2021/2022年云南冬季异常气候特征及成因分析

基于云南省124个站点逐月气温和降水资料以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,运用数理统计方法,分析了2021/2022年冬季云南气候异常的成因,得到(1)2021/2022年冬季,中低纬度地区维持北非槽、阿拉伯半岛脊、孟加拉湾槽的波列,有利于阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋和南海的水汽向云南境内输送,造成云南整个冬季降水偏多。(2)前(后)冬中高纬度的环流变化是造成冬季气温前暖后冷的直接原因。从前冬到后冬中高纬度欧洲大陆槽明显减弱北抬,西西伯利亚附近的脊增强,易形成阻塞高压;地面西伯利亚高压增强,东亚冬季风也明显增强。相应地冷空气从少而弱到频发并偏强,气温从明显偏高到显著偏低。(3)2021年12月到2022年2月东亚副热带急流从偏弱逐渐变为偏强,而极锋急流从偏强逐渐变为偏弱,导致冬季风逐渐增强,影响南下冷空气,致使云南冬季气温发生了前暖后冷的季节内异常变化。(4)云南上空整个冬季皆存在异常水汽辐合,水汽辐合抬升有利于降水生成。两个主要水汽输送通道一个是从阿拉伯海经孟加拉湾进入云南;另一个是从西太平洋海域经南海、中南半岛和孟加拉湾进入云南。

近50年云南省降雪的气候变化特征

利用云南省1961—2008年120个测站逐日降雪资料,分析了云南省降雪频次和范围的时空特征和气候变化。结果表明:近50年云南省的年降雪频次和范围总体呈减少趋势,平均每年频次约减少4.5频次。各月的降雪频次和范围都呈负趋势。12月降雪频次减少趋势最显著,4月降雪范围减少趋势最显著。降雪频次长期趋势变化有明显的空间变化。对于年降雪频次西北部比东北部和东部减少得多,滇西北降雪频次每年约减少0.44频次。进一步对云南省年降雪量和积雪深度的长期趋势变化进行分析。云南省近50年,降雪范围逐步减少,年降雪量和平均最大积雪深度呈增加的趋势。说明近年来在云南气候趋于暖湿背景下,年降雪频次和范围呈逐渐减少趋势,但强降雪的频次却增加了。

云南汛期旱涝特征及成因分析

通过Z指数和旋转经验正交函数（REOF）分析等对云南省汛期（5～10月）降水作旱涝等级划分、型态分布和旱涝时空分布特征研究，发现云南省各地汛期降水具有一致性，1980年代以来，汛期旱涝有更频繁发生的趋势，东、西部和东南部地区为云南省全省旱涝多发区。对比分析了云南旱涝年的大气环流特征，发现两者显著差异：涝年500hPa位势高度距平亚洲区域自西向东为“-＋-”波列结构,云南北部低槽活跃，反映出有强冷空气活动的环流背景，伊朗高压及青藏高压活跃，利于与副热带高压形成“两高辐合”的强降水形势；低层850hPa水汽输送和OLR场特征揭示出低纬度热带海洋具有强烈的水汽输送机制；旱年则反之。并讨论了导致云南汛期旱涝的热带强迫源区主要位于孟加拉湾、南海一西太平洋，可能机制是热带强迫所激发的大尺度准定常波列的传播。

云南玉米生长发育与气象条件的关系

通过试验和观测,分析了云南春夏秋冬四季玉米的叶面积指数、干物质生产、干物质在不同器官中的分配、不同发育期的光能利用率及四季光温分布与各季玉米生长发育的对应关系。结果表明:(1)四季玉米不同发育期生产的干物质量与日照时数和叶面积指数的乘积呈显著正相关;(2)籽粒干重占总干物重的比例与各季播种玉米灌浆期≥10℃积温呈正相关;(3)春玉米的产量受制于灌浆期的光合产物,而其它播期的玉米产量则受库容小或运输不畅的限制;(4)播种期的安排应因地制宜,只有将灌浆期安排在光、热条件较好的时段,才能获得高产。

