20世纪温度变化中自然变率和人为因素的影响:基于耦合气候模式的归因模拟

本文基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室(LASG/IAP)发展的气候系统模式FGOALS_gl对近百年气温变化的模拟,讨论了自然变率和人为因素对20世纪全球变暖的相对贡献.数值试验结果表明,在自然和人为因子的共同强迫作用下,耦合模式能够合理再现20世纪全球平均气温随时间的演变;仅在自然因子作用下,模式不能再现1970年以后的全球变暖.自然因素对20世纪第一次变暖的作用是显著的,但温室气体是20世纪后期变暖的主要原因.在这一定性结论基础上,进一步对近百年变化中自然和人为因素的相对贡献做定量的归因分析,结果表明,除赤道中东太平洋和北大西洋外,人为因素对近百年的增暖起决定性作用.对全球、半球及大陆尺度而言,外强迫可以解释平均气温变化的70%以上,而内部变率贡献较小;但对于区域尺度而言,多数地区内部变率的贡献大于外强迫,区域尺度气温变化的机制较全球、半球尺度要复杂.对中国地区而言,20世纪早期的气温变化受自然变率影响,但20世纪后期的变暖主要是温室气体增加的结果.中国东部气温变化的空间分布表明,自然因素对近50年及近百年中国地区的变暖趋势贡献较小.在自然和人为因子共同作用下,模式能够再现近50年中国东部气温变化冬春两季增暖的特征、但没有模拟出夏季长江中下游地区及淮河流域的降温趋势;自然因子试验的结果表明,太阳活动对该区域的变冷有贡献,但模式无法再现该地区气温的季节变化特征.     

变暖趋势在全球陆表气温变化中的作用

关于全球变暖及其对气候和环境影响的研究,目前主要是从绝对升温速率的角度进行分析,很少关注绝对增温率与多时间尺度变率对地表气温变化总方差的相对贡献,而这可能是一个衡量变暖趋势的生态气候效应更直接的指标.本研究分析了变暖趋势在1901～2016年全球陆表气温变化中的作用.在全球大部分地区,年平均的变暖趋势对于陆表气温变化总方差的贡献不到三分之一.而在南美洲东部、地中海和巽他群岛等区域,虽然绝对增温速率相对较小,但变暖趋势对当地陆表气温变化总方差的贡献超过了三分之二,且这些区域变暖趋势的季节差异也最小,与当地特有物种正在经历栖息地的异常消失相对应.这说明变暖趋势在地表气温变化中的贡献率,比绝对增温速率能更好地度量增暖趋势对局地生态系统的影响.因此,我们不仅要关注绝对增温率高的地区,更要关注增温率在局地地表气温变化中起主导作用的地区.     

大气变率对北极地区近期海冰变化趋势影响数值模拟研究

为研究近期21年(1989—2009年)北极地区海冰变化原因,本文利用欧洲中期天气预报中心ERA-Interim数据集资料和美国麻省理工学院MITgcm全球海冰-海洋耦合模式开展了不同大气强迫条件下海冰变化的数值模拟研究.研究工作中共设计了6个数值试验,除1个试验全部采用1989—2009年每日4个时次的大气强迫场外,其余5个试验各有一种大气强迫(地表气温、地表大气比湿、向下短波辐射通量、向下长波辐射通量和地表风)采用1989年月平均结果.分析了各模拟试验结果中3月和9月北极地区海冰面积的年际变化特征及最小二乘拟合意义下的线性变化趋势,并以ERA-Interim结果为参照标准对各模拟试验结果进行了对比和检验,以说明不同大气强迫量变率对海冰变化的作用.结果表明:地表气温变率和向下长波辐射通量变率是造成海冰面积减少的主要原因;向下短波辐射通量变率对海冰面积变化影响几乎可以忽略;地表大气比湿变率对海冰面积线性变化趋势影响较小,但对海冰面积年际变化特征有调制作用;地表风变率对海冰季节变化、海冰面积线性变化趋势及年际变化特征均有明显影响,说明提高大气风应力精度是改善海冰数值模拟结果的重要手段.     

