基于SPEI的近百年天津地区气象干旱时空演变特征

基于1921—2016年天津地区降水、气温观测数据,对全球降水气候中心降水(GPCC-P)、东英吉利大学气候研究中心气温(CRU-T)进行适用性评估后发现GPCC-P和CRU-T均能较好地反映天津地区降水和气温的变化。在此基础上,进一步利用GPCC-P、CRU-T计算的标准化降水蒸散指数(SPEI)分析天津地区近百年干旱时空演变特征并判断其未来变化趋势。结果表明：(1)天津干旱主要发生于1940年代初期、1990年代末和2000年代初期,四季均以轻旱和中旱为主,干旱高频季节由秋、冬季逐渐转为春、夏季。(2)天津全区SPEI气候趋势在6个时期除秋季整体呈“升、降、升”分布特征外,春、夏、冬季均表现为“升、降”的分布特征,且夏季下降趋势最为显著,1961—2010年宁河每10 a下降0.30。(3)1921—1970、1931—1980、1941—1990年天津春、冬季湿润化趋势由降水主导,而夏、秋季则由气温和降水协同影响;1951—2000、1961—2010、1971—2016年春季干旱趋势主要受气温影响,夏、冬季则为气温和降水协同影响,随着全球变暖,气温升高对干旱的影响逐渐增强。(4...     

近46年洛阳地区气候变化特征分析

根据洛阳地区9个气象观测站1961-2006年的气象资料,统计并分析了气温、降水等主要气候要素近46年来的年变化、四季变化及年代际变化趋势特征,结果表明:年平均气温呈较强增暖趋势,其中冬、春季增温最为明显,秋季气温变化平缓,而夏季气温则呈下降趋势,年极端最高气温下降,年极端最低气温上升,气候由"冬冷夏热"逐渐向"冬暖夏凉"转变;年降水量各年代均有不同,四季旱涝特征是春季干旱加剧,夏季干旱、洪涝均有加强趋势,秋季洪涝减少、旱灾增加,冬季降水变化最不明显.     

中国台站冬夏季气温、降水的气候变化特征及其显著性检验

利用1951—2010年中国160站气温、降水资料,分析中国代表性台站冬季和夏季气温、降水的气候值及气候变率在前后30 a的差异,并对结果使用不同方法进行显著性检验。结果表明,季气温气候平均值的变化总体与全球增暖一致,以升温为主,但夏季在秦岭以南及长江中游地区出现显著局部变冷现象;季气温气候变率的变化相对较小,冬季总体不显著,夏季仅有少数台站显著。降水的气候变化总体不明显,季降水气候值变化的空间分布复杂,冬季南方地区、夏季东部地区总体增加,冬、夏季降水气候变率的变化均不显著。理论检验方法（t检验、F检验）与随机模拟方法（EMC法）的显著性检验结果,对气温的差别较小、对降水的差别较大,这与样本距平序列是否服从正态分布有关。EMC法可在确保样本统计特征不变的情况下,通过多次随机模拟,无需考虑其理论统计分布特征,使检验结果更为可靠。     

