西南地区百年温湿气候序列分析及趋势预测

利用累积距平、小波分析、回归趋势系数等分析方法,本文对西南地区代表站点的百年温度、降水序列的气候背景进行了分析,预测了未来10～15年的变化趋势.此外,还将分析结果与有关研究结论进行了对比分析,得到了一系列有意义的结果.     

中国西南地区春季降水的时空变化及其异常的环流特征

利用中国气象局国家气象信息中心整编的中国西南地区97站逐日观测资料及美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,对中国西南地区1961—2013年春季降水的时空分布特征进行了分析,并研究了造成西南地区春季降水异常的环流成因。结果表明,中国西南地区春季降水的主模态呈现为全区一致型,该模态具有明显的2.5—3.5a及准5a的活动周期。对流层中低层副热带地区的异常气旋式环流波列形成的异常气流将洋面上空的水汽向中国西南内陆地区输送,暖湿气流与异常活跃的北方冷空气活动相配合,加上西南地区大气低层辐合、高层辐散而产生抽吸作用,使得当地对流层中低层出现较强的沿地形抬升的上升气流,从而有利于西南地区降水的形成,反之亦然。造成环流异常的原因除了与西南地区、热带地区的异常辐合/辐散运动造成的位涡扰动能量有关,亦与中高纬度波扰动能量下欧亚大陆下游地区的频散及辐合有关。此外,冬季1月的青藏高原地面加热场特征可作为预测后期西南地区春季降水异常变化的一个前期信号。     

华东冬季异常冷暖与大气环流和海温的关系

利用1951-2007年华东地区14个代表站冬季(12-2月)温度资料和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,通过合成分析、相关分析等方法,研究了华东地区冬季气温的气候变化及其与北半球500 hPa高度场、北太平洋海温场的关系.结果表明:华东地区冬季气温具有明显的年代际气候变化特征;前期夏季北半球500 hPa高度距平场和前期春季北太平洋海温距平场分布可作为华东冬季异常冷暖年的前兆信号;夏季北太平洋中部地区500 hPa高度场变化及前期10月西太平洋副高强弱变化,对华东地区冬季气温变化具有很好的指示性;春季南赤道海流区和西风漂流区海温异常变化,对华东地区冬季气温变化也具有很好的指示意义.     

西南地区春季及其各月降水的气候特征分析

利用1951～2017年我国西南地区26个台站的降水观测资料,本文研究了该地区春季及其各月降水的基本气候特征。结果表明:5月是春季我国西南地区降水最多的月份,其占春季总降水的55.3%,此外,5月降水年际变化强度最大;西南地区春季及其各月降水均具有显著的年代际变化特征,5月降水在春季降水的年代际变化特征中占据主导地位;在年代际突变特征方面,西南地区春季降水存在显著的年代际突变特征,其在1970年代后期发生了减少突变,而在1990年代中后期发生了增加突变;在变化趋势方面,春季西南区域平均降水的变化趋势不明显,但从空间上看,西南地区东部表现出显著增多的趋势,而西部则表现出显著减少的趋势;在周期方面,西南地区春季及其4～5月降水均具有显著的年际和年代际变化周期,需要说明的是,3月降水没有明显的年代际变化周期,总体上看,5月降水在春季降水周期变化中占据主导地位。     

夏季北大西洋三极型海温异常与中国西南地区气温年际变化的联系

利用1951—2016年Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和全国160站气温资料,研究了夏季北大西洋三极型海温异常与中国气温年际变化的联系及可能机制。结果表明,夏季北大西洋三极型海温异常与同期中国西南地区气温年际变化存在显著的负相关关系。夏季北大西洋“-+-”三极型海温异常激发的北半球中高纬欧亚遥相关波列,引起贝加尔湖地区位势高度升高,产生反气旋性环流异常,并引起东亚地区位势高度降低,产生气旋性环流异常。西南地区在对流层中下层位于贝加尔湖异常反气旋性环流的东部和东亚异常气旋性环流的西部,在两者的共同作用下,受异常偏北气流影响,有利于冷空气南下和堆积。与此同时,对流层高层的东亚副热带西风急流位置偏南,西南地区位于急流南侧的异常上升气流中。此种环流形势配置导致中国西南地区气温降低,反之亦然。     

