青藏高原近40年的降水变化及水汽输送分析

利用中国青藏高原地区1961—2000年56个气象站的逐月降水资料,分析了青藏高原地区1961—2000年的降水量变化趋势及水汽输送。结果表明,青藏高原40 a降水量呈增加趋势,线性增长率为1.12 mm/a。高原南区年降水量呈增加的趋势,线性增长率为1.97 mm/a;北区年降水量变化较小。青藏高原降水量在1978年由少雨期转为多雨期,青藏高原夏季降水与孟加拉湾的水汽输送及副高的水汽输送关系密切。     

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。     

川北绵阳地区降水量的时空分布特征及变化趋势

选用四川省绵阳地区8个台站1959~2005年日降水资料,采用经验正交函数分解法和连续功率谱分析等方法分析了绵阳地区年降水量的时空分布特征及变化趋势,结果表明,绵阳地区年降水量的空间分布不均匀,局地差异大,主要表现为3种分布型:①区域一致型;②东南—西北型;③中部型。绵阳地区的年降水量呈整体下降趋势,但降水剧烈程度加大,同时东南—西北分布型在加剧;功率谱分析发现,绵阳年降水量的变化具有2.9年和6.7年的显著变化周期;绵阳地区各站的年降水和不同等级降水的降水量和降水日数大致呈不同程度的下降趋势和减少趋势,但不同站点暴雨以上量级的降水量和降水日数变化特征又有所不同;绵阳地区区域平均年降水量呈减少趋势主要是由于雨季降水量和降水日数均出现减少趋势造成的。      

近50年西北干旱区极端降水的时空变化特征

利用西北干旱区1961-2010年76个测站的逐日降水量,采用线性趋势,Mann-Kendall（M-K）突变检验等现代统计诊断方法,研究我国西北干旱区极端降水的时空变化特征。结果表明:（1）过去50年北疆地区和天山山区极端降水量总体上呈增加趋势,河西-阿拉善地区变化不明显;（2）除南疆地区外,北疆、天山山区、河西-阿拉善地区极端降水量分别于1982年、1990年、1987年发生显著的上升突变;（3）极端降水量空间分布的区域差异性显著,在研究区西部表现为以天山山区大值为中心,呈现北高南低的特点;研究区的东部主要是自东南向西北递减的特点;（4）极端降水频率与极端降水量的空间分布基本一致。     

渠江流域汛期强降水时空分布特征

本文从分析研究渠江流域汛期强降水时空分布入手,试图揭示该流域21世纪以来洪水频发的原因。经对渠江流域1970~2012年降水资料分析研究得出:(1)渠江流域汛期降水量、暴雨日数、降水变差系数呈“北大南小”的空间分布;“北区(河流汇水区,下同)”近年来汛期降水量增大、暴雨频率增加、降水趋于极端;(2)短时强降水多发生在04~08时,频发区主要位于“北区”,近年来频次呈上升趋势;(3)小时雨强极值“北区”普遍大于“南区”;近43年渠江流域汛期小时雨强极值总体呈增大趋势,“北区”尤为明显。因此,渠江流域汛期发生的强降水趋势性变化,是导致该流域洪水频发的主要原因之一。      

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.     

1979~2015年青藏高原低涡降水特征分析

为了研究青藏高原低涡降水长期特征,利用1979~2015年高原低涡数据集、依照高原低涡降水范围,匹配高原各站逐日降水信息,对高原低涡降水特征进行统计分析。结果表明,青藏高原低涡降水量呈上升趋势,大值中心位于西藏那曲地区,呈向东南凸出递减分布,并以夏季低涡降水为主,全年和夏季高原低涡降水量与总降水量均存在明显的正相关关系。安多站高原低涡降水呈下降趋势,但对年降水的平均贡献率高达三成;那曲站与托托河站高原低涡降水在总体上却呈上升趋势,递增率分别为0.2 mm/a和0.7 mm/a,其中那曲低涡频数与低涡降水强度的正相关系数达0.66,而托托河低涡降水占总降水的百分比却呈下降趋势。高原低涡日降水量等级主要以小雨为主,但中雨却是低涡降水量的主要贡献者。趋势分析发现高原低涡降水递增中心位于青海北部,递增率达到0.9 mm/a,次中心在西藏西南部雅鲁藏布江沿线地区;同时,高原低涡引发小雨降水基本呈全区一致增加趋势,中心位于西藏东北部和青海西南部地区;中雨降水上升趋势主要集中在西藏西南部、青海地区以及四川西部,其中青海南部存在较为明显上升中心区,下降趋势主要分布在西藏北部和东部。     

