中国东部季风区春季气候的变暖特征

利用中国东部375个测站1961—2006年地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、小波分析等方法,分析了季风区春季的气候变暖特征。结果表明:季风区春季增温显著,近46 a增温率为0.25℃/(10 a)。从1989年开始增温,1996年有一次显著突变。以38°N为界,气温变化的稳定性是南部高于北部。增温率从南向北增大,增温不显著的区域主要在长江以南;根据EOF分析,该区春季气温异常可分为全区一致型、江南江北相反型、中原型3种常见分布模态。根据REOF又进一步将该区春季气温异常细分为中部、南部、北部3个区。全区性的前10个偏暖年,全部出现在1990年代以后。气温异常变化存在准4年和22年的周期,气温的转折北部比中、南部早,但北部从1990年代末期开始转为下降;北部区和中部区分别在1981、1997年发生了突变,南部突变不明显;蒙古高压是影响春季气温的主要大气活动中心,高压强度从1980年代后期以来有明显减弱趋势,造成入侵东部的偏北冷空气减弱,是春季气候变暖的可能机理。     

新疆近50a气温变化趋势和演变特征

利用新疆89个气象站1961～2008年的气温资料,分析了新疆近50a气温变化趋势及演变特征。结果表明:新疆各区域年平均气温呈现一致的显著上升趋势,秋、冬季的线性升温趋势最显著;夏、秋季平均气温自20世纪80年代之后呈逐年代上升趋势,尤其是进入21世纪以来增温最明显,其中春季和秋季明显高于夏季,而冬季,北疆和南疆2001～2008年比20世纪90年代气温则分别下降了0.3℃,0.5℃,天山山区则比20世纪90年代高0.3℃;年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温地域变化特征一致,总体表现为增温速率北部大南部小、东部西部大中部小、山区大平原小的特点。年平均最高气温自20世纪80年代呈逐年代上升趋势,而年平均气温从20世纪60年代呈逐年代上升趋势,且其增温速率远远高于年平均最高气温。     

东北和华北东部气温异常特征及其成因的初步分析

采用REOF，SVD分析方法，首先指出东北和华北东部气温异常是全国气温异常的第一主分量，进而分析其异常特征及成因。结果表明：全区年、季气温均呈上升趋势，其中冬季增温最大，极端低温较极端高温升高明显。近百年来，全区增温幅度明显高于20世纪全球平均增暖水平。冬季，对流层中、低层上，当纬向西风偏强时，东北和华北东部易高温；而当经向风强盛时，易低温。夏季，气温异常与东北冷涡活动有关；1980年代以来气温显著变暖与对流层中、低层气压场的年代际突变有关。冬夏季气温与东亚冬夏季风、Nino3区海温的关系并不显著，但在1990年代以前，东北夏季低温与El Nino的对应关系较好。     

近50a新疆巴州地区气温与降水时空变化特征

利用新疆巴州地区7个国家级气象地面基准站1961—2013年气温和降水逐日资料,通过累积距平法、滑动平均、一元线性回归趋势法及Mann-Kendall突变检验法,对该地区气温和降水的时空变化特征进行分析。结果表明:近53 a,新疆巴州地区年、季平均气温整体均呈显著上升趋势,增温率北部高于南部、冬季最高而春季最小,并在1980年代以后发生增温突变,南部突变早于北部,冬季突变早于其他季节。巴州地区年降水量也呈显著增加趋势,增加速率多雨季高于少雨季、北部高于南部;全区及其北部地区降水量在1980年代中前期发生突变,且少雨季突变略早于多雨季、北部略早于全区,而南部地区未发生突变。     

亚洲中部干旱半干旱区近100年来的气温变化研究

利用亚洲中部干旱半干旱区1961—2003年共计69个站的气温实测资料,并通过EOF展开的延长插补方法,将研究区的气温序列延长到1901年,进而分析了这一区域近100年来的气温变化。研究表明,该区域气温的一致性变化占主导地位,同时存在东部季风区、中亚、蒙古高原和塔里木干旱区等4个主要温度变化分区,均表现出显著的增暖趋势,其代表站近100年来线性拟合的增温率分别为0.19,0.16,0.23和0.15℃/10a,研究区平均增温率为0.18℃/10a,冬季达0.21℃/10a,远高于北半球、全球和我国的增温率,但与青藏高原增温率相近。除20世纪10年代和50年代外,研究区气温变化主要取决于冬季温度的变化。研究区近100年来的气温变化经历了70年代以前的相对缓慢升温和以后的显著升温过程,且增温率越来越大。亚洲中部干旱半干旱区的气温变化过程与我国东部地区显著不同,没有出现明显的20~40年代暖期,整个升温过程由6次明显的锯齿状的升温-降温变化过程(即20,40,60,80,90年代和本世纪初气温变化过程)构成,升温阶段持续时间较长,幅度较大,而降温阶段时间短,幅度小,但不论升温还是降温过程,其变化幅度均大于我国东部和全球平均。     

