利用树木年轮重建公元1639—2013年青南高原5～9月相对湿度变化

利用采集自青海省杂多县昂赛乡分布的大果圆柏建立树轮宽度差值年表(RES)。相关分析结果表明:青南高原5~9月平均大气相对湿度与树轮宽度差值年表具有显著的正相关关系,相关系数达0. 65(建模期,1969—2013年)。利用差值年表重建了青南高原过去375 a的5~9月平均相对湿度变化序列,重建方程方差解释量达42. 3%,且方程稳定。在重建的375 a中,显著的偏湿阶段有5个:1694—1710年、1753—1778年、1830—1847年、1892—1908年和1978—1989年;显著的偏干阶段有8个:1646—1673年、1682—1693年、1711—1731年、1735—1752年、1796—1809年、1817—1829年、1848—1861年和1873—1886年。采用多窗谱分析(MTM)发现,重建序列具有28~30 a的长周期,6~9 a和2~5 a的短周期。此次重建序列与其他一些能反映青藏高原地区干湿状况的树轮重建序列在低频上存在较好的一致性,而且与同期相关格点夏季帕尔默干旱指数(MADA)在公共区间(1639—2005年)的相关系数达0. 489(P <0. 001,n=367),进一步证明了本文重建序列的准确性。

树轮宽度记录的川西高原东北部地区7-9月平均温度变化

利用采自川西高原热基沟地区的云杉树木年轮样本,重建了川西高原东北部地区1506年以来79月平均温度变化,通过逐一剔除法证明了重建方程稳定可靠,重建方程对观测时段(1966 2010年)的方差解释量为52.0%。重建结果显示,在过去的505年中,极端高温年份为69年,极端低温年份为54年,且存在7个暖期时段(1511 1526年,1530 1548年,1577 1590年,1612 1659年,1677 1688年,1704 1784年和1998 2010年)和9个冷期时段(1549 1576年,1591 1611年,1689 1703年,1785 1828年,1836 1856年,1864 1899年,1902 1931年,1934 1951年和1962 1997年),其结果得到了研究区周围其他树轮资料重建的温度序列的验证。同时,采用经验模态分解(EMD)和小波分析方法对其进行周期信号检测,发现重建序列主要有2~5年,7~11年,12~26年,3~48年和120年左右的显著振荡周期。

树轮记录的长江源区近412年以来3-5月降水量变化

利用采自长江源区青海省治多县立新乡夏日寺的大果圆柏建立树轮宽度标准年表。通过与气候要素的分析发现，该地区树木生长主要受干旱限制，树轮年表与3-5月降水量相关较好（r=0.67）。由此重建了长江源区412年以来的3-5月降水量变化，重建方程稳定可靠，方差解释量为44.9%。重建结果显示，重建序列大体经历了10个湿润时期和10个干旱时期，并显示研究区近10年有显著的变湿趋势。采用经验模态分解（EMD）方法对重建序列进行分析，重建降水序列可分解为7个IMF分量，其中，2~4年和6~10年的主要分量表明了降水量与ENSO等海气环流的相关联系，11~28年的分量则显示了区域降水与太阳活动的可能联系。与邻近地区的重建结果对比发现，其变化趋势比较一致。通过时空相关分析，表明重建序列具有较好的时空代表性。此外，重建结果还得到了气象灾害历史记录的验证。

树轮记录的川西金川1713-2010年6月平均气温变化

利用采自川西高原金川情人海沟的云杉树轮样本,分析了树轮宽度与气候要素的关系。结果表明:树轮宽度指数与金川气象站6月平均气温具有显著的正相关关系。利用标准化树轮宽度指数重建了该区域1713—2010年6月平均气温序列,交叉检验及各项检验的参数表明重建方程是稳定可靠的。近298年来川西金川6月平均气温为18.2℃,经历了3个暖期和4个冷期。暖期时段为1825—1839、1854—1892和1951—1961年;冷期时段为1792—1804、1842—1853、1864—1893和1911—1924年。周期分析结果表明,重建序列存在2～3、7～8、20～30、32～64和70～130a的变化周期。

