基于贝叶斯模型的中国未来气温变化预估及不确定性分析

利用第5次耦合模式比较计划(CMIP5)中35个全球气候模式历史模拟与RCP4.5预估结果,通过贝叶斯模型平均(Bayesian Model Averaging,BMA)对中国气温进行多模式集合研究,给出了中国未来气温变化预估及其不确定性的时空分布。结果表明,中国21世纪冬夏将持续升温,且升温具有冬季高于夏季,北方高于南方的特点。初期(2016—2035年)北方有很大可能(80%)升温超过0.7℃,南方升温相同幅度的概率则超过50%;中期(2046—2065年)北方和南方升温超过1.5℃的概率分别为80%和50%;末期(2081—2100年),北方(南方)有80%(50%)的可能的升温超过2℃。气温预估的不确定性研究发现,无论冬夏,21世纪不同时期升温相对较弱的塔里木盆地、青藏高原南侧和中国东南地区为不确定性低值区,基本低于0.6℃,对应可信度较高,如21世纪初期信噪比超过4;而不确定性的高值区则主要分布在新疆北部、东北平原北部和青藏高原东南侧等升温相对较大的地区,普遍高于1℃,对应可信度较低,如初期信噪比低于2.5。此外,基于信噪比对比发现除青藏高原东部外,其他区域夏季预估的可信度均高于冬季,21世纪末期高于初期,且空间分布特征一致。     

青藏高原极端气温的动力降尺度模拟北大核心CSCD

利用ERA-Interim再分析资料作为边界条件,基于耦合陆面模式Noah-MP的区域气候模式WRF在东亚区域进行了动力降尺度模拟(简称WRF2),对比格点观测资料,评估了动力降尺度对青藏高原极端气温指数的模拟能力,在此控制试验基础上,分别将WRF的陆面模式替换为Noah LSM,边界条件替换为CCSM4,进行了两组敏感性试验(分别是WRF1和WRF3),通过与控制试验的比较,分析了边界条件和陆面模式对极端气温指数模拟的影响。结果表明,WRF2能较好地模拟青藏高原极端气温指数气候态的空间分布,但存在一定的冷偏差;受边界条件影响WRF3模拟的极端气温指数的气候倾向率存在负偏差。同时,尽管采用不同的边界条件,耦合相同陆面过程的两次数值试验对极端气温空间分布的模拟能力相似,相比WRF2,WRF1表现出更强的冷偏差;但边界条件对极端气温指数气候倾向率的影响大于陆面模式,WRF3模拟的极端气温指数气候倾向率与观测结果更为接近。     

西伯利亚高压的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响北大核心CSCD

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个气象站的气温资料,采用谐波分析、相关分析和奇异值分解等方法,研究了冬季西伯利亚高压(Siberian High,SH)的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响。结果表明:(1)年代际尺度上SH在20世纪60年代末后减弱、收缩、东界西撤、南界北退,21世纪以来SH面积扩张。年际尺度上SH面积的年际方差最大。(2)SH强度、面积和东界经度的年际变率在21世纪以来都增大,SH特征量的年代际变率均在1975年前后由大转小。(3)中国冬季偏冷年的SH较为强大且东扩南伸,同期500 hPa高度类似遥相关欧亚型(EU)正位相的异常分布和增强的欧亚脊对SH发展起主要作用,反之亦然。年际尺度上当SH加强扩张并东扩南伸时,强度的影响最大,中国大部为冷冬,尤其是南方。年代际尺度上面积的影响最强,SH加强扩张(减弱收缩)并东伸(西撤)时,黄河以北气温偏低(高)。(4)年际尺度上当SH强度和面积的变率偏大(小),东界和南界的变率偏小(大)时,中国大部冬季气温的年际波动剧烈(平缓)。年代际尺度上当SH特征量的变率均偏大(小)时,华北和东北冬季气温的年代际波动加大(减小),而南方冬季气温的年代际波动减弱(增大)。     

1960-2014年湖南省极端气温事件变化特征分析

利用1960-2014年湖南省88个地面气象站日最高和最低气温的均一化资料,运用百分位阈值法统计暖日、暖夜、冷日和冷夜数,采用线性回归、M-K突变检验、Morlet小波分析等方法,研究湖南省55a以来极端气温事件的时空变化特征。结果表明：(1)湖南省暖日和暖夜数呈上升趋势,其年际变化倾向率分别为0.68d.(10a)-1、2.73 d.(10a)-1,冷日和冷夜数呈下降趋势,其年际变化倾向率分别为-0.45d.(10a)-1、-2.46d.(10a)-1,夜间增暖幅度大于白天增暖幅度;(2)湖南省大部分地区的暖日、暖夜数呈上升趋势,冷日数、冷夜数呈下降趋势,其中湘北、湘南部分地区变化趋势明显;(3)暖日、暖夜、冷夜数有明显的阶段性变化,其突变检验特征较明显,暖日、暖夜分别在2008、2003年突变增加,冷夜在1986年突变减少;(4)湖南省极端气温日数在不同的时间段存在着长短不同的振荡周期。     

