青藏高原雨季的客观监测方法及其近60年的变化趋势

本文通过对青藏高原降水季节演变特征的分析,选取日降水量和降水频率两个特征量来定义青藏高原各站点及全区的雨季,揭示了1961-2019年青藏高原雨季开始时间、结束时间、雨季长度和总雨量等的气候和变化特征.分析发现,青藏高原雨季的开始自东向西推进,而结束西早东晚,雨季持续时间自东向西缩短,雨季雨量东多西少.就青藏高原整体而言,雨季开始的平均日期在5月4日,结束的平均日期在10月15日,雨季平均持续163天,雨季雨量平均为413.2 mm.近60年,青藏高原雨季发生了显著变化,表现为开始时间提前、结束时间推迟、雨季延长、雨量增多.青藏高原各站点雨季的变化具有一定的区域性差异,主要表现为:高原雨季的开始整体提前,但是,高原东部边缘雨季开始提前的变化幅度相对较小;高原雨季的结束时间在南部和北部提前而在中部和东部推后;高原大部地区雨季雨量增多,但南部边缘等部分地区雨季雨量有所减少.

1961-2020年中国区域性高温过程的气候特征及变化趋势

利用全国2419个国家气象观测站长序列日最高气温资料,依据目前国家气候中心业务上采用的区域性高温过程客观判别标准和综合评估模型,对1961-2020年我国区域性高温过程的最早开始和最晚结束日期、发生频次以及过程的持续时间、覆盖范围、高温强度和综合强度等的气候特征和长期变化趋势进行了分析.结果显示:(1)我国区域性高温过程平均每年发生4次,在5月上旬至10月上旬均可出现,主要集中在6月下旬至8月下旬,其中7、8月发生最为频繁.区域性高温过程在年内的首次出现日期平均为6月18日,末次结束日期平均为8月31日.平均每次过程覆盖760站、高温强度36.4℃、持续日数13天.(2)近60年来,我国区域性高温过程在年内的首次出现日期明显提前、末次结束日期显著推后,整个高温期大幅变长;区域性高温过程的发生频次呈先减少后增加变化特征,1990s以后维持高位;区域性高温过程的平均高温强度先减弱后增强,1980-2020年增强趋势显著;区域性高温过程的覆盖范围显著增大、持续时间显著变长、综合强度显著增强.(3)近60年,我国历年区域性高温过程的首次开始时间和末次结束时间,高温期长度及高温过程发生频次等均没有发生气候突变;区域性高温过程的平均高温强度在1987年由弱转强,并在2002年进一步突变增强.同时,区域性高温过程的影响范围、持续时间和综合强度分别在1998、2016和2012年前后突变增加和增强.总体而言,近60年来我国区域性高温过程已发生了显著变化,高温灾害趋于严重.

近50年来中国气候变化特征的再分析

利用国家气象中心最近整编的中国 74 0个站逐日资料 ,通过对中国温度、降水、湿度、风速、气压这 5个基本气象要素变化特征较为全面的分析 ,揭示了近 5 0a来中国气候变化的一些新特征。得到的新结果有 :(1)近 5 0a来 ,全国平均气温在 2 0世纪 80年代以后上升更为明显 ;西南低温区在 90年代以后温度也处于上升状态 ;夏季的长江中上游出现明显的降温趋势。 (2 )全国平均年总降水量波动略有减少 ,但 90年代以后夏季降水增加明显 ,尤其是长江以南地区 ,而华北、东北地区降水显著减少 ,体现了夏季风的减弱。 (3)全国平均相对湿度的变化和降水相似。(4 )中国几乎全部地区的风速都在显著减小 ,冬、春季和西北西部最明显 ,该区 90年代的年平均风速比 5 0年代减少约 2 9%。风速大幅减小主要是由于亚洲冬、夏季风的减弱。 (5 )全国平均的海平面气压在增高 ,尤其是北方的冬季 ,这和中国风速的大幅减小有关。