基于青藏高原春季感热异常信号的中国东部夏季降水统计预测模型

使用1980-2014年由青藏高原中东部的地面气象观测台站观测资料计算得到的地表感热通量以及中国东部高分辨率的降水格点资料,在年代际变化和年际变率两个时间尺度上,使用最大协方差分析方法研究了青藏高原春季感热与中国东部夏季6、7和8月降水的关系,基于最大协方差关联因子的时间尺度分解回归分析方法建立了一个降水统计预测模型。青藏高原春季感热的各个关联预报因子与中国东部夏季各月降水的相关分析表明,在年代际成分中,6、7和8月在中国东部绝大部分地区均存在显著相关,方差贡献分别为75.6%、99.9%和79.7%;在年际成分中,相关区域在6月是华南地区、华北沿海地区和江淮流域,7月是华南地区西南部、长江流域、东北地区东南部和黄河中下游地区,8月是东北地区和华南地区西部,方差贡献分别为42.7%、43.4%和32.0%。预测模型的解释方差分析和后报试验检验表明,7月对整个中国东部地区预测效果最好,6月主要在长江以南地区,而8月主要在东北地区和华南地区西部预测效果较好。该预测模型能很好描述青藏高原春季感热与中国东部夏季各月降水的关联性,并对局地降水实现较好的定量预测,具有在短期气候预测业务应用的价值。      

中国西北春季降水与太平洋秋季海温的异常特征及其相关分析

艇中国西北五省（区）８９个测站的１９６０～１９９４年历年春季（３～５月）的月、季总降水量和北太平洋０℃～５０℃Ｎ,１２０℃Ｅ～８０℃Ｗ范围内的秋季（９～１１月）平均海表温度,通过ＥＯＦ,ＲＥＯＦ,ＳＶＤ等方法,对我国西北地区春季降水和前期秋季太平洋海温的异常特性以及两者之间的空间遥相关特征进行了统计分析。结果表明,秋季北太平洋ＳＳＴＡ的主要型态是Ｅｌ Ｎｉ＾～ｎｏ／Ｌｉ＾～ｎａ分布型,其次是副热带     

春秋季降水量的周期分析及未来异常趋势预测

利用方差分析原理,对加格达奇春秋季及其各月降水量作了周期分析,其结果已应用于近两年的实际工作.这里具体介绍了周期分析的结果及实际应用情况,并对未来15年的异常降水趋势进行了预测,供预报员在今后为关部门领导提供决策服务时参考.     

赤道中太平洋海表温度异常对西南地区春季降水年际变化的影响

基于1961—2010年中国西南地区26站春季月平均降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley全球海表温度(SST)资料,分析了西南地区春季降水年际变化特征及其与海温异常(SSTA)的关系。利用全球大气环流模式ECHAM5进行降水异常对关键海域SSTA响应的敏感性试验。结果表明,西南春季降水年际变化特征十分明显,与同期赤道中太平洋海温有显著的负相关,与中纬度太平洋海温有显著的正相关。数值模式研究显示,当春季赤道中太平洋处于SSTA冷位相时,局地降水减少,其西北侧产生副热带反气旋和中纬度西太平洋地区的气旋式环流异常的响应,我国西南地区对流层低层的东北侧受西太平洋异常气旋环流西部的东-东北风影响。赤道西太平洋海洋大陆区域降水增加,其西北侧的气旋式环流异常,使孟加拉湾低槽增强,西南地区南侧的偏南气流加强了向西南地区的水汽输送,该异常暖湿气流与从东北侧进入西南地区的异常冷空气相交绥,使西南地区春季降水增多。在年际时间尺度上,中纬度太平洋SSTA对西南地区春季降水异常的直接影响不明显,这与中纬度太平洋SSTA受赤道中太平洋SSTA的影响有关,其自身可能是对赤道中太平洋SSTA引起的大气异常的一种反馈。      

