年代际气候变化的研究进展

年代际气候变化是月、季、年际气候变化及预测的背景。20世纪90年代以来，年代际气候变化的研究引起了国内外学者的极大关注，开展了大量富有成效的研究工作。本文从大气环流、中国气温和降水、海洋以及海气系统等4个方面对年代际气候变化的研究进展进行了总结，提出了年代际气候变化，尤其是东亚地区的年代际气候变化研究需要进一步解决的科学问题。     

青藏高原年代际气候变化研究进展

青藏高原是全球气候系统的重要组成部分.从降水、气温、积雪及能量源汇方面,系统地阐述了众多学者关于青藏高原年代际气候变化的研究进展.研究显示,近百年来高原的气温变化可分为4个阶段,即20世纪20年代之前偏冷,20～50年代偏暖,60～70年代气温下降以及80年代至今的持续偏暖;80年代前后全球性的暖跃变在高原气候变化上同样存在,而且更超前于北半球.全球变暖的环境下,高原降水趋于增加,高原积雪呈偏多状态.高原气候的变化还存在着明显的地域性和季节性差异.文中还综述了青藏高原的热源和地形作用对亚洲季风爆发、季风区降水等区域和全球气候变化影响的研究成果,并简要提出了研究中存在的问题和今后的科研方向.     

年代际气候变化研究

概括的介绍了中国科学家近几年在年代际气候变化方面的研究进展,包括中国气候的年代际变化特征,北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)与中国年代际气候变化的关系,北太平洋海面温度(SST)年代际模及其影响,大气环流系统的年代际变化以及气候突变问题.     

东亚冬季风的年代际变化及其与全球气候变化的可能联系

对近年来中外关于东亚冬季风(EAWM)年代际变化问题研究进展做了回顾和评述,主要包括以下3个方面内容:(1)东亚冬季风明显受到全球气候变化的影响,从20世纪50年代开始,中国冬季气温经历了一次冷期(从20世纪50年代延续到80年代初中期),一次暖期(从20世纪80年代初中后期延续到21世纪初)和近10-15年(约从1998年开始)出现的气候变暖趋缓期(也称气候变暖停顿期)。(2)东亚冬季风主要表现出强-弱-强3阶段的特征,即从1950年到1986/1987年,明显偏强;从1986/1987年冬季开始,东亚冬季风减弱;约2005年之后,东亚冬季风开始由弱转强。与东亚冬季风的年代际变化特征相对应,东亚冬季大气环流以及中国冬季气温和寒潮都表现出一致的年代际变化。(3)东亚冬季风的年代际变化与大气环流和太平洋海表温度(SST)的区域模态变化密切相关。当北半球环状模/北极涛动(NAM/AO)和太平洋年代际振荡(PDO)处于负(正)位相,东亚冬季风偏强(弱),中国冬季气温偏低(高)。此外,北大西洋年代尺度振荡(AMO)对东亚冬季风也有重要影响,在AMO负位相时,对应东亚冷期(强冬季风),正位相对应暖期(弱冬季风)。因而海洋的年代际变化是造成东亚冬季风气候脉动的主要自然原因,而全球气候变暖对东亚冬季风强度的减弱也有明显影响。     

年代际气候变化与1998年长江大水

由于海温、高原积雪和大气环流异常等特定条件,引发了１９９８年夏季长江的特大洪涝,而９０年代的气候特征也对１９９８年长江大水起到一定的作用。从中国夏季降水、大气环流、冬季高原积雪和海温等方面分析年代际气候变化对１９９８年长江大水提供有利的气候环境。     

长江中下游降水以及东亚夏季风环流的年代际变化

采用NCEP再分析资料及有关长江中下游的梅雨期降水量进行合成或诊断分析,目的是研究长江梅雨以及相应的大气环流的年代际变化,得出梅雨量的年代际变化和东亚大气环流以及厄尔尼诺现象的年代际变化密切相关的初步结果,具体结论如下：（1）与东亚季风指数相联系的长江中下游地区6-7月降水量及梅雨量在最近15年有持续增长的趋势。与此同时鄂霍茨克海地区的500hPa高度也有持续增长的趋势,并配合有厄尔尼诺频繁出现的趋势。（2）东亚夏季风指数与前年秋季NINO-3区域海温在最近20年有很好的相关,但是20年以前相关不好。意味着厄尔尼诺对东亚夏季环流的影响在加深。（3）近20年的PDO暖位相与东亚大气环流的年代际变化基本同步。     

近百年长江中下游梅雨的年际及年代际振荡

利用一种小波变换和统计检验相结合进行气候突变检测的新方法, 分析了1885~2000年长江中下游梅雨强度序列多尺度层次的谱系结构, 并对各层次的突变点进行统计显著性检验; 利用小波能量密度研究了梅雨强度年际及年代际振荡随时间的演变及其方差贡献。结果表明:就大尺度而言, 近百年梅雨强度以1941年为界分成强、弱两种状态, 同时, 在不同时间尺度的层次上, 还存在多个突变点, 例如, 在梅雨较强的1885~1941年阶段中, 含有两个梅雨相对弱的时段, 在梅雨较弱的1942~2000年阶段中亦存在1991~2000年梅雨相对强的时段; 2~3年和6~7年振荡在长江中下游梅雨强度的年际变化中占有较大方差贡献, 其中1978~1987年和1996~2000年段2~3年振荡的方差贡献较大, 1920~1932年段6~7年振荡的方差贡献明显; 在长江中下游梅雨强度的年代际变化中, 23~24年和36~37年振荡的方差贡献在20世纪40年代以后比较突出。     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

