土壤湿度年际异常对中国春、夏季气候模拟的影响

基于NCAR大气模式CAM3.1模式,设计了有、无土壤湿度年际异常两组试验对中国区域近40a(1961-2000年)气候进行了模拟。从气候态和年际变率的角度,通过分析两组试验的差值场来探讨土壤湿度年际异常对气候模拟的影响,并初步探讨了影响的可能机制。结果表明:模式模拟的温度和降水对土壤湿度的年际异常非常敏感,土壤湿度的年际变化对中国春夏季气候及其年际变率均有显著影响。当不考虑土壤湿度年际异常时,模式模拟的春夏季平均温度、最高温度、最低温度在我国大范围内降低,春夏季降水在东部大部分地区明显减少,西部增加。而模式模拟的春夏季温度、降水年际变率在中国大部分地区减弱。但当考虑土壤湿度的年际变化,则能在一定程度上提高模式对气候年际变率的模拟能力。在进一步分析表明土壤湿度年际异常时,主要通过改变地表能量通量和环流场,对温度、降水产生影响。当不考虑土壤湿度年际异常时,地表净辐射通量减少,地表温度降低,感热通量减少。感热通量差值场的空间变化和温度差值场的空间变化一致,感热通量对温度有一定影响。而潜热通量差值场的空间变化和降水的差值场的空间变化一致,可见降水受地表潜热通量的影响。土壤湿度年际异常引起的环流场的变化也是导致气候变化的原因之一,地表能量和环流场年际变率的改变对春夏季气候年际变率存在一定影响。     

土壤湿度年际变化对中国区域极端气候事件模拟的影响研究Ⅱ.敏感性试验分析

利用NCARCAM3.1大气环流模式,设计了有、无土壤湿度年际异常的两组数值试验,探讨了土壤湿度年际异常对极端气候事件模拟的可能影响。结果表明,模式模拟的极端气候事件对土壤湿度异常十分敏感,土壤湿度异常对极端气候指标的多年平均空间分布、年际变率以及年际变化均具有重要影响。当不考虑土壤湿度的年际异常时:(1)模拟的暖夜日数、暖昼日数和热浪持续指数的发生频次在全国范围内均明显减少,而霜冻日数则明显增加。极端降水指标的响应表现出明显的空间差异,极端降水频次在江淮流域明显减小,而极端降水强度则表现为东北减弱、长江流域增强;中雨日数和持续湿期在我国大部分地区减少。(2)极端气温指标的年际变率在我国大部分地区呈减小趋势;而极端降水事件的变化则较为复杂,极端降水频次和极端降水强度的年际变率在长江以南有所增强,而北方地区则有所减弱。中雨日数和持续湿期的年际变率在我国呈现出较为一致的减少趋势。(3)模式对暖夜日数、霜冻日数的年际变化的模拟能力明显下降,并对4个极端降水指标的年际变化的模拟能力在全国多数区域均有不同程度的下降。     

重庆地区年气温与降水量变化特征及对NPP的影响

选取重庆34个测站1959—2001年共43年逐月平均气温和降水量资料, 利用Thornth-waite Memoriae模型, 即根据植物生物产量与年平均气温、年降水量之间的关系用实际蒸散量估算NPP (净第一性生产力), 采用EOF及MHF小波等方法分析重庆地区年平均气温、降水量及NPP的时空变化特征及相互关系, 最后采用Thornth-waite Memoriae模型分析气温、降水变化对NPP的影响, 并结合未来气候预测结果对NPP的变化进行了预估。结果表明:重庆区域的年平均气温、年总降水量及NPP空间变化均比较有规律, 在整个时间域内, 气温呈下降趋势, 而降水变化趋势不明显, NPP略有下降, 但它们都具有明显的阶段性变化特征, NPP与降水的变化趋势比较一致; 在不同时间尺度上, NPP的变化趋势与降水接近, 在10年时间尺度以下时, 它与气温变化关系不明显, NPP与降水的年际振动特征明显, 而气温的年代际振动特征较显著; 重庆地区“暖湿型”气候对NPP增加最有利, 而“冷干型”气候对NPP增加最不利, 未来50年内重庆地区气温及降水变化趋势将有利于NPP的增加, 2030年前后可能达到最大值。     

