近百年上海气候变暖过程的再认识——平均温度与最低、最高温度的对比

该文就近113年（1880～1992年）上海逐月平均最低、最高和平均气温3个序列进行了深入细致的诊断分析。结果发现：最低气温和平均气温近百年虽都呈显著上升趋势,但前者比后者更为持续稳定,其增温率更高于后者。这一特点表明,最低气温对于监测温度效应加剧可能更为敏感;最高气温自20世纪40年代中后期却出现了明显的趋势转折。近百年上海气候变暖主要表现为三次突然增暖,其中10年代的增暖仅限于白天,30年代则以白天增暖较多,80年代以来则主要发生于夜间。这些事实将有助于进一步对上海及中国区域或全球变暖的再认识。     

近百年中国气候变暖趋势之再评估

基于均一化的气温观测序列集,1900年以来中国气温升高趋势1.3—1.7℃/(100 a)。这个已用于新近的中国国家气候变化评估报告的结果,远高于早期的评估结果(0.5—0.8℃/(100 a))。回顾了始于20世纪80年代的中国百年气温序列的研究,指出其中关键进展在于近年来研发了均一化的长期站点气温观测序列集。早年构建的中国气温序列中,20世纪40年代前异常偏高,除了战乱期间观测缺失严重及记录代表性问题外,主要是50年代前后很多台站迁址导致早期气温观测值系统性偏高所致,从而低估长期变暖趋势。40年代前后部分区域确实偏暖,但由于不同区域气温波动位相不一致,因而大范围平均序列中并不明显。这一事实可与近年发展的"北极暖-大陆冷"等气候变化动力学理论以及一些区域气温代用资料相印证。近几十年城市化对中国气温变化趋势之贡献大小尚存争议,但远非主导因素。     

近百年全球气候变暖的分析

本文对比分析了IPCC，Vinnikov，Jones及Hansen的北半球，南半球及全球共12个地面温度序列，以及中国的气温序列。资料为1880—1991年。近百年气候变暖的速度为0.5℃/100 a。温度的长期变化趋势占序列总方差60%以上。但气候变暖有突变性，在1890年代中，1920年代中及1970年代末有3次突然气候变暖。分析表明，总的变暖趋势与CO2浓度及太阳活动有密切关系。火山活动也可能有一定作用。但前两次突然变暖可能与火山活动沉寂有关。最后一次突然变暖则可能是温室效应加剧的结果。     

近百年气候变暖与珠江口最高潮位变化的关系

在收集珠江口广东省境内查测台风暴潮位(高)潮位历史资料、4个验潮站年最高潮位资料和香港特区北角/鰂魚涌重现期≥2年台风最高潮位资料的基础上,对比分析其与同期全球温度距平的关系,得出1910～2009年问珠江口每年最高潮位变化与全球气候变暖之间不存在明显的相关关系.     

近54年广东沿海海表温度最低、最高年平均成因分析

根据1960—2013年广东省沿海5个海洋站的实测月平均海表温度（SST）及南海高压特征指数、太阳总辐射、季风、全球年平均地表温度距平等资料,采用比较方法,分析近54年最低、最高年平均SST的季节变化差异及其形成原因,得出近54年来年平均最低、最高SST分别为1984年（SST距平为-0.95℃）与2002年（距平为＋0.91℃）;SST差异主要发生于冬、春季月份,其形成原因与全球变暖、南海高压强弱变化、太阳总辐射强度、冬季风强度等季节变化有密切关系。     

中国近百年温度曲线的对比分析

 温度变化是全球变化研究中非常重要的基础性问题,在中国近百年温度变化方面,十几年来已取得了明显进展,这首先表现在建立了若干条全国平均气温序列,而几条主要序列间的相关系数在0.73～0.97之间。同时,这些进展也表现在基础资料质量提高、空间覆盖面扩大、序列均一性改善以及结果可靠性提高等方面。对多序列进行综合分析得到的新结果显示,1906-2005年中国的年平均气温上升了（0.78±0.27）℃,2007年是我国近百年来最暖的一年;代表性分析显示,现有的几条中国温度序列中除覆盖完整的序列外,其他序列在1920或1930年代以前可能主要反映中国东部变化情况,但在此之后则能较好地代表全国大部分地区的气候变化特征。     

