1956-2005年中国暖冬和冬季温度变化

Areasonable warmer winter index(IwwI)in the framework of the three equiprobability categories(i.e.warmer,normal and colder categories)is proposed based on the winter temperature data observed at 565 stations in China during 1956-2005,where IwwI is defined as the ratio of the station number of warmer category over the total number of stations.The results suggest that the trend of IwwI was consistent with that of the winter temperature on decadal time scale,and their rates of change were 10%/10 a and 0.4℃/10 a,respectively.It is found that only 13 warmer winter events in total were detected by IwwI over the past 50 years,and 85% of them occurred after 1986.     

1956-2005年中国暖冬和冬季温度变化

利用全国565个台站1956-2005年冬季平均温度资料,将多年温度变化划分为偏暖、偏冷和正常三类等概率气候事件,由此给出了一个新的暖冬指数和暖冬的定义。结果表明：暖冬指数与中国冬季温度的变暖趋势相一致,并表现出显著的年代际变化特征,其变率分别为10%/10 a和0.4℃/10 a。近50 a暖冬事件共计发生13次,其中近85%的暖冬发生在1986年以后。受年际尺度变化的影响,2004/2005年和2005/2006年暖冬主要发生在青藏高原和华南南部,而东北、内蒙古及中部大部分地区为冷冬或正常。     

不同年代际背景下AO与冬季中国东北气温的关系

采用1951—2006年北极涛动指数序列、NCEP/NCAR再分析资料和我国160站气温资料,利用滑动相关分析研究了不同年代际背景下北极涛动与冬季中国东北气温年际异常关系的变化情况。结果表明,两者的关系在20世纪60年代中后期显著增强,在80年代中后期减弱。不同年代际背景下,与AO相关联的中高纬度大气环流异常发生的明显改变是AO与东北冬季气温关系发生年代际变化的原因。强相关年代,西伯利亚高压与阿留申低压均明显减弱,东亚冬季风偏弱,对流层中下层异常东南风控制东北地区,对流层中层东亚大槽明显减弱,环流的经向性减弱,使该地区冬季气温偏高;相关较弱的年代则以上表现不明显。     

南京56年来冬季气温变化特征

利用南京市1951年1月—2007年4月逐日气温观测资料, 分析讨论了南京56年冬季平均气温、极端最低气温、冷积温和低温日数的变化趋势和特征, 探讨了南京冬季气温的年代变化和冷冬、暖冬的分布。结果表明: 56年来南京冬季平均气温是明显上升的, 而极端低温和冷积温上升更为显著; 南京20世纪50年代和60年代为冬季低温期, 冷冬皆分布在80年代以前, 90年代以后没有冷冬, 多为暖冬, 近10年为两年一遇, 80年代以来南京冬季明显升温, 90年代以来的南京冬季出现了持续的偏暖异常。     

冬季西伯利亚高压变化特征及其与中国气温的关系

客观地定义了表征西伯利亚高压位置和强度变化的4个指数,系统地分析了西伯利亚高压变化特征,并讨论了西伯利亚高压对我国冬季气温异常的影响。结果表明:西伯利亚高压具有明显的年际变化和年代际变化。在年代际尺度上,西伯利亚高压表现出随着时间变化先减弱、缩小,后增强、加大的趋势,位置变化趋势是先西撤、后东进,1999年后又西撤。其面积、强度和中心纬度异常与我国冬季气温关系密切,而经度异常变化对我国冬季气温异常变化影响不大。当冬季西伯利亚高压面积、强度异常大的时候,我国冬季气温异常主要表现为西南地区温度偏高,其它地区尤其是东北南部、新疆北部和华南部分地区温度偏低。     

中国冬季气温的年际变化

利用中国160站1951-2000年的冬季月平均气温资料，用EOF分析、小波分析和合成分析等方法对中国近50年来的冬季气温的年际变化和时空分布特征进行研究。结果表明：中国冬季气温50年来有显著的增暖趋势，在70年代后期增暖幅度开始加大，年际变化以6～9年周期为主。中国冬季气温的空间变化有很好的一致性，全国绝大部分区域呈整体变暖或变冷的趋势，并且气温变化南北有别，从南向北幅度逐渐变大。另一种模态是当东北、华北和西北地区冬季气温较高时，其它地区则偏冷；反之亦然。     

