近20年北京晴天紫外辐射的变化趋势

在对北京晴天1990年1月～1991年12月太阳辐射观测资料进行了详细分析的基础上,得到了计算晴天紫外辐射的计算公式,结果表明,计算值与观测值吻合得比较好,计算值与观测值的最大相对偏差为6.2%,24个月相对偏差的平均值为1.9%.利用此公式计算了北京晴天1979～1998年的紫外辐射,并给出了1979～1998年紫外辐射的变化趋势,发现近20年北京地区晴天的紫外辐射呈下降趋势,并对其产生原因以及影响紫外辐射的各个因子进行了详细分析.     

我国近海和邻近海的海洋环境对最近全球气候变化的响应

鉴于全球气候变暖对海洋环境和海洋生态及对经济和社会可持续发展影响的严重性,作者首先利用ERA-40再分析的风场资料以及HadISST 和SODA等海洋高分辨率再分析资料,分析了近50年来全球气候变化对中国近海(包括渤海、黄海、东海和南海)和邻近海(主要是热带和副热带西太平洋)海面附近的风力、海表纬向和经向风应力和海表温度的影响.分析结果表明: 由于受全球气候变暖的影响,1976年之后中国近海和邻近海上空的冬、夏季风变弱,从而引起中国近海冬、夏季海表风应力减弱(尤其是经向风应力),而海表水温明显上升; 并且,冬、夏季海表风应力的减弱和海水温度的上升在中国东海反映尤其明显,这些为中国近海赤潮的频繁发生提供了有利的海洋环境.此外,从中国近海上空环流散度分布的变化可见,中国近海上空从1976年之后大气环流辐散增强,这不利于中国近海上升流的形成,从而会对沿岸水域营养盐的输送产生影响.     

石家庄气象站记录的城市热岛效应及其趋势变化

利用石家庄市区站和4个郊区站1962—2009年的气温资料,采用城乡气温对比和线性趋势分析方法,探讨了石家庄站地面城市热岛(UHI)强度特征及其随时间变化情况,以及城市化因素对城市站地面气温长期变化趋势影响.结果表明:石家庄站地面UHI效应明显,且UHI效应在最低气温上表现更突出;UHI强度冬季1月最大,夏季7月最小;UHI强度具有明显的日变化,最高值出现在早晨7—8时,最低值出现在午后14—16时;近48 a,石家庄站附近UHI强度呈显著增加趋势,且最低气温UHI强度比最高气温的增加趋势更明显;从UHI强度增加对地面气温观测记录的影响来看,石家庄站附近1962—2009年期间年平均UHI增温率达到0.19 ℃/(10 a),UHI增温贡献率为67.9％,即该站近48 a记录的年平均地面气温上升趋势,有2/3以上可归因于城市化因素影响.     

Role of Extratropical Cyclones in the Recently Observed Increase in Poleward Moisture Transport into the Arctic Ocean

Poleward atmospheric moisture transport(AMT) into the Arctic Ocean can change atmospheric moisture or water vapor content and cause cloud formation and redistribution, which may change downward longwave radiation and, in turn, surface energy budgets, air temperatures, and sea-ice production and melt. In this study, we found a consistently enhanced poleward AMT across 60?N since 1959 based on the NCAR–NCEP reanalysis. Regional analysis demonstrates that the poleward AMT predominantly occurs over the North Atlantic and North Pacific regions, contributing about 57% and 32%, respectively, to the total transport. To improve our understanding of the driving force for this enhanced poleward AMT, we explored the role that extratropical cyclone activity may play. Climatologically, about 207 extratropical cyclones move across 60?N into the Arctic Ocean each year, among which about 66(32% of the total) and 47(23%) originate from the North Atlantic and North Pacific Ocean, respectively. When analyzing the linear trends of the time series constructed by using a 20-year running window, we found a positive correlation of 0.70 between poleward yearly AMT and the integrated cyclone activity index(measurement of cyclone intensity, number, and duration). This shows the consistent multidecadal changes between these two parameters and may suggest cyclone activity plays a driving role in the enhanced poleward AMT. Furthermore, a composite analysis indicates that intensification and poleward extension of the Icelandic low and accompanying strengthened cyclone activity play an important role in enhancing poleward AMT over the North Atlantic region.     

