青藏高原冬季NDVI与西南地区夏季气温的滞后关系

该文利用EOF分解得到的1982—2001年西南地区夏季平均、最高和最低气温的时空特征显示, 西南地区夏季平均、最高气温的时空变化具有很好的一致性, 尤其是川渝地区20世纪80年代为气温负距平, 90年代开始有明显升温。利用GIMMS NDVI和西南4省市96个台站的气温资料进行了相关分析、合成分析以及SVD分析, 得到前期冬季青藏高原植被影响该区夏季气温的滞后关系以及影响较大的区域。结果表明:西南地区夏季平均气温、最高气温对青藏高原冬季植被变化较敏感, 其中青藏高原西部NDVI与西南地区夏季气温的相关强于东部; 青藏高原NDVI异常偏高对应西南地区夏季气温偏高, 其中最高气温升高较明显, 增温最大值出现在7月, 位于西南地区北部; 青藏高原冬季植被变化与西南地区平均气温、最高气温和最低气温的最佳耦合模态中影响程度及关键区域略有差异, 青藏高原冬季NDVI与夏季平均气温关系最密切, 其中青藏高原东北大部分地区和南部 (包括拉萨及林芝东部地区) 的影响最大, 气温对前期青藏高原NDVI变化反应的敏感区主要位于四川盆地及其附近地区。     

基于组合统计降尺度的华西南部地区冬季气温预测技术研究

利用1982—2017年华西南部地区冬季气温和NCEP再分析资料以及CFS模式实时预测资料,通过SVD诊断分析,选取影响华西南部地区冬季气温的同期关键区大气环流和前期海温及OLR因子场,建立预测与观测场相结合的组合统计降尺度预测模型。该统计降尺度预测模型对1982—2017年的回报结果显示：与观测场的空间相关系数较CFS模式原始预测结果有显著提高,多年均值从-0.06提升到0.38,最高可达0.85。同时,此降尺度预测模型可较好地回报出华西南区冬季气温的空间分布型。     

我国冬季气温的年际变化及其与大气环流和海温异常的关系

利用我国160个台站49个冬季（1951/1952～1999/2000年）的气温资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过波谱分析的方法提取变量的年际变化分量（周期小于8年部分）进行分析,结果发现：在年际变化的时间尺度上,我国冬季气温表现为全国一致变化型（EOF1）和南北反相变化型（EOF2）两个主要模态,并可以解释总方差60％以上的变化。进一步分析表明,在年际变化尺度上,与气温全国一致变化型相联系的大气环流表现出海陆气压差的改变以及与此相关的东亚大槽强度的变化和东亚高空急流位置的南北移动;赤道中东太平洋的异常海温对这一模态的出现有一定的预示意义,而中国近海的海温则更多的是被动地随气温改变。与南北反相变化型相联系的大气环流表现出显著的北极涛动特征,这一模态的出现会使得次年春季的西北太平洋海温呈现以30°N为界南北反相变化的形态;而北太平洋的海温异常可能对这一模态的形成有一定的作用。这两个模态的空间分布虽然与年代际尺度上的分布非常相似,但它们的相对强弱和对应的环流却有很大的差异。分析显示,全国一致变化型可能更多地表现出年代际变化的特征,而南北反相变化型更多地表现出年际变化的特征;结果还表明,我国冬季气温的变化在不同的时间尺度上是受不同因子影响的。因此,在研究我国冬季气温变化时,将不同的时间尺度分开考虑是十分必要的。     

Interdecadal Variations of Precipitation and Temperature in China Around the Abrupt Change of Atmospheric Circulation in 1976

The interdecadal characteristics of rainfall and temperature in China before and after the abrupt change of the general circulation in 1976 are analyzed using the global 2.5°×2.5° monthly mean reanalysis data from the National Centers for Environmental Prediction of US and the precipitation and temperature data at the 743 stations of China from the National Climate Center of China. The results show that after 1976, springtime precipitation and temperature were anomalously enhanced and reduced respectively in South China, while the reverse was true in the western Yangtze River basin. In summer, precipitation was anomalously less in South China, more in the Yangtze River basin, less again in North China and more again in Northeast China, showing a distribution pattern alternating with negative and positive anomalies （＂ , ＋, -, ＋＂）. Meanwhile, temperature shows a distribution of warming in South China, cooling in the Yangtze and Huaihe River basins, and warming again in northern China. In autumn, precipitation tended to decrease and temperature tended to increase in in South China and warming was most parts of the country. In winter, the trend across all parts of China. precipitation increased moderately The interdecadal decline of mean temperature in spring and summer in China was mainly due to the daily maximum temperature variation, while the interdecadal increase was mainly the result of the minimum temperature change. The overall warming in autumn （winter） was mostly influenced by the minimum （maximum） temperature variation. These changes were closely related to the north-south shifts of the ascending and descending branches of the Hadley cell, the strengthening and north-south progression of the westerly jet stream, and the atmospheric stratification and water vapor transport conditions.     

