极端气温和极端降水复合事件的气候特征

基于1961-2014年的中国台站资料,侧重探讨极端气温和极端降水复合事件的气候特征。结果表明,基于客观方法检测出四类极端复合事件：暖湿、暖干、冷湿和冷干。四类事件的频发区分别位于东北地区、华南地区、西藏及华南地区和长江以南及云贵高原一带。全国暖湿、暖干事件频数呈增加趋势,春夏季频发;冷湿事件频数在西藏东北一带呈增加趋势,而在长江流域呈减少趋势,夏秋冬季频发;冷干事件频数呈减少趋势,秋冬季频发。四类极端复合事件经验正交分解的时间序列主模态均表现为年代际信号。进一步分析四类复合事件与能源消费量的联系表明,极端湿事件与能源消费量呈正相关,而极端干事件则相反。     

冰芯记录的过去1000年青藏高原温度变化

根据青藏高原4支记录超过1000 a的冰芯（普若岗日冰芯、古里雅冰芯、达索普冰芯和敦德冰芯）中氧同位素（d18O）10 a平均值变化,研究了青藏高原最近1000 a来的气温变化。4支冰芯记录的过去1000 a气温均是在冷暖波动中逐渐上升,但在变化幅度上存在区域性差异。利用4支冰芯记录恢复的青藏高原千年气温曲线表明,青藏高原中世纪暖期持续到13世纪,期间经历了3个暖期和冷期;14世纪和16世纪是相对冷期,15世纪和17世纪是相对暖期,17世纪末至1920 AD气候冷暖波动频繁;以后快速升温至今,目前为过去1000 a来最暖期。青藏高原过去1000 a气温的总体变化趋势与北半球气温的变化趋势基本相一致。     

冰芯记录的过去1000年青藏高原温度变化

根据青藏高原4支记录超过1000 a的冰芯（普若岗日冰芯、古里雅冰芯、达索普冰芯和敦德冰芯）中氧同位素（d18O）10 a平均值变化，研究了青藏高原最近1000 a来的气温变化。4支冰芯记录的过去1000 a气温均是在冷暖波动中逐渐上升，但在变化幅度上存在区域性差异。利用4支冰芯记录恢复的青藏高原千年气温曲线表明，青藏高原中世纪暖期持续到13世纪，期间经历了3个暖期和冷期；14世纪和16世纪是相对冷期，15世纪和17世纪是相对暖期，17世纪末至1920 AD气候冷暖波动频繁；以后快速升温至今,目前为过去1000 a来最暖期。青藏高原过去1000 a气温的总体变化趋势与北半球气温的变化趋势基本相一致。     

中国小冰期气候研究综述

通过对小冰期研究文献进行综述,并对已发表的小冰期温度和降水数据进行综合对比分析,探讨小冰期时期中国气候特征的区域性.结果表明,小冰期在中国地区不同区域代用指标记录中均存在,但是小冰期的起讫及持续时间具有区域差异性,温湿配置也不尽相同.小冰期的起始时间主要呈现出由西向东推移的趋势,即青藏高原最早,华北地区次之而东部地区最晚.温湿配置的差异主要体现在东部季风区小冰期时期总体上是冷干的气候环境,而西部地区气候变化则呈现冷湿的气候特征.     

中国近100年来4个年代际的气候变化特征

研究了本世纪中国年平均气温、年总降水量的气候趋势。指出，２０世纪中国西北、东北、华北明显变暖；降水趋势值不大，但以负趋势为主。２０世纪８０年代中国降水、气温的区域特征明显：华北暖干、西南冷干、东北暖略偏湿、长江中下游冷湿。此外，还研究了２０世纪４个年代际的气候变化特征及差异。指出，在数十年尺度的暖背景下，中国的华北、长江下游等大部分地区降水偏少（比冷背景），东北降水偏多。２０世纪７０年代开始的增暖主要发生在西北、东北；黄河以南的增温还达不到４０年代的程度。相应的降水特征：除了黄河以南及江淮流域降水比４０年代多以外，其它大部分地区降水偏少。     

鄂尔多斯高原地区明清时期气象灾害特征研究

气象灾害的发生往往具有一定的气候变化背景,对历史时期的气象灾害的研究是研究当时气候变化的一种途径。通过对鄂尔多斯高原地区文献资料的搜集整理,运用统计分析和小波变换,分析了该地区明清时期干旱、风沙、霜雪、冰雹、洪水等气象灾害的频次和周期特征,探讨了当时的气候特征。结果表明,鄂尔多斯高原地区明清时期旱灾发生频次最高;各类气象灾害都有随时间而增多的趋向。15世纪后期至16世纪初期、17世纪中期至18世纪中期、20世纪初期是各种气象灾害的多发阶段。各类灾害短周期一般为3～9年,中周期一般为17～21年,长周期一般为28～42年。鄂尔多斯高原地区明清时期的气候分为两个阶段:1368—1659年为暖湿期,1660—1911年为冷干期,以冷干为主,并经历了以下次一级的气候波动:暖湿→暖干→暖湿→冷干→冷湿→冷干。在气象灾害群发期,伴随着环境的恶化。     

