青海南部冬季积雪和雪灾变化的特征及其预评估

利用1961-2003年青海南部牧区气象台站观测的气温、降水、积雪资料,用气候诊断方法分析了该地区积雪等气候要素的年代际演变特征以及雪灾变化的成因。结果表明:20世纪60-90年代冬季,青南牧区中雪和大雪出现的站次以及雪灾出现的站次有逐步增多的趋势,降雪量和地表平均积雪量每10 a分别增加1.454 mm、9.861cm,单站积雪量在4 100 m左右的高度上增加比较明显,冬季降雪和积雪增加的趋势和新疆完全一致。典型多(少)雪年500 hPa高度距平场高原西部与中国东部地区为“- ”(“ -”)型。未来10 a冬季积雪增多的趋势仍将维持,雪灾发生的几率仍然偏大。     

西藏高原不同时段雪灾的空间分布及大气环流特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2008年的10月至翌年4月逐日积雪资料,依据积雪深度和积雪持续日数两项要素组合的雪灾等级指标,分析了前冬、隆冬和春季3个时段西藏高原不同等级雪灾空间分布。结果表明：主要有3个雪灾发生高频中心区,即以聂拉木为中心的喜马拉雅山脉中段区、以嘉黎为中心的那曲地区中东部区及以错那为中心的喜马拉雅山脉东段区;在时段上雪灾主要出现在前冬和隆冬,春季最少,但在前冬和隆冬雪灾频率分布有较大的空间差异;喜马拉雅山脉中段区、阿里地区、那曲站以中灾和重灾为主。利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场数据,对区域性雪灾异常年和无雪灾年进行了合成分析,结果表明:前冬和隆冬北半球500 hPa中高纬环流非常相似,自大西洋东海岸向东至西太平有显著的“+-+-”波列,而春季中高纬从欧洲西部为“-+-+-+”波列;3个时段欧洲大陆长波槽脊异常加强,经向环流发展;前冬和隆冬欧亚大陆高度距平场为西高东低,春季正好相反;雪灾年与无雪灾年极涡、乌拉尔山高压脊、贝加尔湖高压脊和北美大槽的强度、位置有较大的差异,而东亚大槽只是春季有所差别外其他时段不明显。     

陕西汛雨开始日期异常的气候特征及其影响系统

利用陕西省1961—2018年逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海温资料,基于合成分析、相关分析等方法,研究了陕西汛雨开始早晚的气候特征及其影响系统。结果表明:陕西入汛日具有显著的年际和年代际变化特征,20世纪60年代主要以偏晚为主,70、80年代以偏早为主,90年代偏晚,进入21世纪以后以偏早为主,雨季主要集中在7月上旬至中旬中期。入汛偏早年,东亚副热带西风急流于6月下旬北跳,强度偏强,北跳偏早,欧亚中高纬为两槽一脊,副高偏强、偏西、偏北;低层,孟加拉湾至中国南海为巨大的气旋式距平环流,西北太平洋为显著的反气旋距平环流。入汛偏晚年,环流系统与偏早年相反。入汛早晚与冬春季海表温度相关,当冬季印度洋、春季热带北大西洋海温偏高,有利于入汛。     

宁夏春季典型沙尘暴年环流特征量分析

利用近1960-2000年宁夏春季沙尘暴发生次数及常规气象与环流特征量、海温等资料, 首先分析得出了宁夏近41a来沙尘暴发生频次的变化规律; 其次通过对宁夏典型沙尘暴多、少年气候特征对比分析, 发现沙尘暴多、少年前期气象要素及环流特征量存在明显差异: 沙尘暴少(多)发年前一年夏季及前一年夏季到当年春季累积降水量偏多(少); 冬春季冷空气活动次数偏少(多); 前期及同期北半球极涡面积偏小(大)、强度偏弱(强); 冬季东亚大槽位置偏东(西)、强度偏弱(强); 前一年春季北太平洋海温距平场表现为厄尔尼诺遥相关分布型(反厄尔尼诺遥相关分布型)。依据作用机理, 提出了在西北地区生态环境局部治理、整体恶化背景下, 宁夏春季沙尘暴发生频次减少, 主要是东亚环流调整、冬季风减弱所致, 同时还形成了宁夏春季沙尘暴短期气候趋势预测概念模型。     