太阳活动异常与降水和地面气温的关系

利用1951～2000年太阳10．7cm射电流量、全国160站观测到的降水和气温距平资料，分析了太阳活动异常对中国夏季、冬季降水和气温的影响。结果表明：太阳活动强的年份，夏季南方、东北少雨，黄河中上游流域、黄淮地区以及长江中上游则多雨；冬季全国均多雨。北方（尤其是东北和新疆）冬季气温偏高，夏季气温偏低。太阳活动弱的年份，夏季华南及黄河以北多雨，而长江流域及以北到黄河中上游夏季则少雨；冬季全国均少雨，北方冬季气温偏低。进一步讨论了中国东北地区夏季降水与太阳活动的密切关系。

1998年4月15日射电爆发中的微波Ⅲ型爆发

详细介绍了北京天文台 2 .6— 3 .8GHz太阳射电频谱仪在 1 998年 4月 1 5日观测到的一群微波Ⅲ型爆发 .它们具有宽频带 (>1 0 0MHz)、短时标 (<1 0 0ms)、高偏振 (1 0 0 % )、短周期脉动 (百毫秒 )、内向快速频率漂移 (高于 1GHz/s)等显著特征 .讨论了它的观测特征、时间轮廓和脉动现象 ,认为该群微波Ⅲ型爆发起源于等离子体基波辐射 .

冕洞的演化规律

本文利用自有冕洞系统观测以来（１９７０－１９９５）的冕洞资料，分析了冕洞的时空分布演化规律，冕洞磁场的演化特征，以及它们与太阳黑子周期的演化关系。得到了一些有意义的新结论。特别是赤道冕洞和极区冕洞与太阳活动周的演化关系具有截然相反的演化规律和不同特征。前者与太阳活动周的演化规律基本一致；

太阳活动对夏季大气环流异常及云南降水的影响

利用1948～2005年太阳10．7cm射电流量资料，采用小波分析、相关合成分析方法对太阳活动与夏季大气环流异常的联系进行了初步的研究，分析了太阳活动对云南夏季降水的影响。研究表明：太阳活动有明显的年际和年代际变化特征，太阳流量特征时间尺度分别约为11年、22年；太阳活动与夏季中高层大气环流异常有十分明显的联系；太阳活动强弱年的大气环流存在显著差异：太阳活动峰值年，南亚高压异常强大，高压脊线偏南，副高表现出明显的偏强偏西；而太阳活动谷值年，南亚高压较弱，高压脊线偏北，副高表现出明显的偏弱偏东。进一步对太阳活动与异常风场的联系进行了分析，得出显著相关区主要位于中高纬，索马里附近为一显著正相关区。太阳活动峰值年，东亚地区西风急流异常偏南偏强，热带季风环流加强，梅雨锋区环流偏弱（夏季风环流加强）；太阳活动谷值年，东亚地区西风急流异常偏北偏弱，热带季风环流偏弱，梅雨锋区环流加强（夏季风环流偏弱）。云南夏季降水与太阳10．7cm流量在年代际尺度上有很好的对应关系，初夏、汛期降水分别有与太阳活动相关的11、20-24年明显周期。滇南、滇西北初夏5月的降水与太阳活动有一定的正相关关系，太阳活动强时，5月降水越多，太阳活动弱时，5月降水越少。

冕洞的研究进展

综述了冕洞的观测和结构特征及其与太阳风关系的研究进展。

关于日冕双向电子束的加速问题

介绍了云南天文台和北京天文台频谱仪所观测到具有正、负频漂的米波Ⅲ型爆发和微波尖峰辐射。对双向电子束源的频率和高度进行了估计。 2个事件都表明在具有正、负频漂率的爆发之间有一分界频率 ( 2 50和 2 90 0MHz) ,这说明爆发源是一个复杂加速源 ,电子束同时向上、下 2个方向注入。由本文的 2个事例可以说明 :1 .双向电子束的转换 (changeover)范围是在 2 50～ 2 90 0MHz的宽频带里 ,并且起源是在很小范围 ( 4～ 70MHz)内。这些电子束从高层到低层日冕都有一个很窄的独立加速区 ,文中的Ⅲ型爆发对可能是它们的等离子体辐射现象。 2 .在低日冕分离开放磁场和闭合磁场的电流片 ,以及高日冕相反方向的开放磁力线的交叉区域可能都是双向电子加速区。从闭合磁场到开放磁场的磁拓扑范围将是很大的 (大约在光球上 2× 1 0 4km到 1 0 .7× 1 0 4km)。

