Spectra of poorly resolved ocean data

Standard temperature and pressure sensors on Aanderaa RCM8 current meters have a resolution of 0.024 °C and 0.6 bar, each equal to 1 digital number (value) over a range of 1024. It is shown that an 11-month deep-ocean temperature record using only four values can contain useful spectral information on internal wave motions. This is partially due to the modulation of high-frequency data by non-zero low-frequency (subinertial) variations. This result follows from the comparison of this record with artificial three- and four-value data constructed from temperature records observed in stronger stratified waters nearby. These artificial records show main features of the internal wave band similar to those observed in the original data spectra. Peaks at tidal harmonic frequencies and enhancements at sum-tidal-inertial interaction frequencies are preserved in the artificial data, but overall noise level (and thus the continuum spectral slope) is enhanced with respect to the properly resolved records (using 15 and 100 values). As a demonstration of the stable accuracy of the temperature sensors, the poorly resolved records provided an estimate of mean stratification to within 5% of the estimate using Seabird CTD data.Responsible Editor: Hans Burchard     

甘肃中部临夏温湿变化及影响分析

根据甘肃中部临夏州1971—2018年气温、降水,1980—2018年干旱资料,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验法分析临夏地区气温、降水量分布特点、变化趋势和气温的突变性及对干旱影响。结果表明:1971—2018年,临夏年平均气温呈上升趋势,1997年是气温突变年,20世纪80年代初期较低,90年代后期开始进入暖期,特别是在1999—2018年,气温急剧增暖。冬季和春季变暖趋势大于夏季,秋季气温变化幅度较小,临夏气温以中部和北部增温幅度最大。降水呈减少趋势,20世纪70年代降水量偏多,80—90年代偏少。与历年值相比,1971—1980年降水量增加6.3%,1981—1990年减少0.5%,1991—2000年减少1.8%,2001—2010年增加2.1%,2011—2017年减少2.3%。夏季降水量呈略减少趋势,其它季节为增加趋势。春旱、秋旱略有增加,春末夏初及伏旱略有减少趋势。     

中国近50年气温变化准3年周期的普遍性及气温未来的可能变化趋势

利用全国98个测站的年和冬季气温资料,采用Marr小波分析方法,分析了近50年(1961—2009年)中国8个气候区的年和冬季气温变化,研究了中国气温变化的周期性,并对未来20年(2010—2029年)气温的可能变化趋势进行了预测。结果表明,我国8个气候区气温的年际变化以高频变化为主,普遍存在着准3～4年周期变化,尤其是冬季气温的准3年周期变化显著,而且这种周期变化具有相对的稳定性。而年气温的周期特征存在显著的南北差异。周期叠加外推的结果表明,未来20年,中国将继续保持增暖趋势,北方地区和青藏高原的升温要大于除西南地区外的南方地区。如果按照线性趋势升温,2010-2029年气温上升幅度不会超过1℃。     

气候暖干化对西北四省(区)农业种植结构的影响及调整方案

利用陕、甘、宁、青四省(区)141个气象站1961-2008年的气象要素值计算和分析得出,暖干化是西北四省(区)现代气候变化的基本特征。年平均气温表现为一致的增温趋势,每10年增温0.27℃,1996年是突变年。年降水量自1961年以来呈持续下降趋势,1986年是转折年,1987-2008年年平均降水量比1961-1986年平均减少20～40mm。以黄河为界,黄河以东降水量呈减少趋势,每10年减少10～40mm;黄河以西呈增多趋势,每10年增加10mm左右,减少的幅度明显高于增加的幅度。进入21世纪,气候暖干化的势头有所减缓。在分析不同区域自然资源特点和气候暖干化及其对农作物影响特征的基础上,运用系统规划理论,采用气候生态相似原理,提出了陕、甘、宁、青四省(区)13个不同地域农业种植结构调整方案。为了加快农业结构调整进程,使农业结构调整方案收到明显的生态、社会和经济效益,提出了四个方面的保障措施。     

近50年新疆气温和降水量变化及其与NAO指数的交叉小波谱分析

利用1961—2008年的逐日降水和气温资料,采用线性趋势、小波功率谱和交叉小波谱等方法分析了新疆降水和气温的变化,以及与北大西洋涛动(NAO)变化之间的关系。结果表明,近50年新疆存在降水增多和气温上升的趋势,有暖湿化现象,这与西北地区由暖干趋于暖湿的结论相一致。同时,新疆平均年降水量与NAO存在准2年和准6年周期,夏季降水量与NAO存在准3年和准5年周期,冬季降水量与NAO存在准3年周期。新疆年均气温与NAO存在准3年周期,夏季气温与NAO存在准3年周期,冬季气温与NAO存在准3年和准8年周期。新疆全年、冬季和夏季的降水与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关大多集中在20世纪80年代;而气温与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关也大多集中在80年代。     

