欧亚大陆干旱半干旱区感热通量的时空变化特征

利用1958—2002年ERA-40再分析感热通量资料进行EOF分析,结果显示,无论春季还是夏季,欧亚大陆干旱半干旱区感热通量都有3个主模态。第1模态都表示空间分布的一致性,20世纪70年代中后期开始,欧亚大陆干旱半干旱区春季感热通量明显增强,而夏季却明显减弱。第2、3模态表示了空间分布的不一致性,且存在年际、年代际变化特征。小波分析结果表明,欧亚大陆春、夏季感热通量存在明显的年际、年代际变化特征,且年代际变化信号强于年际变化信号。     

巴基斯坦近40 a气温时空变化特征

基于巴基斯坦不同气候区4个代表站(卡拉奇、雅各布阿巴德、奎达、德罗什)1979—2018年地面观测资料和ERA-Interim气温资料,利用一元线性回归、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析,分析其气温时空变化特征.结果表明:(1)巴基斯坦过去40 a经历了先降温后增温的过程,除北部山区年平均气温增温...     

巴基斯坦近40a气温时空变化特征分析

基于巴基斯坦不同气候区4个代表站(卡拉奇、雅各布阿巴德、奎达、德罗什)1979—2018年地面观测资料和ERA-Interim气温资料,利用一元线性回归、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析,分析其气温时空变化特征。结果表明:(1)巴基斯坦过去40 a经历了先降温后增温的过程,除北部山区年平均气温增温趋势显著,四季总体都有增温,春秋两季增温趋势显著。巴基斯坦于1998年左右发生气温突变,年平均气温存在4~5、12、20~22和32 a的周期。(2)ERAInterim再分析资料与地面观测数据拟合分析显示两者相关性达到极显著水平,除北部山区外,在大部分区域误差较小,能够较好地反映巴基斯坦气温的变化特征。(3)巴基斯坦年、季平均气温空间分布地带性明显,高温区位于南部印度河平原、三角洲地区,低温区分布在北部山区,年、春季、秋季平均气温变化在空间上总体均呈现明显增长趋势.     

江淮地区ERA-Interim再分析与观测温度资料对比分析

通过对比江淮地区1992-2016年08和20时的ERA-Interim再分析资料与观测资料的温度要素,发现它们在垂直方向上的偏差存在从低层到高层先减小后增大的特点,对流层低层各站偏差的空间差异明显,到中高层各站偏差趋于一致。偏差存在明显年际变化,500 hPa及以上等压面在2000年前后再分析资料比观测资料存在由偏低向偏高的转折;除地面外,其他高度上两种资料的平均绝对偏差均呈显著减小趋势。在偏差的月际分布上,地面和500 hPa以上高度再分析资料普遍比观测资料偏高,各高度上平均绝对偏差在8-9月最小。进一步对各天气现象下两种资料比较发现,雪、雨夹雪、冰粒子和冻雨天气发生时,地面至1000 hPa和850 hPa上再分析资料比观测资料偏高;大雾天气发生时,再分析资料比观测资料在1000 hPa偏高幅度明显高于地面。可见,在江淮地区使用ERA-Interim再分析温度资料判别降水相态时,大气边界层和850 hPa温度需慎重使用,近地层虚假逆温对大雾判别会产生很大影响。     

利用高分辨率ERA-Interim再分析资料对2011年夏季江淮区域水汽汇的诊断分析

利用水平分辨率接近0.7°×0.7°、垂直方向60层的ERA-Interim再分析资料,分析了2011年夏季江淮区域水汽汇的演变及各项的贡献,研究了与水汽辐合项有关的水汽输送及相应的月平均环流和天气尺度扰动。结果表明:(1)ERA-Interim再分析资料对江淮区域夏季水汽平衡有较好的描述能力。由水汽辐合项与水汽局地变化项计算的水汽汇值和用降水与蒸发求得的水汽汇值高度一致,说明该资料可用于研究江淮区域的水汽汇。(2)2011年夏季江淮区域整体处于水汽汇区,且水汽汇值具有明显的2~6天的天气尺度振荡。降水对水汽汇的贡献远大于蒸发,而水汽辐合项与水汽局地变化项对水汽汇均有较大贡献,并且对水汽汇具有超前1~2天的指示作用。(3)月平均环流和天气尺度扰动均通过与水汽输送密切相关的水汽辐合项对江淮区域水汽汇产生显著影响。月际尺度的水汽汇变化与大尺度大气环流尤其是副高有密切关系;而江淮流域及西南地区的天气扰动对江淮区域水汽汇的天气尺度振荡起到至关重要的作用。     

