武汉区域百年地表气温变化趋势研究

考虑气温序列的非均一性,并对缺测数据进行合理插补,建立武汉区域1905~2005年、季3项气温序列。序列结果表明,100a来年均气温、年均最低气温均呈上升趋势,增温速率分别为0.014℃/10a和0.026℃/10a;年平均最高气温变化呈现微弱的下降趋势,变化速率为-0.003℃/10a,表明百年来武汉区域夜间增温趋势比较明显,白天气温变化不大;年平均最高气温与最低气温的变化具有不对称性。年平均气温、年平均最高气温存在两个暖期,时段为1920~1940年、1990~2005年,第一个暖期主要是夏、秋季气温偏高,冬、春季不明显,热在白天;第二个暖期则四季气温均偏高,冬、春季最明显,夏季较弱,暖在夜间。     

祁连山中部树木年轮宽度与气候因子的响应关系及气候重建

研究了祁连山中部不同海拔高度青海云杉的树轮宽度对气候因子的响应,重建了祁连山中部 230 a以来春季3~5月的降水和 170 a以来夏季6~8月的气温序列。结果分析发现,不同高度的云杉树轮生长对春季降水极为敏感,呈现显著正相关;对夏季气温的响应程度,各海拔高度却不相同,夏季气温对上、下限云杉生长有显著影响,但对于森林中部云杉作用并不明显,总体表现为负相关,夏季高温对树木生长不利。气候重建结果发现,祁连山中部的春季230 a以来经历了大幅度长阶段的干湿变化,存在明显的 69 a和 21a周期;170 a以来夏季气温变化频繁,存在明显的2~4a周期。目前,祁连山中部正处于相对干旱和温暖时期,呈现出向暖干方向发展的趋势。     

中国全新世气温变化特征

以中国全新世气温集成序列为资料,分析中国全新世气温变化特征,研究发现：全新世气温变化可以分为早全新世（11．5～8．8kaBP）波动升温期、中全新世（8．8～4．2kaBP）大暖期和晚全新世（4．2kaBP以来）转冷期3个阶段。8．0～6．2kaBP是暖期盛期,气温较现代高1℃多。全新世期间发生多次冷暖事件,有11．0kaBP、9．8kaBP、9．2kaBP、8．9kaBP、8．2kaBP、6．2kaBP、4．0kaBP、2．8kaBP、1．5kaBP和0．4kaBP等10次冷事件,有8次可以北大西洋相互对应;其中4．0kaBP和0．4kaBP是全新世最显著的冷事件;暖事件主要发生在8．6kaBP、4．7kaBP和3．5kaBP前后。全新世冷暖事件变化分别具有显著的1000a、700a的周期。     

1960～2014年北京极端气温事件变化特征

基于北京1960~2014年逐日最高温、最低温、平均气温实测数据,采取RHtest方法对气温序列进行均一性检验和修订。在此基础上选取16个极端气温指标,分析了北京市极端气温变化趋势和突变特征,探讨了冷暖极端气温指数对北京气候暖化的贡献。结果表明:1 1960~2014年北京气温暖化趋势明显,最低温增温速率远快于最高温,修订后增长速率为:最高温(0.17℃/10a)平均温(0.30℃/10a)最低温(0.51℃/10a);2冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数分别以-1.43 d/10a、-6.56 d/10a、-3.95 d/10a、-1.18 d/10a、-4.83 d/10a的趋势减小;3暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.12 d/10a、5.27 d/10a、1.22 d/10a、5.43 d/10a、0.84 d/10a、1.96 d/10a的趋势增加;4日最高(低)气温极高值、日最高(低)气温极低值和气温日较差的倾向率分别为0.21℃/10a、0.34℃/10a、0.31℃/10a、0.73℃/10a、-0.33℃/10a;5极端最低气温的变暖幅度大于极端最高气温,夜指数的变暖幅度大于昼指数,冷指数的变幅大于暖指数。极端气温冷指数、夜指数、低温指数的快速变化是近年来北京市气候暖化的最直接体现。     