海洋对干旱半干旱区气候变化的影响

干旱半干旱区约占全球陆地总面积的41%,由于增温显著、降水稀少,导致生态脆弱、生存环境恶化,对全球气候变化的响应相对敏感.海洋作为地球气候系统的重要调节器,在干旱半干旱区气候变化过程中发挥着至关重要的作用;尤其在现代气候变化,海洋活动对干旱半干旱区气候变率的影响不可忽视.文章回顾了近百年干旱半干旱地区的气候变化特征,总结了海洋活动对其变化影响的研究进展,重点归纳了太平洋年代际振荡(PDO)、大西洋多年代际振荡(AMO)以及El Ni?o和La Ni?a等对干旱半干旱地区气候变化的影响;概述了不同海洋振荡因子协同影响干旱半干旱气候变化的机制.研究表明:全球干旱半干旱区在近百年来表现出显著的强化增温现象,呈现出明显的年代际干湿变化特征;该变化特征与海洋年代际尺度振荡因子有密切关系,由于海洋振荡因子的不同位相组合显著改变海陆热力差,进而影响西风急流、行星波及阻塞频率,导致干旱半干旱区温度及干湿特征发生改变.随着干旱半干旱地区气候变化的加剧,未来的海洋活动变化对其影响将出现新的特征,这将增加干旱半干旱地区未来气候变化的不确定性,加剧干旱半干旱区对全球气候的影响.     

人为气溶胶导致全球陆地季风区降水减少的动力和热力过程

季风区生活着全球约2/3的人口,季风降水变化直接关系到当地的社会经济发展.观测证据表明20世纪后半叶以来全球陆地季风降水显著减少,理解自然和人为强迫影响该变化趋势的物理过程,对于未来水资源规划、旱涝灾害风险管理、减缓与适应策略的制定具有重要意义.文章通过比较观测资料和第五次耦合模式比较计划(CMIP5)5个全球气候模式不同外强迫试验模拟的1948～2005年全球陆地季风降水的变化,发现观测中全球陆地季风降水的变干趋势与气候模式人为外强迫试验结果,特别是人为气溶胶强迫试验的结果高度一致.利用最优指纹法的检测与归因分析表明,人为气溶胶强迫对该变干趋势的贡献为102%(5～95%的不确定性范围为62～144%).基于水汽收支分析比较热力和动力过程的贡献,发现人为气溶胶强迫主要通过减弱垂直水汽平流从而造成全球陆地季风降水减少.本文结果意味着如果未来季风区气溶胶排放不能得以控制,则季风降水可能会继续减少;而中国自2006年以来气溶胶排放的显著下降趋势,则有利于缓解季风区降水的减少趋势.     

动力统计相结合的未来30年东亚气温年代际预测

基于实际气候主要由气候系统自然变率和外强迫影响二者叠加而形成的认识,利用统计和动力相结合的方法对东亚表面气温(EATs)未来30年的演变进行了预测.关于自然变率部分,利用1901~1999年的观测资料,通过计算海温模态与EATs内部变率(EATs_int)的超前-滞后相关,选取几个主要海温模态作为预测因子,建立了EATs_int年代际内部变率的多元线性回归模型.首先对2000~2005年进行了后报检验,发现该模型有较好的预测能力.于是,根据海温模态的准周期性,利用该模型对未来30年进行了预测试验,得到了内部变率的预测结果.关于外强迫影响部分,利用参与政府间气候变化专门委员会第5次评估报告的19个耦合模式的历史试验和21世纪RCP4.5情景的预估结果,通过二阶拟合,得到EATs相对于1970~1999年的趋势变化(即外强迫的影响信号).将得到的内部变率和趋势进行叠加,形成最后的预测结果(Re_EATs).该结果显示:在2010~2040年,温度将呈波动性变化,其中在2015~2030年缓慢降温,之后开始上升.将这一结果与第五期耦合模式相互比较计划(CMIP5)的年代际预测进行对比,发现它与多数单个模式得到的预测结果及多模式预测集合平均的结果定性一致,表明利用统计和动力相结合的方法来预测东亚气温具有一定的合理性.     

