未来我国极端温度事件变化情景分析

基于Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS（Providing REgional Climates for Impacts Studies）单向嵌套该中心全球海-气耦合气候模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3P, 检验PRECIS对我国气候基准时段（1961—1990年）极端温度事件的模拟能力, 分析IPCCSRES（Special Reporton Emission Scenarios）B2情景下未来2071—2100年相对于气候基准时段我国极端温度事件的变化响应。与观测资料的对比分析表明:PRECIS能够较好地模拟我国气候基准时段极端温度事件的局地分布特征。IPCC SRESB2情景下, 预估未来2071—2100年我国大部分地区高温日数出现频率均比气候基准时段高5倍以上; 霜冻日数将呈减少趋势, 我国南方地区的减少趋势大于北方地区; 暖期持续指数整体将呈增加趋势, 我国东北地区、西北地区中西部、华北地区和东南沿海地区增加显著; 冷期持续指数整体将呈减少趋势, 且东北地区、华北地区、西北地区及内蒙古、青藏高原大部地区的减少幅度将达到90%以上。     

近百年中国东部夏季降水的时空变率

利用中国东部25°N以北28个站1880-1999年夏季季降水序列,用旋转复经验正交函数（RCEOF）方法,研究了中国东部地区百年干湿的时空演变规律。结果表明,夏季降水空间变率大值区依次为:长江中下游地区、淮河流域、江南、华北、西南及东北。除西南外的5个关键区大体上反映了从6月到8月夏季雨带自南向北椎进所滞留的地区。旋转空间位相分布揭示了长江中下游地区、江南、东北的旱涝异常主要表现为驻波振动特征;而淮河流域、华北、西南地区显示出降水异常信号具有部分的行波特征。尤其第4空间模显示出旱涝异常信号从东北南部可沿着黄淮下游传到长江下游地区。对于近百年中国东部地区夏季于湿变化,长江中下游地区、淮河流域、华北及东北四个地区都存在20-25年时间尺度的周期振荡;长江中下游地区及华北地区都存在准60年时间尺度的振荡周期;东北地区主要表现出36年时间尺度的振荡周期;淮河流域存在明显的70-80年时间尺度的振荡周期;华北地区存在的11年时间尺度的振荡周期恰好与太阳黑子活动的11年周期相一致。在年代际时间尺度（包括次年代际时间尺度）上,长江中下游、淮河流域及华北地区的夏季降水的变化与太阳活动有显著的正相关。     

中国夏季极端酷暑的气候统计和趋势分析

Based on the daily maximum air temperature data from 300 stations in China from 1958 to 2008, the climatological distribution of the number of days with high temperature extremes （HTEs, maximum temperatures higher than 35℃） are studied with a focus on the long-term trends. Although the number of HTE days display well-defined sandwich spatial structures with significant decreasing trends in central China and increasing trends in northern China and southern China, the authors show that the decrease of HTE days in central China occurs mainly in the early period before the 1980s, and a significant increase of HTE days dominates most of the stations after the 1980s. The authors also reveal that there is a jump-like acceleration in the number of HTE days at most stations across China since the mid 1990s, especially in South China, East China, North China, and northwest China.     

1993—2013年中国地面太阳辐射的变化特征

根据1993—2013年中国15个省份16个站点的辐射观测数据,采用线性倾向估计分析了近20年来中国不同地区的地面太阳辐射的变化特征,并分析了散射系数（散射辐射和直接辐射之比）的变化情况。结果表明：1993—2013年间地面太阳总辐射在西部和东北地区呈上升趋势,在中部和东部地区呈下降趋势。直接辐射在中部地区呈上升趋势,在其他地区表现为下降趋势。散射辐射和散射系数除了新疆的乌鲁木齐和甘肃的兰州减小外,在所有地区几乎都呈上升趋势。散射辐射最大在东南沿海地区,最小在西北（新疆的乌鲁木齐）,但是散射系数在中东部地区相对较大。     

1960—2012年中国东部冬季风时期极端降温事件的时空特征

利用1960-2013年中国753个站逐日日平均气温资料,对中国东部冬季风时期极端降温事件进行了定义,并研究了近53 a中国东部冬季风时期极端降温事件的时空特征。结果发现,极端降温事件发生最频繁的地区位于东北南部、华北大部分地区和华中北部,华中南部则较少发生。过去的53个冬季风时期,中国东部极端降温事件普遍减少,且东北南部、华北南部和东部、华中北部以及华东北部的减少趋势最为明显,减小幅度可达0.4~0.8次/（10 a）。此外,东北、华北和华中的极端降温事件发生频次分别在1980、1973、1969年出现了由多到少的突变。极端降温事件的强度也存在空间差异,其平均强度从北到南呈现出强-弱-较强的特点。     

