MULTI-SCALE ANALYSES OF SURFACE AIR TEMPERATURE VARIATIONS FOR THE NORTHERN HEMISPHERE AND CHINA DURING THE LAST ONE HUNDRED YEARS*

Using multi-resolution theory of wavelet analysis,this paper studies the multi-scale structure of surface air temperature variations for the Northern Hemisphere and China during the last one hundred years.The results show that the climatic variations for the Northern Hemisphere can be described as 3 hierarchies corresponding to the larger-scale changes.They are the cold period before 1919,the warm period from 1920 to 1978 and the warmer period after 1979.The larger-scale hierarchical changes obviously show qualities of climate jump.The years 1920 and 1979 are the jump points of climate change.The surface air temperature variations for China are not entirely analogous to the Northern Hemisphere,and the main contrasts are that China is in the cold period after 1955 and the jump point of warming is 1987.The surface air temperature variations for the Northern Hemisphere and China during the last one hundred years obviously show the hierarchical structure of multi-scale changes and the qualities of climate jump.     

云南近百年气温变化与8月低温冷害天气

用小波理论对云南近百年气温变化与８月低温冷害天气的气候学特征进行了分析，结果表明云南近百年来的气温变化主要经历了４个较大时间尺度的演变，它们分别是１９１９年以前的偏冷期，１９２０～１９５４年的偏暖期，１９５５～１９８６年的偏冷期及１９８７年以后的偏暖期，对应于这４个较大时间尺度的层次演变，云南的气温变化表现了十分明显的为特性，其冷暖交替的突变点分别发生在１９２０，１９５５和１９８７年，云南８月低温     

全球、中国及云南近百年气温变化的层次结构和突变特征

用文献［１］建立的自适应多分辨数据波滤器进行了全球、中国及云南近百年气温变化的层次结构和突变特征分析。结果表明：（１）全球近百年来的气温变化对于较大时间尺度的演化来说主要特征是变暖,并为３个层次：即１９１９年以前的偏冷期;１９２０－１９７８年偏暖期和１９７９年以后的更暖期。对应于这种较大时间尺度的层次演变,全球的气温变化表现出十分明显的突变特征,两上最明显增暖的突变点分别发生在１９２０年和１９７９     

连续小波变换在云南近百年气温和降水变化分析中的应用

用Ｍａｒｒ小波和Ｍａｏｒｌｅｔ小波分析了云南近百年的气温和降水变化,得了云南近百年来气温和降水变化的一些多时间尺度演变特征和突变特征,这些特征为云南短期气候预测服务提供云南近百年气候变化的多时间尺度演变规律和背景具有十分重要的实际意义。     

MULTI-HIERARCHICAL STRUCTURE AND JUMP OF TEMPERATURE FOR THE GLOBE, CHINA AND YUNNAN OVER THE PAST 100 YEARS

An analysis has been conducted of the multi-hierarchical structure and jump of temperature variation for the globe, China and Yunnan Province over the past 100 years using an auto-adaptive, multi-resolution data filter set up in You, Lin and Deng (1997). The result is shown below in three aspects. (11 The variation of global temperature in this period is marked by warming on a large scale and can be divided into three stages of being cold (prior to 1919), warm (between 1920 and 1978) and warmer (since 1979). Well-defined jumps are with the variation in correspondence with the hierarchical evolution on such scale, occurring in 1920 and 1979 when there is the most substantial jump towards warming. For the evolution on smaller scales, however, the variation has shown more of alternations of cold and warm temperatures. The preceding hierarchical structure and warming jump are added with new ones. (2) The trend in which temperature varies is much the same for China and the Yunnan Province, but it is not consistent with that globally, the largest difference being that a weak period of cold temperature in 1955-1978 across the globe was suspended in 1979 when it jumped to a significant warming,while a period of very cold temperature in 1955-1986 in China and Yunnan was not followed by warming in similar extent until 1987. (3) Though there are consistent hierarchical structure and jumping features throughout the year in Yunnan, significant changes with season are also present and the most striking difference is that temperature tends to vary consistently with China in winter and spring but with the globe in summer and fall.     

城市区域下垫面性质和位置差异对太阳辐射平衡的影响

介绍了时间序列的经验模态分解(EMD)方法，将EMD方法应用于近400年北半球重建平均气温资料的分析，从气候时间序列中提取气候信号中各个尺度的变化，进而分析气候的周期性振荡在20世纪的20年代变暖、40年代变冷及70年代变暖的可能作用。     

华南地区未来地面温度和降水变化的情景分析

利用英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,模拟分析基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)2000年发布的<排放情景特别报告>(SRES)中设计的B2情景下华南区域2071～2100年的温度和降水量的可能变化,结果显示:2071～2100年均地面温度相对于气候基准时段(1961～1990年)上升约2～4 ℃;华南区域未来夏季降水量在22°N以北区域较气候基准时段增加,而以南区域减少;冬季降水则表现为华南区域较气候基准时段减少.2071～2100年华南区域的温度气候趋势系数为正值,年均降水气候趋势系数为负值.2071～2100年的高温事件和强降水事件的发生频率均比气候基准时段明显增加.     

