生长季植被覆盖变化对局地气象要素的可能影响

植被覆盖变化对地表气象要素存在反馈作用,但在不同时空尺度上反馈关系及其表现强度存在差异。作者利用地面观测资料和归一化植被指数（NDVI）分析了15天尺度上植被覆盖变化对气象要素的影响。结果表明,我国北方农牧交错带生长季植被覆盖变化可能对同期、后期地表气象要素存在一定影响。当植被指数偏高时,地表平均温度、最高温度、最低温度和小雨频次偏低,而平均相对湿度和最小相对湿度偏高,影响持续约为1～2周。地表温度和小雨频次的变化与地表热通量的变化有关,当植被指数偏高时,地表潜热所占比例偏高,而地表感热所占比例偏低,导致地表温度偏低;地表感热偏低伴随偏弱的上升运动,不利于降水,故小雨频次偏低。地表温度偏低引起饱和比湿偏低,加之植被蒸腾量较大引起比湿偏高,故相对湿度偏高。此外,从长期变化来看NDVI与地表温度和小雨频次的相关不明显,故地表温度和小雨频次的长期变化可能更多是受大尺度气候变化的影响。     

伊宁市1991-2011年降雨特征分析

利用1991～2011年5～9月伊宁市气象站逐小时降水资料,分析了伊宁近21a降雨特征。结果表明,21a来伊宁雨日年际变化较为明显,后10a和前10a相比,中雨、大雨和暴雨日数均出现增加,但小雨日数明显减少导致总雨日出现了减少。小雨过程发生最多的时段是7月中旬,中雨和大雨过程最多时段同在5月下旬。前半夜为中雨、大雨、暴雨过程最易发生时段,后半夜为小雨过程最易发生时段。逐小时降水量和降水频次呈现较为一致的日变化特征,夜雨多且雨量集中。伊宁的降水主要以短时性降水（1～4h）为主,多发生在前半夜至后半夜,1h降水频次最多的是量级≤1mm的降水,但1.1～3mm量级的降水贡献率最高。     

东北地区夏季不同等级降水变化特征及小雨雨量减少成因分析

利用1961～2017年我国东北地区96个站点逐日降水、相对湿度和气温等资料,运用趋势分析、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了东北地区夏季小雨、中雨、大雨、暴雨的气候变化特征,并对东北地区小雨量减少进行了成因分析,得出主要结论如下:东北地区夏季总降水量与各量级降水频率和贡献率均呈显著的正相关,总降水量的多寡受大雨频率及贡献率的影响最为显著。小雨量和中雨量的减少是导致东北地区夏季总降水量减少的主要原因,暴雨量受暴雨贡献率增加影响呈增加趋势。小雨量和小雨贡献率在1993年前后出现了年代际突变,小雨贡献率的突变是造成小雨量年代际突变的内在因素。东北地区总降水量呈减少趋势的站点有72个;小雨量呈减少趋势的站点有85个,显著减少的站点数达到25个;中雨量呈减少趋势的站点有70个,显著减少的站点只有9个;大雨量呈增加与减少趋势的站点数相当;而暴雨量呈增加趋势的站点数大于减少的站点数。从云形成机制角度出发,分别讨论大气水汽、温度、气溶胶浓度变化对东北地区小雨量减少的影响。结果表明,在全球变暖背景下东北地区气温增加和气溶胶浓度增加是导致该地区小雨量减少的主要原因。     

中国夏季日降水频次的周末效应

利用1979-2002年194个站日降水资料分析了我国东部地区夏季日降水频次的周内变化,发现降水频次存在明显的周末效应。表现为周末降水频次的增加以及周中降水频次的减少,极小频次出现在星期三。其中小雨频次的周末效应表现更为突出。造成降水周末效应的主要原因可能与人类活动导致的气溶胶浓度的周循环有关。夏季周中气溶胶浓度的增加不利于暖云降水,反之,周末气溶胶浓度的下降则导致了周末降水频次的相对偏高。     

