Dynamic downscaling of global climate projections for Eastern Europe with a horizontal resolution of 7 km

Climate change is one of the key factors influencing the quantity and quality of water resources in hydrologically sensitive regions. In order to downscale global climate simulations from horizontal resolutions of about 125–200 km to about 7 km, a double nesting strategy was chosen. The modelling approach was implemented with the Regional Climate Model CCLM (COSMO-Climate Local Model) with a first nesting covering a central part of Europe and with a second nesting covering parts of Poland, Belarus, and the Ukraine. A control run—driven by global reanalysis data—was evaluated by comparing the model results with corresponding reference data. Long-term yearly and monthly mean differences of temperature and precipitation were statistically assessed. As reference data for the first nesting, the gridded CRU data set with a horizontal resolution of about 55 km was used. Station data of the NOAA and ECA databases were interpolated to provide an appropriate reference data set for the second nesting. Both nestings overestimated long-term yearly precipitation means. Seasonal evaluation of the first nesting showed positive precipitation biases for spring and winter months and negative biases in summer. Furthermore, differences in the spatial precipitation patterns occured, especially in the high mountain area of the Carpathians. The second nesting overestimated precipitation in spring and summer with smaller biases than in the first nesting. Long-term area means of temperature were properly reproduced. The first nesting showed an overestimation for all months with maximal deviations in summer and spring. In contrast, the second nesting was slightly too warm for summer and autumn and too cold for winter and spring.     

青藏高原中东部积雪深度时空变化特征及其成因分析

基于逐日积雪深度（雪深）、逐月气温和逐月降水量地面观测资料,利用数理统计方法分析了青藏高原中东部地区1961-2014年雪深时空变化特征及其成因,结果表明：青藏高原雪深空间分布不均,存在喜马拉雅山脉南坡（高原西南部）、念青唐古拉山-唐古拉山-巴颜喀拉山-阿尼玛卿山（高原中部）和祁连山脉（高原东北部）三处雪深高值区,冬季最大,其次是春秋季,夏季仅在纬度或海拔较高处才有雪深记录;从长期来看雪深以减少为主,尤其是夏秋季。在青藏高原普遍"增温增湿"背景下,雪深表现为先增后减的变化特征;雪深随海拔升高而增加,但最大雪深并非出现在最高海拔处;在不同季节雪深的气象要素成因上,冬季由降水主导,其余季节由气温主导。1961-1998年冬春季雪深增加与降水增多有关,而1998-2014年气温的上升以及降水的减少共同导致了雪深的减少,夏秋季雪深持续减少与同期气温持续升高有关。     

北京天津等地气温降水量历史资料诊断

采用北京、天津、沈阳、哈尔滨等6站近百年的实测资料,诊断分析了华北、东北地区的气温和降水量的变化趋势及相互关系。分析结果表明:近百年来北京等地年平均气温和冬季1月的月平均气温均有上升趋势,且东北地区比华北地区上升的幅度大,冬季1月的月平均气温比年平均气温上升幅度大。部分地区的夏季7月的月平均气温呈下降趋势。同期月平均气温和月降水量有负相关关系,尤其以5月、6月、7月最为明显。     

青藏高原东北侧夏季干旱的气象成因和长期预报研究

本文利用近40年(1950～1988年)的北太平洋月平均海温(SST)场、逐月南方涛动指数(SOI)和北半球100hPa月平均高度场,探讨影响黄土高原夏季干旱的信息区及其在时空上的遥相联系,发现热带地区(尤其是低纬地区)的SST和低层环流系统(如SO)的强弱变化与西北夏季干旱存在较好的遥相关,这种相关反映在前期各信息区内主要存在半年左右的时滞相关。又从能量频散角度讨论黑潮区SST变化与影响西北夏季干旱环流系统(南亚高压)之间的可能联系。结果得出对中国西北夏季干旱的长期预报,除应按常规注意中高纬度大气环流的变异外,还需要重视前期(冬末春初)热带地区SST与南方涛动的变异。     

Recent Precipitation Trends in Hungary in the Context of Larger Scale Climatic Changes

