干旱半干旱区气候变化研究综述

从干旱半干旱区气候的时空变化特征、陆气相互作用的观测试验以及气候变化的动力学机制等几个方面系统总结了近年来国内外干旱半干旱区气候变化的最新研究进展,指出目前干旱半干旱区气候变化研究以特定区域研究为主,缺乏对全球不同区域干旱半干旱区气候变化时空关联的系统性归纳研究,且野外观测试验持续时间较短,这在很大程度上限制了对干旱半干旱区气候变化机理的认识和陆面过程模式的发展。针对这些问题,从资料获取、资料分析及数值模拟3个方面提出未来干旱半干旱区气候变化研究的主要方向。     

生长季植被覆盖变化对局地气象要素的可能影响

植被覆盖变化对地表气象要素存在反馈作用,但在不同时空尺度上反馈关系及其表现强度存在差异。作者利用地面观测资料和归一化植被指数（NDVI）分析了15天尺度上植被覆盖变化对气象要素的影响。结果表明,我国北方农牧交错带生长季植被覆盖变化可能对同期、后期地表气象要素存在一定影响。当植被指数偏高时,地表平均温度、最高温度、最低温度和小雨频次偏低,而平均相对湿度和最小相对湿度偏高,影响持续约为1～2周。地表温度和小雨频次的变化与地表热通量的变化有关,当植被指数偏高时,地表潜热所占比例偏高,而地表感热所占比例偏低,导致地表温度偏低;地表感热偏低伴随偏弱的上升运动,不利于降水,故小雨频次偏低。地表温度偏低引起饱和比湿偏低,加之植被蒸腾量较大引起比湿偏高,故相对湿度偏高。此外,从长期变化来看NDVI与地表温度和小雨频次的相关不明显,故地表温度和小雨频次的长期变化可能更多是受大尺度气候变化的影响。     

中国东部夏季降水型的研究

文章对比分析了气候中心的分型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类雨带）,及北京大学的旱涝型（１ａ、１ｂ、２、３、４、及５型）,并指出这两种分型的优缺点．其次根据中国东部夏季（６～８月）降水量的ＲＥＯＦ分析,提出了一种新的分型．这种新的分型突出了雨带的主要位置,在一定程度上反映了全国降水异常的分布趋势．     

近百年北极涛动对中国冬季气候的影响

北极涛动 (AO) 是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响。利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响。当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多。AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征, 在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著。这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证。这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的。在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响。AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35% 和11%。     

近百年中国华北农牧交错带与非洲Sahel 地区环境变化的比较分析

非洲Sahel 地区与中国华北农牧交错带在环境特征及演变过程中体现出许多相似之处， 存在明显内在联系。对两个地带近百年降水变化、植被覆盖、干旱事件和沙尘事件对比分析， 可以 对我国干旱/半干旱地区环境变化的相关科学问题有更好认识。两个地区年降水量序列的年代际 变化趋势有很大相似性。非洲Sahel 地区年降水量在1950s 以前存在明显的年际变化特征， 从 1960s 中期起主要以年代际变化为主； 其大部分地区植被覆盖表现为增长趋势； 降水量年代际变 化可能是影响该地区干旱的重要因素， 温度变化也可能存在作用； 该区沙尘暴频次年际、年代际 变化与降水量相应尺度变化有显著关系， 年均温变化和天气变率可能具有一定影响。华北农牧交 错带年降水量以年际变化为主要特征， 有明显低频波动； 该带偏北和偏东地区植被覆盖增长比较 显著， 南部部分地区植被覆盖呈下降趋势； 降水量年代际变化是影响该地区干旱的重要因素， 但 相同降水量可能引发不同程度的干旱； 该带春季沙尘暴频次与前冬温度变化及天气变率有密切 联系， 与春季降水量也有一定关系。     

