第四讲 气候状态变化的持续性和周期性分析

第四讲气候状态变化的持续性和周期性分析黄嘉佑（北京大学地球物理系，１００８７）研究前期气象要素对后期的关系能反映前期外力因素及气象要素自身对后期气象要素的影响，这种影响称为要素持续性。气候状态的形成是多种具有不同尺度变化的大型气候因子影响的共同结果。...     

阿鲁科尔沁旗近46年来的气候特点分析

利用阿鲁科尔沁旗天山站1959~2004年的气温、降水资料,分析了近46年来的气候变化趋势。主要分析温度的变化趋势、冷暖的阶段性和冷暖变化的时间突变点;分析气候变暖前后干旱、洪涝发生的特点。结果显示:46年来,阿鲁科尔沁旗年平均气温一直是呈波动上升的,尤其以春、冬季升温最为明显;气温的变化主要有2个阶段,气候变暖后干旱有增加的趋势。     

一次持续性雾霾天气过程的阶段性特征及影响因子分析

应用常规与非常规气象观测资料及PM2.5浓度监测资料,对2013年1月20~24日山西区域一次持续性雾霾天气过程进行分析。研究发现：（1）本次雾霾天气过程具有明显的阶段性特征。2013年1月20日14时至23日11时,由于相对湿度的变化导致了3次轻雾转大雾过程;23日14~20时,由于PM2.5浓度的增大经历了1次轻雾转霾的天气过程。（2）地面弱的气压场和较小的风速以及PM2.5浓度的上升和相对湿度的增大为本次持续性雾霾天气过程的形成和发展提供了有利条件。（3）边界层逆温的存在是雾霾低能见度过程形成的必要条件,边界层有逆温层而不出现雾霾天气的条件是：相对湿度〈50%,PM2.5日均值浓度〈75μg·m-3;逆温层下相对湿度的大小是区别雾和霾天气的指标。（4）相对湿度和PM2.5是决定能见度大小的关键因子,其对能见度的影响体现出明显的阶段性特征,当相对湿度〈90%时,PM2.5浓度对能见度的作用强于相对湿度,是影响能见度变化的主要因子,但随着相对湿度的增大,其对能见度的影响相对增强,当能见度降至1 km以下时,相对湿度成为影响能见度变化的主要因子。     

贵州气候诊断及其未来变化趋势预测

本文根据省内31个站1961～1990年资料，对贵州的气温、降水年型进行气候诊断，对气候变化趋势和周期变化进行分析．结果表明，气温和降水的年型分类，基本上是暖年多于冷年，少雨年多于多雨年。冬温明显上升，冬暖夏凉的特点更趋明显，降水呈明显减少趋势。预测90年代后期的气温在连年下降之后，本世纪末将再次上升。夏季降水的干湿交替将以3年为主周期的长度更迭，本世纪末的降水将再度减少，但不会出现大旱。     

西南地区持续性气候事件的未来变化预估

利用RegCM4.0区域气候模式单向嵌套BCC_CSM1.1模式输出资料进行连续积分获得的模拟预估数据,对西南地区未来2025-2055年在两种温室气体排放情景下持续性干期和持续湿期事件的特征及其相对于历史基准期的变化进行了预估分析。结果表明,最长持续干期和湿期在RCP4.5和RCP8.5两种情景下的变化趋势不一致,RCP8.5情景下的最长湿期和持续湿期事件的发生频次相较RCP4.5并没有大幅增加,而是比RCP4.5情景具有更高的年际变率特征。相对于历史基准期,两种情景下的最长持续性气候事件的日数和发生频次在西南地区的东南部区域显著性增加,而在川西高原地区显著减少。对于持续干期发生的频次FCDD和最长持续湿期而言,四川中部以及四川、云南和贵州三省邻接处在RCP4.5情景下表现为显著增加的区域在RCP8.5情景下转变为显著减少。未来几十年西南地区持续性湿期和干期的分布特征可能更加趋于不均匀。     

夏季阶段性干旱的分析及预报

夏季阶段性干旱的分析及预报宫德吉（内蒙古气象台）我区地处内陆，干旱少雨是我区的主要气候特点。特别是由于我区降水时段集中，变率大，水旱灾害频频发生，尤以旱灾为重，成为制约我区农牧业发展的重要因素。干旱发生的时段不同，对农牧业生产的影响程度也不同，其中以...     

