气候变暖背景下我国四季开始时间的变化特征

利用中国气象局国家气象信息中心提供的中国599个测站1961～2007年逐日温度资料,分析了我国近47年来四季开始日期的变化趋势。结果表明,四季开始日期在全国范围内主要表现为春季、夏季提早,秋季、冬季推迟的变化趋势,其中以夏季的变化最为明显,且在显著增温的21世纪初最为明显。这种趋势在空间分布上有所差异,北方比南方明显,东部比西部明显。东北最北部、华南最南部以及新疆局部区域春季推迟,青海东部以及内蒙古最北部的小范围地区夏季推迟,华南及西南局部地区冬季提早。此外,全国平均四季开始日期的年代际变化在20世纪并不是很明显,而在21世纪初非常明显。但年代际变化特征存在区域性差异,高原地区20世纪80年代和90年代春季提早,冬季推迟。而在21世纪初春季、冬季均推迟,但冬季的变化比春季明显得多。华南南部地区春季推迟、冬季提早。西南地区在21世纪初春季、夏季明显提早,秋季、冬季推迟,但之前这种趋势并不明显。     

近50a山东中部地区四季开始日期及长度变化特征

利用山东中部地区8个气象站1966—2015年逐日气温观测资料,用5日滑动平均气温作为划分依据,结合气候趋势法、Mann-Kendall法和经验正交分解法,对山东中部地区近50 a的四季开始日期及长度时空变化特征进行分析。结果表明:山东中部地区春季和夏季开始日期呈提前趋势,秋季和冬季呈推迟趋势,其中,夏季和冬季开始日期在1993年发生突变,四季开始日期的主要空间变化趋势一致,秋季变化强度中心在中北部平原,其他三季变化强度中心均出现在中部地区,四季开始日期空间变化规律在第二特征向量上呈现区域变化的不一致性。冬季日数最多,其次为夏季,春季日数最少,春季和冬季日数呈减少趋势,冬季减少趋势显著,气候倾向率为-2.98 d/10 a,夏季和秋季日数呈增加趋势,夏季日数增加显著,四季日数主要空间变化规律一致,强度中心在中部地区,四季日数空间变化规律在第二特征向量上存在不一致性,其中,夏季和秋季第二特征向量呈现南部山区与其他地区不同。     

气温突变对我国四季开始日期的影响

利用我国599个站1961—2007年逐日温度资料,运用墨西哥帽小波函数,分析了近47年来我国四季开始日期多时空尺度的变化特征。结果表明:我国四季开始日期的变化与温度的变化较一致。全国平均四季开始日期均存在20年左右的周期特征,在20世纪80年代末表现出明显的春、夏季提前,秋、冬季推迟的趋势。在第一主周期的时间尺度上做小波变换后,各个区域的变化趋势与全国平均基本一致。但仍存在一定差异,2005—2007年东北的夏季偏迟,2004—2007年西北的冬季偏早及华南的春季偏迟,2003—2007年高原地区也有春季偏迟的现象,结合其他季节的变化,这些地区四季的变化特征与温度的变化仍有较好的对应。     

1971~2013年我国四季开始日期及生长期长度的变化特征分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的中国584个气象站点1971～2013年的逐日气温数据,采用线性倾向估计和经验模态分解（EMD）等方法,以地理信息系统为数据处理平台,分析我国43年来四季起始日以及生长期的变化特征。结果表明：新疆、云南和四川地区的四季起始日变化呈现明显的南北差异;全国大部分地区春、夏季起始日提前,春季比夏季提前趋势更明显,江苏、安徽、湖北大部和云南北部春季提前显著,提前率为4.1～7.2 d/10 a;夏季提前的区域更广,新疆东部、甘肃西部、华南大部和云南南部夏季提前显著,提前率为2.9～4.6 d/10 a;全国大部分地区秋、冬季起始日推迟,秋季比冬季推迟的范围更大,新疆南部和四川西部秋季推迟明显,推迟率为4.4～8.6 d/10 a;冬季推迟趋势更显著,新疆东南部和青海大部冬季推迟明显,推迟率为4.7～13.8 d/10 a;全国各地区生长期均有延长,最显著的是云川交界处和新疆东南部地区,延长率为20.1 d/10 a。EMD和线性倾向估计的结果基本一致,但EMD得到的春季起始日推迟地区的范围更大,夏、秋、冬季起始日以及生长期的变化趋势更显著。     