近55年来中国西北地区降水变化特征及影响因素分析

利用1961-2015年中国西北地区128个站的降水观测资料和NCEP再分析资料,分析了年、季降水量与降水日数变化总趋势及其区域分布特征,并采用与平均温度、气候指数相关性来分析和讨论其所受的影响因素。结果表明:(1)西北中西部年降水量呈增加趋势,增加趋势位于0.1%·(10a)-1~10.0%·(10a)-1;西北东部年降水量呈减少趋势,减少趋势均小于5%·(10a)~(-1);春季、夏季和秋季西北西部大部分地区降水量是以增加趋势为主;东部主要为减少趋势,但是在冬季几乎所有站点的降水量呈增加趋势;(2)西北西部降水日数以增加趋势为主,东部地区降水日数以减少趋势为主,大部分站点年降水日数在冬季呈现增加趋势,其他季节则基本表现为西北西部增加、西北东部减少;(3)河西走廊西部、青海高原边坡、西北东部年降水量与年平均气温呈负相关,青海高原年降水量与年平均气温呈正相关,西北地区大部分年降水日数与年平均气温呈负相关;(4)北疆、南疆和西北东部37°N以南地区年平均降水量变率与年平均温度变率呈现负相关,且相关系数较大,而其余地区为正相关;(5)西风带影响西北大部分地区年降水量,东亚季风和南亚季风主要影响西北地区中北部和南部的年降水量。     

1980~2019年夏季青藏高原中东部极端日降水分布特征

基于中国气象局国家基准气象观测站逐日观测资料,采用百分位法对1980~2019年夏季青藏高原中东部地区极端日降水进行定义,分析了不同分位极端日降水的气候分布特征。结果表明:（1）青藏高原中东部夏季降水呈东多西少、中间多南北少的反位相分布特征,且存在显著的年际和年代际变化。（2）99%分位降水阈值普遍在24 mm/d以上,95%分位和90%分位降水阈值维持在12~20 mm/d,75%分位降水阈值则进一步下降至7~9 mm/d。（3）从长期变化趋势看,青藏高原中东部99%分位的极端日降水出现频次呈显著的上升趋势,其余几个分位则以下降趋势为主。（4）相较于99%和90%分位而言,95%分位在青藏高原中东部夏季降水中具有更为突出的贡献,且近40 a来99%分位的贡献在不断增加。（5）青藏高原中东部日降水量介于0.1~10.5 mm,但日降水量的频次波峰和总降水量的波峰位置存在差异,2.4~5.1 mm日降水量在青藏高原中东部降水中具有重要作用。      

青藏高原近30年降水变化特征分析

利用中国地面气候资料月值数据集信息化资料中青藏高原地区具有代表性的20个站点所记录的降水日数和降水量资料,采用曼-肯德尔检验分析方法(MK检验)和小波分析的方法对青藏高原地区降水日数和降水量进行了时空分布特征的分析,并对其演变规律进行了初步的探讨。结果表明:在1980-2013年之间,我国青藏高原的年降水量与降水日数的变化趋势相反,即:年降水量随时间的推移而升高,年降水日数则随着时间的推移而减少。从1980-2013年以来的34年间,青藏高原降水日数的波动变化存在8年的周期,其年降水量存在5年和11年的波动周期;青藏高原地区降水分布由西北向东南逐渐增加,且降水日数与降水量在地区分布上呈相同的变化趋势,即降水量多的地方降水日数也大。此外,西藏地区年均降水日数与青海地区相比较大,其年均降水量也大于青海地区。     

青藏高原土壤湿度时空分布特征研究进展

土壤湿度是陆面过程的重要参量,可以通过影响土壤本身的热力性质和水文过程,导致局部大气环流的改变以及区域性短期气候异常。青藏高原作为全球气候变化的敏感区,其地气间的水分与能量交换对亚洲季风和全球大气循环有着极大的影响,且高原地区的土壤水分数据能够为陆-气相互作用和数值模拟等研究提供重要的观测信息和初始输入数据。文中综述了青藏高原土壤湿度观测和研究对气候变化影响的重要性,高原土壤湿度观测站网建设现状,各种土壤湿度替代资料的适用性和评估研究,以及高原土壤湿度时空分布特征对降水的影响与气候变化响应,并提出了今后青藏高原土壤湿度研究着重解决的问题。      