HHT新技术及其对ENSO的诊断

年际及年代际时间变率是当代气候研究的重要问题之一。通过对近百年Nino3区月平均海面温度（SST）资料做HHT多时间尺度分析，结果表明：SST的变化包含了7个不同时间尺度的准周期振荡和一个世纪尺度的气候态，SST的主周期发生了一次显著的变化：1891-1943年主周期是准2a，1944-2002年的主周期是3～4a；分析不同模态对ENSO事件的作用表明：3～4a和6～8a分量决定了ENSO事件发生，具有相位锁定的作用，而其余尺度上的分量起着振幅和持续时间的调制作用；近百年来，冷、暖气候态变化对ENSO的冷、暖事件的影响并不显著；一些研究认为的1977年以来的“暖态有利于ENSO暖事件发生”的主要原因是：准18～20a、40a和平均气候态三个时间尺度振荡的共同作用在1977-2002年期间呈强暖相位的缘故。自20世纪90年代末期，这三个尺度的共同作用在暖相位的振幅显著的减弱，对ENSO暖事件的影响可能会减小，这在ENSO的预报中应该引起注意。     

柴达木盆地气候由暖干向暖湿转型的变化特征分析

利用1961-2010年柴达木盆地格尔木等10个气象站的观测资料以及水文、植被等资料,研究了柴达木盆地气候由暖干向暖湿转型的变化特征.结果表明,20世纪80年代中后期柴达木盆地出现了以气温上升、降水量和径流量增加、沙尘暴日数减少、潜在蒸散量下降、湖泊水位显著上升和植被覆盖率增加为主要特征的气候由暖干向暖湿转型的事实;全球气候变暖、水循环加快、高空水汽不断增加和黑碳气溶胶浓度增加是柴达木盆地气候由暖干向暖湿转型的主要气候原因.     

过去2000a中国东部冬半年温度变幅与周期

根据以历史物候等文献记载为基础重建的过去2000 a中国东部地区温度变化序列,结合ECHO-G模式所模拟的中国东部过去1000 a温度变化结果,对中国东部年代际和百年际时间尺度的温度变幅进行了分析,并利用小波分析方法对温度百年至千年尺度的准周期波动特征进行了探讨。主要结果有： 1）在年代和百年际尺度上,中国东部的冬半年温度变幅分别达2.0℃以上和0.5～1.0℃之间。其中重建结果显示,在年代和百年际尺度上,20世纪的增暖幅度与20世纪以前曾经出现的最大幅度一致;但模拟结果显示,20世纪的增暖幅度已经超出了20世纪以前曾经出现的最大幅度;2）在百年至千年尺度间,中国东部的温度变化存在准100 a、250 a、400 a、600 a和1000 a等时间尺度的准周期波动。20世纪不但与1-3世纪、9-13世纪一样,同属千年尺度的暖峰,而且在其他百年际时间尺度的波动上也属于暖峰。这说明,20世纪的增暖不能仅归因于人类活动而致的"温室效应"增强,同时它也是气候自然波动的产物。     

近50年新疆温度降水配置演变及其尺度特征

用小波多分辨分析方法研究近20年新疆出现的高温多雨型气候的时间尺度特征及其演变趋势。新疆近55年温度和降水的小波功率谱分析显示,二者在年际尺度上都有2—4和6—8 a的显著周期分量,在年代际尺度上有准16 a周期;但它们的时间演变和时间平均谱都存在差异,导致温度和降水配置演变比较复杂,呈现非平稳性。正交小波分解证实,温度和降水年际变化的高频部分具有显著的负相关,除个别几年外几乎都是高温少雨或低温多雨配置;在年际变化的低频部分,即6—8 a尺度部分,高温少雨/低温多雨及高温多雨/低温少雨配置交替出现,55a平均而言二者相关性不显著。在年代际以上尺度,二者的能量主要集中在约50 a以上尺度部分,16—32 a尺度部分方差贡献很小。在降水和温度时间序列中去除趋势后发现,50 a以上尺度部分具有稳定的高温多雨/低温少雨配置。因此,近20年新疆高温多雨型气候的出现主要是二者50—60 a尺度成分的正位相和线性增加趋势部分叠加形成的,其中降水主要是年代际尺度成分的贡献,温度主要是线性增暖趋势即全球变暖的影响结果。     

