近110年来全球地面气温变化

近１１０年来全球地面气温变化吉村纯（东京航空地方气象台）１前言以二氧化碳为代表的温室效应气体增加所引起的地球变暖的危机正在扩大，但现在的科学对气候变化的理解尚不充分，为了预测今后的气候变化需要进行各种研究。在各种研究中对过去实际出现的气候变化的分析是...     

全球、中国及云南近百年气温变化的层次结构和突变特征

用文献［１］建立的自适应多分辨数据波滤器进行了全球、中国及云南近百年气温变化的层次结构和突变特征分析。结果表明：（１）全球近百年来的气温变化对于较大时间尺度的演化来说主要特征是变暖,并为３个层次：即１９１９年以前的偏冷期;１９２０－１９７８年偏暖期和１９７９年以后的更暖期。对应于这种较大时间尺度的层次演变,全球的气温变化表现出十分明显的突变特征,两上最明显增暖的突变点分别发生在１９２０年和１９７９     

基于MODIS数据的近地表气温估算

气温是各种植物生理、水文、环境等模型中一个非常重要的近地表气象参数,多年来气温数据均以气象站点资料插值得到。近年来,卫星遥感数据被用于气温估算,且精度不断提高。为研究基于MODIS数据的近地表气温估算方法,以浙江省为研究区域,利用33个站点2011年逐日每10 min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度产品及参数因子,建立了MODIS地表温度和地面观测的气温的线性关系,同时通过考虑归一化植被指数、水汽压、地表反照率、高程4个影响因子,得出了卫星过境时刻MODIS地表温度和气温的多因子估算模型;利用Zaksek等提出的基于能量平衡的遥感模型进行了气温估算,并采用多元回归分析法对该模型重新进行了拟合,得到近地表气温。结果表明:三种方法的决定系数R2分别为0.87、0.94、0.90,均方根误差RMSE分别为3.35℃、2.31℃、2.78℃,多因子估算模型得到的结果最好。同时对其分白天和夜间进行检验,二者的RMSE分别为2.27℃、1.93℃,夜间精度比白天高。对于季节的变化,秋季估算结果最好,春季次之,冬季稍差,夏季最差。     

地表气温变化研究的现状和问题

对全球和中国地区平均地表气温变化趋势研究进行了简要评述，对当前研究中需要加强的工作提出了初步建议。     

全球地表气温日较差长期趋势的演化特征

基于多维集合经验模态分解方法,利用CRU全球地表气温日较差、最高气温和最低气温资料,开展对1951~2019年全球地表气温日较差长期趋势的演化研究。结果表明：全球地表气温日较差主要呈现下降趋势,并以北半球中高纬度地区为甚,空间差异性较大。全球地表最高气温和最低气温的长期演化趋势则主要表现为上升,且最低气温更为剧烈。从纬向平均的角度看,全球地表气温日较差长期趋势主要存在五条负值带,降低趋势在北半球逐渐加强,并存在与之相伴随的冷舌,而在南半球呈先增强后减弱的特征。由瞬时演化速率可知,全球地表气温日较差长期趋势下降的速率整体上趋于减缓,并于后期在澳洲北部、地中海沿岸以及南美洲南部等地转为上升趋势。     

近百年全球气温变化及其趋势预测

利用墨西哥帽小波函数分析了近百年来全球气温的变化特征,并用气温距平序列的5 a滑动平均计算了信噪比(S/N),验证了气候突变点的位置,同时,利用人工神经网络对全球气温变化趋势进行了的预测。结果表明,在不同的时间尺度上气温变化具有不同的特点及突变点;目前全球气温处于偏高阶段,且有持续偏高的趋势。     

近百年全球气温变化及其趋势预测

利用墨西哥帽小波函数分析了近百年来全球气温的变化特征,并用气温距平序列的5a滑动平均计算了信噪比(S/N),验证了气候突变点的位置,同时,利用人工神经网络对全球气温变化趋势进行了的预测.结果表明,在不同的时间尺度上气温变化具有不同的特点及突变点;目前全球气温处于偏高阶段,且有持续偏高的趋势.     

近百年中国地表气温变化趋势的再分析

重新考虑了1950年前后器测资料的非均一性问题,统一采用最高温度和最低温度计算月平均温度,利用国际上通行的区域平均温度序列计算方法,建立了中国近100年的地表气温序列,并对气温变化趋势进行了再分析.结果表明,自1905年以来中国地表年平均气温明显增暖,升高幅度约为0.79℃,增温速率约为0.08℃/10 a,比同期全球或北半球平均略高.但是,20世纪80年代初以来的增温似乎不比30～40年代明显,而20世纪50～60年代地表气温的变冷却比全球或北半球显著得多.和全球平均温度变化一样,近100年来中国的增温也主要发生在冬季和春季,而夏季却有微弱变凉趋势.新的全国平均气温序列与以往的研究结果比较给出了更高的增温趋势估计值,这主要与采用新的月平均气温统计方法改善了原序列的均一性有关.另一方面,由于早期资料覆盖面积比例低和后期城市化影响等问题,这里给出的增温趋势估计仍然存在着较大的不确定性.     

