NCAR CAM3全球气候模式对亚洲中部干旱区气候变化的模拟检验

以英国气象局哈德来环流中心提供的连续变化的海温和海冰资料为边界场,用NCAR CAM3全球气候模式对近百年来亚洲中部干旱区气候变化进行模拟,然后利用NCEP再分析资料、英国东安哥拉大学近100 a的CRUTEM2v气温格点序列资料及距平均方根误差、相关系数等方法对模拟的亚洲中部干旱区气候平均场进行检验,结果表明:CAM3.0对亚洲中部干旱区的高度场模拟较好,均方根误差均较小,相关系数较大,相关性较强;温度场除低层700 hPa均方根误差稍大外,其余对流层均较小,并且相关系数比较大;无论对经向风速还是纬向风速,模式模拟的均方差均较大、相关系数较小,模拟的效果较差,其原因尚待进一步研究;地面加热场模拟均方根误差分布具有明显的纬向性,局域和季节差异明显;数值实验模拟出了近百年来亚洲中部干旱区地面气温的变化趋势,但模拟的增温幅度更大,同时对季节变化的模拟存在差异。     

青藏高原及其周边干旱区气候变化特征与GLDAS适用性分析

青藏高原及其周边干旱区的水循环过程对全球变化的响应十分敏感.基于观测资料驱动的全球陆面数据同化系统(GLADS)能为区域尺度水循环变化研究提供更全面的数据.利用GLADS数据,首先对青藏高原及其周边干旱区进行气候区划分,分析了各气候区内气温和降水的时空分布和变化特征;然后检验了GLDAS数据在青藏高原地区的适用性;最后探讨了模拟期间地表水循环关键要素的时空变化特征及区域水资源分配格局.结果表明,各气候区在2000-2007年比1979-1994年平均气温上升了0.65～0.97℃,增幅明显提高.不同区域降水量变化各异,干旱区和半干旱区2000-2007年比1979-1994年平均年降水量分别升高了14 mm和25 mm.1979-1994年间GLDAS气温、降水数据在青藏高原及其周边地区适用性较高;极端干旱区气温数据与中国地面气温格点数据之间的均方根误差仅为0.41℃;在各气候区GLDAS数据与APHRODITE平均降水差值均小于0.18 mm·d-1,但2000-2007年数据质量有待提高.研究时段内研究区域水循环处于动态平衡状态.2000年以来青藏高原及其周边干旱区径流量、蒸发量呈增长趋势的区域明显扩大,且幅度大幅上升,但变化量级存在不确定性.新疆大部分地区水循环变化特征表现为暖干向暖湿转变.青藏高原及其周边干旱区自2000年以来水循环有所加强,降水仍主要用于蒸发,多年平均径流系数大多小于0.2.     

喀什地区1961-2010年气候变化特征

利用喀什地区所属喀什市、莎车县、巴楚县、吐尔尕特、塔什库尔干县等５个代表性站50a的平均气温、平均最高、最低气温、降水量以及日照时数等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来喀什地区气候变化特征进行了分析。结果表明,过去50a喀什地区各地年平均气温、年平均最高、最低气温有明显的升高趋势;年降水量呈增加趋势,平原地区降水量增加的主要贡献者夏、秋季,山区降水量增加的主要贡献者夏季,山区降水量增加趋势比平原地区快,降水量变化的年代际差异较小,年际差异很大;近50年来喀什市、塔什库尔干县年日照时数呈明显的增加趋势,其增加幅度为20.906h/10a ～33.091h/10a,莎车县、巴楚县、吐尔尕特年日照时数呈明显的减少趋势,其减少幅度为 -4.489h/10a ～ -78.035h/10a。     

石家庄市气候变化特征分析

利用石家庄市1951～2005年气温、降水资料,采用变率分析、趋势分析、小波变换和Mann-Kendall检验等方法对石家庄近55年的气候变化特征进行了分析。结果表明:①夏季、秋季气温变率小,冬季气温变化幅度最大;②年气温和四季气温线性上升趋势显著,春季、冬季升温最明显,近55年气候变暖主要是春季和冬季气温升高造成的。年降水量和四季降水量不存在线性变化趋势;③四季气温和年气温变化的周期性不明显,而降水量变化存在周期性;④石家庄四季气温和年气温在20世纪80年代末和90年初发生了明显的气候突变,而四季降水量和年降水量变化没有发生明显的气候突变。     

