中国近50a积雪变化时空特征

利用1961～2012年中国1400个站点逐日积雪增量、积雪日数和气温稳定通过0℃日数资料,对我国积雪时空变化特征进行了分析研究。结果表明：我国积雪主要分布在新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区及青藏高原地区,年积雪增量均超过50era;在年代际变化中,1991～2000年我国大部分地区积雪增量偏少;在对我国5个区域的趋势分析中,新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区积雪量有显著增加趋势,积雪日数的变化趋势均不显著,气温稳定通过0oC日数均呈显著减少。     

青海地区常规观测积雪资料对比及积雪变化趋势研究

应用青海44个台站1962—2005年逐月积雪深度和积雪日数资料,对比了这两份常规积雪资料在表征青海地区积雪变化特征上的一致性,并对近十几年来的积雪变化新趋势做了分析。结果表明:积雪深度和积雪日数均能比较一致地反映整个青海地区积雪变化趋势:夏、秋季积雪从20世纪60年代至21世纪初为一致的减少趋势;冬、春季积雪在20世纪60年代至90年代初增加,而从20世纪90年代中期至21世纪初积雪呈显著减少趋势。后期的减少趋势远比前期的增加趋势明显。青海地区不同季节积雪深度和积雪日数趋势变化明显的区域基本一致,但中心位置存在一定的差异。冬季在32.5°~35°N,95°~102°E范围内的唐古拉山、巴颜喀拉山和阿尼玛卿山区,春季在青海东南部阿尼玛卿山区附近,均明显地表现出20世纪90年代中期以后积雪的减少和前期积雪的增加。不同季节积雪深度和积雪日数的相关系数分布存在一定差异:冬季两份资料相关相对较小的区域位于青海中南部巴颜喀拉山西区至阿尼玛卿山西区一线;春季相关系数小于冬季,青海东北边缘以及东南边缘地区,相关系数未能通过95%信度检验;夏、秋季积雪较少,相关较小的区域集中在青海东南部地区。而上述区域大多为各个季节积雪较多的地区,应慎重使用该区域的常规积雪资料。综合分析两份积雪资料,确定青海地区冬季多雪年为1964,1975,1993,1995和1998年,少雪年为1963,1965,1969,1997和2003年;春季多雪年是1977,1982,1987,1989和1990年,少雪年是1969,1979,1985,1999和2001年。     

1962-2008年辽宁省积雪变化特征

采用1962-2008年辽宁省52个气象观测站逐日积雪深度以及同期温度、降水资料,用统计方法和小波方法分析了辽宁省积雪气候变化规律。结果表明：近47 a辽宁省积雪日数呈不显著增加趋势,共增加了3 d;年最大雪深随时间变化呈不明显增加趋势,平均每10 a增加0.2 cm;年累积雪深也呈不显著增加趋势,气候倾向率为8.9 cm/10 a。从年代际变化来看,20世纪80年代前辽宁省积雪日数、年最大雪深和年累积雪深偏小;而20世纪80年代后至今,则经历了一个积雪日数、年最大雪深和年累积雪深均增加的过程。     

北疆积雪深度和积雪日数的变化趋势

 选取新疆北疆20个站1961-2006年积雪及稳定积雪日数、最大积雪深度资料,同时选择冬季降水量和气温稳定通过0℃以下的日数作为积雪的影响因子,分析了46 a来北疆积雪的变化趋势。结果表明：46 a来最大积雪深度呈显著增加趋势,平均年增长0.8%,其变化与冬季降水量增加有关,呈正相关;积雪日数和稳定积雪日数也呈稍增加趋势,增加主要发生在1960-1980年代,1990年代以来有所减少,其变化与气温稳定通过0℃以下的日数呈显著正相关。     

塔城地区积雪变化特征分析

利用1961--2005年塔城地区7个气象站,4个水文站实测积雪资料,分析了近45a塔城地区积雪变化特征,得出以下结论：塔城地区积雪时空分布不均,地域差异大,不论是积雪日数、稳定积雪日数、累积积雪深度均以Ⅰ型最多（大）,其次为Ⅱ型,Ⅲ型最少（小）;近45a和布克赛尔站积雪日数、稳定积雪期显著增多,裕民站积雪日数不显著增多,托里站积雪日数、稳定积雪期呈显著减少,其余各站均呈不显著减少趋势;塔城地区3种类型的积雪对区域气候变化有着不同程度的响应,各站最大积雪深度对冬季降水量的响应较敏感;近45a和布克赛尔站累积积雪深度序列在20世纪60年代末至今发生过一次显著增多的突变,突变点为1969年。     

