青藏铁路沿线平均最高最低气温变化趋势预测及其概率估计

根据实测月最高最低气温资料，建立了1955—2000年青藏铁路沿线各站平均最高最低气温序列，最低气温在1975年以前偏冷，最冷的1960年代，比多年平均偏低1．4℃；1975年以后偏暖，到2000年气温距平达 1．4℃；最高气温的变化大体与前者相反，1960年代比多年平均气温偏暖约0．1℃，1970年代和1980年代偏冷约0．2℃，进入1990年代后才逐渐升高，2000年气温距平达 0．8℃。利用近1000年的太阳黑子周期长度(SCL)约有41，58，76，90和200年的5个显著周期及均生函数正交化筛选方案，预测21世纪SCL比20世纪平均长1年，在2055年达到极长年份12．4年，2068年转为极短年份10．6年。根据IPCC报告中未来100年大气CO2浓度的估计值(B2方案)，研究了未来50～100年青藏铁路沿线平均最高最低气温变化趋势。同时，作为试验，利用事件概率回归估计模式预测，相对于1990年代而言，青藏铁路沿线平均最高(最低)气温到2050年升高0．4℃(2．4℃)的概率为66％(74％)；到2100年升高1．4℃(6．9℃)左右的概率为85％(62％)。     

青藏铁路沿线平均年气温变化趋势预测

青藏铁路沿线年平均气温具有很好的互相关性,特别是各站10年滑动平均气温序列互相关系数达到0．92,以此建立了1935-2002年青藏铁路沿线平均年气温序列Trw。研究表明：Trw对太阳黑子周期长度(SCL)和大气中CO2浓度有落后5年和15年的显著响应,其相关系数分别为-0．76(SCL)和0．88(CO2)。利用近1000年SCL的76、93、108、205和275年显著周期及均生函数模型预测了未来太阳活动周期的快慢：21世纪前50年的SCL总体偏长,活动周期放慢;后50年SCL总体偏短,活动周期加快。在考虑大气CO2浓度倍增和气候自然变化情况下,预测2l世纪前50年Trw与20世纪最后10年(1990年代)相比,其升温幅度在0．5℃左右;与20世纪最后30年(1971-2000年)相比,其升温幅度在l.O℃以内。这一升温幅度的概率为0．64～0．73。     

NCEP/NCAR再分析资料在青藏铁路沿线气候变化研究中的适用性

通过对青藏铁路沿线8个常规气象站的温度和降水观测资料与NCEP／NCAR再分析资料的对比,详细地考查了再分析资料用于青藏铁路沿线气候变化研究的可行性。统计对比分析表明：再分析资料可较好地反映地面气温及降水的年变化特征,可基本反映其年际变率和年际间的差异。然而,再分析的气温值系统性低于实际观测值,降水量则系统性偏大;再分析资料得出的近40年气温长期变化趋势误差较大,降水的长期趋势特别是年降水有一定的参考价值。总体而言,再分析的气温好于降水,青藏铁路沿线主体好于两端,再分析资料可用于青藏铁路沿线主体段年到年际尺度的短期气候变化研究。     

青藏铁路沿线地面气温和地温的年际变化趋势及与地形的关系

利用青藏铁路沿线常规气象观测站自建站至2002年月平均地面气温和地表温度，通过插补建立了1960-2002年青藏铁路沿线各站各季及年平均温度资料完整的序列。分析表明，青藏铁路沿线温度近40年来的变化是明显的，升温最显著的是冬季、秋季，升温率分别达到0．41℃／10a和0．40℃／10a，春季升温率只有0．23℃／10a。年平均气温和地温的升温率分别为0．33℃／10a和0．37℃／10a，地温的升高比气温要快。升温率与海拔高度呈负相关，其相关系数为-0．807。升温率随海拔高度的升高而减小。盆地升温率比高山大。铁路沿线地温与气温变化间的相关系数达0．767。在相对冷期，气温的波动幅度大于地温；在相对暖期，地温的升高明显比气温快。     

青藏铁路沿线气温和地温的极值推算

利用耿贝尔分布函数对青藏铁路沿线7个气象站的气温和0cm地温进行了极值估计。结果表明：年极端最高气温50年一遇与常年接近,100年一遇比常年偏高0．1～1．5℃。年极端最高地温50年一遇比常年偏高0．0～10．2℃,100年一遇比常年偏高1．5～13．7℃。未来50年,如果年平均气温增加1．0℃,50年一遇的年极端最高气温将比常年偏高-0．1～2．0℃,100年一遇的将比常年偏高0．7～2．8℃。     

年际气候变化的一种概率预测模式及其试验

本文在Ｂａｓｓｅｔｔ概率预报模式基础上，进一步推广试验，提出一种气候预测概率模式。这种以预报未来气候取值的概率分布为目标从而判断性地作出预报决策的方法，可使传统预报的不确定性加以定量化。大量数据试验表明，这种新型的概率预测具有相当高的准确度，并适于业务应用。     

