青藏高原南侧经圈环流变化特征及其对降水影响分析

基于1979-2015年青藏高原(下称高原)地区气象观测站的逐日降水资料和ERA-Interim逐日再分析资料,分析高原南侧经圈环流的季节演变及年际变化特征,并讨论其对高原降水及水汽输送的影响。结果表明,高原南侧80°E-90°E范围存在前季风环流、季风环流、Hadley环流的季节演变,前季风环流有-0. 377 s~(-1)·(10a)~(-1)减弱的趋势,季风环流有0. 524 m·s~(-1)·(10a)~(-1)显著增强趋势。在90°E-105°E范围存在季风环流和Hadley环流季节转换,季风环流存在0. 413 m·s~(-1)·(10a)~(-1)的增强趋势。基于各经圈环流开始、结束时间的定义,发现在80°E-90°E,前季风环流建立的时间有推迟而结束时间有提前的现象,其维持时间出现每10年-1. 47候的缩短趋势。在90°E-105°E,季风环流维持时间增长,Hadley环流维持时间缩短。前季风环流增强使得高原水汽辐散区辐散增强,水汽辐合区辐合增强,高原西南侧有东北向水汽输送增强,而高原西北侧有西南向水汽输送增强。夏季季风环流增强,高原南部至孟加拉湾地区自南向北的经向水汽输送显著增强,印度洋向高原输送的西南向水汽通量明显增加。前季风环流增强,春季高原中部及西南部降水减少,而东南部和北部降水增加。夏季季风环流增强时,高原南侧上升支增强,高原南部降水增加,而高原北部降水出现减少。     

西藏纳木错沉积物中单水方解石的发现及成因分析

单水方解石(CaCO3·H2O)是一种少见的含水碳酸盐矿物,具有重要的环境意义,由于不稳定而很少出现.X射线研究发现,纳木错湖底0～258 cm沉积物中存在单水方解石.单水方解石属三方晶系,六方晶胞,a=0.6080 nm,c=0.7536 nm,z=3.单水方解石的形成经过化学沉积过程,Ca2 先与HCO3-相结合,然后再与OH-结合而成Ca- CO3·H2O,反应进行的条件是生成自由能△G<0.根据相关公式计算,蚋木错表层湖水全年都可以形成单水方解石,纳木错湖水pH=9.4,较高的Mg/Ca摩尔比值(10.03～15.03),成水(矿化度为1.7 g/L)、细菌、绿藻、蓝藻、硅藻和介形类等生物的介入成为通过化学沉积形成单水方解石的直接原因,而碱性环境和低温则是该矿物保存的必要条件.单水方解石出现的时间约为AMS 14C 2.06 cal.ka BP,说明此时纳木错湖水盐度增加,湖水开始咸化.     

中国未来极端气温变化的概率预估及其不确定性

本文基于第五次耦合模式比较计划的23个全球气候模式所提供的最高气温与最低气温在RCP4.5情景下的逐日格点资料,根据模式对5个极端气温指数的模拟能力,使用秩加权方法研究了中国未来极端气温变化的概率预估及其不确定性。结果表明,21世纪中期(2046—2065年)中国区域平均最高气温和平均最低气温的增加幅度相对于历史时期(1986—2005年)可能超过2.0℃(概率66%),增加的大值区主要位于青藏高原南部。暖夜指数在中国大部分地区增加超过15%,西南和东南部沿海是增加的大值区,增幅超过20%。霜冻日数在全国范围内减少,减少的大值区位于青藏高原周围,减少日数超过了20 d。热浪指数在整个中国区域可能增加10 d以上,大值区位于西藏西南部,可达30 d。不确定性的结果表明,除热浪指数的可信度较低外,其余指数都有较高的可信度。到21世纪末期(2081—2100年),中国区域极端气温增加幅度超过前期,平均最高气温和平均最低气温很可能增加超过2.0℃(概率大于90%),大值区除中国西部地区外,还扩展到了东北和青藏高原西南地区。中国大部分地区的暖夜指数增加超过15%,西南和南部沿海可能超过25%。大部分地区的霜冻日数减少20 d,青藏高原周围减少超过40 d。热浪指数在中国范围内增加20 d,青藏高原西南部增加40 d以上。除霜冻指数的信噪比略比21世纪中期大外,其余指数的信噪比与中期基本一致。     