阿尔山地区积雪变化特征

选取阿尔山气象站1981—2015年冷季(10月—次年4月)气象资料,利用滑动平均、线性倾向估计和Mann-Kendall等方法,对年最大积雪深度、积雪日数、气温和降水量进行分析。结果表明,阿尔山地区年最大积雪深度主要发生在1月至3月,其中2月份概率最大,达50%;34 a内最大积雪深度呈上升趋势(2.77 cm/10a),年平均增加0.98%,且年最大积雪深度在1998年发生了突变,即在1998年之前增长缓慢,在2000年以后上升趋势显著。积雪日数的统计分析表明,初始积雪日数和有效积雪日数呈现略微减少趋势,而稳定积雪日数有微弱的增加趋势;通常初始积雪日数比有效积雪日数大30天左右。年最大积雪深度与稳定积雪时期的降水量、积雪日数、日照时数有显著的相关性,相关系数分别为0.647、0.515、0.584,但与稳定积雪时期的气温没有明显的相关性。在全球变暖的大环境下,积雪深度随着降水量和日照时数的增加而增加,且积雪深度受降水量的影响大于日照时数的影响。     

东北地区积雪变化及对气候变化的响应

利用东北地区1961-2017年162个气象站点逐日气象观测数据,分析了积雪的变化及其与气候变化的关系。结果表明:(1)平均年积雪日数和累积积雪深度为75.3 d和582.1 cm,呈高纬多低纬少、山地多平原少的分布,大兴安岭北部、小兴安岭和长白山区积雪日数达140 d以上,积雪日数多的地方累积积雪深度也较深。(2)平均积雪初终日和积雪期分别为11月7日、4月1日和145 d,积雪初日自大兴安岭北部向辽宁沿海地区推进;积雪初日早的地区积雪结束的也晚,积雪期更长,黑龙江大部分地区均超过了150 d。(3)积雪日数和累积积雪深度最大值均出现在1月,以1月下旬最多;积雪初日和终日最多分别出现在11月和3月,以11月上旬和3月下旬最多。(4)年积雪日数和累积积雪深度分别以1.88 d·(10a)~(-1)和71.94 cm·(10a)~(-1)的速率增加,在21世纪10年代达到年代最高值,秋季、冬季和春季积雪日数和累积积雪深度均呈增加趋势,冬季增加最为显著。积雪初日显著推迟、积雪终日提前、积雪期缩短,变化速率分别为1.44 d·(10a)~(-1)、-2.27 d·(10a)~(-1)和-3.72 d·(10a)~(-1);162个气象站点中,积雪日数和累积积雪深度均有75%以上的站点呈增加趋势,积雪初日推迟、积雪终日提前和积雪期缩短的站点分别为86.4%、98.1%和96.3%。(5)冬半年积雪受降水量(有效降雪量)的影响要大于平均气温的影响;积雪初日与11月平均气温和10月降水量相关性较好,积雪终日与2月温度因子相关性较好;随着纬度的升高和海拔的抬升,积雪日数和累积积雪深度增加,积雪初日提前、积雪终日推后、积雪期延长。     

中国积雪时空变化分析

结合2001—2010年Aqua与Terra卫星MODIS积雪影像,分析了新疆、青藏高原和东北-内蒙地区积雪的空间稳定性,并探讨了这三大积雪区积雪季节和年际变化特征。结果表明,三大积雪区中新疆积雪空间稳定性最好,东北-内蒙地区次之,青藏高原较差,其稳定性指数分别为0.58、0.38和0.29。三大积雪区积雪年内分配存在显著的季节特征,2001—2010年新疆和东北-内蒙积雪区积雪面积最大值一般出现在1月,偶尔出现在12月,到7月和8月积雪面积很小;青藏高原积雪面积最大值则有可能出现在11—2月,其中以11月出现频率最高,10—3月的积雪面积差异相对其他两个积雪区的变化较小。从年际变化上看,2002年以来三大积雪区及全国稳定积雪面积无明显变化。     

