过去2 000年中国东南地区气温与降水的集成重建与分析

筛选和利用中国东南地区（大致范围为105o E以东、30o N以南）16个站点的多种气候代用指标序列,重建了东南地区过去2 000年以来的气温与降水变化过程,并探讨了其可能的影响机制。研究发现,东南地区气温集成序列与其他学者重建的中国温度序列、北半球温度序列等均具有较好的可比性,一些百年尺度的典型特征气候时期,如黑暗时代冷期、中世纪暖期、近代小冰期以及20世纪现代暖期等均有显著的体现;降水集成序列显示东南地区在过去2 000年中干湿阶段性变化较为明显,特别是在中世纪暖期时降水整体上较为偏多,而在小冰期的前半段降水偏少、后半段降水偏多。总体来看,近2 000年来我国东南地区的气温与降水变化经历了较为多样的水热组合过程。值得指出地是,东南地区降水集成序列与已有的中国北方地区多条降水重建序列相互间可比性较弱,反映了中国东部季风区由南到北降水变化及其影响机制具有很大的区域性差异。分析认为,大尺度海—气相互作用、火山活动以及太阳辐射量变化等对我国东南地区过去2 000年的气候环境变化具有显著影响。     

夏季北极涛动与西北夏季干湿特征的年代际关系

 摘要： 利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站夏季降水量、小型蒸发皿蒸发量，NECP/NCAR月平均再分析资料及夏季北极涛动指数，首先通过降水量和蒸发量定义了均一化干湿指数，进而分析了夏季北极涛动同西北地区夏季干湿特征之间的关系。研究表明：夏季北极涛动与西北地区大部分地区夏季干湿特征之间存在着显著的正相关关系，特别是年代际尺度上关系尤其密切。夏季北极涛动与西北地区夏季干湿特征空间变化的南北差异密切相关，在夏季AO偏强年代，海平面气压场在东亚大陆为正距平，太平洋为负距平;700 hPa风场在贝加尔湖地区及其下方有较强的反气旋性距平环流，西北西风带区出现西风距平，季风区出现北风距平，而500 hPa高度场在中国西北地区表现为西低东高结构。这样使得东亚夏季风偏弱，西北西风带区在夏季以西风气流为主，降水偏多，气候偏湿，而季风区盛行偏北气流，降水偏少，气候偏干。反之亦然。     

文献记录的河西地区小冰期旱涝变化及其机制探讨

基于文献资料重建了河西地区AD 1436-1949旱涝灾害等级序列,结果表明所研究的500余年内河西地区大体出现三次明显的干旱时段,分别为AD 1460-1539、AD 1616-1665和AD 1907-1949,而AD 1725-1748以及AD 1879-1906则为相对湿润时期。重建的旱涝等级序列与毗邻祁连树轮记录的干湿变化存在高度一致的对应关系;将其与NAO指数对比发现,冷期NAO高指数年对应旱灾多发,NAO低指数年对应涝灾多发。     

乌鲁木齐河源467年春季降水的重建与分析

通过相关分析发现,乌鲁木齐河树轮宽度年表与大西沟气象站4-5月降水相关性较好,最高单相关系数为0.490(α=0.001),且具有明显的树木生理学意义。本文使用逐步回归分析方法筛选出哈熊沟C点和波尔钦沟标准化年表建立重建方程,交叉检验结果显示该方程具有较好的稳定性,利用该方程重建了乌鲁木齐河源大西沟气象站467年春季(4-5月)降水的变化序列,解释方差达41.6%。对该序列的特征分析表明:(1)467年来乌鲁木齐河源4-5月降水经历了13个偏湿及12个偏干阶段;(2)467年来乌鲁木齐河源4-5月降水变化中,出现276个正常年、86个偏干年、98个偏湿年、5个干旱年、2个湿润年,最长的偏湿阶段为1646-1687年(42年),最长的偏干阶段为1704-1733年(30年),最湿的偏湿阶段为1694-1703年(平均降水量为86.9mm,比最近41a平均偏多18.7%),最干的偏干阶段为1635-1645年(平均降水量为60.0 mm,比最近41年平均偏少18.0%),最湿润年为1697年(98.2 mm, 34.2%),最干旱年为1951年(42.6 mm,-41.8%);(3)467年的重建春季降水长序列具有2.04-2.15年、2.25-2.31年、2.38年、31年、34.44年、51.67年和62年的变化准周期,并且在1635年、1704年、1758年、1781年、1832年和1915年发生过降水突变。     

Regional climate gradients in precipitation and temperature in response to climate teleconnections in the Greater Everglades ecosystem of South Florida