Long-term changes of the ultraviolet radiation in China and its relationship with Total Ozone and Precipitation

The new version （version 8） TOMS （Total Ozone Mapping Spectrometer） ozone and noontime erythemal ultraviolet （UV） irradiance products are used to analyze their long-term changes in this paper. It is shown that the summer UV irradiance has increased significantly from Central China to the northern and western parts of China, especially in Central China near Chongqing, Shaanxi, and Hubei provinces; whereas the UV irradiance has decreased significantly in the southern part of China, especially in South China. In July, when UV irradiance is at its maximum and hence when the most serious potential damage may happen, the results indicate an increase in the UV irradiance in Central China and the Yangtze River- Huaihe River valley and a decrease in South China and the eastern part of North China. At the same time, the total ozone amount is lower over China in summer with the most serious depletion occurring in Northeast China and Northwest China. It is found that the thinning of the ozone layer is not the main reason for the UV irradiance trend in the eastern and southern parts of China, but that the rainfall and the related cloud variations may dominate the long-term changes of the UV irradiance there. In addition, the future UV irradiance trend in China is also estimated.     

1951-2005年中国区域气候变化与干旱化趋势

摘 要：利用1951-2006年中国区域160个站的月降水及月平均气温资料,对中国区域近56 a气候要素的变化及其与干旱化联系的事实进行了分析。结果表明：降水减少的地区主要位于我国北方的西北东部、华北及东北;在南方,西南的降水减少趋势与上述地区具有类似特征。气温基本为增温趋势,而西北东部及西南地区气温也在20世纪80年代发生转折性变化,由80年代中期以前的降温趋势转为其后的增温趋势。地表湿润指数分析的结果指出：我国西北东部、华北、东北及西南地区当前正处于一个干旱化过程,但不同地区干湿变化特征及干旱化的持续时间和位相却有差别。     

中国地气温差时空分布及变化趋势

利用中国825个气象站点1961—2016年的逐日地表温度和气温观测资料,系统分析了中国地区地气温差（地表温度减气温）的时空分布以及变化趋势。结果表明,中国多年平均的年地气温差西部大部地区及华南部分地区在2.5℃以上,而中东部大部地区在2.5℃以下。其中春、夏季全国各地地气温差均为正值,且总体呈经向型分布,西高东低;秋、冬季中国各地地气温差总体呈纬向型分布,南高北低,尤其是冬季北方部分地区为负值。年内,中国区域平均各月地气温差均为正值,其中1月份和12月份相对较小,6—8月份（夏季）相对较大。不同地区地气温差的年内分布特征有所不同,西藏地区地气温差年平均值为全国最大,最大值出现在雨季来临前的5月份;东北、华北、黄淮、西北及内蒙古地区最大值均出现在雨季来临前的6月份;江淮、江汉、江南、华南地区地气温差最大值均出现在雨季过后的7月份或8月份;西南地区年内各月地气温差变化相对较小,在雨季之前的5月和雨季之后的8月出现2次峰值,呈双峰型分布。1961—2016年,中国区域平均地气温差4月和4—10月上升趋势较明显,而7月和10月变化趋势不明显或略有上升趋势。空间分布上,东北、西北及内蒙古、西藏西部等地平均地气温差有增加趋势,而中东部地区有减小趋势。     

1961～2016年中国春季极端低温事件的时空特征分析

利用1961～2016年中国529个台站逐日最低气温资料,研究了中国春季极端低温事件的时空变异特征。旋转经验正交分解结果显示,中国春季极端低温事件的频次在空间上可以分为5个区域,即东北—华北东部地区、江南地区、西北东部—华北西部地区、西南地区和新疆北部地区。小波分析表明,这5个区域春季极端低温事件的频次在年际尺度上呈现出2～4年的振荡周期,其中江南地区、西北东部—华北西部地区和新疆北部地区2～4年的振荡周期在整个研究时段都显著,但东北—华北东部地区和西南地区2～4年的显著周期分别出现在20世纪80年代之前和80年代到90年代中期。在长期变化上,这5个区域春季极端低温事件的频次总体均呈减少趋势,但突变年份具有明显差异。Mann-Kendall和滑动t检验结果表明,东北—华北东部地区春季极端低温事件频次的突变时间为1987/1988年、江南地区为1995/1996年、西北东部—华北西部地区为1990/1991年、西南地区为1987/1988年、新疆北部地区为1997/1998年。伴随着春季极端低温事件频次的降低,5个区域春季极端低温事件的强度在过去半个多世纪也呈现出显著的下降趋势。但近10年来,中国东部地区春季极端低温事件的频次和强度却有所增加,需要引起关注。     

东亚夏季风对中国东部臭氧输送过程的影响

利用2015-2019年中国东部20个省份222个城市的地面O3观测数据和全球再分析风场数据,研究了中国东部地区O3的时空分布特征,以及在亚洲夏季风背景下污染上风方O3光化学输送对下风方O3质量浓度季节变化的影响.结果表明:中国东部地区O3质量浓度夏季高、冬季低,O3质量浓度按照东南、华东、东北、华北的顺序依次升高,位...     