南极地区温度和海冰的变化特征及相互关系

对南极地区温度和海冰的时空变化特征及相互关系进行的初步研究结果表明:近30余年来南极地区有显著的变暖趋势，时空差异比较明显。 其中以南极半岛地区的变暖趋势最大，为整个东南极沿岸增温率的2～3倍。近20年来，整个平均的南极海冰和温度的变化趋势相反，年际变化的相关关系不显著。经过聚类分析划分出不同的气候区，能清楚地显示出某些区两者的关系。海冰与同区沿岸温度距平相关信号最强区在南大西洋至西南太平洋海域。     

2003年秋季青海省河南县地面大气冰核观测分析

利用Bigg型混合云室对2003年10月5—26日青海省河南县的地面大气冰核进行了观测, 并将结果同该地区前两年的结果以及其他高原地区的观测结果进行比较, 发现: ①该地区大气冰核的平均浓度高于往年, 冰核浓度随温度降低而增加、斜率小于该地区前两年的观测, 冰核平均浓度的分布更加趋于集中; ②由于霰和高原夜雨的经常出现, 降水对冰核浓度有不确定的影响; ③冰核平均浓度与气压和湿度分别呈现反相关与正相关趋势; ④风对冰核浓度有影响, 低温核随风向的变化比高温核大; ⑤人类活动对冰核浓度也有影响。     

北极海冰融化影响东亚冬季天气和气候的研究进展以及学术争论焦点问题

北极历来是影响东亚冬季天气、气候的关键区域之一。北极表面增暖要比全球平均快2~3倍,即所谓北极的放大效应。随着全球增暖的持续以及北极海冰的持续融化,北极的生态环境正在发生显著的变化,进而可能对北半球中、低纬度的天气、气候产生影响。本文概述了有关北极海冰融化影响冬季东亚天气、气候的主要研究进展,特别是自2000年以来,北极海冰异常偏少影响东亚冬季气候变率以及极端严寒事件的可能途径、存在的科学问题,以及学术界的争论焦点。秋、冬季节是北极海冰快速形成时期,此时北极海冰对大气环流的影响要强于大气对海冰的影响。近二十年来的研究结果表明,北极海冰异常偏少,不仅影响北冰洋局地的气温和降水变化,而且通过复杂的相互作用和反馈过程,对北半球中、低纬度的天气、气候产生影响。北极海冰通过以下两个可能机制来影响东亚冬季的天气、气候:（1）北极海冰的负反馈机制;（2）由海冰异常偏少引起的平流层-对流层相互作用机制。秋、冬季节北极海冰持续异常偏少,特别是,巴伦支海-喀拉海海冰异常偏少,既可以加强冬季西伯利亚高压（东亚冬季风偏强）,也可以导致冬季风偏弱。导致海冰影响不确定性的部分原因是:（1）夏季北极大气环流状态影响北极海冰异常偏少对冬季大气环流的反馈效果;（2）冬季大气环流对北极海冰异常偏少响应的位置、强度不同造成的。秋、冬季节北极海冰持续异常偏少,在适宜的条件下（例如,前期夏季北极大气环流的热力和动力条件,有利于加强北极海冰偏少对冬季大气的反馈作用）,可以激发出有利于冬季亚洲大陆极端严寒过程的大气环流异常。目前学术界争论焦点主要集中在以下两个方面:（1）关于北极增暖、北极海冰融化对中纬度区域影响的争论;（2）关于1980年代后期以来,冬季欧亚大陆表面气温呈现降温趋势的原因。目前,有关北极海冰融化影响冬季欧亚大陆次季节变化以及极端天气、气候事件的过程和机制,我们认知非常有限,亟需开展深入细致的研究。     

冰雪灾害对北京城市交通影响的预警评估方法

依据灾害学原理,利用1952—2011年北京历史冰雪灾情资料分析构建了冰雪灾害对北京城市交通运行的预警评估指标体系:发生时间、冰雪强度、交通脆弱度、预警能力和减灾能力,利用层次分析法构建了城市冰雪灾害预警评估模型和评判标准,并对北京历史上38次冰雪灾害事件进行了影响评估及研究分析。研究结果表明:各预警评估因子对冰雪灾害影响贡献的权重分别为冰雪强度0.4404、交通脆弱度0.2789、减灾能力0.1797、发生时间0.05264、预警能力0.0484,建立的预警评估模型准确率达76%。冰雪强度不再是唯一的决定性因子,而是与城市化背景下的多种因素共同决定着冰雪灾害对北京城市交通运行的影响程度。     