基于CMIP5多模式评估人为和自然因素外强迫在中国区域气候变化中的相对贡献

基于观测资料和CMIP5多模式的历史试验(考虑所有驱动因子)以及单因子强迫气候归因试验结果,估算了温室气体、气溶胶、土地利用及自然因素等外强迫在中国区域气候变化中的相对贡献.结果表明,人为和自然外强迫的共同作用可解释近30年观测气温变化的95%~99%,其中温室气体引起的温度变化是观测增温的2~3倍,而气溶胶起到了显著的冷却降温作用;人为和自然因素外强迫对近几十年观测降水的变化的可能贡献约为65%~78%,其中,气溶胶和温室气体是中国区域降水的主要外强迫因子,尤其气溶胶主导着中国东部降水变化的分布型,而自然因素外强迫的贡献主要体现在干旱半干旱区.人类活动主导了近60年来中国区域气温的长期非线性趋势,特别是从20世纪60年代开始温室气体的影响强度逐渐增大,是中国区域气候变暖最主要的贡献者;不同外强迫因子对中国区域降水长期非线性趋势的影响具有明显的区域差异,温室气体是20世纪70年代以后干旱半干旱区降水逐渐增加的主要贡献者,而气溶胶的主要影响使湿润半湿润区降水有较为明显下降趋势,土地利用和自然因素外强迫也会造成降水呈减少的趋势.通过最优指纹法(Optimal Fingerprinting)的检测可知,人类活动能够很好地解释近60年来中国区域特别是湿润半湿润区观测气温的变化,其中温室气体的单独作用能够清晰地从观测结果中检测出来;由于多模式结果的不确定性,观测降水变化的归因目前还无法通过残余一致性检测.需要指出的是,尽管本文的研究结果还存在着一定的不确定性,但仍可为中国区域气候变化成因研究及其预测提供科学依据.     

全球变暖背景下春季Hadley环流与东亚夏季风环流年际对应关系的多模式预估

观测事实揭示,春季Hadley环流在年际时间尺度上与东亚夏季风环流和降水具有密切联系.在未来全球变暖背景下,春季Hadley环流与东亚夏季风环流和降水的这种年际关系是否会发生变化？针对该问题,本文在评估的基础上选取五个气候模式,分析了A1B排放情景下春季北半球Hadley环流年际变率的未来变化及其与东亚夏季风环流和降水的年际关系.多模式集合(MME)预估结果表明,在全球变暖背景下,与20世纪末期(1970—1999年)相比,到21世纪末期(2070—2099年),春季北半球Hadley环流的年际变率强度将减弱,减弱幅度达32%.随着春季Hadley环流年际变率的减弱,其与夏季西太平洋副热带高压和东亚夏季风强度的联系将变弱.MME模拟结果还显示,春季Hadley环流与夏季东亚西风急流和降水的关系也降低,但各单个模式间存在较大差异.     

大西洋经向翻转环流的演变特征及其对北半球地表气温的热动力影响

综合现代观测、历史代用资料和气候模式模拟,本文综述了大西洋经向翻转环流(AMOC)的过去、现在和未来的演变特征,以及AMOC对区域和半球尺度地表气温(SAT)的影响.代用资料重建结果表明, AMOC从19世纪末开始减弱, 20世纪整体减弱,但信度较低.直接观测结果显示, 2004～2016年间AMOC减弱,但无法区分出其年代际变化和长期趋势.气候模式预测可知,若温室气体排放持续增加, AMOC未来将会减弱,但在2100年前不会出现突然的崩溃. AMOC的热力作用表现为,强AMOC导致北大西洋海表面热通量释放和经向热输送增强,造成半球尺度SAT增加,千年尺度的气候冷(暖)期对应AMOC减弱(增强).强AMOC的经向热输送能够影响北极增暖,并通过北极海冰和AMOC之间的互反馈作用影响区域SAT异常和极端温度.在动力方面,强AMOC调制源自北大西洋沿北半球中高纬度地区传播的罗斯贝波活动,引起乌拉尔和西伯利亚地区的环流异常变率增加,对欧亚大陆中高纬地区极端冷、暖事件发生频率均有显著影响.此外, AMOC也可以通过对行星尺度环流的动力调整影响区域和全球地表气温异常.多年代际AMOC变率与大西洋多...     

