近50年火山喷发和太阳活动对我国气候影响的研究

利用特征向量分析与时序叠加分析和谱分析相结合的方法，分析了近50a来我国地面气温和降水场中火山喷发和太阳活动的气候信号，强烈的火山喷发导致全国大部分地区降温，喷发1a多以后降温最明显，并能持续约半年。除这个主信号以外，青藏高原、东南沿海和东北地区都可能出现较为复杂的温度变化，温度变化与太阳活动之间的联系更多地反映在二者的振荡关系上。在降水场中的火山信号较弱，表现为火山喷发后的秋冬季节南方地区降水偏多。在青藏高原积雪和深层地温的变化中，没有发现火山和太阳活动信号。     

火山喷发和太阳活动对我国温度影响的研究

利用特征向量分析、时序叠加分析和谱分析相结合的方法,给出了近５０年来我国地面气温场中较为清晰的火山喷发和太阳活动信号。强烈的火山喷发导致全国大部分地区降温,降温最明显的时段是喷发１年多以后,并能持续约半年。除这个主信号以外,青藏高原、东南沿海和东北地区都可能出现较为复杂的温度变化。温度变化与太阳活动之间的联系更多地反映在二者的振荡关系上。     

太阳活动对天气气候的影响

1977年12月在旧金山举行的美国地球物理学会上,不少科学家指出天气的变化受太阳活动的影响。斯坦福大学的J.M.Wilcox指出:当一条太阳扇形边界线(Solar Sector boundary)掠过地球后一天,北半球大气的涡度量就下降。由于太阳自转周期是27天,所以实际上这个行星际磁场的4个扇形区也被带着转一周。相邻的扇形区具有相反的极性(磁性不是指向太阳,便是背向太阳)。太阳扇形区之间的边界线约每7天掠过地球一次。统计结果表明,这样掠过与涡度量的减少有相关。Colin Hines的分析也证实这一点。     

盆东气候变化与太阳活动影响的关系

一是周期分析,采用NI(非整数波)功率谱和方差等周期分析方法,对近百年来重庆市沙坪坝站各季、全年的降水、气温等气象要素和太阳黑子年相对数的十年滑动平均值进行周期分析;同时对各要素的历史变化趋势项、主要周期项等气候变化层次结构进行分解和相关计算,进一步了解盆东降水、气温变化的规律、特点、内在联系以及它们与太阳活动之间的关系.二是气候分型,以伏旱气候年代为基础对全年的气候进行总结和分类.三是气候展望 ,根据太阳活动变化趋势及对伏旱气候年代的预测就展望盆东未来气候的变化,结合各季、全年降水、气温的预测,对气候展望进行补充订正.     

季风环流对黑龙江省气候的影响分析

本文从季风环流对黑龙江省气候在冬季、夏季温度差异;季风环流对大气降水时间和空间分布的影响;季风环流对春秋两季的影响等方面进行了详细的分析。结果表明,黑龙江省的冬夏季因受强大的蒙古高压前缘冷空气和季风的影响温差悬殊;受季风的影响降水量主要集中于夏季,降水空间分布则是从自东向西逐渐递减的特点。     

印度洋偶极子对大气环流和气候的影响

赤道印度洋SST的分析研究证实了偶极子型振荡的存在，它在9-11月较强而在1-4月较弱。若以海温西高东低为偶极子振荡正位相，以海温东高西低为负位相，则一般是正位相时振荡要强于负位相。印度洋偶极子也存在年际（主要周期为4－5年）和年代际（主要周期为25-30年）变化。分析研究表明，印度洋偶极子对亚洲季风活动有明显影响，因为亚洲地区对流层低层的风场，南亚高压和西太平洋副高强度都与印度洋偶极子有关。另外，印度洋偶极子还对北美和南印度洋（包括澳大利亚和南美）地区的大气环流和气流有影响。     

印度洋偶极子对东亚季风区天气气候的影响

利用NCEP/NCAR 40年再分析资料和中国科学院大气物理研究所的IAPAGCM-Ⅱ大气环流模式,分析和模拟了印度洋偶极子对东亚季风区天气气候的影响.结果表明,印度洋偶极子对东亚季风区天气气候,特别是夏季,影响显著.印度洋正偶极子位相期间,东亚地区的西南季风爆发偏晚,强度增强,我国大陆降水增多;而印度洋负偶极子位相期间,东亚地区的西南季风爆发偏早,强度减弱,我国的东南部地区有丰富的降水.     

