中国第一代再分析产品CRA Interim气温在东南极中山站 - Dome A断面的适用性分析

2017年中国气象局发布中国第一代全球大气和陆面再分析产品（以下简称“中国再分析产品”）CRA Interim, 通过对比CRA Interim气温资料与中国在南极考察区域中山站 - Dome A断面气象站实测2 m气温、 欧洲中期数值预报中心再分析产品（以下简称“欧洲再分析产品”）ERA Interim和ERA5相应的气温资料, 分析了CRA Interim气温在东南极中山站 - Dome A断面的适用性。结果表明： 三种再分析产品均能反映研究区域的气温变化, 均具有一定适用性, 但是都存在一定偏差且适用性存在区域差异和季节差异。CRA Interim、 ERA Interim、 ERA5对中山站 - Dome A断面气温的解释方差分别为81.3%、 87.1%、 87.2%。中国与欧洲再分析产品对日均值与最低温的反演都呈现负偏差, CRA Interim对最高温的反演表现为负偏差（-1.8 ℃）, 欧洲再分析产品则表现为正偏差（ERA Interim和ERA5偏差分别为0.5 ℃和0.8 ℃）。中国与欧洲再分析产品在位于冰盖边缘的中山站适用性最好, 位于冰盖内陆的Dome A次之, 对Eagle站气温的反演偏差较大。三种再分析产品对冬季气温反演最差, ERA Interim对秋季气温反演最好, CRA Interim和ERA5对夏季气温反演最好。CRA Interim、 ERA Interim、 ERA5对极端低温事件发生时最低温的解释方差分别为46.1%、 76.9%、 87.3%, 对极端高温事件发生时最高温的解释方差分别为59.9%、 65.1%、 73.6%, 极端事件发生时ERA5对极端气温的反演更为准确。2016年9月3日 - 13日极端低温事件主要受冷高压的影响, 7月25日 - 8月6日极端高温事件主要受暖低压和暖舌的影响。CRA Interim能够反演东南极中山站 - Dome A断面的气温及极端气温事件的变化, 但对风场尤其是中山站风场的反演不准确。与欧洲再分析产品相比, CRA Interim在中山站 - Dome A断面的适用性较低, 三种再分析产品中ERA5更适于南极极端天气与气候的研究。     

全球1.5℃温升背景下中国极端事件变化的区域模式预估

利用区域海气耦合模式FROALS模拟的区域气候模式降尺度协同试验(CORDEX)的东亚区域的动力降尺度试验数据,分析了全球1.5℃温升背景下中国地区极端温度指数、极端降水指数以及民生相关指数的可能变化。结果表明,中国地区的暖事件显著增加,冷事件显著减少。高强度和中等强度极端暖事件发生风险分别为1986—2005年基准期的2.14和1.93倍,高强度和中等强度极端冷事件发生风险分别为基准期的0.58和0.63倍。分区来看,华北的高强度极端暖事件增幅最大(将为基准期的2.94倍),东北高强度极端冷事件减幅最大(将为基准期的0.38倍)。西北、青藏高原以及东北等地区的极端干旱事件发生风险略增加(分别为基准期的1.13,1.04,1.22倍)。全国大部分地区的平均降水显著增加,高强度的极端降水事件在全国普遍增加,并且在华北和东南的发生风险增幅最大(分别为基准期的1.88倍和1.85倍)。闷热日数在东部地区显著增加,并且与单一的极端高温事件相比,极端闷热日数的增加风险更大(将为基准期的5.34倍)。全国取暖度日显著减少,东部以及西北的降温度日显著增加,在人口密度较大的东部地区取暖度日的减幅(-258℃·d)大于降温度日的增幅(72℃·d),但与基准期相比,降温度日的变化比例(82%)大于取暖度日(-10%)。     

中国南极昆仑站深冰芯科学钻探工程进展

我国于2012年1月在南极Dome A区域正式开展实施了南极昆仑站深冰芯科学钻探工程,截至2021年,钻孔深度已达803.54 m。该工程是我国第一个深冰芯钻探工程,也是国际上第一个在Dome A地区开展的深冰芯钻探项目。本文介绍了昆仑站深冰芯科学钻探工程实施的整体情况,对过去近10年的钻探活动以及取得的成果和经验进行了总结,以期为后续的深冰芯钻探工作提供理论和经验指导。     

21世纪前中期三江源地区极端气候事件变化趋势分析

利用国家气候中心发布的IPCC SRES A1B温室气体排放情景下水平分辨率为25 km的连续气候变化模拟试验数据, 分析了三江源地区极端气候事件变化趋势.结果显示: 2001-2050年冷暖等级呈显著增高趋势, 其中以夏季变化最为明显, 冬季变化最小; 极端高温事件发生频次呈显著增多趋势, 而极端低温事件总体呈显著减少趋势; 干湿等级呈不显著增高趋势, 四季中只有冬季干湿等级呈减小趋势, 其余三季均呈升高趋势; 干燥和暴雨事件发生频次均呈显著增多趋势.地形尤其是经、 纬度和海拔对极端气候事件的变化趋势有明显的影响.     

