1854-2010年川西高原北部初夏气温变化与全球海表温度关系初探

本文利用主成分分析法提取了川西高原北部5个样点反映气温变化的树轮宽度年表的主成分年表,其中第一主成分年表(PC1)的方差贡献率为59.52%,能够较好地代表川西高原北部地区树轮宽度变化的共同特征。在器测时段内(1961-2010年),PC1年表、6-7月区域平均气温观测序列与东亚气温场的相关分布较为一致,均与中国的西北-青藏高原一带以及西伯利亚东部呈现显著的正相关(r > 0.443,p < 0.001),表明PC1年表能够反映较大空间范围的气温变化特征。器测时期,PC1年表和观测序列与全球海温场的相关分析表明,两者均与西太平洋、印度洋及北大西洋海域显著正相关,反映了在海气相互作用过程中多个海区海表温度变化可能对研究区气温变化有一定影响;而利用PC1年表在更长时间尺度(1854-2010年)及分阶段分析则发现不同阶段对区域气温起主导作用的海区有比较明显的差异,甚至在比较大的空间范围内在不同阶段出现相反的分布型,且由相关系数反映出的海气相互作用强度也具有显著的差异,气温波动较大时,海气相互作用也比较强烈。异常年分析则反映出西北太平洋和北大西洋海温异常对研究区气温异常具有持续稳定的影响。     

Interdecadal change in Western Pacific Subtropical High and climatic effects

Western North Pacific Subtropical High is a very important atmospheric circulation system influencing the summer climate over eastern China. Its interdecadal change is analyzed in this study. There is a significant decadal shift in about 1979/1980. Since 1980, the Western North Pacific Subtropical High has enlarged, intensified, and shifted southwestward. This change gives rise to an anti-cyclonic circulation anomaly over the region from the South China Sea to western Pacific and thus causes wet anomalies over the Yangtze River valley. During the summers of 1980–1999, the precipitation is 63.9 mm above normal, while during 1958–1979 it is 27.3 mm below normal. The difference is significant at the 99% confidence level as at-test shown. The southwestward expanding of the Western North Pacific Subtropical High also leads to a significant warming in southern China, during 1980–1999 the summer mean temperature is 0.37°C warmer than that of the period 1958–1979. The strong warming is primarily due to the clearer skies associated with the stronger downward air motion as the Western North Pacific Subtropical High expanding to the west and controlling southern China. It is also found that the relative percentage of tropical cyclones in the regions south of 20°N is decreasing since the 1980s, but in the regions north of 20°N that is increasing at the same time. The Western North Pacific Subtropical High responds significantly to sea surface temperature of the tropical eastern Pacific with a lag of one-two seasons and simultaneously to sea surface temperature of the tropical Indian Ocean. The changes in the sea surface temperatures are mainly responsible for the interdecadal variability of the Western North Pacific Subtropical High.     

中国北方农牧交错带春季风速的年际变化与冬季海温的关系

利用中国北方农牧交错带1979—2016年64个气象台站的逐日风速资料、ERSST海温数据以及ERA-Interim再分析资料,探讨了前期冬季海温与北方农牧交错带春季风速年际变化的关系。研究表明,北方农牧交错带春季的风速存在强烈的逐年波动,年际方差占总方差的比例为36%。影响农牧交错带春季风速年际变化的前期冬季海温在北大西洋20°N~65°N区域呈现“负、正、负”的异常分布,在北太平洋10°N~55°N、130°W~180°区域呈现“负、正”的异常分布。冬季的海温异常与研究区春季风速年际变化联系的桥梁是北半球大尺度大气环流的异常。当北大西洋海温从高纬至低纬呈现“负、正、负”的异常分布时,从北大西洋至东亚位势高度呈明显的“正、负、正、负”的波列特征;当北太平洋海温从高纬至低纬呈现“负、正”的异常分布时,从北太平洋至东亚位势高度呈“负、正、负、正、负、正”的三波型分布。二者均能影响东亚地区春季大气环流的变化,导致东亚地区上空产生一个异常的气旋性环流,该气旋性环流在对流层中层与低层均存在,是造成研究区风速变化的直接原因。冬季海温与研究区春季风速的显著相关,说明冬季海温对农牧交错带春季风速的年际变化具有超前指示意义。利用北大西洋和北太平洋海温异常中心区的冬季海温作为预报因子,建立春季风速预报模型,可以解释风速年际变化的32%,回报交叉验证结果表明,海温与风速的时间滞后关系是显著和稳健的。     

