四川盆地气温的时空分布变化分析

本文利用正交分解(EOF)方法,对四川盆地气温的时空分布进行研究分析,识别出了盆地气温的主要空间型和时间演变特征。在春夏秋冬不同季节,四川盆地气温场呈一致性的正值,反映四川盆地气温大范围位相一致的变化,表现为全盆地性冷(暖),并且气温场在不同的季节,其分布特征具有较大的相似性和稳定性。从第一特征向量场对应时间系数演变过程来看,冬、夏两季的波动范围较春、秋两季的波动范围小;从第一时间系数年际变化分析,除盆地夏季平均气温没有明显变化外,冬、春、秋季的气温从20世纪90年代后期均持续表现为上升趋势,出现明显的气候变暖突变。冬季与秋季的气温分布及春季与秋季的气温分布具有较为显著的正相关关系。     

四川盆地气温的时空分布变化分析

本文利用正交分解(EOF)方法,对四川盆地气温的时空分布进行研究分析,识别出了盆地气温的主要空间型和时间演变特征.在春夏秋冬不同季节,四川盆地气温场呈一致性的正值,反映四川盆地气温大范围位相一致的变化,表现为全盆地性冷(暖),并且气温场在不同的季节,其分布特征具有较大的相似性和稳定性.从第一特征向量场对应时间系数演变过程来看,冬、夏两季的波动范围较春、秋两季的波动范围小;从第一时间系数年际变化分析,除盆地夏季平均气温没有明显变化外,冬、春、秋季的气温从20世纪90年代后期均持续表现为上升趋势,出现明显的气候变暖突变.冬季与秋季的气温分布及春季与秋季的气温分布具有较为显著的正相关关系.     

基于空间化技术对中国近50年平均气温时空演变特征的研究

结合GIS空间化技术,对中国近50年平均气温数据进行定量化的分析,并分析其时空演变规律。采用空间化气候值 年际距平空间插值法生成中国1951—2001年分辨率为10 km×10 km的年、季平均气温空间化数据,通过对近50年空间化数据的分析,认为近50年中,年、季的全国平均气温都表现出显著增温趋势,冬季增幅最大,为0.313℃/10a,夏季增幅最小,为0.152℃/10a,年平均气温增幅为0.208℃/10a。1980年代中期以后增温趋势更加明显。从空间分布看,我国西南地区及西藏东南部和新疆西天山中段在不同季节都是主要的降温区域,而北方大部和西藏中西部地区在不同季节都表现为较强的增温趋势,我国东南地区在不同季节温度变化并不稳定,增温或降温的幅度都很小。暖冬事件在北方发生比较频繁,四川及云南部分地区较少,全国发生面积呈逐渐增大的趋势,增幅为国土面积的8.6%/10a。冷夏在新疆南部、西藏西北部和东南部以及江淮一带发生次数较多,辽宁南部、新疆沙漠地区、西藏中部、青海东部、四川大部分地区以及长江以南广大地区最少。全国发生冷夏的面积不断减小,50年平均减幅约为国土面积的5.8%/10a。     

豫北地区气温、降水变化的时空分布特征

利用中国国家级地面气象站均一化数据集中1971—2010年豫北地区28个测站的温度、降水资料,基于GIS技术对该地区温度和降水变化的时空分布特征进行研究。结果表明:豫北地区气温整体呈升高的趋势,其中冬春季节升温明显。气温变率空间分布表现为北中部增温明显,东部和西部增温幅度较小。降水变化各季节差异较大,春季降水整体呈现增加趋势,其他季节各地降水增减不一;空间变化分布特征为太行山沿线西部山区降水减少趋势明显,东部地区降水略有增加趋势。从整体变化情况来看,豫北地区的气候变化区域间差异加大,局地性变化趋向不稳定。文中用温度与降水的趋势比来分析豫北地区的干旱化发生趋势,结果发现太行山沿线干旱化趋势明显,沿黄河区域干旱化趋势较低,太行山脉和黄河是导致豫北地区气候变化区域性分布的主要地形因子。     

全球环流系统关联性的时空演化特征研究

利用NCEP/NCAR全球高度场和地面气压资料,运用矩阵理论,研究了全球高度场和地面气压序列关联性的时空演变特征.结果表明,各层次高度场的关联性在中低纬度区域较好,并向中高纬度地区逐步递减,呈准带状分布;垂直方向上,低层的关联性较弱,随着高度升高关联性逐渐增强;北太平洋区域从低层至高层大气中均存在一个较强的负关联中心,...     

