优选CMIP6全球气候模式对贵州省未来气温变化的模拟

利用1986−2005年18个CMIP6气候模式及其同源的CMIP5气候模式和贵州省84个气象台站逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,基于色度图和泰勒图,系统评估CMIP6模式对贵州省气温的模拟能力,并采用最佳模拟结果预估2023−2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5未来情景下贵州省气温的变化特征。结果表明:CMIP6-MME(MME,多模式集合平均)对1986−2005年贵州省霜冻日数(FD)、生长季长度(GSL)、夏日日数(SU)、最低气温的最低值(TNN)及平均气温(Tav)的总体模拟能力最优;相对于参照期(1995−2014年),2023−2100年贵州省在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下FD值呈现显著下降趋势,GSL、SU、TNN和Tav值均呈现显著上升趋势。另外,21世纪各个阶段各情景下贵州省FD值(GSL、SU、TNN和Tav值)相对于参照期均表现为偏少(多)的特征,且排放越高,偏少(多)幅度越大,从空间分布来看,FD(GSL)值偏少(多)幅度自南向北增加,SU值偏多幅度自东北向西南增加,TNN和Tav值偏多幅度自西南向东北增加。

贵州省不同强度区域性凝冻过程环流形势对比分析

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明:500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850 hPa风场上云南南部以南受偏南风和西南风控制,并且在江南至华南存在西南或西风急流,是4种不同强度凝冻过程中形势场共性特征。500 hPa高度场上中高纬度地区呈两槽一脊或一槽一脊分布;风场上850 hPa东北风回流和700 hPa西南急流形成上暖下冷的形势场,同时850 hPa形成稳定低层切变线;温度场上存在冷暖冷的夹心结构,近地面层0℃线维持在900 hPa以下,均是较强等级以上的区域性凝冻过程中形势场共性特征。而对于一般性区域性凝冻过程,500 hPa位势高度场上呈多槽脊分布,风场上是否存在东北风回流和低层切变线,温度场上是否存在冷暖冷的夹心结构以及近地面层0℃线位置等特征均不统一。温度剖面图上,当近地面层0℃线位置最低时或出现冷暖冷的夹心结构时段与凝冻过程影响范围最广、灾情最重的时间段对应。

贵州省汛期降水特征及强降水过程分型研究

【目的】为探究贵州省汛期降水的时空分布特征及演变规律。【方法】利用贵州省81个气象观测站1981—2020年汛期降水资料,采用EOF、REOF及交叉小波分析等方法对贵州省汛期降水时空特征进行分析及强降水过程分型研究。【结果】贵州省1981—2020年汛期平均降水量为924.9 mm,降水量在682.7~1194.1 mm,呈显著上升趋势,上升速率为16.94 mm/10 a。贵州汛期降水大体上呈现西南向东北递减的趋势,强降水过程次数及持续天数分布及波动变化与汛期降水基本一致。【结论】贵州省汛期降水分布不均,具有显著的年代际变化。贵州省汛期强降水空间场主要有全省一致型、东西反向型和南北反向型3种典型模态。经REOF方法可将贵州省细分为3个强降水区域,根据环流场分析,又可进一步划分为东部型强降水(Ⅰ型和Ⅲ型)与西部型强降水(Ⅱ型),各类型强降水落区受500 hPa环流分布情况以及850 hPa水汽来源与强度的影响。

基于MCI干旱综合指数的贵州省干旱时空分布及灾情变化特征

基于贵州省83个国家级气象站1981年1月至2023年3月逐日气象干旱综合指数(Meteoro⁃logical Drought Composite Index,MCI)及历史干旱灾情资料,从干旱过程演变特征、不合理跃变次数以及干旱日数与干旱灾情的相关性等方面,分析MCI在贵州省的适用性,揭示贵州省干旱时空分布及变化规律,并分析ENSO(El Niño-Southern Oscillation)事件对贵州省干旱的影响。结果表明:MCI在贵州省有较好的适用性。贵州西北部、北部及南部等地是干旱多发区,年干旱日数在40 d以上,东南部、西南部及中部一带干旱日数相对较少;西部春旱重、东部夏旱重。1981—2022年,贵州省平均年干旱日数和干旱强度总体呈增加趋势,其中西部增加趋势明显,东部呈减少趋势;秋季和冬季干旱强度呈增加趋势且秋季最明显,春季和夏季则呈减弱趋势。1981—2022年贵州省共发生3次特强、9次强、17次较强区域性干旱过程,一般区域性干旱过程27次,区域性干旱过程的持续天数、平均强度、平均影响面积以及综合强度指数均存在较大波动,总体呈弱增加趋势。贵州省及其9个市(州)1981—2022年农作物因旱受灾面积与干旱强度演变规律基本一致,总体呈高、低、高、低的阶段性变化。El Niño衰减年夏季贵州省降水偏多的可能性大,而La Niña衰减年夏季降水偏少的可能性大。