青藏高原三江源地区近60 a气候与极端气候变化特征分析

青藏高原三江源地区正在面临着以"变暖变湿"为主的气候变化,是气候变化的显著区与敏感区。基于中国气象局位于三江源地区20个地面台站的气温、降水数据以及HadCRUT4（Climatic Research Unit land-surface air temperature-4 dataset and the Hadley Centre sea-surface temperature dataset,Hadley Centre,UK）气温、PREC（Precipitation Reconstruction,National Oceanic and Atmospheric Administration,USA）降水资料,从气候要素空间格局、极端气候指标以及区域-全球平均多年变化对比等3个方面系统总结了三江源地区1961-2019年气候和极端气候变化的特征。结果显示,三江源区域在过去近60 a里平均增暖速率为0.37℃/（10 a）,是全球平均水平（0.16℃/（10 a））的2倍以上,同时大幅高于全球同纬度（0.19℃/（10 a））及中国区域（0.28℃/（10 a））。在全球变暖背景下,三江源地区大部分极端气候指标上升,其中以夜间最低气温的上升（0.55℃/（10 a））最为显著,且极端高温事件的出现频率上升,区域日温差减小、气温变化极端性增强。三江源近60 a温湿气候态的空间格局为沿西北-东南方向的正温湿梯度,其变化趋势存在自西向东速率上升的暖湿化空间分异特征。本文的研究结论进一步揭示了三江源地区近60 a气候变化与极端气候的时空格局,为三江源地区气候系统和生态系统的脆弱性研究以及未来气候变化预估提供了科学依据,同时也为气候变化敏感的高寒地区对全球变暖的响应研究提供了对比案例。     

青藏高原近40年的降水变化及水汽输送分析

利用中国青藏高原地区1961—2000年56个气象站的逐月降水资料,分析了青藏高原地区1961—2000年的降水量变化趋势及水汽输送。结果表明,青藏高原40 a降水量呈增加趋势,线性增长率为1.12 mm/a。高原南区年降水量呈增加的趋势,线性增长率为1.97 mm/a;北区年降水量变化较小。青藏高原降水量在1978年由少雨期转为多雨期,青藏高原夏季降水与孟加拉湾的水汽输送及副高的水汽输送关系密切。     

近几十年来长江上游流域气候和植被覆盖的变化

利用中国740台站资料分析了长江上游流域近50a来降水和气温的变化。结果表明,年降水量在20世纪50年代和60年代总体偏多,90年代后在上游的中部和东北部偏少;年平均气温自80年代中期以来呈现增加的趋势,特别是在上游西北部升温更加明显。在各季节中,区域平均的降水量在秋季有明显减少的趋势,区域平均的气温在冬季的增温更加显著。长江上游降水强度也存在年代际变化,区域平均的弱降水天数和中等强度降水天数都呈现减少的趋势。1982—2001年的归一化植被指数(INDV)数据显示,在上游的东部区域,植被有明显的退化;在西部区域,植被活动性有所增加。INDV与同期气候变化的相关关系表明,植被覆盖与降水量基本不相关,6—8月平均的INDV与同期的气温有明显的正相关,即气温的升高有利于植被的生长。     

小兴安岭五营林区近49a气候变化趋势及突变分析

利用1958～2006年五营林区的地面资料,采用气候倾向率、累积距平、信噪比等气候统计方法,研究了近49a五营气候的变化趋势、气候突变和异常年份等。结果表明:五营林区近49a气候明显变暖,雪季升温较雨季快。降水量异常的年份增加,年降水量呈显著减少的趋势,-22.44mm/10a。前后10a降水中心生了明显的时空变化。雨季降水日数、年平均气温分别在1974年、1987年发生了气候突变。     