过去2000年重大火山喷发对全球和中国气候的影响

重大火山喷发(MVEs)越来越受到科学界的关注.已有很多工作研究了过去2000年MVEs对气候的影响,但古气候重建资料和气候模拟资料显示的全球和中国气候对MVEs的响应存在较大差异.本文汇总了观测、重建、模拟和同化数据,系统地总结了MVEs的史实、对气候的影响和机制以及未来的研究方向.主要结论是:过去2000年MVEs密集时期发生在公元530～700、1200～1460和1600～1840年.对温度影响上, MVEs会引起年际-年代际尺度全球和中国的显著降温,但模拟的年际尺度降温幅度明显大于重建结果.对降水影响上,热带MVEs会导致全球季风降水显著减少;在中国区域,长江流域的降水有所增加,但在华北、东北以及青藏高原南部区域,不同数据所反映的结果存在较大差异.频繁的强火山爆发、火山叠加太阳活动极小期、气候系统内部变率叠加火山的作用都可能引起北半球季风区和中国东部的年代际干旱事件.在机制上, MVEs既通过直接辐射效应影响气候,也通过调制气候系统内部变率来间接影响气候,如火山喷发会影响厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和大西洋多年代际振荡(AMO)的变化.然而, MVEs调制ENSO和AMO等...     

决定北半球冬季哈得莱环流年际变率的三维大气环流图像:观测分析和数值模拟

本文利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了1979~2008年北半球冬季哈得莱(Hadley)环流年际变化的特征,在此基础上,讨论了在观测海温驱动下大气环流模式的模拟结果.观测分析表明,近30年北半球冬季哈得莱环流年际变率的主导模态呈现出空间上的非均匀变化,哈得莱环流圈位于热带部分与其位于副热带部分的强度变化符号相反,这在表征其年际变化特征的另一指标——经向风垂直切变中亦有显著体现.大气环流模式AMIP积分试验结果表明,北半球冬季哈得莱环流强度的上述年际变化源于海温强迫.分析发现,热带中东太平洋和南印度洋暖海温距平强迫导致了哈得莱环流强度年际变化的主导模态呈现出空间上的非均匀变化.ElNio的局地作用和大气桥作用激发的太平洋局地哈得莱环流(30°S~30°N,150°E~90°W)和大西洋局地哈得莱环流(30°S~30°N,90°W~10°W)并非呈现出整体一致的变化,尽管二者纬向平均后分别使气候平均的哈得莱环流圈强度加强和减弱.ElNio遥强迫作用激发的西北太平洋反气旋(0°~30°N,100°E~150°E)使北半球Hadley环流圈强度减弱,ElNio和南印度洋暖海温距平共同强迫出的南印度洋反气旋(30°S~0°,60°E~100°E)使南半球Hadley环流圈的强度亦减弱.上述局地哈得莱环流的变化叠加后,因纬向平均的太平洋局地哈得莱环流强度在(副)热带部分的增强大(小)于纬向平均的大西洋局地哈得莱环流和西北太平洋、南印度洋局地哈得莱环流在(副)热带地区的减弱,结果使得哈得莱环流圈的强度在(副)热带部分偏强(弱);较之南半球,北半球强度变化稍强.因此,北半球冬季哈得莱环流年际变率的主导模态在空间上呈现出非均匀变化.     

