青藏高原增暖海拔依赖性研究进展

青藏高原平均海拔4000m以上,由于复杂的地形及其特殊的地理位置,对全球气候变化影响重大,已成为研究的热点和关键区.古气候代用指标、常规气象台站以及卫星反演资料表明,青藏高原变暖显著,最低气温升温趋势高于最高气温,冬季增温幅度最大,且存在海拔依赖性,即升温幅度随海拔高度上升而增大.在此基础上,不同大气环流模式试验以及未来气候变化情景下高原气候变化模拟结果也表现出明显的海拔依赖性.而模式资料分析表明,海拔依赖性的存在可能与高海拔地区冰雪反馈和云量有关.但由于青藏高原5000m以上常规观测台站稀少,难以获得连续的气象观测资料,而当前气候系统模式分辨率仍较低,缺乏对复杂地形描述和模拟,这使得海拔依赖性的研究存在一定的争议.因此,当前海拔依赖性研究还存在两个问题：第一,如何获取更高海拔地区的观测和模式资料,运用尽可能多的观测资料来检验海拔依赖性存在与否的问题,如6000m以上站点和格点;第二,如果这种依赖性确实存在,如何从物理机制上解释高原气候变暖的海拔依赖性.     

近50年中国东部夏季降水与贝加尔湖地表气温年代际变化的关系

最近50年全球变暖,陆地增温幅度大于海洋,主要的增温中心位于亚洲北部、欧洲和北美等地区。因此,全球变暖有可能通过改变大尺度季风环流而影响中国气候变化。利用美国国家航空航天局空间研究中心(GISS)的逐月地表气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及中国604个站逐月气温和降水观测资料,重点讨论了1951—2007年中国东部夏季降水与同期的北半球大陆地表气温年代际尺度变化关系。结果表明,近50年中国东部夏季降水异常主要表现为南旱北涝与南涝北旱两者年代际异常之间的转换,但在1996年之后,伴随北方干旱区向南发展,呈现出华北和长江中下游地区降水同时减少的特征。研究发现中国华北地区夏季降水与同期的环贝加尔湖地表气温在年代际尺度上存在显著的负相关关系;贝加尔湖地区地表气温增暖可能导致蒙古高原对流层出现异常的暖性反气旋,使得位于蒙古高原的气旋频数减少和强度减弱。由于华北降水与蒙古气旋的活动直接相关,从而导致华北地区夏季降水的持续性减少。自1996年开始贝加尔湖地区的地表气温进一步升高,导致中国北方干旱化加剧。由于环贝加尔湖地区是过去50年全球变暖的最显著地区之一,因此,全球变暖可能是通过关键区域的温度变化对中国的气候变化产...     

SSP“双碳”路径下赣江流域径流变化趋势

根据共享社会经济情景（SSPs）分为“双碳”路径（SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP4-3.4、SSP4-6.0）和“高碳”路径（SSP3-7.0、SSP5-8.5)。在碳达峰（2028—2032年）和碳中和（2058—2062年）两个时期,采用5个气候模式,7个情景驱动SWAT水文模型,分析赣江流域径流演变特征,主要结论如下：1961—2017年赣江流域观测到的年均气温以0.17℃/(10 a)的速率呈显著上升趋势（p<0.01),降水以17 mm/(10 a)的速率呈不显著上升。“双碳”和“高碳”路径下,2021—2100年赣江流域均呈现暖湿态,气温持续变暖,降水有所增加;碳达峰、碳中和时期,“双碳”路径下年径流呈现增加趋势;“双碳”路径下,月径流在汛期呈现增加趋势,枯水期在SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP4-3.4下呈现增加趋势,在SSP4-6.0下呈现减少趋势。“双碳”路径下极端水文事件强度将可能小于“高碳”路径。     

