近50年来中国冬季风寒温度的变化

风寒温度是冬季表征人体热舒适度常用的参数,也是气候变化影响研究中关注的要素。本文利用中国地面国际交换站气候资料月值数据集的气温和风速,分析1956-2005年中国冬季风寒温度的时间和空间变化特征。结果表明,近50年来中国冬季风寒温度普遍呈上升趋势,全国平均升高3.2 ^oC,变化速率达0.64 ^oC/10a;西北、华北、东北和青藏地区的上升速率分别为0.79 ^oC/10a、0.84 ^oC/10a、0.81 ^oC/10a、0.80 ^oC/10a,其中华北北部农牧交错带地区上升趋势最为强烈,超过1 ^oC/10a;35^oN以南的我国南方地区上升速率较低,为0.39 ^oC/10a。风寒温度的这种变化特征是近50年来气温升高和风速下降综合作用的结果。其中气温变化造成的风寒温度上升是2.4 ^oC,而地表风速下降对风寒温度的贡献为0.8 ^oC。东亚气温和风速的变化受诸多大气环流系统的影响,分析表明影响东亚气候的几个主要环流因子中,西伯利亚高压、北极涛动、西太平洋遥相关型和欧亚遥相关型等与风寒温度有显著相关。这四个环流因子一起能解释50年来全国平均风寒温度方差的46.7%。全国平均气温与这四个环流因子的相关分别达到-0.65,+0.49,+0.31和-0.32;而平均风速与北极涛动的相关最显著,达-0.51。     

1644年以来西太平洋暖池海温重建

利用西太平洋地区8个珊瑚代用资料序列重建了1644年以来3～7月平均西太平洋暖池区平均海表温度（SST）．统计分析表明高通滤波后的高频重建和原始值重建结果都有较高的可靠性．近360年来暖池SST存在明显长期趋势变化：1644～1825 AD有显著上升趋势（＋0．04℃／100a）,1826-1885AD呈显著下降（-0．24℃／100a）,1886～2006 AD有强烈上升趋势（＋0．28℃／100a）,其中20世纪50年代以来的增温达N＋0．67℃／100a,是过去360多年中最强的．暖池SST突出的周期包括年际尺度的～2．1,～2．3,～2．9,～3．6,～3．8a周期以及80．7a的低频周期．暖池SST与我国黄淮流域夏季降水变化有显著的相关性,重建时段（1880～1949 AD）SST与区域平均夏季降水量相关系数达到-0．44,与观测时段（1950～2005 AD）二者的相关（-0．46）接近．这种关系在近360年来的旱涝等级中也是显著的,1644～1949 AD区域平均旱涝等级与重建SST相关系数为-0．20,在年代际尺度上二者关系更为明显,低通滤波后的相关系数为-0．42．这说明近360多年来当暖池SST偏高（低）时,黄淮流域降水易偏少（多）．长时间序列的暖池SST重建结果,对分析历史时期我国东部旱涝气候变化机制提供了有用的信息．     

中国夏季高温日数时空变化及其环流背景

本研究利用1955~2005年全国193个气象站点夏季(5~9月)逐日最高气温资料,分析了我国东部地区夏季高温日数变化的空间分布特征和时间变化规律。经验正交函数分析结果显示高温日数的变化有明显的区域特征,第一模态表现为区域整体一致的异常,中心区位于长江中下游地区,第二模态表现为江淮流域与华南反向变化的特点,第三模态表现为东南部地区与西南、华北的反向变化。这些模态与高层大气环流的变化有关。分析表明ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)、赤道印度洋和西太平洋暖池海温,可以通过影响西太平洋和东亚地区大气环流而影响我国夏季高温日数频次,其中ENSO和西太平洋暖池区海温对高温日数变化第一模态的相关比较明显;而热带印度洋海温对第二模态有显著影响。与前期海温的关系分析可知,第一模态与前期夏季的西太平洋暖池和前期冬季赤道东太平洋海温相关关系最好,第二模态则受热带印度洋前期冬季海温影响最大,这对高温预测具有指示意义。     

Abrupt Climate Change around 4 ka BP:Role of the Thermohaline Circulation as Indicated by a GCM Experiment

A great deal of palaeoenvironmental and palaeoclimatic evidence suggests that a predominant temperature drop and an aridiflcation occurred at ca. 4.0 ka BP. Palaeoclimate studies in China support this dedution. The collapse of ancient civilizations at ca. 4.0 ka BP in the Nile Valley and Mesopotamia has been attributed to climate-induced aridification. A widespread alternation of the ancient cultures was also found in China at ca. 4.0 ka BP in concert with the collapse of the civilizations in the Old World. Palaeoclimatic studies indicate that the abrupt climate change at 4.0 ka BP is one of the realizations of the cold phase in millennial scale climate oscillations, which may be related to the modulation of the Thermohaline Circulation (THC) over the Atlantic Ocean. Therefore, this study conducts a numerical experiment of a GCM with SST forcing to simulate the impact of the weakening of the THC. Results show a drop in temperature from North Europe, the northern middle East Asia, and northern East Asia     

