呼伦贝尔市50年气候变化与近期异常气候

分析呼伦贝尔市50年气候变化,大部分地区气温升高明显,降水时段分布不均,旱涝灾害具有明显的普遍性、区域性、季节性、持续性和阶段性等特点。近年异常天气频次渐多,有的年份在各季中均有灾害发生。由此看来,呼伦贝尔市气象灾害较多,近年异常天气出现渐多。所以,充分认识短期异常气候与历史气候演变的差异,对于进一步研究气候变化的区域特点有着重要的意义。     

近45年长江三角洲气候变化及主要气象灾害分析

利用１９５１～１９９５ 年长江三角洲的气象观测资料,研究分析了该地区近４５ 年来气温、降水及各种极端温度的变化、气候变率及主要气象灾害。结果表明,本区域近几十年来的气候变化趋于暖冬、凉夏,气温、降水变率加大,气象灾害频繁增多的特点十分明显。     

近50 a顺德气象灾害特征分析

采用统计分析方法、最大熵谱分析和方差分析等方法对顺德区1959—2013年包括冷冬、高温、降雨、雷暴、低温阴雨等气象灾害进行了统计,结果表明:近56 a顺德暖冬气候趋势明显;60年代中期—70年代是严重冷冬事件的集中期,而90年代和21世纪初没有出现过严重冷冬事件;冷指数的气候变化最显著的周期震荡是6.2 a;严重多雨气候灾害年共8 a,最大显著的周期震荡是5~6 a;顺德雷暴变化与气候变暖的关系不明显;雷暴日最大周期是14 a;1960—2013年顺德年高温日数显著增多;1975年开始这种增多趋势十分显著,可能突变时间区域是80年代;用方差周期迭加外推法预报2015年低温阴雨爆发日期为2月23日。     

5.5 kaBP事件

这是发生在全新世中期的一次气候突变,其特点是气候变冷、变干.虽然Bond[1]的冷事件年表把它定为5.9kaBP,但是大多数大西洋深海沉积给出的年表为5.5～5.3 kaBP[2-3].所以,我们称之为5.5 kaBP事件.这次事件是一次气候突变,同时也反映了全新世气候由暖湿向冷干的转变.     

全球气候变暖与温室效应

近百年来,地球气候交替出现了若干冷暖时期.中国科学院大气物理研究所和中国气象科学研究院的专家指出,20世纪中国气候变化的总趋势是,前期(40年代中期之前)气候偏暖,中期(40年代后期至70年代)气候偏冷,后期(80年代至90年代)气候再度偏暖.联合国气象组织宣布,20世纪10个最暖年都出现在1983年以后,其中有7年在90年代,1998年成为20世纪最暖的年份.据我国国家气候中心提供的分析结果,1987年以来,我国北方连续13年出现暖冬,冬季平均气温比常年偏高1～2℃,局部地区某些年份偏高达3℃以上.这一气候变暖趋势与全球气候变暖趋势是一致的.据各国政府间气候变化委员会(IPCC)1995年的科学评估报告,近百年来,由于人类活动的影响,全球气候逐渐变暖,其平均气温上升了0.3～0.6℃,且以中纬度地区变暖较为显著,一年之中以冬季变暖较为显著,一天当中以夜间最低气温的升高较为突出.     

用模糊均生函数模型作青藏高原气候冷暖预测

利用模糊均生函数模型(FMGF)和滑动T-检验,分析了近620年来青藏高原气候冷暖的变化趋势,并作出预测。结果表明：青藏高原最寒冷的时期为17世纪中期,最暖的是20世纪。温度存在31～45年的周期振荡。与20世纪后30年相比,未来50年中温度偏高约0．5℃。     

西宁地区气象灾害分析

利用西宁地区辖四区三县1950-2010年气象灾害进行分析,西宁地区发生的气象灾害主要有暴雨洪涝、雷电、干旱、大风、冰雹、沙尘、低温冻害、高温、连阴雨,由气象因素诱发的灾害主要有地质灾害和作物病虫害。从受灾频次分析,冰雹是最多的气象灾害,占总受灾频次的43%,其余依次为暴雨洪涝、地质灾害、干旱和低温冻害;从受灾人口分析,冰雹依然是最多的气象灾害,占总受灾人口的45%,其余依次为干旱、暴雨洪涝和低温冻害;从各年代际分析,20世纪50年代到21世纪初,气象灾害发生次数随年代为增多趋势;从地区分布分析,市区主要是地质灾害、洪涝、雹灾。湟源主要是雹灾、洪涝、干旱。大通主要是雹灾、洪涝、雷电。湟中主要是雹灾、洪涝、干旱和低温冻害。     