2006年春季南北疆沙尘暴的气候预测

利用1961～2005年北疆9个气象站和南疆15个气象站逐日沙尘暴日数、平均气温、气温日较差、平均地面温度、地气温差、平均风速、降水量、平均相对湿度,计算得到北疆和南疆春季沙尘暴日数和前期气候要素,通过相关分析得到北疆和南疆春季沙尘暴的气候影响因子。利用前期气候影响因子分别建立了北疆和南疆春季沙尘暴日数气候预测方程6个。预计2006年春季,北疆沙尘暴日数1.4～2d,南疆沙尘暴日数7d,它们虽比历年平均值偏低,但高于近15a的平均值。     

Characteristics of Temperature Change in China over the Last 2000 years and Spatial Patterns of Dryness/Wetness during Cold and Warm Periods

This paper presents new high-resolution proxies and paleoclimatic reconstructions for studying climate changes in China for the past 2000 years. Multi-proxy synthesized reconstructions show that temperature variation in China has exhibited significant 50–70-yr, 100–120-yr, and 200–250-yr cycles. Results also show that the amplitudes of decadal and centennial temperature variation were 1.3℃ and 0.7℃, respectively, with the latter significantly correlated with long-term changes in solar radiation, especially cold periods, which correspond approximately to sunspot minima. The most rapid warming in China occurred over AD 1870–2000, at a rate of 0.56°± 0.42℃(100 yr)~(-1); however, temperatures recorded in the 20 th century may not be unprecedented for the last 2000 years, as data show records for the periods AD 981–1100 and AD1201–70 are comparable to the present. The ensemble means of dryness/wetness spatial patterns in eastern China across all centennial warm periods illustrate a tripole pattern: dry south of 25°N, wet from 25°–30°N, and dry to the north of 30°N. However, for all centennial cold periods, this spatial pattern also exhibits a meridional distribution. The increase in precipitation over the monsoonal regions of China associated with the 20 th century warming can primarily be attributed to a mega El Nino–Southern Oscillation and the Atlantic Multidecadal Oscillation. In addition, a significant association between increasing numbers of locusts and dry/cold conditions is found in eastern China. Plague intensity also generally increases in concert with wetness in northern China, while more precipitation is likely to have a negative effect in southern China.     

海温对春季冷暖环流的遥相关及影响我国南方春温的过程

利用1950～1998年太平洋海温资料进行分析,得出太平洋海温对春季冷暖环流的遥相关,并得出海温影响大气冷暖环流的过程,进一步分析得到太平洋海温影响亚欧中高纬环流及西太平洋副高的时间.从而得出太平洋海温影响我国南方春温的过程为:前2年10月到前一年3月赤道东太平洋海温持续暖(冷)→前1年3月西太平洋副高持续强(弱)→春...     

ENSO事件与中国东南沿海3月降水关系分析

利用1951—2006年永安、赣州、厦门、梅州、汕头、曲江和河源7个代表站3月降水量资料,以及南方涛动指数（SOI）和北太平洋海温资料,分析了中国东南沿海3月降水的年际和年代际变化特征,及其与ENSO事件的关系。结果发现,东南沿海3月降水具有年际变化大和年代际变化明显的特征,与SOI、赤道东太平洋海温和西风漂流区海温存在显著相关。在前一年出现厄尔尼诺现象,北太平洋海温距平分布呈厄尔尼诺分布型,SOI偏低的情况下,东南沿海3月降水偏多;反之,前一年出现拉尼娜现象,北太平洋海温距平分布呈现拉尼娜分布型,SOI偏高时,东南沿海3月降水偏少。前期1月赤道东太平洋关键区海温和前期2月西风漂流区关键区海温的异常变化,对东南沿海3月降水具有很好的指示意义。当前期1月赤道东太平洋关键区海温偏高,前期2月西风漂流区关键区海温偏低时,东南沿海3月降水偏多;反之,东南沿海3月降水则偏少。     

中国北方干旱区感热及潜热的异常特征

通过对1949—1999年逐月NCEP／NCAR感热通量和潜热通量再分析资料的分析，发现在我国北方干旱区感、潜热通量的年际变化存在着2～3个敏感区，分别位于西北和华北及内蒙一带。其中以东部的华北—内蒙区最为显著。代表上述两个地区通量的平均年际变化表明，在20世纪60年代后期，感、潜热通量存在一个突变；进入70年代以后，上述两个地区的感热通量保持在一个较高的水平上，潜热通量的变化则呈现出相反的变化。     