青藏高原近期气候变化研究进展

本文对近期关于青藏高原地区气候变化的研究进行了回顾。结果表明,在过去的几十年间,青藏高原地区的气候发生了明显的变化。主要表现为:1)温度呈上升趋势;降水和积雪呈增加趋势,多年冻土呈退化状态;温度和降水的变化不仅有季节性的差异,还存在区域性的差异。2)区域气候模式RegCM对青藏高原地区温度和降水有一定的模拟能力,但存在系统性的误差。文中还对在青藏高原气候变化方面的研究不足进行了讨论。      

近46年青藏高原干湿气候区动态变化研究

利用青藏高原62个气象站1961～2006年逐日气象资料, 用世界粮农组织 (FAO) 在1998年推荐的、并唯一承认的Penman-Menteith模式计算潜在蒸散量; 比较了降水量、积温降水比、气温降水比、蒸散降水比和降水蒸散比5种湿润度指标在青藏高原的适用性, 用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析青藏高原各气候区干湿状况及其界线的动态变化。结果表明: 5种指标中, 用降水蒸散比得到的青藏高原湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱气候区的分区结果比较合理; 近46年来青藏高原大部分地区湿润度和每个气候区的平均湿润度均呈增加趋势, 半干旱和半湿润气候区的界线呈向西北推进趋势, 气候在向暖湿方向发展。     

CMIP6模式对青藏高原东坡暖季降水的模拟评估

青藏高原东坡陡峭地形区是气候模式陆地降水模拟偏差的大值区,且这一偏差长期未得到有效改善.基于17个参加国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的全球气候模式的日降水结果,评估了当前最新一代的气候模式对青藏高原东坡地区2000—2014年暖季(5—9月)降水气候态及其季节内演变的模拟能力.结果表明:高原东坡降水正偏差存...     

青藏高原及其周边地区降水的水汽来源变化研究进展

近几十年来,随着全球气候变暖,青藏高原降水整体呈现增加趋势,气候暖湿化趋势明显;与此同时,位于青藏高原东南缘的中国西南地区整体上呈现暖干化趋势,干旱事件频发。探讨青藏高原及其周边地区降水的水汽来源变化、揭示降水趋势性变化的原因已经成为当前研究热点。本文评述了近年来青藏高原降水的水汽来源研究,重点关注青藏高原变湿、西南地区变干的水汽来源变化原因以及青藏高原南北水汽来源差异,讨论了尚未解决的科学问题,展望了未来研究方向。现有研究表明,青藏高原以西的西风带控制区蒸散发贡献的水汽整体呈现减少趋势,青藏高原以南和以东的季风控制区蒸散发贡献的水汽整体呈现增加趋势,上述水汽源区贡献变化导致了青藏高原及其周边不同区域降水趋势性变化的差异。展望未来,水汽来源分析的模型和数据需要进一步验证及减少不确定性,青藏高原下垫面和蒸散发变化对周边地区降水的影响机制研究有待加强,全球变化与青藏高原降水水汽来源变化的关系尚需深入分析。     

青藏高原冬、春植被归一化指数变化特征及其与高原夏季降水的联系

青藏高原气候独特,影响高原夏季降水的原因是十分复杂的和多方面的。文中利用1982—2001年的卫星遥感植被归一化指数(NDVI)资料和青藏高原55个实测台站降水资料,应用经验正交分解(EOF)、奇异值分解(SVD)等方法分析了青藏高原冬、春植被变化特征及其与高原夏季降水的联系,得到以下几点初步认识:青藏高原冬、春季植被分布基本呈现东南地区植被覆盖较好,逐渐向西北地区减少的特征。其中高原东南部地区和高原南侧边界地区NDVI值最大,而西北地区和北侧边界地区NDVI较小。EOF分析表明,20年来冬、春季高原植被的变化趋势是总体呈阶段性增加,其中尤以高原北部、西北部(昆仑山、阿尔金山和祁连山沿线)和南部的雅鲁藏布江流域植被增加明显。由SVD方法得到的高原前期NDVI与后期降水的相关性是较稳定的。青藏高原多数区域冬、春植被与夏季降水存在较好的正相关,且这种滞后相关存在明显的区域差异。高原南部和北部区域的NDVI在冬春两季都与夏季降水有明显的正相关,即冬春季植被对夏季降水的影响较显著。而冬季高原中东部玉树地区附近区域的NDVI与夏季降水也存在较明显的负相关,即冬季中东部区域的植被变化对夏季降水的影响也较显著。由此可见,高原前期NDVI的变化特征,可以作为高原降水长期预报综合考虑的一个重要参考因子。     

