中国东部季风区植被物候季节变化对气候响应的大尺度特征：年际比较

利用1982～1993年NOAA/NASA PathfinderAVHRR陆地数据集中的NDVI数据集,在中国东部植被生长的不同阶段(全年、植被生长季、植被生长季的增长阶段和衰退阶段),对植被季节生长对气候响应的年际变化进行了分析,发现：(1)无论在多年平均意义上还是逐年来看,中国东部季风区植被季节性生长状况对温度的响应在各个生长阶段都是近于同步的,温度对于植被生长季节变化的驱动关系非常稳定;(2)逐年来看,植被季节性生长对降水的响应也是存在的,但相关关系和相关的滞后关系具有年际差异。通过定量化地分析中国东部植被季节生长对季风气候响应的年际变化,有助于对陆面过程模式中的有关部分进行改进,从而提高对中国东部区域年际气候变化的模拟能力。     

泛南海地区极端降水的历史分布和未来演变特征

泛南海地区是全球海—陆—气相互作用最敏感的区域之一,该区域极端降水释放的潜热加热可以调节局地的温度和湿度廓线对大气环流进行调整,进而影响周边地区甚至全球的天气气候。因此,泛南海地区极端降水的时空变化特征及变异机理一直是国内外学者关注的焦点。本文利用观测数据（1951～2014年）和国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）两种共享社会经济路径（SSP1-2.6和SSP5-8.5）的统计降尺度数据（2015～2100年）,分析了泛南海地区年平均和季节平均的日降水的最大值（RX1day）、连续5日降水的最大值（RX5day）、极端强降水天数（R20）和非常湿润天（R95p）的时空变化特征。RX1day、RX5day、R20和R95p常用于表征极端强降水、持续性强降水、极端强降水的频率和极端累计降雨量的特征。1951～2014年泛南海地区年平均和季节平均的四个极端降水指数的较大值均分布在东南亚、中国东南部以及青藏高原南坡地区,即这些区域不仅是极端强降水发生的区域,也是持续性强降水以及高频极端降水发生的区域。季节平均的极端降水指数特征表现为：东南亚一年四季都极易发生强降水、持续性强降水和高频极...     

青藏高原与中国其他地区气候突变时间的比较

基于1961～2006年中国地面观测气温和降水资料,对青藏高原地区以及中国其他6个地区地表气温、降水的变化趋势和突变时间进行了检测和比较。结果发现,(1)地表气温:1961～2006年青藏高原地区年和四季的地表气温都呈增加趋势。年平均地表气温在20世纪80年代中期开始变暖,但显著快速增暖的突变发生在90年代中期,该时间比东北、华北、西北和淮河地区晚,与长江中下游和华南地区接近,不同季节青藏高原地区与其他地区变暖突变时间的差别也各有不同,但所有季节快速变暖突变的时间都比东北地区晚,中国东部陆地地区年和冬季平均地表气温表现出北早南晚的经向差异;(2)降水:1961～2006年青藏高原地区年降水量没有检测到显著的变化趋势,冬春降水量显著增加,而夏季降水有微弱的减少,秋季降水显著减少。降水突变的信号明显比温度突变的信号弱,年降水量和春季降水都没有检测到突变的发生,降水突变方向(增或减)和突变时间在区域与区域之间以及不同季节之间都存在较大差异。由上可见,青藏高原气候的显著快速变化比中国东部长江以北地区有明显的滞后现象,尤其是冬春温度变化,这可能是由于青藏高原地区积雪增加导致的反照率增加和冰川融化吸热对青藏高原变暖的减弱作用所致。     

年际时间尺度上全球植被与大气相互作用的诊断分析

利用NOAA AVHRR得到的19年（1982～2000）全球月平均的叶面积指数（LAI）与ERA40近地面气温和CMAP降水进行时滞相关分析,并研究了LAI的年际变化对后期温度、降水的反馈作用。结果表明,大部分地区LAI与同期气温的相关性更好,30°N以北（以南）基本上为正（负）相关。LAI滞后一个月时,北半球中低纬度和20°S以南大部地区LAI与降水的正相关更强;而在北半球中纬度大陆东部和南半球热带地区,LAI与前一个月温度的关系更密切。LAI与温度的相关性在春、秋季最明显,LAI与降水的关系在雨季最密切。LAI对气温比较显著的正反馈主要分布在北半球中高纬度地区;20°S以南大部地区为比较显著的负反馈。LAI对降水比较显著的正反馈分散在北美大陆西北部、东欧平原南部、欧亚大陆东北部和热带沿海地区。中高纬度（尤其是北半球）大部分地区LAI 对气温、降水反馈部分的解释方差达到总方差的20%以上。     