极点对称模态分解下陕西气候变化特征及影响因素

全球变暖背景下,受人类活动和气候系统波动共同影响,气候要素响应具有非线性、非平稳特征,如何识别气候变化多时间尺度信息,是当前研究的热点话题。基于1970-2017年气温和降水逐日数据,辅以滑动平均、趋势分析和极点对称模态分解(ESMD)等方法,对陕西3大地理单元气候时空特征进行分析,进而探讨不同海区厄尔尼诺指数与气温、降水变化的响应关系。结果表明:1970-2017年,陕北气候变化经历“暖干-冷湿-暖湿”的变化过程;关中和陕南气候在20世纪80-90年代末呈现暖干化,随后增温停滞,降水增多,近期再次呈现暖干化;利用ESMD对陕西气温和降水变化信号进行分解,发现区域气温响应变暖停滞,是受年代波动影响,周期为9.2~11.5 a左右;从趋势项分析,除陕北气温平稳波动之外,关中和陕南气温增速并未减缓;在影响因素上,不同海区海温异常与陕西气温、降水变化相关性存在差异。其中,气温影响主要在中国东部海区,且与NINO A区、黑潮区海温显著正相关;影响降水变化的关键海区在赤道太平洋,即赤道太平洋中部海温异常偏高时,关中和陕南降水呈现下降,而赤道太平洋东部海温异常偏高,陕北降水减少更为明显。     

中国东北夏季温度年代际变化特征

东北地区夏季温度变化主要有4个独立模态,其中EOF1呈全区一致型为第一模态,占总方差贡献的72%左右,其时间系数呈现多年代际尺度变化;其他3个模态仅分别占总方差贡献的10%、4%和3%,表现出受海洋、地形及纬度差异的影响,呈南北向、东西向和山脉与平原地区的反向异常分布型;突变和小波分析进一步揭示EOF1模态的多年代际尺度变化具有突变性质,2007~2010年受20 a左右周期影响,东北地区温度变化全区一致的模态时间系数处于负值为主的阶段,值得关注。东北地区夏季温度变EOF1模态与北半球500 hPa高度场和对流层中上层纬向风场(西风急流)在30oN~40oN呈环球尺度带状显著正相关分布,在东北亚地区纬度较高,可达60oN附近,而且该区500 hPa高度场与东北夏季温度EOF1模态多年代际变化近于同步。EOF1模态与靠近亚洲大陆沿岸和西太平洋暖池(包括印度洋的中部和北部)、南太平洋环澳大利亚、靠近北美大陆及北大西洋北部的漂流区和北赤道漂流区的海表温度存在显著的同步正相关,而与太平洋海表温度的年代际振荡模态亦有较显著的正相关;表明东北地区夏季温度的EOF1模态与北半球海-气系统多年代际变化联系密切,同时也受到全球变暖的影响。     

神农架地区树轮δ18O序列的气候指示意义

通过对湖北省神农架巴山冷杉(Abies forrestii)树轮纤维素氧同位素的分析,建立了1790-2011时段的年分辨率的δ¹⁸O年表。将树轮δ¹⁸O序列与邻近的巴东气象站记录的气候数据、大气环流数据以及南海海温进行对比分析,研究了树轮δ¹⁸O序列对气候要素的响应。结果表明,神农架地区树轮δ¹⁸O序列与该地区气候要素密切相关：与当年6-7月降水量呈负相关、与当年3-4月温度呈正相关,与当年6-7月相对湿度呈负相关。同时,树轮δ¹⁸O序列与当年2-3月北半球副高面积指数(5E-360)、9月南海副高面积指数(100E-120E)、1月太平洋极涡面积指数(Zone 2,150E-120W)及4-5月南海海温(SST)呈显著正相关;与当年1月南方涛动指数(SOI)呈负相关。表明树轮δ¹⁸O序列在一定程度上记录了大尺度的大气环流信息。该研究有助于进一步认知神农架地区树轮稳定氧同位素在过去气候变化研究中的潜在价值,为进一步气候重建研究提供科学依据。     