中国南方春季土壤湿度对夏季干热少雨复合事件的影响

针对中国南方极端气候事件成因,本研究综合考虑高温、少雨和干燥三种极端事件,将其异常同时超出1959—2022年间1倍年际标准差定义为干热少雨复合事件,通过合成分析和相似环流-动力调整方法,研究了春季土壤湿度对夏季干热少雨复合事件的影响及物理机制,进一步对2022年夏季南方极端干热少雨复合事件开展深入分析。结果表明:1)中国南方地区春季土壤湿度与夏季气候局地耦合的热点与2022年夏季气温、降水和相对湿度的变率高值区基本吻合;2)春季长江流域及黄淮地区土壤偏干,且东南地区偏湿时,夏季出现干热少雨复合极端事件概率加大;3)春季土壤湿度通过调节局地蒸散和净辐射能量的分配影响夏季气候变率。本研究对改善干热少雨复合事件的预测具有重要参考价值。     

中国土壤湿度的分布与变化 II. 耦合模式模拟结果评估

利用中国区域土壤湿度观测资料,对目前世界上较具有代表性的14个全球海-陆-气耦合模式模拟的中国区域土壤湿度进行了评估,发现尽管几乎所有的耦合模式基本都能够再现实际的土壤湿度空间分布,但模拟的土壤湿度季节循环和年际变化,却与观测相差较大。除了少数模式中降水变化与土壤湿度变化的关系不明显外,大部分模式都揭示了前期降水对后期土壤湿度变化的显著影响,在部分模式中,前期降水对土壤湿度的影响偏强。耦合模式在土壤湿度模拟上的偏差,主要来自降水模拟上的偏差。在土壤湿度的年平均和夏季平均空间分布、年际变化方面,高分辨率模式（水平格距高于1.875°×1.875°）的结果,整体上要好于中（水平格距在1.875°×1.875°与3.75°×3.75°之间）、低(水平格距小于3.75°×3.75°)分辨率的模式;而中等分辨率模式结果相对于低分辨率而言则优势不明显。     

吉林省春季土壤湿度与气候因子关系

利用吉林省2003—2018年春季土壤湿度数据及同期的气温、降水数据,分析了春季土壤湿度的时空分布特征及其与气候因子的关系.结果表明:吉林省春季土壤湿度总体上呈西低东高分布趋势,16 a无明显趋势变化,2010年是土壤由适宜、轻旱向适宜、偏湿状态发展的转折期.春季土壤湿度与降水量呈正相关关系,与平均气温为负相关关系.季节尺度上,影响春季土壤湿度的主要气候因子是前一年秋季和冬季降水量、前一年冬季平均气温、当年春季平均气温.候尺度上,气温影响时效为4候或以上;降水影响时效为1～2候.春耕生产服务中应重点关注前1～2候的降水情况.     

中国冬季气温季节内变率特征及环流分析

提: 要:利用中国冬季逐日平均气温均方差作为气温季节内变率指标,分析其变化特征并探讨引起季节内变率异常的环流背景.结果 表明,中国冬季气温季节内变率总体呈减弱趋势,对气候增暖趋势响应明显,其年代际变化和东亚冬季风年代际转折时间相吻合.当气温季节内变率异常偏强时,冬季平均环流场上呈类似准正压结构,平流层极涡偏弱,对流层中...     

RegCM3对东亚环流和中国气候模拟能力的检验

使用RegCM3区域气候模式,嵌套ERA40再分析资料,对东亚地区进行了15年（1987～2001年）时间长度的数值积分试验,分析了模式对东亚平均环流及中国地区气温和降水的模拟。结果表明,模式对东亚平均环流的特征和中国地区降水、地面气温的年、季地理分布和季节变化特征均具有一定的模拟能力,对气温和降水年际变率的模拟也较好。此外模式模拟在测站稀少地区,可以提供局地如降水分布更可靠的信息。模式对气温的模拟存在1-3℃的系统性冷偏差;对中国地区降水地理分布的模拟也存在一定偏差,如对年平均降水的模拟中,降水最大值位置与观测有一定差距,特别是对冬季降水中心的模拟存在较大偏差。模式模拟的夏季降水,在中国北方地区总体偏大100-200 mm,南方总体偏小100-200 mm。模式对地面气温的模拟效果好于降水。     

江苏夏季逐日降水极值统计特征诊断研究

本文利用江苏省5个代表性测站历年逐日降水资料，借助于非正态假设下的（Gamma分布）极值统计特征诊断方法，由一般平均统计特征量（均值，方差，自相关），估计计算其极端降水统计特征（平均出现频率，间隔时间，持续时间）并分析其年代际变化规律，结果表明，江苏地区夏季降水极值特征的年际和年代际变率具有一定的规律性，降水量极值出现频数的年际变化具有准2-3年和准7-10年周期。指出降水极值出现次数不仅取决于降水量，还取决于逐日降水变率和各年内降水的持续性。     