青藏铁路适应气候变化的筑路工程技术

 气候变化对高温高含冰量冻土影响显著，因此，青藏铁路穿越多年冻土地区的筑路工程设计必须考虑未来气候变化的影响。为了减缓、适应气候变化的影响，解决高温高含冰量路基稳定性问题，修建青藏铁路时提出了冷却路基、降低多年冻土温度的设计新思想。该筑路工程技术通过采用调控热的传导、辐射和对流以及综合调控措施达到降低多年冻土温度、适应气候变化的目的，最大限度地确保多年冻土区路基的稳定性。     

温室效应对青藏高原及青藏铁路沿线气候影响的数值模拟

在一个全球模式中嵌套了RegCM2区域气候模式,进行了CO2加倍对中国区域气候影响的数值试验,对青藏高原及青藏铁路沿线地区进行了重点分析。结果表明,在CO2加倍的情况下,这里的气温将明显升高,升高值一般在2．6～2．8℃以上,高于全国平均值。同时降水在青藏高原大部分地区也将明显增加;其中青藏铁路沿线的增加率一般在25％以上,远高于全国平均值水平。温室效应同时会使得青藏铁路沿线的日平均最高气温升高。     

青藏铁路沿线永冻土区近千年的气候演变特征

利用树木年轮重建了青藏铁路沿线多年冻土区的年平均气温(763—1998年)、年降水序列(1518—1983年)。利用小波分析,发现10年时间尺度上气温可分为14个暖期和13个冷期,在30年时间尺度上中世纪暖期和小冰期表现明显;降水从30年左右时间尺度上看,大致上只有1591—1640年、1671—1730年和1770—1950年降水偏多,其余时间降水都偏少。现今依然处在暖干期。功率谱分析发现,气温主要周期为2．0,2．5,3．6,7．2,22．8和117．7年,降水主要周期为2．1,3．1,4．5,7．7,11．3,20．8,28和62年。     

青藏铁路沿线气温和降水的小波分析

利用Morlet小波分析方法,对青藏铁路沿线地区(7站)30 a(1970~1999年)的月平均气温和月平均降水量资料进行了处理和分析。结果表明:青藏铁路沿线的月降水量存在比较明显的9 a左右周期变化,它有2个降雨偏多中心和3个降雨偏少中心,历经30 a的全过程,因而具有长期预测意义。还有其它4 a以下的较短周期振荡,但多不具全局性变化特征。从气温与降水资料的对比分析上看,降水和气温的变化趋势呈正相关。     

青藏铁路青海段夏季温度预测的精度检验

利用高原夏季温度(代用)、年太阳黑子相对数、西宁年平均气温,以及青藏铁路青海段夏季温度制作1990-2000年预测,得出最优子集预测的定性和定量评分高于周期外推,但低于均生函数。周期外推、均生函数、最优子集定性趋势预测的平均评分分别为60％～67％、80％和67．5％,而定量预测误差≤1．0℃的平均评分分别为40％～57％、77．5％～82．5％和70％～72．5％。     

青藏高原及铁路沿线地表温度变化趋势预测

青藏高原及其铁路沿线各站的年地表温度具有很好的互相关性,特别是各站10年滑动平均温度互相关系数达到0．92,以此建立了1961-2003年青藏铁路沿线平均地表温度序列。研究表明：青藏高原地表温度的升高是明显的,40年来升高1．1～1．5℃,其升温率为0．44℃／10a。大气CO2浓度的增加有利于青藏高原地表温度的升高,而太阳黑子周期长度（SCL）的变长则起相反作用。地表温度对人气CO2浓度和SCL的最好响应约滞后10年。若根据SCL的变化和IPCC第三次评估报告给出的新的温室气体排放情景SRES-B1预测,目前青藏高原地表温度的升温到2010年前后达到最强,此后可能会出现一个明显的降温过程,到2030年前后可能低于20世纪70～90年代的平均值。新一轮的升温开始于2040年代。若综合考虑CO2和SCL两者的共同影响预测,未来50年平均最低、最高和年地表温度与1971-2000年的平均比较,分别升高0．2,1．0和0．6℃。     

青藏铁路沿线闪电活动的时空分布特征

利用搭载于卫星上的闪电探测仪所获取的8年闪电资料,对青藏铁路沿线闪电活动的时空分布进行了研究。结果表明,青藏铁路沿线的闪电活动呈现出明显的季节变化和日变化。青藏铁路沿线的闪电活动主要发生在4～9月,其中以5～7月最为频繁,到10月份迅速消亡,而且闪电分布在南北向上变化较明显;青藏铁路沿线闪电活动在12：00～16：00(地方时,下同)最易发生。日闪电密度峰值出现在15：00左右。闪电密度的空间分布以那曲为最大,分别向南、北减小。另外,2003年夏季的地面观测资料还表明,那曲地区在傍晚还有一闪电活动峰值。