近百年中国地表气温变化趋势的再分析

重新考虑了1950年前后器测资料的非均一性问题,统一采用最高温度和最低温度计算月平均温度,利用国际上通行的区域平均温度序列计算方法,建立了中国近100年的地表气温序列,并对气温变化趋势进行了再分析.结果表明,自1905年以来中国地表年平均气温明显增暖,升高幅度约为0.79℃,增温速率约为0.08℃/10 a,比同期全球或北半球平均略高.但是,20世纪80年代初以来的增温似乎不比30～40年代明显,而20世纪50～60年代地表气温的变冷却比全球或北半球显著得多.和全球平均温度变化一样,近100年来中国的增温也主要发生在冬季和春季,而夏季却有微弱变凉趋势.新的全国平均气温序列与以往的研究结果比较给出了更高的增温趋势估计值,这主要与采用新的月平均气温统计方法改善了原序列的均一性有关.另一方面,由于早期资料覆盖面积比例低和后期城市化影响等问题,这里给出的增温趋势估计仍然存在着较大的不确定性.     

1921—1990年我国气温序列及变化趋势

本文使用全国716个站点的月平均气温资料,约2.2×10~5个数据,得到了近70年来我国年、月平均气温序列。在此基础上,讨论了我国气温变化特点。结果表明:40年代到60年代的降温,我国比北半球明显;80年代气温的上升趋势,北半球比我国强烈。     

近百年来呼和浩特的温度变化

通过对呼和浩特观象台1915—2007年的逐月平均气溫资料进行系统整理，建立了呼和浩特观象台近百年气温变化的序列，利用统计方法对呼和浩特近百年的气溫变化作了较全面的分析，发现呼和浩特近百年来温度变化趋势与中国近百年来的温度变化情况大致相似，但在具体的变化过程和幅度上又与中国平均温度变化存在明显差异。这包括：（1）呼和浩特年平均温度出现最高的时期是在1920年代和1980年代以后，而不是1940年代；（2）呼和浩特1930年代到1960年代一直在降温，而中国东北、华北和西北西部地区增暖主要出珑在1950年代；（3）近百年朱呼和浩特温度变化出现两次突变，一次在1924年，一次在1931年，由于近百年呼和浩特温度变化的幅度并未超过气候自然变率的范围，所以目前还不能确定从上世纪末到现在温度持续升高完全是由人类活动引起的，但温度持续升高的趋势却是越     

近139年中国东南部站点气温变化的多尺度特征

基于中国东南部5个百年站点年气温序列和3套全球表面温度资料(HadCRUT3、GISSTEMP、20CR再分析资料),采用处理非线性、非平稳时间序列的新方法—集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),分析了以上海为代表的中国东南部5个站点1873-2011年气温演变的多时间尺度特征,并讨论了多时间尺度影响的全球一致性。结果表明,1873-2011年期间,中国东南部百年站点的年温度演变呈现年际、年代际、多年代际多个时间尺度的准周期变化和长期上升趋势。准64年周期的多年代际振荡和上升趋势分量对长期气温变化均有重要贡献。长期上升趋势分量在100年以上的观测温度变化趋势中占主要贡献,但准64年周期振荡对近50年观测温度变化趋势的贡献要大于上升趋势分量。百余年期间两个明显升温阶段(20世纪30-40年代和20世纪90年代至21世纪初)的形成与准64年周期的多年代际变化的相关关系最为显著,而长期趋势和6~16年的年际—年代际变化对高温期的形成也有一定贡献。准64年周期的多年代际振荡对百余年温度变化趋势的阶段性转变起重要作用。中国东南部百年站点温度演变的多时间尺度特征具有全球性。准64年周期振荡对北半球温度趋势演变也有重要贡献,且北半球温度准64年周期振荡与百年站点温度变化速率的关系也较其长期升温趋势更为密切。北大西洋多年代际振荡对百年站点温度准64年周期振荡及其全球一致性有调节作用。     

中国气候变化的检测及预估

对近5a来中国科学家在气候变化的检测及预估等方面的研究工作及主要成果进行了总结:采用最新的器测时期资料和代用温度资料对中国地区近50a、100a的温度和降水变化规律进行再分析,初步重建了中国过去1000a的地表温度序列;对20世纪中国气候变化进行了检测,分析了中国气候变化的原因;预估了中国21世纪气候变化。结果表明:近百年中国气候变化的主要特征与全球气候变化的趋势一致。中国近百年增暖的幅度为0.5～0.8℃,比全球同期增温略高。近50a中国平均气温升高以北方为主,升温速率达0.8℃/10a,远大于北半球平均的升温速率。中国雨型的年代际变化明显,西北西部从20世纪80年代中降水明显增多,以新疆最为显著。中国东部则由70年代末以前的北涝南旱型转为以后的南涝北旱型。气候变暖后,中国的极端天气和气候事件的发生频率和强度也出现了变化。     