长江下游越冬期冷暖长期变化与大型环流低频振动

本文运用上海112年月平均温度资料和1月、10月的月平均海平面气压场110年资料,分析了以上海资料为代表的长江下游地区越冬季节温度由偏冷转向偏暖的长期变化及其有关联的大型环流系统的低频振动。发现近百年中前冬11月、12月和后冬2月这三个月的冷暖长期变化相似,特点是前50年左右偏冷占优势;后50年左右偏暖占优势,相应地10月大型环流中亚洲大陆冷高压的优势是前50年偏强偏东;后50年偏弱偏西,北太平洋高压的变化趋势则是前50年偏弱;后50年偏强。1月气温的长期变化与上述11月、12月和2月的冷暖变化不同,对应的大型环流低频振动也不同。     

青藏高原冬季积雪时空变化特征及其与北极涛动的关系北大核心CSCDCSSCI

青藏高原积雪不仅是气候变化的敏感指示器,而且对亚洲季风区乃至全球气候具有显著影响。利用2002-2014年MODIS积雪覆盖范围产品及ERA-Interim再分析资料,采用气候统计诊断方法探究了青藏高原冬季积雪的时空变化特征及其与北极涛动(AO)的关系,结果表明:(1)高原冬季积雪空间分布差异明显,高原西部和东南部多雪,中部和北部少雪,东部积雪年际变化大,西部多雪区积雪较为稳定。(2)高原冬季积雪EOF分解第一模态具有东—西反位相变化特征,当高原东部积雪偏多(少)时,西部积雪偏少(多)。(3)该模态与AO密切相关。AO正位相时,东亚大槽减弱,南支槽加深东移,西太平洋副高加强使得更多暖湿气流到达高原,有利于高原东部降雪,而高原西南侧阿拉伯海附近存在反气旋异常,使得阿拉伯海的水汽不易抬升进入高原西部,高原西部盛行干燥的下沉气流异常,造成少雪的环流背景,且地表温度偏高不利于积雪维持,从而导致高原西部积雪的减少;AO负位相时,东亚大槽增强使得冬季风加强,高原东部受来自西北的干冷气流控制,不利于降雪产生,高原西南侧出现气旋异常,促使来自阿拉伯海和孟加拉湾的暖湿气流输送至高原西部,与来自西伯利亚的冷空气相遇,营造多雪的环流背景。     

青藏高原冬季积雪时空变化特征及其与北极涛动的关系

青藏高原积雪不仅是气候变化的敏感指示器,而且对亚洲季风区乃至全球气候具有显著影响。利用2002-2014年MODIS积雪覆盖范围产品及ERA-Interim再分析资料,采用气候统计诊断方法探究了青藏高原冬季积雪的时空变化特征及其与北极涛动(AO)的关系,结果表明:(1)高原冬季积雪空间分布差异明显,高原西部和东南部多雪,中部和北部少雪,东部积雪年际变化大,西部多雪区积雪较为稳定。(2)高原冬季积雪EOF分解第一模态具有东—西反位相变化特征,当高原东部积雪偏多(少)时,西部积雪偏少(多)。(3)该模态与AO密切相关。AO正位相时,东亚大槽减弱,南支槽加深东移,西太平洋副高加强使得更多暖湿气流到达高原,有利于高原东部降雪,而高原西南侧阿拉伯海附近存在反气旋异常,使得阿拉伯海的水汽不易抬升进入高原西部,高原西部盛行干燥的下沉气流异常,造成少雪的环流背景,且地表温度偏高不利于积雪维持,从而导致高原西部积雪的减少;AO负位相时,东亚大槽增强使得冬季风加强,高原东部受来自西北的干冷气流控制,不利于降雪产生,高原西南侧出现气旋异常,促使来自阿拉伯海和孟加拉湾的暖湿气流输送至高原西部,与来自西伯利亚的冷空气相遇,营造多雪的环流背景。     