四川地区7月和8月降水异常空间型及其环流特征

基于1979—2013年四川156站逐月降水资料和ERA-interim逐月再分析资料,分析了四川7月和8月降水异常主要空间分布型及其大尺度环流特征。(1)7月和8月降水异常均主要表现为全区一致型,其次是中部与东西部振荡型,但7月与8月同一模态的变化没有持续性;(2)7月和8月四川降水异常呈全区一致型的环流配置差异明显,关键环流因子主要包括副高、欧亚中高纬环流和南亚高压;(3)控制7月和8月降水异常全区一致型的关键环流因子强度和位置存在显著差异,其中副高的表现最突出。全区多雨型:7月副高西部明显偏强、西界明显偏西,脊线偏北,四川位于副高西北边缘附近。8月副高西南部明显偏强,脊线明显偏南,西界偏西,586线经过四川南部29°N附近。全区少雨型:7月副高西南部明显偏弱,西北部偏强,西界明显偏东,脊线偏北,四川位于副高西侧。8月副高西北部明显偏强,脊线明显偏北,西界偏西,整个四川都在586线控制范围内。

西南地区夏季高温热浪时空分布特征及其成因

利用98个测站逐日最高气温资料和ERA-interim再分析数据集,对1979~2018年西南地区夏季高温热浪的时空分布特征及其年际变化异常成因进行研究。结果表明:(1)气候平均西南地区夏季高温热浪频次从东南向西北减少,空间差异显著。近几十年来,西南地区高温热浪总体上显著增多,并表现出明显的年际和年代际变化特征。(2)EOF分解第1模态主要表现为全区一致型,可以反映西南地区夏季高温热浪变化的主要特征。第2模态空间分布大致呈现出南正北负的反相变化特征。(3)西南地区高温热浪偏多可能与对流层中层青藏高原以东至朝鲜半岛的明显高压异常相联系。在这个高压异常的控制下,西太平洋副热带高压向西移动,这有利于西南地区降水减少,云量减少,到达地表的太阳短波辐射增加。同时,东亚西风急流位置北移,可以阻止来自中高纬的冷空气入侵西南地区,引起这里降水减少干旱频发。最终,异常干燥和炎热的地表条件,与有利的大气环流背景相配合,从而造成西南地区夏季高温热浪事件的发生。

NCEP CFSv2对中国2015年夏季月尺度降水和环流预报分析

利用美国环境预报中心的第二代气候预报系统（NCEP CFSv2）提供的1982-2010年历史回报资料和2015年6-8月预报产品、NCEP CFSR再分析资料及中国地面观测降水资料,评估了NCEP CFSv2对2015年（厄尔尼诺发展年）中国夏季月降水和环流形势的预报能力,并分析了影响模式预报技巧高低的可能因子。结果表明：1）模式对降水的预报技巧较低且表现出明显的月变化（7月最高,8月次之,6月最低）,但总体水平都不高。预报技巧明显依赖于提前时间的长短。2）CFSv2对影响我国夏季降水的500h Pa关键区环流异常空间模态表现出较高的预报技巧。对全东亚区域,模式基本都可提前5-9天（7月9天,6月6天,8月5天）较为准确的预报出未来一个月高度异常空间模态。3）通过对比分析发现,CFSv2环流预报中选取12个集合成员（滑动3天）可以得到较稳定的预报结果。4）在2015年夏季月尺度环流异常模态预报中,东亚全区的环流预报水平很大程度上取决于中高纬地区的预报。CFSv2对中高纬环流月预报技巧（6-8月都能从提前4天开始就基本稳定维持在较高水平）比热带地区更高更稳定。

1961～2016年四川盆地夏季高温热浪变化特征分析

利用27个测站逐日最高气温资料,对1961~2016年四川盆地夏季高温热浪的时空演变特征进行研究。结果表明:(1)四川盆地高温热浪频次、强度和持续时间均呈增加趋势,其中热浪强度的增加趋势最为显著。三者都经历了先较弱增加后明显减少再明显增加的年代际变化过程。20世纪80年代是热浪低发期,2010~2016年为明显高发期。(2)盆地高温热浪气候平均空间分布大致呈东南多(强)西北少(弱),空间差异显著,多发区主要集中在重庆西南部一带。三项指标除盆地东南边缘小部分为减少趋势外,基本呈增加趋势,增幅大值带均沿重庆北部至四川南部呈东北-西南走向。相比而言,盆地西部增加趋势比盆地东部更加显著。(3)盆地高温热浪频次、强度和持续时间均存在显著的年际变化周期,且具有较为一致的2年周期。相关分析表明,三者均与西太平洋副高脊线和北界位置存在显著的正相关。