2008年初我国低温雨雪冰冻灾害的气候特征

利用中国606个时间序列超过40a的气象台站逐日气温、降水和天气现象等资料,确定了定义低温、降雪、冰冻和多年一遇等指标的方法,对2008年初我国低温雨雪冰冻灾害的空间分布、持续时间、历史强度和灾害影响等进行了综合分析。结果表明:2008年1月中旬到2月上旬,我国长江中下游至江南地区发生了历史罕见的低温雨雪冰冻灾害,灾害发生区域的最大连续低温日数、最大连续降雪量和最大连续冰冻日数均为1951年以来历年冬季的最大值,综合各种指标统计其强度为百年一遇。此次灾害具有影响范围广、持续时间长、发生强度大等特点,对我国电力、交通、农业、林业、人民生活等方面产生了重大影响。

2013年春季我国气候异常特征及其可能原因

2013年春季,全国平均气温较常年同期偏高1.0℃,平均降水量较常年同期偏多8.3%,但气温和降水空间分布不均,东北气温持续偏低,华北出现区域性气象干旱。分析表明:2013年冬春季北极涛动(Arctic Oscillation,AO)持续强的负位相;3和4月东北冷涡活跃,不仅频次偏多且强度偏强;同时,从2013年秋季开始东北地区积雪面积持续偏大,这些因子共同作用造成东北出现强的持续性低温。而2012年冬季以来西伯利亚高压持续偏弱,同时异常高脊控制我国北方大部地区,加之水汽输送不足,造成华北地区出现区域性气象干旱。

2011年夏季气候异常及主要异常事件成因分析

本文对2011年夏季的中国气候及大气环流异常特征进行分析,发现我国总体气温偏高,降水偏少。西北西部、华北南部、江淮至江南一带,西南地区东部等地出现了阶段性的较大范围极端高温天气过程。西南地区东部和广西等地出现严重干旱;而长江下游地区降水显著偏多。进一步对中国气候异常事件的成因分析表明:异常高压的长期维持,孟加拉湾的向北水汽输送偏弱及西太平洋副热带高压位置偏东使其西侧的东南和偏南水汽输送对我国西南地区影响小是导致西南地区严重干旱的大气环流因素;2010年秋季出现的中部型拉尼娜事件可能是西南干旱的一个重要外强迫条件。2011年夏季亚洲极涡偏弱偏小,欧亚中高纬地区经向环流偏强,有利于冷空气南下;同时,中纬度西太平洋地区海温持续偏低而激发反气旋性环流产生,造成西太平洋副高偏大偏强,冷暖气流在长江下游地区交汇造成降水显著偏多。

2012年海洋和大气环流异常及其对中国气候的影响

文章主要对2011/2012年冬季至2012年秋季的海洋和大气环流异常进行分析,并讨论这些异常特征对中国气温和降水的主要影响。分析表明:2012年3月拉尼娜事件结束,赤道中东太平洋在7—8月出现明显暖水波动,之后进入正常状态。暖水波动使9—10月西太副高偏强偏西控制长江以南大部,造成该地温高雨少:8—9月,热带印度洋呈显著的偶极子正位相模态,在热带东太平洋激发出异常反气旋,其西北侧西南气流有利于暖湿气流影响中国华西南部出现明显秋雨。2012年南海夏季风爆发偏早1候,结束偏晚2候,强度偏弱;东亚夏季风为1951年以来第四强,使得东亚夏季风雨带位置偏北,中国北方大部夏季降水偏多。受海温和大气环流异常等的共同影响,我国出现了冬冷、春夏热、秋冷和夏季降水"北多南少"的气候特征。

2018年春季气候异常及可能成因分析

2018年春季全国平均气温为1961年来最高,全国大部地区气温普遍偏高,尤其是长江以南及中国北方的中部区域偏高明显。全国平均降水量较常年略偏多,呈东部地区"南少北多",华西降水偏多,而江南南部至华南、西北西部的部分地区降水偏少的分布特点。自北大西洋经欧亚大陆至东北亚中高纬上空的纬向波列及东亚低层维持的异常偏南气流是2018年春季中国气候异常的重要原因,且乌拉尔山以东的低槽和东北亚上空的高脊是关键环流系统。亚洲中低纬上空均为异常高压脊控制,尤其是东北亚上空的高脊造成了2018年春季中国大部地区气温偏高。乌拉尔山以东低槽有利于冷空气爆发南下而东北亚上空的高脊引导西北太平洋暖湿气流向西向北影响我国,冷暖气流交汇从而造成了长江以北地区及华西降水偏多,而南海至西太平洋上空的异常气旋则导致江南南部至华南少雨。另外,虽然2017/2018年冬季发生了一次弱的La Nina事件,并且2018年春季北大西洋三极子模态(NAT)呈较强的正位相,但其对中国2018年春季降水异常影响较小,而以大气环流的影响为主导。进一步分析发现,乌拉尔山以东的低槽和东北亚上空的高脊与中国春季温度和降水具有很好的相关性,易于造成中国气温偏高;东部降水"南少北多"且华西多雨。两个关键环流系统间存在显著的负相关关系,且均与欧亚遥相关(EU)波列关系密切。同时,东北亚上空的脊还与北极涛动(AO)正位相具有高相关。