气候变化的归因与预估模拟研究

本文总结了近五年来中国科学院大气物理研究所在气候变暖的归因模拟与预估研究上的主要进展。研究表明,利用海温、太阳辐射和温室气体等实际强迫因子驱动大气环流模式,能够较为合理地模拟全球平均地表气温在20世纪的演变,但是难以模拟出包括北大西洋涛动／北极涛动和南极涛动在内的高纬度环流的长期变化趋势。利用温室气体和硫酸盐气溶胶等“历史资料”驱动气候系统模式,能够较好地模拟出20世纪后期的全球增暖,但如果要再现20世纪前期(1940年代)的变暖,还需同时考虑太阳辐射等自然外强迫因子。20世纪中国气温演变的耦合模式模拟技巧,较之全球平均情况要低;中国气候在1920年代的变暖机理目前尚不清楚。对于近50年中国东部地区“南冷北暖”、“南涝北旱”的气候变化,基于大气环流模式特别是区域气候模式的数值试验表明,夏季硫酸盐气溶胶的负辐射效应超过了温室气体的增暖效应,从而对变冷产生贡献。但现有的数值模拟证据,不足以说明气溶胶增加对“南涝北旱”型降水异常有贡献。20世纪中期以来,青藏高原主体存在明显增温趋势,温室气体浓度的增加对这种增暖有显著贡献。多模式集合预估的未来气候变化表明,21世纪全球平均温度将继续增暖,增温幅度因不同排放情景而异;中国大陆年均表面气温的增暖与全球同步,但增幅在东北、西部和华中地区较大,冬季升温幅度高于夏季、日最低温度升幅要强于日最高温度;全球增暖有可能对我国中东部植被的地理分布产生影响。伴随温室气体增加所导致的夏季平均温度升高,极端温度事件增多;在更暖的气候背景下,中国大部分地区总降水将增多,极端降水强度加大且更频繁发生,极端降水占总降水的比例也将增大。全球增暖有可能令大洋热盐环流减弱,但是减弱的幅度因模式而异。全球增暖可能不是导致北太平洋副热带－热带经圈环流自20世纪70年代以来变弱的原因。文章同时指出了模式预估结果中存在的不确定性。     

天津滨海区50年局地气候变化特征

利用1951～2000年天津滨海新区的气象资料，分析了50年来气温、降水、日照的变化特征，结果显示天津滨海新区年、冬季、夏季气温均呈上升趋势，20世纪50～80年代冬季增温强于夏季，90年代则夏季升温最为明显；降水总体趋势下降，90年代降到50年来的最小值；年平均日照时数也呈总体下降趋势，90年代下降最为显著。表明天津滨海新区气候正在趋向变暖，特别是近10年来气温急剧升高，降水量锐减、日照时数明显减少，使得高温、干旱、少日照成为天津滨海新区气候的突出问题。     

梅州近50年气候变化特征及未来变化趋势

采用线性趋势方程、滑动平均和R/S(rescaled range analysis)分析方法对1953～2006年梅州市气温、降水的各季及年平均值进行了分析.结果表明,50年来梅州市各季和年平均气温呈上升趋势,冬季气温增暖速率最大;年降水量及春、夏、冬季降水量也处于增多时段,而夏季降水的变化倾向率最大.R/S分析表明:气温、降水两气候要素存在明显的赫斯特(Hurst)现象,即梅州市气候变化存在着持续件;气温的Hurst指数表明,梅州市未来的年平均气温和各季平均气温都会继续呈上升趋势,未来夏季平均气温的增暖趋势将更为明显;降水量的Hurst指数表明,梅州市未来的年降水量及春、夏、冬季降水趋势是增多的,而秋季降水维持减少趋势,未来春季雨水增多的趋势将更为明显.     

东北农业区降水年内分配的不均匀性及对区域增暖的响应

水热的合理配置为农业生产提供了有利的气候条件,明确热量和水分的匹配及变异规律对指导农业生产具有重要意义。本文利用东北农业区1961—2014年的逐日降水和气温资料,分析了东北农业区降水年内分配不均匀性的变异规律及其对区域增暖的响应,结果表明：(1)近54年来,该区表现为全区一致性的降水年内分配不均匀性降低、年际变化幅度增大和降水集中期提前的变化趋势;(2)降水年内分配不均匀性降低速率表现为中间大,南、北小的区域间差异;(3)降水年内分配不均匀性对气温具有很强的响应,表现出明显的不同步和区域间差异性,大致表现为在短周期上降水集中度落后气温、而长周期上超前气温的响应特征。气候增暖背景下,降水集中期的提前使得该区雨热同期的气候要素匹配关系保持稳定,但降水年内分配不均匀性的降低及年际间变化幅度的增大可能会增加该区夏季发生干旱的风险。研究结果可为制定科学的农田水管理策略提供参考。     