Single Particle Analysis of Aerosols, Observed in the Marine Boundary Layer during the Monterey Area Ship Tracks Experiment (MAST), with Respect to Cloud Droplet Formation

The chemical composition of individual particles >0.2 m sampled duringthe MAST-experiment wereanalysed by SEM-EDX, in combination with multivariatetechniques. The objective of this experiment was toidentify the mechanisms responsible for themodification of marine stratocumulus clouds byemissions from ships and in a wider sense to provideinformation on the global processes involved inatmospheric modification of cloud albedo. Aerosolswere examined under different MBL pollution levels(clean, intermediately polluted and moderatelypolluted) in five different reservoirs: backgroundbelow-cloud and above-cloud aerosol; background clouddroplet residual particles; below-cloud ship plumeaerosol and ship track cloud droplet residualparticles.In this study a relation was provided between theaerosol emitted from the ship's stack to an effect incloud. Additionally, a large fraction of the ambientaerosol was found to be composed of organic materialor other compounds, consisting of low Z-elements,associated with chlorine. Their number fraction waslargest in clean marine boundary layers, and decreasedwith increasing pollution levels. The fraction of`transformed sea salt' (Na, Cl, S), on the other hand,increased with the pollution level in the MBL. Only20% of the particles fell within the detectable rangeof the analysis.     

Northward Shift in Landfall Locations of Tropical Cyclones over the Western North Pacific during the Last Four Decades

This study analyzes landfall locations of tropical cyclones(TCs)over the western North Pacific during 1979–2018.Results demonstrate that the landfall locations of TCs over this region have shifted northward during the last four decades,primarily due to the shift of landfalling TC tracks,with the decreasing/increasing proportion of westward/northward TC tracks.In particular,the northward shift of the landfalling TCs was not related to their formation locations,which have not markedly changed,whereas"no-landed"TCs have significantly shifted northward.TC movement was significantly and positively correlated to the zonal component of the steering flow,while the correlation between TC movement and the meridional component of the steering flow was relatively unobvious.The westward steering flow in the tropical central Pacific that occurred around the formation and early development of the westward TCs was significantly weakened,which was unfavorable for their westward movement,thereby,causing the higher proportions of northward moving tracks.This weakened westward flow was related to the northward shift of the subtropical high ridge,which was caused by significant weakening of the southern part of the subtropical high.The vertical wind shear,sea surface temperature,and convective available potential energy also showed that the northern region of the western North Pacific became more favorable for TC development,whereas the upper divergence,low-layer relative vorticity,and accumulated water vapor content were not obviously related to the northward shift of TCs.     

河西走廊近40a气候生产潜力特征研究

根据河西走廊20个气象台站1971—2006年4—9月温度和降水资料,采用Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,使用Mann-Kendall检验、EOF经验正交函数、敏感性分析等研究其时空变化特征。分析表明,河西走廊农业气候资源与地理分布显著相关,东南部明显优于西北部。气候变化显著趋暖,气候生产潜力减少趋势明显,减少中心向西偏移,严重限制了西部农业发展。气候生产潜力对温度响应东部比西部明显,特别是祁连山东段增暖增益显著;对降水响应西部比东部明显,尤其是西部及临近沙漠边缘地带干旱区增湿增益显著;暖湿效应使气候生产潜力普遍增加。在农业集中区降水对气候生产潜力影响比温度显著,从根本上看降水是研究区域农业增产的首要因素。     

近46年青藏高原干湿气候区动态变化研究

利用青藏高原62个气象站1961～2006年逐日气象资料, 用世界粮农组织 (FAO) 在1998年推荐的、并唯一承认的Penman-Menteith模式计算潜在蒸散量; 比较了降水量、积温降水比、气温降水比、蒸散降水比和降水蒸散比5种湿润度指标在青藏高原的适用性, 用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析青藏高原各气候区干湿状况及其界线的动态变化。结果表明: 5种指标中, 用降水蒸散比得到的青藏高原湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱气候区的分区结果比较合理; 近46年来青藏高原大部分地区湿润度和每个气候区的平均湿润度均呈增加趋势, 半干旱和半湿润气候区的界线呈向西北推进趋势, 气候在向暖湿方向发展。     