陕西春季干旱与多雨的环流特征对比分析

选用陕西86个气象站1961-2007年3~4月降水量和NCEP/NCAR再分析资料,利用标准化降水指数确定陕西春季干旱与多雨的划分指标,并对陕西省春季干旱与多雨年的同期和前期大气环流特征进行了合成分析,结果表明陕西春季降水具有南多北少,年际变率大等特点。陕西春季干旱少雨年同期500 hPa欧亚中高纬度距平场呈"-+-"分布,反映了中亚长波脊强盛,东亚大槽偏深的主要环流特征;而陕西春季多雨年乌拉尔山和日本海为正距平,鄂霍次克海和咸海、里海为负距平,欧亚中、高纬度距平场呈反位相分布,反映乌山阻塞高压建立与崩溃过程中,中亚长波槽经高原东移的环流特征,东亚中纬度纬向环流发展,冷空气易滞留在偏北地区,暖湿气流活跃更易北上,形成了陕西春季多雨天气。从850 hPa流场分布看,陕西春季多(少)雨通常对应同期对流层低层亚洲大陆东岸偏南气流的增强(减弱)。此外前年冬季乌山高压脊偏弱(强)和东亚大槽偏浅(深)与陕西春季多(少)雨有密切联系。     

宁夏春季沙尘暴频次异常与北太平洋海温异常的关系研究

利用宁夏沙尘暴频次资料、500 hPa环流特征量资料、NCEP再分析资料、北太平洋海温场格点资料,采用相关分析、合成分析、小波变换、SVD分析,对宁夏沙尘暴频次与北太平洋海温场的关系进行了研究,探讨了北太平洋海温场通过影响大气环流异常再影响沙尘暴异常的途径。结果表明：宁夏春季沙尘暴频次与前一年10月到当年5月加利福尼亚海温有显著的负相关关系,关键区海温冷、暖异常与宁夏春季沙尘暴日数多、少有较好的时频对应关系;另外发生在北太平洋的厄尔尼诺事件对宁夏春季沙尘暴有重要影响,当北太平洋海温场呈厄尔尼诺（拉尼娜）型分布时,宁夏各地沙尘暴日数以偏少（多）为主。加利福尼亚海温通过影响大气环流,进而影响宁夏沙尘暴的发生,冷水年春季（3—5月）,欧亚大陆高空系统较强,环流经向度加大,蒙古气旋加深,有利于极地冷空气南下;从风场形势看,冷水年河套至甘肃、内蒙西部及蒙古国中西部一带高层盛行西北风,而低层多为东南风,这种不稳定形势,也为西北沙尘暴的发生发展创造了有利气候条件。另外,冷水年冬春季东亚大槽位置以偏西为主,极涡强度偏强的年份占优势,西风环流指数负距平的年份偏多,经向环流偏强,冷锋活动频繁,大部分冬季平均气温偏低,表明冬季风偏强的年份为主;而暖水年基本相反。     

青海南部地区40多年来气候变化的特征分析

利用1961-2003年气温、降水、积雪等气象观测资料,分析了青海南部地区年际、年代际及各季气候变化的特征和规律。结果表明:该地区秋季气温升高最为明显,这有别于我国华北、东北、西北东部和新疆等地区冬季增温最为显著的特点;降水量冬、春季呈增加的趋势,而夏、秋季呈减少趋势;地表积雪量冬、春季的平均增加量分别为15.1cm和3.8cm,而夏、秋季的平均递减量分别为0.3cm和0.2cm。气候变暖和冬、春季降水增多以及冬、春季平均积雪量的跨季节异常或持续维持是导致青海南部地区20世纪80~90年代雪灾增多的最直接原因之一。冬、春季降水和地表积雪的增加,使得雪灾发生的频次增加,危害程度加重;而夏、秋季降水和积雪减少、气温升高、地表蒸发加大、水资源量减少,干旱出现的几率增大,影响畜牧业生产,制约当地经济发展。     

MODIS Derived Equilibrium Line Altitude Estimates for Purogangri Ice Cap,Tibetan Plateau,and their Relation to Climatic Predictors (2001–2012)

The variation of the equilibrium line altitude can be used as an indicator for glacier mass balance variability. Snow lines at the end of the ablation period are suitable proxies for the annual equilibrium line altitude on glaciers. We investigate snow lines at Purogangri ice cap on the central Plateau in order to study the interannual variability of glacier mass balance. Datasets of the daily Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer snow product MOD10A1 were used to infer transient snow line variability during 2001–2012 and to derive regional‐scale, annual equilibrium line altitude. The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer snow albedo embedded within the snow product was compared with high‐resolution Landsat imagery. An albedo threshold was established to differentiate between ice and snow and the 13th percentile of the altitudes of snow‐covered pixels was chosen to represent the snow line altitude. The second maximum of the snow line altitudes in the ablation period was taken as a proxy for the annual equilibrium line altitude. A linear correlation analysis was carried out (1) between interannual variability of the equilibrium line altitude at Purogangri ice cap and various climate elements derived from the High Asia Reanalysis, and (2) between interannual variability of the equilibrium line altitude and the circulation indices North Atlantic Oscillation and Indian Summer Monsoon. Results suggest that air temperature and meridional wind speed above ground in July, as well as the lower tropospheric zonal wind in June and August play a crucial role in the development of the annual equilibrium line altitude.     

