气候突变现象的研究

本文分析了各种时间尺度的气候突变现象，特别是本世纪以来的三次主要气候突变（1900、1920和1960），讨论了十年尺度气候突变现象的几个主要特点:气候突变与全球温度变化的关系、突变的空间尺度以及季风系统 在气候突变中的敏感性等。     

500 hPa温度场时间序列的年代际突变过程统计特征

本文利用Logistic 模型,推导出描述均值突变的分段函数,用该函数对可能存在突变的时间序列进行拟合,并结合概率分布理论,确定突变幅度最大的时段即为发生突变的过程,由此确定并分析序列中突变的开始时刻、突变幅度、突变变率、突变持续时间、系统不稳定特性等参数。对全球500 hPa 温度场单点时间序列的突变持续过程展开研究:（1）对突变过程的开始时刻进行统计,发现1956～1959、1970～1979、1986～1994、1994～2004 年开始的突变所占比重较大,几次突变过程中,平均来看除了1986～1994 年开始的突变表现为降温,其余几次突变均表现为增温;并且每次突变时,增温幅度比较大的突变,其变率也较大;（2）从突变先后的空间分布上看,1956～1959、1970～1979 年检测到发生突变的格点在海洋上空的突变偏早、欧亚大陆上空偏晚,而1986～1994 和1994～2004 年突变期间这一情况正好相反;（3）针对每次突变过程中的突变幅度,低纬度区域温度发生突变的变化幅度较小、高纬度区域较大;（4）对突变持续时间的检测结果表明,在全球增暖背景下,完成一次突变的持续时间正在逐渐变短;（5）当系统突变正在进行时,系统的不稳定性较强。     

冬季NPO突变前后大气环流和我国天气气候的变化

用Mann-Kendall突变检验方法对北太平洋涛动10a际气候突变进行的研究指出，在1976年左右存在着一次明显的气候突变，而突变前后大气环流场及遥相关型均发生了显著的变化。进而研究了北太平洋涛动突变前后我国冬季天气气候的变化特征。结果表明，突变前(后)，我国冬季气温一致性偏低(高)，且北方地区的变化明显大于南方；而降水则呈现出长江中下游地区偏多(少)和华南偏少(多)的反相特征。此外，冬季NPO突变前，北太平洋涛动以3a和6～7a的周期为主；突变后，3a周期仍然存在，但5a和10a左右的周期开始占主导地位。     

云南省五月雨量转折突变的研究

本文应用时间序列转折突点的检测方法，对云南省18个代表站1951年至1999年5月雨量的年际和年代际转折突变进行了初步研究，结果表明，云南5月降水不存在明显的年际转折突变，但存在明显的年代际转折突变；云南大部分地区5月雨量在50年代发生了少雨转折突变，60年代发生了多雨转折突变，70年代发生了少雨转折突变；80年代以后云南大部分地区5月雨量又发生一次多雨转折突变。     

气候突变的定义和检测方法

气候突变现象及其理论的研究是近代气候学一个新兴的研究领域.本文是气候突变研究评述的第一部分,着重讨论了突变,主要是气候突变的定义和气候突变信号的各种检测方法.把气候突变归纳为四类,即均值突变、变率突变、转折突变和翘翘板(seasaw)突变.并通过Mann-Kendall法的检测,发现在本世纪20年代经历了一次全球范围的气候突变.     

大西洋热盐环流与气候突变

未来是否会发生由大西洋热盐环流崩溃引起的气候突变是目前极富争议性的全球气候变化问题。首先回顾了过去发生的气候突变事件以及若干成因假说,介绍了McGill地球系统模拟组的有关研究成果,并探讨了过去气候突变事件中的南北半球遥相关,最后讨论了未来是否会发生大西洋热盐环流崩溃引起的气候突变。对过去发生的大西洋热盐环流突变的研究表明,它产生的气候背景与现代气候以及将来进一步变暖的气候截然不同,因此不能凭过去发生过的突变事件来推论将来会发生类似的气候突变。尽管有的气候模式预测全球变暖会导致大西洋热盐环流减弱甚至崩溃而引发气候突变,但是目前全球气候系统的观测有许多不足之处,并且现代气候模式也存在较大的不确定性,因此尚不能确信现在的全球变暖会导致这样的气候突变。     