中国西北近45a来极端低温事件及其对区域增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年100个台站逐日最低温度资料,通过百分位法定义了不同台站的逐日极端低温阈值,对近45 a来西北地区逐年极端低温事件发生频次进行了时空诊断,并分析其同西北区域性增暖的响应.结果表明:一致性异常分布是中国西北年极端低温事件发生频次的最主要空间模态;中国西北年极端低温事件发生频次的空间分布可分为以下5个关键区:北疆区、青海北部区、西北东部区、南疆区及青南高原区;年极端低温事件发生频次除了青南高原区表现为微弱的减少趋势外,北疆区、青海北部区、西北东部区和南疆区均表现为显著的减少趋势,并且发生了突变现象.在年极端低温事件发生频次的各主要空间分区中,13～15 a和7～8 a的周期在所有分区中反映得比较清楚;年极端低温事件发生频次对西北区域性增暖呈显著负响应.     

拓普康携手中国南极科考事业的新闻发布会

问鼎南极冰盖最高点的十二勇士重返Dome A,选址建立中国南极第三站。10月,中国第24次南极科考活动又将启程。拓普康凭着历年对南极科考的热情,过硬的产品和大力的支持,2007年7月     

新仙女木事件在罗布泊湖相沉积物中的记录

通过对罗布泊CK-2钻孔湖相沉积物磁化率、粒度、碳酸盐和有机质含量的测定以及地球化学元素的多元统计分析, 探讨了我国西北极端干旱区域的环境对全球气候变化的响应.结果显示各代用指标均一致揭示了发生在12.8~11.6kaBP间非常明显的低温期, 且降温幅度大, 变化迅速.这次冷事件在时间坐标以及发生特点上都与格陵兰冰心记录的末次冰消期中的新仙女木事件相对应, 为新仙女木事件的全球性特征提供了新的证据.这说明在我国新疆的极端干旱区, 其气候与环境的变化也与北半球高纬度地区有着密切的联系; 由主成分分析结果, 揭示了我国西北地区的西风气候区有别于东南季风气候区的水热配置特点, 即冷期湿润, 暖期干旱, 并提出了该事件信号从北大西洋传送到罗布泊地区的潜在机制.      

青海省近50年极端降水事件时空分布特征

基于线性倾向估计、小波分析、Mann-Kendall检验及空间插值等方法,对1962—2013年28个均匀分布在青海省内的气象站点数据近50 a(1962—2013年)极端降水事件的时空特征进行了分析。结果表明,在长期趋势上青海省极端降水事件呈上升趋势,其强度与频数变化分别具有28 a和15 a±的主周期,并且少数站点在20世纪90年代发生突变;青海省内的极端降水事件在空间上存在明显差异,整体呈自西向东逐渐增强的特征,极端降水事件在南部地区发生频率总体高于北部地区,东南部发生极端降水的频率最高;近50 a青海省内大部分地区极端降水事件的强度与频数均呈上升趋势,其中东北部地区极端降水事件的强度上升趋势较为明显,仅有东南端与西北端呈现下降趋势,极端降水事件频数的上升趋势由东南端及西北端分别向中部加强。     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。     

基于Polar WRF模型的南极冰盖气温、风速和气压数值模拟北大核心CSCD

在全球变暖的背景下,南极已成为全球气候变化研究的热点,然而其区域内的观测站点稀疏且缺乏较长的时间序列,限制了人们对南极气候变化机制的分析与理解。Polar WRF作为目前最先进的极地区域气候模型之一,有力弥补了观测资料不足的缺陷,然而模式存在误差,在应用之前有必要对其定量评估。本文利用Polar WRF3.9.1对2004-2013年南极冰盖2m气温、10m风速和地表气压进行了数值模拟,并与28个气象站数据进行了对比分析,结果表明:模式对气温的模拟值在东南极沿岸偏低,在内陆偏高,在南极半岛既存在冷偏差也存在暖偏差,而对风速和气压的模拟整体呈高估。而从均方根误差和平均绝对误差的空间分布来看,模式对气温和气压的模拟结果在东南极沿岸的精度高于内陆和南极半岛,而风速则在内陆的精度要高于沿岸地区。但总体来说模拟效果较为理想,在2004-2013年间气温、风速、气压的模拟值的变化趋势与实测值的变化趋势相同。模式模拟的年平均2m气温和近地面气压在所有站点都通过了α=0.1的显著性检验,季节误差和月误差整体较小,且所有月份的相关系数都分别大于0.90与0.79。模式对10m风速的模拟精度要略低,部分沿岸站点的年平均误差超过了7.5m·s^(-1),但整体而言其在四季和各个月份的相关性均大于0.5且误差小于4.5m·s^(-1)。虽然Polar WRF作为天气模式,但在模拟长时间尺度的气候方面仍然表现较好。     

