我国近百年(1881-1980年)总辐射场资料的重建试验

本文基于总辐射场与平均温度场之间的物理联系,借助于主成分典型相关分析建立一种恢复总辐射场序列的统计模式。该模式利用我国现有的近百年温度场序列资料重建了我国近百年(1881—1980)总辐射场资料序列。计算结果经统计独立样本检验证明具有较高的可靠性。     

虹桥机场能见度变化特征分析

以中国1960年前建站的595个气象台站1951/1952～2004/2005年冬季逐日降水资料为基础,采用面积加权平均法得到冬季全国和8个区(包括东北区、华北区、长江中下游、华南区、青藏高原、西南区、西北东部和西北西部)的平均降水日数距平与降水量标准化距平序列.通过对全国和区域平均距平序列以及全国各站的冬季降水日数和降水量的变化速率和趋势系数的分析,得出:近54年来中国冬季降水日数明显减少,降水量变化趋势不明显;东北区和西北东部的冬季降水日数减少趋势超过0.01显著性水平,而青藏高原降水量的增加趋势超过0.05显著性水平.     

1961-2010年青藏高原气候变化特征分析

利用1961-2010年青藏高原及其周边地区158个气象站温度(包括平均温度、最低和最高温度)、降水和风速资料,对青藏高原的气候变化特征进行了分析。结果表明:(1) 1961-2010年青藏高原主体正在变暖变湿,但是高原东侧部分地区正在变暖变干,同时高原整体风速都在减小。(2)升温主要是夜间的最低温度贡献的。不同地区升温速率有差异,中部地区高于东部地区;平均温度和最高温度分别在1994年和1997年发生突变,突变后升温速率明显加快;三种温度都存在准8年周期震荡,其他短周期及更长周期震荡表现不一致。(3)降水量空间分布上表现为从东南向西北逐级减少,并且出现过多次突变,突变时间分别为1965年、1977年和1995年,突变前后降水的变化速率明显不同,降水存在准4年和准10年周期震荡。风速存在18～20年周期震荡。(4)青藏高原平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第一载荷向量均表现出全区一致的正值,中心区位于94°E-97°E一带,说明青藏高原腹地是平均温度、最低温度及最高温度变化最敏感的地区。(5)平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第二载荷向量大体表现出高原主体与东部以及北部边缘地带变化趋势相反,即高原主体升温(降温)时,东部及北部边缘地带是降温(升温)的。     

青藏高原东部气候变化及其对长江上游水资源的可能影响

依据青藏高原东部1961～2003年共43年气象资料以及长江上游宜昌站1890～2000年共111年年径流资料,非参数统计和参数统计方法相结合,分析了青藏高原东部及长江上游水文气象时间序列特性,探讨了青藏高原东部未来气候变化情景下长江上游水资源的可能变化：研究表明：青藏高原东部气温有明显升高的趋势;青藏高原东部降水量有波动性变化,但并不具有显著的变化趋势;长江上游年径流量呈现明显减少的趋势,特别是近10年减幅十分显著。在未来数十年或更长时间,青藏高原东部若出现最不利的气温显著升高且降水大幅减少的“暖-干”气候组合,长江上游水资源将会大幅度减小,若出现气温变化不大而降水增幅较大的“冷-湿”气候时,长江上游水资源则会有较大幅度增加。     

1951／1952—2004／2005年中国冬季降水变化研究

以中国1960年前建站的595个气象台站1951／1952～2004／2005年冬季逐日降水资料为基础,采用面积加权平均法得到冬季全国和8个区（包括东北区、华北区、长江中下游、华南区、青藏高原、西南区、西北东部和西北西部）的平均降水日数距平与降水量标准化距平序列。通过对全国和区域平均距平序列以及全国各站的冬季降水日数和降水量的变化速率和趋势系数的分析,得出：近54年来中国冬季降水日数明显减少,降水量变化趋势不明显;东北区和西北东部的冬季降水日数减少趋势超过0．01显著性水平,而青藏高原降水量的增加趋势超过0．05显著性水平。     