极端降水事件变化的观测研究

利用湖北1961—2014年站点逐日降水资料及人口和人口城乡构成数据,通过平均值分离、最小二乘法拟合、趋势系数和气候倾向率分析、M-K检验和累积距平检验等方法,从时空分布、趋势变化、局地特征等方面,分析了近54 a湖北极端降水的变化特征及其与城市化的关系,结果表明：(1)对于第95百分位的极端降水事件,湖北极端降水阈值的范围为43.5~85.1 mm,大部分站的阈值在暴雨雨量范围,高阈值区位于江汉平原和鄂东,低阈值区位于鄂西北,最高阈值出现在武汉站,最低阈值出现在竹山站和房县站。(2)近54 a来湖北多年平均的极端降水日(D_ep)、极端降水量(P_ep)、极端降水强度(I_ep)、最大5 d降水(R_{5 d})和雨量比均存在明显的区域特征,但I_ep、R_{5 d}的地域差异不如D_ep、P_ep明显。鄂西南南部以及鄂东南东部和南部是极端降水事件的高发区,鄂西北北部是极端降水事件的低发区。(3)极端降水指数(R)能反映极端降水的强弱,其大尺度存在明显的年际差异,而长期变化趋势不显著,P_ep、I_ep和雨量比呈弱增加趋势,R_{5 d}和极端降水频数呈弱减少趋势。(4)城市化发展速度会改变R及其局地距平百分比DR_ij、趋势系数和气候倾向率的空间分布。随着城市化发展速度加快,湖北城市“雨岛效应”的格局发生了变化,D_ep、P_ep、I_ep、R_{5 d}及其DR_ij从南北差异明显变为东西差异明显,江汉平原和鄂东的D_ep、P_ep、I_ep、R_{5 d}增加,而鄂西南的减少,且四者趋势系数通过显著性水平检验的站点数更多,气候倾向率绝对值也普遍增大,但大部分站点的变化趋势为负值。(5)湖北极端降水具有明显的城市效应,城市化发展速度较快的大城市代表站的极端降水阈值大于配对的小城市代表站,两种代表站平均的D_ep、P_ep、I_ep、R_{5 d}的年际变化较一致,但大城市代表站的I_ep、R_{5 d}普遍较大,极端降水的变化趋势更明显。

     

近53a中国东部雨季降水的区域特征

利用1951-2003年中国东部114个站雨季（4-9月）降水量资料作旋转经验正交函数（REOF）展开，根据前5个旋转空间模上高载荷区分布，将中国东部地区分成5个降水气候区，即东北南部、河套地区、江淮地区、长江中下游地区及华南地区。Morlet小波分析结果表明，除了7～8a的周期外，各区还存在不同的振荡周期。长期变化趋势显示各区在53a中基本上呈两波型，东北南部、河套地区和江淮地区降水发生突变的时间为20世纪60年代末70年代初，降水下降趋势显著，长江中下游及华南地区降水突变时间为90年代初，降水有弱的上升趋势。     

长江流域极端降水时空分布和趋势

1986年以来，长江流域的极端强降水出现了显著增加的趋势，突出表现在中下游地区。长江中下游地区极端降水量的增加，既是极端降水强度增强，也是极端降水事件显著增加的结果。长江流域极端降水变化主要发生在东南部和西南部。趋势分析表明，自20世纪80年代中期以来，长江流域上游极端降水事件峰值提前到6月份出现，与长江中下游极端降水峰值出现的时间几乎同步，这必将加大遭遇性洪水发生的机率。20世纪90年代以来长江洪水的频繁发生，与长江流域极端降水时空分布的变化密切相关。     