西藏植被净初级生产力对气候变化的响应

根据1971-2005年年平均气温、降水量资料．采用Thornthwaite Memorial模型计算了西藏植被净初级生产力（net primary production,NPP）,分析了NPP的空间分布、年际和年代际变化特征,以及未来气候变化对NPP的影响。结果表明,西藏NPP有自东南向西北递减的分布规律。近35a阿里地区西南部、聂拉木、江孜NPP为减少趋势,减幅为11．9～314．2kg·hm^-2·（10a）^-1,以普兰减幅最大;其他各地呈不同程度的增加趋势,增幅为26．8～459．8kg·hm^-2·（10a）^-1,其中拉萨增幅最明显;林芝地区、昌都地区北部、那曲地区NPP呈明显的逐年代增加趋势,阿里地区西南部、聂拉木NPP表现为逐年代减少趋势。就西藏平均而言,20世纪70年代气候“冷干”,NPP偏低;90年代气候“暖湿”,NPP偏高。从设定的气候变化情景来看,“暖湿型”气候对西藏NPP有利,平均增产6％～13％;“冷干型”气候对西藏NPP不利,平均减产6％-14％。未来西藏以“暖湿型”气候为主,到2050年NPP将增加11％～26％。     

黄河中游地区近522年旱涝突变

应用T检验方法对我国黄河中游地区1470～1991年夏季（5～9月）旱涝等级序列进行分析，结果表明:该地区气候存在着两次百年尺度突变，即17世纪50年代前后（旱转涝）和18世纪60年代初期（涝转正常），以及百年尺度内20～30年尺度的气候突变；并指出黄河中游地区各时期旱涝变化与赤道东太平洋海温指数（SSTI）和大气活动中心的演变有密切联系。     

近2ka古里雅冰芯记录的温湿配置多尺度特征

采用正交小波分解研究了近2 ka来青藏高原古里雅冰芯记录的气温和冰川积累量演变多尺度特征,得到了与构成序列中主要气候事件对应的尺度分量。用130 a尺度以上分量几乎可以重建冰芯记录中的主要冷暖或干湿气候事件。平均而言,温度和冰川积累量配置在大多数时间尺度上都呈正相关,即暖湿/冷干配置,但在130 a尺度上是负相关,即冷湿/暖干配置。20世纪以来的快速增暖增湿发生在260 a尺度上。线性增暖趋势和千年尺度分量都是暖湿/冷干配置并占有较大的方差,它们在很大程度上左右着百年尺度上的温湿配置。二者的结合直接导致千年尺度上温湿配置在8世纪出现由冷湿/暖干向暖湿/冷干气候型的转变。     

甘肃省霜冻日期时空变化特征及影响因素

在全球变暖背景下,全面掌握甘肃省霜冻日期的变化规律,有利于提高霜冻灾害的预警能力,保护区域环境,促进气候资源合理开发。使用0 cm地面最低温度资料,采用线性倾向估计法得到霜冻日期的气候倾向率,利用Mann-Kendall法和滑动t检验法探测霜冻日期的突变时间,构建霜冻站次比表征霜冻的影响范围,利用标准差方法计算霜冻日期的稳定性,采用Hurst指数法预测霜冻日期的未来趋势,结合相关系数法分析霜冻日期的影响因素。研究表明:(1)初霜冻日期、终霜冻日期、无霜冻日数发生突变的年份分别为2002,1996和1999年。(2)霜冻日期年际变化幅度为无霜冻日数>初霜冻日期>终霜冻日期;河西变化幅度整体高于河东,对全省霜冻日期变化的贡献较大。(3)全省霜冻日期稳定性顺序为初霜冻日期>终霜冻日期>无霜冻日数,河西霜冻日期稳定性好于河东。(4)初霜冻日期、终霜冻日期、无霜冻日数分别遵循"北早南迟,西早东迟"、"北迟南早,西迟东早"、"北短南长,西短东长"的空间分布规律。(5)在未来,初霜冻日期推迟,终霜冻日期提前,无霜冻日数延长,但变化幅度略有差异,无霜冻日数>终霜冻日期>初霜冻日期;河西终霜冻日期提前达到全省平均水平,无霜冻日数或超过河东。可知,霜冻日期的迟早、长短、稳定性,是由初、终霜冻日期、海拔以及经、纬度综合作用的结果,主导因素显著性差异较大。无霜冻日数的延长,是由初、终霜冻日期稳定性变差所致。     

山西省冰雪运动气候适宜性评价

综合考虑温度、降雪量、风等因素,构建冰雪运动气候指数(ice-snow sport climate index,ISCI)评价模型,确定冰雪运动气候适应性分级标准。以山西省为例,定量评价冰雪运动的气候适宜性特征和空间分布状况。结果表明:全省冰雪运动气候指数平均值为5. 03,属于一般适宜等级; 38°N以北的大部分区域均适合发展冰雪运动产业,且未来气候适宜性呈现增强趋势。     