气候变暖对中国不同地区农业的影响

摘要：利用国家统计局《中国农村统计年鉴》1984-2003年的数据和同期年平均温度的观测数据,分析了我国不同地区20年间温度变化、农业生产资料投入以及播种面积变化对粮食总产的影响。结果表明,以温度升高为主要特征的气候变化对东北地区农作物增产有明显促进作用,对华北、西北和西南地区的农作物增产有一定抑制作用,对华东和中南地区的农作物粮食产量的影响则不明显。农业投入的增加对各地区的农作物增产在早期作用均显著,后期则增长缓慢。而各地区播种面积的变化对其总产量影响不太明显,但华东和中南地区农业播种面积的持续下降对粮食总产量有较大的抑制作用。     

ENSO事件对中国气候的可能影响

利用 1 95 1 -1 998年的北太平洋海温和中国的温度、降水月平均资料 ,分析了ENSO事件对中国夏季主要雨带、长江中下游梅雨、华北雨季和中国秋冬季降水、温度、台风之间的可能影响 ,结果表明ENSO事件是影响中国气候的重要因素之一。     

华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系

利用1961—2012年美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料、NOAA海温资料,CMAP降水资料和华南261个测站降水观测资料,首先分析华南前汛期开始日期(以下简称华南开汛)异常的气候特征,然后采用相关分析、合成分析的方法研究华南开汛异常与3—4月大气环流以及海温变化的关系。结果表明,近52 a来华南开汛具有显著的年际变化特征,但变化趋势不明显。开汛最早出现在1983年3月1日,最晚出现在1963年6月1日,1961—2012年华南平均开汛日期是4月6日。华南开汛主要出现在3—4月,占92.3%。华南开汛与3—4月华南降水相关最显著,开汛偏早(晚),对应华南3—4月降水偏多(少)。华南开汛偏早年,在3—4月,对流层高层副热带西风急流偏强,中层西太平洋副热带高压偏强偏西、低层南支槽偏强,华南上空西南气流偏强;华南开汛偏晚年则相反。华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温显著相关,海温偏低(高)对应华南开汛偏晚(早)。华南开汛偏晚年的海温和大气环流异常比早年显著。     

Impact of Climate Warming in the Past 20 Years on Agriculture in Different Regions of China

 Based on the China Rural Statistical Yearbook of 1984-2003 published by State Statistics Bureau, and the annual temperature in the same period, impacts of temperature change, agricultural input, and planting area on grain production were analyzed for different regions of China during the last 20 years. The results show that the main characteristic of climate warming has obviously promoted the increase of grain yield in Northeast China, but to some extent suppressed it in North China, Northwest China and Southwest China, and shown no obvious effect on it in East China and Central-South China. The increase in agricultural input facilitated the grain production obviously in various regions in the early stage of the past 20 years, but showed no obvious effect in the late stage. The continuous reduction in sown area had a significant negative effect on the grain production in East China and Central-South China.     

Onset of southwesterly wind over eastern China and associated atmospheric circulation and rainfall

Using the 5-day averaged data from the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis, and precipitation from rain gauge stations in China for the period 1981–2000, we investigated seasonal variations and associated atmospheric circulation and precipitation of the southwesterly wind over eastern China. The southwesterly wind over eastern China begins earliest over southeastern China and strengthens gradually from spring to the early summer, as it extends northward. The strengthening of the spring southwesterly wind, the tropospheric upward motion, and the convergence of low-level water vapor over southeastern China results in the beginning of the local rainy season. The beginning of the Mei-yu (Plum rainfall) is connected with the northward march of the southwesterly wind. The southwesterly wind reaches the valley of the Yangtze River in the early summer and northern China in the middle summer. This signifies an onset of the large-scale southwesterly wind over eastern China. Accordingly, the rain belt over southeastern China moves to the valley of the Yangtze River in the early summer and to northern China in the middle summer. Moreover, the southerly wind extends southward to the South China Sea from the spring to summer, though it does not stretch from the South China Sea to southeastern China at those times. The strengthening of the southerly wind over southeastern China is associated with a weakening/strengthening of the eastward/westward subtropical tropospheric temperature gradient between southwestern China and the western North Pacific. The developments of a low-pressure system over southwestern China and the subtropical high-pressure system over the western North Pacific may contribute to the strengthening of the southwesterly wind. A northward advance of the high-pressure system favors the southwesterly wind stretching from southeastern China to northern China. The onset of the Indian summer monsoon also strengthens the summer southwesterly wind over eastern China.     