基于常规气象资料的小时标准冰厚模型及验证

在综合考虑雨凇和雾凇积冰增长以及热力融冰和升华脱冰的基础上,建立了一个基于常规气象资料的小时标准冰厚模型。模拟2008年和2013年浙江省两次严重电网覆冰灾害期间的标准冰厚,并用事故线路调查资料、电线积冰观测站和模拟导线拉力监测点的观测资料进行验证分析。结果显示:事故线路的最大标准冰厚观测值与模拟值相关关系达到0.01显著性水平,电线积冰观测站的日标准冰厚观测值与模拟值的平均绝对偏差小于0.6 mm,模拟导线拉力监测点的小时标准冰厚模拟值与观测值的决定系数为0.8093,均方根误差为0.8 mm。说明模型比较准确地描述了天气过程对电线积冰的影响,能够较好地反映标准冰厚的空间分布规律和时间变化特征。     

Ice and climate modeling: An editorial essay

The growth and decay of ice sheets are driven by forces affecting the seasonal cycles of snowfall and snowmelt. The external forces are likely to be variations in the earth's orbit which cause differences in the solar radiation received. Radiational control of snowmelt is modulated by the seasonal cycles of snow albedo and cloud cover. The effects of orbital changes can be magnified by feedbacks involving atmospheric CO₂ content, ocean temperatures and desert areas. Climate modeling of the causes of the Pleistocene ice ages involves modeling the interactions of all components of the climate system; snow, sea ice, glacier ice, the ocean, the atmosphere, and the solid earth. Such modeling is also necessary for interpreting oxygen isotope records from ice and ocean as paleoclimatic evidence.     

2006—2011年西藏纳木错湖冰状况及其影响因素分析

湖冰是气候变化的指示器,为分析纳木错地区气候对湖冰冰情的影响,利用2006—2011年西藏纳木错(面积2000km2)和白马纳木错(面积1.45 km2)湖冰的观测资料,结合MODIS遥感影像资料分析了两个湖泊完全冻结日期、完全解冻日期、封冻期、湖冰厚度的状况及其与气温和风速的关系。纳木错湖湖冰冰情主要受气温的影响,同时也受风速的影响。纳木错湖的完全冻结日期集中在2月,完全解冻日期在5月中旬,封冻期平均天数为90 d,封冻期与冬季负积温具有较好的对应关系。面积较小的白马纳木错冰情的年际波动较大,其平均封冻期为124 d。纳木错湖的最大冰厚一般出现在3月,其厚度为58~65 cm。     

近年来国外海冰模式发展的回顾

海冰是气候系统中的重要成员，而海冰模式是描述海冰物理过程、模拟和预报海冰演变的有力工具。根据国外发表的文献，对海冰模式从动力学、热力学和厚度分布三个方面的研究进行了回顾，对海冰模拟的研究具有一定的借鉴作用。     

Trends and Variability in Sea Ice and Icebergs off the Canadian East Coast

ABSTRACT

Seasonal time series of sea-ice area or extent in several regions along the east coast of Canada were compiled from several sources for the period 1901 to 2013 and compared with an index of ice extent off southwest Greenland, iceberg season length south of 48°N, air temperature, and other climate indices. Trends in winter ice area and iceberg season length are significant over the past 100 years and 30 years. Variability of winter ice area and iceberg season length is associated with a combination of the North Atlantic Oscillation (NAO) and the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) indices superimposed on a negative trend. Thus, large declines in ice area and iceberg season length in the 1920s and 1990s can be attributed to a decreasing NAO index and a shift to the positive phase of the AMO at the end of these decades. Ice extent in southern areas such as the Scotian Shelf is more strongly correlated with the Western Atlantic index than with the NAO. Ice area trends (in percent per decade) are larger in magnitude and account for twice as much of the variance in ice area for summer than for winter, with summer trends significant over 30-, 60- and 100-year periods. Sea-ice variability is generally consistent with air temperature variability in the various regions; in the 1930s, during the early twentieth-century warming period, ice anomalies were higher and temperature anomalies were lower along the coast of eastern Canada than along the coast of southwestern Greenland.     

ENSO Events Recorded in the Guliya Ice Core

Based on the ENSO chronology and climatic information recovered from the Guliya ice core in the Tibetan Plateau, China, the ENSO teleconnection was investigated. The results showed that the negative precipitation anomalies are significantly associated with El Niño years but poorly with negative anomaly of ¹⁸O. Thus, the ice core records can be used as an archive of extremely global climate anomalies such as ENSO events.