火山活动的周期性及其在若干气候要素中的反映

根据六百多年全球VEI 5级以上火山活动资料分析和谱分析以及与北半球地面气温、西太平洋高压SLP、北大西洋高压SLP和北大西洋西风漂流区SSTA对比分析得知:(1)全球强火山活动存在显著的88年左右和100年左右世纪尺度周期循环,二者对于VEI(i)原序列方差贡献率达到21.64%.还存在33年左右年代际尺度周期循环以...     

北半球环状模周期变化和突变研究

利用NOAA提供的1871-2008年月平均海平面气压场、雪盖、海冰等再分析资料、NASA提供的地表温度场资料、太平洋年代际振荡(PDO)指数,采用小波分析、带通滤波和凝聚谱分析等方法,研究了北半球环状模(NAM)周期变化及其影响因子.研究结果表明NAM在20世纪60年代前后发生了显著的年代际尺度周期突变,NAM在1895-1955年存在显著的准35年周期振荡,而在1971-2008年则主要以准15年周期振荡为主.NAM年代际尺度周期突变与外强迫源振荡周期变化有关,但突变前后与NAM周期振荡密切相关的外强迫因子并不尽相同.在1960年代之前,PDO、ATM、北美雪盖以及南极海冰涛动等外源强迫因子与NAM在准35年尺度上关系密切;而在1960年之后,NAM准15年振荡则与ATM和欧洲雪盖、南极海冰涛动等因素有关.     

近期东亚季节性温差减弱幅度已超出14世纪以来自然变率范围

季节性温差(夏温与冬温之差)变化是地球气候系统的重要组成部分.遗憾的是,在东亚地区较短的气象观测记录限制了对季节性温差变化的认识.本研究诊断了东亚地区树轮气候信号,严格筛选了10条对冬季(上年12月至当年2月)和12条对夏季(当年6～8月)温度变化响应敏感的年表.基于筛选的树轮资料,重建了公元1376～1995年东亚地区冬季和夏季温度变化序列,并与气候模拟结果进行了对比分析.结果显示:过去600年,与冬季相比,夏季温度对赤道火山喷发造成的降温效应以及对工业革命以来温室气体强迫引起的增温效应响应更为显著;温室气体强迫使得东亚季节性温差自19世纪70年代起持续减弱,且20世纪90年代以来,季节性温差减弱趋势已超出过去600年的自然变率范围;气候模式可以基本模拟出重建所揭示的冬季和夏季的温度年代际变率及趋势,但很大程度上低估了季节性温差变化幅度,这主要是由于现有的气候模式低估了区域尺度温度变化对外强迫和气候系统内部变率模态响应的季节差异.本研究强调了利用气候重建资料对气候模式模拟季节性温度变化性能验证的重要性,明晰了如果未来温室气体强迫持续增强,东亚地区季节性温差将进一步减弱的认识.     

CMIP6气候模式对21世纪初全球增暖减缓现象模拟能力评估与归因分析

自工业革命以来,大气中温室气体浓度持续升高,但1998～2013年期间却出现了全球增暖减缓现象,挑战了现有的对全球温度变化机理的认识.第五次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Inter-comparison Project Phase5, CMIP5)中众多当时最先进的气候模式都没能合理地模拟出该现象,引发了公众对气候模拟和预测的质疑.文章基于六种常用的全球表面温度观测资料集,评估了最近发布的28个CMIP6气候模式对21世纪初全球增暖减缓现象的模拟能力.结果显示,相对前一代的CMIP5模式,新一代的CMIP6模式尽管在年代尺度增暖速率模拟能力上有所提高,但大多数CMIP6模式依然未能重现出全球增暖减缓现象.在28个CMIP6模式中,只有4个成功模拟出了增暖减缓,其他模式普遍高估了1998～2013年期间的增暖速率,呈现出明显的增暖加速,而不是观测到的增暖减缓.进一步分析表明,气候模式能否成功模拟出增暖减缓现象的关键在于其能否准确区分并模拟出两种不同来源的温度变化信号,即人类排放温室气体导致的长期增暖信号和气候系统内部短期的自然变率信号,特别是年际、年代际和多年代际这三种尺度的自然变率. 4个复现出增暖减缓现象的模式都较为合理地模拟出了长期增暖趋势和三种关键尺度自然变率.上述评估结果为改进气候模式对短期气候变化的模拟和预测能力提供了一个新的视角.     