1961—2006年内蒙古年平均气温突变分析

利用内蒙古70个气象站1961—2006年年平均气温资料,分析了近46年来内蒙古气温变化趋势。采用滑动t检验、Mann-Kendall和累积距平曲线3种检验方法对全区年平均气温进行检验分析,揭示了在50年时间尺度上,内蒙古气温存在明显的增暖突变的事实,突变点在1987年。并指出:气温突变后内蒙古气候显著变暖,与突变前相比有明显差异。     

延安市冰雹云初始回波识别

根据隰县1961年-2007年的气温资料,利用线性回归分析,结合年平均气温的五年滑动平均值变化趋势和平均气温年际变化趋势,分析了隰县年、季平均气温的变化特征,表明47年来隰县年平均气温有明显升高趋势;各季均以增温为主,春季增温尤其显著。通过Mann—Kendall突变分析对年平均气温进行突变检验,表明年平均气温于1985年发,毛突变,突变前后温差1．2℃,突变显著。     

60年代亚非夏季风十年尺度的突变

在综合分析了近几十年气候资料的基础上，揭示了本世纪60年代的一次亚非夏季风十年尺度的突变。这次突变在地面温度场上表现为突变前亚非大陆是正距平，印度洋和西太平洋为负距平，海陆温差较强；突变后相反，海陆温差减弱。地面气压由突变前亚非大陆强热低压中心转变为突变后的弱低压中心。同时突变前北非和东亚夏季风增强，而突变后明显减弱。这次十年尺度的气候突变突出表现了东亚季风、印度季风和北非季风明显的变化同步性，而最显著的特征是在行星尺度的降水场上从北非撒哈拉－萨赫勒、中东、印度北部到华北干旱半干旱带上由多雨变为少雨的雨量减少带。     

从地球系统的观点看气候突变

在地球的气候史中,经历了许多次气候突变事件。这些突变对地球表层系统的演变与进化产生了巨大影响。随着全球气候变暖的持续发展,人类赖以生存的气候环境正在经历重大变化。如何科学地理解和认识这些变化,尤其是气候突变。是人类寻求对策,应对气候变化,保护自己持续发展的科学基础。文中从地球系统的角度对气候突变的科学问题进行了探讨,认为对气候突变的研究不应仅局限于大气圈,而应该对地球系统的整体变化进行研究。     

Decreasing predictability as a precursor indicator for abrupt climate change

Abrupt climate change has an important impact on sustainable economic and social development, as well as ecosystem. However, it is very difficult to predict abrupt climate changes because the climate system is a complex and nonlinear system. In the present paper, the nonlinear local Lyapunov exponent (NLLE) is proposed as a new early warning signal for an abrupt climate change. The performance of NLLE as an early warning signal is first verified by those simulated abrupt changes based on four folding models. That is, NLLE in all experiments showed an almost monotonous increasing trend as a dynamic system approached its tipping point. For a well-studied abrupt climate change in North Pacific in 1976/1977, it is also found that NLLE shows an almost monotonous increasing trend since 1970 which give up to 6 years warning before the abrupt climate change. The limit of the predictability for a nonlinear dynamic system can be quantitatively estimated by NLLE, and lager NLLE of the system means less predictability. Therefore, the decreasing predictability may be an effective precursor indicator for abrupt climate change.

     

百年来上海、北京气候突变的初步分析

本文应用Mann-Kendall方法对1873—1989年上海、北京的气温、降水时间序列进行了突变检验。其结果表明,上海、北京的百年气温分别在1932年和1919年出现冷转暖的气候突变。同时,还判别出上海降水在1906年发生突变,其后进入一个相对多雨时段。北京降水突变在1903年,而后进入一个相对少雨时段。另外,还用其它方法对突变点加以验证说明。     

博州地区1958—2006年的气候变化特征

利用博州地区4个气象观测站1958--2006年的月平均气温和月降水量等资料,通过气候变化趋势、突变检验、小波变换等分析了近50a博州地区气候变化特征。表明,博州年平均气温处于增暖趋势,90年代前期出现突变;年降水量也呈增多趋势,90年代后期出现突变;气温与降水都具有准4a左右周期振荡：     

