重庆市气温变化趋势及其可能原因分析

通过对重庆市1924～2007年的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、极端最高气温、极端最低气温随时间变化特征进行分析发现:近84年来重庆市平均气温微弱变冷,与全国平均温度相比线性变化趋势存在一定差异;平均最高和平均最低气温、极端最高和极端最低气温的非对称性变化显著,最高气温的下降对平均气温的影响很大,平均最低气温除春季外增暖都非常显著,最低温度的增高对气温日较差减小的影响更明显.夏季副热带高压位置偏南,使得我国西南地区东部夏季降水天气增多、云量增加、日照时数减少,加之轻雾日数增多,可能是重庆市夏季最高温度持续下降的主要原因.冬季最低气温的显著升高主要是由于降水天气减少、云量增加和城市热岛效应所致.     

青藏高原冬、春植被归一化指数变化特征及其与高原夏季降水的联系

青藏高原气候独特,影响高原夏季降水的原因是十分复杂的和多方面的。文中利用1982—2001年的卫星遥感植被归一化指数(NDVI)资料和青藏高原55个实测台站降水资料,应用经验正交分解(EOF)、奇异值分解(SVD)等方法分析了青藏高原冬、春植被变化特征及其与高原夏季降水的联系,得到以下几点初步认识:青藏高原冬、春季植被分布基本呈现东南地区植被覆盖较好,逐渐向西北地区减少的特征。其中高原东南部地区和高原南侧边界地区NDVI值最大,而西北地区和北侧边界地区NDVI较小。EOF分析表明,20年来冬、春季高原植被的变化趋势是总体呈阶段性增加,其中尤以高原北部、西北部(昆仑山、阿尔金山和祁连山沿线)和南部的雅鲁藏布江流域植被增加明显。由SVD方法得到的高原前期NDVI与后期降水的相关性是较稳定的。青藏高原多数区域冬、春植被与夏季降水存在较好的正相关,且这种滞后相关存在明显的区域差异。高原南部和北部区域的NDVI在冬春两季都与夏季降水有明显的正相关,即冬春季植被对夏季降水的影响较显著。而冬季高原中东部玉树地区附近区域的NDVI与夏季降水也存在较明显的负相关,即冬季中东部区域的植被变化对夏季降水的影响也较显著。由此可见,高原前期NDVI的变化特征,可以作为高原降水长期预报综合考虑的一个重要参考因子。     

华中区域1960～2005年平均最高、最低气温及气温日较差的变化特征

利用华中区域(河南、湖北、湖南3省)42站1960～2005年逐月平均最高、最低气温资料,计算并详细分析了该区域年(季、月)平均最高、最低气温和气温日较差的线性变化趋势、突变性及周期性特征。结果发现:1)华中区域年平均最高、最低气温均呈现上升趋势,年平均气温日较差呈减小趋势,其中年平均最低气温变化最显著。2)平均最高气温在春、秋、冬均呈上升趋势;平均最低气温四季均呈上升趋势,其中春、冬季变化显著;平均气温日较差在夏、冬季下降趋势较为明显,其中以冬季降幅最大。3)全年有4个月平均最高气温呈下降趋势,其中8月最为显著;平均最低气温在冬、春季为明显上升趋势,其他月变化趋势不显著;平均气温日较差在冬、夏季呈明显下降趋势,其中1月最为显著。4)年平均最高、最低气温在20世纪90年代经历了一次由冷变暖的明显突变;四季中,平均最高气温春、冬季突变显著,平均最低气温春、夏季突变显著。5)年平均最高、最低气温存在显著的2～4a周期变化。     

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数(NDVI)资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明:近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异:春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明:西南地区11~2月份的植被对超前其1~2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3~4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1~3月植被和气温为正相关关系,6~9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1~2月的植被和滞后1~2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。      

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数（NDVI）资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明：近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异：春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明：西南地区11～2月份的植被对超前其1～2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3～4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1～3月植被和气温为正相关关系,6～9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1～2月的植被和滞后1～2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。     

青藏高原近代气温变化趋势及突变分析

利用青藏高原84个气象站建站至2001年的月平均气温资料,分析了40年来气温变化的时空分布特征及趋势,揭示了高原大部分地区平均气温和最高、最低气温普遍升高,最低气温上升速率是最高气温的1倍～3倍,气温日较差显著减小;青藏高原各区的气温突变多发生在20世纪80年代,大部分地区早于北半球1988年的气温突变,平均气温和最高、最低气温的突变在各区都有发生,平均气温突变开始于柴达木盆地(1973年),最高、最低气温及气温日较差(DTR)分别开始于高原东部、柴达木盆地和高原南部等地;不同季节的突变随时间地点而有所变化。     