The time series of monthly precipitation totals from 14 Hungarian observing stations (1901–1998) were analysed to reveal the long term changes in precipitation characteristics occurred in the 20th century. A particular attention was given to the changes in the recent decades and their links with the larger scale climatic and circulation changes over Europe and the Atlantic.The statistical significancesof systematic changes are controlled by linear trend analysis and the Mann–Kendall test. The long term fluctuations are illustrated applying a 15-point Gaussian filter on the time series. The Standardised Precipitation Index is used to evaluate the changes in the drought event frequency. The relationships with larger scale changes are mostly discussed relying on contemporary papers, and the Grosswetterlagen Catalogue is used as well.The annual precipitation total decreased by 15–20% in Hungary during the 20th century. The decline is substantial in both halves of the century, but the precipitation sums in the transition seasons declined in the first 50 years, and the winter precipitation decreased in the latest decades. The precipitation total of the period November–February declined significantly in the last 50 years. In the same time the mean winter value of the North Atlantic Oscillation Index (NAOI) increased, the positions of the main pressure patterns over the Atlantic are shifted northeastward, and lot of other coherent changes detected in the winter climate of the European–Atlantic region. The mean summer precipitation total has hardly changed, but the frequency of summer drought events increased. There are some signs of a shift of the Hungarian summer climate towards a Mediterranean like climate.     

2001-2015年天山山区积雪时空变化及其与温度和降水的关系

采用2001-2015年MODIS积雪和陆表温度数据、中国高时空分辨率降水数据,基于趋势分析和相关分析方法,分析了天山山区积雪时空变化及其与温度和降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积变化受海拔影响,海拔≤4 000 m,呈单峰型分布,积雪面积冬季大,夏季小;海拔介于4 000~≤5 000 m,积雪面积分别在春季和秋季出现两次峰值;海拔>5 000 m,积雪面积变化与低海拔相反,在夏季达到最大,冬季最小。就年际变化而言,全区积雪面积呈略微减少趋势,其中秋季略微增加,春季变化不大,冬季和夏季明显减少。（2）积雪覆盖频率受水汽来向和地形影响,呈西高东低、北高南低分布格局,与海拔呈正相关。山区大部分区域积雪覆盖频率呈减少趋势,其中海拔介于3 600~≤4 600 m的积雪覆盖频率减少最为显著。（3）在春、夏季,温度是决定积雪面积变化的主要因素,与积雪面积呈负相关;在秋、冬季,降水对积雪面积变化的贡献大于温度,与积雪面积呈正相关。（4）积雪覆盖频率整体上与年均温度呈负相关,与降水呈低度正相关,相关程度及显著性水平在空间分布上存在差异,温度对积雪覆盖频率变化的贡献大于降水。     

CMIP5多模式对中国及各分区气温和降水时空特征的预估

利用7个参加耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候模式模拟数据,在RCP4.5、RCP8.5两种排放情景下,从年、季、月尺度上对中国以及中国的7个区域的气温和降水进行未来情景预估分析。分析结果表明:2010~2099年,两种情景下中国的气温增加明显,并呈现出春弱秋冬(尤其是一、八、九、十一、十二月)强的特征,北部(N)、西北东部(ENW)、西北西部(WNW)、西藏(Tibet)的升温趋势高于其他地区。RCP8.5情景下的气温线性趋势值大部分都高于RCP4.5情景下的值。在RCP4.5情景下,2060~2099年东北部(NE)呈现降温。两种情景下,全国降水量也呈增加趋势,呈现由东南向西北递减的地理分布,并表现出冬弱春夏强的季节变化特征。西北西部(WNW)在全年降水偏少,春夏季黄河以北降水趋势较小,降水大值中心在长江以南地区,尤其是在五、六、七、八月份。秋季,在RCP4.5、RCP8.5情景下SE降水线性趋势分别低于或等于全国平均水平,东北部(NE)、北部(N)、西北东部(ENW)的降水线性趋势略高。在2010~2039年,在RCP8.5情景下西南(SW)的降水减少。     

青海高原不同生态功能区气候突变时间的比较分析

根据地理位置和地貌特征将青海省划分为东部农业区、 环青海湖区、 三江源区和柴达木盆地4个生态功能区, 利用这4个生态功能区1961-2010年的月平均气温和降水量资料, 对年和四季的平均气温及总降水量进行了突变检测.结果表明: 4个生态功能区年平均气温和四季气温都呈显著的上升趋势, 其中冬季气温上升最明显, 其次为秋季, 春季和夏季相对较小.气温突变时间检测表明, 年平均气温为柴达木盆地的突变时间最早, 其次为东部农业区和环湖区, 三江源区突变时间最晚.不同生态功能区四季气温突变时间不尽相同.年降水量除柴达木盆地上升趋势明显外, 其余三个地区变化趋势都不明显; 四季降水量变化趋势除冬季降水量变化明显(除东部农业区)外, 其余三季变化趋势基本不明显.降水量突变信号较气温突变信号弱, 只有个别地区的个别季节降水量发生了突变.     