新疆阿尔泰山地区极端水文事件对气候变化的响应

新疆北部阿尔泰山地区受西风带气流影响, 降水丰沛, 尤其冬季积雪厚而稳定, 山区产流发育了额尔齐斯河与乌伦古河, 从西到东形成主要支流十余条. 在全球气候变化下, 山区气温上升明显, 极端降水增多, 气候变暖带来的水循环加快, 极端水文事件也趋于增多. 由于冬季气温升高, 春季积雪消融提前, 春季融雪洪水提前, 洪峰流量增强; 夏季极端降水增加, 使得暴雨洪水增多. 由于冬、 春季积雪增多, 雪灾发生频率增加, 春季的融雪洪水灾害危害增强. 极端水文事件引起的自然灾害已经威胁到阿勒泰地区的牧业生产、 交通安全和水资源供给, 应加强水文水资源安全对气候变化的应对措施, 提高水资源安全保障, 减缓气候变化的危害.     

美国极地研究

1987年,美国国家科学委员会(National Science Board)出版了题为《国家科学基金会在极地研究中的作用》的报告(The Role of the National Science Foundation in Polar Regions,NSB 87—128),其中介绍了国家科学基金会资助的当前与未来极地研究的15个项目以及有关出版物。 一、美国南极研究 《美国南极研究项目》的目的是增进对南极地区以及南极与地球其他部分的关系的了解。国家科学基金会为美国南极项目提供资金,实施管理。     

南极地区数百年来气候变化的冰芯记录对比研究

随着国际横穿南极科学考察计划的实施, 近年来开展了沿中山站-Dome A考察路线的冰芯研究, 获得了伊丽莎白公主地250 a来气候环境变化的高分辨率记录. 通过与Lambert冰川流域西侧有关研究结果的对比, 揭示了该冰川谷地为东南极洲重要气候分界线的特征. 综合南极地区其它地点冰芯记录和冰盖变化研究结果, 发现以小冰期为代表的寒冷期在东南极洲较为明显, 在西南极洲则不明显, 甚或恰好相反, 表现为温暖阶段. 就东南极洲来说, 也存在明显的区域差异: 以Lambert冰川谷地为界, 东部地区, 如Wilkes Land (Law Dome), Victoria Land北部(Hercules Neve)等地, 小冰期冷期比较突出;西部地区, 如Dronning Maud Land和Mizuho高原, 情况不是很明确. Lambert冰川流域是非常特殊的地方, 虽然小冰期冷期也存在, 但1850年前后的显著高温和近100多年来的降温与南极洲其它地方都不一样, 而与南极半岛北侧一冰芯所给出的400 a温度变化记录极为相似, 我们尚不能解释为何如此遥远的两个地点具有很好的一致性而与其它地方则不一致.     

北疆极端降水事件的区域性和持续性特征分析

基于新疆北部1961—2007年43个站点的逐日降水资料,采用百分位方法定义极端降水事件的阈值,分析了北疆地区极端降水事件的区域性和持续性特征.结果表明:春夏秋冬四季,大范围发生极端降水事件的区域分别位于北疆的东北部地区、北部地区、东北部地区和西北部地区以及东南地区,发生持续性较强的极端降水事件的频数大值中心分别集中在伊犁河谷、中东天山地区、北疆西南部和北疆盆地.持续1d的极端降水对总降水贡献四季分布均匀,夏季略高.差异主要表现为由春季到冬季,大值中心呈现出从北疆的东天山地区向中天山和盆地地区移动的趋势.持续2d的极端降水对总降水贡献四季之间差异较显著,一般夏、冬季的较大而春、秋季的则较小.各类持续性极端降水平均强度表明,北疆地区的强降水灾害多数是由持续时间较长的极端降水事件所造成的,四季北疆地区区域平均的持续性极端降水均为显著的线性上升趋势.     