近百年四季西太平洋副热带高压的变化

文中设计了一种根据网格点高度值拟合副热带高压强度、西界、北界 3种指数的方法。根据这个方法 ,利用重建的 1880～ 195 0年 5 0 0hPa月平均高度序列 ,计算了 195 1年之前 70a的副热带高压指数 ,与 195 1～ 1999年的实测指数合成一个 12 0a的序列 ,研究了西太平洋副热带高压的年际与年代际变率。     

北半球海平面气压对太阳黑子11年周期的响应

研究太阳黑子数11年周期对大气环流的影响,一般都用时序迭加法或排表法。这些方法的基本特点是,当资料足够长时,有可能消除大气中的其它周期而突出对太阳活动11年周期的响应。但由于资料年代的限制,往往达不到理想的效果。本文用带通滤波器对北半球每个格点的年平均海平面气压资料(1899—1986年)进行滤波计算,然后讨论滤波后的海平面气压11年周期的分布以及对太阳黑子数11年周期的响应。     

A STUDY ON THE VARIATIONS OF ANNUAL FREQUENCY FOR TROPICAL CYCLONE IN NORTHWEST PACIFIC DURING THE LAST HUNDRED YEARS

In this paper, a study on the variation of annual frequency of tropical cyclone (TC) and its relation with SST, Southern Oscillation index, sunspot relative number and number of days for specific circulation patterns was made by using 1884-1988 data of annual frequency for Northwest Pacific TC occurrence, which had been corrected to tendencies.Preliminary results indicated that in the variation of annual TC frequency there exist obvious p.6riods of 21, 31, 15 and 6 years and sustaining periods lasting 12 years in average.Well-defined processes of inflexion were observed in 1931, 1959 and 1977 over the past hundred years.The results also suggested insignificant statistic tendency of annual TC frequency increasing (decreasing) in winter/spring (summer/autumn )in the El Nino years.When the stratosphere was in the zonally westerly phase, the northern zonal circulation would abnormally develop and solar activity would enhance to favour the generation and development of TC.     

近百年西北太平洋热带气旋年频数的变化特征

利用经趋势订正的１８８４－１９８８年西北太平洋热带气旋年频数资料，分析了热带气旋年频数的多年变化及其与海面温度、南方涛动指数、太阳黑子数和环流型日数等的统计关系。初步结果表明，热带气旋年频数的变化具有明显的２１年、３１年、１５年和６年左右的周期和持续期平均为１２年左右的阶段变化；近百年来有三次较明显的转折，分别出现在１９３１、１９５９年１９７７年。热带气旋年频数在厄尔尼诺年有冬春季偏少、夏秋季偏多     

近四百年北半球气温变化的分析:EMD方法的应用

利用一个二维非弹性非静力的数值模式，讨论了初始扰动的尺度对于对称不稳定发展的影响。结果表明：虽然对称不稳定是β-中尺度的不稳定，但其不一定必须由β-中尺度的扰动来激发；由不同水平尺度的扰动所激发的倾斜环流有不同的特点；对称不稳定倾斜环流可能存在最小临界尺度；对称不稳定的发展存在最优扰动水平尺度，而扰动的垂直尺度对于对称不稳定的发展影响不大。     

1960～2000年中国不同季节的气温分区及趋势

利用中国486个测站1960-2000年逐日气温观测资料，采用分层聚类和相似分析方法，对中国月、季、半年、年平均气温进行了区划，通过动态分析分层聚类过程中组内和组间平均相关系数的差异指标，为不同季节气温分析、预测研究找到适宜的分区方案。得到中国年平均气温分区为23个区；冬、夏半年均为22个区；春、夏、秋、冬季分别为24、28、26、28个区；1～12月分别为24、23、18、18、18、25、19、20、29、31、18、24个区。在全球变暖的气候背景下，各区域年、季气温在变化趋势、阶段异常、极端变化上均有明显的区域差异。     

A STUDY ON THE VARIATIONS OF CIRCULATION PATTERN IN THE NORTHERN HEMISPHERE AND CLIMATE CHANGE IN CHINA FOR THE RECENT 100 YEARS

The time series of annual frequency of the circulation patterns W,C,E in the Northern Hemisphere and annual mean temperature of Beijing (T_B),Shanghai (T_S) and the whole country (T_C) in the period 1891-1990 are expanded as a long-term tendency,a periodic function and a random function.The coherence between circulation and temperature is calculated and analyzed.The abrupt change of circulation and temperature in the last 100 years is revealed with the methods of the accumulated anomalous curves,the signal/noise ratio as well as the Mann-Kendall test.The correlations between anomalous circulation and climate are discussed with some explanations.     