1957—2014年佛冈县气温变化对四季长度的影响

根据佛冈国家气象观测站逐日气温资料,按照国家季节划分标准对4季长度进行划分。运用趋势分析、Mann-Kendall检验、小波分析等方法对佛冈县1957—2014年气温变化和4季长度的趋势演变、突变转折等进行分析,从而得到气温变化对4季长度的影响。结果表明:近58年佛冈县年平均气温呈明显上升趋势,达0.012℃/年。佛冈县4季长度表现为夏季最长,冬季最短,春季和秋季长度接近,夏季日数占全年日数的51.5%。气温变化对4季长度有较大的影响,其中以夏季最为显著。突变检验表明,气温上升与夏季长度延长的突变时间都在1993年左右。年平均气温与夏季长度的相关最为显著。     

1957—2014年佛冈县气温变化对四季长度的影响

根据佛冈国家气象观测站逐日气温资料,按照国家季节划分标准对4季长度进行划分。运用趋势分析、Mann-Kendall检验、小波分析等方法对佛冈县1957—2014年气温变化和4季长度的趋势演变、突变转折等进行分析,从而得到气温变化对4季长度的影响。结果表明:近58年佛冈县年平均气温呈明显上升趋势,达0.012℃/年。佛冈县4季长度表现为夏季最长,冬季最短,春季和秋季长度接近,夏季日数占全年日数的51.5%。气温变化对4季长度有较大的影响,其中以夏季最为显著。突变检验表明,气温上升与夏季长度延长的突变时间都在1993年左右。年平均气温与夏季长度的相关最为显著。     

近40年中国气候生长期的变化

利用中国642个站点1961~2000年的逐日平均气温记录, 分析研究了中国1961~2000年气候生长期的变化趋势。结果表明, 在近40年中, 气候生长期在全国范围平均增加了6.6天, 北方地区平均增加10.2天, 南方地区平均增加4.2天, 青藏高原增加最多, 达到18.2天。20世纪90年代是气候生长期增加最大, 增长最明显的时期, 1998年是近40年气候生长期最长的年份。对气候生长期变化趋势空间分布特点的进一步分析表明, 华北和青藏高原北部是气候生长期增加最大, 增长最明显的地区, 尤其以河北省和青海西北部最为显著。南方各省份除了四川西北、云贵高原、安徽、江苏外, 其它地区的气候生长期变化趋势不明显。     

青藏高原四季划分方法探讨

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961²007年逐日气温资料, 分析常用的四季划分方法在高原的适用性, 指出各种四季划分方法的不足和局限, 并根据四季持续时间的合理性、物候特征、海拔高度、气候 (温度) 分布特征等因素提出了针对不同的生产、生活目的而建立的新四季划分方法。探讨认为: (1) 根据高原物候特征和气温相结合的方式得到的“物候四季划分方法”即“4℃-12℃-10℃-1℃”对高原农牧业尤为适合; (2) “海拔季节划分方法”对高原旅游和人们衣着尤为适合, 海拔季节划分方法把高原分成二个区:海拔4000m以上四季划分方法为“5℃-12℃-12℃-5℃”, 4000m以下四季划分方法为“5℃-15℃-15℃-5℃;” (3) “生活季节划分方法”对高原不同区域的生产生活尤为适合, 生活季节划分方法将高原分为三个区:Ⅰ区四季划分方法为“6℃-16℃-16℃-6℃”, Ⅱ区四季划分方法为“5℃-12℃-12℃-5℃”, Ⅲ区四季划分方法“7℃-7℃”划分春冬和秋冬, 不存在夏季。最后, 综合以上各种方法的优缺点, 初步定义“高原普适季节划分方法”即“5℃-15℃-15℃-5℃”为高原总体的四季划分方法, 对高原整体的国民经济和政府活动、旅游、人们的衣着、生活生产、季节类产品的销售具有总体的指导意义。     