2010年中国气候概况

2010年,中国年平均气温较常年偏高0.7℃,是1961年以来第10个最暖年,夏季气温达1961年以来历史同期最高。年降水量681mm,比常年偏多11.1%,为1961年以来第2多。年内,极端天气气候事件频发:西南地区发生历史罕见秋冬春特大干旱。东北、华北发生近40年罕见冬春持续低温,新疆北部出现有气象记录以来最为严重的雪灾。5-7月华南、江南遭受14次暴雨袭击,7月中旬至9月上旬北方和西部地区遭受10次暴雨袭击,10月海南出现历史罕见持续性强降水过程,甘肃舟曲等地因局地强降水引发严重山洪、泥石流、滑坡等地质灾害。夏季高温频繁,强度强,范围大,初夏东北多地最高气温突破历史极值。热带气旋登陆比例高,影响区域集中,台风灿都、凡亚比造成损失较重。重庆出现近20余年来最严重风雹灾害,人员伤亡大。春季,强沙尘暴影响范围广,横扫21省(区、市)。2010年,中国气象灾害属于21世纪以来最为严重的年份,直接经济损失和死亡人数均为近10年来最多。

我国冰冻日出现的气象条件分析及其判别模型

利用1954-2008年中国700个测站逐日气温、相对湿度、风速及603个测站天气现象观测资料,统计分析了出现冰冻天气(雨凇和雾凇)时的气象要素特征,研究了有利于冰冻产生的气象条件,并在此基础上研制了冰冻日判别模型。结果表明,低气温、高相对湿度和弱风速是产生冰冻的重要条件,有利于冰冻天气产生的日平均气温自北向南呈增高趋势,而相对湿度和平均风速在全国各地差别不大。利用日平均气温和天气现象资料构建的冰冻日判别模型可以较好地判断某日是否发生冰冻,该模型在冰冻频发的云南西北部、贵州、广西北部、湖南南部、江西南部等地的准确率普遍在60%以上,漏报和空报日数较少。该模型可以将常规观测或预报产品用于冰冻监测和预警,具有一定的实用性。

近53年中国寒潮的变化特征及其可能原因

利用1951-2004年中国740站逐日温度资料，对中国寒潮频次的气候特征及其变化进行了分析，并在此基础上对中国寒潮频次减少的可能原因进行了讨论：冬季西伯利亚高压和东亚冬季风强度与中国寒潮频次呈显著的正相关。秋冬季节西伯利亚上空低层冷堆温度和中国寒潮频次呈显著的负相关。在气候变暖的大背景下，西伯利亚高压和冬季风强度的减弱使得冬季中国地表温度持续升高，而温度的这种变化与中国寒潮频次及其相伴随大风频次的减少均有密切的联系。西伯利亚高压和冬季风强度的减弱，西伯利亚上空低层冷堆温度和中国地表温度的显著升高是中国寒潮及其相伴随大风频次减少的可能原因。

中国雨季的气候学特征

利用中国740站气候平均逐候降雨量对中国的主雨季进行定义，并对雨季（包括主雨季，春雨和秋雨）的气候学特征进行了讨论。结果表明：全国主雨季最早爆发于华南中部，最晚结束于华西地区。主雨季能持续4到14候不等，雨量占年总降水的30％～60％。主雨季在中国东部为季风雨季，自南向北推进；在西部受西风带影响，北方略早于南方，且局地性强。中国雨季具有明显的区域性和阶段性特征。中国气候的夏季降水时间序列主要反映了季节循环特征，但气候季节内振荡（CISO）对东部雨季的持续和推进具有明显的调制作用，其中长江中下游及其以南地区以30-60天周期为主。