1980～2013年华东小雨减少及其主要影响因子分析

本文通过对1980～2013年华东区域447站各等级降水的时空分布特征进行分析,从低空气温、水汽、相对湿度入手,采用经验正交函数分析（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）、合成分析等诊断方法揭示小雨与低空气温、水汽、相对湿度之间的关系;根据克劳修斯-克拉珀龙（Clausius-Clapeyron）方程,从物理角度对温度和水汽含量变化对小雨减少的相对贡献进行分析,并选取长三角区域利用能见度资料分析小雨减少的特征。研究主要得出以下结论:（1）华东区域1980～2013年总降水日和总降水量分布呈现南多北少随纬度增加递减趋势,总降水日主要以小雨日为主,小雨日占总降水日的71.84%。除暴雨外,其它各等级降水均呈现出减少趋势,以小雨的减少最为显著,小雨日和小雨量区域平均减少趋势为－3.37 d (10 a)-1、－6.52 mm (10 a)-1。小雨日EOF分解的第一模态呈现了华东区域小雨日一致减少的分布特征;第二模态则体现了小雨日变化的不均匀性,具有明显的区域差异。（2）小雨日的减少是伴随着低空增温发生的,低空温度上升了0.32 K (10 a)-1,同时可降水量呈现微弱的减少趋势。小雨日的变化与低空相对湿度有很好的正相关关系,EOF分解结果也揭示了低空相对湿度具有与小雨一致的空间分布特征。合成分析表明低空气温偏高（低）年,小雨日偏少（多）,可降水量偏多（少）年,小雨日偏多（少）,相对湿度偏高（低）年,小雨日偏多（少）。（3）根据Clausius-Clapeyron方程和相对湿度公式,低空增暖使饱和水汽压增加6% K-1～7% K-1,饱和水汽压增加在水汽微弱减少的前提下,导致了低空相对湿度的显著减少,从而导致了小雨的减少。对低空温度,比湿变化对小雨的影响进行分析,发现单纯由温度变化引起的相对湿度减少为－4.83%,而单纯由于比湿变化引起的相对湿度变化为－1.91%,分析表明了低空增暖是引起小雨日减少的主要原因。（4）能见度较差的区域,年均小雨日和小雨量偏少,但是小雨的长期减少趋势主要还是由低空增暖引起的相对湿度的减少导致的。     

1961—2011年河南省降水日数及强度分析

采用1961—2011年河南省逐日降水资料,利用线性相关分析和Mann-Kendall等方法分析河南省不同强度降水事件的变化及其对区域旱涝的影响。结果表明,近51a来河南省年降水量无明显的变化趋势,降水日数呈显著的减少趋势,降水强度呈显著的增加趋势。雨日的减少主要体现在小雨日数的减少,降水强度的增加主要体现在小雨强度的增加。年降水日数的变化开始时间、突变时间和变化显著时间早于年降水雨强变化时间。小雨日数的减少导致了严重干旱事件的增加和严重湿润事件的减少。而小雨雨强的增加导致了严重湿润事件日平均雨量的增加。     

近50年云南省降雪的气候变化特征

利用云南省1961-2008年120个测站逐日降雪资料,分析了云南省降雪频次和范围的时空特征和气候变化.结果表明:近50年云南省的年降雪频次和范围总体呈减少趋势,平均每年频次约减少4.5频次.各月的降雪频次和范围都呈负趋势.12月降雪频次减少趋势最显著,4月降雪范围减少趋势最显著.降雪频次长期趋势变化有明显的空间变化.对于年降雪频次西北部比东北部和东部减少得多,滇西北降雪频次每年约减少0.44频次.进一步对云南省年降雪量和积雪深度的长期趋势变化进行分析.云南省近50年,降雪范围逐步减少,年降雪量和平均最大积雪深度呈增加的趋势.说明近年来在云南气候趋于暖湿背景下,年降雪频次和范围呈逐渐减少趋势,但强降雪的频次却增加了.     

东亚夏季经向水汽输送的变异及其对极端降水的影响

东亚夏季降水的异常与水汽输送的变异密切相关。基于1958—2016年资料,研究了夏季东亚季风区经向水汽输送的主要变异特征及其对东亚夏季极端降水的影响。经向水汽输送的第一主变异模态表现出中国东部和西北太平洋上的水汽经向输送呈现反向异常,以年际变化为主。当中国东部向北输送的水汽增强(减弱)而西北太平洋向北输送减弱(增强),则中国东部大范围的极端降水量及频次增加(减少)。该模态与西太(西太平洋)副高西伸(东撤)有关,并主要受到热带中东印度洋海温的影响。第二变异模态以年代际变化为主兼有年际变化,表现在1980年后中国东部及邻近海域上空的经向水汽输送减弱,使得环渤海地区和华南沿海的极端降水量及频次减少而长江上、下游和贵州的极端降水量及频次增加。该模态与西太副高的减弱有关,并受到热带西太海温年代际增温的影响。第三变异模态以年际变化为主兼有年代际变化,反映中国长江以北地区和日本南部及附近区域的经向水汽输送的反相变化结构。长江以北水汽输送减弱(增强),可导致华北、东北的极端降水量及频次减少(增加)和长江下游及江南地区的极端降水量及频次的减少(增加)。该模态主要受欧亚大陆上空中高纬度纬向遥相关波列和热带印太（印度洋太平洋）海温异常的影响。      

CO2倍增对我国东部极端降水的影响

 利用GFDL-CM2.1耦合模式控制试验和CO₂增长试验逐日降水输出结果,评估了CO₂浓度加倍对我国极端降水变化的影响。结果表明：CO₂浓度加倍导致我国东部地区年极端降水的强度增强、降水量显著增多及降水频次显著增加（除华北南部外）; CO₂浓度加倍对我国春夏季极端降水影响较大,导致东部多数地区春夏季极端降水频次增加,强度增强;而CO₂浓度加倍导致华北南部和长江中下游春夏季雨日减少以及小雨、中雨减少,从而导致年总降水量减少。     