湖南省近54年四季变化特征

采用四季分明区划分标准对湖南76个气象台站1961—2014年逐日气温统计,得到四季开始时间及长度,运用气候倾向率分析其变化规律,结论如下:湖南四季出现时间有纬向变化特征,入春表现最明显,入夏时间同时受海拔高度影响,影响入冬因素多,表现复杂。四季平均日数分别为77天(春)、138天(夏)、66天(秋)、85天(冬)。历年夏日变化倾向率为2.77d/10a,一致性增多,南北各有两个高值中心。入冬倾向率为-2.93d/10a,一致性减少,低海拔区域减少更明显。1960—2010年代,夏日年代际波动最大,1970年代后,夏日数连续增多。冬日数自1990年代大幅减少以来,减少趋势仍在持续。     

青藏高原四季划分方法探讨

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961~2007年逐日气温资料,分析常用的四季划分方法在高原的适用性,指出各种四季划分方法的不足和局限,并根据四季持续时间的合理性、物候特征、海拔高度、气候（温度）分布特征等因素提出了针对不同的生产、生活目的而建立的新四季划分方法。探讨认为：（1）根据高原物候特征和气温相结合的方式得到的＂物候四季划分方法＂即＂4℃-12℃-10℃-1℃＂对高原农牧业尤为适合;（2）＂海拔季节划分方法＂对高原旅游和人们衣着尤为适合,海拔季节划分方法把高原分成二个区：海拔4000m以上四季划分方法为＂5℃-12℃-12℃-5℃＂,4000m以下四季划分方法为＂5℃-15℃-15℃-5℃;＂（3）＂生活季节划分方法＂对高原不同区域的生产生活尤为适合,生活季节划分方法将高原分为三个区：Ⅰ区四季划分方法为＂6℃-16℃-16℃-6℃＂,Ⅱ区四季划分方法为＂5℃-12℃-12℃-5℃＂,Ⅲ区四季划分方法＂7℃-7℃＂划分春冬和秋冬,不存在夏季。最后,综合以上各种方法的优缺点,初步定义＂高原普适季节划分方法＂即＂5℃-15℃-15℃-5℃＂为高原总体的四季划分方法,对高原整体的国民经济和政府活动、旅游、人们的衣着、生活生产、季节类产品的销售具有总体的指导意义。     

近47年来广东省地面气候变化基本特征

利用广东省1959～2005年25个气象观测站常规地面观测资料年平均值,对广东省近47年来气候的年代际变化特征进行了分析。结果表明：近47年来广东省气温基本表现为增温趋势,但除了珠江三角洲以外大部分地区均低于0．022℃／年的全国平均水平,并且在1995年发生了一次增温突变。广东中部年降水量表现为小幅减少趋势,而西南和西北部表现为小幅增加趋势。近47年来广东省平均地面风速、日照时数表现为显著的减少趋势,且分别在1979和1974年左右发生了减少突变。     

新丰县近47年气候变化特征

分析新丰县1961—2007年的气象资料,得到近47年来的气候变化趋势,主要表现为年平均、最高、最低气温均呈较明显上升趋势;四季气温变化幅度不同,尤其是冬季变暖幅度最大,其他季节平均气温则呈下降趋势;低温霜冻减少明显,高温日数显著增加。日照、雷暴和雾日呈显著减少趋势。年降水量变化不大,但降水日数减少,夏季降水强度增大,春秋两季降水减少明显,春、秋季干旱化加剧。初步说明新丰极端天气事件增多与气候变暖有一定的内在关系。     