太平洋年代际振荡与南北半球际大气质量振荡及东亚季风的联系

众多研究表明,太平洋年代际振荡(PDO)与东亚季风以及我国气候的年代际异常存在显著影响,然而其影响途径及机制仍不明确.本文分别分析了年代际尺度上的太平洋年代际振荡(PDO)、南北半球际大气质量振荡(IHO)以及东亚季风的变化特征,据此建立了三者之间的关系,并进一步分析了它们对我国东部冬夏两季年代际气候异常的影响,所得主要结果包括:(1)PDO与IHO以及东亚季风强度具有明显的年代际波动特征,三者之间存在较好联系,其中它们在70年代和90年代后期处于负位相,而在80年代至90年代中期均处于正位相期.PDO和IHO对全球大范围的低层气温异常,以及大气质量迁移尤其是东半球30°S-50°N区域的质量变化具有显著并且空间一致的影响;(2)当PDO为正位相时,整层大气质量年代际异常呈偶极型的自东半球向西半球太平洋区域输出,造成了南北半球际以及海陆间大气质量迁移,同时引起Walker环流的上升和下沉支位置变化,以及越赤道大气质量流的向北异常输送,并由此建立起东亚季风与PDO和IHO之间的联系;(3)PDO年代际异常与冬夏季节蒙古地区地表气压变动存在密切联系.当PDO指数增强时,冬夏季850hPa均出现显著反气旋风场异常,并在我国东部形成异常北风,从而显著影响东亚冬夏季风强度变化.与之对应,PDO指数与我国东部大部分地区的站点气温、降水的年代际分量保持显著的同期相关.     

中世纪暖期温度变化的模拟

本文利用全球海气耦合气候模式ECHO-G进行的1000个模式年的长时间积分气候模拟试验结果,分析全球和中国地区中世纪暖期的存在性与时间演变、全球性与区域差异、以及变温强度和影响因子等问题．结果表明:中世纪暖期是一个全球性现象,但各地在中世纪暖期温度变幅和位相变化存在差异．中世纪暖期不是一个持续稳定的暖期,而是存在峰谷起伏变化,其中冷谷的持续时间为40-80年．全球平均的中世纪暖期出现在1000—1280年间．其间南半球的温度变幅最大,北半球次之,全球平均最小．中世纪暖期的鼎盛期全球绝大部分地区增温明显,只有大西洋西北地区有一 0．5-1,0℃的降温区,以及南太平洋有-0．5-2．0℃的降温区．北半球最大增温出现在格陵兰地区及西北太平洋地区, 南半球出现在70°-80°S,5°-60°W的海域,最大增温达2．5-3．0℃．整个欧亚大陆和北美大陆都是增温区,增温幅度为 0．5-1．5℃．热带和亚热带也是增温区,但增温幅度仅为0．5℃左右．也就是说,中世纪暖期时,增温幅度在低纬地区最小,中纬度地区次之,高纬度地区最大．中国的中世纪暖期出现在公元1000—1260年间,其间中国西部的年平均温度距平变幅最大,东部最小,全国平均介于二者之间．中世纪暖期鼎盛期整个中国区域温度距平都是正值,中国东部的增温呈西 -东向和西北-东南向的带状分布,且由南向北增温幅度加大,由0．4℃逐步增加到0．8℃．中国西部的增温呈高压状分布,且随着海拔高度的增加,增温幅度加大,最大增温达2．0℃-2．2℃．由于模拟试验是在改变太阳辐射、火山活动、CO2 与CH4浓度等因子的情况下进行的,说明太阳辐射、火山活动、CO2与CH4浓度都是形成中世纪暖期的主控因子．至于各因子各自对中世纪暖期形成的贡献,还有待进行单因子和多因子强迫试验进一步探讨．     