冕洞演化与太阳活动周的关系及在日地预报中的应用

冕洞的研究在近二十多年里取得了丰硕的成果。本文回顾了冕洞的发现及观测历史，系统阐述了冕洞的结构特征、形成及演化规律，讨论了冕洞对日地空间产生的影响，冕洞与超级活动区的关系以及冕洞在太阳活动预报中所起的作用，在此基础上利用１９７０—１９９５年的冕洞资料对冕洞的时空分布和磁极性演化规律与太阳活动周的关系，以及冕洞与太阳风速度、地磁扰动等方面进行分析研究，得出以下结论：（１）冕洞在南北半球的分布在形态上基本是对称的，但在冕洞数量上北半球稍占优势；（２）冕洞的盛衰演化呈周期性，表现为赤道冕洞周期与黑子周期是完全一致的，极冕洞周期与黑子周期相位相差１８０°；（３）赤道冕洞的纬度分布随太阳活动周上升而上升，当太阳活动周达到极大值时，它也达到极大，然后再随太阳活动周下降而下降，极冕洞的纬度延伸方向演化与赤道冕洞相反；（４）极冕洞的极场呈１１年周期性，并且极场反转出现在太阳活动峰年期间；

云南纵向岭谷地区气候变化对河流径流量的影响

以云南纵向岭谷地区历年逐月径流量观测数据和云南的逐月雨量和气温场观测数据为基础,应用统计分析和小波变换的分析方法,研究了云南纵向岭谷作用下的年际气候变化及其对国际河流年径流量变化的影响。结论为由于云南纵向岭谷区的特殊下垫面作用,云南月降水量场变化与云南国际河流月径流量变化的高相关区中心的纬度差异不显著,但经度差异却十分显著;澜沧江气候区的年降水量明显大于其东部的李仙江和元江气候区的年降水量,其年降水量的偏差则明显小于它们;元江气候区的年平均气温明显低于其西部的李仙江和澜沧江气候区的年平均气温,其年平均气温的偏差也明显小于它们;与云南纵向岭谷作用下的年降水量变化特征相对应,元江的年径流量偏差也明显大于其西部的李仙江和澜沧江的年径流量偏差;云南纵向岭谷对西南季风的阻隔作用较大,而对东北季风的阻隔作用相对较小;云南纵向岭谷作用下的年降水量变化主要表现在较小的时间尺度上,随着时间尺度的增大其作用变小;云南纵向岭谷对于年气温变化的作用比年降水量变化的作用要小;近几年来,各气候区的年降水量变化的主要特征是偏多趋势,受其影响,云南国际河流的年径流量变化也主要表现为偏大趋势;近十几年来,各气候区的年气温变化的主要特征是显著偏高。

云南省小粒咖啡种植生态适宜性区划

小粒咖啡产业是云南省发展高原特色农业和精准扶贫的重点内容,开展生态适宜性研究有助于优化布局和扩大规模。基于ArcGIS建立了云南省气候、土壤理化、地形地貌因子精细化空间分布模型,利用层次分析法确定3个层次、11个生态适宜性指标权重,在重点区域进行小粒咖啡种植区生态适宜性分析及区划研究。结果表明:1)气候因子是小粒咖啡种植生态适宜性的关键性因子,地形地貌因子影响其次,土壤理化性质因子的影响最小;最冷月平均气温、2—3月降水量和海拔3项因子对小粒咖啡生态适宜性影响较大,各地在开展种植规划时要重点关注。2)小粒咖啡最适宜、适宜种植区主要分布在云南西南部和东南部,分别占国土面积的18.8%和15.0%,次适宜区占国土面积的21.0%。3)普洱市小粒咖啡适宜性最好,在中部和南部可开展大规模种植;临沧、德宏和保山等地应结合横断山脉的影响,在适宜性高的区域加强规划;西双版纳、文山、红河适宜性条件好,需加强规划和提高投入,充分发挥生态资源优势潜力;大理、怒江以及河谷热区也可以开展小粒咖啡种植,但需注意防范低温和干旱等灾害的影响。4)经采样点调查验证,生态适宜性分析及区划结果准确。云南省仍有较大范围的小粒咖啡种植适宜区,加强适宜种植区的规划布局有助于提高产量和品质,进而提升云南省小粒咖啡产业的国际竞争力。研究方法可以推广至其他高原特色农业品种,为优化选址规划和科学生态布局提供科学依据。