中国冬季气温变化的空间模态及其与大尺度环流异常的联系

分析了近55 a来中国冬季气温变化特征及其与大尺度环流异常的关系,结果显示：1) 中国冬季气温变化有两个主要空间模态,第一模态表现为20世纪80年代中期以后全国一致变暖;第二模态表现为80年代以后东北、西北地区冬季气温升高,而西南、华南地区气温降低。2) 西伯利亚高压变化与中国冬季气温变化的第一模态关系密切,当西伯利亚高压偏强时,我国大部分地区气温偏低,反之亦然。3) 北极涛动（AO）与冬季气温变化的第二模态关系密切,它与中国冬季气温相关最显著的区域主要在东北和西北地区,当AO为正位相时,上述区域气温往往偏高。     

我国南北方气温和降水气候态变化特征及其对气候检测结果的影响

利用1961-2012年中国区域1353个站的年平均气温和年降水资料,分析南方和北方4种气候态的变化特征,并探索气候态的改变对南方和北方气候检测的影响。结果表明：气候变暖对气候态的影响较为明显,气候态的改变会使得南北方气候分析结果发生改变。北方近52年来年平均气温的升温趋势较明显,南方升温趋势较弱,南北方在I态、II态和III态下的年平均气温均呈现一致的增加趋势,但北方比南方升温更快。南北方年降水量的历年变化差异较大,北方年降水量呈现弱的“降-升-降-升”变化趋势,南方年降水量的历年变化较大,多项式趋势线呈“2峰3谷”。气候态的改变使得北方和南方的气温和降水等级均向着高等级移动,北方气温等级的变化受气候态的影响比南方更明显。     

我国北方区域沙尘天气的时间特征分析

将我国北方沙尘主要影响区划分为3个区（西北区、华北区、东北区）,用网格面积加权计算区域平均的方法,比较了各区沙尘天气的时间演化特征。结果表明：西北部沙尘日数的量级明显多于东北部;沙尘暴的发生有比较明显的日变化特征,各区白天较夜间更易发生沙尘暴,2区（华北区）和3区（东北区）发生沙尘暴初始时刻的峰值出现在14：00,1区（西北区）出现在15：00～16：00;2区和3区出现沙尘天气的极值在4月,而1区在4、5两个月都是极值期;春季是各区沙尘天气的多发期,1区夏季沙尘天气发生的频次也较高;各区的沙尘日数均在20世纪80年代中期前后发生了由多到少的跃变,1区和2区的突变点在1987年,3区在1983年。我国北方3个区沙尘天气的日、月、季节变化有明显的区域特征,其中1区表现得较为独特,2区和3区则比较接近。     

1958—1986年中国对流层和平流层低层的温度变化

北半球地面平均温度变化的总趋势是,1940年左右增暖达到了峰值,继之变冷直到60年代中期,此后从1970年左右又转入了一个新的增暖期。50年代至70年代北半球自由大气,特别是对流层下半部,温度变化趋势大体与地面温度变化趋势一致。由于一些作者使用的是格点资料,对精度有一定的影响,因此各个结果之间有相当差异。J.K.Angell和J.Korshover 1975年以来直接使用探空站资料研究全球各纬带自由大气的温度变化,其近期的研究结果指出,1958年开始的地面和对流层的十年降温已为此后的升温所抵消,1981年的温度已超过了1958—1959年;1960—1985年北半球对流层和地面温度变化的总趋势是增暖的,对流层顶和平流层低层则是变冷的。中国区域内自由大气和地面温度变化如何?本文在这方面作了探讨,发现了一些有意义的结果。     

Climatology and trends of wet spells in China

Summary Climatological features and variations of wet spells, especially their trends over China, are investigated using a dataset of 594 meteorological stations across China from 1951 to 2003. The results show that the lower the latitude is, the longer the annual duration of wet spells is. The mean annual precipitation from wet spells is higher in southeastern coastal areas and much lower in western and northern China. The longest wet spells are found in Southwest China and the eastern Tibetan Plateau. The maximum daily precipitation of wet spells decreases from the southeast to the northwest, with the highest in southeastern coastal areas and the lowest in western China. The trends of wet spells exhibit striking regional differences. In most areas of western China, the annual number of days in wet spells has slightly increased, but significantly decreased over North China, Central China and Southwest China. The annual precipitation amount from wet spells displays significant downward trends in North China, eastern Northeast China and the eastern part of Southwest China, but upward trends in the eastern Tibetan Plateau and some southeastern coastal areas. Two clearly-contrasting regions in climatic changes of wet spells are the mid-lower reaches of the Yellow River and the eastern Tibetan Plateau, characterized by a decrease of about 24 days and an increase of about 6 days in annual wet spell days from 1953 to 2003, respectively.