泾河流域温度与器皿蒸发量时空特征及变化趋势

利用泾河流域周边14个气象站点1957～2002年逐日温度、器皿蒸发数据,分析了近45 a来气温、器皿蒸发量的时空变化特征。Mann-Kendall统计检验结果表明：泾河流域气温变化趋势与同期我国气温变化趋势基本一致,年均温存在显著变暖的总趋势,增温率为0.29℃/10 a。流域北部气候变暖趋势高于流域南部,变暖的季节主要是秋冬季节。年器皿蒸发量呈逐渐减少的趋势,倾向率为-39.3 mm/10 a,在空间上变率表现为流域南部、北部减少趋势明显,中部变化趋势不明显。     

陕西省日照时数和日照百分率时空分布演变特征

对大同地区北部的天镇（1958年-2004年）、南部的灵丘（1960年-2004年）和中部的大同市区（1955年-2004年）年平均气温和四季平均气温及平均最高（低）气温序列进行诊断分析。结果表明：近50年来大同地区的气温在逐步上升,市区和天镇在20世纪90年代至今经历了一次明显的增温过程,灵丘的增温过程出现在20世纪80年代至今。市区、天镇和灵丘三地增温最显著的季节都发生在冬季,但从全年来看,市区白天和夜间对增温的贡献相当,灵丘夜间增温大于白天,天镇白天增温大于夜间。     

华东地区最高最低气温时空变化特征

利用华东地区1961-2005年气象站点的气温资料,分析了华东地区最高、最低气温的时间和空间变化特征。结果表明,1961-2005年华东最高和最低气温均有先降后升的变化趋势,其中冬季增温幅度最大,春季次之,夏季最高气温变化趋势不明显,最低气温升温幅度最小。2001-2005年,华东地区平均最高和最低气温最高;最高气温在20世纪80年代最低,最低气温在60年代最低。最高气温和最低气温分别在1989年和1988年发生了增加突变。华东最高和最低气温在空间上基本都为增温。华东最高气温在沿海地区的增温幅度大多大于内陆地区。最低气温在安徽北部、江苏北部和山东半岛的部分地区增温幅度较大,而在山东西部、江西西北部、浙江西部及福建沿海的部分地区增温幅度较小。最高、最低气温除在冬季增温趋势一致,即北部增温幅度大于南部外,在其他三个季节都呈现出不同的空间变化特征。     

近30年西藏汛期强降水事件的时空变化特征

利用1980-2008年汛期(5～9月)西藏38个气象站逐日降水量资料,定义了西藏强降水标准,并采用REOF、SSA等统计方法,分析了汛期强降水发生频次的时空分布特征。结果表明,西藏地区汛期强降水发生频数自东南向西北逐渐减少,但总体呈不明显的增多趋势,即从20世纪80年代中期开始减少,90年代中期降至最少,之后逐渐增多;频数存在5个异常分布空间型,即南部型、沿江型、东部型、北部型和东南部型。各空间型的强降水发生频数随时间变化均不同,其中南部型、东南部型表现为减少趋势;沿江型、东部型和北部型表现为增多趋势。汛期强降水发生频数的准2～3年和准5～6年周期在5个异常空间型普遍存在。     

华东地区最高最低气温时空变化特征

利用华东地区1961-2005年气象站点的气温资料,分析了华东地区最高、最低气温的时间和空间变化特征.结果表明,1961-2005年华东最高和最低气温均有先降后升的变化趋势,其中冬季增温幅度最大,春季次之,夏季最高气温变化趋势不明显,最低气温升温幅度最小.2001-2005年,华东地区平均最高和最低气温最高;最高气温在20世纪80年代最低,最低气温在60年代最低.最高气温和最低气温分别在1989年和1988年发生了增加突变.华东最高和最低气温在空间上基本都为增温.华东最高气温在沿海地区的增温幅度大多大于内陆地区.最低气温在安徽北部、江苏北部和山东半岛的部分地区增温幅度较大,而在山东西部、江西西北部、浙江西部及福建沿海的部分地区增温幅度较小.最高、最低气温除在冬季增温趋势一致,即北部增温幅度大于南部外,在其他三个季节都呈现出不同的空间变化特征.     