近50年我国西部地区气象要素的变化特征

利用1951-2000年全国194站地面观测资料和高空观测资料,对近50年我国西部地区的气候变化特征进行分析。结果表明:从20世纪70年代开始,我国西部地区年平均气温呈上升趋势,其中河套区和新疆区气温上升最为明显,其次为青藏高原区和河西区,西南区气温增幅最不明显,地表温度变化与气温的变化基本同步,但地温变化要比气温变化更加剧烈一些。西南区的地温从70年代中期开始回升,但始终未达到50年代初期的水平,因此从线性变化上表现为下降趋势。西部地区除了河套区外,其他4个区的年平均降水量均增加,增加最明显的是新疆区和青藏高原区。我国整个西部地区年平均总云量和低云量均呈线性减少趋势,减少最明显的是西南区和河套区。在辐射变化上,我国西部总辐射呈减少趋势,青藏高原区减少最多;西南区的散射辐射呈增加趋势,其他4个区减少,其中新疆区和青藏高原区散射辐射减幅明显。散射辐射的大小与天空中云量和气溶胶含量的多少成正比,西南区散射辐射呈增加趋势,而总云量和低云量呈下降趋势,可以推测是气溶胶含量增加导致了散射辐射的增加。     

北疆地区参考作物蒸散量时空变化特征

为明确北疆地区在全球气候变暖背景下合理的灌溉制度,利用北疆地区22个气象站49 a(1962~2010年)的逐日气象资料,运用Penman-Monteith公式计算北疆地区1962~2010年的参考作物蒸散量ET0(reference crop evapotranspiration),并用Mann-Kendall方法对其进行突变检验,基于Arc GIS9.3空间分析功能模块对北疆参考作物蒸散量进行了空间变化分析。结果表明:研究区域的ET0在1983年发生向下突变,ET0在时间分布上整体呈下降趋势,主要受该地区相对湿度和风速的影响;ET0从北疆的东北部和西南部向中间逐渐升高,东南部和西部表现略高,具有明显的区域差异;4~10月ET0对全年ET0的分布具有显著影响。     

近30年安徽省地表干湿时空变化及对农业影响

采用FAO Penman-Monteith模型, 并利用安徽省辐射观测资料对其净辐射项进行修正, 计算近30年安徽省的参考作物蒸散量。用此计算值和相应时段的降水量计算干燥度 (Ia), 并进行了基于干燥度指标不同时间尺度的区域地表干湿状况变化分析。分析表明:1971—2000年安徽省年干燥度平均值Ia=1的等值线为湿润区和半湿润区的分界线, 该分界线与1000 mm的年雨量线有很好的一致性, 同时也具有清晰的农业意义。20世纪70—90年代Ia=1的等值线南北波动, 其波动区域正是安徽省江淮分水岭易旱区。在此基础上分析了半湿润区、波动区域和湿润区降水量、参考作物蒸散量和干燥度年代际、年际和半年际的变化趋势及变异率以及逐月干旱频率及其对农业的影响。     

乌鲁木齐河流域参考作物蒸散量时空变化特征

根据乌鲁木齐河流域5个气象站近30a的地面气象观测资料.应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith公式计算了各月参考作物蒸散量ETo,在此基础上,分析了ETo的月际和年际变化特征,并探讨了各气候要素和海拔高度与ETo的相关关系。结果表明,乌鲁木齐河流域ETo空间变化较大。从山前冲洪积平原的人工绿洲区到高寒地带的乌鲁木齐河源头ETo多年平均值呈明显递减趋势,平均垂直递减率为17.3mm.（100m）-1;30a来,流域各站的年参考作物蒸散量ETo均呈递减趋势,递减速率为-0.05mm.a-1～-5.21mm.a-1;ETo与平均气温、平均最高气温、平均最低气温、空气相对湿度、风速、日照时数、降水量和小型蒸发皿蒸发量均具有较好的相关性;造成近30a乌鲁木齐河流域参考作物蒸散量呈递减趋势的气候原因是：气温、空气相对湿度升高和降水增多以及风速、日照时数减小等气候变化综合作用的结果。     

近30年西藏地区雷暴变化特征

利用西藏地区38个观测站点1979-2008年雷暴资料,采用旋转EOF分析、合成分析、小波分析及趋势分析等统计方法对西藏地区雷暴的时空变化规律进行了研究.结果表明:两藏地区以午后短时热力性雷暴为主,雷暴平均总次数存在准15年的周期变化,年雷暴平均总次数呈逐年减少趋势,2000年以后这种趋势更为明显.雷暴持续期变短,但也...     