年代际气候变率问题的研究

对年代际气候变率的研究工作和主要结果作了综合评述，并对该领域的研究前景作了一定的阐述。     

东亚夏季风年代际变化研究进展

简要回顾了东亚地区气候以及夏季风主要环流系统成员年代际变化的观测特征、数值模拟及其可能机理等方面的研究进展,并提出了东亚夏季风年代际变化数值模拟研究需进一步探讨的问题。     

黑龙江省春季高森林火险期年代际变化特征

利用黑龙江省29个站1961-2006年春季气象资料,分析了黑龙汀省近46年春季高森林火险期的年代际时空变化特征。结果表明,黑龙江省春季高森林火险期南部长于北部,西部长于东部,并且具有明显的年代际变化,20世纪90年代以来显著增长,各个区域高森林火险期的年代际变化有一定差异,西南部和东部高森林火险期的增长从70年代开始。讨论了春季高森林火险期年代际变化的气候背景。黑龙汀省90年代开始的高森林火险期显著增长可能与气候变暖有关,也与大气环流系统的年代际变化有关。     

中国东部气候年代际变化三维特征的研究进展

围绕发生在20世纪70年代末的中国东部气候年代际变化,近年来,作者围绕着其气候要素变化的区域特点、在不同季节的表现特征和对应的大气环流变化等,进行了系统分析和讨论,较为全面地给出了其变化的三维空间结构图像,本文对这方面的研究进展进行了总结。研究表明,我国东部气候的年代际变化具有显著的三维结构特征,它与东亚对流层中上层温度的变化存在直接联系,具体表现特征随季节而变化。对流层中上层出现的年代际尺度变冷,一方面通过其上层的气旋式环流异常,使得东亚急流轴以南的西风增强,一方面通过其下层的反气旋式环流异常,导致东亚夏季风减弱。西风急流增强通过改变对流层中上层的辐散强度,触发独特的云－辐射反馈过程,对青藏高原下游地面气温变冷发挥重要作用;西风急流偏南和夏季风减弱,最终导致中国东部“南涝北旱”型降水异常。东亚对流层上层变冷和青藏高原下游地面气温变冷开始于3月,与近几十年来冬季北大西洋涛动(NAO)的增强趋势存在显著联系。从3月到9月,对流层上层冷中心的位置和强度随季节而变化:从3月到5月,冷中心逐渐南移并加强,5月移至35oN以南,导致中国东南部地区出现干旱化趋势;冷中心在7～8月的盛夏季节位于(40oN,110oE)附近,造成中国东部的“南涝北旱”型降水异常。该研究为评估大气环流模式和海气耦合模式的模拟性能、检验不同强迫因子在东亚气候年代际变化中的作用,提供了直接的观测依据。对参加WCRP组织的IPCC AR4“二十世纪气候耦合模式模拟”计划的19个耦合模式模拟结果的分析表明,在包括气溶胶和温室气体在内的实际外强迫作用下,目前的耦合模式难以模拟出发生在20世纪70年代末的东亚气候年代际变化。无论对东亚气候变化归因研究,还是对适合东亚气候的数值模式研发,本文都提出了新的问题。     

北太平洋海温年代际变化与大气环流和气候的异常

对应北太平洋海表温度(SST)年代际变化的两个基本模态,即25～35年模和7～10年模,分析研究了北半球大气环流和气候异常的形势.其结果极为清楚地表明,对应北太平洋SST的年代际模的正、负位相,大气环流和气候异常的形势都近乎相反,充分说明SST年代际模的重要作用;由于北太平洋SST的两个年代际模有十分相近的水平结构特征,它们对大气环流和气候的影响也有十分相似的特征;北太平洋海温年代际模对大气环流的影响在中高纬度地区呈正压结构特征,而在热带地区的响应主要有斜压结构特征.     

全球和中国区域近50年气候变化检测归因研究进展

回顾了近年来国内外对全球和中国区域气候变化的检测归因研究,主要集中在对20世纪中期以来温度、降水和主要极端事件变化的检测归因研究进展,而不涉及更长时间尺度历史气候变化的检测归因。分析表明,国际上近年来在气候变化检测归因研究领域发展迅速,从全球尺度气温变化的检测归因发展到区域尺度和多变量的检测归因。但在中国,虽然也有一些研究探讨了中国东部南涝北旱等发生的原因,但在以数理统计推断方法为基础的气候变化事实归因领域的研究仍然亟待加强。一些重要的问题,如中国不同区域的变暖、不同区域的变干或变湿的归因分析,以及这些因子和引起全球气候变化因子的异同等,都是迫切需要回答的科学问题。     

