云南纵向岭谷南延区域水文要素分布特征

本文以具有代表性的澜沧江下段右支流沙河为例，并根据该流域内多站点实测水文气象资料分析云南境内横断山系纵向岭谷南延局部区域降雨、径流等特征量随高程、面积变化趋势。结果表明，在澜沧江右岸西东向局部区域内，降雨量（包括年雨量和最大1、6、24h暴雨量）与高程、年蒸发量与高程、年径流量与面积关系具有明显线性规律，其地形对水文要素起着东向西通道输送作用，而南北向具有局部阻隔效应。此分析有利于揭示纵向岭谷区内西东向支流的水文要素分布特性，对资料短缺区域的水资源评价及水利水电工程水文分析将是有益的。     

纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全研究

位于我国西南、以纵向山系和大河为主体特征的纵向岭谷区,其地表主要自然物质、能量输送和人类活动等,表现出明显的“通道—阻隔”作用,产生了复杂多样的关联效应：使其成为亚洲大陆主要的纵向生物走廊、避难所和我国与东南亚重要的生态廊道,拥有北半球除沙漠和海洋外的各类生态系统,是全球生物物种的高富集区和世界级基因库,但其生态脆弱、灾害频发;主导了区内多民族沿河谷分布、在山间盆地聚居的“大分散、小聚居”格局,其社会经济发展地域分异大。因此,该区一直是地学和生物学等研究地表复杂环境系统与生命系统演变规律的关键地区,在全球具有不可替代性;同时,该区资源富集,短期开发行为多、环境退化加剧、贫困普遍,保护与发展矛盾极为突出,在西部具有典型性和代表性。     

中国过去300年土地利用变化及其气候效应

以两种植被数据为基础,分别利用区域和全球气候模式对过去300年土地利用和地表覆盖变化的气候效应进行了模拟研究。结果表明,耕地面积不断扩大所造成的自然植被破坏可能对区域性气候产生显著影响。通过对不同时期植被特征下地面温度、降水和低层大气环流的比较分析发现,中国东部地区耕地取代自然植被后,全年平均温度有所降低,且存在明显季节差异。植被退化地区的夏季温度有明显升高而冬季温度则显著降低; 同时夏季降水和850hPa风场发生显著变化： 夏季降水明显减少,而这一结果与低层(850hPa)大气环流的反气旋性增强相联系,即植被退化使中国东部夏季风环流减弱,这与目前观测事实是一致的。土地利用引起的地表覆盖的变化可能是东亚季风减弱的原因之一。     

低纬地区的"干谷"——滇西北纵向岭谷区雨量之变化分析

滇西北纵向岭谷区从西至东雨量变化很大,28°N附近金沙江河谷地带雨量很少。本文利用云南西北部金沙江流域上桥头、奔子栏水文站及相邻雨量站多年降水观测资料,分析了滇西北纵向岭谷区金沙江河谷区的降水分布特点,探计了少雨的成因,研究指出金沙江奔子栏～交界河汇口段为中国29°N以南雨量最少的地方,是名副其实的“干谷”。     

南极海冰增加对全球7月气候的影响

采用了OSU两层大气环流模式进行数值试验, 研究了南极海冰增加的气候效应.试验中海温取为气候平均值, 南极海冰作为外强迫源影响大气, 大气响应完全是环流内部调整的结果.调整的途径首先是对外强迫的局地响应--南极下垫面的温度发生变化, 结果使得冬季南大洋绕极低压带的位置偏北、强度增加, 南半球大气以强经向环流为主, 绕极气旋强大活跃.这种变异主要以Rossby波列的形式影响到南半球的中高纬度, 再通过斜压的越赤道气流, 即经向热交换的变化影响到北半球的大气环流, 导致北半球夏季大气环流呈纬向分布, 极地冷空气活动减弱.大气环流的变异又影响到气候诸要素, 反映明显的是越赤道气流在印度洋上的加强和太平洋上的减弱, 使得西南季风加强, 东南季风减弱; 太平洋副高位置的偏北, 导致中国华北、华东和江淮流域少雨、高温, 北美中高纬度严重多雨和低温.     