青藏高原三江源地区近60 a气候与极端气候变化特征分析

青藏高原三江源地区正在面临着以"变暖变湿"为主的气候变化,是气候变化的显著区与敏感区。基于中国气象局位于三江源地区20个地面台站的气温、降水数据以及HadCRUT4（Climatic Research Unit land-surface air temperature-4 dataset and the Hadley Centre sea-surface temperature dataset,Hadley Centre,UK）气温、PREC（Precipitation Reconstruction,National Oceanic and Atmospheric Administration,USA）降水资料,从气候要素空间格局、极端气候指标以及区域-全球平均多年变化对比等3个方面系统总结了三江源地区1961-2019年气候和极端气候变化的特征。结果显示,三江源区域在过去近60 a里平均增暖速率为0.37℃/（10 a）,是全球平均水平（0.16℃/（10 a））的2倍以上,同时大幅高于全球同纬度（0.19℃/（10 a））及中国区域（0.28℃/（10 a））。在全球变暖背景下,三江源地区大部分极端气候指标上升,其中以夜间最低气温的上升（0.55℃/（10 a））最为显著,且极端高温事件的出现频率上升,区域日温差减小、气温变化极端性增强。三江源近60 a温湿气候态的空间格局为沿西北-东南方向的正温湿梯度,其变化趋势存在自西向东速率上升的暖湿化空间分异特征。本文的研究结论进一步揭示了三江源地区近60 a气候变化与极端气候的时空格局,为三江源地区气候系统和生态系统的脆弱性研究以及未来气候变化预估提供了科学依据,同时也为气候变化敏感的高寒地区对全球变暖的响应研究提供了对比案例。     

西藏纳木错沉积物单水方解石出现前后的环境变化

2005年在西藏纳木错水下60m处钻取一支332cm的湖芯,沉积物皆为灰黑-黑色碳酸盐粘土。对湖芯1cm间隔取样并进行X射线、扫描电镜、Sr/Ca和碳酸盐含量的分析。研究发现,纳木错湖底0～258cm沉积物中出现了单水方解石,扫描电镜下该矿物晶形完好,这是个亚稳定矿物,具有重要环境意义。利用碳酸盐含量（24.12%～54.52%）、Sr/Ca比值（<0.006）、方解石中Mg含量（MgCO₃mol%<3.325%）、石膏、粘土矿物（伊利石和镁绿泥石）、单水方解石成因和沉积速率讨论了单水方解石形成前后湖泊环境的变化。2.1cal.kaB.P.单水方解石开始出现,此时纳木错湖水性质推断为pH>8.6,mol Mg/Ca>6.5,Ca²⁺和SO^2-₄离子浓度足以沉淀少量石膏,演化至现代,表层湖水性质为pH=9.4,mol Mg/Ca=10.03～15.03,SO^2-₄浓度较高,Ca²⁺含量低,不足以沉淀石膏。单水方解石出现之前的3.0～2.1cal.kaB.P.时期,沉积速率低（0.134mm/a）,蒸发作用强度不稳定,湖水温度低,矿化度呈上升趋势。该矿物出现后的2.1～1.7cal.kaB.P.时期,沉积速率快（1.639mm/a）,矿化度稳定,气温低,1.8cal.kaB.P.温度达到最低值,为气候冷事件的表现。较快的沉积速率（>1.168mm/a）是纳木错单水方解石形成的重要原因之一,碳酸盐沉积加快和入湖碎屑物质增加是沉积速率加快的主要原因。     

青藏高原积雪时空变化特征及年际异常成因

利用国家气象信息中心提供的日积雪深度的台站观测资料以及JRA55提供的大气环流再分析资料,分析了1961 2013年前冬(11月至次年1月)和后冬(2 4月)青藏高原中东部地区积雪深度(以下简称积雪)的时空变化特征,探究了影响高原中东部整体积雪异常和年际变化的环流形态及水汽条件。结果表明,高原积雪以显著的年际变化和年代际变化为主,在空间分布上具有明显的不均匀性,海拔越高,积雪的年际变率越大。不论前冬还是后冬,高原中东部积雪最主要的变化形势均为全区一致型。1961 2013年前冬和后冬积雪无明显的长期变化趋势,前冬的积雪在1996年以前显著增加,1996年以后转为减少趋势。从高原积雪年际变化的成因来看,前冬积雪很可能同时受北极涛动和高原附近位势高度年际变化的主导,后冬积雪受高原附近位势高度变化的主导,并受北极涛动年际变化的调节。当高原积雪偏多时,阿拉伯海到青藏高原以东地区的位势高度偏低,导致南支槽活跃,高原南侧西风急流加强,槽前携带的水汽增加,副热带高压偏北偏强同时其外围携带的水汽增加;贝加尔湖脊加强有利于引导冷空气南下,冷空气和暖湿空气在高原东部交汇使得高原中东部降雪和积雪增加。     