河西走廊地质记录中的新仙女木事件及其前后古地理环境演变

新仙女木事件在河西走廊地区开始于 12 5 8ka·B·P ,结束于 9 4ka·B·P ,极盛期为11 0ka·B·P左右。新仙女木事件使河西走廊地区晚更新世末转温暖湿润的气候在 12 0～ 10 0ka·B·P之间发生间断。降温期间 ,突发性洪水、干旱、风暴、沙暴、尘暴极端事件和突发性火灾频繁发生。降水减少 ,湖泊干涸 ,生态环境恶劣 ,沙漠化日益严重。古地理环境的演变 ,影响和限制了动物群的繁衍和人类文化的发展。     

河西走廊地质记录中的新仙女木事件及其前后古地理环境演变

新仙女木事件在河西走廊地区开始于 12 5 8ka·B·P ,结束于 9 4ka·B·P ,极盛期为11 0ka·B·P左右。新仙女木事件使河西走廊地区晚更新世末转温暖湿润的气候在 12 0～ 10 0ka·B·P之间发生间断。降温期间 ,突发性洪水、干旱、风暴、沙暴、尘暴极端事件和突发性火灾频繁发生。降水减少 ,湖泊干涸 ,生态环境恶劣 ,沙漠化日益严重。古地理环境的演变 ,影响和限制了动物群的繁衍和人类文化的发展。     

21世纪初极端天气气候事件研究进展

由于极端天气气候事件的严重影响，越来越多的研究开始关注其变化情况。从观测分析到模拟研究，几乎都发现极端气温、降水事件发生了显著变化，而且在全球变暖的大背景下，未来有些极端事件可能会发生频数更高或强度更强。当然，研究结论也存在一定程度的不确定性，从模式模拟来看，目前模拟结果仍存在不确定性，不同模式的结果间常常存在较大的差异；而从观测分析来看，研究主要局限于20世纪后半叶，如果对更长时间作分析，结论或许会有所不同。文章从最基本的极端天气气候事件的定义出发，结合观测事实和模拟研究两个主要方面来介绍近几年来极端事件研究取得的主要进展，最后简单地总结了这些进展，并提出了进一步研究的思路。      

南极科考断面水汽同位素观测与模拟及其反映的水循环信息

大气水汽同位素实时监测为水循环和区域大气环流分析提供了新的定量化方法. 依托雪龙号考察船, 利用水同位素激光光谱仪(PICARRO L1102-i)完成了38° N~69° S海表大气水汽氢氧稳定同位素的观测, 结合表层海水和GNIP降水同位素分析了多相水同位素纬向特征. 结果表明: 水汽、降水和表层海水同位素比率(δ¹⁸O, δD)随纬度呈明显的递变性规律, 赤道最低, 副热带升高, 而在南极大陆外围高纬区域则急剧降低;过量氘(d-excess)变化与此相反, 反映出副热带下沉气流对同位素富集影响以及高纬度极地气团经过洋面时过饱和分馏的剧烈变化. 实测水汽同位素与LMDZ4-iso和ECHAM5-wiso模型对比表明了模拟结果较好, 根据模拟进一步分析了南极内陆Dome A水汽同位素反映的水汽源区. 结果显示, 除了中纬度印度洋海区之外, 中低纬东太平洋海域也是冰盖内陆的重要水汽源区.     

天山地区夏季极端降水特征及气候变化

基于1961—2007年天山地区32站的逐日降水资料,分析了夏季天山地区极端降水事件的气候分布和时间变化特征.结果表明:夏季天山地区的极端降水量、极端降水日和极端降水比分布存在明显的区域差异.局地极端降水频繁,平均3～4d就有1次发生,大范围极端降水较少发生.连续性极端降水以1d为主.极端降水量在天山南北坡均随地形增加而增多,地形高度对降水的影响,北坡要大于南坡.在相同高度范围内,北坡极端降水量基本均大于南坡.天山地区的极端降水事件呈增多趋势,在1970年代中后期至1980年代中前期,极端降水事件为低值期,而1990年代是高值期.     

高度城镇化背景下珠三角地区极端降雨时空演变特征

为分析城镇化发展程度与极端降雨变化之间的关系,选取珠江三角洲地区22个雨量站1973—2012年的小时降雨资料,利用空间分析、线性回归、滑动平均和Mann-Kendall趋势检验等方法,分析高度城镇化背景下珠三角地区极端降雨时空分布规律和变化特性,并解析暴雨雨型变化特征。结果表明:①珠江三角洲高度城镇化地区极端降雨量上升了44.3 mm/（10 a）,呈显著增加趋势,相邻其他地区则无明显变化,高度城镇化地区的前汛期极端降雨量显著增多是造成其年极端降雨量增加的主要原因。②珠三角地区暴雨雨型以单峰型为主,其中以雨峰在前的Ⅰ型暴雨占比最高,约为33.7%,高度城镇化地区Ⅰ型暴雨发生频率明显增加,易导致暴雨内涝事件增加,需加强高度城镇化地区防洪排涝工作。