全球不同类型气溶胶光学厚度的时空分布特征

利用MERRA-2(第2版现代研究与应用再分析)资料分析了1980-2017年全球硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐、沙尘及总气溶胶光学厚度的时空分布特征;选取了北美、北非、南非、印度、中国和印度洋6个典型区域研究了硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶对总气溶胶光学厚度的贡献率。结果表明,硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶在全球非均匀分布,并且具有季节变化;全球总气溶胶的光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)在夏季最大(0.137),春季次之(0.130),冬季最小(0.118);在6个典型区域里,北非地区总气溶胶的光学厚度最大,为0.43;其次是中国的东部地区,为0.41;每个区域其主要气溶胶的类型并不相同,在北美、中国东部及印度中部地区,硫酸盐是主导的气溶胶类型,贡献率分别为66%,63%和42%,在印度洋、南非及北非地区,海盐、有机碳和沙尘分别是最主要的气溶胶类型,贡献率分别为65%,51%和82%;对于黑碳、硫酸盐和总气溶胶,中国东部地区和印度中部地区有较为明显的增长趋势,其中总气溶胶光学厚度的线性增长率分别为0.007 a^-1和0.0056 a^-1,但在2010年以后,中国东部地区出现明显的下降。     

卫星资料揭示的青藏高原对流层上层温度气候演变趋势特征

利用1982—2016年MSU/AMSU-A亮温资料,分析了青藏高原地区对流层上层温度的气候趋势及其演变特征,并利用ERA-Interim和NCEP-R2再分析资料的相应高度大气温度资料进行了对比分析。结果表明,青藏高原地区对流层高层卫星亮温资料总体表现为逐渐增暖现象,这与再分析资料的对应层次大气温度变化有很好的相似性。基于集合经验模式分解方法 EEMD的非线性趋势分析表明,青藏高原地区对流层上层亮温的增温首先出现在青藏高原中部,随着时间演变,增温现象逐渐向青藏高原四周扩散,最后在整个青藏高原地区都出现了一致增温现象。相比于NCEP-R2再分析资料而言,ERA-Interim再分析资料300 h Pa大气温度的演变趋势与观测亮温有很好的相似性,只是增温现象是首先在青藏高原附近,随着时间推移,增温现象逐步向周边地区扩张,最终整个青藏高原地区出现了整体升温现象。但是NCEP-R2再分析资料则是与上述两种资料的温度演变特征有很大的差异,其300 h Pa高度大气温度在前20年表现为明显的降温特征,在最近10年才出现了增温,并逐步向周边地区扩张的现象。     

COSMIC掩星资料在青藏高原地区的偏差特征

利用2007—2013年COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate)掩星RO(Radio Occutaion)资料和欧洲中期天气预报中心ECM WF(European Centre for M ediumRange Weather Forecasts)分析资料,研究了COSM IC RO探测的大气折射率及其反演的温度和水汽在青藏高原及其周边地区的偏差特征。结果表明,在夏季和秋季,高原,西南季风区和东部平原地区,大气折射率在对流层里均存在系统性的正偏差,其中高原偏差最大,在夏季可达0. 7%。冬季和春季,大气折射率在青藏高原对流层中下部有小的正偏差,而在西南季风区和平原地区对流层中下部有明显的负偏差。温度和水汽是折射率的反演产品,折射率的正偏差对应着温度的负偏差和水汽的正偏差。因此夏季高原地区的温度和相对湿度偏差可达-0. 5℃和7%。同时,夏季在西南季风区对流层顶出现了11%的相对湿度偏差。对流层下层折射率的负偏差和低层大气多路径效应有关,折射率正偏差和大气中的云水有关。对流层顶附近的相对湿度偏差,则是由于ECMWF模式结果不精确所引入的。     

1961—2016年祁连山区季节性干旱综合指数特征分析

采用Z指数和熵权理论,构建了干旱综合指数作为干旱强度评价标准,对祁连山区季节性干旱特征及其空间分布规律进行了深入剖析。结果表明:1961—2016年季节性干旱强度普遍减弱,其中春秋两季显著减弱,夏季明显减弱;尽管20世纪60—70年代、90年代为季节性干旱频发与重发时段,但从2000年以来夏旱与冬旱却比较频繁,不容忽视。干旱强度由强到弱依次为冬季、夏季、春季和秋季,冬季干旱程度最强;在干旱波动性上秋季最强,冬季次之,春季最弱。春夏秋三季南侧比北侧干旱,冬季北侧比南侧干旱,其中冬季干旱范围最为广泛,尤以酒泉为中心的北侧区域最为显著。在研究时段内祁连山南北两侧干旱强度逐渐减弱,南侧明显减弱,枯草期干旱强度减弱程度尤为显著。本研究为祁连山区干旱评价提供了参考依据。     