青藏高原中东部夏季极端降水年代际变化特征

基于中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集得到的均一化降水序列,计算了夏季极端降水指数,分析青藏高原中东部1961—2014年夏季极端降水年代际变化趋势。结果表明:青藏高原中东部地区夏季降水量占全年总降水的50%以上,且夏季降水的变化趋势存在区域性差异,北部站点主要为增加趋势,南部增加和减少趋势的站点相当。夏季极端降水除西藏东部主要为减少趋势外,其他地区主要为增加趋势,且极强降水量的年代际变化趋势显著。大部分夏季极端降水指数的变化趋势在1970s发生转折,在此之前表现为减少的趋势,之后为增加趋势。通过Mann-Kendall趋势检验,在2000年之后强降水量和极强降水量出现突变。     

一种站网均匀化方案在中国夏季降水异常分析中的应用

文章利用站网均匀化方案对中国1951—2012年160站夏季(6—8月)总降水量距平场序列作了订正,并对订正前后数据的EOF分析结果进行对比。结果表明:(1)订正后的典型场突出了青藏高原区域的高值区,并使中国东部的高值区集中于华南地区,这与均方差场的异常集中区域一致;订正前资料的主要特征向量的高值区主要集中于中国东部,并未凸显异常区域。(2)订正后资料的时间系数中,线性相关不明显,线性趋势减弱,但1、3模态的年代际分量的方差贡献增大,使年代际变化中有价值信息更加集中于主要模态;其中,第3模态的时间系数突出了华南地区的夏季降水年代际变化。(3)订正后发现,夏季降水的年代际变化中的典型场与年代际均方差的分布异常信息集中区域一致。上述结果说明,站网均匀化订正改进了中国夏季总降水量异常的EOF分析。     

中国西北东部汛期降水对青藏高原东部春季感热在准3a周期上的响应

利用1960—2010年中国西北东部地区39个气象站的逐日降水资料和NCEP/NCAR月平均地表感热通量再分析资料以及大气环流各要素场资料,通过多锥度-奇异值分解(MTM-SVD)等方法,分析了中国西北东部汛期降水、青藏高原东部春季感热的周期振荡特征以及它们在准周期循环上的协同耦合关系。结果表明,感热与降水均存在显著的准3 a周期,其耦合场在准3 a周期上表现也最为明显。当青藏高原东部春季感热在青藏高原主体上偏强(弱)时,对应中国西北东部汛期降水的异常偏多(少)。该准3 a周期循环上的协同关系在1960—1982年表现最为显著,1983—1990年为调整阶段,90年代之后又逐渐明显。青藏高原东部春季感热对大气环流的持续加热过程影响西北东部汛期降水,且主要体现在8月。     

格尔木太阳辐射与气温的多年变化

利用格尔木１９５６～１９９４年的气温和太阳总辐射资料，分析了该地区太阳总辐射和气温的多年变化特征及其相关关系，结果表明，３０多年中该地区太阳总辐射滑明显的减少趋势；年平均气温６０年代的为低值，７０年代迅速上升，比东部平原地区提前，且呈现“冬暖夏凉”的变化趋势，７０年代至９０年代平均气温与太阳总辐射呈现滞后一年的正相和季气温与同期太阳总辐射有很好的正相关，但冬季的气温变化则与太阳总辐射呈相负相关。     