基于MODIS白天地温产品的青藏高原海拔依赖型变暖特征分析

基于2001～2018年中分辨率成像光谱仪（MODIS）探测的白天地面温度（简称MODIS 白天地温）资料,与青藏高原（简称高原）122个气象站点观测的最高气温资料,在年尺度上评估了MODIS 白天地温在高原的适用性,研究了高原五个干湿分区下MODIS 白天地温的海拔依赖型变暖特征,得到以下主要结论:（1）MODIS白天地温能够基本再现观测的最高气温的时空以及海拔依赖型变暖特征;（2）高原整体上,MODIS白天地温存在显著的海拔依赖型变暖特征,平均海拔每增加100 m,其趋势增加0.02°C (10a)?1,且受积雪—反照率反馈主导;（3）干湿分区下,海拔依赖型变暖特征在高原表现为偏湿润地区强于偏干旱地区;季风区强于西风区。海拔依赖型特征强弱:半湿润地区＞湿润半湿润地区＞半干旱地区＞湿润地区＞干旱地区。平均海拔每增加100 m,以上区域的地温趋势分别增加0.06,0.03,0.03,0.01,0.01°C (10a)?1。半湿润和湿润半湿润地区年均温在0°C左右,在气候变暖背景下积雪—反照率反馈作用最为强烈,是其海拔依赖型变暖的主导因素;干旱与半干旱地区年均温相对更低,气候变暖程度对积雪影响相对较小,积雪—反照率反馈作用被限制,但仍对上述地区的海拔依赖型变暖起主导作用;而湿润地区的积雪覆盖率的上升可能是由于降雪（固态降水）增加抵消了积雪融化损耗,云辐射、水汽等其他因素主导了其海拔依赖型变暖。     

1953—2005年内蒙古东部产粮区气候变化特征研究

利用系统聚类分析和相关分析方法,根据1953—2005年内蒙古东部产粮区48个气象站的气象资料,进行了气候相似区划分;并得出各区在热量、水分的时间变化上具有较高的区域一致性。据此,以区域内各站点的温度、降水和日照时数的平均值作为区域热水光时间序列,分析了各气候要素变化特征及其对农业可能产生的影响。结果表明:各区域温度呈上升趋势,增温速率(平均增温为0.3—0.4℃/10 a)高于中国平均增温速率(0.22℃/10 a),增温幅度呈从西向东递增的趋势,平均最低气温增幅最大,平均最高气温增温幅度与海拔呈正相关,尤以1988年以后变暖趋势最为明显;降水量基本呈减少趋势,年代际波动较大;20世纪90年代至今,内蒙古东部产粮区生长季降水明显减少,气温迅速升高,暖干化趋势表现明显,温差减小和日照时数减少,水热匹配格局发生改变,粮食产量出现减少趋势的可能性较大。     

1953-2005年内蒙古东部产粮区气候变化特征研究

利用系统聚类分析和相关分析方法,根据1953--2005年内蒙古东部产粮区48个气象站的气象资料．进行了气候相似区划分;并得出各区在热量、水分的时间变化上具有较高的区域一致性。据此,以区域内各站点的温度、降水和日照时数的平均值作为区域热水光时间序列,分析了各气候要素变化特征及其对农业可能产生的影响。结果表明：各区域温度呈上升趋势,增温速率（平均增温为0．3-0．4℃／10a）高于中国平均增温速率（0．22℃／10a）,增温幅度呈从西向东递增的趋势,平均最低气温增幅最大,平均最高气温增温幅度与海拔呈正相关,尤以1988年以后变暖趋势最为明显;降水量基本呈减少趋势,年代际波动较大;20世纪90年代至今,内蒙古东部产粮区生长季降水明显减少,气温迅速升高,暖千化趋势表现明显,温差减小和日照时数减少,水热匹配格局发生改变,粮食产量出现减少趋势的可能性较大。     