RCPs情景下贵州省气候变化预估分析

使用国际耦合模式比较计划第五阶段CMIP5的模式结果,在不同RCP情景下对贵州省未来气温、降水进行了预估。通过对气温、降水的模拟值和实测值的标准化均方根误差的评估得知,模式对贵州省气温的模拟能力较强,对降水的模拟能力相对较差。预估结果表明:未来在RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6情景下贵州省气温均是明显的上升趋势,降水小幅度增加,增温(增湿)速率分别为0.5℃/10a(1.0%/10a)、0.2℃/10a(0.9%/10a)和0.1℃/10a(0.6%/10a),到了21世纪末期相对于基准期气温(降水)分别增加4.5℃(5.2%)、2.3℃(5.4%)和1.3℃(4.2%)。空间分布总体上增温幅度从西南向东北逐渐变大,而降水相对于基准期变化的区域性差异较大。总体来说,21世纪温室气体浓度越高,增温增湿速率越快。

CMIP5全球气候模式对贵州省极端气温的预估

利用泰勒图客观地评估了贵州省在参照时段1986—2005年8个CMIP5模式试验结果对气温的模拟能力,并采用在等权重系数条件下的集合平均结果计算了贵州省21世纪不同阶段不同情景下未来极端气温指数.研究表明:8个模式的集合平均的模拟效果能较好地模拟用于计算极端气温指数的基础数据,包括日平均气温、日最低气温和日最高气温.根据集合平均的结果,不同RCPs排放情景下21世纪贵州省相对于基准期大于25℃的高温日数(SU)、最低气温的最低值(TNN)和生长季长度(GSL)均表现为增加的趋势,而小于0℃的霜冻日数(FD)则呈现减少的趋势,排放越高,增加或减少的趋势越明显.RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6情景下2006—2099年贵州省极端气温指数相对于1986—2005年SU、TNN、FD和GSL的变化速率分别为8.06~1.30 d/(10 a)、0.49~0.07℃/(10 a)、-4.99^-0.97 d/(10 a)和3.33~0.04 d/(10 a).

基于CMIP5全球气候模式的21世纪贵州省极端降水事件预估

利用国家气候中心收集和整理的8个CMIP5全球气候模式在RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6温室气体排放情景下的逐日降水资料,使用泰勒图对2006-2016年数据进行检验,采用模拟效果最好的CCSM4和IPSL-CM5A-MR模式在等权重系数条件下的平均值,计算并分析贵州省2018-2044年、2045-2071年、2072-2098年3个阶段与降水有关的极端天气气候事件指数,即连续干旱日数(CDD)、大于20mm的降水日数(R20mm)、连续5d最大降水量(Rx5day)和简单日降水强度指数(SDII)相对于参照期(1986-2005年)的变化特征。结果表明:在3种情景下,21世纪各个阶段省东部CDD均多于参照期,且排放情景越高,偏多幅度越大,因此,贵州省东部地区未来可能发展的旱情值得关注。在21世纪不同阶段不同情景下,贵州省R20mm、Rx5day和SDII普遍多于参照期,且越到后期,高排放情景下(RCP8.5)增幅越大,中低排放情景下(RCP4.5和RCP2.6)增幅放缓甚至减小。总的来说,全球变暖背景下尤其是高排放情景下贵州省极端降水事件有增加的趋势。

区域气候模式对贵州省特重凝冻年温湿特征的模拟分析

本文利用区域气候模式Reg CM4对贵州省2008年初（1月13日~2月14日）的凝冻过程的温湿特征进行了模拟,将模拟结果与NCEP/NCAR再分析资料的对比,发现模式对凝冻过程期间冷空气路径、逆温层和低层流场具有一定的模拟能力,特别是对逆温层垂直结构的模拟较为准确。结果表明,Reg CM模式对贵州区域平均气温的水平和垂直结构分布型都能得到与实况较为一致的模拟结果,水平分布上能刻画出平均气温＂北负南正＂分布,特别是对贵州西北部区域冷空气路径、中心强度、位置和范围都较为准确地模拟出来。垂直结构上能刻画出凝冻过程初期逆温层的形成、维持和消失及后期强冷空气渗透扩散的天气特征,特别是时间结点模拟较为准确。Reg CM模式对贵州区域低空流场的模拟结果与实况较为一致的刻画出了凝冻过程期间来自高纬地区的强冷空气主要从东北路径入侵贵州地区与热带洋面向北输送的暖湿空气在贵州西部汇合这一天气特征,但对贵州西部的南北向温度锋区模拟位置偏东偏北,与实况存在一定的差异,这与西南风模拟值偏大有关。