1961-2014年青藏高原积雪时空特征及其影响因子

利用青藏高原(下称高原)1961-2014年地面110个气象站积雪深度、积雪日数、气温和降水逐日资料,系统地分析了高原积雪深度和积雪日数时空特征,并进一步探究了高原积雪深度和积雪日数与气候因子和地理因子之间的关系。研究发现:1961-2014年高原年平均积雪深度和积雪日数分别为0.26 cm和23.78 d,空间和季节尺度上分布不均匀,且积雪深度和积雪日数大值并不完全重合;在整体变化趋势上,积雪深度和积雪日数均呈缓慢下降趋势,分别为-0.0080±0.0086 cm·(10a)^-1(p=0.36)和-0.64±0.47 d·(10a)^-1(p=0.17),但在数理统计上不显著,且各站点差异性大;积雪深度和积雪日数在春季、冬季和年表现为“减-增-减”的年代际变化特征,而在秋季为“增-减”的变化特征;气温与积雪深度和积雪日数均有较好的相关性,冬季的降水与积雪深度和积雪日数高度相关;积雪深度和积雪日数随海拔呈增加趋势,积雪日数与纬度也高度相关,但积雪深度与纬度的相关性不明显。     

1988～1998年北半球积雪时空变化特征分析

利用NOAA提供的北半球近10年(1988～1998)逐周雪盖观测资料，通过引入年或季节累积雪盖周数作为对雪量累积情况的定量衡量，对北半球雪盖变化时空特征进行了分析。结果表明:近10年来，北半球积雪年际变化的关键区位于青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部，其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。青藏高原和欧亚大陆其他地区积雪变化的关联表现为两种不同的时空变化型，第一种型表现为青藏高原地区和其他地区(如欧洲、俄罗斯远东地区)积雪的同位相趋势性增多；第二种型表现为青藏高原地区和中亚地区积雪变化同位相，而和蒙古高原－我国东北地区积雪变化反位相的年际振荡。     

黄南南部近56年积雪变化分析研究

选取青海东南部黄南区域范围内2个气象观测站近56a(1960~2015年)逐月积雪资料,利用数理统计和线性回归方法分析积雪的变化趋势,对黄南南部年积雪日数及最大雪深变化特征进行了诊断研究。结果表明:1)黄南南部积雪日数呈增加趋势,增加速率为0.152d/a;2)最大雪深春、冬季呈弱增加趋势,秋季呈弱减少趋势,总体呈弱减少趋势;3)黄南地区的积雪日数与最大雪深呈显著相关关系,一般雪深越大积雪日数就越长;4)年和各季积雪日数均发生了由少到多的突变,春季发生在1965年,秋季在1973年,冬季在1974年发生了突变,年突变发生于1970年;5)由小波分析可知,近56年来,黄南南部地区积雪日数6年的振荡周期比较明显外,在20世纪60~70年代末存在准3a振荡周期,其他周期信号强度都较弱。      

Influence of October Eurasian Snow on Winter Temperature over Northeast China

This paper addresses the interannual variation of winter air temperature over Northeast China and its connection to preceding Eurasian snow cover.The results show that there is a significant negative correlation between October Eurasian snow cover and following-winter air temperature over Northeast China.The snow cover located in eastern Siberia and to the northeast of Lake Baikal plays an important role in the winter air temperature anomaly.More(less)eastern Siberia snow in October can cause an atmospheric circulation anomaly pattern in which the atmospheric pressure is higher(lower)than normal in the polar region and lower(higher)in the northern mid-high latitudes.Due to the persistence of the eastern Siberia snow from October to the following winter,the winter atmospheric anomaly is favorable(unfavorable)to the widespread movement of cold air masses from the polar region toward the northern mid-high latitudes and,hence,lower(higher)temperature over Northeast China.Simultaneously,when the October snow cover is more(less),the SST in the northwestern Pacific is continuously lower(higher)as a whole; then,the Aleutian low and the East Asia trough are reinforced(weakened),favoring the lower(higher)temperature over Northeast China.     