城市化对固原气温变化趋势的影响

使用宁夏固原与六盘山气象站1971—2010年逐月平均气温、最高气温、最低气温资料以及固原1981年以来的GDP与人口数据,以六盘山为背景分析了城市化对固原气温变化趋势的影响。结果表明：40a来六盘山和固原年与四季平均气温、最低、最高气温均呈显著上升趋势,20世纪80年代比70年代偏高幅度较小,21世纪00年代比前10a偏高幅度最大,最低气温比最高气温、冬季气温比夏季气温、固原比六盘山气温偏高更显著;固原与六盘山气温存在明显的非对称性,且固原的非对称性明显大于六盘山的,冬夏季更突出;城市化影响加速了固原年与四季平均气温、最低气温、年和冬春最高气温的升温,对于气温非对称性变化的形成起主导作用。     

西藏东部过去400年秋、冬季平均最低气温的树木年轮分析

利用2006年采自西藏东部昌都地区的树轮样本,建立了该区域3个树轮年表,相关计算表明,昌都树轮标准化年表与该区域上一年10月到当年1月的平均最低气温相关最为显著,单相关系数高达0.657。利用该年表较好地重建了昌都气象站过去413年上一年10月到当年1月的平均最低气温序列,经多方面验证,表明其具有较好的可信性。过去400年中,西藏东部昌都地区秋、冬季平均最低气温经历了6个偏暖和6个偏冷的变化阶段,并有明显的6个持续变暖和5个持续变冷阶段,变暖缓慢,而变冷迅速。变冷、变暖阶段中以20世纪60年代的迅速降温和70～80年代的升温最为典型。昌都地区秋、冬季节平均最低气温以5年、11年、102～103年的准周期变化最为显著。比较发现,近百年青藏高原东部地区秋、冬季平均最低气温与北半球平均气温具有较好的一致性:20世纪初到30年代,青藏高原东部地区秋、冬季平均最低气温缓慢上升,40年代急剧下降,50年代气温回升,60年代初期气温再次下降,60年代末以后气温逐步升高。     

辽宁省新旧气候平均值变化及影响分析

根据辽宁省61个气象站1961—2020年逐日气温和降水量数据，对比分析1991—2020年和1981—2010年新旧气候平均值变化及对辽宁省气候业务的影响。结果表明：1—11月平均气温、平均最高气温、平均最低气温均升高；10—12月降水量增幅最大。年及四季平均气温、平均最高和最低气温均升高，增幅自东部和西部山区向中部平原地区增大，中部区域增幅最为显著；平均气温和平均最高气温均以春季增幅最大，平均最低气温夏季增幅最大。年、夏季和秋季降水量减少，春季和冬季增加；7—8月降水量总体减少，东部山区和大连沿海地区降水量增加；7月下旬—8月上旬降水量增加，辽宁西部和南部地区增幅最大，为5%～6%，北部地区增幅最小。气候平均值改变后，四季平均气温及降水量评价等级均发生了变化。     

哈尔滨气温变化特征分析

上世纪80年代以来,哈尔滨年平均气温明显上升,在127年中上升了2.7℃。主要冬季升幅最大,春季次之,再次为秋季,夏季升幅最小。平均最低气温的升幅较明显,远高于平均最高气温的升幅,冬季最低气温的升幅最大夏季的升幅次于春季;秋季升幅最小。另外还分析了气温年代际变化特征。     

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。     

我国夏季降水与青藏高原春季NDVI的关系

利用1982年1月-2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料, 通过相关分析和合成分析方法, 初步分析了我国夏季降水与青藏高原春季植被的关系及可能机理。结果发现:青藏高原春季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈西北-东南向“ + - +”带状分布。合成分析也表明:青藏高原春季NDVI大、小值年降水年内分布也存在明显差异。降水的上述差异, 可能是由于青藏高原春季NDVI变化导致热源效应改变, 引起大气环流变化造成的。对环流分析也发现:大气环流的变化特征与降水变化表现出很好的一致性。     

青藏高原下垫面对中国夏季环流影响的研究

发展了一个CCM3－RegCM2单向嵌套模式，用以研究青藏高原中西部地区下垫面特征对我国夏季环流和降水的影响。结果表明：若青藏高原中西部植被破坏，变为沙漠，则该地区地面返照率增加，热容量减少，气温升高。从而导致高原北侧的温度梯度增大，西风槽则被削弱；西风急流被推至更西更北的地区，使得北方冷空气难以到达我国长江、黄河流域；由于高原上空气温增高，导致该地区上空的反气旋环流增强，使原来位于槽前西南气流的长江中下游地区处在平直西风气流当中，不利于降水的产生。与此同时，副热带高压西伸北抬，使得长江、黄河中下游地区处在副热同压控制之下，造成我国大部分地区夏季降水减少。     