1981-2015年招远市气温变化征分析

文章利用招远国家气象观测站1981-2015年气温观测资料,运用趋势滑动平均和线性倾向估计方法对招远气象站气温变化特征进行了分析.结果表明:1981-2015年招远气象站年平均气温以0.22℃/10a的速率呈明显上升趋势,且具有明显的阶段性变化特征.季节平均气温均以不同速率上升,冬季气温上升趋势最为显著.年平均最高气温、最低气温均呈上升趋势,年平均最低气温上升趋势最显著.受热岛效应的影响,年平均最低气温的上升速率远大于年平均最高气温.除夏季平均最高气温呈缓慢下降趋势,其他季节均呈上升趋势,且冬季平均最低气温上升趋势最为明显.平均最低气温的快速上升使得气温日较差呈减小趋势.     

西安市各区县气温预测统计方法对比分析

利用西安市7个国家一般气象站1971—2000年的逐月平均气温,依次选用最优气候值法、多元线性回归预测法、自回归移动平均法(ARIMA)和灰色系统理论法进行回报检验,模拟出7个站点2001—2013年的月、季、年平均气温,再对其进行PS评分和异常级分析,结果显示:季、年平均气温预测以最优气候值法、灰色系统理论法较为适用,月平均气温预测中各种方法在时空序列上各有优劣,多元线性回归预测法应适当避免使用;从时间尺度来看,春、夏、秋和年平均气温预测以最优气候值法最优,冬季平均气温预测以自回归移动平均法最优,月平均气温预测3—8月以最优气候值法最优,1—2月、9—12月以自回归移动平均法最优;从空间尺度来看,靠近山区及平原区(周至、户县、市区、高陵)月、季、年平均气温预测以灰色系统法最优,山区与平原区过度区域(临潼、蓝田、长安)月、季、年平均气温预测以最优气候值法最优。     

1981—2015年招远市气温变化特征分析

文章利用招远国家气象观测站1981—2015年气温观测资料,运用趋势滑动平均和线性倾向估计方法对招远气象站气温变化特征进行了分析。结果表明:1981—2015年招远气象站年平均气温以0.22℃/10a的速率呈明显上升趋势,且具有明显的阶段性变化特征。季节平均气温均以不同速率上升,冬季气温上升趋势最为显著。年平均最高气温、最低气温均呈上升趋势,年平均最低气温上升趋势最显著。受热岛效应的影响,年平均最低气温的上升速率远大于年平均最高气温。除夏季平均最高气温呈缓慢下降趋势,其他季节均呈上升趋势,且冬季平均最低气温上升趋势最为明显。平均最低气温的快速上升使得气温日较差呈减小趋势。     

中国夏季气温对东亚土壤湿度异常响应的统计评估

基于欧亚夏季土壤湿度变化特征及其与中国夏季气温的相关分析,选取东亚地区作为土壤湿度异常影响中国夏季气温的陆面关键区,采用广义平衡反馈分析方法(GEFA)探讨了我国夏季气温对东亚地区土壤湿度异常的可能响应,并初步讨论了相关的物理过程。结果表明:中国夏季气温与东亚地区初夏和同期的土壤湿度异常具有密切的联系;进一步分析表明,夏季气温距平场对土壤湿度第一模态的响应最显著:当东亚中纬度及我国东部地区土壤湿度异常偏干时,夏季气温表现为一致增暖;而土壤湿度第二模态对长江流域至我国西部地区的气温有较弱的强迫作用;气温对第三模态的响应主要表现为华南地区的显著降温。并以对气温影响最为显著的土壤湿度异常第一模态为例,初步探讨了气温对土壤湿度异常响应的可能物理过程。当贝加尔湖以南以及我国东部的土壤偏干时,地表异常加热容易引起我国北方高层大气出现明显正异常和低层的反气旋性异常环流,上述环流异常容易导致温度偏高,同时不利于该区域降水的发生,进而导致土壤湿度偏低,上述正反馈机制可能是该区域土壤湿度与大气之间联系的一种可能途径。     

强度尺度分解方法在气候温度场检验中的应用

本文首次将Casati等提出的强度尺度分解方法应用到气候地表温度场的检验中,探讨此方法用于评估气候模拟场误差的详细空间信息的适用性。以新一代气候系统模式模拟的月平均地表温度为例,传统的统计分析方法（较为常用的是空间相关系数和均方根误差、EOF分析等）不能完全反映模拟场误差的空间信息;强度尺度分解方法可计算不同阈值和空间尺度上的均方误差和模拟技巧,评估对应的模拟能力,定量给出模拟场主要误差的空间信息（误差范围即温度阈值及对应的空间尺度）,例如,亚洲东部地区1月单年及多年平均的模拟场在230 K阈值1600 km模拟技巧非常低。本研究表明强度尺度分解方法适用于气候温度场的检验评估,能定量给出误差的空间信息。