Precipitation and temperature in Florida responds to climate teleconnections from both the Pacific and Atlantic regions. In this region south of Lake Okeechobee, encompassing NWS Climate Divisions 5, 6, and 7, modern movement of surface waters are managed by the South Florida Water Management District and the US Army Corps of Engineers for flood control, water supply, and Everglades restoration within the constraints of the climatic variability of precipitation and evaporation. Despite relatively narrow, low-relief, but multi-purposed land separating the Atlantic Ocean from the Gulf of Mexico, South Florida has patterns of precipitation and temperature that vary substantially on spatial scales of 10¹–10² km. Here we explore statistically significant linkages to precipitation and temperature that vary seasonally and over small spatial scales with El Niño-Southern Oscillation (ENSO), the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). Over the period from 1952 to 2005, ENSO teleconnections exhibited the strongest influence on seasonal precipitation. The Multivariate ENSO Index was positively correlated with winter (dry season) precipitation and explained up to 34 % of dry season precipitation variability along the southwest Florida coast. The AMO was the most influential of these teleconnections during the summer (wet season), with significant positive correlations to South Florida precipitation. These relationships with modern climate parameters have implications for paleoclimatological and paleoecological reconstructions, and future climate predictions from the Greater Everglades system.     

中国西北地区降水异常的气候分析

利用中国西北地区128个气象站1971—2009年逐月的降水资料,用经验正交函数（EOF）、旋转经验正交函数（REOF）、小波分析以及突变分析等方法对西北地区降水的空间异常特征和时间变化规律进行了诊断分析。结果表明:西北地区降水类型可分为降水一致型、东-西型、以及南-北型,并且重要程度依次递减;整个西北地区可以分为6个降水区域,分别为高原东北侧区、北疆区、渭河流域区、高原区、河西走廊区、南疆区;尽管在1971—1909年近40年中西北地区整体呈现出少雨、多雨交替的波动变化特征,却未有明显的变干或变湿的倾向,但是各个异常区的气候变化呈现出了不同的趋势倾向;每个降水异常区域都有明显的周期性和年际、年代际变化特征,普遍存在3~5年左右的短周期和10年、20年左右的长周期,各个异常区所盛行的主要周期以及同一异常区在不同年代所盛行的主要周期均有所差异。     

近60年昆明市气候变化特征分析

利用线性倾向率、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验(MTT法)和小波分析等数理统计分析方法,分析昆明市近60 a气候变化趋势和气候突变特征。结果显示:近60 a昆明市气候变化呈气温升高、降水量略微减少的暖干化趋势;气温上升率0.24℃/10 a,降水量下降率3.89 mm/10 a;干季增温强于雨季,而雨季降雨量下降趋势明显;2001~2010年是近60 a来昆明气温最高、降水量最少的10 a;昆明市气温变化包含5~10、10~15 a左右周期,其降水量变化有10~15 a左右的周期变化特征。     

利用树轮年表重建新疆博州中东部1622—2010年降水量

利用小海子（XHZ）采样点标准化树轮年表重建了博尔塔拉蒙古自治州(简称博州)中东部地区1622—2010年上年7月至当年6月降水量,相关系数为0.599,方差解释量达35.8%（调整自由度后为34.6%）。利用多种统计参数和独立资料对重建结果进行验证,表明降水量重建值具有较好的可信性。对重建降水量的分析表明:在这389年中,博州中东部地区降水量大体经历7个偏少阶段和7个偏多阶段,且与天山山区年降水显著相关,在波动上也比较一致;重建降水量序列具有2年左右的显著准周期。     

1880―2015 年汕头降水量变化趋势与全球气候变暖的关系

根据汕头气象站 1880―2015 年逐月降水量资料,采用滤波、线性倾向计算、趋势系数计算、相关分析、谱分析等方法,分析该站近 135 a 来降水量的变化趋势及其与全球气候变暖的关系,结果得出：1）汕头站近 135a 来的全年及前汛期、后汛期的降水量变化存在 2~7、10 和 30 a 左右的周期变化,没有显著的上升或下降趋势;2）近 135 a 来汕头的降水量变化与同期全球气候变暖对应关系较为复杂,暖期（1977―2015 年）与冷期（1900―1938 年）相比,汛期（4―9 月）雨量增加 68.1 mm,其他月份（旱期）减少 64.1 mm,年雨量仅增加 4 mm;3）按现用广东省气象局降水气候评价标准,全球气候变暖背景下汕头前汛期降水量正常年景的频率增加、后汛期降水量偏少的概率增多。     

Establishment of tree-ring chronology and climatic response of Tibetan juniper (S. tibetica) in south Tibet, western China