近百年中国两次年代际气候变暖中的冷、暖平流背景

近百年中国气候经历了两次明显的年代际变暖,分别发生在20世纪40年代之前和70年代之后。由大气环流变化引起的冷、暖平流异常可为理解两次变暖提供参考。首先基于最新研制的近百年32站气温观测和集合经验模分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法揭示两次变暖过程中国的冷、暖分布格局,进而利用全球格点气温和海平面气压资料计算了同期地转风导致的温度平流。结果表明,20世纪40年代中国华北北部至东北大部分地区和华南沿海局部地区偏冷而中东部至西南内陆大部分地区偏暖的年代际气候异常,站点冷、暖异常与大尺度温度平流的空间关联系数达0.85;而对于近20年中国气候变暖而言,这一关联系数仅0.49。研究结果从一个新颖的角度说明:早期变暖过程中气候系统内部过程如大气环流异常的作用较大,而近几十年气候变暖则更多地受迫于外强迫。      

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。     

青藏高原及其邻近地区近30年气候变暖与海拔高度的关系

利用青藏高原及其邻近地区１６５个站１９６１～１９９０年月平均地面气温资料,分析了气候变暖与海拔高度的关系。结果表明：近３０年青藏高原及其相邻地区的地面气候变暖与海拔高度有关,变暖的幅度一般随海拔高度升高而增大,海拔高度在５００ｍ以下,５００～１５００,１５００～２５００,２５００～３５００及３５００ｍ以上等不同高度范围内台站下平均的平均温度的增温率分别为０．０,０．１１,０．１２,０．１９和０．２     

气候变暖条件下水文循环变化检测与归因研究的几点认识

气候变化检测与归因的实践指南(GPGP)综合了4种检测归因方法,它囊括了目前研究这一因果链采用的不同途径。自1990年政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一次评估报告以来,气候变化的检测与归因从气温升高和其他系统或变量变化趋势的研究开始,经历了从全球、半球、海洋与陆地、七大洲乃至区域尺度的细化进程。人为气候变化的指纹检测与归因方法已普遍用于全球大尺度水文循环要素——纬度带平均降水、强降水、径流、比湿、水汽含量等时空型态变化的研究,个别地也应用到流域尺度,如以冰雪融水补给为主的河流的天然流量、积雪和最低温度变化的研究。对于以降水为主,且受人类活动干扰较大的流域,观测的水文循环要素变化的检测与归因,大多数聚焦于观测的气候要素及非气候变量对其的影响,而不回答变化是自然的还是人为强迫引起的。这种方法要求高质量长系列的观测数据、先进的统计检验技术以及物理基础好的水文模型。对于水文循环要素对气候变化敏感的流域,若观测数据满足要求,则采用正规的检测与归因方法或最优指纹法识别外强迫及驱动因子的影响研究,将具有重要科学意义和发展前景。     

观测序列的不均一性对估算北京和上海的平均温度与极端温度变化趋势的影响

根据北京和上海气象观测站的详细历史资料，修正了两站逐日温度序列的不均一性，并分析这种不均一性对长期气候变化趋势估计的影响。对北京序列，不同时期的主要修正幅度在－０．３３－０．６℃；对上海序列则为－０．３３－０．３℃。从逐日序列计算出年平均温度和年极端温度序列，并把修正之前和修正之后的序列趋势进行比较，修正之后的两站年平均温度序列自２０世纪初起呈现出０．５℃／百年的变暖趋势，自２０世纪６０年代起这一趋势增强为２．０℃／百年。相比之下，上海的未修正资料显示出两倍于此的趋势；北京的未修正资料几乎没有长期趋势，而对近期的变暖趋势则高估了５０％－３０％。北京温度序列在２０世纪４０年代至７０年代呈变冷趋势，极端事件的频率降低；此后又呈变暖趋势，极端事件的频率增加。上海温度极端事件的变化趋势基本呈相反趋。这意味着即使区域性平均温度变化一致，区域性强天气波动的变化趋势也会有所不同。     