近 58 a 中国北方地区极端气温时空变化及影响因素分析

基于北方地区 404 个气象站 1960—2017 年逐日最高气温、最低气温资料，应用线性倾向估 计法、Mann-Kendall 法、滑动 t 检验法、累积距平法和相关分析法，分析了极端气温的时空变化特 征，并探讨了气温指数的影响因素。研究表明：极端气温暖指数和极值指数呈上升趋势，冷指数和 气温日较差呈下降趋势；变化幅度中冷指数大于暖指数，夜指数大于昼指数，西北地区极端气温指 数变化幅度最大，东北地区最小。突变时间上，极端气温指数突变主要发生在 20 世纪 80 年代和 90 年代，暖指数和极高值指数晚于冷指数和极低值指数，东北地区极端气温指数突变时间最早，西北 地区最晚，突变后极端暖事件和气温极值事件进入多发阶段，极端冷事件进入少发阶段。1988— 2012 年极端气温指数的变化响应了全球变暖停滞现象。多数极端气温指数与经纬度、海拔高度显 著相关。北极涛动（AO）指数对极端气温的影响最强，对冷指数影响最明显。气溶胶光学厚度与多 数冷指数呈负相关，而与多数暖指数呈正相关。     

全球气候指数与天山地区气温变化遥相关分析

依据天山地区40个气象站点的实测气温资料和同期的全球气候指数,运用线性倾向估计和相关分析等方法,分析近63年来天山地区气温变化特征及其对全球气候变化的响应。初步得到以下结论:天山地区平均升温幅度为0.306℃/10a;南亚季风季风指数(SASMI)是影响天山地区气温变化的主要气候指数,春季SASMI与四季的气温均呈现正相关;夏季SASMI与春季气温呈现负相关,而与夏季气温呈现正、负两种相关;冬季SASMI与夏、秋、冬季气温均呈现正相关,说明春、冬SASMI对四季的升温均有一定影响。太平洋10年涛动(PDO)是影响天山气温变化的另一较为主要气候指数,夏季PDO与夏季气温呈现负相关,与冬季气温呈现正相关;秋季PDO与夏秋季气温均呈现负相关。夏季北大西洋涛动NAO与春季气温呈现负相关,与夏季气温呈现正负两种相关;夏冬季太平洋北美涛动(PNAO)与冬季气温呈现正相关,秋季印度洋偶极子(IOD)与春季气温呈现正相关。此外,上述气候指数对气温变化的影响,在空间上存在一定的差异性。     

新疆塔城地区极端气温变化特征及其影响因子分析

利用塔城地区7个国家气象观测站1961—2018年逐日气温资料,选用国际通用的10个极端气温指数,分析塔城地区极端气温的时空变化特征及其影响因子。结果表明:(1)塔城地区极端气温指数暖化趋势明显,最低气温极低值以0.97℃·(10a)^-1的倾向率显著升高,最高气温极高值以0.09℃·(10a)^-1的倾向率不显著升高;冷昼、冷夜、霜冻、冰冻日数分别以1.75、5.24、4.07、1.84 d·(10a)^-1的趋势减少,暖昼、暖夜、夏季、热夜日数分别以1.79、5.89、2.18、2.08 d·(10a)^-1的趋势显著增加;选取的10个极端气温指数未来变化趋势均与过去58 a趋势相同,且持续性较强。(2)冷指数与暖指数变幅表现出明显的不对称性,最低气温极低值变幅大于最高气温极高值,夜指数的变幅大于昼指数;大部分极端气温指数表现为地区北部的变暖幅度大于地区南部。(3)最低气温极低值、冷昼、冷夜在20世纪80年代初期发生暖突变;暖昼、暖夜、夏季、热夜、霜冻在90年代中期发生暖突变。(4)整体上来看,大气环流变化对冷指数的影响高于暖指数,其中冷昼、冷夜、霜冻、冰冻日数与冬季北半球、亚洲极涡面积指数正相关,与太平洋、北美、大西洋欧洲区极涡面积及欧亚、亚洲经向环流指数正相关,与欧亚、亚洲纬向环流、西藏高原指数负相关;暖昼、暖夜、夏季、热夜日数与夏季北半球、西太平洋副热带高压面积及西藏高原指数正相关。(5)冷、暖指数受大西洋、热带太平洋地区海表温度变化的影响存在差异;夜指数比昼指数对海表温度的响应更明显。     

