1953～2017年黄河源区气温变化的多尺度特征

基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）间的关系。结果表明:（1）1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。（2）1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。（3）1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。（4）气温与Nino3.4指数和PDO（Pacific Decadal Oscillation）指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。（5）AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。     

华北地区极端干旱事件的变化特征

利用华北地区1961—2015年72个测站的月降水资料,采用一元线性回归、M-K非参数检验、小波变换、分形理论等方法,研究了华北地区极端干旱事件的变化特征。结果表明,华北地区极端干旱事件频次呈波动递增趋势,递增率为0.21次/10a。1981—1993年极端干旱事件频次低于平均值;1994—2015年的高于平均值,处于极端干旱期。极端干旱事件频次距平值年代际变化差异较大:1961—1980年极端干旱发生频次距平值正负交替;1981—1993年的为负值;1994—2015年的为正值。华北地区极端干旱事件频次在2003年发生了突变性增加,极端干旱事件频次Hurst指数值为0.55,具有长相关性,未来10年内华北地区极端干旱频次呈递增的发展趋势。     

1951—2020年广西冬季低温事件频次变化及其对大西洋海温的响应

1951—2020年广西冬季低温事件发生频次年际、年代际变化特征较明显,20世纪60年代初经历了一次由少变多的明显突变,80年代中期经历了一次由多变少的转变。低温频次较多的时期出现在20世纪60年代中期至80年代末,90年代至21世纪初转为偏少,但21世纪00年代之后出现了频次异常多的极端年份(如2008年和2011年),使得低温事件发生频次整体呈一定程度的上升趋势。广西低温频次具有2～5 a的年际变化周期和10 a左右的年代际周期,1990年前,低温频次的变化由上述两个主要周期叠加产生,之后周期信号减弱,直至2005年后,2～5 a周期再次出现。广西冬季低温频次变化与东亚季风和大西洋海温的分析表明,东亚冬季风的偏强有利于广西低温频次增多;欧洲以西大西洋表面海温的异常偏低,通过海气相互作用带来的环流异常是导致广西气温显著偏低、低温发生频次异常增加的可能原因。     

湖南夏秋季持续性区域气象干旱的时空特征

基于逐日气象干旱综合指数和持续性区域干旱识别方法,对1961—2017年湖南夏秋季持续性区域干旱事件进行识别,在此基础上分析干旱事件发生频率、持续时间、强度等时空特征.结果表明:近57 a来,湖南夏秋季持续性区域干旱平均每年发生1.4次,其年代际变化特征明显,21世纪00年代干旱频次虽少,但累积强度最大、持续日数最长,...     

基于SPI的金沙江下游气象干旱时空分布特征及预测方法

基于金沙江下游地区30个气象观测站1960～2020年逐月降水数据,选用标准化降水指数（SPI）作为气象干旱指标,分析了该流域干旱在3个月和12个月时间尺度上的时空演变特征,并分别构建了流域南、北部旱涝的均生函数预测模型。结果表明：金沙江下游干旱主要表现为全域一致型和南北反相型两种模态。在3个月时间尺度上,干旱频次较高,范围较广,以轻旱为主;在12个月时间尺度上,干旱频次大幅降低,流域北部中旱及重旱的比例增加。年度干旱强度和范围均呈增加趋势。季节干旱强度除冬季为减弱趋势外,其他季节均呈增强趋势;秋季干旱范围表现为增加趋势,春季和冬季表现为减小趋势,夏季变化不明显。夏季干旱发生频次最高,且对年度干旱影响最大。均生函数预测模型可以较好地模拟和预测金沙江下游旱涝变化趋势,流域南部模拟效果优于北部,对极值的模拟效果更佳。     