初秋西太平洋副高年际变化及其与我国气温的联系

利用中国160站气温资料和5项西太平洋副高（以下简称副高）特征指数资料,分析了1951~2010年初秋（9月）副高强度、面积、西伸脊点、脊线、北界的年际变化及其与我国气温的联系。结果表明：5项副高指数均存在明显的年际变化。副高强度和面积指数具有显著的线性增长趋势。西伸脊点、脊线和北界位置均无明显长期变化趋势。在年际尺度上,初秋副高西伸脊点位置、脊线和北界位置与我国同期气温异常关系密切。当副高西伸脊点位置偏东（西）,易造成我国青藏高原东部和川西地区、云南大部及华南部分地区同期气温偏低（高）;当副高脊线或北界位置偏北（南）,易造成我国长江流域及其以南广大地区,尤其是贵州大部和江南东部（浙闽一带）的同期气温偏高（低）。

近30年青藏高原大气热源气候特征研究

利用NCEP CFSR再分析资料,用＂倒算法＂计算了1981~2010年青藏高原大气热源汇,并分析了其气候特征。结果表明：（1）青藏高原大气热源汇具有明显的季节差异。高原大部分地区在春季和夏季为热源,冬季和秋季为冷源。2~4月热源从高原西北部、东北部及西南边坡开始逐渐向中部扩展,强度不断增强。5~7月高原东南端热源显著增强并向西向北扩展,使7月高原热源达到最强,并在高原南部喜马拉雅山脉沿线及其以南邻近地区形成一个强大的热源带。8月开始,高原热源迅速减弱,高原中部至四周边坡大部分地区大气先后变为冷源。到11月和12月整个高原大气几乎为冷源。（2）高原各区逐年平均大气热源强度有明显不同的变化特征。高原全区有显著的2~3年和6~8年周期,而高原东部仅存在6~8年周期,高原西部仅有2~3年周期。（3）近30年高原全区和东部大气热源具有明显增强趋势,而高原西部却为减弱趋势。

树轮记录的川西高原北部过去325年7～8月平均气温变化

利用采自川西高原北部地区的2个采样点的树轮样本,建立了该区域树轮宽度标准化年表.通过与气候要素的分析发现,该地区树木径向生长主要受到温度的限制,树轮年表与7～8月平均气温相关较好（r=0.74）.由此重建了川西高原北部地区325年以来的7～8月平均气温变化,重建方程稳定可靠,方差解释量为54.6％.重建结果显示,在过去的325年中（1686～ 2010年）,该地区先后经历了6个偏冷时段（1691～ 1704年、1768～ 1797年、1837～ 1852年、1888～1898年、1907～ 1932年和1963～ 1996年）和6个偏暖时段（1705～ 1767年、1798～ 1814年、1823～ 1836年、1853～1866年、1874～1887年和1950～1962年）,其中1705～1767年是持续时间最长的暖期,持续时间为63a,其年平均气温比多年平均气温偏高0.54℃;在偏冷时段中,1963～1996年是持续时间最长的冷期,持续时间为34a,其年平均气温比多年平均气温偏低0.48℃.通过时空相关性分析,表明重建序列具有较好的时空代表性.此外,重建结果与海螺沟冰川末端变化表现出很好的契合度,例如,20世纪初至30年代为冰川相对稳定或前进阶段,重建序列表现为一段偏冷期（1907～1932年）;与周边邻近地区研究结果对比分析中发现,重建结果与其他研究结果具有很好的一致性,例如,重建的长江源区玉树的夏季（6～8月）平均最低气温序列、重建的松潘地区年平均气温序列与重建序列较好的体现了20世纪80年代以来有一个显著的升温趋势、20世纪10～30年代的低温时期、20世纪50年代至60年代的高温时期、18世纪70年代至90年代的高温时期;气象灾害文献记录中的极端事件（如雪灾、冻害、干旱等）也能印证本文的重建结果,例如,20世纪60～90年代初,历史记录显示该区域是一个大范围的雪灾多发区,阿坝州境内的阿坝县、松潘县、若尔盖县等连续多年雪灾、霜冻,造成大量农作物减产甚至死亡,大量牲畜死亡,给农牧业带来严重损失.