1990—2010年中国极端温度和降水事件的月变化特征

利用1960—2010年中国532个台站的日最低、最高气温和日降水资料,选取4个极端温度指数（冷昼、冷夜、暖昼和暖夜）和2个极端降水指数（极端降水量和极端降水频次）,对1990—2010年极端温度和降水事件相对于之前1960—1989年的月尺度变化进行了研究。得到以下主要结论：1） 逐月的冷昼和冷夜发生频率减少,逐月的暖昼和暖夜发生频率增多。冷极端事件发生频率的变化比暖极端事件更明显。2） 4个指数在2月均表现出频率变化异常剧烈的月尺度特征,这主要与中国地区2月增暖最显著有关。4个指数在2月频率变化的空间分布,中国北方地区（东北、华北以及西北）极端温度事件的频率变化比南方地区（西南、华南以及长江流域）更显著。3） 对于极端降水事件,1990—2010年中国极端降水量增加最大的月份为6—7月,极端降水频次增加较多的月份为1—3月。中国各区域极端降水量变化最大的月份集中在夏季6—8月,其中西北、西南和长江中下游地区极端降水量显著增加。对于极端降水频次,东北和西北地区在1月增加最多;华北、西南、长江中下游和华南地区分别在3、5、7和12月增加最多。除华南地区以外,其他5个区域均通过了信度为0.05的显著性检验。     

中国植被覆盖季节变化和空间分布对气候的响应--多年平均结果

文中利用 1982～ 1993年的 12a平均归一化植被指数数据 ,并结合同期的温度、降水数据 ,运用经验正交函数分解的方法 (EOF)分析了中国植被覆盖变化的时空特征及其与温度、降水气候因子的定量关系 ,发现在多年平均意义上 ,在中国大尺度研究区域 ,归一化植被指数所表现出的植被变化时空特征具有 :(1)植被的空间分布与降水空间分布更吻合 ,植被季节生长变化与温度的季节变化特征更近似 ;(2 )植被与温度在季节生长变化上存在e指数关系 ;与降水存在幂指数关系 ;(3)植被季节生长与温度存在同期相关 ;与降水存在滞后相关 ,滞后时间两旬     

1982—2016年华东地区叶面积指数变化特征及与气候因子的关系

为了解华东地区的植被变化特征,基于1982—2016年全球陆表特征参量卫星叶面积指数（Global Land Surface Satellite Leaf Area Index,GLASS LAI）数据,利用趋势分析方法研究过去35 a华东地区植被叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）的时空变化特征,采用偏相关方法分析植被LAI与气候因子（温度、降水和太阳辐射）的相关性,并探究华东不同区域LAI变化的主导气候因子。结果表明：（1）华东地区年平均LAI为0.05～7.20,年最大LAI为0.04～8.60,均呈现由南向北递减态势。（2）近35 a华东地区年平均和年最大LAI均呈波动上升趋势,增加率分别为每年0.007 9(p<0.05)和0.022 6(p<0.05)。虽然华东北部LAI低于南部,但近35 a上升趋势明显;南部LAI虽较高,但部分区域有下降趋势。（3）年平均和年最大LAI显著增加的区域分别占整个区域的60.9%和60.5%,主要分布于江淮以北地区;两者显著降低的区域分别占8.9%和6.4%,主要集中在浙北到苏南一带。（4）不同区域年平均和年最大...     

热带太平洋海表温度年际变化对降水季节内振荡的影响

根据 １９８２—１９９２年期间的日平均 ＭＳＵ（Ｓｐｅｎｃｅｒ, １９９３）海洋降水和 ５天平均的ＣＭＡＰ（Ｘｉｅ＆ Ａｒｋｉｎ, １９９７）降水观测资料,分析了热带太平洋大气季节内振荡（ＭＪＯ）的年际变化特征。在太平洋海表温度（ＳＳＴ）年际变化的正常年份（１９８２—８３年, １９８６—８８年, １９９１—９２年）,均有明显的ＭＪＯ信号传到日界线以东并在中、东太平洋维持数月。热带ＭＪＯ活动强度的年际变化与局地ＳＳＴ的变化存在正相关。中、东太平洋降水的季节内振荡的年际变化与热带太平洋ＳＳＴ的最强正相关在Ｎｉｎｏ３区附近。以观测ＳＳＴ场强迫ＣＣＭ３大气模式的数值试验基本上真实地再现了１１年期间热带太平洋降水季节内振荡的年际变化总趋势,但模拟季节内振荡的强度较观测平均偏弱。对比分别采用周平均和月平均ＳＳＴ强迫场的积分结果,发现在中、东太平洋,二个积分模拟的降水季节内振荡强度的年际变化接近并且趋势与观测基本一致,而在西太平洋二个积分的模拟结果差别较大。这表明在热带中、东太平洋,ＳＳＴ强迫的年际变化对ＭＪＯ强度的变化有强的制约。而在ＭＪＯ总体活跃的热带西太平洋,ＳＳＴ强迫场的季节变化对模拟ＭＪＯ活动也有较大影响。ＣＣＭ３模拟     

