《云山日记》记录的太湖流域1308~1309年寒冬

古代私人笔记和日记是用于气候变化研究的重要历史资料。根据元人郭畀《云山日记》记载的1308~1309年的逐日天气记录、物候记录,发现该年冬季太湖流域地区异常偏冷,至少可以识别出4次明显的寒潮过程。1309年1月江南运河丹阳段封冻3日,镇江地区的最低气温可能达-13℃以下;1309年2月常州-镇江地区连续降雪8天,积雪10天,积雪深度可掩埋道路。此外,日记中记载的柑橘分布范围与13世纪中叶相比已明显南移。据此,可以认为至少在14世纪初气候已经开始向寒冷方向转变,体现了由中世纪暖期向明清小冰期的过渡过程。

     

过去2000年中国东部冬半年温度变化

根据近年收集、整理的历史文献冷暖记载及过去有关研究结果,对中国东部地区过去2000年冬半年的温度状况进行了定量推断,重建了中国东部地区过去2000年分辨率为10～30年的冬半年温度距平变化序列,并分析了中国东部过去2000年的冷暖变化阶段与变化幅度。结果发现:在过去2000年中,中国东部冬半年温度高于1951～1980年平均值且持续时间超过百年的暖期有4个,其中最暖的30年出现在1230’s～1250’s(较1951～1980年高0.9℃);低于1951～1980年平均值且持续时间超过百年的冷期有3个,其中最冷的30年出现在1650’s～1670’s(较1951～1980年低1.1℃)。在冷暖期之间相互转换的过程中,冬半年温度一般都出现1℃左右的升、降温;在冷暖期内,一些幅度较大的升、降温也与之相仿;在相邻的两个30年中,温度变化幅度达0.5℃以上的有19次之多。     

近40年东亚冬季风强度的多时间尺度变化特征及其与气候的关系

文章利用季风强度指数研究了近40年冬季1月份东亚季风强度趋势、年际、十年际变化特征及其与我国冬季天气气候的关系。结果指出,东亚冬季风的年际变化、年代际变化与我国冬季天气气候关系密切。弱冬季风时,我国天气气候是暖、湿;强冬季风时,则冷、干。但是,季风与我国气候在近40年中的趋势变化关系则不如其年际、十年际变化更密切。近40年来,我国冬季气温已明显升高,季风减弱,但不太显著。80年代中期开始,冬季风已明显减弱。此外,还指出,东亚强冬季风时,大气环流具有强WP型、弱EU遥相关型的特征     

南沙海区盛冰期的气候问题

南沙海区属于西太平洋暖池区,其盛冰期的表层水温变化涉及暖池在冰期旋回中的稳定性,因而具有全球性意义、本文根据十几个沉积柱状样的氧同位素与微体古生物分析结果,指出南沙海区盛冰期时夏季温度与全新世差别微小,而冬季水温强烈降低,使季节性温差高达６℃,明显超过同纬度的西太平洋开放水域。推测冰期时的冬季风强化,是造成这些变化的主要原因,同时也为热带海区冰期海面温度高、岛屿山地温度低的矛盾提出了一种新的可能解释。     

冬小麦生长模式及其在干旱影响评估中的应用

在前人理论研究和田间试验的基础上,考虑水分胁迫影响的后效性及作物不同发育阶段对水分胁迫的敏感性,研制出实际水分条件下的冬小麦生长模拟模式。经与不同水分处理的实测资料对比,模拟效果基本令人满意,平均误差为10%左右。利用生长模式得到实际水分条件下的干物重减少率,进行了干旱影响实时评估的尝试。并分别在返青后、拔节后和成熟前展望了干旱对最终生物量的可能影响。     

既地下水采补平衡又冬小麦稳产的探讨

河北省太行山山前平原浅层地下水位持续下降,问题十分突出,然而,该区域又是我国优质冬小麦的重要产区。能否实现在浅层地下水采补平衡的同时做到冬小麦稳产,是该区域水资源保护和农业生产管理工作中亟待回答的重要问题。基于分布式水文模型的模拟结果表明：在该区域若要实现地下水位止降回升这一压采目标,仅利用浅层地下水进行灌溉,冬小麦的产量会减少40%以上。考虑到南水北调中线工程的引水线路自南向北贯穿河北省太行山山前平原,建议在冬小麦关键需水期的灌溉中采用“一水用浅层地下水另一水用南水北调水”的“修改的春浇两水”模式。基于模拟结果的估算表明：在这种限水灌溉模式下有望实现浅层地下水采补基本平衡且冬小麦基本稳产。值得注意的是,这种“修改的春浇两水”模式,需要南水北调中线引水工程每年提供的灌溉水量大约为8.6×108 m3,灌溉成本较纯井灌至少增加562.5～1282.5元/hm2。本研究可为我国最典型的浅层地下水超采区——河北省太行山山前平原探索保产量与节水并举的新路径提供定量化的参考。     