基于EMD方法的我国年气温和东部年降水量序列的振荡模态分析

基于经验模态分解(EMD)方法,探讨了近百年来全国年平均气温序列以及东部地区年降水量序列的振荡模态结构特征。结果表明:全国年气温序列的振荡变化主要由第1,2,4本征模态分量构成,3~5年、8~10年的振荡以及百年内的升—降—升的年代际变化对整个气温变化起主要作用,近几年处于暖期。东部年降水量序列的振荡变化主要由第1,2本征模态分量构成,3~5年的振荡起主要作用,百年中有3个高值期,近几年处于多雨期。气温和降水原序列都没有明显的周期性,但其内在振荡分量却有某些周期性。     

基于观测资料的我国天气现象时空分布分析

利用全国576个台站1961—2010年天气现象观测资料,对34种天气现象年平均发生频率、昼夜分布特征、代表性天气现象和区域代表站天气现象的发生情况等进行了统计分析。结果表明:雨、露、结冰、阵雨、轻雾、霜、雷暴天气现象的年平均发生频率较高,极光、龙卷、雪暴等天气现象的年平均发生频率极低。近年来,雾的发生呈缓慢下降趋势,轻雾呈缓慢上升趋势,霾在2000年后快速发展,且发生地点逐步扩大。天气现象的发生具有一定的地域性,但各地多发天气现象的前20种基本相似,仅发生频率排序不同。     

基于全球气候模式输出信息的中国冬季气温区划

本文应用转动主分量（REOF）方法对模式模拟出的中国未来温度进行分析。根据载荷值进行温度分区。其分区结果为：1961-1990年、2021—2050年和2071—2097年的冬季平均温度均可划分为4个区。     

基于本征微观态方法探究全球地表气压变化特征及其与降水的联系

利用ERA5和GPCP再分析资料及NOAA提供的气候指数,基于本征微观态和传统气象学方法,探讨了全球1950—2022年地表气压变化特征及其与全球降水和环流变化之间的关系。结果表明:全球地表气压的第一大本征微观态主要以南极一致性变化为主,与南极涛动显著相关;第二大本征微观态以北极一致性变化为主,与北极涛动和北大西洋涛动显著相关;第三大本征微观态在热带太平洋呈现纬向偶极子结构,与厄尔尼诺—南方涛动(EI Niño-Southern Oscillation,ENSO)联系紧密。不同本征微观态对全球降水的影响存在显著的区域性差异。第一大本征微观态处于正位相时,南极绕极环流增强,南半球高纬度地区降水增多,中纬度地区降水减少。第二大本征微观态处于正位相时对应北极降水增多,北大西洋及其周边地区降水减少。第三大本征微观态影响范围较广,主要表现为西太平洋降水减少和中东太平洋降水增多。     

基于矩阵补全的气象数据推测

传统的气象数据推测大多基于插值方法,而此方法需要近邻台站的完整观测数据,这在很大程度上限制了插值方法的应用。为此,本文提出了一种基于矩阵补全的气象数据推测方法,该方法根据气象数据的近似低秩性来推测缺失数据。首先,选取我国662个气象台站2004—2013年的逐日平均温度和日照时数两种气象要素作为研究对象,通过矩阵奇异值的累积贡献率来检验数据集的近似低秩性。然后设计了两组试验,第1组试验考虑了不同采样概率下各年份的数据推测,第2组试验随机选取某些台站,考虑所选台站数据连续缺测时的推测。最后,使用矩阵补全方法推测缺失数据,采用10a的平均误差作为评价指标。试验结果表明:矩阵补全方法能很好地推测缺失数据,且具有一定的鲁棒性。     