贵阳汛期旱涝演变特征及未来趋势预估

首先对贵阳近500 a（1470—2008年）旱涝等级资料进行增补,利用该资料进行等级序列展开频次和多尺度分析。结果表明：近58 a,贵阳出现极端旱、偏旱的频次明显高于过去近500 a的平均状况;汛期出现偏旱和旱的次数明显增多,旱重于涝的趋势非常明显。从年代际和百年际尺度看,210 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而50 a周期是次周期,且20世纪80年代的干旱程度高于历史上任何一个年代;从年际和年代际尺度上,24 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而7 a周期是次周期;汛期降水偏少,一般与旱灾对应一致,但若降水偏多,对应汛期各月降水分布均匀,则不一定对应涝灾。最后,结合诊断结果,借助IPCC AR4最新的模式预估数据集,预估贵阳汛期降水在未来10 a左右将处于旱涝交替频发期,之后至21世纪40年代中期将处于少雨阶段,可能会出现较长时期的干旱。     

近45年长江中下游地区汛期极端强降水事件分析

利用长江中下游地区1960—2004年78个台站汛期（4—9月）逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端强降水阈值,然后统计出了不同台站近45年逐年汛期极端强降水事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析。结果表明：长江中下游汛期极端强降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着汛期总降水量的多少。一致性异常分布特征是长江中下游地区汛期极端强降水事件发生频次的最主要空间模态;长江中下游地区汛期极端强降水事件发生频次的空间分布可分为5个主要区域。通过最大熵谱估计分析表明,Ⅰ区显著周期为2～4年;Ⅱ区和Ⅳ区的主要显著周期是基本一致的,显著周期为2～3年和6.3年;Ⅲ区显著周期为14.7年的年代际变化;Ⅴ区显著周期为22年的年代际变化和4～5年的年际变化。各分区代表站中岳阳（Ⅰ区）表现为很显著的增长趋势,10年增长率为1.0次;南岳（Ⅱ区）和南京（Ⅳ区）增长趋势相对较弱;衢州（Ⅴ区）增长趋势相对最弱;而洪家（Ⅲ区）近45年来汛期极端强降水事件发生频次则表现为很弱的减少趋势。     

1961～2016年中国春季极端低温事件的时空特征分析

利用1961～2016年中国529个台站逐日最低气温资料,研究了中国春季极端低温事件的时空变异特征。旋转经验正交分解结果显示,中国春季极端低温事件的频次在空间上可以分为5个区域,即东北—华北东部地区、江南地区、西北东部—华北西部地区、西南地区和新疆北部地区。小波分析表明,这5个区域春季极端低温事件的频次在年际尺度上呈现出2～4年的振荡周期,其中江南地区、西北东部—华北西部地区和新疆北部地区2～4年的振荡周期在整个研究时段都显著,但东北—华北东部地区和西南地区2～4年的显著周期分别出现在20世纪80年代之前和80年代到90年代中期。在长期变化上,这5个区域春季极端低温事件的频次总体均呈减少趋势,但突变年份具有明显差异。Mann-Kendall和滑动t检验结果表明,东北—华北东部地区春季极端低温事件频次的突变时间为1987/1988年、江南地区为1995/1996年、西北东部—华北西部地区为1990/1991年、西南地区为1987/1988年、新疆北部地区为1997/1998年。伴随着春季极端低温事件频次的降低,5个区域春季极端低温事件的强度在过去半个多世纪也呈现出显著的下降趋势。但近10年来,中国东部地区春季极端低温事件的频次和强度却有所增加,需要引起关注。     

基于IWAP的广西干湿演变尺度效应与过程识别

伴随着全球变化和区域旱涝加剧,明晰最佳表达时间尺度,开展精细化旱涝演变监测和过程识别、支撑业务化精准预警是当前有效应对旱涝灾害的迫切需求。针对广西旱涝并存且频繁交替现象,采用距平改进的加权平均降水指数（IWAP）分析了区域日、候、旬、月、季尺度1961—2017年气象干湿演变监测的尺度效应; 并结合游程理论和极端事件强度-过程检测方法（EID）对典型干旱、湿润事件过程进行识别。结果表明:（1）时间尺度越小（如日、候）,IWAP对广西大气干湿快速频繁交替波动和空间格局变化监测效果越好; （2）日与候尺度IWAP对广西干湿面积变化监测具有强正相关一致性,其他尺度间的相关性普遍较弱,季尺度结果存在较显著的累加抵消现象,数值明显小于其他尺度; （3）各时间尺度IWAP对广西总干旱、总湿润事件频次监测差异小于各尺度间同等级干湿事件的频次差异,日与候、旬与月尺度分别表达了广西干湿事件相近的演变模态和强度分布; （4）文中方法对广西干湿演变过程及起讫时间识别效果良好,且日尺度能更好地揭示骤发性干旱和突发极端降雨湿润现象。      