末次冰盛期和中全新世气候模拟分析进展

回顾了课题组近年来有关末次冰盛期和中全新世气候模拟分析的研究进展,包括中国气候、东亚和全球季风以及相关的主要大气环流系统等变化。多模式试验数据的分析表明,末次冰盛期中国降温和年均有效降水变化与重建记录定性一致,但模拟幅度偏弱;中国冻土区扩张、永冻土区活动层变薄,中国西部冰川物质平衡线高度降低;东亚季风变化在不同模式间差异较大,中国季风区范围和季风降水减小,北半球陆地季风区南移、全球季风区缩小和降水强度减弱共同引起全球季风降水减少;全球降水和潜在蒸散发共同减小使得全球干湿变化总体很小;北半球西风带在高层北移、低层南移,热带宽度变化依赖于指标的选取,厄尔尼诺—南方涛动气候影响、热带太平洋沃克环流均减弱并东移。在中全新世,多模式模拟的中国年和冬季偏冷仍然与大部分重建记录显示的偏暖不同;东亚冬季风增强,东亚夏季降水变化存在空间不一致性;中国和全球尺度的季风区范围和季风降水均增加;东北多年冻土退化、青藏高原多年冻土向低海拔扩张,北半球永冻土区减小、季节性冻土扩张、冻土区北退、永冻土区活动层变厚;全球干旱区面积总体变化很小;夏季东亚西风急流显著减弱并北移,厄尔尼诺—南方涛动减弱,热带太平洋沃克环流...     

北疆冬季降水的气候特征分析

基于新疆北部1961-2009年43站逐日降水资料,分析了北疆冬季降水的气候分布及时间变化特征.结果表明:北疆冬季降水存在明显的区域差异,北疆西部是降水量和降水日数最多的区域.相对夏季,冬季降水受地形影响规律不明显,这与两个季节形成降水的云物理微观过程的环境条件差异有关.冬季降水呈明显的增加趋势,其中小雪表现为减少趋势...     

地形因子对华东地区降水影响的尺度效应研究

降水是地表淡水资源的主要来源,降水分布强烈的时空异质性给陆地水循环研究带来了较大不确定性,因此降水的空间异质性及其影响因子研究一直是水循环研究的重点。选取观测资料丰富的华东地区,采用351个气象台站降水观测数据,通过一般线性回归模型、地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型的拟合结果,研究了典型地形因子对降水空间分布的影响及其影响尺度。结果表明,传统的一般线性回归模型不能表征降水分布的空间异质性,而地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型均较好地拟合出了降水在空间上的非均匀分布（R2>0.7）。此外,多尺度地理加权回归模型的带宽数还反映了各地形因子对降水空间分布的影响尺度。一般说来,带宽数较小的局地影响因子对降水的空间异质性影响较强。对于年降水量,地形高程和地形起伏度是影响降水空间异质性的主要地形因子,而地形坡度和主风向系数对降水的影响不显著。在不同季节,各地形因子对降水空间分布的影响程度不同。地形高程对夏季降水影响较大;离海岸线距离对春、秋季南部山区降水影响较大;地形起伏度对冬季降水有重要影响。厘清我国不同季节降水与地形因子间的关系,有助于理解各季节复杂地形因子对降水的贡献,为...     

东江流域降水场时空分布特征分析

选取东江流域57个测站的45年月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解的方法,对东江流域降水场的时空分布进行了研究.结果表明:东江流域冬季降水场在全流域上具有大尺度特征,而夏季降水场局部性较为明显;降水空间分布特征随时间变化而改变,其中以夏季变化最大,冬季变化最小;东江流域降水空间分布的年际变化中只有秋季存在显著周期.     

从湿季降水分异论哀牢山季风交汇

选择哀牢山和无量山中南部区域,利用该区1961-2007年月降水资料,分析湿季及各月降水时空分异与区域地形及季风交汇的关联.结论如下:区域湿季降水与岭谷地形的空间分异有着很好的吻合.哀牢山东侧主脉两侧降水量分异明显,但两侧各站湿季及各月降水的年际变化趋势等多项特征具有一致性.该区东南部和西北部的湿季降水存在明显分异,中...     