宁夏罗山油松(Pinus tabulaeformis)树轮宽度对气候因子的响应分析

 树轮样本采自宁夏罗山油松纯林的下限和上限。建立了下限和上限的树轮宽度标准化年表,分析了树轮宽度与降水、气温、湿润指数(P/T)的相关关系,结果显示,下限和上限树轮宽度指数都与当年3月、5月、春季以及年降水量显著正相关,与7月气温显著负相关;下限树轮宽度标准化年表与气候要素的相关系数一般大于上限的相关系数,而且下限树轮宽度与前一年9月、秋季降水以及夏季气温的相关也达到显著水平,表明下限树轮宽度标准化序列对降水和气温单一气候要素的变化较敏感;下限和上限的树轮宽度指数和湿润指数(P/T)呈正相关关系,而且上限树轮宽度和3—8月湿润指数的正相关达到99%的置信水平,说明罗山油松纯林上限树轮宽度标准化序列对水热组合的响应较敏感。     

近55 a秦岭山区极端气温变化及其对区域变暖的影响

分析极端气温变化对气候变化研究具有重要意义。本文基于秦岭地区31个站点1960—2013年的逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,获得秦岭地区16种极端气温指数,采用线性倾向估计法、M-K检验和主成分分析法,研究各指数变化特征,以揭示极端气温变化规律及其对区域变暖的影响。结果表明:(1)近55 a秦岭地区极端气温呈上升趋势,且日最高气温的升幅大于日最低气温;极端气温暖指数升高,冷指数降低,且暖指数的变化幅度大于冷指数。(2)日最高(低)气温极高值、日最高(低)气温极低值和气温日较差的升幅分别为0.14(0.06)、0.38(0.11)、0.08℃/10 a,夏季日数、热夜日数、暖昼日数、暖夜日数、暖持续日数和生物生长季分别以3.91、1.89、2.59、2.24、1.29、3.15 d/10 a的趋势在增加,而冰冻日数、霜冻日数、冷昼日数、冷夜日数和冷持续日数以-0.7、-3.01、-1.79、-2.05、-0.45 d/10 a的趋势在减小。(3)近55 a秦岭地区极端气温指数变化趋势与全球及全国基本相同,但变化幅度相对偏小,突变时间主要集中在20世纪90年代。(4)近55 a秦岭地区气候变暖与极端气温指数的变化关系密切,其中夏季日数、热夜日数、暖昼日数、暖夜日数和冷昼日数是秦岭地区气候变暖的主要贡献者。     

近200年来秦岭2-4月历史气温重建与空间差异

利用改进的PPR(point-by-point regression)方法,将气温相关系数图与搜索圆进行加权平均得到搜索系数图,选取出秦岭气象站点与气温显著相关的树轮宽度年表,重建了秦岭地区32个气象站点1835-2013年冬末初春2-4月的平均气温。同时在考虑到南北坡差异的影响下,采用基于DEM的克里金(Kriging)插值法,将各气象站点重建序列进行插值,获取了秦岭的历史气温面域数据。取通过检验气象站点重建序列的平均值作为秦岭近200年来2-4月历史气温,重建结果表明:近200年来秦岭地区存在1835-1869年、1874-1886年、1918-1925年、1960-1998年四次偏冷期以及1887-1917年、1926-1959年、1999-2013年三次偏暖期。小波分析显示重建序列存在2~3年、2~5年、7~11年、11年准周期变化。秦岭南北坡冬末初春气候变化整体趋势较一致,但以1959年为转折点,1959年之前北坡较南坡气温变化剧烈,之后南坡比北坡剧烈。插值结果表明秦岭气温受地形影响显著,偏冷期的气温波动值比暖期低1℃左右,偏暖期的最低温有逐渐上升趋势。从空间差异来看插值结果发现坡向差异较为明显,北坡气温变化幅度除1960-1998年偏冷期为16.57℃外,基本呈缩小趋势,而南坡无明显变化。     