中国冬季气温的年际变化

利用中国160站1951-2000年的冬季月平均气温资料，用EOF分析、小波分析和合成分析等方法对中国近50年来的冬季气温的年际变化和时空分布特征进行研究。结果表明：中国冬季气温50年来有显著的增暖趋势，在70年代后期增暖幅度开始加大，年际变化以6～9年周期为主。中国冬季气温的空间变化有很好的一致性，全国绝大部分区域呈整体变暖或变冷的趋势，并且气温变化南北有别，从南向北幅度逐渐变大。另一种模态是当东北、华北和西北地区冬季气温较高时，其它地区则偏冷；反之亦然。     

Interdecadal Variations of Winter Temperatures in East China During the Past 100 Years and Related Atmospheric Circulation

The winter temperature changes in East China during the past 100 years are investigated by using the Twentieth Century Version 2(20th-v2)Reanalysis.Four typical warm(P1,1911–30;P4,1991–2010)and cold(P2,1938–57;P3,1961–80)periods are identified for the East China winter temperature index.Comparison of160-station observational data,NCAR sea level pressure(SLP)data,and NCEP/NCAR Reanalysis shows that the20th-v2 Reanalysis can successfully depict the major features of the warming from P3 to P4,which is part of the global warming phenomenon.The cooling from P1 to P2is a regional phenomenon under global warming.However,both changes are consistent with the phase change of the Arctic Oscillation(AO),while the second change is also accompanied by the phase change of Antarctic Oscillation(AAO)from negative to positive.Original sources of the interdecadal shifts of the AO and winter temperature in East China require further research.     

近50a华北地区冬季气温的时空变化特征

利用我国160站1951－2000年的月平均气温资料，在分析华北地区气温变化的季节－－年际变化特征的基础上，重点分析了冬季的年际、年代际变化的时空特征。发现：冬季气温在50、60年代较低，70年代开始升高，80年代变化较为平缓，90年代增暖程度加大，50a来有显著的增暖趋势，达0.27℃／（10a)。华北地区冬季气温的升高趋势与中国大部分地区是一致的，且是升高最明显的地区之一。     

Individual Variations of Winter Surface Air Temperature over Northwest and Northeast China and Their Respective Preceding Factors

Based on monthly mean surface air temperature （SAT） from 71 stations in northern China and NCEP/ NCAR and NOAA-CIRES （Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences） twentieth century reanalysis data, the dominant modes of winter SAT over northem China were explored. The results showed that there are two modes that account for a majority of the total variance over northern China. The first mode is unanimously colder （warmer） over the whole of northern China. The second mode is characterized by a dipole structure that is colder （warmer） over Northwest China （NWC） and warmer （colder） over Northeast China （NEC）, accounting for a fairly large proportion of the total variance. The two components constituting the second mode, the individual variations of winter SAT over NWC and NEC and their respective preceding factors, were further investigated. It was found that the autumn SAT anomalies are closely linked to persistent snow cover anomalies over Eurasia, showing the delayed effects on winter climate over northern China. Specifically, the previous autumn SAT anomalies over the Lake Baikal （LB; 50-60°N, 85-120°E） and Mongolian Plateau （MP; 42-52°N, 80-120°E） regions play an important role in adjusting the variations of winter SAT over NWC and NEC, respectively. The previous autumn SAT anomaly over the MP region may exert an influence on the winter SAT over NEC through modulating the strength and location of the East Asian major trough. The previous autumn SAT over the LB region may modulate winter westerlies at the middle and high latitudes of Asia and accordingly affects the invasion of cold air and associated winter SAT over NWC.     