近50年来中国冬季风寒温度的变化

风寒温度是冬季表征人体热舒适度常用的参数,也是气候变化影响研究中关注的要素。本文利用中国地面国际交换站气候资料月值数据集的气温和风速,分析1956-2005年中国冬季风寒温度的时间和空间变化特征。结果表明,近50年来中国冬季风寒温度普遍呈上升趋势,全国平均升高3.2 ^oC,变化速率达0.64 ^oC/10a;西北、华北、东北和青藏地区的上升速率分别为0.79 ^oC/10a、0.84 ^oC/10a、0.81 ^oC/10a、0.80 ^oC/10a,其中华北北部农牧交错带地区上升趋势最为强烈,超过1 ^oC/10a;35^oN以南的我国南方地区上升速率较低,为0.39 ^oC/10a。风寒温度的这种变化特征是近50年来气温升高和风速下降综合作用的结果。其中气温变化造成的风寒温度上升是2.4 ^oC,而地表风速下降对风寒温度的贡献为0.8 ^oC。东亚气温和风速的变化受诸多大气环流系统的影响,分析表明影响东亚气候的几个主要环流因子中,西伯利亚高压、北极涛动、西太平洋遥相关型和欧亚遥相关型等与风寒温度有显著相关。这四个环流因子一起能解释50年来全国平均风寒温度方差的46.7%。全国平均气温与这四个环流因子的相关分别达到-0.65,+0.49,+0.31和-0.32;而平均风速与北极涛动的相关最显著,达-0.51。     

中国夏季高温日数时空变化及其环流背景

本研究利用1955~2005年全国193个气象站点夏季(5~9月)逐日最高气温资料,分析了我国东部地区夏季高温日数变化的空间分布特征和时间变化规律。经验正交函数分析结果显示高温日数的变化有明显的区域特征,第一模态表现为区域整体一致的异常,中心区位于长江中下游地区,第二模态表现为江淮流域与华南反向变化的特点,第三模态表现为东南部地区与西南、华北的反向变化。这些模态与高层大气环流的变化有关。分析表明ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)、赤道印度洋和西太平洋暖池海温,可以通过影响西太平洋和东亚地区大气环流而影响我国夏季高温日数频次,其中ENSO和西太平洋暖池区海温对高温日数变化第一模态的相关比较明显;而热带印度洋海温对第二模态有显著影响。与前期海温的关系分析可知,第一模态与前期夏季的西太平洋暖池和前期冬季赤道东太平洋海温相关关系最好,第二模态则受热带印度洋前期冬季海温影响最大,这对高温预测具有指示意义。     

多种东亚冬季风指数及其与中国东部气候关系的比较

利用NCEP/NCAR再分析资料及气温和降水观测资料,对比分析了12种不同定义的东亚冬季风(EAWM)指数及其与中国东部冬季温度和降水的关系。结果显示:多数EAWM指数具有较好的一致性,同时也存在差异,体现了不同定义的指数反映东亚冬季风整体性和局部性特征的侧重点有所不同。有10个EAWM指数均反映出近60年东亚冬季风呈减弱趋势,尤其是近30年最为明显,平均减弱速率达-0.25σ/10a,各指数均有强烈的年际变率和年代际波动。有10个(8个)EAWM指数与我国东部冬季温度(降水)第1模态呈显著负相关;其中西伯利亚高压指数对冬季温度年际变率方差解释率最高(53.3%),而对降水年际变率方差解释率最高的是对流层中高层东亚经向风指数(50.4%)。此外,不同EAWM指数与温度和降水的对应关系在El Niňo状态、La Niňa状态有不同的变化,表明在利用单个EAWM指数监测冬季气候时,要考虑到各个指数在ENSO不同状态下具有的差异性参考意义。     

全球变暖背景下的南极地区气候变化

南极地区气温冬季,春季和秋季都有上升趋势,而夏季则有下降趋势,年平均气温也趋上升,气温上升趋势最强烈的是冬季,其次是春季;降水各季和全年都有增加趋势。在年际尺度上,年均气温和降水与南极涛动指数是负相关,南极极涛动对不同区域影响的方向和程度也有区别。     

1880年以来中国东部四季降水量序列及其变率

根据降水量观测记录及史料 ,建立了我国 1 1 0°E以东 35个站 1 880～ 1 998年完整的四季及年降水量序列。1 880～ 1 899年主要依靠史料及少数站降水量观测 ;1 90 0～ 1 950年根据降水量等级图 ,并用史料插补 ;1 951年以后完全是降水量观测资料。 3段时间降水量观测记录分别占2 2 .6%、 69.0 %及 1 0 0 %。史料部分利用了近 30多年公布的 1 5种经过整编的旱涝记载。本文介绍了建立序列的方法及可能包含的误差大小。年降水量的功率谱分析结果显示年降水量的突出周期有两个 ,分别是 3.3a和 2 6.7a,前者可能与 ENSO的影响有关 ,而后者则说明我国降水有显著的年代际尺度的变化。近百年来我国年降水量变化趋势 ,只有约 +0 .1 % /1 0 0 a。我国降水近几十年的低频变化 ,可能主要是年代际变化引起的 ,而并非全为气候变化趋势