青藏高原积雪分布与变化特征

本文对青藏高原ＳＭＭＲ修积雪深度、ＮＯＡＡ周积雪面积、地面台站积雪深度进行了分析。结果表明青藏高原东西两侧多雪与腹地少雪形成鲜明对比,高原东部是高原积雪年际变化最显著的地区,它主导了整个高原积雪的年际变化,并且与西部多雪区年际波动呈反位相关系。从６０年代到８０年代积雪年际波动幅度有明显增加趋势,积雪变化具有３年左右准周期。随着全球变暖,青藏高原积雪将会有所增加。     

近50年青藏高原东部冬季积雪的时空变化特征

选取青藏高原东部地区1961-2010 年64 个测站的积雪数据,分析了冬季积雪日数的空间分布和年代际变化特征,结果表明：高原东部冬季积雪空间分布差异较大,巴颜喀拉山、唐古拉山和念青唐古拉山多雪且变率大,藏南谷地、川西干暖河谷地带及柴达木盆地少雪且变率小,这样的空间分布是由周边大气环流系统及复杂局地地形共同造成的;高原东部冬季积雪表现出“少—多—少”的年代际变化特征,分别在80 年代末和20 世纪末发生由少到多和由多到少的两次突变,尤其是20 世纪末的突变更为显著;降雪和气温的变化是影响积雪日数的重要因素,其中降雪的影响更为显著;80 年代末高原冬季降雪由少到多的突变是造成积雪日数发生相应变化的主要原因;20 世纪末高原冬季气温和降雪分别发生由低到高和由多到少突变,其影响叠加导致积雪日数发生了更为显著的突变。     

基于县域尺度的青藏高原牧区积雪雪灾风险分析(英文)

Snow disaster is one of the top ten natural disasters worldwide, and the most severe natural disaster to affect the pastoral areas of the Qinghai-Tibet Plateau. Based on the hazard harmfulness data collected from historical records and data collected from entities affected by this hazard in 2010, a comprehensive analysis of the 18 indexes of snow disaster on the Qinghai-Tibet Plateau was conducted, encompassing the hazard harmfulness, the amount of physical exposure the hazard-bearing entities face, the sensitivity to the hazard, and the capacity to respond to the disaster. The analysis indicates that:(1) areas at high-risk of snow disaster on the Qinghai-Tibet Plateau are located in certain areas of the counties of Yecheng and Pishan in the Xinjiang region;(2) areas at medium-risk of snow disaster are found between the Gangdise Mountains and the Himalayas in the central-western part of the Qinghai-Tibet Plateau, and the southeastern part of the southern Qinghai Plateau;(3) the risk of snow disaster is generally low throughout the large area to the south of 30°N and the region on the border of the eastern Qinghai-Tibet Plateau. Overall, the risk of snow disaster in high-altitude areas of the central Qinghai-Tibet Plateau is higher than that at the edge of the plateau.     

1980—2019年中国西北地区降雪和融雪时空变化特征北大核心CSCDCSSCI

西北地区降雪和融雪特征的长期变化对于融雪洪水过程的准确模拟具有重要意义。本研究基于1961—1979年站点观测的日降水和气温等数据,首先对比了湿球温度法、KS方法和双临界气温法计算的降雪量,确定了精度最高的双临界气温方案,进而计算了1980—2019年的日雪雨比,最后分析了雪雨比、降雪开始日期和融雪开始日期的变化规律。结果包括:①春季平均气温呈显著上升趋势,随海拔上升升温速率减小,青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区春季气温上升速率略低于北疆、南疆、河西走廊及内蒙古西部,春季雪雨比在海拔1000 m以上呈显著下降趋势,在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈显著下降趋势;秋季平均气温显著上升,随海拔上升升温速率增大,空间上在青藏高原地区上升速率最快,秋季雪雨比在不同海拔和部分气候分区都呈不显著下降趋势;冬季平均气温在海拔2000 m以上呈现显著升温,且随着海拔的升高升温速率加快,空间上在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈现显著升温,降雪量在1000~2000 m呈现显著增加趋势,空间上在北疆地区呈现显著增加趋势。②降雪开始日期随着温度的升高在所有区域都没有显著的推迟,每一年的降雪开始日期在不同高程带和不同气候区之间的差别没有变化,仍为30~40d。③融雪开始日期在所有海拔区间和气候分区都呈现出显著的提前趋势,每一年的融雪开始的日期在不同高程带和不同气候区的差别仍为25~30d。降雪和融雪特征的变化说明气候变化可能已经对融雪洪水的特征产生了明显的影响。     

