中国最高、最低温度及日较差在海拔高度上变化的初步分析

本文利用中国740个气象台站1963~2012年均一化逐日最高温度和最低温度资料,分析了中国地区最高、最低气温和日较差变化趋势的区域特征及其与海拔高度的关系。结果表明:近50年气温的变化趋势无论是年或季节变化,最低温度的增温幅度都高于最高温度,且其增温显著区域都对应我国高海拔地区。除了春季,其他季节最高、最低温度及日较差的升温幅度随着海拔高度的升高而增大,其中最高温度的变化趋势与海拔高度的相关性最好。同一海拔高度上,最高、最低温度在不同年代的增幅具有不一致性:20世纪80年代,二者变化幅度最小;20世纪90年代,二者增幅最大,尤以低海拔地区最为明显。2000 m以上高海拔地区:最高温度和最低温度的变化趋势在20世纪90年代以前变化较小,而在近十年增幅十分明显;日较差季节变化大:夏季减小,冬季增加。20世纪90年代以前,最高、最低温度随海拔高度变化不大,而近20年随海拔高度升高,最高、最低温度的变化趋势几乎都是先减小后增加。高海拔地区比低海拔地区对全球变化反应更明显。     

三峡库区复杂地形下的气温变化特征

根据三峡水库坝区周边气候考察气象站1992-2004年和宜昌站1952-2004年的逐日气温资料,先用差值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析了气温随时间和地形的变化规律,结果表明：1）三峡坝区具有冬暖、夏热等特点,是湖北的夏热和冬暖中心之一,不同高度气温年或日变化具有相同位相。2）平均气温、最高和最低气温、极端最低气温、气温日较差等指标随高度升高而递减,极端最低气温日数随高度升高而递增。3）水体对库周气温具有白天降温、夜间增温的效应,增温幅度比降温幅度大,增温幅度夏季大于冬季,降温幅度夏季小于冬季。4）三峡坝区20世纪90年代之前年平均气温呈波动变化,之后有显著上升趋势;水库蓄水以后对水域周围地区有降温效应。     

西南地区东部大官山温湿梯度变化特征分析

采用西南地区巫溪大官山同一坡面10个不同海拔高度梯度观测站2019~2020年逐小时温湿观测资料,分析了气温、气温直减率、日较差和相对湿度的梯度变化特征。结果表明:观测期间,气温随海拔升高而降低,海拔2000 m以上区域秋、冬季常出现逆温或同温现象;年平均气温递减率为0.57℃/100 m,最大值出现在3月和9月,分别为0.63℃/100 m和0.62℃/100 m,2月最低为0.49℃/100 m;日较差总体随海拔升高而减小,但在海拔1065~1222 m,出现了日较差随海拔升高而快速下降的突变区;年、春季在海拔1222~2180 m,秋季在海拔1222~2550 m,出现了日较差相对稳定层,其它季节不太明显。在海拔1670 m以下区域,年相对湿度为78.5%,夏季最大（85.3%）,秋季次之（82%）,冬季再次（74.3%）,春季最低（72.3%）;随着海拔升高云雾出现频率增大,年和各季相对湿度均随之增大;海拔1670~1930 m为突变区间,相对湿度迅速增加,在海拔1930~2550 m,年、春、夏、秋季处于云中的时间较多,相对湿度变化不大;冬季由于云层低,海拔较高的区域常处于云的上方,相对湿度随海拔升高反而有所减小。      