近50a华北地区冬季气温的时空变化特征

利用我国160站1951－2000年的月平均气温资料，在分析华北地区气温变化的季节－－年际变化特征的基础上，重点分析了冬季的年际、年代际变化的时空特征。发现：冬季气温在50、60年代较低，70年代开始升高，80年代变化较为平缓，90年代增暖程度加大，50a来有显著的增暖趋势，达0.27℃／（10a)。华北地区冬季气温的升高趋势与中国大部分地区是一致的，且是升高最明显的地区之一。     

An Index of East Asian Winter Monsoon Applied to the Description of China's Mainland Winter Temperature Changes

Using the NCEP/NCAR reanalysis data （Version 1.0） and the observation data of China from January 1951 to February 2007, a new index of East Asian winter monsoon circulation （I EAWM） was defined based on the comparison of previous different winter monsoon indices and circulation factors influencing the winter climate over China. Its relationships with winter temperature over China and large-scale circulation were analyzed. Results show that IEAWM can successfully describe the variation of China＇s mainland winter temperature and the East Asian winter monsoon （EAWM） system. This index reflects the integrated effect of the circulations over high and low latitudes and the thermal difference between the continent and the ocean. While in the previous studies, most monsoon indices only describe the single monsoon member. The IEAWM is a good indicator of the intensity of the EAWM. Positive values of/EAWM correspond to the strong EAWM, the stronger Siberian high and East Asian trough than normal , and the strengthening of the meridional shear of 500-hPa zonal wind between high and low latitudes over East Asia, and therefore, the southward cold advection becomes stronger and leads to the decrease in surface temperature over China; and vice versa. The IEAWM inter decadal change is obviously positive before the mid-1980s, but negative since the mid-1980s, in good agreement with the fact of the winter warming in China after 1985.     

1980—2009年中国东部上空温度变化特征

采用中国地区137个探空站及地面160站资料,分析了1980—2009年中国东部上空温度变化特征。近30年来中国东部对流层上层至平流层中下层的降温幅度大于对流层中下层的增温幅度。东北地区上空温度季节变化幅度较大,东南地区上空温度季节变化幅度较小。中国东部中低空（近地面至500 hPa）温度在不同区域、不同季节对全球变暖的响应不同：35°N以北无降温,以南有降温;冬季均升温,夏季有降温。     

我国冬季气温年代际变化及其与大气环流异常变化的关系

利用我国160个台站50年(1951~2000年)的月平均温度资料和NCEP/NCAR再分析资料,对我国从1951/1952~1999/2000共49个冬季(11月至次年3月平均)的气温进行经验正交函数(EOF)分解。第1模态表现为全国一致的增温或者降温,20世纪70年代中期以后,我国冬季气温增暖明显,发生了显著的年代际变化;第2模态则表现为南北温度的反相关系,20世纪80和90年代,我国北部地区,特别是东北和西北的温度增加,而我国南部则温度降低。采用频谱分析方法提取我国冬季气温的年代际变化信号更清楚地反映出这些变化。而且这两种模态从20世纪80年代开始的正位相叠加使得我国冬季持续偏暖,在降水场没有显著变化的情况下,加剧了华北地区的干旱程度。对气温的年代际变化与大气环流的回归分析表明,我国冬季气温年代际变化的第1模态与半球尺度上的北极涛动(AO)的变化有密切的关系,它在高度场上表现为一个准正压的南北环状模态;而第2模态则与中高纬大气环流中的一波结构联系密切,它在高度场上表现为一个准正压的太平洋和大西洋上反相的振荡模态。这就表明,我国冬季气温的年代际变化与大气环流中的基本气流及其扰动有密切的关联。作者还讨论了大气环流影响我国冬季气温年代际变化的可能机理,并指出进一步需要研究的问题。     

