中世纪暖期南北半球气候变化特征与成因的模拟对比

利用通用地球系统模式CESM过去1500年气候模拟试验结果,对比分析中世纪暖期南、北半球气候变化特征及成因,对认识南、北半球暖期气候变化规律及其与外强迫变化的关系有重要科学意义。结果表明：中世纪暖期全球及南、北半球总体是变暖的,但仍存在峰谷变化,高纬地区增温幅度大于低纬地区,北半球中世纪暖期比南半球更为明显,其距平变幅也大于南半球。全球降水距平基本为正,南、北半球降水变幅基本相当,降水变化显著区域集中于低纬地区。太阳辐射是影响中世纪暖期全球及半球气温变化最显著的因素,火山活动对北半球气温变化也有较显著的影响。从全球尺度来看,降水由太阳辐射和火山活动共同影响,其中太阳辐射影响最为显著,但从半球尺度来看,火山活动是影响半球降水的重要因素。     

北半球冬季纬向平均环流的结构及对我国气候的影响

冬季对流层纬圈平均纬向风 (u)最主要的模态表现为两个相反符号的极值中心 ,一个在 30°～ 35°N之间 ,另一个则在 5 5°N。与此相联系的纬圈平均高度场最突出的模态也是有两个相反符号的中心 ,一个在 40°N附近 ,另外一个则在 6 5°N附近。因此 40°N和 6 5°N纬圈平均位势高度的差可以很好定义西风指数。西风环流的强弱不仅对北半球的气候有显著影响 ,对我国冬季的气温和降水也有显著关系。在高指数环流盛行的年份 ,我国普遍气温偏高。 16 0个站平均气温与西风指数的相关系数达到 0 .6 3。同时华北及以南降水增加 ,其中黄土高原、关中平原及以东地区相关最显著。 16 0站平均降水量与西风指数的相关达 0 .38。高指数年份里 ,西伯利亚高压和东亚大槽都减弱 ,低指数年份则增强 ,因此影响我国冬季气候     

近40年中国暖季日气温及其异常强度变化趋势

利用中国大陆453个测站1961～2000年的逐日平均气温资料,通过标准差和Skewness系数计算日气温距平强度,反映中国近40年来暖季(5-9月)气候变化趋势.近40年中国暖季增温的幅度有南北差异,以黄河流域为界,北边高纬增温更强烈;平均气温趋势有前后两段的显著差别,大致在1970年代后期实现向增温趋势的转变;最强的增温出现在1990年代以后.多数区域气温反映出季节内气候变率增大,显示暖季日平均气温趋于大的涨落.日气温距平和降水有良好的对应关系.由于降水时的气温降幅较大,故暖季中天气过程的降温和持续高温一样是季节内气候变率的重要信号,这在低纬沿海地区(如华南、云南)尤为明显.     

中国不同地区城市化对室内外气温影响的比较研究

以温带城市北京、低纬高原城市昆明和热带城市景洪为研究对象,利用由于城市扩大而受影响的气象站室内外气温资料和未受城市化影响的郊外气象站气温资料,得出3个地区受全球气候变暖影响,年平均气温均升高,增温幅度在(15.6~20.7)×10^-3℃/a间,以温带城市北京增温最显著;受城市化影响,年平均气温变率为(40.5~45.9)×10^-3℃/a间,以昆明最大;年平均室内气温变率在(20.6~133.1)×10^-3℃/a,北京最大。各气温变率在11~4月以温带城市北京最大,5~10月则以低纬高原城市昆明最大,显示了气温较低时气温变率有增大的趋势;由于城市面积扩大导致了受城市化影响气象站的室内外气温均升高,11~4月增温幅度大于5~10月;其中温带的北京朝阳气象站和低纬高原的昆明气象站的室内气温升高幅度大于室外气温,呈现显著的城市效应,而热带的景洪气象站室内平均气温增温幅度小于室外平均气温。     