梅里雪山地区气温和降水的时空分异及海拔效应

梅里雪山地区是中国地形起伏最大的地区之一,其气候环境复杂多变、空间分异特征显著,对区域气温和降水的系统分析有助于揭示区域内冰川变化的原因和水文循环过程。站点观测的缺乏和再分析资料的低空间分辨率是精细刻画该地区气象条件的主要制约因素。研究中首先基于有限站点观测,采用尺度因子法和月尺度的回归校正对ERA5-Land产品进行校准;然后,考虑气温和降水的海拔效应,采用Anusplin插值的方式对校准后的结果进行统计降尺度。最终获得了梅里雪山地区近30年(1990—2020年）1 km空间分辨率的气温、降水数据,并以此分析了这一地区降水、气温的时空异质性及其在不同海拔梯度上的表现特征。结果表明,区域气温以0.15℃/(10 a)的速率呈显著上升趋势,且各季节升温的幅度及分布范围各异;降水则以-41.19 mm/(10 a)的速率呈显著下降趋势,整个区域呈“变暖变干”的倾向。区域增温具有明显的海拔依赖性,海拔低于4000 m和>5000 m时,增温不随海拔变化而变化,当海拔处于4000~5000 m时,增温幅度随海拔升高而增加。区域降水也具有显著的海拔梯度效应,当海拔<5000 m时,西坡降水随海拔的升高而减少,当超过该海拔后降水随海拔升高而增加;东坡降水始终随海拔升高而增加。梅里雪山气候变化的时空分异特征是大气环流背景和复杂地理环境共同作用的结果。区域持续的变暖及降水的减少可能会进一步加重该区冰川水资源的流失。     

近50 a鲁中地区最高最低气温非对称性变化特征

利用1966—2015年鲁中地区8个气象站逐日气温观测资料,通过分析年平均日最高气温、日最低气温和气温日较差的时空变化规律,研究该区域最高最低气温非对称性变化特征。结果表明:鲁中地区年平均日最低气温随时间变化呈显著增加趋势,自1998年开始突变增温,存在2~4 a的显著性周期,空间变化强度中心在中西部平原地区,在第二特征向量上存在空间变化的差异;年平均日最高气温随时间变化增加趋势不明显,存在2~4 a的显著性周期,主要空间变化规律与日最低气温一致,第二特征向量上存在平原和山区的变化差异;气温日较差随时间变化呈显著降低趋势,90 a代后呈极显著下降趋势,存在2~4 a的显著性周期,空间变化规律与日最低气温的空间变化规律一致。     

低温危害杂交晚稻结实的研究续报

前言 在79年参加“全国杂交稻低温冷害指标及其随纬度和高度变化规律性探讨”的基础上,80年继续参加这项联合试验,进一步验证低温危害杂交晚稻开花结实的指标。现将我站的结果续报如下。     

1975—2016年秦巴山区极端气温事件的空间差异性分析

利用秦巴山区88个气象站1975—2016年的逐日气温数据,结合16个极端气温指数分析了秦巴山区极端气温阈值的空间分布及极端气温事件变化趋势的海拔依赖性。结果表明：极端气温阈值存在明显的空间分布差异,表现为极端低温阈值与极端高温阈值由西北向东南均有增温趋势;总体来看,极端气温暖事件（SU25、TR20、TX90P、TN90P、WSDI）增加幅度大于冷事件（FD0、ID0、TX10P、TN10P、CSDI）减少幅度,且变化趋势较冷事件更显著;全区霜冻日数、夏日日数、冷夜日数、暖昼日数及高温极值（TXx、TXn）变化均比较显著;区域作物生长期西部增长趋势较东部显著,多数站点变化幅度在3~6 d/10a之间;海拔越高发生极端低温事件的气温越低,极端低温阈值变化趋势为-0.36℃/100m;海拔越低发生极端高温事件的气温越高,极端高温变化趋势达0.5℃/100m,且均通过99%的信度检验;区域极端气温极值指数的变化趋势与海拔呈显著正相关,具有明显的海拔依赖性,表现为海拔越高,极值指数增加趋势越明显。     

丽水山地海拔对人体舒适环境的影响

利用2016—2020年丽水市358个区域自动气象站逐日气温、相对湿度、风速等观测资料,使用人体舒适度评价指标,应用数理统计方法研究丽水山地海拔对人体舒适环境的影响,从而对不同季节丽水山地人体舒适环境进行区划。结果表明：丽水山地年平均人体舒适度指数为586,属于“凉爽,较舒适”等级。人体舒适度指数随海拔的升高而降低,海拔每上升100 m,年平均人体舒适度指数下降08;盛夏7—8月人体舒适度指数递减率增至10/100 m,冬季降至06/100 m。夏季海拔约300 m以上区域人体感觉“较舒适”,其中盛夏7—8月海拔约800～1 800 m感觉“舒适”;春、秋季海拔约1 500 m以下感觉“较舒适”,500 m以下低海拔山区和平原地区人体感觉“舒适”;冬季海拔约1 500 m以上的高山区域表现为“冷”。     