我国1470—1984(515)年温度等级序列的初步探讨

本文利用1470—1984年县志中的史料及全国分区温度等级资料,初次建立了逐年冬季温度等级序列(南方区和北方区)和华北夏季逐年温度等级序列;分冬夏两季对我国近五百多年的温度变化进行了探讨,论证了近五百多年温度变化的总趋势;比较了二十世纪的平均温度与十五至十九世纪平均温度的差异;分析了日—地—气之间的相互关系,得到若干有意义的结果。     

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。     

中国近117年年平均气温变化的区域特征研究

用ＲＥＯＦ法以１６０站近４７年的年平均气温变化为依据将我国分为８个年平均气温变化区．以国内及临近国家长资料序列为基础,建立了反映我国各区及全国近１１７年的年平均气温标准化序列．从近１１７年气温变化来看,Ｉ～ＶＩＩ区都有升温趋势,全国平均气温的升温趋势为０．７６℃／１００ａ,北半球陆地则为０．６４℃／１００ａ．最大的为东北,华北、新疆,最小的为四川、贵州．从年代际尺度看我国与北半球陆地的平均气温的变化是相当一致的,相关系数高达０．９３,主要差别在于年际变化．     

近百年上海气候变暖过程的再认识——平均温度与最低、最高温度的对比

该文就近113年（1880～1992年）上海逐月平均最低、最高和平均气温3个序列进行了深入细致的诊断分析。结果发现:最低气温和平均气温近百年虽都呈显著上升趋势,但前者比后者更为持续稳定,其增温率更高于后者。这一特点表明,最低气温对于监测温度效应加剧可能更为敏感;最高气温自20世纪40年代中后期却出现了明显的趋势转折。近百年上海气候变暖主要表现为三次突然增暖,其中10年代的增暖仅限于白天,30年代则以白天增暖较多,80年代以来则主要发生于夜间。这些事实将有助于进一步对上海及中国区域或全球变暖的再认识。     

青藏高原及其四周的近代气候变化

本文首先研究了近千年来高原及其四周的气候变化,表明青藏高原是百年尺度气候变化的“启动区”,并用有近百年记录的Leh和Srinagar两站间的温度垂直递减率与降水距平百分率的10年滑动平均求相关,结果表明高原上的降水与气温垂直变率密切相关,降水多的年代高原内部温度高、外部低,反之亦然,完成一个振荡的周期约40年。其次分析了近30多年高原及其四周的气候变化,发现在北半球降温的60年代随着行星西风的加强,背风下沉区降水明显减少,向风区则增多。到了70年代高原北部夏季风开始增强,沙漠区降水开始增多。最后根据以上分析结果对中国西部至本世纪末的气候变化趋势作了初步预测,认为中国西部至少到本世纪末将继续升温,高原东西两侧的降水呈现“东升西降”的态势。     

北半球对流层厚度的时空变化特征

利用1948—2010年NCEP/NCAR逐月位势高度再分析资料、美国国家海洋局提供的1948—2010年逐月海温再分析资料,分别定义了1 000—500 hPa和500—200 hPa厚度,利用EOF、SVD等方法研究了北半球对流层厚度时空演变特征及其与大气环流和海面温度的关系。结果表明,冬季平均厚度EOF第一模态均具有北太平洋及附近高纬度亚洲大陆地区与北美大陆高纬地区反位相变化的特点,而夏季第一模态则是北半球范围内较一致的位相分布;冬、夏季平均厚度EOF第二模态均突出体现了欧亚大陆及附近地区与北半球其他地区反位相变化的特点;冬、夏季厚度场的变化形势与大气环流及海面温度具有密切联系。     

我国东南夏季干旱指数的ECC预测方法

根据中国东南夏季气温和降水显著负相关的特点,构造合适的干旱指数。选取美国NCEP／NCAR再分析月平均海表温度场、北半球500hPa高度场、亚欧大陆表面温度场作为预测因子,取由国家气象中心整理的中国160站月平均降水和温度资料计算出的东南部干旱指数作为预测对象,采用集合典型相关分析方法（ensemble canonical correlation,ECC）预测东南夏季干旱指数。预测与实况之间的空间相关性和时间相关性均表明,该方法优于单因子场典型相关分析（canonical correlation analysis,CCA）预测方法,其中采用超级集合平均法又比等权集合平均法具有更高的预测技巧。     

An estimate of average annual temperature variations for North America, 1602 to 1961

Annual surface temperature variations, 1602 to 1961, averaged over 77 United States and southwestern Canadian stations, are reconstructed from 65 aridsite tree-ring chronologies of western North America. Annual sea-level pressure reconstructions averaged over the North Pacific sector including North America and eastern Asia are inversely related to the temperature variations. Both the instrumental and reconstructed North American temperature averages are well correlated with Northern Hemisphere average temperatures during the early 20th-century warming but the correlation diminishes after the mid-1940s. The 1918 to 1947 interval is reconstructed to have been the warmest and 1877 to 1906 the coolest. The correlations between the temperature record and other high resolution temperature series from the Northern Hemisphere are generally insignificant. However, significant correlations are noted for certain 30-yr time periods. North American temperatures appear to have been out of phase with temperatures in Europe during the late 18th and early 19th centuries. Significant variations in the 30-yr mean temperatures are noted in several of the North American series. The warming early in the 20th century is the most marked followed by warming from 1717 to 1723 and from 1850 to 1866. Significant cooling occurs from 1810 to 1821 and from 1659 to 1669.     