近40年气候变化及其空间分异的多尺度研究——以内蒙古自治区为例

利用小波变换对内蒙古27个气象台站40年(1956~1995)的年平均气温和降水数据进行多尺度分析,结果表明,1956~1958是40年中最冷的年份,20世纪60年代初和90年代初是两个主要的气温升高和降水增加时期。在大时间尺度上,气温和降水基本处于相对高值,气温有逐渐增加趋势,部分气象台站的降水有减少趋势;中小尺度上气温和降水变化具有更多的表现形式,体现在气温冷暖变化和降水多少变化的频率和强度上。内蒙古气温变化的空间分布格局具有明显的沿纬度分布的特征,降水变化基本上体现了一种沿经度分布的空间格局。对内蒙古3~5月气候干湿状况研究表明,20世纪50年代末和80年代初是两个相对湿润时期,1994年后气候最为干燥,大时间尺度存在非常明显的气候由湿润到干燥的变化趋势;中小尺度上干湿状况变化较频繁。     

西北东部气候异常特征及其对冬季高原感热的响应

利用1960—2000年西北东部100个测站,经过面积权重区域平均的降水、气温资料,对该区域气候异常进行分析。结果表明：①对异常旱涝年,亚洲西风带环流及西太平洋副热带高压的位置最为关键。异常涝年,亚洲地区经向环流占优势,东亚大槽偏东,西太平洋副热带高压偏北;异常旱年,亚洲地区纬向环流占优势,东亚大槽偏西,西太平洋副热带高压偏南。②对异常冷暖年,极涡、西风带环流以及西太平洋副热带高压的状况最为关键。气温异常偏高年,北半球极涡强度及亚洲极涡强度均偏弱,欧亚地区盛行纬向环流,西太平洋副热带高压面积偏大,强度明显偏强,西伸脊点明显偏西,位置偏北;气温异常偏低年,北半球极涡强度及亚洲极涡强度均偏强,欧亚地区盛行经向环流,西太平洋副热带高压面积偏小,强度明显偏弱,西伸脊点明显偏东,位置偏南。③冬季高原感热与滞后一个季度的夏季降水、气温的相关较春季的相关更好。     

全球升温对中国区域温度纬向梯度的影响

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的气温变化分时间段进行了计算分析。用各个站点52年的气温序列斜率与纬度和海拔分别做了相关分析,发现气温变化幅度和纬度有着很好的相关性,特别是在冬季;但气温变化和海拔没有相关性。另外,通过对不同季节的温度变化情况进行计算和纬向分析,发现随着全球气温的持续上升,气温的纬向梯度在变小,变化的幅度是冬季大、夏季小,高纬度地区大、低纬度地区小。最后指出造成气温纬度梯度减小的主要原因是大陆度随纬度的不同分布。     

“世界的气候”一节的“三讲”

气候主要包含气温和降水两大要素。因此,教材在阐述完气温和气温的分布,降水和降水的分布之后,顺理成章地进入世界气候的学习。气温和降水是学习气候的前提,气候则是对前者的高度概况和加深。自然因素主要指地形、气候、河流、植被、土壤等,而气候因素又是自然因素中的重中之重,因此,本节教材的内容既是整个教材的重点,又是整个教材的难点所在,     

大气环流因子对北半球气温变化影响的研究

首先分析了北大西洋涛动(NAO)、北太平洋涛动(NPO)和南方涛动(SO)对北半球气温影响的空间分布特征。冬季大气涛动对温度方差贡献主要是在低纬和中高纬大陆地区及北太平洋部分区域,40°N以北大部分陆地总的贡献率达30%以上,热带3/4地区也在30%以上。近百年气温和大气涛动关系表明,三个涛动对北半球冬季、夏季和年平均气温的变化贡献分别达31.8%、2.6%和12.8%,也是以冬季影响最大。用大气涛动可以解释近20多年来气温上升的很大一部分方差,这说明可能在原有气温上升的趋势上,由于叠加了近期大气环流引起的气温变化,所以才形成了70年代末以来的加速变暖现象。     