2007年陕西气候特征及影响分析

陕西2007年气候的主要特征：年平均气温全省大部显著偏高,年降水总量陕北和关中南部偏多,年日照时数全省大部接近常年,冬季气温异常偏高,春季干旱少雨,夏季降水时空分布极为不均,多历时短、高强度的局地暴雨天气,秋季的长时间低温阴雨等。在全球气候变暖的气候背景下,2007年陕西极端天气气候事件频发,春季的低温冻害与干旱、夏季暴雨和秋季低温阴雨等极端天气气候事件对陕西的农作物的生长造成严重影响,夏季暴雨诱发洪涝、城市内涝等自然灾害造成严重经济损失,总之2007年属一般年景。     

关于我国夏季气候年代际变化特征及其可能成因的研究

利用我国160个台站1951～2000年夏季(6～8月)降水和气温观测资料,以及NCEP/NCAR海温、风场和水汽的再分析资料,分析了我国夏季风降水和气温的年代际变化特征及其可能成因.分析结果表明,我国夏季降水有明显的年代际变化,在1976年前后发生了一次明显的气候跃变,从1977年到2000年夏季长江流域的降水明显增加,而华北地区和黄河流域夏季降水明显减少,出现了严重干旱.分析结果还表明,我国西北地区降水的振荡位相要超前于华北地区降水振荡位相5～8年,华北地区气候年代际时间尺度变化是从1977年起降水减少,气温上升;但西北地区从20世纪70年代开始,则温度升高,降水增多.此外,分析结果也表明我国气温同样有年代际变化,但不如降水年代际变化明显.作者还从热带太平洋SST(海面温度)的年代际变化及其对中印半岛和东亚上空水汽输送的影响,分析了上述我国气候年代际变化的可能成因.分析结果表明,热带中东太平洋的SST也有明显的年代际变化,从1976年以后热带中东太平洋海水明显增暖,出现了明显的"类似El Nino型"的SST距平分布,呈现出"年代际的El Nino现象".这种海温异常分布减弱了亚洲夏季风,从而减弱了从热带太平洋、中国南海和孟加拉湾向东亚的水汽输送,造成水汽输送在长江流域辐合,使到达华北地区的水汽大大减弱,因此引起长江流域降水明显增加,而华北地区明显减少,出现了持续性严重干旱.     

近50年中国东部夏季降水与贝加尔湖地表气温年代际变化的关系

最近50年全球变暖,陆地增温幅度大于海洋,主要的增温中心位于亚洲北部、欧洲和北美等地区。因此,全球变暖有可能通过改变大尺度季风环流而影响中国气候变化。利用美国国家航空航天局空间研究中心(GISS)的逐月地表气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及中国604个站逐月气温和降水观测资料,重点讨论了1951—2007年中国东部夏季降水与同期的北半球大陆地表气温年代际尺度变化关系。结果表明,近50年中国东部夏季降水异常主要表现为南旱北涝与南涝北旱两者年代际异常之间的转换,但在1996年之后,伴随北方干旱区向南发展,呈现出华北和长江中下游地区降水同时减少的特征。研究发现中国华北地区夏季降水与同期的环贝加尔湖地表气温在年代际尺度上存在显著的负相关关系;贝加尔湖地区地表气温增暖可能导致蒙古高原对流层出现异常的暖性反气旋,使得位于蒙古高原的气旋频数减少和强度减弱。由于华北降水与蒙古气旋的活动直接相关,从而导致华北地区夏季降水的持续性减少。自1996年开始贝加尔湖地区的地表气温进一步升高,导致中国北方干旱化加剧。由于环贝加尔湖地区是过去50年全球变暖的最显著地区之一,因此,全球变暖可能是通过关键区域的温度变化对中国的气候变化产...     