北半球夏季30～60天季节内振荡年代际变化及其对中国东部降水和气温的影响

本文利用1979～2020年基于中国台站观测的高分辨格点化逐日降水和气温资料以及NCEPⅡ大气再分析资料,探讨了亚洲季风区夏季30～60 d大气季节内振荡（BSISO1）的年代际变化及其对中国东部降水和气温的影响。在1997～2008年（P1阶段）,BSISO1年代际偏强,而在2009～2018年（P2阶段）,BSISO1年代际偏弱。在P1阶段,BSISO1仅对江淮流域的降水和气温具有显著的调控作用,对华南地区的影响较弱;而在P2阶段,BSISO1对江淮流域的降水和气温的调控作用减弱,但对华南地区的降水和温度具有显著的调控作用。在P1阶段,BSISO1有关的异常抑制（活跃）对流可从赤道西太平洋北传至南海—西北太平洋,激发出一个连接南海和江淮流域的经向垂直次级环流圈,引起江淮流域强烈的异常上升（下沉）运动和低层水汽辐合（辐散）,造成局地降水的持续性偏多（偏少）,气温的持续性偏低（偏高）。相比P1阶段,在P2阶段江淮流域的季节平均水汽显著减少,BSISO1有关的水汽垂直输送减弱,削弱了江淮流域季节内降水变化。但在P2阶段,BSISO1相关的异常抑制（活跃）对流可进一步北传到达相对偏北的华南...     

1.5和2℃升温阈值下中国温度和降水变化的预估

基于CMIP5耦合气候模式模拟结果对1.5和2℃升温阈值时中国温度和降水变化的分析表明,1.5℃升温阈值时,中国年平均升温由南向北加强且在青藏高原地区有所放大,季节尺度上升温的空间分布与其类似,就区域平均而言,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下中国年平均气温分别升高1.83、1.75和1.88℃,气温的季节变幅以冬季升高最为显著;除华南和西南地区外中国大部分地区年平均降水量增多,降水的季节差异明显,以夏季降水的分布模态与年平均降水量的分布最为相似,区域平均的年降水量分别增加5.03%、2.82%和3.27%,季节尺度上以冬季降水增幅最大。2℃升温阈值时,RCP4.5和RCP8.5情景下中国年平均温度的空间分布与1.5℃升温阈值基本一致,中国年平均气温分别升高2.49和2.54℃,季节尺度上气温的变化以秋、冬季增幅最大;中国范围内年平均降水量基本表现为增多趋势,其中,西北和长江中下游部分地区表现为明显的季节差异,区域平均的年降水量分别增加6.26%和5.86%。与1.5℃升温阈值相比较,2℃升温阈值时中国年平均温度在RCP4.5和RCP8.5情景下分别升高0.74和0.76℃,降水则分别增加3.44%和2.59%,空间上温度升高以东北、西北和青藏高原最为显著,降水则在东北、华北、青藏高原和华南地区增加最为明显。      

中国东部降水的气候模态及雨季划分

应用中国东部地面观测气候平均候降水量数据和谐波分析方法,研究了华南、长江中下游、淮河流域、华北四个区域降水的年变化特征,特别是夏季风降水的阶段性和区域特征,并对构成降水年变化的气候分量进行分析,将各区降水年变化分解为年循环模态、季节模态、季节内振荡和月内振荡四个气候模态。结果表明:不同模态间的相互调制对降水的阶段性和区域性具有重要影响,年循环是影响雨季的主要模态,季节和季节内振荡模态对决定主汛期起重要作用。基于气候模态划分中国东部雨季和主汛期,方法简单,结果客观合理。     