近百年中国年气温序列的建立

该文根据气温观测,并利用敦德及古里雅冰芯资料及有关史料、树木年轮资料,得到了东北、华北、华东、华南、台湾、华中、西南、西北、新疆、西藏10个区1880～1996年的年平均气温序列。然后根据每个区的面积加权平均得到代表中国的气温序列。根据这个序列,1880～1996年增温为0.44℃/100a,显著高于过去对中国气候变暖的估计值0.09℃/100a。这主要是因为新计算的中国气温包括了我国西部地区,而那里在上世纪末到本世纪初气温显著偏低。另外本世纪90年代的迅速增暖也加强了这个趋势。     

气象卫星遥感地表温度推算近地表气温方法研究

气温是各种植物生理、水文、气象、环境等模式或模型中的一个非常重要的近地表气象参数.多年来气温数据以离散的常规气象站点观测为主,连续分布的格点气温数据则以站点资料插值而得到,分辨率低,无法反映地形等下垫面因素对局地气温的影响,在农业气候区划等研究中具有一定的局限性.随着卫星遥感地表温度算法的日趋成熟,为探讨卫星遥感地表温度数据在气温观测中的可能性和可行性,利用全中国2340个站点1998 2007年的逐旬平均最高气温数据,以及相应时段的NOAA/AVHRR旬最高地表温度数据,以线性回归及拟合模型为主,通过考虑植被指数、土地覆盖类型、季节、风速、气压、降水等各类影响因子,建立了旬最高地表温度与旬平均最高气温间的推算模型,并利用未参与建模的2002-2003年的常规气象站点气温数据,同时与推算气温和插值气温结果进行对比分析.结果表明,利用卫星遥感地表温度数据推算的旬值气温数据可取得较高的精度,尤其在地形复杂地区以及站点稀疏地区精度明显高于插值气温结果.     

中国地面月气候资料质量控制方法的研究

由于气象台站信息变化以及观测规范的频繁变动, 使中国地面气象资料序列比较复杂。该文在分析中国地面历史气象资料中可能存在的非均一性和错误性、研究月气候资料序列存在的可能分布状态的基础上, 提出了中国地面月气候资料质量控制技术。通过分析认为, 中国地面月气候资料的质量控制, 应把下列3种方式结合起来, 进行综合质量检测:①把12个月的气候资料序列联合起来, 进行长时间连续性错误资料检测; ②把时间序列变换为接近正态分布的均一序列后, 进行时间域和空间域的奇异值检测; ③对检测出的连续性可疑资料和单个数据点的奇异值进行人工分析辨别。利用上述质量控制方法, 对1971—2000年中国地面700多基准基本站月统计气候资料进行了质量检查, 最后介绍了质量检查结果。     

陆面过程模式BCC_AVIM中地表覆盖数据现状

地表覆盖是陆面和气候模式中的一个重要基础数据。以陆面过程模式BCC_AVIM为例,介绍模式中的地表覆盖数据变量、数据分辨率、不同类型数据的来源,重点比较分类方法差异巨大且类型众多的植被覆盖。综述比较了国际和国内常用的几套全球地表覆盖数据的来源、分类系统和分类方法以及空间分辨率,根据陆面过程模式的地表覆盖数据需求,确定不同全球土地覆盖数据在模式中的应用方法,讨论分析了全球地表覆盖产品在模式应用中存在的差距,提出不同遥感数据产品之间一致性较差的可能解决方案,探讨遥感数据产品在模式中应用的可能方式,以期更好地发挥全球地表覆盖数据产品的作用。     

全球海温距平对月预报影响的数值试验

对1992年7月19日个例，进行了有、无海温距平的对比数值试验，研究了海温距平对月预报的影响。个例试验结果表明，海温距平对月预报的影响是重要的。海温距平不仅对全球降水量的影响明显，而且对温度场预报的影响也很明显。大气（温度、降水和高度场）对异常海温强迫开始响应的时间大约是10天。     