夏季亚洲极涡的长期变化对东亚环流和水汽收支的影响

主要分析了1951～2004年夏季亚洲极涡强度和面积的长期变化趋势及其对东亚夏季环流,水汽输送和降水量的影响,发现1951～2004年,夏季亚洲极涡表现出了明显的强度减弱,面积缩小的变化趋势,并以面积缩小更为显著,这正对应于北极涛动（AO）指数在该时段的显著升高.在这种北半球中高纬大尺度环流变化的影响下,东亚夏季高空西风急流在近54年显著南移,冷空气活动的南侵程度明显增强,从而造成低空偏北风显著增强而偏南风减弱.与此相应,近54年整个中国区域内低空纬向风速呈明显的减小趋势.总的来看,东亚夏季风环流发生了明显减弱.同时,流经中国的中纬度西风水汽输送在近54年也表现出一致减弱的趋势,而南风水汽输送大致以110°E为界,以东的夏季风区呈显著的减弱趋势而以西则有明显的增加趋势.这种水汽输送的变化影响了中国不同区域内水汽输送通量散度的改变,进而使得夏季降水量发生变化.分析表明,夏季亚洲极涡的面积和强度与东北、华北和西北东部的水汽输送通量散度和夏季降水呈正相关,而与长江中下游、华南、西南、青藏高原和西北西部呈显著负相关,夏季亚洲极涡在近几十年的面积缩小和强度减弱是中国夏季降水长期变化的一个可能原因.

夏季长江中下游旱涝年季节内振荡气候特征

利用1951—2004年我国740站逐日降水资料对夏季长江中下游典型旱涝年季节内振荡周期、强度和位相等特征进行合成对比分析发现:长江中下游涝年降水季节内振荡周期较旱年长,涝年以30～60d周期为主,而旱年以10～30d周期为主。旱涝年长江中下游地区夏季降水的10～30d振荡整体上均强于30～60d振荡;10～30d及30～60d振荡,涝年的强度都大于旱年。季节内振荡在旱年的北传较涝年强,能达到50°N附近;而涝年不仅有明显的季节内振荡从低纬度地区向北传播,同时还有弱的振荡从中高纬度地区向南传播,两者汇合于长江流域形成强的振荡中心。影响我国低频降水的低频异常环流分布模态在旱涝年是一致的,但涝年的低频环流强于旱年,而这种低频环流场的差异正是造成涝年的低频降水强于旱年的原因之一。

中国冰冻日数的气候及变化特征分析

利用1954～2009年中国台站雨凇和雾凇日数统计分析了中国冰冻日数的气候及变化特征。中国的冰冻主要出现在新疆、西北东部、内蒙古东部、东北、华北、淮河流域及江南一带,年均冰冻日数一般有1～5天,5天以上的重冰区主要分布在新疆北部、陕西南部、东北中部、华北东部、秦岭、云南东北部、贵州等地。雨凇大都出现在我国南方地区,而雾凇主要出现在我国北方地区。冰冻主要发生在11月至次年3月,尤其是冬季。中国冰冻、雨凇和雾凇日数在1954～2009年间出现了显著减少的变化趋势,并在1990年代初突变减少,雾凇的减少趋势较雨凇明显。中国冰冻、雨凇和雾凇日数的减少与气温的显著上升及相对湿度和风速的显著减小关系密切。另外,冰冻(雨凇、雾凇)日数与亚洲极涡的面积和强度,乌拉尔山和贝加尔湖阻塞高压的强度及西太平洋副高的面积、强度和位置均具有显著的相关关系。1954-2009年间,亚洲极涡面积显著减小且强度减弱,乌拉尔山和贝加尔湖阻塞高压显著增强,西太平洋副高面积缩小、强度减弱并明显西伸。这些变化可能引起了我国冰冻(雨凇、雾凇)日数的大幅减少。

近50年中国大范围持续性冰冻天气过程的变化特征

定义了一种大范围持续性冰冻、雨凇和雾凇天气过程的识别方法,并基于该方法识别出了1954-2009年中国60个大范围持续性冰冻天气过程、28个大范围持续性雾凇天气过程和19个大范围持续性雨凇天气过程。雾凇天气过程主要出现在中国北方地区;而雨凇天气过程集中在江南一带。大范围持续性冰冻、雨凇、雾凇天气过程均在20世纪80年代末期以后出现了突变减少,在90年代初至21世纪初几乎没有出现该类过程。气候变暖可能是大范围持续性冰冻天气过程减少的重要原因。受气温升高影响,中国冰冻天气过程的持续性减弱、影响范围缩小,导致大范围持续性冰冻天气过程出现的频次减少,易于出现持续时间更短、影响范围更小的过程。

