基于树轮宽度重建川西南137年秋冬季平均气温变化

在全球气候变暖背景下,青藏高原东南缘的川滇横断山高海拔地区秋冬季温度变化已经成为区域气候变化研究热点。为了更好地了解长时间尺度下秋冬季平均气温变化对树木生长的影响,本文运用泸沽湖地区丽江云杉（Picea likiangensis）树轮宽度资料,建立了标准年表。并基于气温与树轮宽度指数的关系,重建了过去137年来川西南地区的秋冬季平均气温波动历史。重建序列存在2个暖期（1911~1927 A.D.,1992~2015 A.D.）、1个冷期（1939~1991 A.D.）。与其他树轮序列、沉积记录及历史记录的比较和空间相关分析,显示重建结果可靠,且具有区域代表性。集合经验模态（EEMD）分解得到2 a、19 a和54 a的周期控制序列冷暖波动。厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）,太阳黑子,太平洋年代际涛动（PDO）和北大西洋涛动（NAO）可能是以上周期的驱动因子

     

1962 - 2013年新疆阿勒泰极端气温时空变化特征

基于新疆阿勒泰地区5个国家气象站的逐日平均气温、 最高气温和最低气温气象数据, 利用一元线性回归、 9 a滑动平均等方法分析了该地区近52年极端气温的时空变化规律。结果表明： （1）阿勒泰地区平均气温、 平均最高气温、 平均最低气温均显著上升, 上升速率为0.40、 0.29、 0.58 ℃·（10a）^-1; 秋、 冬季上升幅度最大。（2）极端最高气温、 最低气温极高值、 暖昼、 暖夜以不同的速率上升（增加）, 分别为0.19 ℃·（10a）^-1、 0.58 ℃·（10a）^-1、 1.45 d·（10a）^-1、 3.37 d·（10a）^-1。气温日较差以-0.29 ℃·（10a）^-1的速率下降; 生长季长度呈上升趋势, 增加速率为3.31 d·（10a）^-1。暖日、 暖夜在四季均呈上升趋势。除极端最高气温和生长季长度外, 其他指数均有50%以上的站点呈上升趋势。（3）极端最低气温、 最高气温极低值分别以0.68、 0.48 ℃·（10a）^-1的速率上升; 冷昼、 冷夜、 冰日、 霜日均呈下降趋势, 减少速率分别为-1.57、 -3.69、 -1.79、 -4.40 d·（10a）^-1。仅冷夜、 霜日两个指数在所有站点显著下降。（4）冷指数的减小幅度大于暖指数的增大幅度, 夜指数的减小幅度大于昼指数的增大幅度。     

1468-2001年新疆精河5～8月平均气温的重建

精河流域上游的3个树轮年表与精河5～8月的平均气温相关显著.考虑到气温对树木年轮生长的滞后效应,重建了精河1468-2001年的5～8月的平均气温,方差解释量为62.2%.在1468-2001年的534 a中精河共经历了7个偏暖和7个偏冷期,在不同阶段气温的变化周期不一致,气温在1541年、1684年、1855年和1969年前后出现突变.     

1961-2015年山东省济宁市地温与气温变化的相关分析

土壤温度直接影响着作物的生长,在气候变暖的大背景下,研究地面浅层下温度的变化,对指导农业生产意义重大。利用1961-2015年济宁国家级气象站气温和0～20cm地温资料,采用气候倾向率、累积距平、信躁比、蒙特卡罗检验等统计方法,对气温和地温的年、季变化和气候突变及异常特征进行相关分析。结果表明：年、季平均气温和地温均呈极显著增温趋势,增幅为0.18～0.58℃·（10a）^-1,地温增幅小于气温,地温春季增幅最大,气温冬季增幅最大。年平均地温与气温呈极显著正相关,相关系数均在0.87以上,其中20cm地温与气温的相关系数最大为0.93,5cm最小为0.87,春季最大,冬季最小。气温极值的变化与地表温度极值的变化相关性极为显著,平均最低值的相关系数最高。年平均气温和15cm、20cm平均地温在1986年、0cm平均地温在1993年发生了突变,突变前为冷期,突变后为暖期,自20世纪80年代末以来,气温与20cm地温的变化规律最为接近。四季中,气温与0cm地温的异常年份具有较好的一致性;春、夏、秋三季地温和气温分别在2014年、2013年、1998年异常偏高,冬季地温异常年份受气温异常的影响最小。     