我国东北地区冬季气温变化的东亚冬季风背景

利用中国气象局国家气象信息中心1961—2011年我国东北地区72个气象站月平均气温资料及NCEP/NCAR月平均海平面气压、500 hPa高度场及200 hPa与850 hPa风场再分析资料,对东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列经去除线性趋势处理后的变化特征进行对比分析。结果表明:去除线性趋势后,东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列的相关系数为-0.69,较原始序列更为显著;两者变化的阶段性较为同步,我国东北地区冬季气温于2004年已转入低温阶段,这与东亚冬季风同时转为偏强阶段关系密切;两者均存在20年左右的长周期,同样存在相近的阶段性短周期;我国东北地区冬季气温的增温变化趋势在1986年前后的增暖性气候突变中起重要作用。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温年代际信号的相关系数达-0.86,较原始序列年代际相关更为显著;两者的年代际变化存在21.5年左右的共同准周期。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温的年际变化序列存在4年左右的共同准周期。我国东北地区冬季气温的年际和年代际异常存在与东亚冬季风相关联的200 hPa东亚急流、500 hPa东亚大槽、乌拉尔高压、850 hPa风场、地面西伯利亚高压等的异常背景。     

1955-2005年中国极端气温的变化

利用1955-2005年中国234站逐日最高、最低气温资料,通过计算趋势系数等,研究了中国年、季极端气温变化趋势的时空特征。结果表明：空间分布上,我国年和四季的极端低温均表现出稳定的增温趋势;年、春季和夏季极端高温在黄河下游地区出现了较明显的降温趋势,而在华南地区增温趋势较显著;时间演变上,无论年还是四季,极端低温的增温幅度明显大于极端高温的增幅;极端气温在四季均有增温趋势,尤其以冬季的升温最明显;年极端高温和低温的年代际变化基本一致。     

山东冬季气温年际变化及大气环流特征

采用经验正交函数(EOF)方法分析山东省43年(1961—2003年)冬季气温变化，结果表明，第1模态几乎反映了整个温度场的时空变化特征，冬季气温年际变化明显，增温显著；采用NCEP／NCAR月平均大气环流再分析资料(1961—2003年)，分析表明，冷、暖冬大气环流差异明显，冷冬年500hPa高度距平场呈北高南低的特征，西伯利亚高压加强，东亚大槽偏西加深，亚洲地区维持稳定的经向环流，利于冷空气南下，易造成冷冬；暖冬年呈相反特征。     

我国冬季气温的年际变化及其与大气环流和海温异常的关系

利用我国160个台站49个冬季（1951/1952～1999/2000年）的气温资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过波谱分析的方法提取变量的年际变化分量（周期小于8年部分）进行分析,结果发现：在年际变化的时间尺度上,我国冬季气温表现为全国一致变化型（EOF1）和南北反相变化型（EOF2）两个主要模态,并可以解释总方差60％以上的变化。进一步分析表明,在年际变化尺度上,与气温全国一致变化型相联系的大气环流表现出海陆气压差的改变以及与此相关的东亚大槽强度的变化和东亚高空急流位置的南北移动;赤道中东太平洋的异常海温对这一模态的出现有一定的预示意义,而中国近海的海温则更多的是被动地随气温改变。与南北反相变化型相联系的大气环流表现出显著的北极涛动特征,这一模态的出现会使得次年春季的西北太平洋海温呈现以30°N为界南北反相变化的形态;而北太平洋的海温异常可能对这一模态的形成有一定的作用。这两个模态的空间分布虽然与年代际尺度上的分布非常相似,但它们的相对强弱和对应的环流却有很大的差异。分析显示,全国一致变化型可能更多地表现出年代际变化的特征,而南北反相变化型更多地表现出年际变化的特征;结果还表明,我国冬季气温的变化在不同的时间尺度上是受不同因子影响的。因此,在研究我国冬季气温变化时,将不同的时间尺度分开考虑是十分必要的。     

影响我国冬季温度的若干气候因子

综合分析了西伯利亚高压、北极涛动、ENSO和西太平洋遥相关型（WP）在年际和年代际时间尺度上对中国冬季温度的影响，结果表明在年际尺度上，WP和西伯利亚高压都对温度有显著影响，WP的影响主要存在于中国东部从东北南部至广东沿海一带大陆边缘区，而西伯利亚高压的影响范围则大得多，几乎涵盖了除黄河长江上游部分地区外的整个中国。在年代际尺度上，北极涛动和ENSO都与东亚冬季风有关联，北极涛动比ENSO的影响范围大，除长江上游沿江地区外的其他地区基本上都是关联区，ENSO与温度的关联区位于35°N以北的整个北方及长江中下游地区。     

ENSO与北半球冬季大气环流异常的年代际关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和CPC(气候预测中心)Nino3-4区海表温度序列,研究了1950/1951-2002/2003年冬季ENSO事件与北半球大气环流的相互关系及其年代际变化.结果表明:北半球大气环流对ENSO事件的响应在1978/1979年有一个明显的跃变.跃变后,低纬中高层大气环流对ENSO事件的响应明显减弱,其中东南亚的减弱最为明显,而低层大气环流对ENSO事件的响应则有所增强;东半球中高纬大气环流异常与ENSO事件关系明显减弱;西半球中高纬大气环流与ENSO事件的关系加强.     