气候变暖对黑龙江灾害天气气候影响

黑龙江省近20年，较前30年年平均温度上升1℃，增温最大季节在冬季增温1.6℃，其它季节次之，增温中心在呼玛。增温主要表现在极端最低气温的增高，年平均最低温度增高1．7℃，年较差变小1．16℃；极端气候事件明显增加。     

太阳常数的微小变化在气候变化中的作用

将复杂的气候系统抽象为含有云辐射动态反馈过程的高度非线性气候模型,利用分岔理论,分析了该模型的平衡态及其稳定性。计算结果表明,云反照率反馈、地表反照率反馈和水汽反馈是气候系统呈现多平衡态结构的主要因素,是气候变化复杂性根源,而云放射率反馈对系统结构的影响,只有在强烈的水汽放射率反馈条件下才表现明显。较强的地表反照率反馈和水汽放射率反馈,均可在太阳常数仅有微小变化时就能导致全球气候突变。     

Impacts of Multi-Scale Solar Activity on Climate. Part I: Atmospheric Circulation Patterns and Climate Extremes

The impacts of solar activity on climate are explored in this two-part study.Based on the principles of atmospheric dynamics,Part I propose an amplifying mechanism of solar impacts on winter climate extremes through changing the atmospheric circulation patterns.This mechanism is supported by data analysis of the sunspot number up to the predicted Solar Cycle 24,the historical surface temperature data,and atmospheric variables of NCEP/NCAR Reanalysis up to the February 2011 for the Northern Hemisphere winters.For low solar activity,the thermal contrast between the low-and high-latitudes is enhanced,so as the mid-latitude baroclinic ultra-long wave activity.The land-ocean thermal contrast is also enhanced,which amplifies the topographic waves.The enhanced mid-latitude waves in turn enhance the meridional heat transport from the low to high latitudes,making the atmospheric "heat engine" more efficient than normal.The jets shift southward and the polar vortex is weakened.The Northern Annular Mode(NAM) index tends to be negative.The mid-latitude surface exhibits large-scale convergence and updrafts,which favor extreme weather/climate events to occur.The thermally driven Siberian high is enhanced,which enhances the East Asian winter monsoon(EAWM).For high solar activity,the mid-latitude circulation patterns are less wavy with less meridional transport.The NAM tends to be positive,and the Siberian high and the EAWM tend to be weaker than normal.Thus the extreme weather/climate events for high solar activity occur in different regions with different severity from those for low solar activity.The solar influence on the midto high-latitude surface temperature and circulations can stand out after removing the influence from the El Nin o-Southern Oscillation.The atmospheric amplifying mechanism indicates that the solar impacts on climate should not be simply estimated by the magnitude of the change in the solar radiation over solar cycles when it is compared with other external radiative forcings that do not influence the climate in the same way as the sun does.     

太阳活动变化对东亚冬季气候的非对称影响及可能机制

基于1959～2013年的观测和再分析资料以及10.7 cm(2800 MHz)太阳射电通量资料, 本文分析了太阳活动变化与东亚冬季气候的相关关系, 分析结果表明:太阳活动变化与东亚冬季大气环流有较好的相关性, 且在太阳活动的强、弱时期该相关关系存在很大差异, 在强太阳活动时期太阳活动变化与东亚冬季气候的联系更为显著, 而在弱太阳活动时期二者之间的直接联系微弱, 这表明太阳活动变化对东亚冬季气候的影响具有非对称性特征。在太阳活动较强的时期, 随着太阳活动的增强, 东亚中高纬对流层中层的大气环流倾向纬向型, 东亚大槽减弱, 850 hPa出现异常偏南风, 地面上西伯利亚高压以及冬季风减弱, 东亚大部分地区气温显著偏高;而在太阳活动较弱的时期, 太阳活动的年际差异与东亚冬季大气环流之间几乎不存在显著联系。分析太阳活动较强和较弱时期纬向平均纬向风的差异发现, 其间平流层行星波活动、热带西北太平洋海表温度的差异可能是造成这种非对称影响的重要原因。在强太阳活动时期, 平流层行星波在太阳活动的异常增强年有异常的从极地向赤道的水平传播, 高纬地区E-P通量(Eliassen-Palm flux)异常辐散, 导致中高纬西风及北极涛动(AO)增强, 同时热带西北太平洋海温异常偏冷, 海陆热力差异缩小, 大气环流经向度减弱, 东亚冬季风偏弱。     