1961-2010年河北省太阳直接辐射时空分布特征研究

利用1961-2010年河北省周边7个太阳辐射观测站的资料,拟合得出相对精确的河北省太阳直接辐射经验公式,分析了河北省太阳直接辐射时空变化特征。结果表明：河北省近50 a来太阳直接辐射年总量总体呈明显的下降趋势。其中,下降幅度相对较大的石家庄为25%,下降幅度相对较小的唐山为11%。河北省水平面太阳直接辐射年总量近50 a平均值空间差异较大,<2540MJ·m^-2 主要分布在邢台南部,>3510MJ·m^-2 主要分布在张家口西北部,大部分地区介于2540-3300MJ·m^-2 。河北省太阳能资源开发利用潜力比较大的区域主要在张家口的坝上地区。     

利用MODIS红外资料反演大气温湿度廓线的研究

概述了利用特征向量统计回归反演算法,从EOS/MODIS的红外通道资料反演大气温湿度垂直分布的过程,并与美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的等压面再分析场资料按照纬度和气压高度进行了真实性检验。结果表明：由MODIS资料反演得到的大气温湿度参数能够揭示大气温湿度的垂直分布。在各个等压面上均方根误差平均值在中纬度地区为3.39K,低纬度地区为1.40K,近地面层、对流层顶附近及下垫面地形复杂的区域误差较大,总体上低纬度地区要好于中纬度地区。反演的水汽误差也为低纬度地区小于中纬度地区,且随高度升高,中、高纬度误差都逐渐减小并逐渐接近。     

近40年我国气温时空变化特征

根据全国336个站逐旬地面气温资料,使用EOF分析、周期图等统计方法,揭示了最近40年我国气温时空变化特征。研究结果表明：我国气温年际变化和变化趋势存在明显的地区、季节差异。在总趋势升高的基础上,具有前期降温、后期升温,冬季升温、夏季降温等特点。而且在气温变化趋势上存在准周期振荡。     

基于CERES/Aqua卫星资料的新疆地面短波向下辐射时空分布特征

利用CERES SSF Aqua MODIS Edition 3A数据对新疆地区2003-2015年的13时至17时的地面短波向下辐射变化进行研究,得到了新疆地区近13年的地面短波向下辐射时空分布特征。可以发现,该地区地面短波向下辐射从东南向西北随着纬度的增加而逐渐减少,从春季到冬季,地面短波向下辐射逐渐地由经向分布向纬向分布转变,秋季变化幅度为全年最大,夏季最小。年变化呈现单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在2004年5月13时。在日变化中,13时最大。新疆地区近13年整体来说,地面地面短波向下辐射呈现下降趋势,以13.3 W?m-2/10a的速率减小。春季变化呈现增大趋势,其余各季均为减小趋势。     

1961-2009年新疆伊犁地区暴雨日数时空变化特征

根据1961-2009年伊犁地区10个自动站逐日降水资料,采用线性趋势、累积距平、M-K 突变检验、以及周期分析等方法,分析近 49 a暴雨日数的年代际、年际、月、旬、空间的变化规律及其周期变化,并对该地区近 49 a暴雨日数进行突变检验。结果表明：近49 a来伊犁地区的暴雨日数呈上升趋势,其线性倾向率为0.107 d/10 a;暴雨主要发生在5-7月,约占总数的73.2 %,其中6月最多,7月次之;暴雨异常偏少年为1995年,暴雨异常偏多年为1996、1999、2002、2003和2007年;暴雨日数由西向东、由北向南均呈逐渐增加趋势;暴雨日数发生频次存在显著2.8 a左右年际变化周期。     