东北地区冬季气温与北极涛动年代际关系研究

利用中国160站气温资料、北极涛动指数资料及关国NCEP／NCAR再分析资料中月平均海平面气压场、高度场、风场资料，分析了东北地区冬季气温、冬季北极涛动的年代际特征及其关系。结果表明：在年代际时间尺度上，两者之间存在显著正相关。冬季北极涛动处于低（高）指数期，东北冬季气温为持续冷冬（暖冬）期。可能影响机制是：在地面，冬季北极涛动处于低（高）指数期时，西伯利亚高压增强（减弱），亚洲大陆偏北冬季风增强（减弱），东北为持续冷冬（暖冬）期；在对流层中层，冬季北极涛动处于低（高）指数期时，东亚大槽加深（减弱），贝加尔湖以西以北脊增强（减弱），环流呈经向（纬向）型发展，东北对流层中层偏北风增强（减弱），东北为持续冷冬（暖冬）期。     

西北地区冬季气温异常特征分析

文中利用陕、甘、宁、青、新五省(区)分布均匀的89个测站近40a的冬季气温资料,通过EOF、REOF等方法,对中国西北地区冬季气温异常的空间分布、时间演变等特征进行了诊断研究,并就其与ENSO之间的关系做了统计分析,得出了一些有意义的结论。     

冬季北大西洋涛动与中国西南地区降水的不对称关系

利用1951-2010年NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站逐月降水资料,探讨了冬季北大西洋涛动(NAO)与同期中国西南地区降水的关系.结果表明,冬季北大西洋涛动与西南地区降水存在显著的正相关关系,并且,正相关具有不对称性,即当冬季北大西洋涛动处于负位相时,东亚地区环流形势不利于中国西南地区降水的形成,对应着中国西南地区冬季降水的显著减少.而当冬季北大西洋涛动处于正位相时,北大西洋涛动与中国西南地区降水的正相关关系并不显著.进一步的分析表明,与中国西南冬季降水变化密切相关的主要环流结构是里海和中东—阿拉伯海—青藏高原及其下游的遥相关型(CAT遥相关型).北大西洋涛动与里海和中东阿拉伯海—青藏高原及其下游的遥相关结构存在不对称关系,两者的关系仅在北大西洋涛动负位相时显著.冬季北大西洋涛动高、低指数年分别合成的波射线和波作用通量的结果表明,当冬季北大西洋涛动为负位相时,冬季地中海地区的扰动源会形成与里海和中东—阿拉伯海—青藏高原及其下游的遥相关路径一致的波射线,同时波作用通量的结果表明,定常波由里海和中东、阿拉伯海一直传播到青藏高原及下游地区,而冬季北大西洋涛动高指数年,地中海地区的扰动源所形成的波射线偏北,波动传播到达印度半岛地区之后不再向下游传播.冬季北大西洋涛动对里海和中东—阿拉伯海—青藏高原及其下游的遥相关波列的不对称影响决定了北大西洋涛动与西南冬季降水的不对称关系.     

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数（NDVI）资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明：近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异：春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明：西南地区11～2月份的植被对超前其1～2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3～4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1～3月植被和气温为正相关关系,6～9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1～2月的植被和滞后1～2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。     

2008年重庆冬季低温天气的环流异常特征

本文利用2008年1月12日~2月2日重庆34个测站逐日气温和降水资料,以及NCEP/NCAR全球逐日高度场、风场和比湿场的再分析资料,分析了2008年1月中下旬~2月初重庆地区低温雨雪冰冻天气的环流异常特征。结果表明,2008年初的低温雨雪冰冻天气是由亚洲高、低纬度地区异常的大气环流共同作用而产生。其中,中高纬度的亚洲区极涡、乌拉尔山阻塞高压和东亚大槽的异常,致使大量强冷空气在西伯利亚地区堆积,然后在蒙古冷高压的作用下从西伯利亚经蒙古进入我国。同时来自低纬地区的西南暖湿气流从西南地区进入我国,与来自北方的冷空气在长江流域及其以南地区相遇,形成冷暖气流的辐合带。当势力相当的冷暖气流在长江流域及其以南地区相遇并维持,势必使受其控制区域出现大面积持续性的低温雨雪冰冻天气。     