2003—2009年中国地区叶面积指数变化特征分析

为了解2003—2009年中国的叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)变化特征,以及不同数据产品的差别,利用基于MODIS数据反演的3组LAI产品,比较分析了中国地区LAI的时空变化特征及其与气候因子的相关。结果表明,3组数据具有总体一致的变化特点,增长区主要位于东北大兴安岭、华北、华中和西南等地;减少区则位于四川盆地、江南以及华南东部;但在云贵川和青藏高原东南部等地有明显差异。在量值上,中科院地理所反演的LAI(LAI1)总体比NASA反演的LAI(LAI2)和北京师范大学反演的LAI(LAI3)偏小,它们在中国常绿阔叶林区的差别可达1.0以上。LAI1与同期降水和气温都有显著的相关,相关系数的空间分布一致,但LAI1的相关系数比LAI3和LAI2偏低。3组数据的差异主要与采用的遥感源数据和反演方法等不同有关。尽管不同LAI数据产品局域和量值差异对定量分析有一定影响,但是它们在时空变化及与气候条件相关等方面的一致性证明了在气候及气候变化研究中的可用性。     

近60年我国东部区域性持续高温过程变化特征

利用1961—2019年中国2407个气象站的日最高气温资料,在判别华南、长江、黄淮和华北4个区域持续高温过程的基础上,比较各区域持续高温过程的气候变化特征。结果表明:华南区域性持续高温过程跨越季节最长,从5月中旬至10月初均可能出现;华南区域性持续高温指数存在显著的线性增长趋势,其增长率最高（3.3 d·（10 a）-1）。长江区域性持续高温过程持续性强,气候平均年累积日数最多,但通常出现区域持续高温过程最迟;长江区域性持续高温指数存在线性增长趋势。黄淮区域性持续高温指数的线性增长趋势不明显,但黄淮区域历史上仅有的4次非夏季持续高温过程均发生于20世纪90年代末至21世纪初。华北区域性持续高温过程气候平均年累积日数少、结束早;华北区域性持续高温指数存在显著的线性增长趋势,线性增长相关系数仅次于华南。长江和华南两区域持续高温指数的相对强弱存在显著的年代际变化,1961—1978年长江明显强于华南,1979—2019年则为华南略强于长江。     

中全新世时期中国地区水循环因子变化的模拟研究

利用全球气候模式CAEM3嵌套区域模式MM5模拟了现代和中全新世时的气候,从模拟结果可以发现中全新世有效降水变化中心随季节变化,最大的有效降水增加出现在夏季东北地区和内蒙古东部,最大值超过3 mm/d;同时,黄河与长江之间区域降水减少,最大变化超过2 mm/d.中国北方地区云量增加,同时,中国东部的长江流域云量减少.高云量变化较小,低云量变化最大,最大变化超过2成.夏季,对应着黄河与长江之间区域的云量减少,这个区域的温度升高最大.从水汽的变化可以看到长江流域地区水汽减少,相对湿度也减少,这与云量的变化一致;华南地区水汽的变化与季节有关;东北地区水汽增加,相对湿度增大,对应云量的增加和降水增多.从结果可以发现相对湿度最大的变化超过15%,不是一个常数.有些地区温度升高,但是水汽却减少.但是,在LGM的温度降低的区域,水汽一致减少.这说明温度降低水汽对应减少,但温度升高不一定对应水汽增加.这与全球尺度水汽相对湿度基本保持常数的结果不同.中全新世时,长江流域除春季外变得干燥、少雨和高温,东北和内蒙古东部变得多雨和潮湿.     

中国年和季各等级日降水量的变化趋势分析

通过对中国554个测站1961—2003年的日降水量数据进行线性回归,对我国全年和各个季节的总降水量和各级降水的线性趋势进行分析,并对两种不同的极端降水定义方法所得的变化趋势进行了比较。结果显示,全年总降水量在西北、长江中下游和华南地区具有明显的增加趋势,而在华北和四川盆地地区具有明显的减少趋势。分析各类降水的季节变化趋势可以发现,西北地区各个季节的日降水都是增加的,长江中下游地区的各类降水的增加趋势主要集中在夏季和冬季,而华北地区的各类降水在各个季节基本都呈减少趋势。极端降水趋势方面,西北、长江中下游、西南部分地区和华南沿海地区具有明显的增加趋势,而华北、四川盆地和东北部分地区则有明显的减少趋势。     