黄淮海地区植被活动对气候变化的响应特征

基于1982 -2003年GIMMSNDVI遥感数据和气象资料, 综合运用趋势分析、相关分析、奇异值分解等方法, 分析我国黄淮海地区植被活动对气候变化响应的时空特征。结果表明:黄淮海地区整体气候变暖趋势比较明显, 干旱化尚不显著, 年平均植被NDVI表现为略微增加的趋势。在年尺度上, 温度是敏感性最强的气候因子, 全年温度、降水、相对湿度对植被NDVI动态变化具有正效应, 而蒸发量具有负效应; 在季尺度上, 温度、降水的敏感性最强。自然植被对降水的敏感性最强, 其次是温度; 农业植被对温度的敏感性最强, 其次是降水。植被对气候变化响应的空间特征表现为, 植被主要生长季平均NDVI与温度距平场空间结构一致, 与蒸发量距平场反位相对应, 与降水量距平场呈北、南部正负相反分布, 与相对湿度距平场呈南、北向正负相反的空间分布。     

Modeling impacts of vegetation in western China on the summer climate of northwestern China

Using the monthly NCEP-NCAR reanalysis dataset, the monthly temperature and precipitation at surface stations of China, and the MM5 model, we examine impacts of vegetation cover changes in western China on the interdecadal variability of the summer climate over northwestern China during the past 30 years. It is found that the summer atmospheric circulation, surface air temperature, and rainfall in the 1990s were different from those in the 1970s over northwestern China, with generally more rainfall and higher temperatures in the 1990s. Associated with these changes, an anomalous wave train appears in the lower troposphere at the midlatitudes of East Asia and the low-pressure system to the north of the Tibetan Plateau is weaker. Meanwhile, the South Asian high in the upper troposphere is also located more eastward. Numerical experiments show that change of vegetation cover in western China generally forces anomalous circulations and temperatures and rainfall over these regions. This consistency between the observations and simulations implies that the interdecadal variability of the summer climate over northwestern China between the 1990s and 1970s may result from a change of vegetation cover over western China.     

Assessment of vegetation dynamics and their response to variations in precipitation and temperature in the Tibetan Plateau

The Tibetan Plateau is a region sensitive to climate change, due to its high altitude and large terrain. This sensitivity can be measured through the response of vegetation patterns to climate variability in this region. Time series analysis of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) imagery and correlation analyses are effective tools to study land cover changes and their response to climatic variations. This is especially important for regions like the Tibetan Plateau, which has a complex ecosystem but lacks a lot of detailed in-situ observation data due to its remoteness, vastness and the severity of its climatic conditions. In this research a time series of 315 SPOT VEGETATION scenes, covering the period between 1998 and 2006, has been processed with the Harmonic ANalysis of Time Series (HANTS) algorithm in order to reveal the governing spatiotemporal pattern of variability. Results show that the spatial distribution of NDVI values is in agreement with the general climate pattern in the Tibetan Plateau. The seasonal variation is greatly influenced by the Asian monsoon. Interannual analysis shows that vegetation density (recorded here by the NDVI values) in the entire Tibetan Plateau has generally increased. Using a 1 km resolution land cover map from GLC2000, seven meteorological stations, presenting monthly data on near surface air temperature and precipitation, were selected for correlation analysis between NDVI and climate conditions in this research. A time lag response has also been found between NDVI and climate variables. Except in desert grassland (Shiquanhe station), the NDVI of all selected sites showed strong correlation with air temperature and precipitation, with variations in correlation according to the different land cover types at different locations. The strongest relationship was found in alpine and subalpine plain grass, the weakest in desert grassland.     

青藏高原植物返青期变化及其对气候变化的响应

基于连续的植被指数（NDVI）、气温和降水数据,提取了1982—2009年青藏高原典型台站邻近区域的植物返青期以及0℃和5℃旬均温始期的时序数据,分析了其时空变化特征,探讨了青藏高原冬、春季的气温、降水变化对植物返青期的影响。结果表明：1) 青藏高原典型台站邻近区域植物返青期多年平均值在东西向和南北向上存在显著差异;1982—2009年间,青藏高原典型台站邻近区域植物返青期整体呈提前趋势。2) 青藏高原典型台站0℃和5℃旬均温始期整体呈提前趋势,5℃旬均温始期提前趋势更为显著。3) 青藏高原植物返青期随着冬、春季气温升高和降水增加而提前。与降水相比,返青期与气温的相关程度更高。冬季气温比春季气温对植物返青期的影响更大。     

西北太平洋冷海温对东亚初夏大气环流影响的数值研究

利用改进的NCAR CCM3气候模式, 研究了1992年西北太平洋持续冷海温对东亚初夏季节大气环流的影响。西北太平洋冷海温不利于初夏东亚南支西风急流季节性北移, 引起亚洲东部沿海低槽明显加深, 东亚大槽平均高度场降低了4.66 dagpm, 从而也不利于西太平洋副热带高压的西伸加强。西北太平洋冷海温还不利于我国大陆初夏温度场回升, 特别是引起我国东北地区近地面温度下降2~5 ℃, 是影响东北冷夏现象的重要原因之一。模拟结果表明, 1992年初夏江淮入梅期较常年偏晚, 降水异常偏少, 与紧邻东亚大陆的西北太平洋持续冷海温有关。