1961-2010年气候变化对天津市采暖期和夏季空调期的影响

根据1961－2010年天津市逐日气象要素,包括平均温度、最高温度、最低温度、相对湿度以及风速,采用统计学方法分析了近50 a天津市的冷暖度日变化以及冬季采暖期和夏季空调期的气候变化特征,探讨了冷暖度日、舒适日数与区域气候变化之间的关系。结果表明：近50 a天津市冷暖度日具有相反的变化趋势,暖度日（HDD）显著下降、冷度日（CDD）显著上升,且暖度日的变化幅度大于冷度日,变化主要集中于80年代之后。冷暖度日与极端温度之间具有显著相关性。采暖期低温日数呈下降趋势、空调期高温日数呈上升趋势。采暖期冷不舒适日数呈显著下降趋势,夏季空调期热不舒适日数呈显著上升趋势,与同期平均气温之间存在显著性相关,且不舒适气候的随机性呈增多趋势。说明在气候变暖背景下,区域气候变化对天津市采暖期和夏季空调期具有重要影响。     

太阳辐射变化对我国中东部和西非夏季风雨量的影响

60年代后期以来,尤其进入80年代,全球气候显著增暖,但从北半球以至我国来看,此种增暖主要出现于冬季,而在盛夏的东亚—西非季风雨带却呈现出明显南移趋势。经严格统计检验并获得数值试验的支持,发现此种南移趋势及伴随的华北和Sahel区雨量的减少,与北半球—我国晴空太阳直接辐射的减少趋势有关。后者的出现是近年来火山活动频繁和大气污染加剧综合作用的结果。     

不同气候背景下我国冬夏两季极端气温特征分析

利用全国175个测站1960—1999年间的日平均气温资料,分别选取1960—1989年(气候态A)、1970—1999年(气候态B)作为气候背景,采用蒙特卡洛显著性检验法检验了这两个气候态背景下我国冬夏两季季节平均气温的差异显著性。并在此基础上利用气候百分位法分别分析了在这两个气候态背景下2000—2010年间我国冬夏两季的极端气温特征。分析结果表明,相对于夏季,冬季气候态A、B背景下季节平均气温的差异更为显著。冬夏两季,我国大部分地区极端低温事件的发生频率相对较低,而极端高温事件的发生频率相对较高。由于气候态B包含了全球变暖特征最为显著的20a,故在气候态B背景下,冬夏两季极端低(高)温事件的发生频率要高(低)于气候态A,这与全球变暖的趋势相吻合。     

对喜马拉雅山脉中段6个台站的气候变化分析

利用喜马拉雅山脉中段南、北两侧6个气象站1971-2007年逐月气温、降水资料,分析了该地区气候变化趋势、异常及突变特征。结果表明：喜马拉雅山脉中段南、北两侧年、季平均气温均呈明显上升趋势,冬半年升温幅度大于夏半年。年及夏半年平均气温均为随年代升高趋势,而冬半年气温在20世纪80年代较70年代略偏低,90年代后又逐渐升高。21世纪前7 a升温最为显著,较20世纪70年代升高0.6～1.1℃。1997年该地区南侧年平均气温发生突变,突变后增温趋势更加明显。20世纪90年代末以来,异常偏暖年份出现的几率明显增加,且南侧多于北侧。喜马拉雅山脉中段北侧年及冬夏半年降水均呈增多趋势。南侧年和夏半年降水呈减少趋势,冬半年为增多趋势。降水异常出现在20世纪80、90年代,21世纪后降水出现异常的概率明显减少。近40 a,北侧气候具有暖湿化趋势;南侧冬半年与之类似,但夏半年及全年呈暖干化趋势。     

江西省霾天气气候特征及其与气象条件的关系

利用1980-2011年江西83个常规站和南昌、赣州2个探空站的观测资料,对江西霾的气候特征及其与气象条件的关系进行了分析。结果表明：近32 a来江西霾日总体呈上升趋势;霾日的季节、年际和年代际变化明显,秋冬季多（12月最多）春夏季少（7月最少）,4 a左右和8 a左右的年际变化周期显著,年代际变化主要为15 a左右的变化周期;江西霾日空间分布不均,呈现中北部多,南部及山区少的分布形势。霾与地面风速、大气逆温、海平面气压、降雨量和相对湿度密切相关,低风速、大气逆温、高气压、高湿度和少降雨有利于霾天气的发生,反之,高风速、低气压、低湿度和多降雨不利于霾天气的发生。     