汛期我国主要雨季进程成因及预测应用进展

汛期内我国中东部地区的雨季是东亚夏季风推进过程中的重要产物,主要包括华南前汛期、梅雨、华北雨季和华西秋雨等,各地雨季决定了我国中东部地区汛期的旱涝布局和旱涝演变,是我国汛期预测和服务的重点。该文回顾了4个雨季特征及影响因子方面的研究进展,在此基础上梳理物理概念预测模型。研究显示:海温异常是影响各区域雨季的重要先兆信号,但不同雨季的年际和年代际变化特征不同,海温作为外强迫信号的影响程度和时空形式也有差异。利用热带太平洋东西海温差指标能更好地解释华南前汛期降水的年际变化。而与梅雨的年际变化分量相关联的海温关键区主要分布于热带,与年代际或多年代际变化分量相联系的海温关键区则来自中高纬度。华北雨季降水的强弱不仅与ENSO循环的位相有关,更多受到ENSO演变速率的影响。而影响华西秋雨的海温关键区随着年代际背景的变化发生了改变,需要重新诊断和建模。     

Modeling of the Second Indirect Effect of Anthropogenic Aerosols in East Asia

This study investigated the second indirect climatic effect of anthropogenic aerosols,including sulfate,organic carbon(OC) ,and black carbon(BC) ,over East Asia.The seasonal variation of the climatic response to the second indirect effect was also characterized.The simulation period for this study was 2006.Due to a decrease in autoconversion rate from cloud water to rain as a result of aerosols,the cloud liquid water path(LWP) ,and radiative flux(RF) at the top of the atmosphere(TOA) changed dramatically,increasing by 14.3 g m-2 and decreasing by-4.1 W m-2 in terms of domain and annual average.Both LWP and RF changed most in autumn. There were strong decreases in ground temperature in Southwest China,the middle reaches of the Yangtze River in spring and autumn,while maximum cooling of up to-1.5 K occurred in the Chongqing district.The regional and annual mean change in ground temperature reached-0.2 K over eastern China.In all seasons except summer,precipitation generally decreased in most areas north of the Yangtze River,whereas precipitation changed little in South China.Precipitation changed most in summer,with alternating bands of increasing(～40 mm) and decreasing(～40 mm) precipitation appearing in eastern China.Precipitation decreased by 1.5-40 mm over large areas of Northeast China and the Huabei Plain.The domain and annual mean change in precipitation was approximately-0.3 mm over eastern China.The maximum reduction in precipitation occurred in summer,with mean absolute and relative changes of-1.2 mm and-3.8%over eastern China.This study revealed considerable climate responses to the second indirect effect of aerosols over specific regions of China.     

Simulations of Water Resource Changes in Eastern and Central China in the Past 130 Years by a Regional Climate Model

Anthropogenic influences on regional climate and water resources over East Asia are simulated by using a regional model nested to a global model. The changes of land use/land cover (LULC) and CO₂ concentration are considered. The results show that variations of LULC and CO₂ concentration during the past 130 years caused a warming trend in many regions of East Asia. The most remarkable temperature increase occurred in Inner Mongolia, Northeast and North China, whereas temperature decreased in Gansu Province and north of Sichuan Province. LULC and CO₂ changes over the past 130 years resulted in a decreasing trend of precipitation in the Huaihe River valley, Shandong Byland, and Yunnan-Guizhou Plateau, but precipitation increased along the middle reaches of the Yangtze River, the middle reaches of the Yellow River, and parts of South China. This pattern of precipitation change with changes in surface evapotranspiration may have caused a more severe drought in the lower reaches of the Yellow River and the Huaihe River valley. The drought trend, however, weakened in the mid and upper reaches of the Yellow River valley, and the Yangtze River valley floods were increasing. In addition, changes in LULC and CO₂ concentration during the past 130 years led to adjustments in the East Asian monsoon circulation, which further affected water vapor transport and budget, making North China warm and dry, the Sichuan basin cold and wet, and East China warm and wet.     

长江源区近44年气候变化的若干统计分析

利用长江源区5个气象站44年的气温、降水量资料以及其中2个探空站500hPa露点资料,分析了该地区气候变化趋势、突变等情况。结果表明：近44年来长江源区气温普遍升高,冬季升温幅度较大,夏季增温趋势明显,进入21世纪后,长江源区春季平均气温在降低,夏、秋季平均气温增高较趋缓,而冬季增温加剧的趋势十分明显;年、夏季降水量变化呈微弱减少趋势,而冬、春和秋季降水量呈现出增加趋势,其中春季增幅较大,冬季增湿趋势明显;长江源区年平均气温在20世纪60年代末70年代初就显现出波动回升的趋势,在1986年前后发生了由冷到暖的突变,冬、春季降水量均在20世纪70年代和80年代出现了由少向多的突变。长江源区气候在波动性变暖变干过程中,自1986年起出现了气候转向暖湿的信号,其主要原因在于全球变暖并由此引起的海洋蒸发和陆地蒸散加强,地气水分循环加快,空中水汽输送加强。