冬季戴维斯海冰年代际变化与大气环流关系

利用北极1°×1°海冰面积指数、海平面气压、500hPa高度场和中国160站气温等资料,运用统计分析方法讨论了戴维斯海峡海冰的长期变化趋势、年代际变化及其与大气环流的关系。结果发现,冬季戴维斯海峡海冰面积呈明显增多趋势,且具有较显著的年代际变化,其长期变化趋势、年代际变化与500hPa高度场的WA型、EU型遥相关、西伯利亚高压及中国北部气温等存在密切的关系。冬季戴维斯海峡海冰在1981年发生突变,突变前后相应高度场、海平面气压场和流场等大气环流场均有显著差异。     

北极涛动的年代际变化及其气候影响

北极涛动(Arctic Oscillation,AO)是北半球热带外地区大气环流变率的主导模态,对北半球以及区域尺度气温变化具有重要影响.AO可在没有外强迫条件下通过d波流相互作用形成,因此它被认为是全球气候系统内部变率的重要组成部分.研究年代际尺度上AO的变化及其气候影响,可加深对当前北半球气候变化规律的物理理解,也...     

An Analysis of Interdecadal Variations of the Asian-African Summer Monsoon

The response of the Asian-African summer monsoon(AASM)to the fast global warming in the 1980s is studied based on several datasets,which span a long time period of nearly 100 yr,with two special periods 1980-1985 and 1990-1995 being focused on.Wavelet analyses are employed to explore the interdecadal variations of the AASM.It is found that after the mid-1980s.the global annual mean surface temperature rises more significantly and extensively over most parts of the African Continent,north of the Indian Ocean,and the Eurasian Continent excluding the Tibetan Plateau.Correspondingly,the global precipitation pattern alters with increased rainfall seen over the Sahel and North China in 1990-1995,though it is not recovered to the level of the rainy period before the mid-1960s.Changes of monsoonal circulations between the pre-and post-1980s periods display that,after the fast global warming of the 1980s,the African summer monsoon intensifies distinctly,the Indian summer monsoon weakens a little bit,and the East Asian summer monsoon remains almost unchanged.The summer precipitation over the Asian-African Monsoon Belt(AAMB)does not change in phase coherently with the variations of the monsoonal circulations.Wavelet analyses of the land-sea thermal contrast and precipitation over North China and the Sahel indicate that interdecadal signals are dominant and in positive phases in the 1960s.1eading to an overall enhanced interdecadal variation of the AASM,although the 1960s witnesses a global cooling.In the 1980s,however,in the context of a fast global warming,interdecadal signals are in opposite phases,and they counteract with each other.1cading to a weakened interdecadal variation of the AASM.After the mid-1960s.the AASM weakened remarkably,whereas after the mid-1980s,the AASM as a whole did not strengthen uniformly and synchronously,because it is found that the interannual variations of the AASM in the 1980s are stronger than those in the 1960s,and they superimposed on the counteracting interdecadal signals,causing different regioils of the AAMB behaving differently.Therefore,the response of the AASM to the accelerated global warming post the mid-1980s is not simply out-of-phase with that after the mid-1960s;it may involve more complicated multiscale physical elements.     

土地利用和土地覆盖变化对气候系统影响的研究进展

土地利用和土地覆盖变化（LUCC或LULCC）不仅对人类赖以生存的地球环境有重要影响,同时与人类福祉密切联系。人类活动对气候的强迫不仅包括温室气体排放导致的气候变暖,还通过直接改变地表物理性状以及间接改变其他生物地球物理过程和生物地球化学过程等对气候系统产生深刻影响。作者在此认识的基础上回顾了LUCC对气候系统影响的研究历史,结合新近的研究结果归纳了诸如森林砍伐、城市化、修坝等LUCC活动在区域和全球尺度的气候效应。LUCC具有高度的空间异质性,因此气候系统对它的反馈也具有明显的空间差异。由于全球平均后变化幅度相对区域上的小,LUCC对区域气候影响显著,而对全球气候影响不明显。它对区域气候的影响取决于反照率、蒸散发效率和地表粗糙率等变化的综合效应：在热带地区LUCC主要引起温度升高,在高纬度地区使温度下降。在全球尺度上LUCC导致气候的变暖主要通过减少蒸散发和潜热通量引起陆表水循环的改变,其次通过改变地表反照率导致辐射强迫改变。最后指出目前LUCC在气候变化学科中的研究所存在的问题。在此基础上提出了未来的研究首先需要评估的3个气候指标,并提倡多学科间的相互合作。     

ENSO与北半球冬季大气环流异常的年代际关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和CPC(气候预测中心)Nino3-4区海表温度序列,研究了1950/1951-2002/2003年冬季ENSO事件与北半球大气环流的相互关系及其年代际变化.结果表明:北半球大气环流对ENSO事件的响应在1978/1979年有一个明显的跃变.跃变后,低纬中高层大气环流对ENSO事件的响应明显减弱,其中东南亚的减弱最为明显,而低层大气环流对ENSO事件的响应则有所增强;东半球中高纬大气环流异常与ENSO事件关系明显减弱;西半球中高纬大气环流与ENSO事件的关系加强.