春季北方气旋活动的气候特征及与气温和降水的关系

利用1948-2002年NCEP／NCAR再分析逐日海平面气压资料以及中国160站的降水和气温资料，分析了春季北方气旋活动频数和强度的时空变化特征，以及两者与中国降水和气温的相关关系。结果表明：春季北方气旋活动频繁，存在明显的两个高值中心，分别位于蒙古国的中部和我国东北北部地区。春季北方气旋活动频数和强度均存在明显的年际和年代际变化。伴随着一次全球性的年代际气候跃变，20世纪70年代中后期无论是频数还是强度均出现了显著的突变。春季北方气旋活动频数主要对我国北方地区的降水和气温有一定影响，活动频数多(少)年，我国华北大部、新疆北部降水偏少(多)；北疆地区气温回升(下降)，甘、宁、陕、内部分地区偏冷(暖)。80-90年代春季北方气旋活动频数的偏少，强度的减弱，导致我国北方地区沙尘暴次数比70年代减少.     

2019年11月大气环流和天气分析

2019年11月大气环流主要特征为:北半球极涡呈偶极型分布,环流呈四波型,东亚槽略偏弱。全国平均降水量13.6 mm,较常年同期偏少27.7%,出现一次较强降水过程。全国平均气温4.0℃,较常年同期偏高1.2℃,共出现5次冷空气过程,其中1次为寒潮。22—24日,华北中南部、黄淮西部、汾渭平原等地发生1次霾过程。     

500hPa月平均高度相关的地理分布及其季节变化

本文分析了北半球３４年月平均５００ｈＰａ高度异常的月－月相关特征。结果表明，北半球高度异常的总体相关是大于零的，在副热带相关系数可达０．３以上，在中高纬度约为０．０－０．２，亚洲和北美地区中高纬的环流异常相关还显示出明显的季节变化特征，在冬夏季有最强的相关，春秋季相关最弱。     

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 structureof surface air temperature variations for the Northern Hemisphere and China during the last onehundred years.The results show that the climatic variations for the Northern Hemisphere can bedescribed as 3 hierarchies corresponding to the larger-scale changes.They are the cold period be-fore 1919,the warm period from 1920 to 1978 and the warmer period after 1979.The larger-scalehierarchical changes obviously show qualities of climate jump.The years 1920 and 1979 are thejump points of climate change.The surface air temperature variations for China are not entirelyanalogous to the Northern Hemisphere,and the main contrasts are that China is in the cold periodafter 1955 and the jump point of warming is 1987.The surface air temperature variations for theNorthern Hemisphere and China during the last one hundred years obviously show the hierarchicalstructure of multi-scale changes and the qualities of climate jump.     

Climate Change in China from 1880 to 1998 and its Impact on the Environmental Condition

The global mean surface air temperature (SAT) or the Northern Hemisphere mean SAT has increased since the late nineteenth century, but the mean precipitation around the world has not formed a definite tendency to increase. A lot of studies showed that different climate and environmental changes during the past 100 years over various regions in the world were experienced. The climate change in China over the past 100 years and its impact on China's environmental conditions needs to be investigated in more detail.Data sets of surface air temperature and atmospheric precipitation over China since 1880 up to the present are now available. In this paper, a drought index has been formulated corresponding to both the temperature and precipitation. Based on three series of temperature, precipitation, and drought index, interdecadal changes in all 7 regions of China and temperature differences among individual regions are analyzed. Some interesting facts are revealed using the wavelet transform method. In Northeast China, the aridification trend has become more serious since 1970s. Drought index in North China has also reached a high value during 1990s, which seems similar to that period 1920s–1940s. In NorthwestChina, the highest temperature appeared over the period 1930s–1940s. Along the Yangtze River valley in central eastern China and Southwest China, interdecadal high temperature occurred from 1920s to 1940s and in 1990s, but the drought climate mainly appeared from 1920s to early 1940s. In South China, temperature remained at a high value over the period 1910s–1940s,but the smaller-scale variation of drought index was remarkable from 1880 to 1998. Consequently, the quasi-20-year oscillation (smaller-scale variation) and the quasi-70-year oscillation (secular variation) obviously exist in temperature and precipitation series in different regions over China.Climate change and intensified human activity in China have induced certain environmental evolutions, such as the frequency change of dust-storm event in northern China, no-flow in the lower reaches of the Yellow River and the runoff variation in Northwest China. On the other hand, frequent floods along the Yangtze River and high frequency of drought disaster have resulted in tremendous economic losses in the last decade in China. The primary reason for these happenings may be attributed to the evolution of the monsoon system in East Asian.     

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.