基于“基尼系数”的降水时间分布均匀度变化研究

基尼系数是经济学中对贫富差距量化评价的重要工具。文章通过基尼系数的引入实现了对降水时间分布均匀度进行量化评价，从而对降水变化做出更为全面、客观的评估，为城市降水与水资源预测、城市雨水收集、以及水资源安全建设提供重要参考。对昆明市1972-2001年30a降水时间分布均匀度评价表明：30a平均降水时间分布均匀度基尼系数为0.47457，其中1972-1981年平均为0.46672，1982-1991年平均为0.49068，1992-2001年平均为0.46631。降水时间分布均匀度基尼系数呈下降趋势，年际变幅增大，其中最小为1998年（0.3342），正是旱涝灾害严重的年份，说明我国季风区的城市旱涝灾害的主要原因是降水时间分布不均。     

基于"基尼系数"的降水时间分布均匀度变化研究

基尼系数是经济学中对贫富差距量化评价的重要工具。文章通过基尼系数的引入实现了对降水时间分布均匀度进行量化评价,从而对降水变化做出更为全面、客观的评估,为城市降水与水资源预测、城市雨水收集、以及水资源安全建设提供重要参考。对昆明市1972~2001年30a降水时间分布均匀度评价表明:30a平均降水时间分布均匀度基尼系数为0.47457,其中1972~1981年平均为0.46672,1982~1991年平均为0.49068,1992~2001年平均为0.46631。降水时间分布均匀度基尼系数呈下降趋势,年际变幅增大,其中最小为1998年(0.3342),正是旱涝灾害严重的年份,说明我国季风区的城市旱涝灾害的主要原因是降水时间分布不均。     

基于微波探测资料的全球大气亮温长期变化趋势研究

本文使用1978—2013年美国大气海洋局NOAA研发的STAR V3.0版本的MSU/AMSUA逐月亮温格点数据,引入集合经验模式分解(EEMD)方法,研究了高空大气亮温的非线性变化趋势,尤其注重亮温气候趋势的时间演变特征,并与传统线性回归(CLR)方法做了对比研究。结果表明,在全球对流层增温、平流层降温的大背景下,基于EEMD的亮温非线性趋势演变特征表现为:近10 a对流层中、高层全球平均增暖趋势放缓,甚至出现轻微的降温趋势;北半球对流层增暖首先出现在北极,随后向低纬度方向延伸。北极对流层增暖向上影响高层大气,最高可以扩展到平流层低层。南半球对流层中低纬度地区受北半球大气影响也出现增温。另外,近10 a南极地区出现显著的独立增温现象。平流层变冷北半球最早从中纬度地区开始发生,变冷逐渐增强的同时向极地和低纬度两侧扩张。南极上空平流层大气早期也出现显著变冷,然而随着2000年以后南极大范围增暖,平流层变冷逐渐转移到中低纬地区。     

Temporal and spatial variations of global deep cloud systems based on CloudSat and CALIPSO satellite observations

ABSTRACT The spatial and temporal global distribution of deep clouds was analyzed using a four-year dataset （2007-10） based on observations from CloudSat and CALIPSO. Results showed that in the Northern Hemisphere, the number of deep cloud systems （DCS） reached a maximum in summer and a minimum in winter. Seasonal variations in the number of DCS varied zonally in the Southern Hemisphere. DCS occurred most frequently over central Africa, the northern parts of South America and Australia, and Tibet. The mean cloud-top height of deep cloud cores （TDCC） decreased toward high latitudes in all seasons. DCS with the highest TDCC and deepest cores occurred over east and south Asian monsoon regions, west-central Africa and northern South America. The width of DCS （WDCS） increased toward high latitudes in all seasons. In general, DCS were more developed in the horizontal than in the vertical direction over high latitudes and vice versa over lower lat- itudes. Findings from this study show that different mechanisms are behind the development of DCS at different latitudes. Most DCS at low latitudes are deep convective clouds which are highly developed in the vertical direction but cover a rela tively small area in the horizontal direction; these DCS have the highest TDCC and smallest WDCS. The DCS at midlatitudes are more likely to be caused by cyclones, so they have less vertical development than DCS at low latitudes. DCS at high latitudes are mainly generated by large frontal systems, so they have the largest WDCS and the smallest TDCC.