近139年中国东南部站点气温变化的多尺度特征

基于中国东南部5个百年站点年气温序列和3套全球表面温度资料(HadCRUT3、GISSTEMP、20CR再分析资料),采用处理非线性、非平稳时间序列的新方法—集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),分析了以上海为代表的中国东南部5个站点1873-2011年气温演变的多时间尺度特征,并讨论了多时间尺度影响的全球一致性。结果表明,1873-2011年期间,中国东南部百年站点的年温度演变呈现年际、年代际、多年代际多个时间尺度的准周期变化和长期上升趋势。准64年周期的多年代际振荡和上升趋势分量对长期气温变化均有重要贡献。长期上升趋势分量在100年以上的观测温度变化趋势中占主要贡献,但准64年周期振荡对近50年观测温度变化趋势的贡献要大于上升趋势分量。百余年期间两个明显升温阶段(20世纪30-40年代和20世纪90年代至21世纪初)的形成与准64年周期的多年代际变化的相关关系最为显著,而长期趋势和6~16年的年际—年代际变化对高温期的形成也有一定贡献。准64年周期的多年代际振荡对百余年温度变化趋势的阶段性转变起重要作用。中国东南部百年站点温度演变的多时间尺度特征具有全球性。准64年周期振荡对北半球温度趋势演变也有重要贡献,且北半球温度准64年周期振荡与百年站点温度变化速率的关系也较其长期升温趋势更为密切。北大西洋多年代际振荡对百年站点温度准64年周期振荡及其全球一致性有调节作用。     

近几十年青藏高原热源影响西南地区夏季降水的研究进展

本文对近几十年关于青藏高原热源、西南地区降水变化以及二者之间的影响研究进行了回顾。结果表明:1)青藏高原热源的变化存在明显的区域性、季节性和时间阶段性。不同来源和时间长度的资料,对热源计算结果有一定影响,但对于夏季热源的结论都比较一致。2)西南川渝地区的降水,在川西高原、云南中部以北高海拔地区年总降水量呈明显增加趋势,而在四川盆地、贵州东部丘陵地区年降水量呈减少趋势。降水的减少和增加存在明显的时空分布特征,区域性和季节性变化明显。3)青藏高原热源与西南地区降水之间有明显的关联。但对于不同热源区对于西南地区降水的影响研究较少。     

青藏高原热力强迫对中国东部降水和水汽输送的调制作用

从4个方面综述了有关青藏高原大地形热力“驱动”对中国东部雨带和水汽输送特征及其年代际变化的影响作用的研究进展:(1)中国三阶梯大地形热力过程变化与季风雨带季节演进;(2) 青藏高原地-气过程热力“驱动”及其季风水汽输送结构;(3) 青藏高原积雪冷源对中国东部水汽输送结构及其雨带分布的影响;(4) 青藏高原视热源变化与雨带年代际变化相关特征及其可能调制。其主要研究结论是:(1)中国西部高原特殊三阶梯大地形结构强化了海-陆热力差异,尤其是高原大地形使地-气热力差异季节变化有由青藏高原向东北方向大地形区域延伸变化趋势,且其与季风雨带由东南沿海移向西北朝青藏高原与黄土高原边缘同步演进,两者似乎存在类似季节内演进的一种“动态的吸引”。(2)中国东部雨带时空变化特征和季风强弱变化趋势均与青藏高原热源强弱异常变化相对应。青藏高原热源异常影响低纬度海洋向陆地的水汽传输路径和强度,进而调制中国东部降水时空演变。在青藏高原热源强和弱年,中国降水变率空间分布特征分别为“北涝南旱”和“南涝北旱”。青藏高原视热源强(弱)异常变化“强信号”将对东亚与南亚区域的季风水汽输送结构,以及夏季风降水时空分布的变异具有“前兆性”的指示意义。(3)长江中下游地区作为独特南北两支水汽流的汇合带,该地区夏季青藏高原热源与水汽通量相关矢特征呈类似于青藏高原多雪与少雪年水汽通量偏差场中水汽汇合区显著特征差异,揭示了冬季青藏高原积雪冷源影响中国东部夏季长江流域梅雨水汽输送结构特征。(4)中国降水的年代际变化基本型态为中国东部呈“南涝北旱趋势”,西北区域呈现出“西部转湿趋势”。但基于近10年青藏高原春季视热源出现“降后回升”趋势,中国东部“南涝北旱”的降水格局已出现转折趋势。     