银川市太阳总辐射对气候变化的影响分析

对银川市1961~2004年的实测太阳总辐射资料分析表明,银川市的太阳总辐射40年来呈逐渐减少的趋势。方差分析表明,银川市的太阳总辐射突变点出现在1980年,此前银川处于相对偏多的时段,此后虽然在20世纪80年代后期有一次明显波动,但总体上呈下降趋势,银川处于相对偏少的时段,突变后比突变前平均年总辐射量减少了295.41 MJ/(m2.a)。银川市各月总辐射减少幅度不同,9月减少幅度最大,4月减少幅度最小。日照时数的变化趋势与太阳总辐射的变化趋势一致。分析其对气候的影响可知,银川市总辐射和年平均气温、夏季降水量呈负相关,与年蒸发量呈正相关,呈线性趋势。若总辐射减少100 MJ/(m2.a),年平均气温将升高0.15℃,5~9月降水量将增加6 mm,蒸发量将减少18 mm。     

昆明地区气候变化的多分形特征

利用１９５１～１９９０年４０年的气象观测资料,对中国昆明（２５°０１′Ｎ,１０２°４１′Ｅ）地区的气候变化时间序列进行了多重分维计算与分析,并对所获结果进行了讨论,得到一些有意义的结论。     

黑龙江省气候变暖对极端天气气候事件的影响

黑龙江省1980年以来气候变暖已成为事实，气候变暖导致天气气候极端事件的发生，主要表现在：①大雨暴雨次数增加；②30℃以上极端最高气温平均日数下降；③-30℃以下极端最低气温平均日数明显减少；④初霜日平均后延2～5天；⑤终霜日，北部中部提前3～5天而南部延长；⑥夏季低温次数明显减少，北部减少多于南部；⑦大旱年次数增多，大涝次数北少南多，西南部地区为旱涝敏感区。     

气候变暖对黑龙江省气候和极端天气事件的影响及防御对策

黑龙江省1980年以来气候变暖已成为事实，气候变暖导致天气气候极端事件的发生，依此提出防御时策。     

43a来我国城市气候和太阳辐射的变化特征

利用1961-2003年气候观测资料和辐射资料,综合分析了我国10个城市43a的云量、日照百分率、相对湿度、气温、降水以及到达地面的太阳辐射等要素的变化趋势。结果表明：（1）43a来10个城市中,多数城市的总云量减少而低云量增加;（2）各城市的日照百分率呈减少趋势;除乌鲁木齐外,其他城市相对湿度呈减小趋势;各地气温都有所升高;降水量变化的地区性差别较大而总体上变化幅度不明显;（3）除昆明外,各地太阳总辐射呈下降趋势,且总辐射减少主要是由直接辐射减少引起的。由此揭示,43a来我国城市正经历着以变暖变干为主的气候变化过程,人类活动特别是工业化和城市化进程,对气候系统产生了重要影响。     

极端天气和气候事件的变化

自1950年以来的观测证据表明,有些极端天气和气候事件已经发生了变化。全球尺度上,人为影响可能已经导致极端日最低和最高温度升高;由于平均海平面上升,人类活动可能已对沿海极端高水位事件的增加产生了影响;具有中等信度的是,人为影响已导致全球强降水增加;由于热带气旋历史记录的不确定性、缺乏对热带气旋与气候变化之间关联的物理机制的完整认识及热带气旋自然变率的程度,将可检测到的热带气旋活动变化归因于人为影响仅具有低信度。将单一的极端事件变化归因于人为气候变化具有挑战性。对极端事件变化预估的信度取决于事件的类型、区域和季节、观测资料的数量和质量、基本物理过程的认知水平及模式对其模拟的可靠性。     

气候系统对CO2强迫和太阳辐射强迫在不同时间尺度的响应

使用HadCM3L气候模式,针对突然增加的4倍CO₂浓度和增加4%的太阳辐射强迫进行一系列理想化模拟试验,分析并比较了CO₂强迫和太阳辐射强迫对气候系统的影响机制和异同。模拟结果表明,突然增加的4倍CO₂浓度和增加4%的太阳辐射造成的长期全球表面平均温度变化基本相同,但二者造成降水的变化差异很大。气候系统对CO₂和太阳辐射的响应可以分为快响应和慢响应两个部分,而降水的差异主要体现在大约1个月时间尺度内的快响应阶段,在这一时间段,陆地区域CO₂的气孔效应减少了植被的蒸腾作用,导致降水受到抑制;海洋区域CO₂的辐射效应会首先导致大气长波吸收增强,而海洋的比热较大,所以海表温度变化落后于低层大气,低层大气的垂直稳定度增加,海表向上蒸发受到抑制。此外,比较不同时间尺度上CO₂对气候系统的影响,可以发现在1个月的短时间尺度上,对陆地而言,CO₂的气孔效应对气候系统的影响占主导地位,但在数年以上更长的时间尺度上,CO₂的辐射效应是导致地气系统温度升高的主要原因。