1961—2006年云南可利用降水量演变特征

利用云南122个测站1961—2006年逐月降水量、气温观测资料,依据高桥浩一郎的陆面实际蒸散发经验公式,计算了云南可利用降水量,分析了全球气候变暖背景下云南可利用降水量的变化特征,获得了一些有意义的结果:1)近50年来云南可利用降水量在春季增加,而其余季节减少,特别是夏季可利用降水量明显减少,导致云南年可利用降水量明显减少。2)云南可利用降水量除冬季年代际变化不明显,年际变化明显外,其余季节及年可利用降水量都存在明显的年代际及年际变化。3)从区域趋势变化看,云南大部可利用降水量在冬、春季以增加为主;夏季以减少为主;秋季东部减少,西部增加;全年可利用降水量东部、南部以减少为主,其余地区以增加为主。4)年可利用降水量在全球气候偏暖年以偏少为主,而在偏冷年则以偏多为主。

云南省1981—2013年降雪过程气候特征及环流型分析

利用云南124个气象观测站1981—2013年逐日天气资料和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料,分析了云南降雪天气过程的气候特征、大气环流以及物理场特征.结果表明:(1)云南降雪天气过程总变化趋势呈显著减少,平均减少0.6次/10 a,通过了95%的显著性检验.昆明降雪最早出现在11月,最晚出现在3月,集中于12月和次年1月.最长连续降雪时间是5 d,最短为1 d,大部分为2~3 d.(2)云南降雪过程受中高纬度和低纬度系统的共同影响,并与地面及近地面上的系统也密不可分.从500 h Pa环流系统看,北脊南槽型是造成云南省冬春季雨雪天气最主要的环流型.南支槽是产生云南大范围雨雪天气的重要系统之一;近地面的切变线天气系统也是云南省冬春季发生大范围雨雪天气的重要系统;地面冷空气的南下影响是云南省大范围雨雪灾害天气发生的必要条件.(3)云南降雪天气过程主要分北脊南槽型、北横槽有南支槽型和北横槽无南支槽型.(4)3种降雪型在水汽输送、热力及动力条件存在一定异同.3类降雪过程均有充沛的水汽从云南西侧和南侧输送至云南境内,为降雪过程提供有利的水汽条件.不同之处则是有南支槽的降雪过程水汽来自孟加拉湾洋面,而无南支槽的降雪过程水汽来自较远的阿拉伯海地区.3类降雪过程云南境内均处于高温高湿的热力条件下,在冷空气入侵的抬升作用下易产生强降雪(雨).横槽型冷空气强度较北脊型强,影响云南的冷空气位置更偏南偏西.3类降雪过程的上升运动在强度和位置上有所不同,也决定了强降雪(雨)区域的大小和强度.

1961-2014年冬半年云南冷空气活动气候特征分析

利用云南122个测站的日平均气温和最低气温资料,统计分析了1961-2014年间冬半年影响云南的三类冷空气的时空变化特征。结果表明:(1)随着气候变暖,影响云南的三类冷空气近54年的总趋势为一致性减少,减少最显著的是一般冷空气。从空间上看,这种减少趋势为全省一致性的。减少突变点一般冷空气发生在2002年附近,强冷空气出现在1994年附近,寒潮在1978年附近。(2)三类冷空气的空间分布不尽相同。一般冷空气从西北向南减少;强冷空从北向南,自东向西减少;寒潮自东向西减少。(3)三类冷空气主要集中在12月、1月和2月,其中1月最多。冬季低温型多于降温型,春季和秋季降温型多于低温型。(4)云南三类冷空气发生频次皆有明显的年际变化,一般冷空气和强冷空气还有明显的年代际变化。(5)三类冷空气最早初日总体皆呈由西北部和东部向南和向西逐步延迟的分布特征,最晚终日跨度较大,总体呈由南向北、由西向东逐步推后。三类冷空气维持时间相差较大。(6)三类冷空气与气温变化均呈反相关关系,即气温偏高(低),则三类冷空气频次偏少(多)。