基于SPEI的1961—2015年淮北地区干旱时空分布特征

基于标准化降水蒸散指数（SPEI）,利用淮北地区108个气象站逐月气温、降水观测资料,采用线性趋势、M K突变检验等方法,从不同时间尺度（年、季）和干旱程度（轻旱、中旱、重旱和特旱）分析了淮北地区1961—2015年干旱频率和时空变化特征。结果表明：淮北地区1961—2015年总体呈干旱略加强趋势,其中1998—2001年干旱发生最频繁,干旱强度、极端干旱及中等干旱的频次均呈增加趋势。2011年淮北地区干旱程度发生了突变性增强;20世纪90年代起淮北地区夏季经历了先湿后干的转变,2013年是夏季转向干旱化的突变点。秋冬两季是淮北地区发生干旱频率较高的季节。秋季干旱分布广、旱情最为严重,淮北地区北部是秋季干旱的高发区;冬季发生中旱以上干旱的地区分布较广,主要位于淮北地区内的安徽片西部和江苏片中部。春夏季发生高频率干旱的区域相对较小。     

清代华南地区低温灾害与旱涝灾害的相关性分析

收集并整理了清代（1644—1911年）华南地区对雪灾、冰冻、霜、霜冻、寒潮等低温事件的记载,探讨了低温灾害与旱涝灾害在空间上和时间上的相关关系。华南低温灾害频次总体东部高于西部。广州府、肇庆府以及东部潮州府为低温灾害多发的地区,这与旱灾、涝灾多发的地区一致。分析了低温冷害的周期性,华南低温冷害发生存在着6年、10年、17年、29年、54年、130年的周期,其中29年周期为第一主周期。探究了每30年低温、洪涝和干旱灾害发生的县次,发现低温灾害与旱灾具有显著相关性;并发现低温灾害与旱灾、涝灾具有相似的趋势,清前期和清后期低温灾害多发,清后期尤为严重。研究揭示了清代灾害多发的特征,探索了我国清代华南地区气候灾害的时空规律,为现代气候灾害的预测研究提供依据。      

1755、1849年苏皖地区重大洪涝事件复原分析

利用清代档案资料，复原了1755年和1849年苏皖地区的洪涝实况，并对其特征进行对比分析，同时探讨了洪涝发生的可能原因。结果表明：1755年雨季持续时间长，春、夏、秋3季都发生大涝，淮河以北及江淮地区尤为严重；而1849年雨期提前，大雨多发，长江沿江和长江以南地区洪涝严重；1755年和1849年是苏皖地区历史上非常严重的洪涝年，其洪涝程度可与该地区20世纪所出现的特大洪涝灾害相比拟；另外，本文还初步探讨了1755年和1849年洪涝与ENSO和太阳活动之间的关系。     

Variations in the summer monsoon rainbands across eastern China over the past 300 years

Based on reconstructions of precipitation events from the rain and snowfall archives of the Qing Dynasty (1736–1911),the drought/flood index data mainly derived from Chinese local gazettes from 1736–2000, and the observational data gathered since 1951,the spatial patterns of monsoon rainbands are analyzed at different time scales.Findings indicate that monsoon rainfall in northern China and the middle-lower reaches of the Yangtze River have significant inter-annual(e.g.,5–7-yr and 2–4-yr)as well as inter-de...     