红水河流域2009年后汛期8～10月降水偏少环流特征分析

选用国家气象局气候中心系统诊断预测室每月提供的500百帕环流指数、环流特征量资料等资料,对2009年红水河流域8～10月份降水偏少成因的主要环流特征进行分析,得出2009年8～10月500百帕亚洲地区中高纬以纬向环流为主;极涡中心偏向东、西半球,强度比常年偏强,位置偏北,不利于冷空气南下到低纬地区。南海夏季风爆发及结束时间比多年平均偏晚,强度较常年偏弱;副高位置偏西、偏北,强度偏强;热带气旋活动路径偏西、偏北。在这种大型环流形势的配置下,使得低纬大部地区产生较大降水的条件受阻,是造成红水河流域后汛期降水偏少的主要原因。     

近60年昆明市气候变化特征分析

利用线性倾向率、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验(MTT法)和小波分析等数理统计分析方法,分析昆明市近60 a气候变化趋势和气候突变特征。结果显示:近60 a昆明市气候变化呈气温升高、降水量略微减少的暖干化趋势;气温上升率0.24℃/10 a,降水量下降率3.89 mm/10 a;干季增温强于雨季,而雨季降雨量下降趋势明显;2001~2010年是近60 a来昆明气温最高、降水量最少的10 a;昆明市气温变化包含5~10、10~15 a左右周期,其降水量变化有10~15 a左右的周期变化特征。     

南岭同纬度带典型区域气候特征差异与成因分析

基于91个气象站观测值和大气环流模型CCSM3,对南岭同纬度典型区域的气候特征参数进行分析,并对未来不同区域的温度和降水进行预测,进一步探索净初级生产力对温度和降水的敏感性,并分析导致南岭同纬度带典型区域气候差异的可能原因。结果表明：1）南岭和同纬度其它区域呈现不同的干旱期和湿润期,撒哈拉沙漠、阿拉伯半岛沙漠和塔尔沙漠仅存在干旱期,墨西哥荒漠和南岭均存在湿润期,但两者湿润期出现的季节有差异。南岭在植物生长的春季和夏季雨热同期,而墨西哥荒漠雨水充沛的季节多在秋季。墨西哥除湿润期外,一年有两次干旱期,其中冬旱持续的时间较长。2）撒哈拉沙漠、阿拉伯半岛沙漠和塔尔沙漠的潜在蒸散、风速和日照百分率均高于墨西哥荒漠和南岭,但降水正好相反。墨西哥荒漠干季的水汽压与撒哈拉沙漠和阿拉伯半岛沙漠接近,低于该区域湿季及塔尔沙漠与南岭的值。3）在B1气候情景下,对2000―2099年5个阶段（每20年为一个阶段）与1981―2010年的温度和降水数据进行T-test检验发现,南岭同纬度5个典型区域的未来温度均呈极显著上升趋势（P＜0.001）,降水总体呈增加趋势,然而在不同阶段和区域也存在不同比例的显著减少和显著增加情况。4）通过比较5个区域是否存在温度或降水成为潜在生产力限制因子发现,南岭及同纬度的其它区域均为降水限制因子区域。其中,撒哈拉沙漠和阿拉伯半岛沙漠对降水的敏感性显著高于墨西哥荒漠、塔尔沙漠和南岭。5）南岭与同纬度其它区域气候迥异的原因除气候变化外,还包括海陆位置、人类活动干扰的强弱、地形地貌特征等因素。     

ANOMALOUS CALIFORNIA WINTERS AND THE ENSO PHENOMENA

Climate anomalies in California associated with ENSO episodes between 1910 and 1984 are investigated using “Superposed Epoch Analysis” techniques tested against randomization for statistical significance of the identified signals. The results indicate that statistically significant temperature departures from seasonal normals are associated with ENSO events and are characterized by positive anomalies in all seasons but especially in the key season of the event year and in the winter following the key season. Temperature anomalies associated with ENSO increase inversely with latitude. The largest temperature anomalies in the station superpositions occur not in the key season but in the winter following. This two-year persistence of temperature anomalies may be important in long-range forecasting. The spring and summer of the second year of the cycle are significantly warmer than the preceding two springs and summers. From the station superpositions, significant positive precipitation anomalies accompany the key seasons of ENSO episodes and persist through the following winter while the winter preceding the key season is abnormally dry. Areally averaged superpositions depict a dry winter and spring preceding the key ENSO season, a wet winter and spring in the episode year persisting into the following winter and spring in the north. A similar pattern exists in the south except that the fall and winter following the key season are abnormally wet. A division of ENSO episodes into “wet” and “dry” events produces no significant foreshadowing characteristics but highlights the indeterminacy of weather types associated with ENSO teleconnections in California as latitude increases. [Key words: climate, climatic anomaly, El Nino/Southern Oscillation, ENSO, California.]     