基于ASD统计降尺度的雅鲁藏布江流域未来气候变化情景

青藏高原对东亚、南亚甚至全球的气候和水文循环有重要影响,模拟和分析青藏高原未来气候状况对研究东南亚区域生态、气候、水资源格局与演变趋势具有重要意义。利用ASD统计降尺度方法,对MIROC3.2_medres模式输出的降水和气温进行降尺度,并与ERA-40再分析资料进行了对比分析和评价,在此基础上分析了2046-2065年与2081-2100年三种情景下的气候变化情况。结果表明,ASD统计降尺度模型可以较好地将雅鲁藏布江流域GCM大尺度降水和气温数据降尺度到站点尺度,气温的解释方差都在90%以上,降水的解释方差也达到12%~27%;雅鲁藏布江流域未来降水年际变化不明显,年变化趋势多数小于5%;降水年内分配将更加集中,秋、冬、春季的降水减少趋势明显,最大降幅达55.58%,夏季降水显著增加,最大增幅达到30.44%;雅鲁藏布江流域未来将显著增温,21世纪中叶增温幅度为1.60~2.12℃,21世纪末期增温幅度达2.34~3.69℃;在降水与气温的双重影响下,流域水资源问题可能会变得更加严峻。     

藏东南色季拉山气温和降水垂直梯度变化

色季拉山气温和降水垂直梯度变化规律的研究能更好的了解色季拉山动植物分布随高度变化的生理生态特点,也为未来此区域流域水文模拟提供可靠的数据支持。根据色季拉山11个气象站2013-2018年逐日的平均气温和降水量(4-10月)数据,分析了色季拉山及其西坡和东坡的气温和降水量与海拔的关系。结果表明:(1)色季拉山、西坡和东坡2013-2018年各年气温递减率年际变化幅度小,平均气温递减率分别为0.60,0.71和0.55℃·(100m)-1;(2)季节上,色季拉山气温递减率表现为冬春季高值,夏秋低值的特点,并且在色季拉山受印度季风影响强烈的6-9月季风期是相对的一个低值,这与青藏高原其他受印度季风区域的研究的结果一致;(3)坡向的对比发现,相同时段的气温递减率均表现为西坡的气温递减率均高于东坡的,这可能与西坡降水量比东坡少有关;(4)西坡2013-2018年平均年降水总量与海拔的相关性不显著,而东坡两者相关性显著,降水梯度为10.5 mm·(100m)-1;(5)除西坡非季风期降水量随海拔升高而增加外,西坡季风期、东坡季风期和东坡非季风期的降水量随海拔变化复杂,在色季拉山的中海拔区域均存在相对的少雨区,西坡在3035~3698 m,东坡在3326~3390 m,而在色季拉山的高海拔区域,降水量随海拔升高降水量增加。     

青藏高原与周边地区近四十年区域夏季地表气温变化趋势的异同及归因分析

欧亚大陆夏季地表气温在近四十年有显著的升温趋势,本文基于ERA5再分析数据研究了1979～2019年间欧亚大陆不同区域的夏季地表气温的变化特征,并利用气候反馈响应分析方法揭示了各区域变暖原因的异同。作为全球海拔最高的大地形,青藏高原在过去四十年经历了显著的增温过程。青藏高原周边相对低海拔的地区（如北非—南欧地区、蒙古地区、东北亚地区）同样表现出明显的变暖特征,而高原南侧的南亚地区的地表气温却变化不明显。青藏高原夏季积雪融化引起的地表反照率减小使得更多短波辐射到达地表,放大高原地表增暖。北非—南欧地区增暖则主要源于大气气溶胶含量减少造成的入射短波辐射增加。同时,大气温度升高导致的向下长波辐射增强对北非—南欧地区以及蒙古地区的增暖都有显著贡献。此外,东北亚地区云的减少是造成其地表增暖最主要的过程,而南亚地区则是水汽增加和感热通量减少造成的增温与云和气溶胶增加造成的降温相抵消,因而温度变化幅度不大。     