1823 年(清道光三年)我国特大水灾及影响

该文对道光三年（1823年）长江下游与华北的严重洪水概况及其对社会经济的影响作了初步探讨，并对这次洪水发生的原因及灾害形成的机制也作了分析，认为了解这次洪水及其产生的影响对于我国减灾战略的制订有重要参考价值。     

用清代《晴雨录》资料复原18世纪南京、苏州、杭州三地夏季月降水量序列的研究

本文试用中国清代天气记录《晴雨录》资料复原南京、苏州、杭州三地18世纪期间夏季（6—8月）和5、6、7、8各月份的逐年降水量序列。文中介绍了这份古代气象资料的特点和对它作数值编码处理的方法；详述了将这种文字记述资料换算成月降水量值的步骤及其科学依据；并对所获得的降水量序列的可信性作了初步对比与讨论。     

基于改进的EMD的运城市持续极端气温的初步分析

采用每日最高（最低）气温的历史同期序列的分位数作为该日的极端阈值,运用改进的经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）方法对山西省运城市1971—2005年每年发生的持续（3 d及3 d以上）极端气温频数进行了初步分析。结果表明,1971—2005年运城市每年的持续极端高温频数（frequency of sustained extreme-high temperature,FSEHT）和持续极端低温频数（frequen-cy of sustained extreme-lowtemperature,FSELT）序列均存在线性下降趋势;在0.05的水平下,运城市的FSEHT序列与该地区的年平均气温序列的线性相关性不显著,而该地区的FSELT序列与年平均气温序列的负线性相关关系是显著的;此外,这两个频数序列分别存在不同的周期振荡。从主要周期看,运城市的FSEHT和FSELT序列与厄尔尼诺现象的周期相一致。     

有关南半球大气环流与东亚气候的关系研究的若干新进展

南半球大气环流是全球大气环流的重要组成部分,也是影响气候变化和亚洲季风系统的一个重要因素.中国气象学家很早就注意到南半球大气环流对东亚夏季风降水的影响.近年来,有关南半球气候变率的研究目前正受到世界气象学家越来越多的关注.南半球中高纬大气资料的丰富及南极涛动的确定,使得认识南半球高中纬环流的年际变动规律及其与东亚气候关系成为可能.本文主要介绍近年来有关南极涛动的年际变化与沙尘天气发生频次及东亚冬春季气候的关系,古气候资料揭示的南极涛动与华北降水的关系,以及南半球大气环流与长江中下游夏季降水的关系和南极涛动变率的可预测性等方面的研究进展.并对未来研究方向作了初步的展望.     

Statistical time series decomposition into significant components and application to European temperature

Summary Time series of observed monthly mean temperatures of European stations and at grid points are decomposed into different kinds of trends (linear, progressive, degressive), constant or significantly changing annual cycles, episodic and harmonic components, extreme events and noise. A stepwise regression is used to test whether the components are significant. Special emphasis is given to extreme events which we distinguish from extreme values. While extreme values may likely occur by chance, it is very unlikely that extreme events would be in accordance with the features of the time series. On one hand, extreme events alter the estimates (and test results) of trends and other components. On the other hand, such components have to be known to recognize extreme events. To deal with this problem, an iterative procedure is introduced that converges fast to robust estimates of all the components. Applying this procedure to the last 100 years of European temperatures reveals that the phase of the annual cycle is shifted backward within the year in western Europe but foreward in eastern Europe. In the latter region, the amplitude of the annual cycle has also increased significantly. Most of the trend components found in the time series are positive and linear. Nearly all detected extreme events are cold events which occurred in winter. Their number has significantly grown. Significant harmonic components with a period of 92.3 months (about 7.7 years) are found mainly in northern and western Europe. Received August 15, 2000 Revised June 20, 2001     

中国地区NCEP再分析资料与台站观测的地表温度差异及其影响

作为时间序列非线性的一个重要指标,从NCEP再分析得到日气温异常的时间不可逆性(TI)与观测站的相比几乎一致地被高估了.因为非线性与可预报性/极端事件之间有着密切的关系,除了高估的TI外,这些大气测度也可能被高估.本文结果表明:NCEP再分析的日最低和最高气温异常序列的内在可预报性,预报技巧和极端事件发生次数也几乎一致...