1961-2012年辽宁省极端气温事件气候变化特征

利用辽宁省52个气象台站逐日平均气温、 最高气温和最低气温数据, 使用国际通用的10种极端气候指数, 研究了1961-2012年辽宁省极端气温事件的气候变化特征. 结果表明: 年平均极端气温事件空间分布存在明显的地区差异. 时间尺度上, 1961-2012年辽宁省年及四季极端暖事件(暖昼日数、 暖夜日数、 夏季日数、 热带夜数和热浪持续指数)呈增加趋势, 极端冷事件(冷昼日数、 冷夜日数、 结冰日数、 霜冻日数和寒潮持续指数)呈减少趋势; 极端暖事件在20世纪90年代中期开始明显增加, 极端冷事件在20世纪80年代末期开始显著减少; 极端暖事件的变化速率要小于极端冷事件. 辽宁省气温日较差有增大的趋势, 极端暖(冷)事件的增加(减少)在秋季(冬季)最为显著. 空间变化上, 极端气温事件在全省基本都呈一致的增加或减少的分布. 多数极端气温事件均存在8 a左右的周期, 检测到的突变的时间大致在20世纪80年代中期到90年代末期. 20世纪80年代末期辽宁省气候变暖后, 极端暖事件和冷事件均有明显的增加和减少.     

树轮记录的1808年以来神农架地区平均气温的变化

利用采自神农架林区的巴山冷杉树轮样本建立了树轮宽度标准年表（STD）,年表的可靠时段是1808年至2017年（SSS>0.85）。与气候要素进行相关分析发现,树轮年表与多个月份的平均气温相关显著,其中与前一年9月至当年5月（P9C5）平均气温的相关性最高,达到0.56（p < 0.01）。在此基础上,利用STD年表重建了神农架地区过去210年以来P9C5平均气温的变化。重建结果显示,在过去210年间,该地区先后经历了4个偏暖阶段和4个偏冷阶段。空间相关分析结果表明重建序列在1959~2017年间具有较好的时空代表性。此外,该重建结果与邻近地区其他基于树轮资料重建的温度序列有较好的对应关系,进一步验证了该重建序列的可靠性。多窗谱分析结果显示该地区气温变化包含2~8 a周期、准11 a周期、准17 a周期、准27 a周期和准84 a周期。重建序列与海表温度（SST）的空间相关分析结果进一步表明,厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）,太平洋年代际涛动（PDO）和北大西洋涛动（NAO）是可能的周期驱动因子。

     

全新世暖期鼎盛期与未来变暖情景下东亚夏季降水和气温变化对比

利用通用气候系统模式（Community Climate System Model,简称CCSM）全新世和21世纪气候模拟试验数据,对比分析了全新世暖期鼎盛期和RCP4.5（Representative Concentration Pathway 4.5,简称RCP4.5）未来变暖情景下东亚地区夏季地表气温和降水的空间分布特征,并探讨了两个暖期夏季气候变化的成因机制。结果表明：1）全新世东亚地区最暖的夏季出现在9 ka B.P.前后,这与地球轨道参数有关;2）RCP4.5温室气体排放情景下21世纪整个东亚地区的夏季平均地表气温均呈上升趋势,而在全新世暖期鼎盛期东亚地区的夏季地表气温呈现同心圆状分布;3）全新世暖期鼎盛期和未来变暖情景下东亚地区夏季降水的空间分布有明显差异,前者东亚地区的夏季降水呈现"南负北正"的偶极子分布形态,而后者呈三极子形势;前者东亚夏季降水的变化幅度明显强于后者;4）全新世暖期鼎盛期副高偏强,中国东部偏南气流较强;而在RCP4.5未来变暖情景下副高偏弱。     