近40a来江河源区生态环境变化的气候特征分析

利用月气象资料,对过去40a江河源气候变化特征进行分析,并与全球、全国、青藏高原进行了比较.结果表明:江河源区气温具有增暖趋势,近40a两地年平均气温分别增加约0.8℃和0.7℃,为高原异常变暖区.黄河源区变暖的主要特征是最低气温变暖,日照时数增加;最低、最高气温的显著变暖,以及较黄河源区增加更长的日照时数是长江源区变暖的主要特征.长江源区冬季变暖的作用不是主要的,春季、夏季和秋季的变暖作用比冬季还要大;黄河源区的变暖也并不主要是冬季变暖造成的,秋季变暖的作用与其相当,其它季节的变暖作用也不能忽视.近40a来江河源区降水量略有增加,主要体现在20世纪80年代中后期以来春季与冬季降水量的明显增加,夏季降水量虽然总体上没有明显变化,且局地夏季降水量呈持续减少趋势.与全球、全国以及高原区对比显示,江河源区对全球气候变暖的响应最敏感,变暖首先从长江源和整个高原发端,之后15a.黄河源和全国才进入显著温暖期.黄河源与长江源北部降水量的增加表明,气候变暖有利于高原增加降水量.     

华北地区大气降水稳定同位素特征与水汽来源

选取华北地区的包头,石家庄,天津,太原IAEA/WMO/GNIP大气降水的氢氧同位素组成的资料,分析了华北地区降水稳定同位素的时空分布特征及其影响因素.研究表明:华北地区降水中的δ18O值都表现出明显的“夏高冬低”的季风气候特征,夏季表现雨量效应,冬季温度效应明显;华北各地区降水线方程与全国及全球降水线相比,斜率和截距都偏小,揭示了华北地区降水是在非瑞利条件下进行的,并且除天津外,其他地区稳定同位素特征还受到降水过程中局地水汽循环的影响;d值总体表现出冬高夏低的季节变化特征,说明了冬季风和夏季风期间降水的水源区蒸发条件不同.     

北极海冰变化同我国气温相联系的若干统计学分析

本分析了北级海冰覆盖度和我国气温的时空变化特点，并进行了它们之间的统计学分析。结果表明，我国某些地区，若干时段的气温较明显地受到北极海冰的影响。首先对北极海冰面积异常变化的时间尺度进行分析，然后使用经验正交函数展开海冰场和气温场，并对它们的特征进行分析，最后对海冰面积在最大最小年份时，我国气温差值场进行分析。     

中国区域干旱的持续性特征研究

利用1961-2012年中国区域586个气象站的降水、气温、日照时数、相对湿度、风速等资料计算了逐月K干旱指数, 在此基础上, 对全国16个区的干旱持续性特征进行了研究. 结果表明: 华北、河套、西北地区东部、西南地区北部、黄淮及新疆南部地区干旱的持续性较强, 常发生3个月以上的长期干旱过程, 并且容易在旱情解除后的短期内(1个月)再次出现干旱; 而南方、东北和新疆北部地区干旱的持续性较弱, 以1个月的短期干旱为主, 且干旱过程之间的时间间隔相对较长, 大多为3个月以上; 华北、河套、西北地区东部、西南地区北部和南部、以及华南地区的干旱过程在冬、秋季开始的频次最高, 且大部分在春季结束, 而冬、春两季的干旱明显比夏、秋两季偏多. 100°E以西(新疆北部除外)的广大地区干旱过程的开始时间主要集中在秋季, 结束时间集中在春、冬两季; 同时, 冬季和秋季干旱多发, 其次是春季, 夏季出现的干旱频次最少.     

Scientific objectives of the Monsoon Experiment (MONEX)

The Monsoon Experiment is the core of the GARP Monsoon Subprogramme, which is a major international effort to achieve a better understanding of the Planetary monsoon circulation, the major seasonal perturbation of the general circulation of the atmosphere and the influence of the annual cycle of precipitation associated with the monsoon on the agriculture of the many populous nations of the region.This is a summary report of the International MONEX Planning Meetings, which were held in Yerevan, USSR, March 1973; Singapore, November 1974; New Delhi, March 1977; and Kuala Lumpur, February 1978.MONEX represents a group of observational studies during the First GARP Global Experiment (FGGE) over the South China Sea (December 1978), Arabian Sea (May–June 1979), and Bay of Bengal (July–August 1979). These periods will permit study of most of the significant aspects of the winter and summer monsoons. This is elaborated on in Sections 2 and 3.     