1981—2010年青藏高原地区气温变化与高程及纬度的关系

基于青藏高原地区高质量、均一化的气象站点观测资料,研究1981—2010年青藏高原地区气温变化趋势特征。结果表明:1981—2010年青藏高原地区整体呈升温趋势,平均升温率为0.40℃/10a,冬春季升温率大于夏秋季节,以三江源区、西藏中西部和青海北部升温趋势最为显著。青藏高原地区年和冬、春、秋三季的升温率随海拔高度的升高而增大,海拔每升高1000 m,站点年平均气温倾向率增加0.1℃/10a,冬季更为显著。青藏高原地区夏季气温倾向率的空间分布具有显著的经向差异,纬度每增加10°,气温倾向率增加0.33℃/10a。     

Elevation gradients of European climate change in the regional climate model COSMO-CLM

A transient climate scenario experiment of the regional climate model COSMO-CLM is analyzed to assess the elevation dependency of 21st century European climate change. A focus is put on near-surface conditions. Model evaluation reveals that COSMO-CLM is able to approximately reproduce the observed altitudinal variation of 2 m temperature and precipitation in most regions and most seasons. The analysis of climate change signals suggests that 21st century climate change might considerably depend on elevation. Over most parts of Europe and in most seasons, near-surface warming significantly increases with elevation. This is consistent with the simulated changes of the free-tropospheric air temperature, but can only be fully explained by taking into account regional-scale processes involving the land surface. In winter and spring, the anomalous high-elevation warming is typically connected to a decrease in the number of snow days and the snow-albedo feedback. Further factors are changes in cloud cover and soil moisture and the proximity of low-elevation regions to the sea. The amplified warming at high elevations becomes apparent during the first half of the 21st century and results in a general decrease of near-surface lapse rates. It does not imply an early detection potential of large-scale temperature changes. For precipitation, only few consistent signals arise. In many regions precipitation changes show a pronounced elevation dependency but the details strongly depend on the season and the region under consideration. There is a tendency towards a larger relative decrease of summer precipitation at low elevations, but there are exceptions to this as well.     

青藏高原区域气候变化及其差异性研究

利用1961—2007年青藏高原66个气象台站气温和降水量资料,通过典型气候分区,系统研究了近47年来青藏高原气温、降水量等气候因子时空演变规律,揭示了青藏高原不同区域气候变化的差异性。研究表明:近47年来,青藏高原的气候呈现出显著增暖趋势,年平均气温以0.37℃/10a的速率上升,气候变暖在夜间要较日间明显。冬季较其他季节明显,2月气温由冷向暖的转变最为显著,8月最不显著,且在某些区域有变冷迹象;高原边缘地区气候变暖要明显于高原腹地,青海北部区特别是柴达木盆地是青藏高原气候变化的敏感区。降水量总体表现出增多态势,气候倾向率达9.1mm/10a,但区域性差异较为明显,藏东南川西区是青藏高原降水量增多最显著的地区;12月至次年5月即冬春季整个青藏高原降水量随着气候变暖而增多,7月和9月黄河上游区1987年后干旱化趋势明显。     

Snow pack in the Romanian Carpathians under changing climatic conditions

Snow pack characteristics and duration are considered to be key indicators of climate change in mountain regions, especially during the winter season (herein considered to last from the 1st of November to the 30th of April). Deviations recorded in the regime of the main explanatory variables of snow pack changes (i.e. temperature and precipitation) offer useful information on winter climate variability, in the conditions of the winter warming trend already seen in some areas of the Romanian Carpathians. The present work focuses on changes and trends in snow pack characteristics and its related parameters, registered at the 15 weather stations located in the alpine, sub-alpine and forest belts in all the three Romanian Carpathian branches (>1,000 m) over the 1961–2003 period. Changes in the snow pack regime were investigated in relation with the modifications of winter temperature and precipitation having been detected mostly at the end of the twentieth century. A winter standardized index was calculated to group winters over the 43-year period into severity classes and detect the respective changes. Links between the number of snow cover days and seasonal NAO index were also statistically analysed in this study. The general results show large regional and altitudinal variations and the complex character of the climate in the Romanian Carpathians, leading to the idea of an ongoing warming process associated with a lower incidence of snow cover, affecting to a large extent the forested mountain areas located below 1,600–1,700 m altitude. Also negative and weak correlations were found, particularly over the December–March interval, between the number of snow cover days and seasonal NAO index values.     