张掖地区近35年来的气温变化

利用张掖地区6个气象站1970～2004年月平均气温、月平均最高、最低气温资料,采用气候倾向率、滑动平均、Mann-Kendall、小波分析等方法对张掖地区近35年的气候变化特征进行分析。结果表明：（1）1970～2004年张掖地区的气温呈现出明显的上升趋势,其中民乐站增幅最高,临泽站增幅最低,平均气温倾向率为0．491℃／10a,且冬季气温增长更为显著;（2）近35年张掖地区的变暖与西北地区同步,但明显早于中国及全球,且升温幅度更大;（3）分析认为,张掖地区目前仍处于气温上升、降水量减少的暖干条件,即气候的未转型区。     

青海省极端气温事件的气候变化特征研究

选用青海省37个气象站点1961-2011年近51 a, 逐日气温(最高、 最低、 平均)资料, 采用国际通用的极端气温指数定义计算了9种极端气温指数, 并分析其主要气候特征.结果表明: 近51 a青海省极端气温呈明显上升趋势, 极端冷指标(霜冻、 结冰日数、 冷夜、 冷昼指数)呈下降趋势, 而极端暖指标(夏天日数、 暖夜、 暖昼指数)呈上升趋势, 且极端冷指标的减少幅度高于极端暖指标的增加幅度.空间分布上, 极端气温指数在全省呈一致的上升(下降)趋势分布.在近51 a的时间尺度上各种极端气温指数都存在多个较明显的周期, 如较短的3~8 a的准周期, 以及13 a、 17 a、 27 a的年代际周期特征.青海省年平均气温与极端气温指数有很高的相关性, 气候变暖突变前后极端气温指数表现出明显差异: 在变暖突变发生后, 霜冻日数、 冷夜指数、 冷昼指数、 结冰日数明显减少, 夏天日数、 暖夜指数及暖昼指数明显增加, 其中相对指数几乎呈倍数显著变化, 表明极端气温指数对气候变暖有很好的响应.     

4种再分析气温资料在羌塘国家级自然保护区的适用性研究

利用1979 - 2018年羌塘国家级自然保护区边缘的3个气象站点狮泉河（西部）、 申扎（中部）和安多（东部）的观测气温（OT）, 与ERA-Interim（ET）、 NCEP/NCAR（NT1）、 NCEP/DOE（NT2）和JRA-55（JT）4种再分析气温资料, 从年际变化和年变化两方面采用多年气温变化趋势、 均方差、 相关性等参数方法在羌塘自然保护区进行了适用性研究。结果表明： 从多年平均气温年际变化来看, 4种再分析资料在狮泉河（西部）的适用性较差, JRA-55资料在安多（东部）和申扎（中部）的适用性较好, 且冬季再分析气温资料与观测气温的相关性好于夏季; 从多年平均气温年变化来看, 均表现为冬季（1月或12月）最低, 夏季（7月或8月）最高的“单峰型”变化。综合来看, JRA-55资料在羌塘自然保护区的适用性较好, ERA-Interim对多年气温趋势变化表现不准确, NCEP/NCAR和NCEP/DOE与观测气温相比显著偏低。     

近300a来古里雅冰芯记录的气候突变事件

根据古里雅冰芯高分辨率气候环境信息记录,利用小波气候突变的检测方法,对近300a来的气候突变事件进行了检测.结果表明,在百年尺度上,近300a来古里雅冰芯中所记录的δ¹⁸O(温度代用指标)发生了2次突变,分别在1788年和1932年;净积累量(降水量的代用指标)也发生了2次突变,分别在1805年和1939年;降水突变发生的时间迟于温度突变发生的时间.时间尺度越短,发生突变的次数则越多,这也体现了气候变化的层次性.因此,较好地确定隐含在气候资料中冷暖(干湿)期突变的位置,从冷暖(干湿)期的变更上去把握气候变化,将有助于认识气候变化的机理.     