1961-2010年绥化市温度和降水变化特征分析

以绥化市测站数据为基础,同时选取气温和降水2个主要气象要素指标,采用线性倾向估计最小二乘法和滑动平均法对1961-2010年绥化市温度和降水的变化趋势进行探讨并统计年代际特征。结果表明：近50 a来,绥化市春季、秋季、冬季平均气温以及年平均气温均呈明显的增加趋势,夏季虽有增温趋势,但不显著。降水量呈波动变化并略有减少。     

淮北地区2010年4月异常低温气候特征及成因分析

利用1961—2010年NCEP/NCAR再分析资料和4月淮北地区气温资料,用累积距平(CA)法、合成分析法对淮北地区气温的时空分布特征以及2010年4月淮北地区持续冷气候背景进行分析。文章分析了淮北地区4月冷、暖年的大气环流异常及要素场的空间分布特征。结果表明:淮北地区4月气温的年代际变化特征明显,在1990年前后发生了突变。贝加尔湖南部,100°E以东的华北地区中低层的冷空气活动与淮北地区4月气温高低存在很好的相关性,该地中低层冷空气强(弱),淮北地区4月气温低(高)。冷暖年,乌拉尔山暖脊、东亚大槽、西伯利亚高压等差异显著,说明以上是影响淮北地区4月气温异常的关键系统。另据分析,El Nino与淮北地区4月气温异常也具有很好的相关性。     

2011年江苏出梅日界定之我见

利用实况观测数据和NCEP/NCAR再分析资料,对2011年江苏出梅日的界定进行探讨,并将7月4 -20日的低温高湿多雨、寡照的异常气候判定为“倒黄梅”,在此基础上,对比分析了2011年和2009年的两次“倒黄梅”天气过程.结果表明:(1)2011年江苏出梅日为6月30日;(2)出梅后的7月4-20日是“倒黄梅”天气过程;(3)北上台风对梅雨和“倒黄梅”结束具有重要的指示意义;(4)“倒黄梅”和梅雨(含“二度梅”)的天气特点为:前者冷暖空气频繁交替、雨带多经向分布、中低空温湿场反位相配置,常为低温高湿的局地对流性降水;而后者冷暖空气稳定对峙、雨带多纬向分布、中低空温湿场同位相配置,常为高温高湿的大范围稳定性降水.     

北方公路交通气象环境识别及安全管理策略研究

用沈山高速公路沿线10个交通气象站的逐10 min气温、能见度、路面温度、降水、湿度和风等资料,采用多元逐步线性回归、最小二乘曲线拟合、MLP神经网络建立数学模型对北方公路路面温度、能见度以及冰雪路面等交通气象环境进行识别。通过抽取随机样本对模型进行检验,结果表明:所建立的模型对交通气象环境具有较好的模拟和识别作用。基于交通工程理论建立的不同路况条件下车速预估和交通安全指数模型对公路交通安全管理具有很好的应用价值。     

Sensitivity of sea ice to wind-stress and radiative forcing since 1500: a model study of the Little Ice Age and beyond

Three different reconstructed wind-stress fields which take into account variations of the North Atlantic Oscillation, one general circulation model wind-stress field, and three radiative forcings (volcanic activity, insolation changes and greenhouse gas changes) are used with the UVic Earth System Climate Model to simulate the surface air temperature, the sea-ice cover, and the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) since 1500, a period which includes the Little Ice Age (LIA). The simulated Northern Hemisphere surface air temperature, used for model validation, agrees well with several temperature reconstructions. The simulated sea-ice cover in each hemisphere responds quite differently to the forcings. In the Northern Hemisphere, the simulated sea-ice area and volume during the LIA are larger than the present-day area and volume. The wind-driven changes in sea-ice area are about twice as large as those due to thermodynamic (i.e., radiative) forcing. For the sea-ice volume, changes due to wind forcing and thermodynamics are of similar magnitude. Before 1850, the simulations suggest that volcanic activity was mainly responsible for the thermodynamically produced area and volume changes, while after 1900 the slow greenhouse gas increase was the main driver of the sea-ice changes. Changes in insolation have a small effect on the sea ice throughout the integration period. The export of the thicker sea ice during the LIA has no significant effect on the maximum strength of the AMOC. A more important process in altering the maximum strength of the AMOC and the sea-ice thickness is the wind-driven northward ocean heat transport. In the Southern Hemisphere, there are no visible long-term trends in the simulated sea-ice area or volume since 1500. The wind-driven changes are roughly four times larger than those due to radiative forcing. Prior to 1800, all the radiative forcings could have contributed to the thermodynamically driven changes in area and volume. In the 1800s the volcanic forcing was dominant, and during the first part of the 1900s both the insolation changes and the greenhouse gas forcing are responsible for thermodynamically produced changes. Finally, in the latter part of the 1900s the greenhouse gas forcing is the dominant factor in determining the sea-ice changes in the Southern Hemisphere.