塔克拉玛干沙漠腹地1961-1998年逐月平均气温序列的重建

 利用塔里木盆地周边27个气象站1961-2006年逐月平均气温和塔中气象站1999-2006年逐月平均气温资料,同时选取1961-2006年NCEP/NCAR 2.5°×2.5°经纬度距地表2 m的月平均气温再分析格点资料,分别用逐步回归分析、EOF分解和NCEP资料3种方法对塔中气象站1961-1998年历年逐月平均气温序列进行了恢复与重建,分析了误差,并与周边气象站的变化特征进行对比。结果表明,逐步回归和EOF法都能够作为重建塔中逐月平均气温的方法,但相对而言,逐步回归法重建的序列误差更小,平均拟合绝对误差为0.3℃,最大绝对误差为1.9℃。而NCEP/NCAR资料由于冬季存在明显的系统性误差,数值显著偏高,不能用于塔中气温序列的重建。     

全球逐时地面气温质量检测方法及应用

基于国家气象信息中心全球地面气象观测站及非气象观测站逐时气温数据,应用分月阈值、区块阈值、纬带阈值及空间一致性综合检测方法,构建了 2016-2020年全球逐时地面气温数据集,并设计了可实时更新的质量检测流程,为全球预报服务和科研业务提供可靠的数据保障.近5年数据的检测结果表明,全球总的可疑错误数据率为0.85％,亚洲...     

中国近海海表温度对气候变暖及暂缓的显著响应

基于多套全球海温再分析数据和2种线性趋势分析方法,评估了1958-2014年中国近海海表温度（SST）的变化及其对全球气候变化的响应特征,并与全球平均地表温度特别是与若干重要海区的SST做了比较。研究表明：在全球变暖的显著加速期（1980年代和1990年代）,中国近海区域年平均SST表现出更快速的升温特征,其速率达0.60℃/10a,是同期全球平均升温速率的5倍以上;在变暖暂缓期（1998-2014年）,中国近海SST出现显著的下降趋势。研究还表明,中国近海区域SST的年代际变化与太平洋年代际涛动（PDO）的位相转换一致,前者SST的快速上升（下降）期与PDO正（负）位相最大值的时期相对应,PDO可能是通过东亚季风和黑潮影响中国近海SST的年代际变化。     

中国冬季月地面气温的年际变化

基于观测资料和再分析资料,对我国冬季各月地面气温的年际变异时空演变以及它们之间的相互关系、相关的环流异常特征进行了统计诊断分析,并对大气内部的影响过程和机制进行解释。我国冬季各月地面气温的主要年际变异模态是除青藏高原地区外的全国一致型,其次为南北反号分布型。我国冬季1月与2月气温的主要年际变异模态之间存在显著的同相变化关系,而它们与前期12月气温的主要变异型存在一定程度的反相变化关系。我国冬季各月地面气温主要年际变异模态又与欧亚大陆更大范围的高纬—中低纬度地区气温的反号变异型直接相关。与我国冬季各月大范围的地面气温变异相关的温度异常信号存在于深厚的对流层,其中异常信号在地面最显著,其强度随高度逐渐衰减。地表温度异常可以通过地表向上长波辐射通量异常来影响近地面乃至更高层次的气温异常。在冬季各月,欧亚大陆北部上空对流层各层出现的明显西风异常加强,使得高纬度的冷空气南侵活动减弱,从而造成我国乃至更大范围且垂直深厚的气温暖异常。     

全球陆地降水初步分析

英国东安哥拉大学气候研究中心（CRU）Hulme博士最新的1900－1998年的全球降水量资料是目前年代最长的，对此格点资料进行了较全面的分析，提出季风区是降水变化率最大的地方，还给出了从该资料中读取全球几个著名的季风区降水量的方法；指出了所读资料的可靠程度；计算与分析了近百年全球陆面1月、7月降水序列，指出7月份降水无明显趋势，1月份降水有弱的上升趋势，序列中存在明显的2－7a、13a和20a左右的周期，为进一步使用该资料提供依据。     

近54年中国地面气温变化

采用国家基准气候站和基本气象站地面月平均气温资料,在严格质量控制和非均一性订正的基础上,分析了1951年以来中国大陆地区近地表年和季节平均气温演化的时间与空间特征.结果表明,我国近54年来年平均地表气温变暖幅度约为1.3℃,增温速率接近0.25℃/10 a,比全球或半球同期平均增温速率高得多.全国大范围增暖主要发生在近20余年.气温变化的季节差异和空间特征与前人分析结论基本一致,冬季增温速率高达0.39℃/10 a,春季为0.28℃/10 a,秋季0.20℃/10 a,夏季增温速率最小,但也达到0.15℃/10 a.我国20世纪80年代初期开始的明显增暖主要表现在冷季,但进入90年代以来夏季增暖也日趋明显.从区域上看,中国大陆地区最明显的增温发生在北方和青藏高原地区,而西南的四川盆地和云贵高原北部仍维持弱的降温趋势.值得提出的是,作者给出的结果尚未考虑城镇化对地面气温观测记录的影响.