用EOF分析黑龙江省42a来气温增暖的时空分布特征

根据黑龙江省分布相对均匀、资料年代较长的16个代表站的1961～2002年春、夏、秋、冬、年平均气温、平均最高气温和平均最低气温资料,用EOF(经验正交函数)展开和趋势法,分析了黑龙江省42a气温变化状况,得出:黑龙江省在近42a间增温趋势明显,其中平均最低气温增高最为显著。从各季来看,冬季升温幅度最大,并且年平均气温增暖分布为由南向北越来越明显。     

气候变化背景下珠江流域极端洪水事件的变化趋势

根据1951-2010年珠江流域23个典型断面流量资料,用P-III型分布曲线拟合洪水系列进行频率计算,分析了珠江流域极端洪水事件的变化趋势。结果表明：1980年以来,珠江流域极端洪水事件发生的频次明显增加,尤其是自1990年以来增加趋势显著;1981-2010年较1951-1980年珠江流域约70%典型断面极端洪水事件呈增加趋势,主要分布在西江、北江、粤西;而近30%的典型断面呈减少趋势,主要分布在东江和桂南。     

开平市1960—2012年灰霾的气候变化特征

根据开平气象观测站1960—2012年观测资料,采用滑动平均、线性趋势分析等统计方法,分析了开平市近53年灰霾的气候变化特征。结果表明,开平市年平均灰霾日数为21.1 d,年最多132 d,年最少0 d,总体呈上升趋势,上升速率为1.72 d/年,特别是2000年以来年灰霾日上升趋势最为显著,上升速率达10.01 d/年。其中,20世纪80年代中后期、90年代中期和21世纪初是3个明显的上升阶段,21世纪以来,年平均灰霾日数58.4 d,是20世纪80年代平均值的近17倍。开平市灰霾以轻微为主,比例达57.6%,其次是轻度,比例为22.6%。另外,采用日均值、14：00实测值判别法得到的开平市灰霾日整体变化趋势与人工记录较一致,但3种方法统计的多年平均灰霾日相差较大,其中,日均值法计算的多年平均霾日数较14：00实测值法多13.8 d。     

Sea Surface Temperature Extremes of Different Intensity in the China Seas During the Global Warming Acceleration and Hiatus Periods

Based on the daily OISST V2 with 0.25o horizontal resolutions, we study the variations of sea surface temperature (SST) extremes in the China Seas for different segments of the period 1982-2013. The two segments include the warming acceleration period from 1982 to 1997 and hiatus period from 1998 to 2013 when the global surface mean temperature (GSMT) was not significantly warming as expected during the past decades, or even cooling in some areas. First, we construct the regional average time series over the entire China Seas (15o–45oN, 105o–130oE) for these SST extremes. During the hiatus period, the regionally averaged 10th, 1th and 0.1th percentile of SSTs in each year decreased significantly by 0.40°C, 0.56°C and 0.58°C per decade, respectively. The regionally averaged 90th, 99th and 99.9th percentile of SSTs in each year decreased slightly or insignificantly. Our work confirmed that the regional hiatus was primarily reflected by wintertime cold extremes. Spatially, the trends of cold extremes in different intensity were non-uniformly distributed. Cold extremes in the near-shore areas are much more sensitivity to the global warming hiatus. Hot extremes trends exhibited non-significant tendency in the China Seas during the hiatus period. In word, the variations of the SST extremes in the two periods were non-uniform spatially and asymmetric seasonally. It is unexpected that the hot and cold extremes of each year in 1998–2013 were still higher than those extremes in 1982–1997. It is obvious that relative to the warming acceleration period, hot extremes are far more likely to occur in the recent hiatus as a result of a 0.3°C warmer shift in the mean temperature distribution. Moreover, hot extremes in the China Seas will be sustained or amplified with the end of warming hiatus and the continuous anthropogenic warming.