Comparison of products from ERA-40, NCEP-2, and CRU with station data for summer precipitation over China

Summer precipitation products from the 45-Year European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) Reanalysis (ERA-40), and NCEP-Department of Energy (DOE) Atmospheric Model Intercomparison Project (AMIP-II) Reanalysis (NCEP-2), and Climatic Research Unit (CRU) TS 2.1 dataset are compared with the corresponding observations over China in order to understand the quality and utility of the reanalysis datasets for the period 1979–2001. The results reveal that although the magnitude and location of the rainfall belts differ among the reanalysis, CRU, and station data over South and West China, the spatial distributions show good agreement over most areas of China. In comparison with the observations in most areas of China, CRU best matches the observed summer precipitation, while ERA-40 reports less precipitation and NCEP-2 reports more precipitation than the observations. With regard to the amplitude of the interannual variations, CRU is better than either of the reanalyses in representing the corresponding observations. The amplitude in NCEP-2 is stronger but that of ERA-40 is weaker than the observations in most study domains. NCEP-2 has a more obvious interannual variability than ERA-40 or CRU in most areas of East China. Through an Empirical orthogonal function (EOF) analysis, the main features of the rainfall belts produced by CRU agree better with the observations than with those produced by the reanalyses in the Yangtze-Huaihe River valley. In East of China, particularly in the Yangtze-Huaihe River valley, CRU can reveal the quasi-biennial oscillation of summer precipitation represented by the observations, but the signal of ERA-40 is comparatively weak and not very obvious, whereas that of NCEP-2 is also weak before 1990 but very strong after 1990. The results also suggest that the magnitude of the precipitation difference between ERA-40 and the observations is smaller than that between NCEP-2 and the observations, but the variations represented by NCEP-2 are more reasonable than those given by ERA-40 in most areas of East China to some extent.     

中国区域ERA-40、NCEP-2再分析资料与观测资料的初步比较与分析

再分析资料在气候变化研究中有着广泛的应用,但是再分析资料在不同时空尺度上的可信度能够影响到研究结果。作者就中国区域的月平均地表(2 m)气温和降水两种基本气候变量在空间分布及其变化趋势上对ERA-40和NCEP-2与观测资料之间的差异做了一些比较和分析,对两套再分析资料的可信度进行了初步的检验。结果表明:两套再分析资料基本上都能反映出中国区域的温度场和降水场的时空分布,尽管在中国西部,尤其是青藏高原地区的差异比较较大;再分析资料在东部地区的可信度高于西部,温度场的可信度要高于降水场,ERA-40可信度要高于NCEP-2。     

西北干旱和半干旱地区地表蒸发计算方法评估应用

针对我国西北地区干旱和半干旱的气候特征,以及相对简单的地表覆盖特点,论证了互补相关模型计算西北地区蒸发量的可行性。通过中国科学院山东禹城试验站农田观测资料,分析了植被多样性分布对互补相关模型的影响。得出植被的多样性以及植被物候变化的非同步变化是造成互补相关模型中关键参数——大尺度平流参数季节变化的重要原因。并利用遥感反演参数和气象台站观测数据计算了覆盖类型相对单一的西北地区蒸发。结果表明,蒸发与地表覆盖类型的空间分布一致,与气象台站20 cm蒸发皿观测数据呈现空间互补特征,其季节变化与区域降水、温度和植被物候变化相吻合。       