昆仑山北部夏季降水多尺度时空变化特征

选用昆仑山北部2016—2020年6—8月14个国家气象站、240个加密区域自动气象站逐小时降水资料,针对“季-月-日-时”时间尺度,以沿海拔高度梯次下降划分的高山区、中山区、低山区和平原区为空间尺度,分析昆仑山北部夏季降水多尺度时空变化特征。结果表明：（1）近5 a昆仑山北部夏季平均降水358.5 mm,小时降水和小时强降水频次分别为301次和74次;日降水极值95.4 mm出现在低山区,小时降水极值64.0 mm出现在平原区。（2）夏季和6—8月逐月降水、平均日降水和小时降水、小时降水频次5个要素特征量均呈“南多北少”的空间分布特征,均随海拔梯次下降而减少;最大小时降水则为反相分布,随海拔梯次下降而增多,小时强降水更易出现在海拔较低的低山区和平原区。（3）夏季降水日变化特征显著,中午至前半夜小时降水的大值中心随时间逐渐偏向低海拔区,大值中心由南向北偏移;小时降水的峰值时间和降水增强时段均随海拔梯次降低而后延,4类区域小时降水峰值均在白天出现,其中低山区和平原区峰值发生在午后。低山区和平原区午后强对流天气造成的短时强降水及其引发的中小河流山洪、滑坡、泥石流等地质灾害是防范重点。     

近51年海南岛极端气温事件分析

利用1970—2020年海南岛18个气象站点逐日气温资料和数字高程数据,选取12个适用于研究区的极端气温指数,结合气候倾向率、相关分析等方法,分析了海南岛近51 a极端气温事件时空分布特征,并探讨极端气温事件与海拔、区域的关系。结果表明：近51 a海南岛极端气温冷事件(霜日日数、冷夜日数、冷昼日数、冷持续日数)呈减少趋势,极端气温暖事件(夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、热持续日数)呈增加趋势,且增加幅度明显大于冷事件减少的幅度,极端低温阈值和高温阈值、日最高温极小值和极大值以及日最低温极小值和极大值均存在升温倾向,升温幅度在0.25～0.47℃/(10 a)之间;极端气温冷事件的变化趋势与海拔存在显著负相关关系,极端气温暖事件的变化趋势与海拔相关性较小;各极端气温指数在海南岛不同地区变化趋势的方向一致,但变化幅度的空间差异性较大,大部分极端气温指数在中部山区变化最明显,极端低温、高温阈值、霜日日数和夏日日数在南部地区变化幅度小于其他地区。     

1961~2010年京津冀及其周边区域温度日较差变化特征

通过对1961~2010年北京-天津-河北及其周边区域均一化处理的194个站点的气温分析,得到了该区域近50年的年平均和季节平均温度日较差的时空变化特征。结果表明:区域内北部及西部的高原与山区的年平均日较差较大,中部和东部的平原、沿海、大城市与孤立的山区的年平均日较差较小,各个季节的季节平均日较差具有类似特征,在春季、秋季、冬季和夏季依次减弱。区域年平均日较差近50年下降趋势为0.21℃(10 a)^-1,在平原及南部区域下降趋势最明显,季节平均日较差在大部分地区呈明显下降趋势,下降趋势由大到小依次为冬季、春季、夏季和秋季。     

石家庄地区近46a温度变化特征

利用石家庄地区1961～2006年5个气象站气温资料,分析了该地区的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均日较差以及炎热日和寒冷日的年际以及各月的变化特征。分析结果表明,近46a来,石家庄地区的气候显著增暖,平均气温冬季增暖幅度最大,夏季最小,2月份增暖幅度最大,5月份最小。与平均气温变化趋势相一致,最高温度和最低温度也呈上升趋势,其中最低温度的升高趋势远大于平均气温和最高温度。石家庄地区中东部增暖幅度较大。近46a平均日较差显著减小,这主要是因为最低气温的升高幅度大于最高气温。寒冷日数显著减少,炎热日数增加不明显,西部、北部和南部的炎热日数甚至呈弱的减少趋势。     