全球气候变暖背景下水城县近30a气温与降水变化的新特征

该文基于水城县国家气象观测站1986—2015年的逐日观测资料,利用线性回归、Morlet小波分析等方法,对水城县近30 a气温和降水的气候特征进行分析。结果表明：①水城县年平均气温在近30 a来呈现显著的上升趋势,其中春、夏、秋三季的平均温度对年平均气温的增加起到了重要贡献,且冬季在近15 a来更容易发生极端暖冬与冷冬事件;②水城县年平均降水量在近30 a来存在一定的减少趋势,但与气温不同,夏、秋两季的降水占到了全年的75%以上,从而与全年降水量的变化特征息息相关,并且在气候变暖的背景之下,水城县夏、秋季的降水在2000年以来年际变率显著变大,从而导致当地更容易出现极端的旱涝事件;③过去30 a水城县的年极端最高气温出现在春季和初夏的次数最多,3—6月共有25次,占比高达80.6%,年极端最低温所出现的月份则主要集中在冬季（12月—翌年1月）;④水城县平均气温的增加与极端降水的变化之间存在密切联系,水城县年均暴雨日数主要集中在6—8月,在全年暴雨日数中占比达到79%（51 d）,而水城县近30 a的年暴雨日数在气温升高、总降水量减少的背景之下仍出现了显著的增加趋势。     

全球气候变暖背景下水城县近30 a气温与降水变化的新特征

该文基于水城县国家气象观测站1986—2015年的逐日观测资料,利用线性回归、Morlet小波分析等方法,对水城县近30 a气温和降水的气候特征进行分析。结果表明:①水城县年平均气温在近30 a来呈现显著的上升趋势,其中春、夏、秋三季的平均温度对年平均气温的增加起到了重要贡献,且冬季在近15 a来更容易发生极端暖冬与冷冬事件;②水城县年平均降水量在近30 a来存在一定的减少趋势,但与气温不同,夏、秋两季的降水占到了全年的75%以上,从而与全年降水量的变化特征息息相关,并且在气候变暖的背景之下,水城县夏、秋季的降水在2000年以来年际变率显著变大,从而导致当地更容易出现极端的旱涝事件;③过去30 a水城县的年极端最高气温出现在春季和初夏的次数最多,3—6月共有25次,占比高达80.6%,年极端最低温所出现的月份则主要集中在冬季(12月—翌年1月);④水城县平均气温的增加与极端降水的变化之间存在密切联系,水城县年均暴雨日数主要集中在6—8月,在全年暴雨日数中占比达到79%(51 d),而水城县近30 a的年暴雨日数在气温升高、总降水量减少的背景之下仍出现了显著的增加趋势。     

地壳隔热密封破坏——近百年气候与环境变化“发病机制”的数学验证

人体以及一切生物的生命过程必须在一定温度下进行。皮肤真皮下面的皮下脂肪组织具有比皮肤更强的热绝缘作用,其导热的速度只有其它组织的1/4,它使机体内部的热不易传导到皮肤表面而散失,这对在低温条件下保持体温不致于过低是很重要的。油气、煤炭与脂肪同属碳氢化合物烃类物质,其热绝缘功能完全相同,油气、煤炭＂相当于＂地球的＂皮下脂...     

近46年来华东及周围地区最高与最低气温时空演变的气候特征

选用华东及周围地区157个气象观测站1960-2005年6~8月逐日最高、 最低气温资料, 利用分段线性突变检验、 EOF分解等方法, 分析了我国华东地区最高, 最低气温的空间分布及时间演变特征。结果表明： 高温主要出现在长江以南; 长江以北夏季气温分布受地形影响显著。最高气温分布具有良好的空间一致性, 主要受大尺度天气系统影响; 最低气温更多表现出局地变化特征; 华东夏季最高、 最低气温分布形态较为类似, 有“全区一致型”和“南北反向型”两种, 1980年是夏季气温的一个突变点。1980年以前, 最高、 最低气温都呈下降趋势; 1980年以后则呈升温趋势; 最高气温的演变以“高温-低温-高温”的年代际振荡为主, 极端高温主要发生在两个时段： 第一次在1960-1965年之间; 第二次在2000年以后, 而极端最低气温以升温趋势为主。     

延安苹果北扩的气候评估——吴起、志丹与静宁县气候对比分析

通过对比分析1981—2010年延安北部的吴起、志丹与甘肃静宁的气候资料,得出:吴起、志丹水热条件比静宁县优越,气候条件总体上比较适宜苹果生长;但是,冬冷春旱的气候特征造成幼树抽干比较严重,同时花期冻害也相对较多,春季、初夏干旱影响较大。气象灾害风险大,应做好相应防御措施和栽培管理技术,降低损失。     