1971-2015年北疆地区不同等级冷空气时空统计特征分析

选取北疆50个测站1971-2015年的逐日平均气温和最低气温资料,运用小波分析、M-K突变检验等统计方法分析了北疆地区不同等级冷空气活动过程的时空变化特征。分析表明：近45年北疆地区冷空气活动持续日数在1～15d,平均持续日数为1.79 d。其中弱冷空气过程持续日数以1～2 d为主;中等强度冷空气、较强冷空气和寒潮过程以1～3 d为主;而强冷空气过程以2～4 d为主。近45年北疆单站冷空气发生频次为95.3次/a,且具有盆地多、山地少的特点;其中中等强度冷空气为11.8次/a,自东向西逐渐减少;弱冷空气、较强冷空气发生频次为70.9次/a、1.8次/a,呈自西南向东北逐渐减少的趋势;强冷空气和寒潮发生频次为4.2次/a 、7.3次/a,呈现由西南向东北增加趋势。近45年北疆地区冷空气活动频次总体呈减少趋势,年代际表现为先减少后增加的特点, 70年代最多,90年代最少,减少速率为0.33/10a;弱冷空气和较强冷空气呈增加趋势,增加速率为0.17/10a和0.03/10a;中等强度冷空气、强冷空气和寒潮活动频次呈下降趋势,其中寒潮的下降速率达-0.37/10a;不同等级冷空气活动频次均存在一个15-20a的显著周期,突变点出现在1980、2003年左右。     

大连地区冷暖冬年冬季大气环流特征分析

利用合成分析方法,对大连地区1960--2000年冷暖冬年冬季的环流形势进行了对比分析。结果表明：在冷暖冬年冬季,海平面气压距平场、500hPa高度距平场、300hPa纬向风距平场都存在着显著的差异,其中蒙古高压、极涡的位置、面积、强度及东亚西风环流指数、极锋急流差异都显著,说明极锋急流、极涡、乌山脊、东亚大槽及蒙古高压等都是影响大连冬季气温异常的关键系统。     

韶关市春季低温阴雨天气分析和预报

对1965～2004年韶关市的春季低温阴雨日数进行统计分析,结果表明,韶关市的低温阴雨年平均日数在8～14d,大部分都是湿冷型。1965—1972年韶关低温阴雨日数偏多,1973～1981年偏少,1982-1996年偏多,1997年以后偏少。韶关市逐年的平均低温阴雨日数有4个明显的周期,分别为2．5、3．5、8．3和13．9年。     

Isentropic Analysis of Regional Cold Events over Northern China

From the perspective of cold air mass(CAM) analysis, we examine the characteristics and mechanisms of regional cold events(RCEs) over northwestern and northeastern China in the past 58 years(1958/59-2015/16). The RCEs in northwestern(northeastern) China are shown to have an average duration of 6.8(4.7) days with a moderate(sharp)temperature drop. We quantitatively estimate the RCE-related CAM, for the first time, using an isentropic analysis method.Before an RCE in northwestern China, CAM is acc...     

Causes and Predictability of the 2021 Spring Southwestern China Severe Drought

In the spring of 2021, southwestern China (SWC) experienced extreme drought, accompanied by the highest seasonal-mean temperature record since 1961. This drought event occurred in the decaying phase of a La Ni?a event with negative geopotential height anomalies over the Philippine Sea, which is distinct from the historical perspective. Historically, spring drought over SWC is often linked to El Ni?o and strong western North Pacific subtropical high. Here, we show that the extreme drought in the spring of 2021 may be mainly driven by the atmospheric internal variability and amplified by the warming trend. Specifically, the evaporation increase due to the high temperature accounts for about 30% of drought severity, with the contributions of its linear trend portion being nearly 20% and the interannual variability portion being about 10%. Since the sea surface temperature forcing from the tropical central and eastern Pacific played a minor role in the occurrence of drought, it is a challenge for a climate model to capture the 2021 SWC drought beyond one-month lead times.