天峨县近30a降水与气温的气候特征分析

对天峨县气象站1984-2013年降水量、年平均气温、季节降水、季节平均气温、月平均降水量、月平均气温、极端气温变化特征及不同年代降水、气温特征等进行统计分析。结果表明:天峨县近30a年际降水变化呈下降趋势,年际平均气温呈上升趋势,多年平均降水量为1339.3mm,多年平均气温为20.5℃。各季节、各月降水分布不均,气温呈明显的季节划分,夏季(6-8月)平均降水量最多,占全年平均降水量54%,冬季最少,占全年平均降水量5%,月平均降水量最高峰出现在6月;一年最热的月份是7月,极端最高气温变化不大,极端最低气温呈下降趋势。20世纪80年代中后期降水正常略少,90年代属于丰水期,进入21世纪后,降水量偏少,从20世纪80年代中后期一直到21世纪头十年气温呈上升趋势,第二个十年的头4年呈下降的趋势。     

区域气候模式对东亚气候时空演变特征的模拟研究

利用区域环境集成模式系统对东亚地区进行了1987年1月到1996年12月的长期积分试验,重点采用经验正交函数分析方法分析和比较模式模拟及观测气候主分量时空特征,从而考察区域气候模式对东亚地区的区域气候模拟能力.结果表明:(1) RIEMS能够较好地抓住地面气温年平均状况及其年变化和年际变率的主要特征;(2)尽管模式对降水的模拟能力没有对地面气温模拟的强,但RIEMS模式基本上能够模拟出降水的空间分布以及降水的季节变化特征,同时能够抓住降水的年际变率.       

基于MODIS资料的贵州植被叶面积指数的时空变化及其对气候的响应

利用2000～2006年MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星遥感观测的植被叶面积指数月平均资料以及相应时段的月平均气温、降水的观测资料对贵州植被的时空变化进行了分析.结果表明贵州2000～2006年植被分布受水热条件控制表现出对气候因子不同的响应关系,其中对降水的响应关系比气温明显,特别是冬季和春季,而植被在夏季和秋季的分布主要受气温的制约,与降水的关系并不明显.从季节和年际尺度的时间变化角度而言,植被对气温的响应比对降水明显,季节变化和年际变化的相关系数分别为0.89和0.73(分别通过99.9%和95%信度检验).     

近55年海南岛气候要素时空分布与变化趋势

采用海南岛7个气象站观测的气温、降水、平均风速、相对湿度、日照时数和蒸发量等气候要素资料,分析了1959-2013年海南岛各气候要素的时空分布特征和变化趋势。结果表明:(1)海南岛多年平均降水量和相对湿度在中部山区多、西部沿海少,气温、平均风速、日照时数和蒸发量的空间分布则正好相反。(2)近55年海南岛年均气温和降水量均呈增长趋势,平均风速、相对湿度、日照时数和蒸发量降低趋势显著。其中,气温、降水量、相对湿度、平均风速、日照时数和蒸发量分别在1980、2007、1991、1983、1995和1992年前后发生突变。(3)气温增温率在海南岛中部山区琼中附近最高,降水量增长率在南部三亚附近最高;相对湿度、平均风速、日照时数、蒸发量降低率则分别在海南岛东北部区域、东部琼海附近、北部海口附近、中部山区最大。(4)气温、降水量、日照时数和蒸发量年内分布不均,而相对湿度和平均风速年内变化相对较小;各月气温和蒸发量年际变率相对较小,相对湿度、平均风速、日照时数、以及5-10月降水量年际变率相对较大。     

中国东北地区地表干湿状况的变化及趋势分析

利用1961~2000年中国东北地区80个测站的月降水和平均气温资料，通过计算地表最大潜在蒸发、地表干燥度指数和地表水分盈亏量，分析了东北地区及其7个不同气候区域地表干湿状况的时空分布规律及其变化趋势，并探讨了它与降水和气温的关系。结果表明，东北地区及其不同区域的地表干湿状况不仅具有较大的地域差别和年际及年代际变率，而且存在着明显的阶段性和低频变化特征，特别是20世纪90年代中期以来，东北地区呈现出较强的变干倾向，并且由于气温升高所导致的潜在蒸发的加大与降水一样对这一变干倾向也有十分重要的影响。     