贵州省未来气候变化(2018—2050年)预估分析

针对贵州省年平均降水量,年平均气温,年平均最高气温和年平均最低气温四个特征量,从空间分布上的定性比较,从年际、年代际的时间演变比较以及从泰勒图的定量比较来看,RegCM4模式的模拟效果优于CMIP5模式,因此本研究在RCP4.5排放情景下利用RegCM4模式数据预估未来2018—2050年贵州省年平均降水量,年平均气温,年平均最高气温和年平均最低气温。结果表明:21世纪Ⅰ阶段(2018—2028年)相对于基准期年平均降水在全省大部地区均是偏少的,偏少幅度在8.5%以内,其中贵州省北部地区偏少幅度最大;21世纪Ⅱ阶段(2029—2039年)相对于基准期贵州省中西部降水偏少东部降水偏多,变化幅度基本上在7%以内;21世纪Ⅲ阶段(2040—2050年)相对于基准期贵州省南部和东部降水偏少西北部降水偏多,变化幅度基本上在7.5%以内。贵州省21世纪Ⅰ阶段、Ⅱ阶段、Ⅲ阶段年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温相对于基准期均是偏暖的,偏暖幅度在0.6～1.3℃之间,越到后期,偏暖幅度越大,且空间差异不大。

未来气候变化背景下贵州省夏季旅游气候资源的变化预估

利用区域气候模式(RegCM4)1951—2005年历史模拟和2006—2099年RCP8.5(高排放)和RCP4.5(中排放)情景下的逐日平均气温、降水量、10m风速和入射辐射通量,给出21世纪贵州省夏季与全国其他地区的旅游气候资源时空对比。结果表明:未来贵州省夏季平均气温的增幅在两种排放情景下均小于全国的增幅,且2050年以后RCP4.5(低排放)情景下的增温幅度低于RCP8.5(高排放)情景。而其他气候要素(夏季降水量,10m风速和辐射)基本上没有表现出明显的变化趋势。空间分布来看,贵州省21世纪不同阶段在两种排放情景下其夏季平均气温增幅低于北部和西部大部分区域、与云南省增幅接近,但未来云南省主要以夏季辐射增加的态势为主,尤其是21世纪中远期RCP8.5(高排放)情景下更是位于夏季辐射增加的大值中心。因此综合来看,未来夏季贵州省增温幅度较小且降水量、10m风速和辐射变化不大,将继续维持良好的夏季避暑旅游气候资源优势。同时大力提倡环保减排是维持并进一步扩大贵州省避暑旅游资源优势的有力措施。

贵州省气候舒适度及旅游潜力分析

基于1981—2010年气候统计资料,通过温湿指数、风效指数和着衣指数首次对贵州省舒适期进行分析,通过各月综合旅游舒适度与旅游资源丰度对贵州省旅游潜力进行系统分析。结果表明:全省气候舒适期长度呈现东北向西南逐渐递增的分布形势;其中中部至西南部地区属于长舒适期类,舒适期为7~9个月,东部和东北部地区的气候舒适期为5~6个月,属于中舒适期类。春、秋季全省各地综合气候舒适度等级好,夏季中部至西部地区综合气候舒适度等级好,南部边缘地区在整个冬季舒适度等级均较好。旅游资源丰度分布上,遵义市旅游资源丰度值最高,主要是珍贵的红色文化旅游资源,而黔西南州旅游资源丰度最低,主要是独特的喀斯特地貌。各地州市在旅游业的发展中应合理利用旅游资源,加强消夏和避寒旅游项目的开发,打造旅游知名品牌,提高旅游产品质量。

贵州省威宁县“光伏+农业”精准脱贫产业气候资源评估

为更好地利用贵州省威宁县的太阳能资源和农业气候资源,为"光伏+农业"精准脱贫产业发展提供参考,利用威宁县气象站2011-2015年逐月总辐射和1961-2019年逐月平均气温、日照时数和降水量资料,采用线性分析和空间分析等方法对威宁县"光伏+农业"精准脱贫产业的太阳能和农业气候资源进行评估。结果表明:威宁县年均温、日照时数和降水量分别为10.7℃、1700.6h和897.7mm;太阳能资源在4355~4900 MJ/m^2,达资源丰富等级;作物生长季内光能丰富、温凉湿润、降水充沛、热量略低,适宜春播马铃薯、苋菜、燕麦及药材等喜凉作物的生长,适宜发展"光伏+喜凉农作物"精准脱贫产业。

