增大趋势显著,说明在气温升高的大背景下,B类代表站升温的速率大于A类代表站。(2)冬季对年平均气温、最低气温差值的变化贡献率最大,夏季对最高气温差值的变化贡献率最大。(3)气温差值除个别站或要素外,后20 a高于前20 a,说明观测场环境的变化对气温差值序列的影响显著,且楼房等建筑物对气温的影响大于树木。