基于多模式的新疆最高(低)气温预报误差订正及集成方法研究

干旱区由于气温日较差大,气温预报难度偏大,尤其是最高、最低气温预报。利用2013—2015年ECMWF、T639、DOGRAFS、GRAPES 4种模式24 h内气温预报产品,采用递减平均订正法以及集合平均和加权集合平均法,设计2种订正集成方案,即方案1是对多模式气温预报先集成后订正,方案2是先订正后集成,对新疆地区日最高气温和最低气温预报的误差订正及集成效果进行对比检验。结果表明:(1)4种模式对新疆气温预报的准确率表现为ECMWF模式整体最好,DOGRAFS模式最差,且最低气温的预报准确率提高程度高于最高气温;(2)对于新疆不同区域,最高(低)气温预报准确率北疆高于南疆,西部高于东部,平原高于山区,且冬季的订正能力大于其他季节;(3)加权集合平均法优于集合平均法,先订正后集合方案优于先集合后订正方案;(4)方案2对2015年7月13—30日和2014年4月22—24日两次极端高、低温天气过程的最高(低)气温订正效果明显。     

低温危害杂交晚稻结实的研究初报

近年来杂交稻的种植面积不断扩大,产量显著提高,并已成为提高水稻产量的一项重要措施。但由于杂交稻生育后期的抗寒性较差,适温幅度较窄,以及人们对低温危害其结实的规律性认识不足,未能采取积极有效的防御措施,在社、队和年际之间尤以晚季栽培的产量不稳定。连续几年来在参加“全区水稻两寒协作试验”的基础上,79年参加“全国杂交稻结实的低温冷害指标及其随纬度和高度的变化规律的探讨“联合试验,探索低温危害杂交晚稻结实的一些生理原因,鉴定低温危害结实的指标,为充分发挥杂交稻的增产潜力,合理利用有利的气候资源,进行防御和农业气象服务方面提供依据。     

北京小海陀山区雪面温度预报模型研究

基于2019年10月至2020年3月北京市延庆小海陀山区高海拔站点二海坨站和低海拔站点长虫沟站逐时气象观测数据,分析小海陀山区雪面温度演变特征及其与气象因子的相关性。采用BP神经网络及逐步回归方法建立该地区两站的雪温预报模型并进行效果检验。结果表明:(1)小海陀山区积雪时段雪温逐小时变化幅度较气温更显著,雪温与气温及总辐射呈明显正相关,气温及总辐射是影响雪温变化的主要因子;(2)基于神经网络方法建立的雪温预报模型效果优于逐步回归方法建立的雪温预报模型,模型效果低海拔站点优于高海拔站点,夜间优于白天;(3)区分白天与夜间的分时段建模方案更适用于低海拔站点。     

南疆盆地1 96 1—2005年气温变化特征

通过对新疆南疆盆地近45a气温变化特征分析,发现南疆盆地年平均气温在1989年开始发生暖突变。从1980年代末夜间温度开始异常升高,白天温度也随之升高,从而导致南疆盆地整体温度异常暖突变。最高、最低气温和气温日较差的变化具有明显的季节差异。在各个季节中,秋季和冬季温度的异常偏暖对年平均温度异常暖突变的贡献最大。在各种温度升高过程中,升温幅度最大的是最低气温,而最高气温的升温幅度远小于最低气温,从而日较差表现为减小的趋势。     