贵州省霜冻天气的时空分布与气候变化特征

该文利用贵州省81个气象观测站点1961年7月—2015年6月逐日最低地面温度和霜的气象观测资料,采用线性趋势法、均值分步法、Mann-Kendall突变检验法对贵州省霜冻的时空分布及气候变化特征进行分析。结果表明:贵州省霜冻天气具有明显的地域特征,容易出现在高海拔地区及北部、东北部地区;近55 a来,贵州省霜冻日数呈减少趋势;省的西北部霜冻开始得较早,终止得较晚;南部边缘地区,开始得较晚,终止得较早;无霜冻期由西向东、向南逐渐延长;霜冻天气主要在10月—翌年4月出现;全省初霜冻日呈推迟趋势,终霜冻日呈提早的变化趋势,无霜冻期呈现延长的变化趋势;从年代际变化来看,初霜冻日期21世纪初发生突变,开始明显推迟,终霜冻日期上世纪70年代开始明显提早,无霜冻期在90年代开始明显延长。

贵州省主汛期暴雨的气候特征分析

利用1981—2010年30 a贵州省83个地面气象观测站月降水量和月暴雨日数资料,采用合成、方差分析和经验正交函数(EOF)分解,着重讨论贵州省主汛期6-7月暴雨日数的空间分布及其时间演变特征,进而对6-7月暴雨日数EOF第一模态的时间序列作小波分析、趋势分析及突变检验,分析贵州省6-7月暴雨日数时间序列的短期气候特征。结果表明:近30 a贵州省6-7月暴雨日数与降水量的时空分布一致,并对降水量有主要贡献。暴雨日数的空间分布存在3个暴雨多发区和2条暴雨少发带,范围最广、强度最大的暴雨多发区位于省之西南部,大值中心在六枝、晴隆和镇宁附近。暴雨日数时间序列的变化在20世纪90年代是偏多时期,20世纪80年代和21世纪至今是偏少时期。贵州省6-7月暴雨日数EOF第一模态时间序列在20世纪90年代存在显著的3～5 a年际震荡,在1981—2010年间总体变化趋势分为3个时段:1981—1990年、1991—2000年和2001—2010年,呈"降—升—降"变化,没有明显的突变点。

2008年贵州省持续性雨凇过程气候成因分析

2008年初中国南方低温雨雪冰冻过程中贵州出现长时间持续性雨凇。该文使用2008年1-2月逐日要素、环流、海温等资料对此次贵州省雨凇过程特征,大气环流、海温和海冰等气候因子及其影响进行分析,得到以下结论:(1)2008年初贵州的持续性雨凇过程主要分两个阶段:1月13日-2月2日东西向的省中部大范围强雨凇阶段及2月3日-2月15日南北向的省西部小范围强度相对较弱的雨凇阶段;(2)0℃日最高气温是雨凇出现与否的重要临界点;700 hPa与850 hPa温度差表征的逆温范围和强度可用于监测和预测强雨凇过程;(3)环流上,南掉到青藏高原西侧的切断低涡堆积的冷空气分南北两路绕过青藏高原东移,是此次持续性雨凇过程的直接原因;(4)秋季北极海冰密集度减少和减少幅度是冬季西伯利亚高压偏强、强冷空气堆积南下的前期主要信号,可作为贵州雨凇预测的早期信号之一;(5)2008年1月热带印度洋暖海温与赤道中东太平洋明显冷海温呈现非一致性变化,冬季热带印度洋暖海温通过二级热力适应对西太平洋副热带高压起到加强的作用,而拉尼娜冷海温对东亚冬季风起到偏强的影响,应当关注这两个区域冬季海温非协同性变化对贵州雨凇的影响和预测。

贵州省秋季连阴雨时空变化特征及典型过程研究

利用贵州省78个气象站1969—2019年秋季(9月1日—11月30日)的逐日降水量和日照时数资料以及同期NCEP/NCAR再分析资料,分析贵州省秋季无日照连阴雨发生频次、持续时间和时空分布特征,并选取5次典型过程进行环流诊断。结果表明:近51年来,贵州省秋季无日照雨日数10月最多,9月最少,秋季无日照雨日降水量最大的是9—10月,11月降水量最少。秋季累计贵州省平均无日照雨日数为27.3 d/a,贵州省多年平均秋季无日照降水量为183.2 mm/a,均呈北多南少的分布型。贵州省东北部发生轻级(5~6 d)无日照连阴雨的频次最多,重级以上(10 d以上)无日照连阴雨过程主要发生在贵州省西北部。厄尔尼诺发生年,印度洋偶极子正位相,高原及其以西地区、印度洋多低值系统发展活动频繁,有利于贵州省出现连阴雨过程。