近57a西乌珠穆沁旗气候变化及与植被指数相关分析

文章利用1961—2017年西乌珠穆沁旗气温、降水资料,并结合NDVI资料,对西乌珠穆沁旗的气候及植被指数变化进行了分析。结果表明:近57 a来西乌珠穆沁旗年平均气温增加趋势显著,且四季增温明显。年降水量增减趋势不明显,但冬季降水量有明显增加趋势。近32 a西乌珠穆沁旗植被指数变化与气候变化密切相关,植被指数的大小主要受上月和当月气温、降水量的影响,其中降水量与植被指数的相关效果比气温显著,说明影响牧草长势好坏的主要因子是降水量,但21世纪以来夏季降水量减少,对牧草生长不利。     

气候变化对海北州天然草地生物量及生态环境的影响

利用海北州近40a的气温、降水资料和近年来的天然牧草资料，分析了海北州气温、降水变化特征以及其变化对天然牧草生物量和草地生态环境的影响。结果表明：海北州温度增暖趋势上世纪90年代最为明显，各地温度变化的气候倾向率均为正；降水量的递增在80年代达最高值，90年代有所回落；气候变化对草地生物量和生态环境的影响温度大于降水，降水量对生态环境的影响主要表现在降水量的年际波动和年内各季节分布的差异上。     

云南地区季降水量和气温的潜在可预报性分析

利用云南地区42年气候资料,使用低频白噪声延伸法和方差分析方法,估计了该地区季节降水量和季节气温的气候噪声方差和潜在可预报性。分析结果表明：（1）云南季降水量的气候噪声方差随着季节降水量的增加而增加,空间上主要是由南往北减小,夏季降水量的气候噪声方差显著大于其他季节,季气温的气候噪声方差则随着季节气温的减小而增加,空间上春、冬季由东往西减小而夏、秋季由南往北增加;冬季气温的气候噪声方差显著大于其他季节;（2）云南季降水量和季气温的潜在可预报性同样具有显著的季节变化和空间变化,云南春季的降水量和气温的潜在可预报性均显著大于其他季节,夏季降水量和气温的潜在可预报性均较其他三个季节小;春、秋季降水量潜在可预报性西部大于东部,夏季北部大于南部,冬季则是南部大于北部,云南季气温除夏季外均是西部大于东部。（3）季风和冷空气活动可能对云南地区的季降水量和气温的潜在可预报性有重要影响。     

CMIP5多模式集合对江苏省气候变化模拟评估及情景预估

利用中国气象局所属的2 400余个台站观测资料制作的分辨率为0.25°×0.25°数据集中的气温、降水量资料评估了CMIP5中17个模式对于1961—2004年江苏省气温和降水量空间分布特征的模拟能力,筛选出了5个对江苏省气候特征模拟较好的模式。之后基于5个优选模式集合平均的结果预估了3种典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)下江苏省2006—2100年的气温和降水量变化趋势。结果表明:(1)全球耦合气候模式对江苏省的气温和降水量空间分布特征具有一定的模拟能力,并且模式集合平均的气温和降水量与观测资料的空间相关系数分别为0.85和0.93;(2)在低浓度路径(RCP2.6)、中浓度路径(RCP4.5)和高浓度路径(RCP8.5)3种温室气体排放情景下,江苏省2006—2100年的地表温度均呈现明显的增温趋势,并且苏北的增温幅度要高于苏南;(3)3种温室气体排放情景下,江苏省未来百年降水量均呈现出北方增多南方减少的趋势;(4)未来百年江苏省降水量随气温变化的趋势并不稳定,RCP2.6和RCP4.5情景下降水量随气温的升高而增加,而RCP8.5情景下降水量随气温的增加而减少。     

本世纪四川省气温变化的若干特征

定量地掌握气候及其变迁的实况,是气候研究和预报的重要基础。本文试图在研究确认本世纪全球大气候背景变化实况的基础之上,选用了四川本世纪30年代以来纪录年限最长的19个气象观测站资料,统计绘制了各站年、季、冬半年(10—4月)夏半年(5—9月)气温特征项(五年滑动平均曲线、十年平均气温、气温累年平均距平、相对变率、均方差等),并与北半球和我国气温变化曲线进行对照,讨论四川区域性气温变化与大气候背景的异同点,着重分析了四川本世纪气温变化趋势及其特征,勾画出气温变化的轮廓,确定不同地区不同时段气温变化幅度。     