青藏高原与中国其他地区气候突变时间的比较

基于1961～2006年中国地面观测气温和降水资料,对青藏高原地区以及中国其他6个地区地表气温、降水的变化趋势和突变时间进行了检测和比较。结果发现,(1)地表气温:1961～2006年青藏高原地区年和四季的地表气温都呈增加趋势。年平均地表气温在20世纪80年代中期开始变暖,但显著快速增暖的突变发生在90年代中期,该时间比东北、华北、西北和淮河地区晚,与长江中下游和华南地区接近,不同季节青藏高原地区与其他地区变暖突变时间的差别也各有不同,但所有季节快速变暖突变的时间都比东北地区晚,中国东部陆地地区年和冬季平均地表气温表现出北早南晚的经向差异;(2)降水:1961～2006年青藏高原地区年降水量没有检测到显著的变化趋势,冬春降水量显著增加,而夏季降水有微弱的减少,秋季降水显著减少。降水突变的信号明显比温度突变的信号弱,年降水量和春季降水都没有检测到突变的发生,降水突变方向(增或减)和突变时间在区域与区域之间以及不同季节之间都存在较大差异。由上可见,青藏高原气候的显著快速变化比中国东部长江以北地区有明显的滞后现象,尤其是冬春温度变化,这可能是由于青藏高原地区积雪增加导致的反照率增加和冰川融化吸热对青藏高原变暖的减弱作用所致。     

南亚夏季风爆发前后青藏高原地表热通量的长期变化特征分析

青藏高原作为世界第三极,其热力强迫作用不仅对亚洲季风系统的发展和维持十分重要,也会对大气环流场产生深远影响。利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA-Interim中1979-2016年3-10月青藏高原及其周边地区的地表热通量月平均再分析资料,通过分析得出以下结论:3-5月青藏高原主体由感热占据,感热强度快速上升且呈西高东低的分布态势,潜热强度较小但随时间而增强。季风爆发后的6-8月,青藏高原感热强度减弱,潜热强度迅速增强且呈东高西低的分布特征。季风消退后的9-10月,感热与潜热强度相当,但感热呈现出西高东低的分布特征。过去38年,青藏高原地表感热总体呈现微弱下降趋势,潜热呈较弱上升趋势。青藏高原西部地区感热呈微弱下降趋势,潜热呈上升趋势。东部感热呈较为明显的下降趋势且近年来变化趋势增强,东部潜热通量则呈现较为明显的上升趋势,分析结论与近期全球变暖条件下青藏高原气候变暖变湿这一变化状况一致,通过对青藏高原地表热通量的变化分析为下一步运用第三次青藏高原大气科学试验所获资料分析青藏高原上空大气热源的变化以及地表加热场如何影响大气环流奠定基础。      

青藏高原暖季与冷季气温的时空演变分析

;利用1974—2003年青藏高原地区海拔高度>3000 m以上的49个气象站月平均气温,分析了暖季与冷季气温的时空演变特征。结果表明,青藏高原暖季气温的空间分布可以分为三部分:大致在85°E以西的高原西部地区,大致以85°E和33°N为界的高原东北部地区和高原东南部地区;西部高温区、柴达木盆地高温区和藏南高温带很明显。冷季气温的空间分布基本上为南暖北冷,南北分界大约在32°N。青藏高原暖、冷季气温空间分布有较一致的年代际变暖现象,主要表现在北部地区,尤其是西北部地区。青藏高原北部暖季升温明显,五道梁站暖季长期升温趋势为0.035℃/a;青藏高原南部冷季升温明显,拉萨站冷季长期升温趋势达0.060℃/a。青藏高原暖、冷季气温为大体一致的年际变化,江河源区有明显的高值区,为气温变化的关键区;暖、冷季气温长期变化趋势虽然都是上升的,但近10年的变化趋势却相反,暖季为降温趋势,冷季为明显的增温趋势。     