The interannual variability of mid-latitude meridional circulation and its teleconnection with Indian monsoon activity

The statistical relationship between the summer monsoon rainfall over all India, northwest India and peninsular India, onset dates of monsoon and the index of mid latitude, (35° to 70°N) meridional circulation at 500 hPa level over different sectors and hemisphere based on 19 years (1971–1989) data, have been examined. The results indicate that (i) the summer monsoon rainfalls over all India, northwest India and peninsular India show a significant inverse relationship with the strength of meridional index during previous January over sector 45°W to 90°E. (ii) The summer monsoon rainfalls over all India and peninsular India show a significant inverse relationship with the strength of meridional index during previous December over sector 90°E to 160°E, (iii) The summer monsoon rainfall over northwest India shows a significant direct relationship with the meridional index during previous May over sector 160°E to 45°W. Significant negative relationships are also observed between the meridional circulation indices of previous October (sector 3 and 4), previous December (sectors 1, 3 and 4), previous winter season (sector 3 and 4) and the onset dates of summer monsoon over India. The meridional circulation index thus can have some possible use for long range forecasting of monsoon rainfall over all India, northwest India and peninsular India, as well as the onset dates of monsoon.     

Summer monsoon rainfall scenario over Bangladesh using a high-resolution AGCM

Summer monsoon rainfall was simulated by a global 20 km-mesh atmospheric general circulation model (AGCM), focusing on the changes in the summer monsoon rainfall of Bangladesh. Calibration and validation of AGCM were performed over Bangladesh for generating summer monsoon rainfall scenarios. The model-produced summer monsoon rainfall was calibrated with a ground-based observational data in Bangladesh during the period 1979–2003. The TRMM 3B43 V6 data are also used for understanding the model performance. The AGCM output obtained through validation process made it confident to be used for near future and future summer monsoon rainfall projection in Bangladesh. In the present-day (1979–2003) climate simulations, the high-resolution AGCM produces the summer monsoon rainfall better as a spatial distribution over SAARC region in comparison with TRMM but magnitude may be different. Summer monsoon rainfall projection for Bangladesh was experimentally obtained for near future and future during the period 2015–2034 and 2075–2099, respectively. This work reveals that summer monsoon rainfall simulated by a high-resolution AGCM is not directly applicable to application purpose. However, acceptable performance was obtained in estimating summer monsoon rainfall over Bangladesh after calibration and validation. This study predicts that in near future, summer monsoon rainfall on an average may decrease about ?0.5 % during the period 2015–2034 and future summer monsoon rainfall may increase about 0.4 % during the period 2075–2099.     

近13万年来黄土高原干湿气候的时空变迁

第四纪时期，黄土高原粉尘物质的搬运、沉积及其后的成土过程受控于干湿气候的变化。对黄土高原这一特定地区而言，风成沉积序列在地域上的差异主要与东亚地区的季风环流在时间和空间上的变化有关。本文的研究揭示出，近１３万年里，最为显著的成壤期有６期，与这６个成壤期对应的时段也应当是夏季风环流加强、气候温湿的时期；在空间上，全新世适宜期及末次间冰期中与深海氧同位素阶段５ａ，５ｃ，５ｅ对应的时期，夏季风足可以深入到毛乌素沙漠腹地，并具有占优势的环境效应。在阶段３的早、晚期及５ｂ时期夏季风虽然也能深入沙漠－黄土边界带，但其环境效应在黄土高原北部及毛乌素沙漠南缘已不再显著。在阶段２、阶段４及阶段３的中期夏季风已不能深入沙漠－黄土边界带。     