近47a来青海湖流域气候变化分析

选取青海湖流域内及临近7个气象站点,对各站1959～2005年的降水和气温数据采用泰森多边形法进行了计算,并运用Mann-Kendall方法对其变化趋势进行了分析,同时对流域近47 a的气候变化与青海湖水位变化做了相关分析。结果表明:①青海湖流域近47 a来降水存在明显的阶段性变化,20世纪60年代、80年代、90年代降水都呈上升的趋势,70年代为下降趋势;同时年、夏季降水有增加的趋势。②同时期气温存在显著的上升趋势,尤其是冬季增温显著,年变化倾向率达到0.53℃/10 a,1987～2000年与1961～1986年相比,平均气温增加了0.79℃,显著高于全国水平。③青海湖流域近47 a来春、夏、秋、冬陆面蒸发变化倾向率均为正值,夏季陆面蒸发增加趋势显著,年变化倾向率为4.17 mm/10 a。④流域降水量对湖水位的年变化、布哈河径流、沙柳河径流有着显著的影响;在9 a尺度上讲,未来5 a流域秋季降水处于上升阶段,湖水下降会有所减缓或者回升。     

近47 a来青海湖流域气候变化分析

选取青海湖流域内及临近7个气象站点,对各站1959～2005年的降水和气温数据采用泰森多边形法进行了计算,并运用Mann-Kendall方法对其变化趋势进行了分析,同时对流域近47 a的气候变化与青海湖水位变化做了相关分析.结果表明:①青海湖流域近47 a来降水存在明显的阶段性变化,20世纪60年代、80年代、90年代降水都呈上升的趋势,70年代为下降趋势;同时年、夏季降水有增加的趋势.②同时期气温存在显著的上升趋势,尤其是冬季增温显著,年变化倾向率达到0.53℃/10 a,1987～2000年与1961～1986年相比,平均气温增加了0.79 ℃,显著高于全国水平.③青海湖流域近47 a来春、夏、秋、冬陆面蒸发变化倾向率均为正值,夏季陆面蒸发增加趋势显著,年变化倾向率为4.17 mm/10 a.④流域降水量对湖水位的年变化、布哈河径流、沙柳河径流有着显著的影响;在9 a尺度上讲,未来5 a流域秋季降水处于上升阶段,湖水下降会有所减缓或者回升.     

近47年中国沙尘暴气候特征研究

利用1954~2000年中国大陆681个站的观测资料, 分析了近47年我国沙尘暴的时空分布特征。结果表明:我国北方的干旱、半干旱地区是沙尘暴的易发区, 其中西北地区是多发区; 沙尘暴的发生时间具有明显的日变化和季节差异; 47年间除青海、内蒙古和新疆的小部分地区的沙尘暴呈增长趋势外, 我国北方大部分地区的沙尘暴在减少; 甘肃民勤与新疆和田两个强沙尘暴多发区20世纪80和90年代的强沙尘暴明显少于50和70年代; 2000年华北和西北东部部分地区的沙尘暴多于90年代均值, 但绝大部分地区仍明显少于常年平均值; 沙尘暴与大风的年际振荡及多年变化趋势有一致性, 单站相关系数可以达到0.5以上。     

近50年我国冰雹年代际变化及北方冰雹趋势的成因分析

利用1958-2007年中国755个站的逐日冰雹资料和同期NCEP/NCAR再分析资料及环流特征量,研究了中国近50年冰雹时空变化特征。研究表明,20世纪70年代末、80年代初我国冰雹呈下降趋势,尤其是80年代末以来降雹次数基本低于近50年的平均值,其中我国北方冰雹下降趋势比南方显著,除黄淮、江淮、长江中下游和华南地区外,全国大部分地区冰雹下降趋势都通过了0.05的显著性水平检验,尤其是东北、华北、西北和青藏高原中东部地区。分析表明,20世纪70年代末大尺度环流系统的一系列调整是我国北方冰雹减少的主要原因,200 hPa高空西风急流南移,导致我国北方纬向风场减弱,风速垂直切变减小,对流减弱;850 hPa高度场升高不利于极地冷空气南下和对流系统的建立;同时副高增强,极涡减弱使大气层结稳定,冷空气活动减弱。伴随着大尺度环流的调整,局地垂直温度场结构的变化是影响降雹次数的一个重要原因,局地0℃线和-20℃线之间过冷却水滴累积区距离缩短,不利于雹粒充分地碰并增长,这对东北、华北和西北西部降雹出现显著减少具有十分重要的作用。     