贵州省寒潮的气候特征及空间分布成因浅析

按照国标寒潮标准,用贵州省84个气象站1961—2015年逐日平均温度和最低温度,采用统计分析方法,研究了贵州省寒潮的时空分布与变化特征,并对其空间分布特征进行了原因探讨。结果表明:寒潮出现特征是冬季最多、秋季最少,3月最多5月最少。近55 a贵州寒潮天气过程呈微弱减少趋势,在年代际尺度上存在准13 a的周期振荡,在年际尺度上存在准3 a和7~8 a的周期振荡。海拔是影响寒潮空间分布的重要因子,但滇黔准静止锋和西南热低压等天气系统也是导致贵州西部、西南部的寒潮次数高于东北部的重要原因。

贵州省近30a秋风的气候特征分析

利用1981—2010年30 a贵州省78站逐日日平均气温数据和NCEP/NCAR逐日的再分析资料,采用合成、EOF分解、傅立叶滤波等方法,分析了贵州省秋风的气候特征。结果表明:贵州省秋风天气强度有自西向东部或向东南部、东北部递减的分布规律。贵州省异常秋风过程次数的空间分布表现为全省各站呈同位相变化,进入2000年后,秋风过程次数由全省秋风偏弱偏少型转为全省秋风偏多偏强型。在环流场上,纬向西风在不断东移的过程中不断分裂出短波槽引导冷空气南下影响贵州,形成秋风天气过程,因而造成的秋风过程时间较长,强度较大。对秋风过程的环流场进行滤波表明:1波对于秋风过程有着十分显著的影响,而1波、2波在时间上的配合对于秋风过程也非常重要。

贵州省旅游景区旅游气候优势分析

利用2016-2018年贵州省89个4A及5A级旅游景区与同期县级气象站气温、湿度、风、降雨等自动站观测要素,建立多元回归模型,重建景区1961-2014年逐日的温度、湿度、风等历史资料,计算了旅游气候适宜性指数,分析贵州省旅游景区的旅游适宜性,挖掘景区避暑避寒优势。结果表明:景区历史资料重建值较温度递减率计算值更接近实际观测数据,重建值有很好的实用价值;贵州省旅游景区适游期长,4-11月是全省旅游适宜期;全省4A级以上景区旅游气候适宜性为非常适宜和适宜等级的总占比大于2/3,比较适宜等级约占1/3,全省全年无旅游气候适宜性为较差等级的景区;贵州夏季非常适宜避暑的景区主要集中在中西部地区,北部、东部和南部地区避暑条件属于适宜区,冬季避寒资源主要集中在南部边缘地区。

中国西南贵州地区冬季凝冻日数的气候特征及其异常成因

利用贵州84个国家气象观测站逐日观测资料,NCEP/NCAR月平均再分析资料以及英国Hadley中心全球逐月海温(HadISST)资料,对中国西南贵州地区冬季凝冻日数的气候特征及其异常成因进行了研究。结果表明:贵州地区有69个站点(占比85.2%)的单次凝冻过程最长连续日数和63个站点(占比77.8%)的冬季凝冻总日数极值出现在1976年、1983年和2007年,其中以威宁的66 d(1976年)和39 d(2007年)为最多;贵州地区冬季凝冻日数的主模态(方差65.04%)呈全区一致型分布,大值中心位于贵州中部;在贵州地区冬季凝冻日数异常偏多年,欧亚中高纬地区的乌拉尔山阻塞高压和东亚大槽共同作用在东亚地区形成稳定的经向环流,而中亚地区低值系统活跃并引导阻塞高压和蒙古冷高压前部的冷空气南下,在贵州及其以北地区的对流层低层形成浅薄的异常冷垫。同时,来自孟加拉湾和南海的对流层低层暖湿气流在异常环流圈作用下沿着云贵准静止锋锋区附近的冷空气堆边缘爬行抬升,在贵州上空对流层中形成上暖下冷的不稳定垂直层结异常,导致贵州冬季凝冻的形成。此外,分别来自上游的北大西洋地区和低纬热带地区的波扰动能量传播对欧亚大陆中高纬地区阻塞形势和低值系统异常的形成和维持起着关键作用。相较而言,在贵州凝冻日数异常偏少年,上述形势则相反。初步分析表明,贵州冬季凝冻日数异常还与赤道中东太平洋中部型La Ni?a事件的发展以及北太平洋、印度洋和南海地区的海温异常具有关联。