下垫面特性突变时的内边界层数值研究

本文建立了一个考虑层结的二维内边界层数值模式,研究了下垫面粗糙度、温度、湿度突变引起的内边界层。结果表明:下垫面温度突变引起的温度内边界层与下垫面粗糙度突变引起的速度内边界层具有明显的差异。     

MPI-ESM-LR模式中RCP8.5情景下春季北极海冰突变对东亚夏季降水的影响

利用MPI-ESM-LR模式RCP8.5情景下海冰浓度、降水、海表面温度、500 hPa位势高度和850 hPa风场等数据,对比分析了一次北极海冰突变前后春季海冰与东亚夏季降水关系的差异,并探究其可能成因.结果表明:1)北极海冰突变导致北极海冰浓度(Sea Ice Concentration,SIC)和ENSO对东亚夏...     

近20年全球冬、夏季海平面气压场和500 hPa高度场年代际变化特征分析

利用1958－1997年全球海平面气压场和500hPa高度场的月平均资料分析了70年代中后期年代际突变前后16a平均的冬、夏海平面气压场和500hPa高度场的变化特征。结果表明，发生在70年代中后期的年代际气候突变是全球性的；突变后与突变前相比，冬季海平面气压场上的阿留申低压增强并发生了东移，与之对应的冬季500hPa高度场上的东亚大槽减弱，同时也发生了明显的系统性东移；冬季，蒙古高压北部减弱，南部稍有增强；夏季，印度低压和东亚的季风低压均减弱；而副热带高压系统普遍增强。     

近47年内蒙古农牧交错带气温突变的区域特征和季节特征

利用内蒙古农牧交错带42个气象站1961-2007年气象资料,采用Mann—Kendall和Yamamoto两种突变检验方法。分析了内蒙古农牧交错带气温突变的区域特征和季节特征。主要结论如下：内蒙古农牧交错带普遍具有明显的增温现象：气温突变主要发生在20世纪80年代后期和90年代前期;阴山北麓段突变发生最早,其次是东段,中西段最晚;四季气温以冬季突变发生最早且最明显,春、秋季次之,夏季最晚。     

喜马拉雅山区1951—2010年气候变化事实分析

选择喜马拉雅山南北两侧有代表性的13个气象站1951—2010年的气温、降水资料,分析这些台站气候变化总体趋势、年代际变化及突变特征,结果表明：1961—2010年整个喜马拉雅山区的气温总体呈显著上升趋势,平均升温速率为0.38℃/10a。1970—1990年代升温在加速,2000年代升温速率则有所放缓。中段地区各站在2000年左右发生一次显著的升温突变,而西段和东段虽都出现升温突变,但出现的时间差异较大。1971—2010年喜马拉雅山区的降水在西段呈减少趋势,中段、东段大致呈现出微弱增加趋势,但总体变化趋势不明显。降水的年代际变化也表现为1970—1990年代略有增加,2000年代则有所减少。降水突变在西段以减少为主,在中段和东段以增加为主,但各站发生突变的年代很不一致。     

中国、北半球和全球的气温突变分析及其趋势预测研究

本文采用均值差异假设检验研究了中国、北半球和全球气温历史序列的突变现象。分析表明，中国气温从本世纪以来，在４０年代末扣年代初曾出现一次由暖到冷的突变。北半球和全球均曾在１９世纪末和本世纪２０年代发生了突变现象。功率谱分析表明，气温的突变指数曲线具有明显的周期性。一系列比较研究证明，按照分析出的突变点将气温序列分段建模，无论数值误差还是变化趋势，效果均优于整段序列的模型。所以，对未来气温变化趋势作预测，应首先搞清楚未来会处在怎样的气候阶段中，会不会出现突变。研究表明，本文叙述的均生函数累加延拓的时序建模方案，对气温序列有很好的拟合和预测效果。     

南疆盆地1 96 1—2005年气温变化特征

通过对新疆南疆盆地近45a气温变化特征分析,发现南疆盆地年平均气温在1989年开始发生暖突变。从1980年代末夜间温度开始异常升高,白天温度也随之升高,从而导致南疆盆地整体温度异常暖突变。最高、最低气温和气温日较差的变化具有明显的季节差异。在各个季节中,秋季和冬季温度的异常偏暖对年平均温度异常暖突变的贡献最大。在各种温度升高过程中,升温幅度最大的是最低气温,而最高气温的升温幅度远小于最低气温,从而日较差表现为减小的趋势。