历史极端寒冬事件研究——1892/93年中国的寒冬

1892/93年冬季中国东部地区严寒。本文依据历史文献记载复原了该寒冬实况, 推演主要的两次强寒潮天气过程, 绘制了雪、冰、冻雨和动植物冻害的地域分布图; 定量推断各地最低温度值, 并与早期器测温度记录相印证, 绘制最低温度等值线图。指出1893年1月苏州、温州的推断最低气温分别为-15℃和-13℃, 上海、汕头和香港的早期器测记录的最低气温分别为-12.1℃,-0.6℃和0℃, 均低于20世纪以来的极端低温记录; 河流封冻南界达 28°N, 北回归线以南地方多次出现严重冻雨, 冻雨南界达21°29'N。 由此认为 1892/93 年冬季是中国最近百余年的首位寒冬——这是在北半球许多地区的小冰期寒冷气候已结束、开始转暖, 而中国仍然寒冷时的极端寒冷事例。此寒冬前后的气候特点是:1892年秋季冷空气活动频繁、初雪日期提前, 1893年中国东部多雨、台风活动较频繁。该寒冬的背景是: 位于第13太阳活动周的上升段; 发生于极强的厄尔尼诺事件结束2年后的非厄尔尼诺年, 对应于赤道中东太平洋海温变冷时段; 寒冬之前全球火山活动较频繁, 有重大火山喷发。     

中更新世以来东亚冬季风海陆记录对比

东亚季风系统是世界上唯一同时具有强劲夏季风和冬季风的气候区。由于东亚冬季风与北半球冰盖体积大小强烈相关, 可以提供北半球冰盖在第四纪冰期旋回过程中的变化信息, 因此研究东亚冬季风演化具有显著意义。本文通过现代观测数据, 发现在多年际时间尺度上, 南海南部和北部的年均表层水温差值与南海上空冬季风风速存在相关性。因此, 利用南海南北表层水温梯度重建记录, 可能可以反演地质历史时期冬季风的强度变化。然而, 过去80万年以来, 重建的南海表层水温梯度记录与全球冰盖体积、黄土粒度记录不存在相似性。频谱分析结果表明, 全球冰盖体积和黄土粒度变化均有偏心率、斜率和岁差周期, 且在这些周期上具有显著相关性。南海表层水温差值变化却只有强烈的斜率和岁差周期。斜率周期与全球冰盖体积变化相关, 岁差周期与全球冰盖体积和北半球太阳辐射量变化都不存在相关性且没有稳定的相位差。分析表明, 认为有两个原因可能引起冬季风海洋记录和黄土记录的差异:一是两类记录分别反映的是低纬度和中纬度的冬季风风速变化, 而冬季风在两个区域里的演化历史可能并不一致; 二是存在别的因素可能会影响南海的温度梯度变化。冰期时台湾海峡和巽它陆架的出露, 会引起南海表层环流的改向, 继而导致表层温度场分布的变化。因此, 在冰期-间冰期旋回尺度上, 南海南北温度梯度不能单纯反映东亚冬季风变化。这两个推测都需要后续高精度海洋数值模拟结果的证实。     

末次冰盛期东亚沙尘循环的季节扩张: 基于CESM-CAM4-BAM模拟试验

作为重要的自然源气溶胶, 东亚地区排放的沙尘气溶胶与天气气候的相互作用引发了科学界的广泛关注。中国黄土、高纬冰芯及北太平洋海洋沉积等众多地质记录显示, 末次冰盛期(LGM)沙尘沉降通量远大于工业革命前时期(PI), 表明该时期东亚沙尘循环显著加剧。然而, 仅根据这些较粗分辨率的有限点状地质记录, 很难全面认识LGM时期东亚沙尘循环的时空变化特征。本研究利用耦合沙尘循环过程的海气耦合模式CESM-CAM4-BAM, 分析LGM时期东亚沙尘循环的时空变化, 特别是季节变化。研究结果表明, 相对于PI, LGM时期黄土高原和北太平洋地区夏季沙尘沉降通量具有最大的增长率, 其绝对数值甚至超过PI时期的春季沙尘沉降通量, 揭示LGM时期东亚沙尘循环从春季向夏季进行扩张。通过对大尺度大气环流的分析表明, 该现象是我国北方地区受到西北风控制的季节延长, 以及北太平洋西风急流南移引起的夏季西风加强共同作用的结果。该结果预示着, 冰期时段夏季沙尘暴可能持续肆虐, 沙尘气溶胶的辐射反馈效应将对亚洲夏季风甚至北半球气候带来更加重要的影响。

     

且末红枣冬季冻害成因分析及防御措施研究

根据且末气象站1971—2012年冬季逐日气象资料和近年来枣树冻害灾情调查资料,分析了枣树冻害成因及冬季气象条件变化对枣树安全越冬的影响,开展防御措施对比观测,探讨科学的越冬防护措施。结果表明:枣树冻害发生与持续低温、积雪日数、树龄、树种、管理措施密切相关;冬季气候变暖对枣树安全越冬有利,但休眠前气温偏高易导致枣树冬前抗寒能力锻炼不足,对安全越冬不利;防护措施观测显示,根颈培土增温效果明显,降雪时包扎增温效果不佳;枣树越冬保护应因地制宜采用树干涂白、秋翻冬灌、培土、包扎等综合防护措施。