近15a新疆不同类型植被NDVI时空动态变化及对气候变化的响应

为了研究新疆不同类型植被对气候变化的响应,以地带性划分的植被类型作为研究对象,1998-2012年为时间尺度,利用GIS的空间分析方法结合数学统计方法,分析了新疆各地带植被覆盖变化的时空分布特征;并采用"多元回归+残差插值"的方法,模拟了气温和降水量的空间分布;利用SPOT VGT/NDVI数据以及气候数据(气温和降水量数据),分析了5个不同地带植被的动态变化、年际变化和生长季内各月变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)新疆各地带植被覆盖度存在着显著差异,其中,温带北部草原地带高植被区和浓密植被区的范围较广,植被覆盖度较高,而高寒荒漠地带的极低植被区占该地带面积的一半以上,且植被覆盖度最低。(2)新疆各地带植被覆盖在近15 a间呈波动增加的趋势,5个地带的植被覆盖均有所改善,其中,高寒荒漠地带和暖温带半灌木、灌木地带的植被覆盖改善较为明显,其余3个地带均有少部分地区出现轻微改善现象。(3)温带半灌木、矮乔木荒漠地带,暖温带半灌木、灌木荒漠地带和温带半灌木、灌木荒漠地带4~10月的平均气温呈上升趋势,而温带北部草原地带、高寒荒漠地带对应的平均气温则出现下降趋势。5个地带的降水量在该时段内均表现为下降趋势。(4)基于年际尺度,新疆各地带植被NDVI与气温、降水量的相关性均不显著;基于月尺度,各地带植被NDVI受降水量的影响比气温大。同时,仅有暖温带半灌木、灌木荒漠地带植被NDVI与气温存在1个月的滞后性,其余4个地带对气温和降水均不存在滞后性。     

近50年怒江流域中上游枯季径流变化及其对气候变化的响应

利用长序列观测记录,分析怒江流域中上游1960~2009年枯季气温和降水的变化规律,探讨近50 a来该流域中上游枯季径流变化特征及其对气候变化的响应规律。结果表明：怒江流域中上游冬季和春季气温均有上升趋势; 怒江流域中上游春季和冬季降水量均有增加的趋势;怒江干流道街坝站冬季和春季平均流量都有显著的增加趋势;无论是年最小1、7、30及90 d流量等枯季极值流量,还是75%,90%,95%等不同保证率枯水径流特征值,1990 s和2000 s均远高于其他年代,说明20世纪90年代以来怒江流域枯水径流有较为明显的增长。     

黑河流量对祁连山气候年代际变化的响应

利用祁连山区8个气象站自建站至2003年观测的月降水、气温资料, 在分析各站气候要素互相关的基础上, 建立了代表祁连山整体气候变化的1944-2003年历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列, 以及黑河上游莺落峡水文站观测的径流量, 分析了黑河流量与祁连山区降水、气温的年代际变化。结果表明: 祁连山气候演变存在非常明显的年际和年代际变化。自1970年代以来, 除夏季降水量呈上升趋势外, 秋、冬、春三季均表现出明显的变干, 尤其是秋、冬两季。本世纪初降水量又有增加趋势。比较过去60a气温变化, 1940年代最暖, 1960年代最冷。自1980年代以来, 祁连山区气候明显变暖, 各季气温显著升高, 尤以冬季升温最快, 目前已超过1940年代的暖期。1980年代的流量是过去60a中最大的10a, 1990年代有所减小。1990年代后期流量明显增加, 目前除春季外, 夏、秋、冬季已转入上升趋势。     