A tree-ring width chronology of 442 years(1567-2008) was developed from Tibetan junipers(S.tibetica) derived from south Tibet in western China.Three versions of chronology were produced according to standard dendrochronological techniques.The correlation and response analysis displays a high correlation between the standard tree ring-width chronology and observed annual mean precipitation series during the period 1961-2008.Based on a linear regression model,an annual(prior August to current July) precipitation for the past 229 years was reconstructed.This is the first well-calibrated precipitation reconstruction for the Nanggarze region,south Tibet.The results show that relatively wet years with above-average precipitation occurred in 1780-1807,1854-1866,1886-1898,1904-1949,1967-1981 and 2000-2008,whereas relatively dry years with below-average precipitation prevailed during 1808-1853,1867-1885,1899-1903,1950-1966 and 1982-1999.Common dry/wet periods during 1890s,1910s,1940s-1960s and 1980s were also identified from other moisture reconstructions of nearby regions,indicating a synchronous climatic variation in south Tibet.Abrupt change beginning in 1888 was detected,revealing a transition from wet to dry conditions in south Tibet.Power spectrum analysis reveals significant cycles of 28-year,5.5-5.6-year and 3.3-year during the past 200 years.     

中国近46年来冬半年日降水变化特征分析

中国总体冬半年降水总量、日降水强度以及强降水日数都有不同程度的增加趋势。西北地区的变化相对显著,其平均降水量、降水日数及日降水强度都呈增加趋势,特别是20世纪80年代后期发生跃变。华北和中部地区降水总量趋于减少。南方3区多为增加趋势,其中东南和华南与冬季风及欧亚遥相关型有显著的负相关关系,而西南地区日降水参数则与温度和北极涛动指数显著相关。东北地区降水指标没有明显的一致趋势。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

Precipitation cycles in the middle and lower reaches of the Yellow River （1736-2000）

Based on the long-term precipitation series with annual time resolution in the middle and lower reaches of the Yellow River and its four sub-regions during 1736-2000 reconstructed from the rainfall and snowfall archives of the Qing Dynasty, the precipitation cycles are analyzed by wavelet analysis and the possible climate forcings, which drive the precipitation changes, are explored. The results show that： the precipitation in the middle and lower reaches of the Yellow River has inter-annual and inter-decadal oscillations like 2-4a, quasi-22a and 70-80a. The 2-4a cycle is linked with El Nino events, and the precipitation is lower than normal year in the occurrence of the El Nino year or the next year; for the quasi-22a and the 70-80a cycles, Wolf Sun Spot Numbers and Pacific Decadal Oscillation （PDO） coincide with the two cycle signals. However, on a 70-80a time scale, the coincidence between solar activity and precipitation is identified before 1830, and strong （weak） solar activity is generally correlated to the dry （wet） periods; after 1830, the solar activity changes to 80-100a quasi-century long oscillation, and the adjusting action to the precipitation is becoming weaker and weaker; the coincidence between PDO and precipitation is shown in the whole time series. Moreover, in recent 100 years, PDO is becoming a pace-maker of the precipitation on the 70-80a time scale.     

1961-2009年中国区域干旱状况的时空变化特征

 利用1961—2009年中国589个气象站月降水和月平均气温资料,采用经验正交函数(EOF)／旋转经验正交函数(REOF)、小波变换及Mann-Kendall 突变检验等方法,对年标准化干旱指数的空间异常特征和时间变化规律进行了研究。中国前10个主要干旱异常区为:河套-华北、长江中下游、华南地区、东北大部、陕西南部-青海东部、滇黔-广西丘陵地区、新疆北部、川西高原-青藏高原东部地区、辽东及山东-河南东北部。有7个区域呈现干旱化趋势,其中干旱化最明显的区域为滇黔-广西丘陵地区,其次为河套-华北地区。新疆北部、川西高原-青藏高原东部地区和长江中下游地区呈现变湿趋势,其中变湿最显著的区域为新疆北部。选择变干和变湿最典型的区域进行突变分析。滇黔-广西丘陵区突变发生在1980年前后,新疆北部突变点也出现在1980年前后。小波能量谱显示,中国区域干旱化变化存在多时间尺度特征,2～4 a左右的时间尺度的周期振荡最显著。小波谱分析结果表明,中国区域干旱化主要存在3 a左右的显著主周期,其中陕西南部-青海东部还存在显著8 a和22 a主周期。     

华北农牧交错带冬季降雪时空变化特征

基于华北农牧交错带冬季227个台站（1961-2012年）逐日降雪资料,采用多种统计诊断方法分析了冬季降雪的时空特征以及与环流因子的关系。结果表明：初冬降雪高值中心位于内蒙古东北部。在冬春之交时,降雪高值区移至华北南部。1960s和1970s为不同等级降雪的偏多时段,降雪的高值中心由内蒙西部（1960s）东移至河北、山西大部（1970s）。2000s以来大雪在山西、河北的北部地区最为显著,其次是呼伦贝尔地区。降雪频次的变化上可以发现,各区的大雪频次均呈减少趋势,其中Ⅵ区减少的趋势最为显著。在降雪偏少的时段（1980s、1990s）水汽输送较弱,呈西北—东南向;而在其他年代水汽输送较强,近10年水汽输送呈东南—西北向。在年代际上降雪总量与气温、AO指数呈反相关,而中等以上降雪量与气温和AO指数在内蒙古东北部大兴安岭、太行山脉等高海拔地区呈显著正相关。     