河南省棉花气候适宜度变化趋势分析

结合前人的研究确立河南省棉花气候适宜度模型, 对所选46个站点1961—2000年的适宜度进行计算, 分析1961—2000年全省及各站点适宜度的变化趋势, 表明1981—2000年适宜度变化趋势显著。对1981—2000年各站点适宜度的变化趋势根据变化的方向和强度进行分类, 将河南省划分为适宜度强增长型、弱增长型、减弱型。分析结果表明:河南省棉花气候适宜度总体呈下降的变化趋势, 各地的变化趋势依据热量带和地形地貌的不同有明显的地域差异。结合各地1981—2000年的气候资料对各类型的气候适宜度变化原因进行了初步分析。     

气候模拟研究进展

根据地回顾了大约４０年来气候模拟研究的发展过程，指出根据研究的目标可以分为三个阶段；模拟大气平均状况、敏感性实验及气候变率的模拟，着重总结了近年来气候变率模拟的最新成果，包括对印度夏季风降水，萨赫勒干旱、气候变率、世界三大涛动、ＥＮＳＯ循环及中国旱涝型的模拟研究。     

第三讲 气候状态变化趋势与突变分析

第三讲气候状态变化趋势与突变分析黄嘉佑（北京大学地球物理系，１００８７１）本讲着重介绍怎样对气象要素时间演变序列作趋势与突变分析。１气侯状态变化的趋势天气过程长期演变趋势是气候变化或变迁研究的重要内容。所谓趋势是指气候要素大体的变化情况，即描述很长时...     

商丘市极端天气气候事件变化趋势

利用1961~2004年逐日气象资料,分析了商丘市近44年来极端天气气候事件的变化趋势。结果表明:近44年来,商丘市暴雨、大暴雨和达到极端干旱标准的总天数都存在增加的趋势,但是这种趋势在统计上并不显著。极端高温事件年发生频率增加而极端低温事件发生频率减少;季节变化以冬、夏两季最为明显,其中冬季极端高温事件增加而极端低温事件减少,变化趋势都通过了99%的显著性水平检验;夏季与冬季变化趋势相反,其中极端高温事件显著减少,通过95%的显著性水平检验。寒冷期长度和炎热期长度都显著减少,分别通过99%和95%的显著性水平检验。     

广西持续性低温雨雪冰冻过程特征和气候成因分析

应用广西境内国家气象站逐日降水量、气温资料,定义了区域持续性低温雨雪冰冻过程。利用NCEP/NCAR逐日再分析等资料,使用合成分析等方法,研究了广西持续性低温雨雪冰冻过程的特征和气候成因。结果表明:(1)广西持续性低温雨雪冰冻过程在1980s之前平均出现次数为4次·10a^-1,过程平均日数为40d·10a^-1,而在1990s之后平均出现次数为2次·10a^-1,过程平均日数为23.7d·10a^-1。(2)持续性低温雨雪冰冻过程期间,亚洲大陆中低纬度地区冬季气温整体偏冷,500hPa位势高度距平场在亚洲50oN以北地区为正距平,以南为负距平,有大型稳定的长波斜脊横槽活动,华南上空由低层向高层有暖平流。     

近56a西南区域降水分布及持续性干旱的研究

采用1961—2016年西南区域4省（市）的地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及全球海温资料,对西南区域降水的时空分布特征以及其持续性干旱事件的气候特征及其环流成因进行了分析。结果表明：①西南区域的降水呈现东部南部多、西北少的空间分布特征,1986年为降水显著突变点,此点至今降水明显下降;西南区域的年降水存在显著的准3 a和准8 a的振荡周期;②近56 a西南区域共有8次持续性干旱事件发生,最多时段是20世纪60年代,春旱和冬旱最频繁,秋旱其次;③孟湾北部的异常反气旋环流和南海的异常气旋环流隔断了西南区域必要的水汽通道,水汽通量辐散;西南区域上空的异常反气旋环流,以及贝湖至中西伯利亚的异常气旋环流使得冷空气的活动区域被限制在中高纬地区,印缅南支槽偏弱,副高位置偏东偏南、强度偏弱,西南区域处于明显的下沉运动控制之下,配合海平面气压的负异常特征,使得温度持续偏高,从而导致西南区域持续性干旱的发生;前期中东太平洋的拉尼娜现象和中国近海地区的海温异常分布可作为西南区域持续性干旱事件的长期预测线索。     

内蒙古地区气候变暖及其影响

本文研究了内蒙古地区气候变暖的规律和特点，以及伴随气候变暖降水、风、相对湿度等气象要素的变化规律，并用灰色系统理论中的多阈值预报方法预测了内蒙古地区90年代初的气温、降水可能变化。同时，阐述了气候变暖带来的影响。     