中国冬季气温的集合典型相关分析和预报

以欧亚大陆地面温度、北半球500 hPa高度、热带印度洋SST(sea surface temperature)以及北太平洋SST为预报因子,通过典型相关分析(canonical correlation analysis,简称CCA)建立预报关系,然后用集合典型相关分析预报(ensemble canonical correlation prediction,简称ECC)方法预报中国冬季气温,并分析预报技巧及进行独立样本检验.结果表明,不同的预报因子对各个地区有不同的预报技巧,以欧亚大陆地面温度为预报因子预报技巧较高,而ECC模式对中国冬季气温有更好的预报能力,预报技巧高于任何一个单因子场的CCA预报;采用回归法的集合平均比简单的等权集合平均预报技巧更稳定.     

1954-2005年长江以北地区初霜期变化趋势

 采用长江以北地区65个测站1954-2005年秋冬季逐日地面最低温度资料,计算分析长江以北地区初霜出现日期的年代际时空变化特征。结果表明：中国北方地区初霜是由北向南逐渐出现的,初霜发生日期具有明显的年代际变化特征,在20世纪90年代之后,大部分地区初霜日期偏晚的年份逐渐增多。中国北方地区初霜发生日期的早晚与北极涛动的强弱密切相关：当北极涛动处于正位相时,北半球以纬向型环流为主,中国北方大部分地区的初霜期偏晚;反之,当北极涛动处于负位相时,北半球以经向型环流为主,中国北方大部分地区的初霜期偏早。     

全球变暖背景下我国春季气温的时空变化特征

利用我国台站观测逐日气温资料和美国NCEP/NCAR再分析大气环流资料,通过分析比较我国1951—1980和1981—2010年两个时段春季气温的季节、月、候时间尺度的气候平均特征,研究20世纪80年代以后的春季气温和季节进程的变化特征,并初步探讨了春季气温变化的可能原因。结果表明：20世纪80年代以后,除了西南等地,全国大部分地区春季增温,由东北到西南呈现气温“升高—降低”的形势。在春季3—5月,除西南局部地区气温下降外,全国其余大部分地区气温升高0~1℃。3—5月季节进程在江南和西南东部地区加快,内蒙古和华南南部地区则经历了由快到慢的变化,东北地区、西南地区南部、西北地区北部春季进程速度减慢。总体来说,在全球变暖背景下,我国东部地区春季开始早、结束早,西部地区春季开始和结束时间变化不明显。与1951—1980年相比,20世纪80年代以后,春季乌拉尔山地区高压减弱,东亚大槽减弱,亚洲中高纬地区纬向环流加强,西太平洋副热带高压加强,东亚副热带西风急流明显增强,因此不利于来自北半球极地和高纬地区的冷空气影响我国,我国大部（特别是东北）地区春季气温偏高。但是,中东急流偏强,东亚副热带急流偏南,有利于欧洲中东部冷空气影响我国西南地区,导致西南地区气温偏低;同时,南支槽偏弱,不利于印度洋和孟加拉湾的暖湿气流向北影响我国西南地区,也使得西南地区气温易于偏低。     

我国西北地区冬季平均气温的气候特征

本文对我国西北五省（区）135个测站、1960-1990（代表站1951-1990）年冬季（12-2月）平均气温资料用主成分分析等方法就西北区冬季气温的变化进行了分析研究。结果表明:西北地区冬季平均气温变化在空间上具有很好的一致性，但也存在由于地理位置、地形、冷空气入侵路径等的不同而引起气温变化在空间分布上的差异。分析认为，30-40年来西北地区冬季气温总趋势是在波动中逐渐变暖的。60年代最低，70年代较60年代升高0.4℃，80年代较70年代升高0.6℃，较60年代升高1.0℃，冬暖趋势明显。青藏高原及个别高山站冬季气温变化趋势与上述情况有所不同，特别是80年代气温下降明显，表现为冬冷。西北区冬季气温年际变化具有8年周期。