Recent warming amplification over high elevation regions across the globe

Despite numerous studies in recent decades, our understanding of whether warming amplification is prevalent in high-elevation regions remains uncertain. In this work, on the basis of annual mean temperature series (1961–2010) of 2,367 stations around the globe, we examine both altitudinal amplification and regional amplification in the high elevation regions across the globe using new methodology. We develop the function equations of warming components of altitude, latitude and longitude and station warming rates for individual stations within a high-elevation region based on basic mathematic and physical principles, and find a significant altitudinal amplification trend for the Tibetan Plateau, Loess Plateau, Yunnan-Guizhou Plateau, Alps, United States Rockies, Appalachian Mountains, South American Andes and Mongolian Plateau. At the same time, we detect a greater warming for four high-elevation regions than their low elevation counterparts for the paired regions available. These suggest that warming amplification in high-elevation regions is an intrinsic feature of recent global warming.     

New precipitation and temperature grids for northern Patagonia: Advances in relation to global climate grids

Climate data of mean monthly temperature and total monthly precipitation compiled from different sources in northern Patagonia were interpolated to 20-km resolution grids over the period 1997–2010. This northern Patagonian climate grid (NPCG) improves upon previous gridded products in terms of its spatial resolution and number of contributing stations, since it incorporates 218 and 114 precipitation and temperature records, respectively. A geostatistical method using surface elevation from a Digital Elevation Model (DEM) as the ancillary variable was used to interpolate station data into even spaced points. The maps provided by NPCG are consistent with the broad spatial and temporal patterns of the northern Patagonian climate, showing a comprehensive representation of the latitudinal and altitudinal gradients in temperature and precipitation, as well as their related patterns of seasonality and continentality. We compared the performance of NPCG and various other datasets available to the climate community for northern Patagonia. The grids used for the comparison included those of the Global Precipitation Climatology Project, ERAInterim, Climate Research Unit (University of East Anglia), and University of Delaware. Based on three statistics that quantitatively assess the spatial coherence of gridded data against available observations (bias, MAE, and RMSE), NPCG outperforms other global grids. NPCG represents a useful tool for understanding climate variability in northern Patagonia and a valuable input for regional models of hydrological and ecological processes. Its resolution is optimal for validating data from the general circulation models and working with raster data derived from remote sensing, such as vegetation indices.     

西藏色齐拉山地区立体气候特征初步分析

利用西藏色齐拉山地区不同海拔高度的8个自动站和3个实测气象站1年的近地面观测资料,分析了该地区气温、地温、降水量、湿度和风速等气象要素的季节变化特征,探讨了东、西坡局地气候特征差异形成的原因。结果表明:色齐拉山地区1月为最冷月、7月为最暖月;月平均最高气温、最低气温与平均气温的季节变化一致。气温日较差大年较差小。年平均气温直减率东、西坡分别为0.54℃/100m和0.73℃/100m,西坡大于东坡。地气温差冬季西坡大于东坡,夏季东坡大于西坡。年、月平均地温直减率西坡仍大于东坡;东坡除夏季7、8月份外,地温直减率小于气温直减率;西坡除冬季(12月和1月),地温直减率大于气温直减率。降水量东坡比西坡多,海拔2500m以上地区4~10月降水总量随着海拔高度的升高呈增加趋势,增加率为20.9mm/100m。空气相对湿度冬季低夏季高,年变化呈单峰型。东、西坡冬季风速较强夏季相对较弱,初春风速最大。东、西坡气候差异与海拔高度、坡向、下垫面性质有关。