气候变暖背景下内蒙古大兴安岭生态功能区冷暖急转气候特征

1961-2015年内蒙古大兴安岭生态功能区气候变暖趋势明显,其气温突变年份为1987年。在气候变暖的背景下,生态功能区的严寒和寒冷日数在突变前呈减少趋势、在突变后呈增加趋势,表明突变后冬季冷天日数并没有明显减少趋势;炎热和温暖日数在突变后呈极显著增加趋势,而暖天日数突变前后变化较为平缓。综合来看,在气候变暖的背景下气温突变后高温日数增加要显著多于低温日数增加。过渡期日数变化趋势特征表明,严寒炎热过渡期、寒冷温暖过渡期和冷暖过渡期在突变后明显变短,生态功能区冷暖急转现象尤为明显。在历年尺度上,冷暖过渡期日数变化随着温度范围的扩大而减少幅度在加大。     

隋唐时期气候冷暖特征与气候波动

本文依据物候、动物分布、孢粉、雪线和海平面等相关资料,对隋唐时期气候冷暖特征进行了深入研究,重新肯定了竺可桢关于中国近5000年来气候变迁研究的基本结论,并对隋唐温暖期的起讫时代作了修正。在此基础上,对这一时期气候波动状况也作了相应探讨。结果表明,隋唐时期气候冷暖特征是以温暖为主,如与现代气候相比较,则当时年平均温度高1℃左右,气候带的纬度北移1°左右。包括南北朝晚期、五代、北宋中前期在内的隋唐温暖期(550～1050年)存在由温暖－寒冷－温暖的气候波动,其中的寒冷期持续时间约为150年左右(800～950年),第1个温暖期(550－800年)和第2个温暖期(950－1050年)则分别为250年和100年左右。这一现象反映了在持续时间约500年的隋唐温暖期中有渐趋寒冷的趋势,而这正与中国近5000年来气候总体上由暖转寒的趋势相吻合。     

SCL与中国东部气候年代际变化

据宇地磁耦合原理,利用太阳黑子周期长度(SCL)的变化及其与地磁场(文中主要考虑地热)的关系,模拟计算并重建了中国东部历史时期的气温序列变化,除了个别时段外,模拟曲线与修正后的竺可桢曲线十分相似;分析了2500a来中国东部气候的年代际变化.结果表明,该曲线能较好地再现2500a来中国东部气候的冷暖变化.对竺氏曲线中有争议的几个冷暖时段,如公元150—350年的温暖期、1050—1150年的小气候适宜期等,模拟结果与后来研究者分析的结果相合.中唐至五代的气候冷暖交替变化不稳定.该曲线也能清晰地反映出小冰期中国东部气候各个时段的变化以及现代气候的变化趋势。     

辽宁区域性冷空气多时间尺度变化特征及影响因子

使用辽宁省58个气象观测站1961年9月-2015年4月气温资料、国家气候中心气候监测指数和NCEP分析资料,分析了辽宁区域性冷空气的多时间尺度变化特征及影响因子.结果表明：辽宁区域性强冷空气、寒潮年总频次都呈下降趋势,而中等强度冷空气年总频次呈上升趋势,冷空气强度有减弱的趋势.区域性冷空气过程年总频次存在11a、6a和3a的变化周期,并且1964年发生突变.秋季冷空气活动最频繁,冬季冷空气强度最强.区域性冷空气初日多年平均值是9月23日,终日多年平均是4月5日,初、终日都出现提前趋势.北半球极涡面积指数与辽宁寒潮频次呈明显正相关关系,寒潮偏多月份极涡较气候平均位置偏南、50°N附近70°～180°E之间纬向风明显偏大,是辽宁寒潮增多的影响因子.     

1957-2007年东北地区负积温时空演变

作为冬季寒冷程度的指标之一,负积温的变动在理论上可能与冻土发育程度有一定的关系。选用EOF分解、连续小波变换等方法对东北地区81个气象站点1957-2007年的负积温进行分析,以探究其变化的时间序列及空间分异规律,及其与冻土退化、平均温变化间的关系。结果表明,东北地区负积温呈全区一致性上升趋势,且增温率由西南向东北递增。全区经历明显的降温-增温-降温阶段,大兴安岭地区、小兴安岭北部及以北地区高温期短、振幅较大,年际变差更明显。除黑龙江北部、内蒙古东部以外,全区负积温最低、最高及突变年份一致,表现出全球气候变化下负积温变动的区域同步性。负积温增温与冻土退化及年平均温度的上升具有较良好的一致性。