1961—2014年云南冬季寒潮活动规律及其与大气环流异常的关系

利用云南122个气象站1961—2015年逐日最低气温和平均气温资料,分析了云南冬季寒潮的活动规律以及大气环流异常特征.结果表明:①1961—2014年(近50 a)云南冬季寒潮频次(强度)呈减少(减弱)趋势,1984年为寒潮频次(强度)由多(强)转少(弱)的一个转折点.云南冬季寒潮存在8 a左右的显著性变化周期;②云南冬季寒潮与气温、降水存在较好的协同变化.当冬季寒潮频次偏多(少)时,云南气温偏低(高),降水量偏多(少);③云南冬季寒潮频次年际变异与大气环流异常密切相关.在海平面气压场,冬季北极涛动为正(负)位相、西伯利亚高压偏强(弱)以及东亚冬季风偏强(弱)时,云南冬季寒潮频次偏多(少).在500 hPa高度场,当极涡偏强(弱)、贝加尔湖高压脊偏强(弱)、东亚大槽和南支槽偏强(弱)时,有利于云南冬季寒潮频次偏多(少);④副热带对流层上层的急流变化是影响云南寒潮频次变化的一个重要因子,其可能通过影响冷涌向南爆发的频次进而影响云南寒潮的发生频次.

云南省细网格气候区划及气候代表站选取

利用1961—2008年云南省124站气温观测资料,经过地形订正后,形成1km×1km的细网格点数据。在此基础上,开展了云南省细网格气候区划及气候代表站选取的研究。结果表明,云南可划分为高原气候带、温带、北亚热带、中亚热带、南亚热带和北热带等6个气候带,所占面积分别为3.32×104、3.65×104、15.65×104、6.82×104、8.66×104和1.31×104km2;高原气候带分布在滇西北3000m以上高海拔地区,温带主要分布在滇东北和滇西北海拔高度为2200～3000m的地区,北亚热带主要分布在滇中、滇西、滇南高海拔地区和滇北低海拔地区,中亚热带主要分布在滇中、滇东南和滇西南海拔较高的地区,南亚热带主要分布在滇南和河谷地区,北热带主要分布在滇南和海拔较低的河谷地区;各气候带分布与地形和纬度相关联,地形因素比行政区域更能体现气候特征;通过站点序列与气候带序列趋势变化一致性和偏离程度的统计分析,所选气候代表站与相应气候带序列变化非常一致,能够较好地代表云南各气候带变化特征。

昆明地区城市热岛效应的再分析

在对地面气温资料进行均一性检验和订正的基础上,分析了1971—2008年昆明地区(包括城区、郊县和太华山)气温序列的变化趋势,研究了城市化对气温序列的可能影响,揭示了在城市化快速推进和低纬高原复杂地形条件下城市热岛效应的特殊性和复杂性。结果表明,昆明地区的平均气温总体呈上升趋势,上升速率大小依次为昆明城区>郊县>太华山。其中,昆明城区和郊县气温具有相似的变化规律,主要表现为冬、春季最低气温显著升高和气温日较差明显减小;太华山气温的变化则明显不同,主要表现为最低气温全年少变,冬、秋季最高气温小幅上升,而气温日较差有增大趋势。20世纪80年代中后期以来,昆明城区与郊县气温,特别是最低气温的显著上升可能受到城市化的严重影响,因此以往以郊县为对比乡村站的研究在很大程度上低估了城市化对昆明气温序列的影响。而在此之前,昆明最低和最高气温均会因对比乡村站选取的不同而表现出"城市冷岛"特征。

夏季南亚高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变

应用三维数据的时问小波变换方法，分析了夏季南亚高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变。结果表明：夏季南亚高压年际变化的特征时间尺度分别约为2，5，10年和更长的时间尺度。2，5，10年特征尺度的较大振幅能量活动区主要位于20°N以南、35°N以南和15°～35°N之间，其中5年特征尺度的最大中心位于青藏高原上空32．5°N，92．5°E附近，10年特征尺度的最大中心则位于青藏高原东侧27．5°N，110°E附近。与5年特征尺度相对应的最大振幅能量活动中心纬度的位势高度值表现出了明显的东西向波动的时间演变特征，与10年特征尺度相对应的最大振幅能量活动中心纬度的位势高度值变化则表现出了向东移动趋势的时间演变特征。与5年和10年特征尺度相对应的最大振幅能量活动中心经度的位势高度值变化则表现出了一种明显向北移动的时间演变趋势。