探空温度观测与ERA-interim再分析资料的对比分析

在观测资料同化系统中,探空资料是重要的资料之一。为了解探空温度观测资料的误差特征、合理使用观测,选用欧洲中心再分析场为参照场,针对从国家气象信息中心资料库中检索到的探空资料,按着仪器类型和太阳高度角统计探空温度观测资料的平均偏差和均方差。统计时段分别为夏季(2014年6—8月)和冬季(2014年12月—2015年2月)两个季节。统计结果显示,检索到的全球探空站总数约有680个,使用的探空仪共有三十多种(有仪器标识)。其中约275个探空站使用Vaisala系列探空仪,90个探空站使用中国上海生产的探空仪,约80个探空站使用美国生产的探空仪。不同类型的探空仪器在不同太阳高度角,探空温度观测相对欧洲中心再分析场的偏差差别很大。而有些探空仪器无论是平均偏差(一般低于0.5℃),还是均方差都较小,且随太阳高度角变化不大;有些探空仪器探测温度偏差较大(在高层绝对值大于2℃)。     

河南省最高、最低气温与NINO3区海表温度的时频相关

采用连续小波变换和交叉小波变换方法,分析了NINO3区(150-90°W、5°N-5°S)海表温度(简称SST)和河南省最高、最低气温的多时间尺度特征,讨论了河南省最高、最低气温与NINO3区SST的时频域相关关系.结果表明,NINO3区SST和河南省月平均最高、最低气温序列都存在着不同时间尺度的周期变化,并且各周期分量的强度不同,时域中的分布存在阶段性特征.NINO3区SST影响河南省最高、最低气温变化的时频结构,尤其是对最低气温的影响更为明显.     

不同时间尺度下中国东部夏季最高温度观测与再分析资料的比较

利用中国气象局中国气象数据网提供的地面观测资料集及JRA-55、ERA-Interim、NCEP/NCAR和NCEP/DOE四种再分析资料集的日最高温度资料,运用线性分析、方差分析、EOF分析和滤波等方法,对1979—2013年中国东部地区夏季不同再分析资料和观测资料日最高温度的多时间尺度特征进行对比分析。结果表明:夏季最高温度多年平均由南向北逐渐降低,长江以南在30℃以上,JRA-55对东部地区夏季日最高温度的多年平均特征的再现能力较优;近35年东部地区夏季日最高温度整体呈增长趋势,长江中下游以及内蒙古东部地区增长趋势明显;再分析资料对最高温度长期变化特征的再现能力在不同地区各有优劣,JRA-55略优于其他资料。夏季最高温度空间上以长江中下游以南与其以北地区反位相变化为其主要特征,其中ERA-Interim的空间分布特征与观测资料较为相似,其次为NCEP/DOE;时间变化则以年际变化为主,ERA-Interim的年际变化特征最接近观测资料。JRA-55、NCEP/NCAR以及NCEP/DOE在21世纪之后变化特征与观测资料较为相似,表现为振幅减弱而后回升的趋势;在季节内尺度上,夏季日最高温度主要周期为20~60天,其方差贡献在云贵、东北地区以及甘肃东部、陕西一带较大,再分析资料对季节内时间尺度的再现能力由高到低依次为JRA-55、ERA-Interim、NCEP/DOE、NCEP/NCAR。     

气候敏感度、气候反馈过程与2℃升温阈值的不确定性问题

气候敏感度是度量温室气体浓度升高和全球升温幅度关系的重要指标,当前气候模拟和气候预估中的很多不确定性问题,都直接和气候敏感度有关。气候敏感度的大小也决定着预估的气候变暖幅度的大小,直接影响到温室气体减排政策的制订。在简要回顾气候敏感度概念的提出和研究历史基础上,着眼于气候反馈分析,介绍了气候敏感度与辐射强迫和反馈过程的关系,总结了气候系统主要的反馈过程;根据大气层顶的能量平衡关系,利用CMIP5多模式结果介绍了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应(包括累积碳排放的瞬态气候响应)的估算原理和方法,总结了气候敏感度不确定性的来源,并以"2℃阈值"问题为例,介绍了气候敏感度对预估结果不确定性的影响。随着观测资料的积累和气候模式的发展,继续减少气候敏感度的不确定性、估算包含碳循环的敏感度、利用地球系统模式规划最优碳排放路径是未来本领域主要的研究方向。