树轮宽度指示的川西色达7月平均最高气温变化

利用采自川西高原热基沟地区的树木年轮样本,建立了该地1506—2008年树轮宽度标准化年表。年表与川西高原色达和壤塘气象站前一年10月至当年9月的气候资料的相关分析结果显示,该年表与色达气象站7月平均最高气温相关较好,呈显著正相关关系,相关系数达0.63。利用该年表重建了该地区1506年以来的7月平均最高气温序列,通过＂逐一剔除法＂进行交叉检验,发现重建方程稳定可靠,方差解释量为39.7%。重建序列显示：暖期时段有5个,为1512—1548、1577—1590、1612—1660、1670—1687年和1704—1784年;冷期时段有7个,为1549—1579、1591—1611、1688—1703、1785—1828、1837—1856、1863—1902年和1962—1998年。同时,利用功率谱和小波分析法进行周期信号检测,发现重建序列存在着显著的周期振荡,主要有80~130年、24~33年、7~16年和2~3年左右的振荡周期。

利用树轮资料重建黄河源区曲什安河1505—2010年流量

利用采自青海省玛沁县雪山乡的祁连圆柏(Sabina przewalskii)建立树轮宽度标准化年表,分析树木生长与大米滩水文站平均流量的关系。前一年11月到当年6月的平均流量与树轮宽度密切相关,相关系数达0.62。重建了黄河上游一级支流曲什安河1505—2010年的流量,重建结果稳定可靠。结果显示,重建序列大体经历了5个丰水期(1655—1697、1746—1816、1898—1916、1933—1957、1962—1992年)和10个枯水期(1510—1520、1530—1541、1544—1586、1590—1654、1698—1720、1728—1745、1817—1836、1856—1886、1917—1932、1993—2004年)。本重建序列与青海德令哈地区降水序列及黄河上游流量序列变化趋势具有较好的一致性,研究结果还得到了其他文献以及历史资料的验证。多窗谱分析表明重建序列存在着2~2.7、3、3.1~3.4、85~256a的显著变化周期,其中2~2.7、3、3.1~3.4a的周期可能与ENSO有关。此外,重建流量序列与AMO指数、南亚季风指数等大尺度气候驱动因子有一定的联系。

树轮记录的黄河源区过去390 a流量变化

论文利用采自黄河源区的两个样点的祁连圆柏树轮样本建立了区域树轮宽度年表,分析了树木生长与流量的关系,结果表明1—7月的平均流量与树轮宽度密切相关,相关系数达0.73。由此重建了黄河源区过去390 a来的流量变化,统计检验结果表明,重建方程方差解释量高达53.6%。重建序列大体经历了7个丰水期和10个枯水期。周期分析结果表明,重建序列存在着42、18和2~4 a左右的显著变化周期。区域对比结果表明,重建结果与周边其他基于树轮资料的重建序列的干湿变化有较好的一致性,证明了论文重建序列的准确性。

树轮记录的黄河源区1505～2013年5～9月相对湿度变化

根据采集自青海省玛沁县雪山乡的祁连圆柏建立树轮宽度年表。通过相关分析发现，树轮宽度标准化年表（STD）与黄河源区内4个气象站平均5～9月相对湿度存在显著的正相关关系，相关系数达到0.60（建模期为1969～2013年）。利用标准化年表重建了黄河源区过去509年的5～9月平均相对湿度变化序列，重建方程方差解释量达36.0%，且方程稳定可靠。重建序列在过去509年先后经历了6个湿润阶段和8个干旱阶段：湿润阶段为1655～1697年、1746～1793年、1795～1816年、1898～1916年、1933～1957年和1962～1992年；干旱阶段为1530～1541年、1544～1586年、1590～1634年、1728～1745年、1817～1836年、1856～1886年、1917～1932年和1993～2004年。利用多窗谱分析（MTM）表明，重建序列具有85～256a、3.0～3.6a和2.0～2.8a左右的显著周期变化。通过对比发现，此次重建序列与黄河源区附近及青藏高原东北部其他一些能反映干湿状况的树轮重建序列在低频上具有较好的一致性。