CO2倍增对我国东部极端降水的影响

利用GFDL-CM2.1耦合模式控制试验和CO₂增长试验逐日降水输出结果,评估了CO₂浓度加倍对我国极端降水变化的影响。结果表明：CO₂浓度加倍导致我国东部地区年极端降水的强度增强、降水量显著增多及降水频次显著增加（除华北南部外）; CO₂浓度加倍对我国春夏季极端降水影响较大,导致东部多数地区春夏季极端降水频次增加,强度增强;而CO₂浓度加倍导致华北南部和长江中下游春夏季雨日减少以及小雨、中雨减少,从而导致年总降水量减少。     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。      

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法量化不同反馈机制对地表温度的增温贡献,北极放大(AA)强于南极放大(ANA),由温度递减率反馈主导,其次是反照率和普朗克反馈.此外,海洋的热吸收导致冬季比夏季有更强的极地变暖.在冬季,温度递减率反馈主导了AA大于ANA.AA和ANA的模式间差异随着全球变暖的增强而减小.     

Trends in Temperature Extremes in Association with Weather-Intraseasonal Fluctuations in Eastern China

Trends in the frequencies of four temperature extremes (the occurrence of warm days, cold days, warm nights and cold nights) with respect to a modulated annual cycle (MAC), and those associated exclusively with weather-intraseasonal fluctuations (WIF) in eastern China were investigated based on an updated homogenized daily maximum and minimum temperature dataset for 1960–2008. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) method was used to isolate the WIF, MAC, and longer-term components from the temperature series. The annual, winter and summer occurrences of warm (cold) nights were found to have increased (decreased) significantly almost everywhere, while those of warm (cold) days have increased (decreased) in northern China (north of 40°N). However, the four temperature extremes associated exclusively with WIF for winter have decreased almost everywhere, while those for summer have decreased in the north but increased in the south. These characteristics agree with changes in the amplitude of WIF. In particular, winter WIF of maximum temperature tended to weaken almost everywhere, especially in eastern coastal areas (by 10%–20%); summer WIF tended to intensify in southern China by 10%–20%. It is notable that in northern China, the occurrence of warm days has increased, even where that associated with WIF has decreased significantly. This suggests that the recent increasing frequency of warm extremes is due to a considerable rise in the mean temperature level, which surpasses the effect of the weakening weather fluctuations in northern China.     

我国东部地区冬季模式边界层探空效果评估

应用中尺度气象模式MM5对2006年和2007年12月东部地区进行逐日模拟,并用地面常规观测资料及南京和安庆12h一次的逐日探空资料对模拟的地面及边界层内气象要素进行检验,计算地面和边界层内不同高度的温度、湿度、风向和风速等要素的多种常用统计参数;并分别评估雾发生前和发生时边界层探空的模拟效果。结果表明:(1)MM5模式模拟的地面温度和湿度均较理想,但风速误差较大。温度、相对湿度、风速的观测与模拟的偏差概率分布均呈近正态分布,峰值中心分别为-1.52℃、4.59%和1.92m·s-1,白天模拟效果优于夜间。(2)以南京、安庆两站为例,模拟的08:00(北京时,下同)和20:00边界层内探空基本可靠,但20:00的效果比08:00好;模拟效果均随高度上升而变好;且南京站边界层内温度、湿度的模拟效果优于安庆站,但安庆站风的模拟效果优于南京站。(3)以南京站为例,雾发生前和发生时温度、湿度模拟效果较平均情况差,风速模拟较其他模拟时段无明显变化。(4)南京、安庆冬季近地层逆温发生频率都比较高,常见多层逆温,MM5模式能再现近地层逆温,但有高估的倾向,且对边界层中上部逆温模拟效果不佳。此外,敏感性试验的结果表明,模拟方案中地面负的温度偏差不是由近地层高垂直分辨率所致。     

Quantile Trends in Temperature Extremes in China

A number of recent studies have examined trends in extreme temperature indices using a linear regression model based on ordinary least-squares. In this study, quantile regression was, for the first time, applied to examine the trends not only in the mean but also in all parts of the distribution of several extreme temperature indices in China for the period 1960-2008. For China as a whole, the slopes in almost all the quantiles of the distribution showed a notable increase in the numbers of warm days and warm nights, and a significant decrease in the number of cool nights. These changes became much fas- ter as the quantile increased. However, although the number of cool days exhibited a significant decrease in the mean trend estimated by classical linear regression, there was no obvious trend in the upper and lower quantiles. This finding suggests that examining the trends in different parts of the distribution of the time-series is of great importance. The spatial distribution of the trend in the 90th quantile indicated that there was a pronounced increase in the numbers of warm days and warm nights, and a decrease in the number of cool nights for most of China, but especially in the northern and western parts of China, while there was no significant change for the number of cool days at almost all the stations.     

我国西部地区过去2000年降水变化研究主要进展

概述最近10年来利用多种古气候代用记录研究我国西部地区距今2000年时段的降水(湿度)变化的主要进展。这些代用记录包括冰芯、树木年轮、湖泊沉积、黄土地层沉积和洞穴石笋等。综述利用这些代用资料建立的我国西部地区各地点的过去降水(湿度)气候序列，并对其所用方法、序列的分辨率等问题逐一说明。