青藏高原地区多套位势高度和风场再分析资料的对比分析

针对20CR、CFSR、NCEP1、NCEP2、ERA-Interim、ERA-20CM和JRA-55再分析位势高度和风场资料,基于探空资料,采用计算均方根误差、相关分析等方法从气候均值、长期变化趋势和年际变率三个方面评估再分析资料在青藏高原地区的适用性.结果表明:再分析资料的适用性存在季节、空间和垂直层次上的差异.气候均值方面,NCEP1和ERA-Interim位势高度资料与观测资料最接近,适用性最佳,而ERA-20CM资料偏差最大.春夏季,NCEP2和NCEP1的风速资料质量较优,20CR和ERA-20CM资料质量相对较差;而秋冬季,ERA-20CM风速资料与探空资料最接近,质量最好.气候变化趋势方面,JRA-55、ERA-Interim和NCEP1资料质量存在时空的差异,但均能很好地反映出位势高度的变化趋势.年际变率方面,除了ERA-20CM,各再分析资料与探空资料相关性高,对年际变率的刻画基本一致,其中JRA-55和ERA-Interim位势高度资料与探空资料相关性最好.就季节而言,冬季再分析资料质量最高,适用性好,其次为春季,夏季资料质量最低.     

雅鲁藏布江流域1961-2005年气候变化趋势

The Yarlung Zangbo River (YR) is the highest great river in the world, and its basin is one of the centers of human economic activity in Tibet. Using 10 meteorological stations over the YR basin in 1961–2005, the spatial and temporal characteristics of temperature and precipitation as well as potential evapotranspiration are analyzed. The results are as follows. (1) The annual and four seasonal mean air temperature shows statistically significant increasing trend, the tendency is more significant in winter and fall. The warming in Lhasa river basin is most significant. (2) The precipitation is decreasing from the 1960s to the 1980s and increasing since the 1980s. From 1961 to 2005, the annual and four seasonal mean precipitation is increasing but not statistically significant, especially in fall and spring. The increasing precipitation rates are more pronounced in Niyangqu and Palong Zangbo river basins, the closer to the upper YR is, the less precipitation increasing rate would be. (3) The annual and four seasonal mean potential evapotranspiration has decreased, especially after the 1980s, and most of it happens in winter and spring. The decreasing trend is most significant in the middle YR and Nianchu river basin. (4) Compared with the Mt. Qomolangma region, Tibetan Plateau, China and global average, the magnitudes of warming trend over the YR basin since the 1970s exceed those areas in the same period, and compared with the Tibetan Plateau, the magnitudes of precipitation increasing and potential evapotranspiration decreasing are larger, suggesting that the YR basin is one of the most sensitive areas to global warming.     

1961~2014年中国冬季极端低温变化特征分析

利用中国691个无缺测站点的经均一化处理及质量控制的逐日最高、最低气温资料,基于冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、月最低气温极大值以及月最低气温极小值等6个由世界气象组织定义的极端气温指数,分析了1961~2014年中国冬季的极端低温变化特征。结果表明:冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数以及冰冻日数在全国大部分地区均呈现下降的趋势,下降趋势较为明显的区域集中在东北南部、华北、西北东部、华东、华中、西南及高原地区,全国整体上下降幅度分别为-0.9 d/10 a、-1.7 d/10 a、-1.5 d/10a和-1.4 d/10 a。最低气温极大值和最低气温极小值在全国范围内则主要呈现上升的趋势,全国整体上分别为0.4℃/10 a和0.6℃/10 a;极端低温天数在20世纪60年代至70年代中后期呈现波动状,随后自20世纪70年代末80年代初至21世纪初呈明显下降趋势,从2006年左右以后其下降趋势较之前有所减缓,是对全球变暖减缓背景下的气候响应;与其他时间段相比,20世纪60年代至70年代为冬季极端低温事件较为频发的时间段,这可能与该时段陆地冷高压频繁活动有关。     

1961—2014年中国东部地区夏季极端降水事件时空变化特征

基于我国东部地区438站1961—2014年逐日降水资料,选取世界气象组织定义的最大1日降水量RX1day、最大5日降水量RX5day、持续降水日数CWD和日降水强度SDII 4个极端降水指标,采用面积加权法对中国东部地区的极端降水事件进行了季节尺度的时空变化特征的研究。结果表明：夏季极端降水指数的长期变化趋势显示,除CWD整体呈减少趋势外,RX1day,RX5day和SDII在我国黄河以南均呈现增加的趋势,而在北部以减少趋势为主。夏季极端降水指数随时间的变化表明,RX1day,RX5day和SDII整体呈现出增长的趋势,CWD则表现为减小的趋势。