龙岩市降水时空分布及趋势研究

利用龙岩市1960—2013年7个国家级气象站的逐日降水资料,采用Mann-Kendall趋势和突变检验法及Morlet小波功率谱分析方法,分析龙岩市降水的时空分布规律。结果表明,龙岩市年降水量呈微弱增加趋势,年际波动振幅较大。年降水量多年平均值为1 641 mm,最小值出现在1991年(1 139.9 mm),最大值则出现在1975年(2 286.9 mm),年降水时间序列存在显著的2~8 a的周期。降水主要集中在春季,春季降水量占全年降水量的38.2%左右,其次是夏季和秋季,冬季降水量最少,仅占全年降水量的11.5%。1—6月月平降水量呈现增长趋势,8—12月呈现递减趋势。北部和南部年降水量整体变化趋势基本一致,南部地区总体小于北部地区,只有极个别年份南部地区降水量大于北部地区。     

青藏高原南、北积雪异常与中国东部夏季降水关系的数值试验研究

青藏高原冬、春积雪有着显著的南、北空间差异,本文利用通用地球系统模式（CESM）设计了增加高原南、北冬、春积雪的敏感性试验,结果表明:当高原南部冬、春积雪异常偏多,长江及其以北地区夏季降水偏多,华南大部分地区夏季降水偏少;而当高原北部冬、春积雪异常偏多,华北及东北地区夏季降水偏多,长江下游南部地区夏季降水偏少,雨带更偏北。青藏高原南、北部冬、春积雪异常影响中国东部夏季降水的物理机制的分析结果表明,高原不同区域（南部和北部）冬、春积雪异常引起的非绝热加热异常效应都可持续到夏季,且北部积雪异常持续时间更长。高原南部和北部积雪异常偏多均会减弱高原北侧上空大气的水平温度梯度,进而减弱高原北侧西风急流的位置及强度,进而影响下游出口区处急流的强度和位置,且高原北部积雪异常偏多的影响更大。当高原南部积雪异常偏多,急流出口区的西风急流加强且偏南;而高原北部积雪异常偏多,出口区的西风急流减弱且偏北。相应地,对流层中层500 hPa西太平洋副热带高压减弱,低层850 hPa异常反气旋环流,影响中国东部地区水汽输送,从而影响了中国东部地区夏季雨带的变化。当高原南部积雪异常偏多,异常反气旋性环流位于东海附近,有利于更多水汽输送至长江流域,华南水汽输送减少;当高原北部积雪异常偏多,异常反气旋性环流相对偏北,更有利于华北及东北水汽输送,雨带偏北。     

1961～2016年中国春季极端低温事件的时空特征分析

利用1961～2016年中国529个台站逐日最低气温资料,研究了中国春季极端低温事件的时空变异特征。旋转经验正交分解结果显示,中国春季极端低温事件的频次在空间上可以分为5个区域,即东北—华北东部地区、江南地区、西北东部—华北西部地区、西南地区和新疆北部地区。小波分析表明,这5个区域春季极端低温事件的频次在年际尺度上呈现出2～4年的振荡周期,其中江南地区、西北东部—华北西部地区和新疆北部地区2～4年的振荡周期在整个研究时段都显著,但东北—华北东部地区和西南地区2～4年的显著周期分别出现在20世纪80年代之前和80年代到90年代中期。在长期变化上,这5个区域春季极端低温事件的频次总体均呈减少趋势,但突变年份具有明显差异。Mann-Kendall和滑动t检验结果表明,东北—华北东部地区春季极端低温事件频次的突变时间为1987/1988年、江南地区为1995/1996年、西北东部—华北西部地区为1990/1991年、西南地区为1987/1988年、新疆北部地区为1997/1998年。伴随着春季极端低温事件频次的降低,5个区域春季极端低温事件的强度在过去半个多世纪也呈现出显著的下降趋势。但近10年来,中国东部地区春季极端低温事件的频次和强度却有所增加,需要引起关注。     

Relationship between winter snow cover days in Northeast China and rainfall near the Yangtze River basin in the following summer