全球变化与亚洲季风

本文介绍近年来季风研究的某些进展,着重介绍和探讨青藏高原和ＥＮＳＯ事件对于中国和印度夏季风雨量变化的影响以及在全球变暖的背景下中国和印度季风雨量的可能变化。     

青藏高原隆起及海陆分布变化对亚洲大陆气候的影响

我们利用经过改进的NCARCCMI动力气候模式并综合出一个40～50MaB．P．的下垫面情景,进行了海陆分布和SST分布由古代到现代、青藏高原由隆起初期、隆起到现代高原一半和现代高度共5个情景的数值试验。结果表明,从古代到现代,模拟的中国气候是变冷的并且东部变湿而西北部变干。青藏高原的隆起是模拟出来的中国变冷的主要原因。青藏高原从隆起初期到隆起到现代高度一半时期中国地区降水是增加的,但当继续隆起后降水却有所减少,尤其是中国西北地区。本文还对海陆分布和SST分布变化以及青藏高原隆起对手风环流的影响作了分析。     

一个耦合气候系统模式模拟的中全新世时期亚洲季风系统变化

本文分析了一个耦合模式FGOALS_g1.0对工业革命前气候(0ka)和中全新世时期(6ka)亚洲夏季风的模拟结果。在该研究中我们主要分析季风降水变率较大的区域,即东亚夏季风区(20°～45°N,110°～120°E)和印度夏季风区(10°～30°N,70°～80°E)。尽管耦合模式的普遍偏差依然存在,该模式反映出亚洲季风系统是海陆热力性质差异的结果,并较好地模拟出了0ka亚洲夏季风大尺度环流的特点和季节变化的特征。6ka和0ka比较分析的结果表明,6ka时期欧亚大陆增暖,海陆温度梯度加强; 印度夏季风降水从南亚大陆北移到 30°N 附近,位于青藏高原南侧的降水大值中心降水加强; 东亚季风区降水则表现为华北地区减少,长江流域和华南地区降水增加的特点。但合理地模拟季风爆发仍然是耦合气候系统模式的难点之一。
6ka时期亚洲夏季风变化是和大尺度季风环流的变化联系在一起的,而其根本原因是中全新世时期地球轨道参数变化所引起的太阳辐射变化,北半球季节循环的振幅加强。海陆热力性质的差异所导致海陆温差加大使得北半球的季风环流加强,印度夏季风高空东风在 20°～30°N 加强,低层赤道东风加强,跨赤道后的西南气流向北推移,从而使得印度夏季风降水雨带北移到 30°N 附近。东亚季风区的高低空温度场的配置使得副热带高空急流减弱,位置偏南,从而有利于华北地区的高空出现异常的辐合,中层为异常的辐散,抑制了季风降水的发展; 长江流域和华南地区则相反,季风降水降水加强。     

Sea-breeze-initiated rainfall over the east coast of India during the Indian southwest monsoon

Sea-breeze-initiated convection and precipitation have been investigated along the east coast of India during the Indian southwest monsoon season. Sea-breeze circulation was observed on approximately 70–80% of days during the summer months (June–August) along the Chennai coast. Average sea-breeze wind speeds are greater at rural locations than in the urban region of Chennai. Sea-breeze circulation was shown to be the dominant mechanism initiating rainfall during the Indian southwest monsoon season. Approximately 80% of the total rainfall observed during the southwest monsoon over Chennai is directly related to convection initiated by sea-breeze circulation.     

Large-scale interannual variation of the summer monsoon over India and its empirical prediction

Large-scale interannual variability of the northern summer southwest monsoon over India is studied by examining its variation in the dry area during the period 1871–1984. On the mean summer monsoon rainfall (June to September total) chart the 800 mm isohyet divides the country into two nearly equal halves, named as dry area (monsoon rainfall less than 800 mm) and wet area (monsoon rainfall greater than 800 mm). The dry area/wet area shows large variations from one year to another, and is considered as an index for assessing the large-scale performance of the Indian summer monsoon. Statistical and fluctuation characteristics of the summer monsoon dry area (SMDA) are reported. To identify possible causes of variation in the Indian summer monsoon, the correlation between the summer monsoon dry area and eleven regional/global circulation parameters is examined. The northern hemisphere surface air temperature, zonal/hemispheric/global surface air and upper air temperatures, Southern Oscillation, Quasi-biennial oscillation of the equatorial lower stratosphere, April 500-mb ridge along 75°E over India, the Indian surface air temperature and the Bombay sea level pressure showed significant correlation. A new predictor parameter that is preceding year mean monsoon rainfall of a few selected stations over India has been suggested in the present study. The stations have been selected by applying the objective technique ‘selecting a subset of few gauges whose mean monsoon rainfall of the preceding year has shown the highest correlation coefficient (CC) with the SMDA’. Bankura (Gangetic West Bengal), Cuddalore (Tamil Nadu) and Anupgarh (West Rajasthan) entered the selection showing a CC of 0.724. Using a dependent sample of 1951–1980 a predictive model (multiple CC = 0.745) has also been developed for the SMDA with preceding year mean monsoon rainfall of the three selected stations and the sea level pressure tendency at Darwin from Jan–Feb to Mar–May as independent parameters.     