西太平洋副热带高压的年代际变化 及其气候影响

西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统，本文主要分析了其年代际尺度的变化。发现在１９７９／１９８０年前后，其强度和范围发生了一次明显的年代际尺度的变化。１９８０年代以来，副高明显偏强，范围向西向南显著扩展。副高的年代际变化也对我国东部地区的气候产生了显著的影响。主要表现在近２０多年来长江中下游地区夏季降水显著增加，华南地区夏季气温显著偏高，以及西太平洋２０°Ｎ以南台风活动相对偏弱而２０°Ｎ以北洋面台风活动相对增强。副高的年代际变化与冬、春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系。     

1960―2013 年华南沿海海洋站SST 变化及其影响因子

根据 1960―2013 年华南沿海 7 个海洋站的实测海表温度（SST）及全球平均表面温度、太平洋年代际涛动（PDO）、ENSO、南海高压、华南沿海近海面风速等资料,采用线性回归、Yamamoto 突变检验、小波分析、相关分析等方法,研究了近 54 a 华南沿海 SST 时空变化及其影响因子,结果表明：1）近 54 a 华南沿海的年平均 SST呈准同步变化和显著增暖趋势,其气候倾向率为 0.08~0.17℃/10 a,平均为 0.12℃/10 a,以冬季增暖最为显著;2）SST 变化在 1997/1998 年出现突变现象;3）SST 变化有多时空尺度的变化特征,其中最显著的变化周期是 2~4 a的年际变化;4）SST 变化深受 ENSO 事件的影响,约滞后于 MEI 指数 2~4 个月;5）影响 SST 变化趋势的主要因子有全球气候变暖、PDO、南海高压、华南沿海近海面层风速等。     

欧亚春季雪盖对印度洋偶极子的影响

文章研究了欧亚春季雪盖对印度洋偶极子的影响。研究发现,欧亚春季雪盖与印度洋偶极子关系密切,两者之间存在显著的反相关关系。欧亚春季雪盖异常导致夏季赤道印度洋垂直纬向环流以及印度洋和欧亚大陆之间的垂直经向环流发生异常,是欧亚春季雪盖与印度洋偶极子存在反相关关系的主要原因。欧亚春季雪盖异常可能是印度洋偶极子发生的一个重要的外在诱发因子。     

Interannual variation of East Asian summer monsoon and its impacts on general circulation and precipitation

Using NCEP/NCAR reanalysis geopotential height (GHT) and wind at 850 hPa, GHT at 500 hPa, precipitation rate, sea level pressure (SLP) and precipitation observations from more than 600 stations nationwide in June–August from 1951 to 2006, and focusing on the East Asia–West Pacific region (10o–80oN, 70o–180oE), interannual variation of East Asian summer monsoon (EASM) and its correlations with general circulation and precipitation patterns are studied by using statistical diagnostic methods such as 9-point high pass filtering, empirical orthogonal function (EOF) analysis, composite analysis and other statistical diagnosis, etc. It is concluded as follows: (1) EOF analysis of SLP in the East Asia–West Pacific region shows the existence of the zonal dipole oscillation mode (APD) between the Mongolia depression and the West Pacific high, and APD index can be used as an intensity index of EASM. (2) EOF analysis of GHT anomalies at 500 hPa in the East Asia–West Pacific region shows that the first EOF mode is characterized with an obvious meridional East Asian pattern (EAP), and EAP index can also be used as an EASM intensity index. (3) The composite analysis of high/low APD index years reveals the close correlation of APD index with EAP at 500 hPa (or 850 hPa). The study shows an obvious opposite correlation exists between APD index and EAP index with a correlation coefficient of –0.23, which passes the confidence test at 0.10 level. (4) Both APD and EAP indexes are closely correlated with precipitation during flood-prone season in China and precipitation rate over the East Asia–West Pacific region. The significant correlation area at 5% confidence level is mainly located from the southern area of the Yangtze River valley to the ocean around southern Japan, and the former is a positive correlation and the latter is a negative one.     