中国东部冬季气温异常的主模态与大气环流的关系

利用中国东部季风区375个测站,1961-2006年历年平均地面气温资料,采用EOF、SVD、相关分析等方法,分析了中国东部季风区冬季气温与500hPa高度场异常变化的关系。结果表明:影响冬季气温的关键区有两个,皆为显著正相关;SVD分析表明:乌山脊弱,东亚槽浅,纬向环流偏强,经向环流偏弱,极涡面积偏小,使南下冷空气偏少,冬季气温易偏高。上年7月北大西洋高压异常偏强(偏弱),次年冬季气温将会异常偏暖(偏冷),北大西洋前期高度场与气温普遍有密切的关系,主要影响长江流域及其以北的季风中北部区;建立了气温距平与北大西洋关键区上年7月高度距平的关系,并建立了均生函数模型,预测了未来20 a的气温变化趋势。     

中蒙干旱半干旱区冬、夏季地面气温时空变化特征分析(Ⅱ):7月

为整体地分析中蒙干旱半干旱区(中蒙干旱区)夏季气温的时空变化特征,利用中蒙干旱区内分布相对均匀的104个站点(包括5个“人造站”)1961—1997年7月的平均地面气温资料等,首先分析了该区夏季的平均气温场、气温年较差及日较差等背景;然后,对标准化的7月平均气温距平资料分别作了EOF和REOF分析。结果表明:(1)中蒙干旱区夏季的热量资源充足。夏季气温场分布的区域性特色更明显。(2)受纬度、地形高度及远离海洋等的影响,中蒙干旱区地面气温的年较差大,日较差也大,呈典型大陆性气候(大陆度高)的特色,但是区内的夏季气温年际变化小。(3)根据气温的EOF分析,中蒙干旱区夏季气温异常可粗分为全区一致型、准东西差异型、准南北差异型及准东北—西南差异型等4种常见分布模态;再根据REOF分析,可将该区夏季气温异常进一步细分为青海高原、高原东北侧、南疆、北疆、陕西甘南区、蒙古国西北部及东南部等7个分区。(4)近37年来,中蒙干旱区夏季气温增暖主要出现在高原东北侧和南疆区,强度比冬春季弱;在青海高原及蒙古国东南部气温还在变凉,区内各分区夏季气温变化也约有3~4年的周期。     

中国东部冬季气温异常与海表温度异常的关系分析

采用SVD、 相关分析及EOF方法, 分析了中国东部冬季地面气温与北大西洋及北太平洋海温异常变化的关系。结果表明： （1）中国东部冬季气温变化的一致性较高; （2）冬季气温异常与前一年9月北大西洋海域关键区（16°～40°N, 60°～24°W）海温和当年2月西北太平洋关键区（20°～40°N, 124°E～180°）海温呈显著的正相关分布, 即前一年9月北大西洋和当年2月西北太平洋海温异常偏高（低）, 东部冬季气温亦偏高（低）, 即前一年9月北大西洋海温的异常是否为我国冬季气温的气候预测提供了一种前期信号; （3）关键区海温对中国东部冬季气温的影响存在区域差异。北大西洋前期海温与中国东部冬季气温有密切的关系, 而西北太平洋的海温主要影响长江流域及其以北的季风中部区; （4）海温影响气温的可能机理是西北太平洋海温异常升高, 使乌山脊减弱, 阿拉斯加脊减弱, 东亚大槽减弱向东移动, 纬向环流加强, 高纬度的冷空气不易南下, 导致我国东部大部分地区冬季气温偏暖, 反之亦然。在年代际尺度上, 纬向环流和东亚大槽对海温有显著的响应; 但在年际变化方面, 东亚大槽对海温的响应不显著。     

冬季黑潮区SST异常和东亚夏季风的相关研究

通过EOF分析确定冬季黑潮区SST的主要分布形势，然后用SVD方法揭示了东亚夏季风异常与冬季黑潮区SST异常的最佳耦合模态。结果发现，冬季黑潮区SST全区变化较一致，表现为均匀的冷暖分布，当黑潮区SST冷异常时，后期夏季热带季风槽增强，梅雨锋减弱，热带季风环流圈加强；东亚夏季风中的西南气流盛行，东南气流的强度增强但范围减小，北风减弱。暖异常时则相反。     

中国东北地区冬季气温变化特征及其大气环流异常的关系

利用1957-2010年冬季中国东北地区90站气温资料,应用REOF和聚类分析方法将东北划分为南、北两个冬季气温变化子区,分析讨论其冬季气温的变化趋势和冷暖异常特征,及其与主要环流指数之间的同期和滞后关系。使用向后去除变量选择法,选取最优预测因子,并建立了全区和各子区的回归统计模型。结果表明：东北冬季增温较明显,平均上升速率达到0. 45 ℃/ 10 a,北部略高;与同期欧亚纬向环流指数之间存在着较显著相关;前期8月东太平洋副热带高压面积指数、前期10月亚洲区极涡面积指数和前期8月北半球极涡面积指数与东北冬季气温存在着显著相关,复相关系数达到0.70,并且是回归方程最关键预测因子。在对冷、暖冬预测时,可以把选定时段和区域副热带高压和极涡面积指数作为重要的影响因素,且误报率较低。     