Based on observed snow and precipitation data and NCEP/NCAR reanalysis data,the relationship between the number of winter snow cover days in Northeast China and the following summer’s rainfall in the northern part of southern China is analyzed and the possible underlying mechanisms are discussed.The results indicate that a negative relationship is significant throughout the study period,especially more obvious after the 1980s.The pre-winter circulation patterns in years with more snow cover days and less summer rainfall in the south bank of the Yangtze River are almost the same.In years with more snow cover days,lower temperatures at the lower level over Northeast China are found in winter and spring.The winter monsoon is weaker and retreats later in these years than in those with fewer snow cover days.In spring of years with more snow cover days,anomalous cyclonic circulation is observed over Northeast China,and anomalous northerly wind is found in eastern China.In summer of these years,anomalous northeasterly wind at the lower level is found from the area south of the Yangtze River to the East China Sea and Yellow Sea;and with less southwesterly water vapor transport,the rainfall in the area south of the Yangtze River is less than normal,and the opposite patterns are true in years with fewer snow cover days.In recent years,the stable relationship between winter snow cover in Northeast China and summer rainfall in the Yangtze River basin can be used for summer rainfall prediction.The results are of great importance to short-term climate prediction for summer rainfall.     

中国西部积雪类型划分

利用中国105°E以西地区189个地面气象台站1960-2004年积雪日资料和1981-2004年SMMR、SSM/Ⅰ反演的逐日雪深资料,使用积雪年际变率方法划分中国西部积雪类型,并与积雪日数方法的划分结果进行比较.在此基础上,尝试建立了结合以上两种要素的综合分类指标.利用积雪年际变率方法和台站资料,将中国西部积雪划分为3类.其中,稳定积雪区主要包括北疆、天山和青藏高原东部高海拔山区;年周期性不稳定积雪区包括南疆和东疆盆地周边、河西走廊、青海北部、青藏高原中西部、藏南谷地以及青藏高原东南缘;其他积雪区均为非年周期性不稳定积雪区.气候突变后,积雪日数方法划分的积雪类型变化反映出沙漠和低纬度地区积雪变幅增大,在积雪年际变率方法的结果中体现出青藏高原东部地区趋于稳定的积雪面积在增加.在没有台站记录地区,卫星遥感资料很大程度上弥补了台站观测的缺陷,使用这种资料划分积雪类型时,积雪年际变率方法比积雪日数方法的结果更符合西部积雪的分布特点,反映出积雪分布与地形的密切关系.利用综合分类指标划分西部积雪类型的结果表明,台站资料的划分结果很大程度上受积雪持续时间的影响,而在卫星遥感结果中,积雪年际变率则是影响类型划分的主要因素.     

Interannual and decadal variations of snow cover over Qinghai-Xizang Plateau and their relationships to summer monsoon rainfall in China

Interannual and decadal variations of winter snow cover over the Qinghai-Xizang Plateau (QXP) are analyzed by using monthly mean snow depth data set of 60 stations over QXP for the period of 1958 through 1992. It is found that the winter snow cover over QXP bears a pronounced quasi-biennial oscillation, and it underwent an obvious decadal transition from a poor snow cover period to a rich snow cover period in the late 1970’s during the last 40 years.It is shown that the summer rainfall in the eastern China is closely associated with the winter snow cover over QXP not only in the interannual variation but also in the decadal variation. A clear relationship exists in the quasi-biennial oscillation between the summer rainfall in the northern part of North China and the southern China and the winter snow cover over QXP. Furthermore, the summer rainfall in the four climate divisions of Qinling-Daba Mountains, the Yangtze-Huaihe River Plain, the upper and lower reaches of the Yangtze River showed a remarkable transition from drought period to rainy period in the end of 1970’s, in good correspondence with the decadal transition of the winter snow cover over QXP.     

青藏高原冬春季积雪异常与我国夏季低温的关系

利用改进后的大气环流谱模式,进行长时间积分,模拟青藏高原积雪的年际变化。分别对模拟结果的多雪年和少雪年夏季温度场进行分析,结果表明：青藏高原冬春多雪年,我国北方大部分地区夏季气温比常年低,而南方地区夏季气温比常年偏高,少雪年则结论相反。同时结合历史实况资料的分析,可以看出东北夏季低温易发生在青藏高原多雪年,而长江中下游及南方地区夏季低温与青藏高原积雪异常的关系不明显。