甘肃干旱半干旱地区林木蒸散量估算和水分适生度研究

采用张宝堃和H.L.彭曼的气候学方法,对甘肃干旱半干旱区各县、市林木生长期的蒸散耗水量进行了估算,并与实测和调查资料进行了对比,结果表明：两种估算值大致可反映乔木薪炭林和乔木用材林生长对水分的需求。文中还给出了各县、市年和日平均气温≥10℃期间的实际水资源。根据各地林木生长期的耗水量指标和实际水资源,采用实际湿润度方法确定了各地不同气候植被区林木的水分适生度。     

应用探空观测资料评估几类再分析资料在中国区域的适用性

通过与中国8个不同区域温度场和高度场的探空观测资料相比较发现, ERA-40、NCEP/NCAR和NCEP/DOE等再分析资料所描述的温度场和高度场产品的平均值以及年际变化特征等与观测结果的差异均在夏季比较明显, 尤其1970年代以前在中国的西部和西南部地区的差别较为显著。其中, 温度场的差别主要存在于对流层上层; 高度场的绝对偏差也主要出现在对流层上层, 而它们在年际变化特征及其长期变化趋势上的差别则反映在对流层中、下层, 特别是NCEP/NCAR对流层中、下层的夏季高度场在1970年代以前存在着过于明显的“低压” 现象, 从而夸大了很多地区的年代际气候变化特征。就大多数地区而言, ERA-40在中国区域气候变化研究中具有相对较好的适用性, 特别是在年代际气候变化研究中要明显好于NCEP/NCAR。研究还表明, NCEP/DOE与NCEP/NCAR在大多数地区除了在均值上有所不同外, 它们的年际变化特征则并无显著差别。     

Intercomparison of the Summertime Subtropical High from the ERA-40 and over East Eurasia and the western North Pacific

An intercomparison of summertime (JJA)subtropical geopotential heights from the ERA-40 and NCEP/NCAR reanalysis is specifically conducted over East Eurasia and the western North Pacific. The NCEP/NCAR is obviously lower than the ERA-40 in the mid-to-lower troposphere in most regions of East Eurasia before the mid-1970s, but becomes higher than the ERA-40 after the mid-1970s and thus demonstrates stronger increased trends during the period of 1958-2001. Both reanalyses are lower than the observations in most regions of China. The NCEP/NCAR especially shows tremendously systematic lower values before the mid-1960s and displays abrupt changes before the 1970s. Several indices of the western North Pacific subtropical high (WNPSH), calculated from both reanalyzed summer geopotential heights, also reveal that the variation trend of the NCEP/NCAR is stronger than that of the ERA-40 in the mid-to-lower troposphere from 1958 to 2001. Through singular value decomposition (SVD) analysis, the summer geopotential heights at 500 hPa from the ERA-40 are better than the NCEP/NCAR counterparts at interacting with the precipitation over the East Asian monsoon region. The results indicate that the NCEP/NCAR in the mid-and-lower troposphere may overestimate interdecadal changes and should be used cautiously to study the relationship between the WNPSH and precipitation ove ther East Asia Monsoon region before the mid-1970s.     

Intercomparison of the Summertime Subtropical High from the ERA-40 and NCEP/NCAR Reanalysis over East Eurasia and the western North Pacific

An intercomparison of summertime (JJA) subtropical geopotential heights from the ERA-40 and NCEP/NCAR reanalysis is specifically conducted over East Eurasia and the western North Pacific. The NCEP/NCAR is obviously lower than the ERA-40 in the mid-to-lower troposphere in most regions of East Eurasia before the mid-1970s, but becomes higher than the ERA-40 after the mid-1970s and thus demonstrates stronger increased trends during the period of 1958--2001. Both reanalyses are lower than the observations in most regions of China. The NCEP/NCAR especially shows tremendously systematic lower values before the mid-1960s and displays abrupt changes before the 1970s. Several indices of the western North Pacific subtropical high (WNPSH), calculated from both reanalyzed summer geopotential heights, also reveal that the variation trend of the NCEP/NCAR is stronger than that of the ERA-40 in the mid-to-lower troposphere from 1958 to 2001. Through singular value decomposition (SVD) analysis, the summer geopotential heights at 500 hPa from the ERA-40 are better than the NCEP/NCAR counterparts at interacting with the precipitation over the East Asian monsoon region. The results indicate that the NCEP/NCAR in the mid-and-lower troposphere may overestimate interdecadal changes and should be used cautiously to study the relationship between the WNPSH and precipitation ove ther East Asia Monsoon region before the mid-1970s.