西藏高原汛期不同等级降水变化特征分析

根据西藏25个台站近37a(1973～2009年)的逐日降水资料,利用线性倾向估计以及Morlet小波变换等方法对高原汛期(5～9月)不同等级降水日数进行分析。结果表明:(1)西藏高原降水主要由小雨和中雨组成,两者雨量相当,大雨不到降水总量的10%;(2)在空间分布上,高原降水日数与小雨日数相似,由雅鲁藏布江下游向四周递减,高原西北部最少;中雨和大雨由雅鲁藏布江流域向南北2侧递减;(3)在时间演变上,总降水日数与小雨日数在各季节分配均匀,而中雨和大雨则均有明显的季节差异,主要集中在6月下旬至8月中旬。近37a来,总降水日数和小雨日数存在明显的年代际变化,具有准12～13a的年代际周期;小雨日数呈减少趋势,而中雨呈增加趋势,总降水日数和大雨日数无明显增加和减少;(4)在降水日数变化趋势的空间分布上:总降水和小雨日数在雅鲁藏布江以及高原东部地区以减少趋势为主;而高原西北部以增加趋势为主。在高原大部分地区中雨和大雨日数以增加为主,中雨日数减少的地区主要位于高原南部边缘地区,而大雨日数减少的地区主要位于高原东部。     

基于昼夜温差序列非均一性的高空温度订正

利用中国东部地区75个高空探测站1958－2005年逐日08：00和20：00资料和元数据信息,采用昼夜温度对比和二相线性回归方法,对不同等压面的温度序列进行均一性检测和订正。在此基础上,以最大缺测率30 %作为序列取舍标准,对49个探空站订正前后的年平均温度变化趋势进行了对比分析。结果表明：探空仪器变化和辐射订正方法改变是造成中国东部地区高空温度序列非均一性的主要原因,1966年前后和2000年前后是两个较为可靠的间断点,且1966年前后的非均一性更突出。非均一性最明显的等压面主要在100 hPa。1958－2005年,500 hPa以下等压面温度的上升趋势较订正前减弱,但200 hPa到50 hPa等压面温度的下降趋势也被削弱,削弱幅度为0.04－0.08 ℃/10 a。与1958－2005年相比,1979年以来东部地区对流层各层温度增温趋势明显,而平流层底层降温趋势也更加显著,该时段内订正前后温度变化趋势差异较小。     

青藏高原4—10月太阳总辐射的分光测量

讨论了青藏高原主要作物生长期４—１０月太阳总辐射的分光辐射能量的分配特征，分析了太阳高度角、天气条件等对太阳分光辐射相对通量的影响；与中国东部平原区相比，青藏高原光合有效辐射的相对通量稍低，但其绝对量仍远远高于中国东部平原地区。     

近20年中国地区云量变化趋势

利用国际卫星云气候学计划（ISCCP）最新的D2云气候资料集,给出总云量、高云量及中云量在我国地区的分布特征;分别对季节平均和年平均的时间序列进行线性趋势分析,并进行效果检验。结果表明：近20年来中国大部分地区总云量没有显著的变化趋势,但是,在华南地区和西北部分地区的总云量有增加的趋势,青藏高原中部的总云量有所减少;在不同季节,各地总云量、高云量和中云量的变化趋势是不同的。     

近48年陕西夏季降水场的时空变化特征

选用陕西78站1961—2008年夏季降水量,通过经验正交函数分解、小波分析和趋势分析等方法,分析了近48a陕西夏季降水量时空分布特征,结果表明:陕西夏季降水量主要呈全省一致型、南北反位相型和中间多南北少等三种典型场,其中第一模态(全省一致型)的解释方差为40.5%,因此其时间系数的变化基本上代表了全省夏季降水量的整体变化趋势;近48a陕西夏季降水整体呈增加趋势,M-K检验显示陕西夏季降水在1977年前后存在由少到多的突变;小波分析发现陕西夏季降水量存在13a的周期和3～5a的周期;降水趋势分析结果显示陕西夏季降水主要表现为关中、陕南一致增多,陕北长城沿线减少,其中关中中部和陕南东部、南部增多显著,通过了95%的显著性检验。