新疆伊犁地区近250年冷暖变化特征分析

用树木年轮年表可重建过去的气候，扩展对气候变化的全面估计，本文利用伊犁地区２２个树轮年表，重建了该地区２５０年平均温度序列，并对周期冷暖变化特征进行了分析，对未来趋作了预测。     

利用树木年轮重建阿勒泰地区1572—2014年初夏平均温度

利用阿勒泰地区3个高海拔西伯利亚落叶松(Larix sibirica)采样点的树轮样本,建立树轮宽度区域标准化年表(DKH)。通过相关普查发现,DKH年表与阿勒泰地区7个气象站当年6月平均温度显著相关,相关系数为0.705(P<0.00001),表明6月平均温度是影响树木年轮径向生长的主要气候限制因子。用DKH年表可较好地重建该地区1572-2014年共443 a的初夏平均温度,解释方差达49.6%,经验证表明温度重建序列是可信的。温度变化特征分析表明:重建初夏温度经历了10个偏暖和9个偏冷阶段,其中1605-1622年和1682-1723年分别是最暖和最冷的阶段,1875-1913年和1753-1804年分别是持续时间最长的偏暖和偏冷阶段。存在2.37~2.39 a、2.19 a的显著周期(P<0.05)和73.50 a、14.00 a、7.30 a、2.29 a、2.21 a的较显著周期(P<0.10)。在1684年、1719年前后均出现了由冷转暖的突变。空间相关分析表明文章重建的温度序列对阿勒泰地区温度具有较好的空间代表性。本研究重建的初夏温度序列与阿勒泰西部5-9月平均温度和阿尔泰山南坡温度序列相比较,具有较好的一致性。     

1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列重建

基于现代气象资料所建立的西安、汉中地区冬季降雪天数与年冬季平均气温之间的相关关系,根据清代档案所记载的西安与汉中地区冬季降雪日数,恢复了西安与汉中地区1736～1910年的年冬季平均气温,重建了1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列。序列分析表明,这两个地区年冬季平均气温变化趋势一致:18世纪和20世纪为暖期,19世纪为冷期,且20世纪的增暖趋势明显。与利用树轮重建的镇安初春(3～4月)温度序列对比分析表明:西安、汉中地区冬季平均气温与镇安初春温度的低频变化趋势基本一致,但镇安较西安与汉中有明显的位相提前。     

近2000年都兰树轮10年尺度的气候变化及其与中国其它地区温度代用资料的比较

据高分辨率的青海都兰树轮年表 ,将过去 2 0 0 0年的气候变化划分为 2 30’S以前的高温期 ,2 40’S～ 80 0’S冷暖波动强烈的低温期 ,810’S～ 10 70’S显著高温期 ,即中世纪暖期 ,10 80’S～ 1880’S的低温期 ,其中包括 142 0’S～1870’S的小冰期 ,以及 1890’S后的升温期。统计发现 11次极端高温或低温事件 ,以及几次大的突变事件全部出现于中世纪之前 ,指示 15 0’S～ 110 0’S期间气候运行的高度不稳定性。和中国东部、古里雅冰芯和青藏高原南部温度代用资料比较后发现 ,公元初至 3世纪前期的东汉暖期 ,3世纪后期至 7世纪初的魏晋南北朝冷期 (期间约380’S～ 46 0’S暖 ) ,中世纪暖期以及小冰期等几次重大的气候事件在中国东部、都兰和青藏高原南部序列中均存在。古里雅冰芯仅记录了前两次重要事件 ,中世纪暖期以及小冰期在该序列中表现微弱。 2 0世纪的升温在古里雅冰芯最显著 ,都兰、中国东部次之 ,而高原南部似乎不明显。     