我国西北地区近50年降水和温度的变化

用近50年的每月温度和降水资料研究了我国西北地区的气候变化.结果表明:(1)该地区在1986年附近发生了一次明显的气候跃变,要比全国气候跃变晚6～8年;(2)跃变后比跃变前全区年平均气温上升了0.51℃,冬季上升了1.27℃;(3)跃变后比跃变前全区年降水总量上升了5.2%,夏季上升了6.8%.进而讨论了温度和降水的增加对该地区生态环境的影响.     

近51年我国对流层顶高度的变化特征

利用NCEP/NCAR的对流层顶气压多年月平均和逐月平均再分析资料,运用EOF和REOF方法对近51年中国对流层顶高度的空间分布和时间演变特征进行了详细分析。结果表明,中国地区热带对流层顶(第二对流层顶)和极地对流层顶(第一对流层顶)的边界线,2月最南,8月最北,较高的热带对流层顶从2月开始,逐渐北进,8月到达最北界(44°N附近),然后开始南退,2月其北界处于最南端,在29°～30°N附近;我国29°～44°N之间的中纬度地区,对流层顶高度的年变化幅度较大;对流层顶高度场有三种主要的模态:第一种为全区一致的偏高(偏低)型;第二种为南高(低)北低(高)的南北相反分布型;第三种为南北地区-中部地区相反分布型。对对流层顶高度场进行REOF分解可将中国地区分为6个气候分区,即华南区、新疆区、东北区、华北区、长江流域区和青藏高原区,各区对流层顶高度最大值一般都出现在夏季,最小值出现在冬季,只有华南区的最大值出现在春季,最小值出现在夏季。中国地区对流层顶高度的年际变化和长期趋势具有十分明显的区域性。     

建瓯市48a四季长短及极端气温变化特征

在全球气候变暖的背景下,近些年建瓯气温明显升高,使得建瓯四季的起止时间和长度发生了明显的改变.通过对1961-2008年建瓯温度资料分析发现:建瓯夏季起始日提早,冬季起始日推迟,春、秋季起始日相对稳定;夏季持续时间延长,春、冬季时间缩短,秋季持续时间稳定.日极端最低气温的增温幅度明显高于日极端最高气温的增温幅度,且日极端最低气温＜3.0 ℃的天数(即霜日)明显减少、日最高气温＞35 ℃的天数(即高温日数)变化不明显.     

Prediction Research of Climate Change Trends over North China in the Future 30 Years

A simulation of climate change trends over North China in the past 50 years and future 30 years was performed with the actual greenhouse gas concentration and IPCC SRES B2 scenario concentration by IAP/LASG GOALS 4.0 （Global Ocean-Atmosphere-Land system coupled model）, developed by the State Key Laboratory of Numerical Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP）, Chinese Academy of Sciences （CAS）. In order to validate the model, the modern climate during 1951-2000 was first simulated by the GOALS model with the actual greenhouse gas concentration, and the simulation results were compared with observed data. The simulation results basically reproduce the lower temperature from the 1960s to mid-1970s and the warming from the 1980s for the globe and Northern Hemisphere, and better the important cold （1950 1976） and warm （1977-2000） periods in the past 50 years over North China. The correlation coefficient is 0.34 between simulations and observations （significant at a more than 0.05 confidence level）. The range of winter temperature departures for North China is between those for the eastern and western China＇s Mainland. Meanwhile, the summer precipitation trend turning around the 1980s is also successfully simulated. The climate change trends in the future 30 years were simulated with the CO2 concentration under IPCC SRES-B2 emission scenario. The results show that, in the future 30 years, winter temperature will keep a warming trend in North China and increase by about 2.5~C relative to climate mean （1960-1990）. Meanwhile, summer precipitation will obviously increase in North China and decrease in South China, displaying a south-deficit-north-excessive pattern of precipitation.