近30a青藏高原气候与冰川变化中的两种特殊现象

近30 a全球强烈变暖,水循环加快,冰川也加剧退缩。青藏高原以其特殊的地理位置与下垫面,既对全球变暖有正常的反应,也出现了异常特殊现象。这种特殊现象已发现两处：1) 青藏高原北部偏西冰芯记录降温0.6℃,相应的冰川退缩微弱,融水径流降低;2) 青藏高原东南部以岗日嘎布山区为代表,出现较多的冰川前进,可能指示降水量有较大的增加。上述事实指示气候变化与冰川响应的复杂性。     

Impacts of increased variability in precipitation and air temperature on net primary productivity of the Tibetan Plateau: a modeling analysis

We analyzed interannual variability (IAV) of precipitation and air temperature over a 40-year period (1969–2008) for 11 sites along a precipitation gradient on the Tibetan Plateau. The observed IAV for both precipitation and air temperature decreases with increasing mean annual precipitation. Using Biome-BGC, a process-based ecosystem model, we simulated net primary production (NPP) along this gradient and find that the IAV of NPP is positively correlated to the IAV of precipitation and temperature. Following projected climate change scenarios for the Tibetan Plateau, our simulations suggest that with increasing IAV of precipitation and temperature, the IAV of NPP will also increase and that climate thresholds exist that, if surpassed, lead to ecosystem die-off. The impacts of these changes on ecosystem processes and climate-vegetation feedbacks on the rapidly warming Tibetan Plateau are potentially quite significant.     

气候和气候变化领域的研究进展

该文回顾了过去几十年来中国气象科学研究院在气候和气候变化研究方面的成果, 主要包括对我国历史气候资料的恢复、重建和整理, 气候区划, 对我国气温和降水的研究, 对青藏高原温度和降水、近地层与边界层地-气过程, 大气热源特征和臭氧变化的研究, 古气候模拟, 对气候变化的预测理论和方法以及气候和气候变化对我国社会、经济的影响等方面的研究。近50年中国气象科学研究院收集大量气候资料并整理出版了《中国近五百年旱涝分布图集》; 对风能等资源进行了气候区划; 明确了近几十年中国地区在20世纪40年代和90年代出现了两个暖期, 20世纪50—60年代出现了相对冷期; 在全球变暖的背景下, 以四川为中心的西南地区自20世纪50年代到80年代一直在变冷; 20世纪80年代以后, 多雨带由华北南移到长江中下游地区; 提出青藏高原近地层与边界层地-气过程的综合物理图像; 发现青藏高原夏季臭氧低值中心; 模拟出青藏高原隆起过程中中国气候变化特征; 揭示出东亚季风环流系统及其成员; 设计了多种预报方法; 还将气候和气候变化研究成果向国家经济转化。     

A Possible Impact of Cooling over the Tibetan Plateau on the Mid-Holocene East Asian Monsoon Climate

By using a 9-level global atmospheric general circulation model developed at the Institute of Atmospheric Physics (IAP9L-AGCM) under the Chinese Academy of Sciences, the authors investigated the response of the East Asian monsoon climate to changes both in orbital forcing and the snow and glaciers over the Tibetan Plateau at the mid-Holocene, about 6000 calendar years before the present (6 kyr BP). With the Earth’s orbital parameters appropriate for the mid-Holocene, the IAP9L-AGCM computed warmer and wetter conditions in boreal summer than for the present day. Under the precondition of continental snow and glacier cover existing over part of the Tibetan Plateau at the mid-Holocene, the authors examined the regional climate response to the Tibetan Plateau cooling. The simulations indicated that climate changes in South Asia and parts of central Asia as well as in East Asia are sensitive to the Tibetan Plateau cooling at the mid-Holocene, showing a significant decrease in precipitation in northern India, northern China and southern Mongolia and an increase in Southeast Asia during boreal summer. The latter seems to correspond to the weakening, southeastward shift of the Asian summer monsoon system resulting from reduced heat contrast between the Eurasian continent and the Pacific and Indian Oceans when a cooling over the Tibetan Plateau was imposed. The simulation results suggest that the snow and glacier environment over the Tibetan Plateau is an important factor for mid-Holocene climate change in the areas highly influenced by the Asian monsoon.