近百年全球温度变化中的ENSO分量

首先利用Nin o C区海温、Nin o 3区海温及两个不同的SOI序列,建立了1867年春到1998年春期间的ENSO指数序列.近百年来ENSO对热带、热带外地区年际尺度的温度变化有显著影响,热带地区温度变化滞后ENSO约1个季,热带外地区滞后约2～3个季.ENSO能解释同期全球年平均温度方差的14%～16%左右;如果考虑ENSO对温度影响的滞后特征,则能解释的部分提高到20.6%.ENSO对温度的影响主要是在年际时间尺度上,对近百年来全球温度变化的长期趋势和年代际变率贡献不大.     

近百年来的ENSO事件及其强度

利用Ｎｉｎｏ３区、ＮｉｎｏＣ区海表温度序列及两个ＳＯＩ序列,同时考虑ＳＳＴ和ＳＯＩ建立了１８６７～１９９８年季分辨率的ＥＮＳＯ指数序列。根据ＥＮＳＯ指数序列,并参考Ｗｒｉｇｈｔ的ＳＯＩ指数及其它资料。确认了１８６７～１９９８年ＥＮＳＯ事件,共确定出３２次暖事件（正ＳＳＴ、负ＳＯＩ）及３２次冷事件（负ＳＳＴ、正ＳＯＩ）。对每次事件的强度分强、中、弱三等进行了评估。虽然１９８２／１９８３年暖事件的峰值最高,但从整个事件的平均强度来看,１９９７／１９９８年的暖事件则是１３０多年来最强的一次。近２０年是暖事件的多发期。     

中国夏季日降水频次的周末效应

利用1979-2002年194个站日降水资料分析了我国东部地区夏季日降水频次的周内变化,发现降水频次存在明显的周末效应。表现为周末降水频次的增加以及周中降水频次的减少,极小频次出现在星期三。其中小雨频次的周末效应表现更为突出。造成降水周末效应的主要原因可能与人类活动导致的气溶胶浓度的周循环有关。夏季周中气溶胶浓度的增加不利于暖云降水,反之,周末气溶胶浓度的下降则导致了周末降水频次的相对偏高。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年（1920’S～1940’S）低0．6～0．11℃。     

冬季北大西洋涛动对热带印度洋海表热通量的影响

利用1979—2017年TropFlux海气热通量资料、ERA5再分析资料及HadISST资料,分析了冬季北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation,NAO）与同期热带印度洋海气热通量的关系。结果表明,NAO指数与热带印度洋海气净热通量整体上呈负相关,意味着NAO为正位相时,海洋向大气输送热量,其显著区域主要位于热带西印度洋（50°～70°E,10°S～10°N）。净热通量的变化主要依赖于潜热通量和短波辐射的变化;潜热通量和短波辐射在NAO正（负）位相事件期间的贡献率分别为72.96％和61.48％（71.72％和57.06％）。NAO可通过Rossby波列影响印度洋地区局地大气环流,进而影响海气热通量;当NAO为正位相时,波列沿中低纬路径传播至印度洋地区,在阿拉伯海北部对流层高层触发异常反气旋环流。该异常反气旋性环流加强了阿拉伯高压,使得北印度洋偏北风及越赤道气流加强。伴随风速的加强,海面蒸发增强,同时加强的越赤道气流导致热带辐合带强度偏强,深对流加强引起对流层水汽和云量增多,进而引起海表下行短波辐射减少。     

1979—2017年冬半年京津冀区域大风的变化及其环流背景分析

利用1979—2017年冬半年(从11月至次年3月)站点的日平均风速和ERA-Interim再分析资料,分析了京津冀冬半年区域大风的变化及其环流背景。结果表明,研究时段共计有556次区域性大风日,风向以偏北风为主(约占90%)。近40 a资料显示：区域性大风日频次在显著减少,线性趋势达-1.77 d·(10 a)^-1 (P<0.1);同时大风平均风速也在减弱[-0.07 m·s^-1·(10 a)^-1,P<0.05]。同期北半球大气环流的异常显示,东亚西风急流强度偏强时大风日频次易偏多;同时,大风日频次的变化与北半球对流层中低层大尺度的环流异常存在明显相关,北大西洋和欧亚大陆存在多个显著异常中心,其中北大西洋地区南北向的偶极子型异常与大风日频次及风速的相关系数均接近0.30(P<0.1)。表明京津冀区域性大风的变化,不仅与东亚地区大气环流有关,还可能受上游地区环流及北半球大尺度环流的影响。这对理解风速逐渐减小的原因具有重要的参考价值。