南水北调西线一期工程调水区径流量与影响因子关系分析——以达曲为例

以达曲为例,利用朱倭站1961~1996年的水文资料及东谷站的降水量资料,分析南水北调西线一期工程调水区径流量与影响因子的关系,结果表明:年平均气温呈上升趋势,其线性变率为0.24℃/10 a,36年共上升了0.864℃,以20世纪80年代以后上升趋势更为显著;年蒸发量呈增加趋势,其线性变率为+2.78 mm/10 a;年平均降水量及春、冬及非汛期降水逐年增加,其中年平均降水气候倾向率达+5.2 mm/10 a;调水区达曲的年平均径流及春、秋、汛期、非汛期流量呈逐年增加趋势,其中以春季和非汛期尤为明显。虽然气温升高、蒸发量增大,但这不是影响径流的直接因素,其增量还不足以抵消降水对径流的增加,降水是影响调水区径流量多少的主要气候因子。     

Changing climate affects vegetation growth in the arid region of the northwestern China

The northwestern China is a typical dry-land region of Inner Asia, where significant climate change has been observed over the past several decades. How the regional vegetation, particularly the grassland-oasis-desert complex, responds to such climatic change is poorly understood. To address this question, we investigated spatio-temporal changes in vegetation growth and their responses to a changing climate by biome and bioregion, using satellite-sensed Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data from 1982 to 2003, along with corresponding climate data. Over the past 22 years, about 30% of the total vegetated area showed an annual increase of 0.7% in growing season NDVI. This trend occurred in all biomes and all bioregions except Sawuer, a subregion of the study area with no significant climate change. Further analyses indicated that NDVI change was highly correlated with the current precipitation and evapotranspiration in growing season but was not associated with temperature. We also found that NDVI was positively correlated with the preceding winter precipitation. These findings suggest that precipitation may be the key cause of vegetation growth in this area, even for mountain forests and grasslands, whose growth are often regarded to be limited by low temperate in winter and early spring.     

近45 a广西降水和气温的气候特征

应用1957～2001年广西76站月降水和气温资料,利用趋势分析和旋转经验正交函数分解,对近45 a广西降水和气温的气候特征进行了分析.结果表明:广西年降水量没有明显的长期变化异常,但有地域特征,其中南部沿海年降水有明显增加的趋势;降水趋势也有明显的季节差异,春播期降水有全区性增加的趋势,且在上世纪70年代末有突变特征;在春播期、后汛期和冬季,降水场均可分为3个气候区,而全年、前汛期和秋季降水难以进行分区.广西年平均气温有极明显的增温趋势,变暖最显著的是广西北部、西南部及南部沿海;变暖主要发生在6、8、1     

腾格里沙漠周边地区1960-2012年气候变化特征

根据腾格里沙漠周边地区9个气象站点1960-2012年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度、日照时数和平均风速的观测资料,利用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区1960-2012年气候变化特征。结果表明:1960-2012年,腾格里沙漠周边地区年平均气温以0.34 ℃/10a的速率呈显著上升的趋势,并于1989年发生显著突变;从季节变化来看,冬季升温幅度最大,达0.52 ℃/10a;年平均最高、最低气温均呈显著上升的趋势,但是年平均最低气温的升温速率0.44 ℃/10a明显大于最高气温升温速率0.25 ℃/10a,增暖的不对称性导致年平均气温日较差以0.18 ℃/10a的速率显著减小。年降水量以1.08 mm/10a的速率增加,但变化趋势不显著,四季降水量均有不同程度的增加;湿润指数的变化亦不显著,年、春季、夏季和秋季湿润指数均有减小趋势,冬季湿润指数有增加趋势;年、季平均风速皆呈显著减小的趋势,年平均风速减小的速率为0.15 m·s^-1·(10a)^-1,日照时数以5.6 h/10a的速率呈不显著的增加趋势,各季节日照时数有不同的变化趋势,春季和夏季日照时数呈增加趋势,而秋季和冬季的日照时数呈减小趋势。