Glacier extent in a Novaya Zemlya fjord during the "Little Ice Age" inferred from glaciomarine sediment records

Glacier activity at Russkaya Gavan', north-west Novaya Zemlya (Arctic Russia), is reconstructed by particle size analysis of three fjord sediment cores in combination with ¹⁴C and ²¹⁰Pb dating. Down-core logging of particle size variation reveals at least two intervals with sediment coarsening during the past eight centuries. By comparing them with reconstructions of summer temperature and atmospheric circulation, these intervals are interpreted to represent two cycles of glacier advance and retreat sometime during ca. AD 1400–1700 and AD 1700–present. Sediment accumulation thus appears to be sensitive to century-scale fluctuations of the Barents Sea climate. The identification of two glacier cycles in the glaciomarine record from Russkaya Gavan' demonstrates that during the "Little Ice Age" major glacier fluctuations on Novaya Zemlya occurred in broad synchrony with those in other areas around the Barents Sea.     

Interdecadal correlation of solar activity with Tibetan Plateau snow depth and winter atmospheric circulation in East Asia

Studies on the impact of solar activity on climate system are very important in understanding global climate change. Previous studies in this field were mostly focus on temperature, wind and geopotential height. In this paper, interdecadal correlations of solar activity with Winter Snow Depth Index (WSDI) over the Tibetan Plateau, Arctic Oscillation Index (AOI) and the East Asian Winter Monsoon Index (EAWMI) are detected respectively by using Solar Radio Flux (SRF), Total Solar Irradiance (TSI) and Solar Sunspot Number (SSN) data and statistical methods. Arctic Oscillation and East Asian winter monsoon are typical modes of the East Asian atmospheric circulation. Research results show that on interdecadal time scale over 11-year solar cycle, the sun modulated changes of winter snow depth over the Tibetan Plateau and East Asian atmospheric circulation. At the fourth lag year, the correlation coefficient of SRF and snow depth is 0.8013 at 0.05 significance level by Monte-Carlo test method. Our study also shows that winter snow depth over the Tibetan Plateau has significant lead and lag correlations with Arctic Oscillation and the East Asian winter monsoon on long time scale. With more snow in winter, the phase of Arctic Oscillation is positive, and East Asian winter monsoon is weak, while with less snow, the parameters are reversed. An example is the winter of 2012/2013, with decreased Tibetan Plateau snow, phase of Arctic Oscillation was negative, and East Asian winter monsoon was strong.     

Synoptic conditions of heavy snowfalls in Europe

Synoptic conditions of heavy snowfalls at four stations in Europe (Oslo, Bremen, Smolensk and Budapest) were analyzed using daily data of snow cover depth from 50 winter seasons (1960/1961–2009/2010). Composite maps of the sea level pressure and 500 hPa geopotential height means and anomalies were presented for the days with an increase in snow depth by ≥10 cm, for each station separately. In the same way, maps were presented for the 850 hPa temperature and the precipitable water content. Additionally, 48 h back trajectories of air masses for the chosen days with the highest amount of snowfall were constructed, using the NOAA HYSPLIT model. Negative anomalies of sea level pressure and 500 hPa heights, which correspond to low‐pressure systems spreading over Europe, are prerequisites for the occurrence of heavy snowfalls at each analyzed location. In Budapest, heavy snowfalls appear as a result of cyclonic cold fronts from the Mediterranean Sea. Another typical location of snow‐bringing low‐pressure systems is the Baltic Sea region. Negative pressure anomalies over the North Atlantic with a low‐pressure centre over the Norwegian Sea cause snowfalls in Oslo. There are two main sources of air masses bringing abundant snowfalls in Europe: the Atlantic region and Mediterranean. According to back trajectories, the humid air masses are transported over long distances and on the way they are shifted from the low troposphere in the source regions to the upper layers.