GLDAS和CMIP5产品的中国土壤湿度-降水耦合分析及变化趋势

利用GLDAS同化产品和12个CMIP5模式的输出结果,从土壤湿度对降水影响的两个中间环节出发,通过分析陆面耦合指数ILH、潜热通量—抬升凝结高度耦合指数ILCL以及抬升凝结高度ZLCL间接研究中国区域土壤湿度与降水间耦合特征,并对1958~2013年及RCP4.5辐射强迫情景下50年(2006~2055年)的4个代表性区域夏季耦合强度的年代际变化特征进行分析。研究发现:1958~2013年期间,内蒙古阴山山脉附近、新疆和青海的部分地区为夏季中国土壤湿度与降水耦合的最强区域;陆面耦合指数ILH变化幅度从高到低依次出现在华北、华南、内蒙古中部和西北地区,并在20世纪70年代中到80年代中发生转折。2006~2055年的平均而言,预估内蒙古阴山山脉附近仍为耦合最强区;与历史时期(1958~2005年)比较,新疆中部和内蒙古阴山山脉附近的耦合指数ILH增大,而广西和广东地区的则减小;对于耦合指数ILH的年代际变化(2006~2055年),2026~2035年间华北最大而华南最小,西北地区变化不大,而内蒙古中部地区的耦合强度逐渐增大。     

中国东部区域土壤湿度的变化及其与气候变率的关系

利用中国100°E以东地区98站共11a的旬土壤湿度、降水和气温资料,对不同区域土壤温度、降水和气温的变化趋势、年际变率及它们之间的相互关系进行了详尽的分析。结果表明：土壤湿度、降水和气温有较明显的变化趋势;土壤中各厚度层土壤湿度和降水的关系呈正相关关系,与气温呈反相关关系,且可通过0．01的置信度检验。这也说明现有土壤湿度观测资料在研究气候变化中的有效性。     

利用GLDAS资料分析黄土高原半干旱区土壤湿度对气候变化的响应

利用GLDAS资料分析了1948~2010年黄土高原半干旱区气温、降水和土壤湿度的变化趋势,并重点讨论了气温和降水对土壤湿度的影响和相对贡献。结果表明:近60 a来黄土高原半干旱区整体呈现暖干化趋势,增温速率明显高于全球平均增温速率;不同深度的土壤湿度的长期变化均呈减小趋势,且年际间变化明显。不同深度的土壤湿度和气温呈负相关关系,并随着土壤加深,两者的相关性加强;土壤湿度和降水则呈正相关关系,相关关系最大出现在表层土壤。通过分析气温和降水在不同季节对土壤湿度的相对贡献发现,春季和冬季气温对土壤湿度的相对贡献较降水显著,秋季恰好相反,夏季气温和降水对土壤湿度的相对贡献大小相当。对比不同深度层降水、气温对土壤湿度的相对贡献得出,降水对浅层土壤湿度有显著作用,而气温对深层土壤湿度的作用更明显。     

Palmer干旱指数与降水距平在陕西对比应用

利用陕西省96个气象站1971-2005年月平均气温、降水资料,计算各气象站35 a逐月帕默尔干旱指数(PDSI)和降水距平百分率.对比分析表明:PDSI不是采用简单的时段平均,它考虑因子全面,除降水外,还考虑蒸散、气温等综合因素,并引入气候适宜值的概念,因此计算结果与实际基本吻合,能反映出干旱过程,具有更大的时空尺度.在夏季高温蒸发较大的地区,PDSI比降水距平百分率描述干旱强度更准确.     

西乡县近53年气候变化特征分析

利用数理统计方法分析了西乡县1958—2010年气温、降水、日照时数等气候变化特点。结果表明:近53年来西乡县年平均气温总体呈上升趋势;降水量呈减少趋势,年际变率较大,年暴雨出现频次平均为2次/a;日照时数的变化呈下降趋势。     

中国西北区西部土壤湿度及其气候响应

利用中国西北区西部7个农业试验站1981—2001年0~40 cm的土壤湿度、降水、气温、水面蒸发和相对湿度观测资料,分析了逐站土壤湿度的月变化、年际特征及其气候响应。结果表明:(1)7站土壤湿度月变化分为平稳型和波动型;新疆各站土壤湿度沿垂直方向年际变化比较一致,但青海2个测站上下层趋势基本相反;新疆各站整层年际变化相对较大,而青海2个测站年际变化相对稳定;土壤湿度年际变化总体趋势随深度增加而减小。(2)进入20世纪90年代,多数站点土壤明显干化,个别站还存在突变现象,土壤湿度与气温有着显著的负相关。(3)土壤湿度和气候因子之间存在相互响应,土壤湿度与气温普遍存在负相关,土壤湿度与降水之间总体响应不明显。