城市水文过程对气象环境影响的模拟分析

采用引入城市水文过程的WRF/SLUCM方案,以北京2010年7月4—6日高温热浪天气为背景,模拟了绿地灌溉、绿洲效应和人为潜热等水文过程对城市气象环境的影响。结果表明:(1)绿地灌溉、绿洲效应和人为潜热等水文过程可导致北京城区13 ∶00(7月4—6日小时平均,下同)潜热通量升高最多约100 W·m^-2 ,02 ∶00升高最多约15 W·m^-2;感热通量13 ∶00降低最多约80 W·m ^-2;02 ∶00降低最多约5 W·m^-2 。(2)城市水文过程可导致城区13 ∶00相对湿度增加最多约4%,02 ∶00约6%;地表气温13 ∶00降低最多约1.2 ℃,02 ∶00约0.4 ℃。(3)城市水文过程对北京城市热岛强度的减弱效果白天明显好于夜间,且在10 ∶00—14 ∶00出现了强度约0.8 ℃的冷岛效应。(4)水文过程会导致北京城区500 m高度以下白天大气温度最多降低0.5 ℃,相对湿度最多增加3%,但夜间影响较小。由于热对流运动的减弱,城区边界层高度降低约200 m;城区1 km高度以上水平风速增大,低层风速减小。     

石河子绿洲空气湿度和降水的长期变化趋势分析

分析了石河子绿洲3个地面站(炮台、石河子和莫索湾)41a(1964～2004年)的温度、相对湿度和降水,发现随着石河子垦区绿洲面积的扩大以及新疆增温增湿的气候变化趋势,石河子绿洲也有其比较独特的区域气候特征。主要表现在:(1)41a来温度、降水量呈增加趋势,但空气湿度比较稳定,没有明显的变化;(2)石河子绿洲的温度、降水量以及空气湿度具有明显的季节变化特征。秋季的温度变幅最大,冬季最小。这与新疆大部分地区冬季增温幅度最大有所不同。空气相对湿度变化的季节差异不明显。(3)以莫索湾站代表绿洲边缘,石河子站代表绿洲区,其降水、温度和空气湿度变化有明显差异,显示了比较明显的绿洲“冷岛”和“湿岛”效应。     

基于SPEI的广西喀斯特地区1971—2017年干旱时空演变

利用广西喀斯特地区64个气象站1971-2017年逐日气温和降水量观测资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱评价指标,分析该地区干旱时空演变规律。结果表明,广西喀斯特地区年尺度干旱基本为2 a一遇,发生频率中部低、东西部高,以轻旱和中旱为主。秋旱发生频率最高,冬旱次之,春旱和夏旱发生频率较低,各季节干旱多以轻旱为主。其中,春旱3~4 a一遇,发生频率由西南向东北呈递减趋势;夏旱3~4 a一遇,发生频率由东向西呈减弱趋势;秋旱接近1 a一遇,发生频率中东部高于西部,该季节中旱、重旱和特旱发生频率也明显高于其他季节;冬旱1~2 a一遇,发生频率西北部较高,且由西向东呈递减趋势。1971-2017年,广西喀斯特地区冬旱、夏旱呈波动减弱趋势,春、秋旱呈增强趋势。在15~20 a时间尺度上,年和各季节的干旱存在明显的干湿循环,5 a以下小尺度干旱周期振荡更频繁。SPEI与土壤湿度呈显著正相关,利用SPEI可较客观反映该地区旱情。     

长江中下游地区2010/2011年秋冬春连旱成因再分析

基于长江中下游70个气象站点逐月降水和CRU逐月降水格点数据、NOAA逐月海温数据以及NCEP/NCAR逐月再分析数据,分析长江中下游地区2010/2011年秋冬春连旱的时空特征,进一步探讨此次连旱的可能成因。结果表明:(1)2010/2011年长江中下游区域性秋冬春连旱事件始于2010年10月,止于2011年6月,其中2011年春季(特别是4月)干旱程度最重,大部分地区为重旱和特旱;(2)此次连旱事件受拉尼娜事件影响,赤道西太平洋海温异常偏暖、冬春季印度洋和黑潮区海温异常偏冷,使得Walker环流上升支和局地Hadley环流显著增强、西太平洋副热带高压显著偏弱,长江中下游地区始终处于下沉气流控制下,且水汽输送减少;(3)自2010年秋季,乌拉尔山阻塞高压、贝加尔湖阻塞高压和鄂霍次克海阻塞高压轮番控制中高纬度地区,使得西伯利亚高压和阿留申低压持续增强,冬季风自秋季便开始影响中国东部地区,并一直持续到2011年春季,长江中下游地区受干冷的偏北气流控制,进一步阻碍了来自低纬的暖湿气流向本地输送,不利于降水的形成。