呼图壁河流域过去313 a春季平均最高气温序列及其特征分析

 根据采自天山北坡中部呼图壁河流域6个采点的树木年轮样本,研制出该流域的树木年轮年表。通过相关普查发现,树轮差值年表与春季（5—6月）平均最高气温存在显著的负相关,最高单相关系数为-0.505,且具有明确的树木生理学意义。用喀音萨依（t）,喀音萨依（t+1）和希热克久热特（t+1）3个树轮差值年表序列可较好地重建呼图壁河流域313 a来该时段平均最高气温变化,交叉检验表明重建结果稳定可靠。呼图壁河流域313 a来春季平均最高气温重建序列具有如下特征：①经历了7个偏暖阶段和6个偏冷阶段;②存在7~18 a、30 a明显的准周期变化;③在1886年发生过一次明显的突变。     

利用树轮图像灰度重建南天山北坡西部初夏温度序列

通过相关普查发现,最大灰度标准化年表与6—7月平均温度存在显著的负相关,最高单相关系数为-0.588,且具有明确的树木生理学意义。利用阿合牙孜（AHY）次年、乔拉克铁热克（QLK）当年、腊拉散（LLS）当年、琼库什太（QKS）次年的最大灰度标准化年表能够较好地重建南天山北坡西部6—7月平均温度序列,方差解释量达55.2%,并通过交叉检验表明重建结果是稳定可靠。南天山北坡西部地区6—7月平均温度重建序列具有如下特征：①经历了6个偏暖阶段和5个偏冷阶段,且多个阶段与全球变暖有较好的响应;②利用功率谱分析发现11 a、52 a的准周期变化,利用小波分析对周期的时频变化研究发现气温中短周期振荡随时间不断减弱,进入20世纪这种趋势更加明显,同时50~60 a的长周期变化一直存在;③发生了2次明显的突变,其中包括1916年与1935年。     

博尔塔拉河流域过去461 a夏季温度的重建和分析

 根据采自天山北坡西段博尔塔拉河流域树木年轮样本,建立了该流域的树木年轮年表序列。通过相关普查得出,该年表与夏季（7-8月）月平均温度存在明显的负相关关系,且具有明确的树木生理学意义。用然布尔萨依（t+2）,铁里门萨依（t+1）和阿合峡特（t+2）三个差值树轮年表可较好地重建该流域461 a来该时段的月平均温度,并通过交叉检验可知所构建的方程是稳定可靠的。通过分析发现,博尔塔拉河流域461 a来夏季月平均温度经历了27个偏暖阶段,存在11 a、12 a、13 a、22 a、27 a、40 a、72 a、93 a、94 a、95 a、146 a和147 a的周期变化； 461 a来博尔塔拉河流域夏季月平均温度序列在1696年、1838年、1842和1962年发生过气温突变。     

树轮记录的新疆阿尔泰山1579-2009年初夏温度变化

对新疆阿尔泰山中段森林上树线西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树轮宽度标准化年表与区域气候要素进行相关分析,发现6月平均气温与树木径向生长存在显著相关关系（r=0.658,P<0.001）。据此重建的该地区1579-2009年间初夏温度变化曲线（解释方差为43.2%）表明,在过去431年,该地区经历了8个偏冷阶段和8个偏暖阶段,且对整个阿尔泰山有较好的空间代表性。功率谱分析表明,重建温度序列存在2.3a、2.4a的显著周期和3.9a、71.5a、95.3a的较显著周期。     

树轮宽度指示的川西色达7月平均最高气温变化

利用采自川西高原热基沟地区的树木年轮样本,建立了该地1506—2008年树轮宽度标准化年表。年表与川西高原色达和壤塘气象站前一年10月至当年9月的气候资料的相关分析结果显示,该年表与色达气象站7月平均最高气温相关较好,呈显著正相关关系,相关系数达0.63。利用该年表重建了该地区1506年以来的7月平均最高气温序列,通过“逐一剔除法”进行交叉检验,发现重建方程稳定可靠,方差解释量为39.7%。重建序列显示:暖期时段有5个,为1512—1548、1577—1590、1612—1660、1670—1687年和1704—1784年;冷期时段有7个,为1549—1579、1591—1611、1688—1703、1785—1828、1837—1856、1863—1902年和1962—1998年。同时,利用功率谱和小波分析法进行周期信号检测,发现重建序列存在着显著的周期振荡,主要有80～130年、24～33年、7～16年和2～3年左右的振荡周期。