基于树轮宽度的澜沧江源区干旱重建

依据采自青海省杂多县昂赛乡的树轮样本,建立树轮宽度差值年表(RES)。相关普查表明,澜沧江源区6—7月平均的12个月时间尺度标准化降水蒸散指数(SPEI)与RES年表具有显著的正相关。利用RES年表重建了澜沧江源区1639—2013年6—7月平均的SPEI变化序列,重建方程方差解释量达到37. 4%,且经过交叉检验证明了方程的稳定性。重建序列展示了澜沧江源区干旱的长期变化情况,发现1694—1710、1753—1778、1830—1847、1862—1872、1892—1908、1919—1929、1978—1989年共7个偏湿阶段和1646—1673、1682—1693、1711—1731、1735—1752、1796—1809、1817—1829、1848—1861、1873—1886、1949—1959、1990—2000年10个偏干阶段。重建的SPEI序列存在30～64、19～21、4. 2～4. 3、2. 6～3. 2、2. 5 a和2. 2 a左右的显著变化周期。相关分析表明,赤道中东太平洋海温对澜沧江源区干湿变化具有显著影响。此外,澜沧江源区干湿变化可能与厄尔尼诺-南方涛动(EN-SO)、太平洋年代际振荡(PDO)、太阳活动等大尺度的气候驱动因子存在一定的联系。此次SPEI重建为澜沧江源区提供了长期干旱变化历史,可为该区水资源管理提供科学依据。

大果圆柏(Juniperus tibetica)树轮记录的1606—2012年长江源区4—6月帕尔默干旱指数变化

利用采集自青海省治多县立新乡的大果圆柏(Juniperus tibetica)建立树轮宽度标准化年表(STD)。相关分析表明,长江源区4—6月帕尔默干旱指数(PDSI)与树轮宽度标准化年表具有良好的相关性,相关系数达到0.597(建模期,1960—2012年)。利用标准化年表重建了长江源区过去407年的4—6月PDSI指数变化,重建方程方差解释量达36.0%,且方程稳定。重建的4—6月PDSI指数序列在过去407年间先后经历了10个偏湿阶段和11个偏干阶段。重建序列与整个青藏高原中北部干湿变化具有较好的一致性,具有较好的空间代表性。多窗谱分析表明,重建的长江源区PDSI指数序列具有30~50a、3~3.3a和2.1~2.7a的显著周期变化。相关分析表明,长江源区干湿状况与同期赤道中太平洋、热带印度洋、西北太平洋黑潮区海温变化密切相关。

夏季西亚副热带西风急流位置对长江源区沱沱河流域径流量的影响

基于1979~2016年沱沱河水文站的夏季径流量实测资料、沱沱河气象站的降水和气温资料以及ERA-interim再分析资料,利用相关、回归、EOF等分析方法,研究了夏季西亚副热带西风急流(West Asian Subtropical Westerly Jet,WASWJ)位置对长江源区沱沱河流域径流量的影响特征及其物理机理。结果表明:(1)夏季WASWJ南北位置异常对沱沱河流域径流量有重要影响。当WASWJ偏南(北)时,沱沱河流域径流量偏多(少)。(2) WASWJ位置主要通过调制降水的变化来影响径流量。当WASWJ偏南时,南亚高压明显偏东,沱沱河流域位于对流层中层的负高度异常控制区,全区存在显著的上升运动异常,有利于高原低值系统活动。同时伴随低层明显的西南风异常,加强了来自低纬的水汽输入,导致流域降水增加,径流量偏多。(3)夏季北极涛动(Arctic Oscillation,AO)可通过影响西亚至中亚的对流层中上层温度变化进而对WASWJ南北位置产生明显影响,二者存在显著的负相关关系。研究成果可为气候变化背景下长江源区水资源的合理开发利用提供科学参考依据。

近400年澜沧江源区年平均流量周期特征及其对厄尔尼诺的响应

本文基于重建的1595~2006年澜沧江源区年平均流量(澜沧江流量)和NOAA古气候资料,应用MTM-SVD方法对澜沧江流量周期变化规律及其对厄尔尼诺的响应进行了分析。结果表明,近400年澜沧江流量与厄尔尼诺有显著负相关,在年代际的13.5年和年际的5年周期上存在显著协同变化,并且分别对当年春末和上年秋初的大气环流有很好的响应。在13.5年和5年典型循环过程中,二者都表现出反位相的对应关系,当厄尔尼诺指数偏低(高)时,澜沧江流量偏多(少)。但是进一步分析海温异常空间分布,发现在13.5年周期中,澜沧江流量主要受中部型厄尔尼诺事件影响,而在5年周期循环中,澜沧江流量则主要受东部型厄尔尼诺事件调控。在13.5年典型周期循环中,中部型厄尔尼诺会引起双圈沃克环流异常,同时激发PJ(太平洋-日本涛动)遥相关波列,并影响澜沧江源区气温和降水,从而导致澜沧江流量异常;在5年周期循环中,东部型厄尔尼诺会引起单圈沃克环流异常,同时激发EU(欧亚)遥相关波列,进而影响澜沧江流量变化。