综合气象干旱指数修正及在西南地区的适用性

以我国西南地区为例,在用加权降水量 (W_AP) 改进标准化降水指数的基础上,对综合气象干旱指数 (I_C) 进行了修正,定义为I_CW。通过对比指数修正前后在干旱频率、年干旱强度和干旱发展过程中的不连续加重、以及与同期土壤湿度相关性的差异,分析了I_CW在修正后的改进效果及在西南地区的适用性。结果表明:修正前后的综合气象干旱指数在多年干旱频率和年干旱强度两方面没有显著差异,但I_CW减少了干旱发展过程中的不连续加重现象,且与同期土壤湿度有更好的相关性,即I_CW比I_C更加接近实际干旱的演变规律,I_CW比I_C更适合在西南地区实时干旱监测业务中使用。然而,由于该研究未对I_C中的相对湿润度指数进行修正,而相对湿润度指数的突变同样可以导致不连续加重的出现,因此,I_CW只是在一定程度上减少了不连续加重的影响。     

高原低涡与西南涡结伴而行的不同活动形式个例的环境场和位涡分析

本文利用NCEP/NCAR-FNL再分析资料、历史天气图、青藏高原低涡切变线年鉴,通过分析1998~2015年持续高原涡影响西南涡结伴而行（简称两涡伴行）过程的活动形式,并对不同活动形式的个例进行了环境场与位涡分析,得出了不同活动形式两涡伴行的环境场特征,揭示了冷空气活动、200 hPa急流对不同活动形式的两涡伴行的影响原因。结果表明:（1）两涡伴行有三种活动形式,它们是高原涡诱发西南涡、高原涡与西南涡耦合以及同一天气系统下两涡,其中以高原涡诱发西南涡的活动形式占多数。（2）两涡伴行的500 hPa环境场主要是40°N以北东亚环流经向度不强,纬向气流主导,受500 hPa低槽、冷空气活动的影响;200 hPa环境场主要与200 hPa急流的强度、距急流核距离、在急流两侧的位置密切相关;不同活动形式的西南涡上空200 hPa、500 hPa环境场特征是有差别的。（3）受500 hPa低槽、冷空气影响的两涡伴行中的西南涡的生成是通过500 hPa高位涡空气伸入西南涡上空,造成西南涡上空斜压不稳定所至;在西南涡上空500 hPa斜压不稳定增强且具有较强的斜压不稳定时西南涡加强;200 hPa西南风急流影响高原涡诱发或耦合、加强西南涡是分别在高空高位涡下传影响到高原涡与西南涡上空、西南涡的情况下实现的,同一天气系统下,高空高位涡下传只影响高原涡,而未影响西南涡。     

近40年西南地区的气候变化事实

利用西南地区(云南、贵州、重庆、四川、西藏)1961—2000年139个气象观测站常规地面观测资料年平均值,对西南地区近40年来气候的年际和年代际变化特征进行了分析。揭示了青藏高原、川西高原、云贵高原在20世纪后40年气温上升、降水增加、湿度增大趋势显著,而在四川盆地东北部和西南部的气温则存在明显的下降趋势,表明西南地区气候变化与全球变暖存在非同步性。通过对各气候要素年际和年代际变化序列的分离,得出了西南地区不同气候要素基本都存在明显的年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素存在的突变现象进行了检验,发现气温首先在青藏高原地区开始突变,然后是云贵高原区,最后是四川盆地、贵州东部丘陵区。其他气候要素的突变时间多数也是先从青藏高原开始。由此可见,西南地区气候要素在高海拔地区比低海拔地区突变时间为早,全球气温突变要比西南地区的气温突变要早。     

华南冬季气温异常与ENSO的关系

利用1951一2012年华南192个测站逐月气温资料、NCEP/NCAR再分析月资料、NCC的ENSO监测资料,采用相关分析和合成分析等方法分析了华南冬季气温异常与ENSO的关系。结果表明:华南冬季气温对La Nina事件的响应比对E1 Nino事件显著,La Nina事件当年华南冬季气温以偏低为主,极强La Nina事件对应的华南冬季气温显著偏低,而中部型La Nina事件出现过华南冬季气温显著偏高的情况。当La Nina(El Nino)事件为东部型、Nino区海温异常的峰值月份出现在秋冬季,当年华南冬季气温易偏低(高)。从年际尺度上,当La Nina发生时,在对流层低层激发西太平洋异常气旋环流和北风异常,对应对流层中层北太平洋高压、乌拉尔山高压脊和东亚大槽南段均加强,西太平洋副热带高压减弱,东亚中高纬经向环流明显,冬季风偏强,导致我国大部分地区包括华南冬季气温偏冷,反之亦然。El Nino事件对华南冬季气温的影响具有年代际差异。对应华南冬季气温年代际变化的海温变化明显的区域位于北太平洋,而与ENSO关系不明显。     