北京地区长序列季节尺度降水研究

本文采用线性回归,11年滑动平均,Mann-Kendall,连续Morlet小波分析等方法对北京地区286年长降水序列在季节尺度上进行了趋势与周期分析。分析结果表明：（1）在过去的将近300年,北京地区四季除了冬季之外降水呈上升趋势;（2）夏季降水和年降水的上升趋势在17世纪80年代后上升的非常明显并且在很长的一段时间是显著的;（3）夏季降水和年降水的突变点发生分别发生在1764和1768年,这之后北京夏季降水和年降水从下降趋势变为上升趋势;（4）四季降水表现出不尽相同的周期特征。130–170年, 80–95年, 75–95年和 55–65年被认为是春夏秋冬四季降水的最主要周期;（5）153年,85年,83年,59年分别为北京地区春夏秋冬四季降水的第一主周期;（6）夏季降水与年降水变化阶段基本相似,夏季降水完全控制年降水;根据两者85年第一主周期判断北京地区在2009–2030年这个时段正处于一个少降水期。     

近百年北极涛动对中国冬季气候的影响

北极涛动 (AO) 是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响。利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响。当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多。AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征, 在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著。这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证。这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的。在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响。AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35% 和11%。     

最近50年来山东地区夏季降水的时空变化及其影响因素研究

利用山东地区16个气象站1961~2012年逐月降水资料以及同期大气环流指数资料,采用Mann- Kendall非参数检验法、累积距平法、有序聚类分析法以及Mann-Whitney-Pettitt(MWP)法等方法,对最近50 a来山东地区夏季降水及其占全年降水比例的时空变化及影响因素进行了研究。结果表明,最近50 a来,山东地区夏季降水呈现总体下降趋势,但有显著的阶段性。其中,沿海地区变化幅度小于内陆,其阶段转换和突变也早于内陆,内陆中山区又早于平原。沿海地区夏季降水占年降水比例呈现总体上升趋势,但无明显的阶段性和突变现象;而内陆地区呈现总体下降趋势,但存在阶段性和突变现象,其中山地与平原间又有差异。分析表明,山东地区夏季降水变化与同期东亚夏季风、南方涛动和北极涛动之间有显著的响应关系,但在沿海与内陆、山地与平原之间存在差异。     

欧亚大陆中北部末次盛冰期以来的湖泊水位变化及其古气候指示意义

湖泊水位高低通常能有效地指示湖盆内湿润条件的变化,进而反映区域有效降水（降水—蒸发）变化,成为重建第四纪古气候演变的重要指标之一。通过对苏联和蒙古国古湖泊数据库以及中国晚第四纪古湖泊数据库中149个湖泊水位变化资料的梳理总结,探讨了末次盛冰期（18 cal. ka BP）以来该地区干湿变化规律及区域分异。根据研究区气候特征、地理位置及已有研究成果将其分为东欧湖泊区、中东亚干旱区和中国北方季风区三大湖区。根据不同水位记录在整个湖泊历史中出现的频率,采用3级重新分类区分出高、中、低3级水量,并把每个湖泊数字化的3级古水量表示成与现代的差值,得到每个湖泊样点每千年时间间隔内相对现代的5级水量变化（很湿润、湿润、无变化、干旱和很干旱）。结果表明,三大湖区末次盛冰期以来可能经历了不同的干湿变化过程：东欧地区湖泊水量记录在晚冰期之前较少,至全新世逐渐增多,且基本表现为早全新世干旱、中晚全新世相对湿润的状况。中东亚干旱区整体呈现出末次盛冰期至中全新世均较湿润而晚全新世干旱的气候状况,但区域内部不同湖泊在起讫时间和强度上存在显著差异。中国北方季风区的湿润期主要发生在早中全新世,但是不同湖泊有所不同。对比分析显示,早全新世时东欧地区东部气候随着斯堪的那维亚冰流的逐渐消退而逐渐变湿润,中全新世由于夏季北欧反气旋东翼的气旋气流增强而达到最湿润状态,西部地区早全新世由于强劲的西伯利亚热高压存在而整体偏干旱,中全新世由于夏季亚洲季风的渗透而转为湿润。中东亚干旱区冰期内的湿润条件可能主要与西风带降水及低温低蒸发有关,而全新世则可能主要与夏季风深入内陆导致降水增加有关。中国北方季风区全新世湿度变化可能主要受东亚季风控制。