江西持续性强降雨的气候特征及其大尺度环流背景

利用1961-2010年江西省83个常规气象观测站的逐日降水资料,对江西省持续性强降雨进行了统计分析,结果表明:1961-2010年江西省共出现了82次持续性强降雨过程,且持续性强降雨有着显著的季节变化、年际变化和年代际变化特征,其季节变化以6月最多,冬季(12-2月)无持续性强降雨,年际变化主要有3 a左右和6～8a的变化周期.年代际变化周期主要为30 a左右的变化周期,且在2000年后减小为25 a左右.江西省持续性强降雨累积日空间分布不均,具有南北少中间多的特征,多发区位于江西东部的浙赣铁路沿线.对持续性强降雨对应的大尺度背景环流形势分析发现,大尺度背景环流形势主要有4种:低槽型,南槽北脊型,台风型和转换型.其中低槽型出现的次数最多(34次),台风型出现的次数最少(9次),转换型的持续时间最长.     

气候与气候系统研究进展

2011年,气候系统研究所在气候系统模式研发、陆面过程对我国气候的影响以及我国云南持续性干旱的成因等方面开展了深入研究,取得可喜的进展。     

仁化长坝沙田柚的气候适宜性及其变化趋势分析

应用仁化国家气象站和DB44/T 864-2011中的气候资料,采用数理统计方法对仁化长坝沙田柚生长的气温、降水和光照等条件及气候变化趋势进行研究。结果表明:(1)极端低温条件为特优,年平均气温、年降水日数为优,≧10℃年积温、年降水量为良,年日照时数为一般。(2)年平均气温、≧10℃年积温、极端低温和年降水量呈上升态势,速率分别为0.01、5.28、0.03℃/年、1.27 mm/年,其中年平均气温、≧10℃年积温通过0.01的显著性检验,极端低温通过0.05的检验;年降水日数和年日照时数呈下降态势,速率分别为-0.4 d/年、-0.99 h/年,其中年降水日数通过0.01显著性检验。(3)年平均气温和≧10℃年积温偏低风险呈下降态势,而年降水日数偏少的风险仍在增加。     

广东省持续性干旱事件的变化及其成因

利用1961年1月—2005年12月广东省86个测站的地面观测资料、ERSST全球月平均海温资料以及NCEP/NCAR全球大气多要素资料,定义了广东持续性干旱事件,分析了广东持续性干旱事件的变化特征,从多种角度(包括大气环流、海温、海气温差)讨论广东持续性干旱事件的成因。结果表明,广东持续性干旱事件平均出现频率为每26个月发生1次,以秋冬旱或冬春旱为主,持续性干旱事件具有大范围全省性的空间分布特征;1960年代是20世纪下半叶干旱较频繁且强度较强的年代,但2001—2005年干旱出现的概率和强度都超过1960年代,反映了广东区域极端气候事件对全球气候变化的响应;各季节大气环流和海温等在广东干旱情况下表现出不同的异常变化特征:春季华南冷空气偏弱,夏季则夏季风偏弱、西太平洋副热带高压明显偏强、贝加尔湖槽及北太平洋洋中槽偏强,秋季亚洲大陆高压偏弱、冷空气活动较少,冬季则冬季风偏强、海平面气压场的北太平洋涛动(NPO)和北大西洋涛动(NAO)两种遥相关型同时出现。以上结果为干旱预测尤其是气候模式产品的动力释用提供了很好的参考依据。     

1951—2009年中国地表湿润状况变化趋势研究

利用1951—2009年中国160站的月降水和月平均温度资料,通过计算地表湿润指数,在分析其与降水及气温联系的基础上,探讨了中国区域平均地表湿润指数的年代际变化特征差异,给出了地表湿润指数年趋势的地理分布。结果表明：1951—2009年,中国北方的西北地区东部、华北和东北地区长江中下游地区及东南部分地区以干旱化趋势为主...     

1951—2009年中国地表湿润状况变化趋势研究

利用1951—2009年中国160站的月降水和月平均温度资料,通过计算地表湿润指数,在分析其与降水及气温联系的基础上,探讨了中国区域平均地表湿润指数的年代际变化特征差异,给出了地表湿润指数年趋势的地理分布。结果表明：1951—2009年,中国北方的西北地区东部、华北和东北地区长江中下游地区及东南部分地区以干旱化趋势为主,这些地区干旱化趋势的产生与降水年际变差大、年内分配不均,降水持续减少和气温升高密切相关。东南、西南地区及西藏地区于20世纪90年代初期有湿向干的趋势转换,虽然长江中下游地区在70年代初期有明显的干向湿的趋势变换,但于90年代同样出现湿向干的趋势转换,并一直持续显著的干旱化。