南极半岛地区气温与南极海冰涛动、ENSO的联系

使用南极半岛Orcadas等台站的气温多年观测资料 ,分析了南极半岛气温和周围海冰以及ENSO的初步联系。结果表明 ,南极半岛地区的气温变化可以反映南极海冰涛动的变化特征 :气温距平和南极半岛附近海冰距平存在密切的负相关 ,和罗斯海外围区域的海冰距平存在正相关关系 ,能够较好地反映出南极半岛气温与南极海冰涛动以及ENSO之间的紧密联系。当南极半岛地区气温偏低 (高 )时 ,南极半岛周围海冰偏多 (少 ) ,罗斯海外围海冰偏少 (多 ) ,赤道中东太平洋海温偏高 (低 ) ,可能出现ElNino(LaNina)。另外 ,南极半岛当年 1 0月的气温距平对预测次年 1月的Nino3区海温异常具有重要参考价值     

Long-term change of surface temperature in water bodies around Iran – Caspian Sea,Gulf of Oman,and Persian Gulf – using 2001–2015 MODIS data

ABSTRACT

To answer the question “what has changed the surface temperatures of water bodies around Iran under climate change conditions,” Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sea surface temperature (SST) data with 9.2-km spatial resolution and monthly time step were evaluated. A significant increasing trend was obtained using Pearson’s correlation coefficient and Mann-Kendall trend test on data from the Caspian Sea (June) and the Southern Gulfs (September). High correlations of 0.69 and 0.97 between remotely sensed data and ERA-Interim reanalysis data were also obtained for June and September, respectively. To assess the impact of some climatic parameters on SST variability in those two months, zonal and meridional wind at 10 m, wind speed at 10 m, air temperature at 2 m, and mean sea level pressure were evaluated. High correlations between meridional wind and the Southern Gulf SST, and meridional wind and Caspian SST were ?0.86 and 0.75, respectively. Moreover, the results showed an important role of air temperature (0.96) and sea level pressure (?0.77) in the rising temperature trends of the Southern Gulfs. Wind speed was also detected in both regions as a booster of the trend.     

白令海夏季水文结构年际变化特征研究

基于2008、2010、2012和2014年我国北极科学考察期间在白令海获取的水文观测数据,结合历史共享资料,通过对白令海水团、上层海洋热含量、净热通量变化、风场及海平面气压分布情况等的分析,探讨了白令海水文结构的年际变化特征及其原因。研究发现,白令海夏季的水团包括白令海上层水团(BUW)、中层水团(BIW)、深层水团(BDW)和白令海陆架水团(BSW)。白令海温盐分布差异最大、年际变化最剧烈的情况主要集中在上层水团。对比4年水团分布情况,最明显的变化是2012年7月调查区上层海水温度偏低,2014年7月上层海水温度偏高。这种异常变化在热含量方面表现为:2012年7月调查区各个测站上的热含量异常低,而2014年7月测站上的热含量都高于平均水平。着重研究了2014年7月海温偏高的原因,认为是由于陆架和海盆区分别有两种不同的形成机制造成:陆架区累积净热通量偏高,海水吸收热量升温;海盆区在异常强大而持久的海面气压(SLP)高压系统下,海面负的风应力旋度得到加强,从而引起持续的暖平流输送及强烈的Ekman抽吸作用,最终导致了上层海水偏暖。     

极点对称模态分解下西安高温天气的趋势特征

基于1960-2016年西安均一化气象资料,采用极点对称模态分解法,对西安市的高温天气变化特征进行分析,探讨赤道东太平洋海温异常（El Ni?o）、西太平洋副热带高压变化（WPSH）,与西安极端高温变化的关系。结果表明：① 采用非均一化数据,会低估西安暖夜、夏季、热夜、热浪日数变化趋势,高估冬季供暖能耗下降幅度、夏季制冷能耗上升幅度,对暖昼、高温日数影响相对较小。② 在年代变化上,暖昼、热浪、高温日数和制冷度日等四个指标,反映西安白天高温变化特征,呈现一致的四阶段“下降—上升—下降—上升”的变化过程;表征夜间高温变化的暖夜和热夜日数,以1993年为节点,呈现两阶段“阶梯状”的上升趋势。③ 在影响因素上,赤道太平洋中西部海温异常与西安高温关系更为密切。当Ni?o 4区海温异常偏高时,西安暖昼、夏季、炎热天气制冷耗能明显增加,寒冷天气供暖能耗显著降低;同时,当WPSH强度越大,控制面积越大、西伸脊点偏西时,西安暖夜、夏季、热夜日数明显增加、寒冷天气供暖能耗明显下降。     