RECONSTRUCTION OF WINTER TEMPERATURE IN CHINA FOR THE LAST 500 YEARS

Winter temperature in China during the last 500 years was constructed based on historical data about the freeze-up events,the heavy snow and the agricultural damages brought about by cold weathers in East China (25°N-35°N,115°E-120°E).Fisrt,the data about the freezing of rivers and lakes and those about snowfall in this region were compiled and evaluated on the basis of an ordinal scale.Then the series of freeze-up events and heavy snow were produced separately and the combination of these series was made to generate a consistent series that reflects the changes in the degree of coldness in winter during the last 500 years.Finally,a reconstruction of winter temperature was camied out at a resolution of 10 years based on a calibration of a regression between recent temperature observations and the cold winter series constructed.     

我国近百年气温变化的奇异谱分析

用奇异谱方法分析我国近百年平均气温的准周期性,结果表明：我国平均气温的年际变化以２～３ａ周期振荡为主,同时１ａ左右的准同期振荡也较强,和同期北半球平均气温的准周期性有差异,不过它们的准１ａ周期振荡随时间的阶段性变化特征非常相似。将我国大致分成７个区域,对７个区域代表站气温进行奇异谱分析,结果表明：各区气温的准周期振荡及其随时间的变化互不相同。华北、东北、西北、和青藏高原４区气温以１ａ周期振荡最为显     

近35年江苏沿海气温变化对北半球增暖的响应

采用主分量分析与回归估计相结合的方法,研究近３５年来江苏沿海气温变化对半球增暖的响应状况。根据北半球平均增暖的条件,推求未来气候情景下该区各地增暖的可能幅度及其可靠性。结果表明（１）北半球增暖背景下,本区夏季气温变化趋势和年际振动的响应,具有很大的不确定性;     

沈阳近百年的温度变化特征及其环流形势分析

沈阳地处全球温度变化的敏感带，在近百年的温度观测记录中，沈阳的温度变化呈逐渐上升之势，近百年增高约1．7℃，这种上升趋势在冬季远比夏季明显。沈阳的年平均温度变化有一个12a的周期，各周期温度基本呈阶梯状上升，20世纪末的周期冬季平均温度比世纪初的周期升温2．8℃左右。从近50a的极端温度的变化趋势来看，极端最低温度明显升高，而极端最高温度并没有上升，变化趋势甚至略下降，以致冬、夏两季温差缩小。从沈阳的最低平均温度和最高平均温度变化来看，两者均随时间逐渐升高，说明沈阳市的增温不仅是最低温度升高造成的，最高温度的增温作用亦十分重要。从冬季环流形势分析来看，东亚大槽及其后弱脊和地面蒙古高压在上世纪80年代、90年代明显减弱，使得冷空气向南侵袭的径向气流减弱，是导致位于冷空气通道中的沈阳冬季增温明显的原因之一。     

近500年我国东部冬季气温的重建

本文利用近500年(1470—1979)我国东部(25°N—35°N,115°E—120°E)冬季河湖结冰和大雪、冰冻以及有关寒冷灾害记载,重建了这一时期的气温序列。首先将这些记载按照其反映气候寒冷的程度分别分为3级,然后根据他们各自与冬季气温的关系按不同权重加以组合,并导出一个冬季寒冷指数。最后利用近百年实测资料建立了该指数与相应10年平均气温距平的关系,从而得到了自1470年以来我国冬季气温的10年平均距平序列。结果表明,相对于近30年(1951—1980年)平均气温而言,过去500年总的来讲是偏冷的,其中包括3个主要冷期。30年滑动平均距平在-1.0℃以下的分别为1490—1519,1630—1699和1830—1889年,其中最冷的1840—1869年比近30年平均低约1.5℃,16世纪中后期和整个18世纪相对较为暖和,但仍比近30年平均低0.3—0.4℃,本世纪20至40年代为最暖期,其次为1520—1549年,前者比近30年高0.3—0.4℃,后者高0.2—0.3℃。     

近百年北半球陆面降水资料的插补及初步分析

采用ＥＯＦｓ展开方法插补延长了一个北半球陆面月降水资料,并讨论了该资料插补工作的合理性。利用该资料初步分析了近百年北半球陆面降水的基本特点。