欧亚和我国东北冬春季积雪对东北夏季气温的影响

根据我国东北及邻近地区123个气象站的逐日气温和积雪深度资料,欧亚大陆积雪面积以及NCEP/NCAR全球再分析月平均500hPa高度场资料,通过相关、合成分析等方法,研究了东北夏季气温异常对欧亚和我国东北冬春季积雪的响应,并从大气环流的角度出发分析了欧亚和我国东北冬春季积雪对东北夏季气温异常形成的影响机制.结果表明:东北地区夏季气温与欧亚大陆春季积雪面积以及东北冬季累积雪深的异常存在明显的关系.欧亚春季积雪面积的扩大与维持有利于8月我国东北上空500hPa位势高度的偏低,环流上表现出西欧与我国东北地区槽加深,泰梅尔阻塞高压加强的特征.由于欧亚中高纬上空的环流经向度加大,槽后脊前的西北气流加强,诱导冷空气南下,从而造成东北全区8月气温一致偏低;东北冬季累积雪深减少则有利于6月东北全区、7月东北西南部上空的位势高度偏低(负距平),造成相关区域气温偏低.研究结果对于提高东北夏季气温的短期气候预测水平具有重要意义.     

中国极端气温季节变化对全球变暖减缓的响应分析

利用经过质量控制和均一化处理的中国气象站点1979-2014年逐月最高气温和最低气温资料,对806个无缺测站的数据进行趋势分析和比较,并且计算了各季节对变暖减缓的贡献率,结果表明:中国区域极端气温(最高和最低气温)存在变暖减缓或变冷现象,而不同区域在不同季节对全球变暖减缓的响应程度不同.相比于1979-1999年,2000-2014年极端气温在全国大部分地区春、冬季有明显的变暖减缓或者变冷现象,在长江流域以北大部分地区极端气温在夏季变暖减缓或变冷现象明显,而秋季全国大部分地区最低气温有明显的增暖现象.全国许多地区春季是导致极端气温变暖减缓或变冷的最主要季节,而夏、秋、冬季则是导致部分地区变暖减缓或变冷的主要季节,此外秋季也是导致全国许多地区最低气温变暖的最主要季节.我国大部分地区2000-2014年的变暖减缓或变冷趋势可能受太平洋年代际振荡(PDO)冷位相的调控,而PDO冷位相对最低气温的影响范围更大一些.     

南水北调西线一期工程引水区和黄河上游区域气候特征分析

利用引水区和黄河上游地区25个站1951—2000年50 a的气温和降水逐日资料,分析了研究区域降水的时空分布特征;把引水区和黄河上游地区分成7个小区,利用小波分析的方法研究了各小区气温和降水的多时间尺度特征.结果表明:黄河上游和南水北调西线引水区夏、秋、冬三季降水以同步的变化为主,其次为黄河上游与引水区之间存在反位相的变化.春季降水主要表现为黄河上游与引水区之间存在反位相的变化,其次才表现为一致的变化.各区的气温均以同步升温为主.降水具准3 a和准22 a周期,气温的振荡周期主要是2~5 a的小周期和准11 a的周期.引水区和黄河上游地区近50 a来夏季的降水在一致变化的基础上也有着明显的区别.     

青藏高原水汽输送与冰芯中稳定同位素记录*

降水中稳定同位素作为水中的组成成分,与水汽来源的变化存在直接的关系。根据在青藏高原降水中稳定同位素的研究,青藏高原南北降水中δ¹⁸ O和过量氘(d)都存在着显著的空间变化,这种空间变化与西南季风夏季向北推进的位置有关。在时间变化上,青藏高原不同地区降水中δ¹⁸ O和d的季节变化特征也与水汽来源的季节变化有关,而且这种季节变化主要受控于西南季风水汽与西风带输送水汽之间的相互作用,在中国最北端的阿尔泰山区还受到极地气团的影响。由于不同的大气环流造成的水汽来源的差异,青藏高原冰芯中稳定同位素变化也存在空间差异。北部地区冰芯中稳定同位素的年际变化与当地气象站记录显示良好的对应关系,而南部冰芯中稳定同位素的变化与当地气象站降水量在年际变化上显示反相关关系。     