西南地区冬季气温和降水的时空变化

In recent years,the socio-economic impacts of winter extreme climate events have underscored the importance of winter climate anomalies in Southwest China (SWC).The spatio-temporal variability of surface air temperature (SAT) and precipitation in SWC and their possible causes have been investigated in this paper based on observational data from 1961 to 2010.The results indicate that SAT anomalies in SWC have two dominate modes,one is homogenous,and the other a zonal dipole.The former is caused by the anomalies of East Asian winter monsoon;the latter arises from the anomalies of both subtropical west Pacific high and regional cold air in lower troposphere.The most dominant mode of precipitation anomalies in SWC is homogenous and it has a high correlation with northern hemisphere annular mode (NAM,AO).Neither NAM nor ENSO has significant impacts on SAT in SWC.The anomalies of NAM are associated with the anomalies of tropical circulations,and there-fore precipitation over the SWC.When NAM is in positive (negative) phase,the winter pre-cipitation is more (less) than normal in SWC.Winter precipitation increase over the whole SWC is associated with the El Nino.However,during La Nina winter,the pattern is not uni-form.There is an increase in precipitation over the central parts and a decrease in western and eastern parts of SWC.The severe drought in SWC in winter 2010 is more likely caused by anomalies of NAM,not El Nino.     

南海滨珊瑚骨骼密度带的季节特征及其主要环境影响因素

滨珊瑚（Porites）是南海造礁石珊瑚群落的主要优势种之一,广泛应用于珊瑚礁生态以及高分辨率气候环境响应和重建研究。滨珊瑚不同季节生长形成的骨骼密度条带是开展相关研究的重要基础,而前人对于滨珊瑚骨骼密度带季节性的认识多是基于单一地点的样品,存在地域的差别或矛盾。选取南海不同地点典型珊瑚礁区包括北部海南文昌、中部西沙群岛永兴岛和盘石屿、南部南沙群岛美济礁的 4 个现代活体滨珊瑚骨骼样品,利用数字影像分析方法以及电感耦合等离子体原子发射光谱和气体稳定同位素比质谱仪分别分析了滨珊瑚骨骼密度条带影像灰度和地化指标（Sr/Ca 和 δ 18 O）。结果显示,滨珊瑚样品骨骼密度和地化指标都呈现显著的季节变化。结合海温数据,揭示出样品骨骼密度带季节特征的地域差异,其中,北部文昌滨珊瑚样品骨骼高密度带形成于夏季,低密度带形成于冬季;中部永兴岛样品高密度带形成于秋季,低密度带形成于春季;盘石屿样品高密度带形成于春季,低密度带形成于秋季;南部美济礁样品高密度带形成于冬季,低密度带形成于夏季。采用广义加性混合模型进一步分析了滨珊瑚样品骨骼密度与 3 个主要环境影响因子（海温、光照和盐度）的响应关系。结果表明：不同地点滨珊瑚样品的骨骼密度与主要环境因子的关系也各有不同,考虑样品个体和地点的随机效应,4 个地点滨珊瑚样品的骨骼密度整体上与海温和光照存在非线性响应关系,反映了在南海大空间尺度上,海温和光照可能是影响滨珊瑚样品骨骼密度季节变化的主要环境因素。     

近45年涠洲岛5次珊瑚热白化的海洋站SST指标变化趋势分析

根据涠洲岛珊瑚礁普查(Reef Check)历史资料和涠洲岛海洋站实测海表温度(SST)历史资料,采用对比分析与相关分析方法,分析1966―2010年该岛珊瑚热白化的SST指标变化特征,结果显示:1)涠洲岛珊瑚热白化的最热周平均SST值为31.6℃或最热日平均SST值为32℃;2)1966―2010年涠洲岛的逐年最热月月均SST、最热日日均SST、年极端最高SST及最热周平均SST呈准同步变化,彼此间的相关系数为0.71~0.89,4种珊瑚热白化SST指标没有显著上升趋势;3)最热月月均SST和最热周平均SST的变化趋势与全球变暖在统计上存在显著相关关系。     