西藏藏北高原典型植被生长对气候要素变化的响应

选取西藏藏北高原西部高寒草原植被、中部高寒草甸植被及东南部高寒灌丛草甸植被 3 种藏北地区最典型的植被类型, 结合临近 3 个气象观测站的资料, 分析这 3 种典型植被类型地区 1999—2001 年旬平均气温、旬总降水量和 SPOT VEGETATION 卫星 10 d 最大值合成归一化植被指数 (NDVI) 变化特征以及 3 种典型植被基于 SPOT VEGETATION NDVI 的生长变化对旬平均气温和旬总降水量两个主要气候要素变化的响应关系。 结果表明: 藏北地区降水资源的空间分布特点是东南部向西北部逐渐减少, 气温则由南向北逐渐递减, 与降水资源分布相反, 蒸发量西部高, 东部低; SPOT VEGETATION NDVI 能够较为准确地反映 3 种典型植被生长变化特征, 所反映的植被返青期和枯黄期等重要植被生长阶段与由积温计算的植被生长特征基本一致; 藏北地区基于 SPOT VEGETATION NDVI 的植被生长变化与气温的相关系数明显高于与降水的相关系数 , 其中以那曲为代表的高寒草甸植被的 NDVI 与旬气温和旬降水总量的相关系数最大, 分别为 0.81 和 0.68 , 表明藏北地区由于海拔高, 气候寒冷, 气温对该地区植被生长的影响明显高于降水的影响, 即该地区植被生长变化对气温的响应程度明显高于对降水的响应程度 , 是植被生长的限制性因素; 不同植被类型对气温和降水两个要素的响应程度大小依次是高寒草甸、高寒灌丛草甸和高寒草原。     

敦煌近56a气候特征分析

利用1954～2009年敦煌国家基准气候站56a的气温、降水量、日照时数资料,分析了敦煌年平均气温、降水量、日照时数变化特征,初步探讨了敦煌干旱化气候特征以及对敦煌莫高窟文物的影响。结果表明:气温变化逐年升高,降水量总体呈增加趋势,日照时数变化相对稳定且略有增多趋势。虽然降水有所增多,但温度上升、日照增多导致蒸发增大,干旱化趋势明显。干旱气候变化有利于敦煌莫高窟的保护。     

近50年气候变化对滦河上游径流的影响

为了解近50年滦河上游气温和降水气候的变化特征、趋势及其对该流域径流量的影响,利用1956-2009年滦河上游的实测气温、降水量和径流深资料,分析了该流域气温、降水和径流深的年均和季度变化的时间序列,并建立了该流域气候变化对径流影响的复相关回归模型。结果表明,年径流深随着年降水量的减少而减少,随着年平均气温的升高而减少;春、夏和秋季的径流深随着同期降水量和气温的变化趋势与年际变化趋势基本一致,但冬季径流深则相反,而且其变化幅度非常小。     

局地性气候变化对青海省海北地区草地地上生物量及草地生态环境的影响

本文利用海北地区近40a的气温、降水资料和近年来的草地生物量资料,分析了海北地区气温、降水变化特征以及其变化对草地生物量和草地生态环境的影响。结果表明：海北地区的气温增暖趋势90年代最为明显,各地气温变化的倾向率均为正;降水量的递增在80年代为最大,90年代有所回落,年降水量变化趋势是海晏、门源和刚察逐渐减少,祁连全境逐渐增多;气候变化对草地生物量的影响气温大于降水,对生态环境的影响,气温影响亦较大,降水量对生态环境的影响主要表现在降水量的年际波动和年内各季节分布的差异上。     

1961-2013年尖扎县气候变化特征分析

利用尖扎气象观测站1961—2013年逐月气温与降水资料,运用气候诊断分析方法,分析近53年来尖扎气温、降水变化特征,结果表明:1961—2013年间尖扎气温变暖趋势明显,年气候倾向率为0.30℃/10a,冬季气温对气候变暖响应最为敏感;尖扎年平均气温在1996—1997年左右发生突变,春、夏、秋季平均气温基本都在20世纪末21世纪初发生突变,冬季平均气温早在1985—1986年发生突变,突变后气候都是明显增暖;1961—2013年尖扎年降水量无明显增降趋势变化,夏秋两季的降水呈弱的减少趋势,春冬季呈弱的增加趋势,但变化也并不明显;近53年尖扎年、四季降水量都没有发生明显的气候突变。夏季气温与降水量变化呈现负相关性。     

我国南北方气温和降水气候态变化特征及其对气候检测结果的影响

利用1961-2012年中国区域1353个站的年平均气温和年降水资料,分析南方和北方4种气候态的变化特征,并探索气候态的改变对南方和北方气候检测的影响。结果表明：气候变暖对气候态的影响较为明显,气候态的改变会使得南北方气候分析结果发生改变。北方近52年来年平均气温的升温趋势较明显,南方升温趋势较弱,南北方在I态、II态和III态下的年平均气温均呈现一致的增加趋势,但北方比南方升温更快。南北方年降水量的历年变化差异较大,北方年降水量呈现弱的“降-升-降-升”变化趋势,南方年降水量的历年变化较大,多项式趋势线呈“2峰3谷”。气候态的改变使得北方和南方的气温和降水等级均向着高等级移动,北方气温等级的变化受气候态的影响比南方更明显。     