2012 - 2017年伊犁河谷冬季降水日变化特征

利用2012 - 2017年冬季伊犁河谷10个国家气象站逐小时降水资料, 分析了伊犁河谷不同区域降水日变化特征, 结果表明： 冬季伊犁河谷西部和中部地区降水量日变化呈单峰型, 北京时间09：00 - 12：00是主要的峰值时段; 其他地区降水量日变化单峰特征不显著。伊犁河谷大部分地区降水量与降水频次的关系比降水量与降水强度的关系更为密切。伊犁河谷冬季降水事件以6 h以内的短历时降水为主, 但其对冬季总降水量的贡献率不足30%; 持续12 h以上的长持续性降水事件发生次数虽少, 但它是伊犁河谷冬季总降水量的主要贡献者。短历时和持续性降水事件是伊犁河谷西部地区降水量日变化主峰的重要贡献者; 持续性和长持续性降水事件是伊犁河谷中部及北部地区降水量日变化峰值的重要贡献者; 伊犁河谷西南部地区冬季降水日循环与降水持续性之间的关系不显著。     

Temporal Change Characteristics of Climatic and Its Relationships with Atmospheric Circulation Patterns in Qinghai Lake Basin

Based on monthly meteorological data from 11 stations(1959-2015)in Qinghai Basin(QHB) and its surrounding area, we analyzed monthly average temperature(Tmean), average maximum(TXam), minimum temperature(TNam) and precipitation variation characteristics as well as the influence of atmospheric oscillation on these parameters using Mann-Kendall trend analysis, mutation analysis, continuous Morlet wavelet transform, Pearson correlation analysis and R/S analysis method. In addition, the future trend of climate change in the regional scale was also discussed. We found that the temperature and precipitation increment were obvious in the region, especially the Tmean in autumn, winter, TXam and TNam in summer and winter precipitation showing significant increase. Temperature and precipitation experienced abrupt changes around 1986 and 2002, respectively. The period of oscillation of each temperature indices was similar featuring 2~3 years,8~10 years short- cycle and 30~32 years middle- cycle, while that for the precipitation featured 3~4 years,6~7 years short- cycle and 30~32 years middle- cycle. The East Asian Summer Monsoon Index(EASMI) anomaly is an important factor for the anomaly of autumn temperature and summer precipitation in QHB, while the Indian Summer Monsoon Index(ISMI) mainly affects the spring temperature and precipitation in the research area. The effects of Arctic Oscillation Index (AO) were relatively strong on temperature variation, especially in autumn and winter, and AO had significant effect on the precipitation in spring, summer and winter, too. The North Atlantic Oscillation Index (NAO) and ENSO have weak influence on the study area, NAO mainly affects summer and winter precipitation, while ENSO mainly affects autumn precipitation. The Hurst index of Tmean and annual precipitation in QHB are higher than 0.5, indicating that the temperature and precipitation in the study area will continue to be the positive trend in the future period.     

藏北高原典型季节冻土区和多年冻土区小气候特征对比研究

利用藏北高原位于季节冻土区的那曲BJ站和多年冻土区的唐古拉站2008年气象要素观测资料,对两站点的小气候特征进行了分析和对比,得到以下结论：那曲BJ站最大冻结深度可达1.5m左右;唐古拉站活动层最大融化深度超过了3.0m。两站的气温、比湿、降雨和积雪均有明显的季节变化;降雨和比湿均是5-10月较大,其他时段较小;积雪均基本集中在1-3月和10-12月。各层土壤温度及日变幅、温度的月均值和月最高/低值及月较差、比湿的月均值和瞬时最大值、风速瞬时最大值均是那曲BJ站大于唐古拉站。那曲BJ站与唐古拉站的风速、气温、比湿的年平均值分别是4.73m·s^-1、-1.34℃、3.96g·kg^-1和4.02m·s^-1、-5.80℃、3.25g·kg^-1,年降雨量和积雪日数分别为590.50mm、114d和405.27mm、135d,两站5-10月的降雨量分别占全年降雨量的96.20%和86.55%。两站在2月初和11月初由于较大降雪均出现了气温陡降的现象,最大积雪日均出现在11月,日最大积雪深度BJ站小于唐古拉站。典型晴天日,那曲BJ站在冬季而唐古拉站在冬春季节风速日变化明显;比湿日变化夏秋季节较冬春季节明显。