东亚夏季风的年际变化及其对环流和降水的影响

Using NCEP/NCAR reanalysis geopotential height (GHT) and wind at 850 hPa, GHT at 500 hPa, precipitation rate, sea level pressure (SLP) and precipitation observations from more than 600 stations nationwide in June–August from 1951 to 2006, and focusing on the East Asia-West Pacific region (10°–80°N, 70°–180°E), interannual variation of East Asian summer monsoon (EASM) and its correlations with general circulation and precipitation patterns are studied by using statistical diagnostic methods such as 9-point high pass filtering, empirical orthogonal function (EOF) analysis, composite analysis and other statistical diagnosis, etc. It is concluded as follows: (1) EOF analysis of SLP in the East Asia-West Pacific region shows the existence of the zonal dipole oscillation mode (APD) between the Mongolia depression and the West Pacific high, and APD index can be used as an intensity index of EASM. (2) EOF analysis of GHT anomalies at 500 hPa in the East Asia-West Pacific region shows that the first EOF mode is characterized with an obvious meridional East Asian pattern (EAP), and EAP index can also be used as an EASM intensity index. (3) The composite analysis of high/low APD index years reveals the close correlation of APD index with EAP at 500 hPa (or 850 hPa). The study shows an obvious opposite correlation exists between APD index and EAP index with a correlation coefficient of −0.23, which passes the confidence test at 0.10 level. (4) Both APD and EAP indexes are closely correlated with precipitation during flood-prone season in China and precipitation rate over the East Asia-West Pacific region. The significant correlation area at 5% confidence level is mainly located from the southern area of the Yangtze River valley to the ocean around southern Japan, and the former is a positive correlation and the latter is a negative one. Foundation: Cooperative Project funded by the Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China, No.2007DFB20210; National Natural Science Foundation of China, No.90502003; JICA China-Japan Technical Cooperative Project “China-Japanese Cooperative Research Center on Meteorological Disasters”. Author: Yu Shuqiu, Associate Professor, specialized in climate and climate change.     

东亚夏季风的年际变化及其与环流和降水的关系

利用1951-2006 年6-8 月NCEP/NCAR 的500 hPa 高度场、850 hPa 高度场和风场、降 水率和海平面气压以及全国600 多站的降水量资料, 选择东亚-西太平洋地区(10^o-80^oN, 70^o-180^oE) 经9 点高通滤波、EOF 分析、合成分析和其它统计诊断手段, 研究了东亚夏季风的年际变化及其与环流和降水的关系, 得到如下的结论: 1. 东亚-西太平洋地区海平面气压 存在着蒙古低压和西太平洋高压之间纬向的偶极子振荡型(APD), APD 指数可以作为东亚夏季风强度指数; 2. 东亚-西太平洋地区500 hPa 高度距平EOF 的第一模态具有明显经向东亚遥相关型特征(EAP)。EAP 指数也可以作为东亚夏季风强度指数。3. APD 指数与500 hPa (或 850 hPa) 的东亚遥相关型关系密切。APD 指数和EAP 指数存在明显的反相关关系, 它们之间的相关系数为-0.23, 已超过了10%显著检验; 4. APD 指数和EAP 指数都和我国汛期降水、东亚-西太平洋降水率关系密切, 超过5%显著性的相关区主要在长江流域以南地区至日本南部海面一带, 前者为正相关, 后者为负相关。     

邕江洪水的特征及其气候成因研究

利用邕江洪峰水位、年最高水位资料及邕江流域气象测站逐月降雨量资料,对邕江洪水的特征进行分析表明,洪水多数发生在华南后汛期7～9月,并与流域夏季降雨量密切相关。利用NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR资料,分析邕江洪水形成的天气气候条件,研究结果表明:热带气旋影响是邕江发生洪水的主要原因。当西太平洋副热带高压位置偏北,邕江流域易受热带辐合带(ITCZ)影响,对流活跃,热带气旋活动频繁,此时邕江易发生洪水;地形对邕江洪水的形成有较重要的作用;邕江洪水易发生在赤道东太平洋海温为负距平的条件下。分析了邕江洪水气候成因。