2020年梅雨期极端降水的归因探讨和未来风险预估研究

2020年夏季我国经历了一场非同寻常的梅雨季,其持续时间长、暴雨日数多,为近几十年罕见.梅雨期间从日尺度到月尺度的降水均显著偏多,特别是持续性强降水(如连续四周最大累积降水量, Rx28day),较气候平均态偏多94%,打破了自1961年以来的历史记录.探讨人为强迫对此次梅雨期极端降水的影响及其物理过程,有助于理解和预估极端气候的风险变化.利用第六次耦合模式比较计划(CMIP6)检测归因模式比较计划(DAMIP),从事件归因角度,研究指出,人为强迫使得2020年夏季长江中下游流域持续性强降水(Rx28day)事件的发生概率减小了46%(22～62%).其中,温室气体有利于增加类似极端事件的发生概率(44%),这由增温引起的可降水量增加导致;而人为气溶胶则减少了其发生概率(73%),这与地表降温引起的可降水量减少、东亚夏季风环流减弱有关.未来随着温室气体的排放增加和人为气溶胶的减排,类似持续性强降水事件的发生概率将持续增加.在不同的共享社会经济路径(SSP)下,未来温室排放的情景越高,这类极端降水事件的发生风险越高.在低排放情景SSP1-2.6、中等排放情景SSP2-4.5和高排放情景SSP5-8.5下,到21世纪末,其发生概率分别约为当前气候下的4.6、13.6和27.7倍.因此,采取切实有效的温室气体减排措施,将有利于减缓极端降水事件的发生风险.     

北京地区气温的年代际变化和热岛效应

用北京地区20个气象观测站41年(1960~2000年)的年平均气温记录,研究了北京地区的大尺度气温变化及其热岛效应.结果认为,(1)北京地区气温的年际变化具有大尺度的特点,1981年是显著的跃变点,跃变点比跃变前北京地区气温增加了0.55℃,近40年的增温率为0.25℃/10年.(2)北京城市热岛效应具有典型性.1960~2000年北京城市热岛平均强度接近1℃.随着北京城市建设和城市化速度的加快,北京城市热岛强度也在明显地增加,近40年热岛强度的增温率为0.31℃/10年.     

青海都兰地区公元850年以来树轮记录的降水变化及其与北半球气温的联系

经过精确定年, 建立了青海都兰地区三个地点的祁连圆柏的树轮宽度年表, 重建了青藏高原东北部公元850年以来上年7月至当年6月年降雨量变化. 重建序列的方差解释量: 1385~2000A.D.为54.7%; 1099~1384 A.D.为50.5%; 850~1098 A.D.为45.7%. 整个千年降水序列呈现明显的3峰2谷的“W”型变化. 其中1571~1879 A.D.长达309年中, 降水偏少, 但是1880~2000 A.D.期间降水稳步上升. 20世纪是青藏高原东北部千年以来降水最高的世纪, 而1962~2000年的降水量是千年中最多的时期, 降水变率也是千年中最大的时期. 重建序列还揭示出在降水偏多的时候, 年际间降水变率大; 相反, 在降水偏少的时候, 年际间降水变率小, 在20世纪的明显增温时段, 降水显著偏高, 降水变率加大, 旱涝变化更加频繁. 本地区树轮宽度年际间的高频变化响应当地降水变化, 而在40年滑动平均后, 十年至百年尺度的低频信号在反映降水低频变化的同时, 也响应大范围气温变化, 它与7条北半球气温曲线变化十分一致, 在不同的时段上都显著相关, 如1852~1982 A.D.之间, 与大部分温度曲线的相关系数在0.9左右. 总体上, 都兰地区温度与降水同步变化, 温度低, 降水量少; 温度高, 降水多. 反映了在百年至千年尺度上都兰地区暖湿和冷干的气候组合模式. 40年滑动后的距平序列可以认为是青藏高原东北部地区分辨率为年的千年温度曲线.