青藏高原冬季风演变的新特征及其与中国西南气温的关系

利用1951 2011年NCEP/NCAR再分析资料和1960 2010年西南地区77站月平均气温数据,定义了冬季代表月(1月)青藏高原(下称高原)季风强度和位置的新指数,并分析了该指数与中国西南地区地面气温的关系,结果表明:(1)代表高原冬季风的冷高压强度和位置具有明显的年际、年代际变化,20世纪70年代末发生了由弱到强的突变,80年代中期则是由偏北到偏南的突变。在全球变暖的大背景下,高原冬季风强度的振荡频率加快,由较长的7年周期向4年周期转化;位置指数的4年与10年周期存在明显的反相变化,自2005年以来位置振荡周期由10年向4年转化,南北摆动更为频繁。(2)当高原冬季风偏强时,北方冷空气与西南暖湿空气在西南地区交汇减弱,云量减少,辐射增温作用使西南地区温度一致偏高,西南地区东部低层出现异常下沉运动中心,下沉增温作用使该地区温度偏高更明显;当偏弱时,则相反。(3)当高原冬季风偏北时,北方较强冷空气南下,南支槽加深,西南暖湿空气与北方冷空气交汇于川滇地区,产生异常上升运动,云量增多,接收的太阳辐射减少,且冷空气活动频繁,西南地区温度一致偏低,上升冷却作用使西部气温偏低更明显;当偏南时,则相反。     

我国冬季气温异常对东亚季风和高原加热场的响应

根据我国618个气象台站的月平均气温、 海平面气压和青藏高原地面加热场强度距平指数资料等, 利用EOF和相关分析等方法, 分析了我国最近32个冬季气温异常特征及其对东亚冬季风和青藏高原地面加热场强度异常的响应。结果表明： 我国冬季气温异常的第一空间模态较好地反映了在全球变暖背景下全国一致增温的特征, 增温最显著的区域在河套; 第二空间模态则表现了冬季变暖过程中的东北区快西南区慢的反位相特点。冬季气温一致偏高的年份主要出现在1990年代及以后。分析认为, 全国大部分冬季气温的升高主要与东亚冬季风的关系密切, 东亚冬季风强度的整体减弱与赤道中东太平洋海温的升高存在一定的关系, 河套地区和东部沿海气温对东亚冬季风的响应最敏感; 冬季高原地面加热场强度的增强有利于我国新疆南部、 河套大范围地区和东部沿海地区冬季气温的降低。我国西南地区冬季气温呈现变暖的时间迟于全国其他地区。     

Low- and Mid-High Latitude Components of the East Asian Winter Monsoon and Their Reflecting Variations in Winter Climate over Eastern China

The present study defines a low-latitude component (regionally averaged winter 1000-hPa V-winds over 10 25°N, 105 135°E) and a mid-high-latitude component (regionally averaged winter 1000-hPa V-winds over 30 50°N, 110 125°E) of the East Asian winter monsoon (EAWM), which are denoted as EAWM-L and EAWM-M, respectively. The study examines the variation characteristics, reflecting variations in winter climate over eastern China, and associated atmospheric circulations corresponding to the two components. The main results are as follows: 1) the EAWM-L and EAWM-M have consistent variation in some years but opposite variations in other years; 2) the EAWM-M index mainly reflects the extensive temperature variability over eastern China, while the EAWM-L index better reflects the variation in winter precipitation over most parts of eastern China; and 3) corresponding to the variation in the EAWM-M index, anomalous winds over the mid-high latitudes of East Asia modulate the southward invasion of cold air from the high latitudes and accordingly affect temperatures over eastern China. In combination with the variation in the EAWM-L index, anomalous low-latitudinal winds regulate the water vapor transport from tropical oceans to eastern China, resulting in anomalous winter precipitation. These pronounced differences between the EAWM-L and the EAWM-M suggest that it is necessary to explore the monsoons' individual features and effects in the EAWM study.