1951—2007年华北地区夏季气温变化特征

利用1951—2007年月平均气温资料和NCEP/NCAR1951年1月—2007年12月500 hPa高度场再分析资料,统计近57 a华北地区29个台站逐年夏季气温值,运用EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析、M-K突变检验及相关分析等对华北夏季气温的时空分布及其成因进行分析。结果表明：近57 a华北地区29站平均气温的空间差异较大;一致性特征是华北地区夏季气温的最主要的空间模态,在此基础上,第2种空间模态还显示出了华北地区夏季气温的南北差异;华北地区夏季气温可分为环渤海型、南方型、东北型及西部型4个主要的空间分型;近57 a来华北地区夏季气温各分区的周期振荡不完全一致,但都存在着一个准18 a的周期;20世纪90年代前中期,华北地区除Ⅱ区外,其他三区都存在着一个突变点,在突变点之后,出现了5个气温大值年,即酷暑年。我国华北地区夏季酷暑成因：从500hPa环流场来看,在欧亚中高纬地区,存在显著的正负距平相间的波列,其中最大正距平中心位于蒙古地区,说明东亚中纬度地区西风带位势高度场异常偏高,有利于引导西太平洋副热带高压北上,造成华北夏季气温升高;从我国华北地区汛期降水距平场来看,汛期降水偏少,也会导致华北夏季的酷暑天气。     

秋季北极海冰对中国冬季气温的影响

利用海冰资料、中国地面气候资料、环流特征量资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了秋季北极海冰变化对中国冬季平均气温、日气温变率以及异常低温天气的影响。分析结果表明,秋季北极海冰异常偏多年中国冬季常为暖冬;异常偏少年中国冬季常为冷冬,且异常低温天气出现频率更高,常发生低温灾害事件。秋季北极海冰通过影响后期的北半球极涡、东亚冬季风和西伯利亚高压进而影响中国冬季的平均气温,且通过影响冬季异常强西伯利亚高压的出现频次,影响中国冬季异常低温天气的发生频次。合成分析结果表明,秋季北极海冰异常偏少年的冬季,中国以北亚欧大陆高纬度的偏北风较强,且中国及其以北的中高纬度地区空气异常偏冷,导致极地和高纬度的冷空气易向南爆发,造成中国冬季气温偏低,异常低温天气频发。     

祁连山近45 a年降水异常的气候特征

利用祁连山地区17个测站1960~2004逐日降水资料,统计逐年不同量级的雨日数及年降水量,对年总降水量标准化后进行经验正交展开(EOF)和旋转经验正交展开(REOF),研究其异常的空间结构及时间演变规律。结果表明,祁连山地区年降水与不同量级雨日数的气候平均分布具有地理分布上的相似性。无论年降水还是不同量级的雨日数,同纬度地区西侧明显多于东侧,祁连山东段多于西段,等值线呈西北—东南走向。年降水异常在空间上主要表现为整体一致的变化特点,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场(RLV)反映出4个异常型,即祁连山西段北坡区、祁连山东段区、祁连山中西段南坡区,祁连山中段北坡区。近45 a,祁连山西段北坡区年代际变化幅度明显,其他各区年代际变化幅度相对较小。小波分析发现,各区年降水周期变化并不一致,体现出祁连山地区年总降水的复杂性。     

1961—2008年台湾地区降水的变化

利用EOF、REOF、M-K突变检验等方法,分析了台湾地区1961—2008年降水量的变化情况,结果表明:台湾本岛年降水量丰沛,澎湖列岛的年降水较少。台湾岛年降水的空间分布既有一致性,也存在东-西部、南-北部的差异。台湾岛的年降水可分为3个气候区,即北部、中西部和东南部。除台湾岛东南部外,整个台湾地区的年降水量均有增加趋势和突变现象。     

冬、夏季风转换期间南海南部海区的气象特征

南海南部海区冬、夏季风转换时段主要的天气系统有副热带高压和热带辐合带；冬、夏季风转换的集中时段是5月上旬；气温和海水表层温度最高值时段是5月下旬；各气象要素连续变化规律与冬季风北退和夏季风逐步盛行的阶段性变化较明显；平均日变化幅度小，海水表层温度和气温日变化最高值与最低值时次差异相反，正午时段的气温又比海水表层温度值高。