特征时期黄土高原风化成壤强度的 空间特征与气候梯度*

文章基于15个剖面,采用土壤学使用的风化成壤强度指数(游离铁FeD/全铁FeT),对黄土高原S₀,L₁,S₁,S₄,S_5-1层位的风化成壤强度的空间变化进行研究,并与磁化率反映的特征进行对比。结果表明,冰期(黄土层)和间冰期(古土壤层)的风化成壤强度均呈现由东南向西北减弱的特征,与现代季风气候的基本格局一致。然而,冰期时(以L₁为代表)整个黄土高原南北气候梯度很弱,间冰期南北气候梯度远大于冰期,反映了冰期时夏季风环流对黄土高原影响很小,南北气候梯度更多体现了气候带的纬度效应。结果同时表明,间冰期时黄土高原地区风化成壤强度和南北气候梯度不具严格的对应关系。S₁和S_5-1指示了当时较强的夏季风环流,冬季风的影响相对亦较强,而S₀和S₄发育时期高原南北风化成壤强度的梯度明显减小,反映了当时黄土高原在夏季风影响的背景下,冬季风的影响亦减弱,导致南北梯度的减小。因此,黄土高原风化成壤强度的空间变化指示了冬、夏季风环流不同的消长关系,对研究高低纬度气候驱动力的相互作用具有重要意义。     

贵州荔波地区2000年来石笋高分辨率的气候记录

通过对荔波董哥洞石笋进行高精度的ICP MS或TIMS U系测年和碳、氧同位素分析，建立了荔波地区2 300a B.P.来高分辨率的古气候变化的时间序列。研究结果表明，贵州荔波地区2 300a B.P.以来石笋记录的季风气候变化，大致可分为8个气候(亚)期:① 2 300～1 800a B.P.为降温期，显示东亚夏季风减弱，东亚冬季风增强，气候干旱寒冷；② 1 800～1 080a B.P.气温有所回升，显示东亚冬季风缓慢减弱，东亚夏季风有所回升，表现为半湿润的温凉气候期；③ 1 080～680a B.P. 为降温期，气温再次下降，显示东亚冬季风再次增强，但降水相对增大，表现为寒冷湿润的气候期，是气候变化的关键转折时期；④ 680～550a B.P.温暖期，显示东亚夏季风再次增强，气温升高，降水增大，表现为温暖湿润的气候期。⑤ 550～400a B.P.寒冷期，显示东亚冬季风快速增强，气温下降，表现为寒冷湿润的气候环境，是近1 000年以来最冷的时期；⑥ 400～364a B.P.温凉期，显示东亚夏季风有所增强，气温有所回升，表现为温凉湿润气候环境；⑦ 364～324a B.P.冷凉期，显示东亚夏季风有所减弱，气温有所下降，表现为冷凉湿润气候环境；⑧ 324a B.P.至今，气候相对波动期，同位素记录曲线呈锯齿状波动，在其内包括若干个冷凉半湿润、冷湿的气候变化亚阶段。根据荔波董哥洞石笋的高分辨率的古气候变化的连续记录，揭示了荔波地区2 300a B.P.以来的一些百年尺度的重大气候事件——干旱寒冷期、隋唐温暖期(或小温暖期)、小寒冷期以及一些十年尺度的降水、温度变化。石笋记录的这种百年、十年尺度的突发性气候变化事件，与冰芯记录极为相似，反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的相关性，这对于认识现代气候系统变化以及对未来十年—百年尺度的气候预测和演化的驱动机制，具有重要的科学意义。