赴西班牙参加WCRP会议总结

2011年3月2～4日，世界气候研究计划工作组会议在西班牙巴塞罗那举行，此次会议的议题是“气候变化中干旱的可预测性和预报：评估当前的能力、用户需求和优先研究领域”。会议由世界气候研究计划（WCRP）的全球能量和水循环试验（GEWEX）及气候变率和可预测性计划（CLIVAR）联合组织，西班牙气候研究所（IC3）承办。

亚洲夏季风的年际和年代际变化及其未来预测

本文是对我们近五年在亚洲夏季风年代际与年际变率及其未来预测方面研究的一个综述。主要包括下列三个问题:(1)根据123年中国夏季降水资料和印度学者的分析,检测出亚洲夏季风具有明显的年代际尺度减弱,这种年代际变化使中国东部(包括东亚)和南亚夏季降水的格局在过去60年中发生了明显变化。在东亚,从1970年代后期开始,主要异常雨带有不断南移的趋势,结果造成了南涝北旱的降水分布,这主要受到60～80年年代际振荡的影响。青藏高原前冬和春季积雪的年代际减少与热带中东太平洋海表温度的年代际增加是东亚降水型改变的主要原因,这是通过减弱亚洲地区夏季海陆温差与夏季风强度而实现的。未来亚洲夏季风的预测表明,东亚夏季风和南亚夏季风对气候变暖有十分不同的响应。东亚夏季风在本世纪将增强,雨带北推,尤其在2040年代之后;而南亚夏季风环流将继续减弱。这种不同的变化是由于两者对高低层海陆热力差异的不同响应造成。(2)年际尺度的变率在亚洲夏季风区主要表现为2年与4～7年的振荡。本文着重分析了2年振荡(TBO)形成的过程、机理及其对东亚降水的影响。对TBO—海洋机理进行了具体的改进,说明了东亚夏季风降水深受TBO影响的原因,尤其是阐明了长江型(YRV)TBO和淮河型(HRV)TBO的特征及其形成的循环过程。(3)在总结亚洲夏季风时期遥相关型的基础上,本文提出了季节内和年际尺度的低空遥相关型:即西北太平洋季风的遥相关型与印度"南支"和"北支"遥相关型。它们基本上反映了沿低空夏季风强风速带Rossby波群速度传播的结果。据此可以根据西北太平洋和印度夏季风的变化分别预测中国梅雨和华北雨季来临和降水异常。最后研究还表明,在本世纪亚洲夏季风可能更显著地受到人类活动造成的全球变暖的影响,未来的亚洲夏季风活动是人类排放的CO2引起的全球变暖与自然变化(海洋和陆面过程(积雪))共同作用的结果。

影响中国北方强降雪事件年际变化的典型环流背景和水汽收支特征分析

基于1961—2014年中国台站观测资料和NECP/NCAR再分析资料,对影响中国北方强降雪事件(日降雪量5mm及以上,包括大到暴雪)年际变化的典型大尺度环流特征和水汽条件进行了综合分析.结果表明:中国北方强降雪事件主要集中在新疆北部和东北两个地区,而且强降雪日数和降雪量具有高度一致的年际变化特征.中国北方强降雪事件偏多时,对应北大西洋涛动(NAO)和北极涛动(AO)负位相;贝加尔湖上空维持异常低槽区,有利于冷空气的爆发南下;热带印度洋至热带西太平洋上空维持一条异常反气旋带,有利于暖湿气流向北输送;中国北方及以北区域高空为异常西风气流,提供有利的动力抬升条件,使得强降雪易于在中国北方发生;反之亦然.水汽收支分析显示,中国北方西边界和南边界水汽入流增强在强降雪偏多中起着主要贡献.异常西风水汽输送利于新疆北部大到暴雪偏多,异常西南风水汽输送则利于东北地区大到暴雪的发生.进一步研究揭示:与小雪相比,影响中国北方大到暴雪年际偏多的中高纬环流特征相类似,但环流经向度更大;而且大到暴雪与NAO和AO的关系更密切,并更多的受到来自中低纬地区的水汽输送影响.