Relationship between winter snow cover days in Northeast China and rainfall near the Yangtze River basin in the following summer

Based on observed snow and precipitation data and NCEP/NCAR reanalysis data,the relationship between the number of winter snow cover days in Northeast China and the following summer’s rainfall in the northern part of southern China is analyzed and the possible underlying mechanisms are discussed.The results indicate that a negative relationship is significant throughout the study period,especially more obvious after the 1980s.The pre-winter circulation patterns in years with more snow cover days and less summer rainfall in the south bank of the Yangtze River are almost the same.In years with more snow cover days,lower temperatures at the lower level over Northeast China are found in winter and spring.The winter monsoon is weaker and retreats later in these years than in those with fewer snow cover days.In spring of years with more snow cover days,anomalous cyclonic circulation is observed over Northeast China,and anomalous northerly wind is found in eastern China.In summer of these years,anomalous northeasterly wind at the lower level is found from the area south of the Yangtze River to the East China Sea and Yellow Sea;and with less southwesterly water vapor transport,the rainfall in the area south of the Yangtze River is less than normal,and the opposite patterns are true in years with fewer snow cover days.In recent years,the stable relationship between winter snow cover in Northeast China and summer rainfall in the Yangtze River basin can be used for summer rainfall prediction.The results are of great importance to short-term climate prediction for summer rainfall.     

博州近45年气温变化特征分析

用博州4个气象站1960～2004年的月平均气温资料,分析了博州3个气候区域近45a来的气温变化特征.结果表明：45a来博州地区气候逐渐变暖,特剐是上世纪80年代中期以来增温尤为明显,中部博河河谷区及东部平原增温幅度明显大于博州山区.博州山区的夏季气温略有下降.上世纪60年代异常冷冬、凉夏事件最多,80年代异常冷暖事件最少.     

长江中下游气候的长期变化及基本态特征

研究了1885年以来，我国长江中下游四季及年降水量，四季及年平均气温的长期变化，指出长江中下游四个季及年的总降水量（平均气温）都是正的趋势，但有季节的差异，春季是升温同时增雨最显著的季节，还研究了我国长江中下游降水与气温的气候基本态及气候变率的特征及时间演变规律，指出，60年代以后夏季气温变化的异常程度几乎比以前大了一倍，在冬季，近期在暖背景下的冬季气温变率变小的特征表明长江中下游可能出现持续发暖冬特征，还指出，80年代后我国的长江中下游存季降水处于高基本态与高气候变率时段，应注意频繁发生的夏季洪涝灾害，研究还指出，长江中下游夏季降水与印度季风的气候基本态反相关密切，印度季风及东亚夏季风与长江中下游夏季气温变化在各种尺度上有明显的正相关。     

新疆天山北坡经济带持续低温指数变化特征

利用新疆天山北坡经济带12个国家气象站逐日最低气温和平均气温资料,研究该区域1965—2019年持续低温指数C_CDI的变化规律及其对气温变化的响应,结果表明：研究区的年、季平均气温均呈显著升高趋势,其中冬季升温幅度最大,夏季升温幅度最小;受气候变暖的影响,研究区C_CDI呈显著减少趋势,其中冬季减少幅度最大、夏季最小;研究区C_CDI和平均气温之间呈显著的反相关,年、季都经历了气温距平由负转正、同时对应C_CDI距平由正转负的过程;年、季C_CDI对平均气温的敏感系数均为负值,说明C_CDI值随着气温的升高而减少,敏感系数绝对值春、夏、秋三季均呈显著减小趋势,即C_CDI对气候变暖的响应在减弱,而冬季则呈显著增大趋势,即C_CDI对气候变暖的响应在增强。