库尔勒城市化对气象要素的影响分析

用库尔勒站和参考站1961—2015年的气候资料序列,采用差值分析和T检验方法对资料序列进行均一性检验、区域一致性分析,计算气象要素与城市化指标中的人口、地区生产总值的相关系数,研究地处南北疆交通枢纽的库尔勒气象站气候资料受城市化影响程度。结果表明:(1)库尔勒站与参考站气温差值分别在1986年前和1996年后,呈现2次增长,上升幅度分别为1.03℃和1.2℃左右,这与库尔勒的城市化发展进程对应紧密。相对湿度和风速差值随时间变化呈波动变化,降水量在1990年前后变化明显,1990年之前差值基本为正,而1990年之后差值为负。均一性检验结果显示气温存在2个断点,风速4个断点,相对湿度2个断点,降水量1个断点。(2)库尔勒城市化对年平均气温、相对湿度的影响较为显著,分别为0.17℃/10 a和-1.20%/10 a,气温与人口、地区生产总值呈正相关,相对湿度与人口、地区生产总值呈负相关,两者均通过了0.05以上的显著性水平检验。(3)新旧站观测资料对比分析显示,新旧站降水、风速、相对湿度资料序列连续性较好,受城市化影响,气温尤其是最低气温新旧站差异显著不能连续使用。     

1960-2009年咸宁市气候变化特征分析

利用1960-2009年咸宁市3个地面气象站气象资料,统计分析近50 a来该区域气温、降水等主要气候要素的年变化、四季变化及年代际变化的趋势特征。结果表明：近50 a研究区气温有上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10a,年平均气温在20世纪90年代末发生突变。春秋季平均气温分别在2002年和1999年发生突变,夏季平均气温在2006年发生突变,冬季平均气温早在1990年发生突变。春季与秋季平均气温的变化比较一致,冬季平均气温对全球变暖响应最敏感,春秋与秋季对气候变暖的响应是比较敏感,而夏季对气候变暖的响应最为迟缓。近50 a年降水量呈波动但无明显增降的趋势,其中春夏两季变化趋势较为一致并有下降的趋势,且春夏降水量的变化主导着年降水量的变化;而冬季降水量有上升的趋势。通过对气温与降水变化趋势的比较,发现冬季对气候变化的响应最显著、其余季节无明显相关性。     

1960—2009年咸宁市气候变化特征

利用1960—2009年咸宁市3个地面气象站气象资料,统计分析近50 a来该区域气温、降水等主要气候要素的年变化、四季变化及年代际变化的趋势特征。结果表明：近50 a研究区气温有上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10 a,年平均气温在20世纪90年代末发生突变。春秋季平均气温分别在2002年和1999年发生突变,夏季平均气温在2006年发生突变,冬季平均气温在1990年发生突变。春季与秋季平均气温的变化较一致,冬季平均气温对全球变暖响应最敏感,春季与秋季对气候变暖的响应较敏感,而夏季对气候变暖的响应最为迟缓。近50 a咸宁市年降水量呈波动但无明显增降的趋势,其中春夏两季变化趋势较为一致并有下降的趋势,且春夏降水量的变化主导着年降水量的变化;而冬季降水量有上升的趋势。通过对气温与降水变化趋势的比较,发现冬季对气候变化的响应最显著,其余季节无明显相关性。     

乌审旗近50a气候变化特征分析

文章通过对乌审旗1961—2010年气温及降水资料进行分析,揭示了近50a来乌审旗气候变化特征,结果表明:近50a,乌审旗年平均气温呈明显上升趋势,四季温度变化对年平均气温上升贡献:冬季春季秋季夏季;年降水量呈微弱下降态势。在全球气候变暖的背景下,乌审旗气温上升,降水量减少,气候有向暖干化发展的趋势。     

近40年宁夏云量和气温年际变化的相关分析

利用宁夏24个气象站的地面气温、总云量和低云量观测资料,分析了它们的年际及年代际演变趋势及相关关系。结果表明:近40年宁夏年平均气温波动升高,尤其是1990年以后;中部干旱带气温的年际变化较大,固原半干旱区气温变化幅度明显低于其它区域;1951年以来宁夏年平均总云量呈逐渐减少趋势,低云量下降趋势较总云量更为明显,2000年以后宁夏总云量有所增加。相关分析表明:宁夏年平均气温与年均总云量及低云量呈明显的负相关,均通过了0.01显著性水平检验,且低云量的相关更为显著;总云量和低云量与降水量呈显著正相关;同时,不同区域和不同季节总云量和低云量与气温、降水量的相关系数有明显差异。