渤海湾西部沿岸地区气温特征的观测研究

在渤海湾西岸沿着垂直于海岸的方向从海边向内陆设置了4个自动气象观测站,以10 min为时间间隔观测地面15 m处气温。基于这些野外观测数据和邻近气象台站的温度观测数据,对渤海湾沿岸地区气温的时空变化特征进行了分析。结果表明：秋、冬季气温升降迅速,夏季气温升降缓慢;冬季和夏季气温日较差小,秋季气温日较差大;日平均气温与日最低气温从海边向内陆逐渐降低,日最高气温和气温日较差从海边向内陆逐渐升高;夏季海陆风日的气温时空变化显著,海边地区的气温日变化幅度小,内陆地区的气温日变化幅度大,海陆温差随着离岸距离的增加不断加大;秋、冬季海陆风日的海边和内陆之间的气温日变化幅度小,海边和内陆之间的海陆温差变化幅度基本相当;海陆风环流影响海岸地区气温的时间范围主要是海陆风日,空间范围初步确认是从海边伸向内陆10 km左右,估计最大范围可能是从海边伸向内陆50~60 km左右。     

近60年来祁连山极端气温变化研究

利用24个气象站点1961-2017年逐日最高、最低和平均气温资料,采用CCl/CLIVAR气候变化检测监测和指数专家小组(ETCCDI)所推荐的12个极端气温指数,分析了祁连山区极端气温指数的时空变化及其原因。结果表明:极端气温暖指数以祁连山中部和东部为较小变暖幅度区,向外围递增,极端气温冷指数的空间分布由南向北递减。相较暖指数,冷指数变暖幅度更大;夜指数变暖幅度大于昼指数,这与气温日较差显著减少具有一致性;生长季长度明显延长;冰冻日数、霜冻日数显著减少,减少幅度较大的区域集中在祁连山南部。1985年后尤其在20世纪90年代期间祁连山加速变暖,2000年后变暖趋势有所减缓,2010年后变暖幅度大幅增加。海拔越高,极端气温指数的变暖幅度越大,高海拔区(2500 m)极端气温冷指数变化明显,低海拔区(2500 m)极端气温暖指数变化明显。北大西洋年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)、热带北大西洋指数(Tropical Northern Atlantic Index,TNA)、热带南大西洋指数(Tropical Southern Atlantic Index,TSA)、北热带大西洋海表温度指数(North Tropical Atlantic Index,NTA)、加勒比地区海温指数(Caribbean Index,CAR)对祁连山极端气温暖指数的影响强于极端气温冷指数,中热带太平洋海温(Nino 4)主要影响极端气温冷指数,南海夏季风(South China Sea Summer Monsoon Index,SCSSMI)主要影响极端气温暖指数。     

1873—2009年上海气温日较差变化及其影响因素

利用1873—2009年中国上海市11个气象站地面气象观测资料和1951—2009年北极涛动指数、1873—2000年西伯利亚高压强度等资料,分析了上海地区气温日较差的时间变化特征,以及大气环流异常变化、其他气象要素变化和城市化发展对气温日较差的影响。结果表明：过去137 a,上海气温日较差呈显著减小趋势,减小幅度为0.15℃/10 a。上海四季气温日较差均呈现出显著下降趋势,其中秋季气温日较差下降幅度最大,冬季气温日较差下降幅度最小。近60 a来,北极涛动指数表现出从负位相向正位相转变的趋势;而近130 a来,西伯利亚高压强度表现出由正距平向负距平转变的趋势,导致中国上海最低气温上升幅度大于最高气温的上升幅度,进而导致气温日较差的减小。在四季及全年,上海气温日较差的减小与日照时数的减少呈显著正相关,而与降水量的增加呈负相关。城市化对气温日较差的减小有明显影响。     

近56a新疆塔里木盆地非对称性增温变化特征分析

基于塔里木盆地25个气象台站1960—2015年的气温数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法分析了年、季平均气温、最高气温、最低气温及日较差的时空变化特征。结果表明:56 a来,研究区年平均最高、最低气温在时间变化上呈非对称性增长,年平均最低气温变率为年平均最高气温变率的1.5倍。区域间的变暖幅度大致随纬度差异由北向南递增。不同季节增温幅度亦表现出非对称性,冬季平均气温、最低气温增幅均为全年最高,夏季最低,秋季最高气温增幅最高,夏季最小。四季平均气温的升高主要与最低气温的显著升高关系密切。年平均气温日较差呈显著下降趋势,气候倾向率为-0.19℃/10 a。平均气温和最高气温的气候突变年份基本都发生在1993年前后。