北极海冰变化对新疆冬季气温的影响研究

利用1961年12月—2022年2月新疆冬季气温、北极海冰等资料,探讨北极海冰变化影响新疆冬季气温的物理模态、影响机制。结果表明:北极海冰的变化与新疆大部冬季气温呈正相关,北极海冰变化通过改变北半球大气高低空配置进而影响新疆冬季气温。格陵兰海—丹麦海峡、拉普捷夫海—东西伯利亚海海冰异常偏多时,新疆大部冬季气温偏高。巴伦支海—喀拉海、鄂霍次克海—白令海峡、哈德孙湾—戴维斯海峡海冰异常偏多时,新疆大部冬季气温偏低。

南极海冰异常对南半球冬春季大气环流影响的年代际变化

南极海冰异常是影响南半球大气环流变化的一个重要因素。南极海冰变率的主要模态被称为南极海冰偶极子(Antarctic Dipole,ADP),具体表现为南极半岛两侧海冰的反相变化。ADP的出现受到厄尔尼诺-南方涛动事件的强烈影响,而过去的研究显示,厄尔尼诺在2000年后由东部型转到中部型,伴随着该转变,南极海冰的异常模态及其对南半球大气环流的影响也发生了年代际变化。通过对前期的南极海冰异常与滞后的南半球冬春季位势高度异常进行最大协方差分析,发现南半球冬季至春季持续性的正位相ADP,在1979—1999年间与南半球春季的负位相南半球环状模(Southern Hemisphere Annular Mode,SAM)显著关联,但在2000—2021年间该相关性较弱,转变为南半球秋季的三极型海冰异常与后期冬季的SAM显著相关。动力诊断证明,ADP及三极型海冰异常均能通过引发高频瞬变涡旋的变化,激发并维持SAM型大气环流异常。

20世纪后期青藏高原积雪和冻土变化及其与气候变化的关系

利用1981—1999年青海和西藏72个气象台站的常规观测资料,分析了青藏高原冬春积雪日数和冻结日数的变化及其与气候变化的关系。结果表明:高原冬春积雪日数在20世纪80年代是增加的,在20世纪90年代则是减少的;而此20年间高原季节性冻土冻结日数呈递减趋势。多年平均的高原冬春积雪日数由南向北是减小的,多年平均的冻结日数由高原中部向四周是递减的。高原冬春积雪日数、冻结日数均以2～6年周期变化,气温以准3年周期变化,西藏降水以准8年、准3年周期变化,而青海降水以3～5年周期变化,高原冬春积雪日数、冻结日数和冬春气温振荡变化从20世纪80年代到90年代都呈现加快趋势。冬春积雪日数的变化与冬春气温的变化呈负相关,与冬春降水的变化呈正相关;冻结日数的变化与冬春气温和冬春降水的变化均呈负相关。

纳木错流域近30年来湖泊—冰川变化对气候的响应

利用1970航测地形图和1991、2000年两期卫星影像数据,人工建立数字高程模型(DEM),解译不同时期的湖泊、冰川边界,在GIS技术支持下采用图谱的方法,定量分析了湖泊、冰川的面积变化情况。结果表明,自1970￣2000年期间,纳木错湖面面积从1941.64km2增加到1979.79km2,增加的速率为1.27km2/a;流域内冰川的面积从167.62km2减少到141.88km2,退缩速率为0.86km2/a。其中,湖面面积在1991￣2000年的增加速率为1.76km2/a,明显大于其在1970￣1991年的1.03km2/a;而冰川面积在1991￣2000年的退缩速率为0.97km2/a,明显大于其在1970￣1991年的0.80km2/a。对比该流域前后两个时期的气温、降水和蒸发变化,发现升温幅度的增加是冰川加速退缩的根本原因,而湖面的加速扩张主要受冰川的加剧退缩及其引起的融水增加影响,但与区域降水量略微增加和蒸发量显著减少也具有密切联系。区域降水增加和蒸发减少及其与湖面扩张之间的内在联系仍是一个需要深入探讨的问题。

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡对气候变化的敏感性研究

应用度日物质平衡模式对天山乌鲁木齐河源１号冰川物质平衡及平衡线高度对气候变化的敏感性进行了研究．结果表明，位于大陆性气候区且具有暖季补给特征的乌鲁木齐河源１号冰川物质平衡对气候变化的敏感性要小于海洋性冰川，升温１℃或增加２０％的降水可引起平衡线上升８１ｍ或下降３１ｍ．此外，气温与降水在物质平衡形成过程中的作用是不同的，气温引起物质平衡剖面以旋转方式变化，而降水可导致其平移方式的响应．若未来升温２℃时，即使降水增加３０％，１号冰川向负平衡变化仍然不能得到遏制．

青藏高原积雪对中国夏季风气候的影响

利用ＳＶＤ等方法对青藏高原积雪与中国区域降水的关系作了诊断分析。并用区域气候模式（ＲｅｇＣＭ２）对高原积雪的气候效应进行了模拟。结果表明：青藏高原积雪对中国夏季风气候的影响是显著的。积雪的增加会明显减弱亚洲夏季风的强度，使华南的降水减少，江淮流域的降水增多。高原冬季积雪深度的增加，比积雪面积的扩大和春季积雪深度的增加对后期气候的影响更大。

2008年初云南低温雨雪冰冻天气的气候成因分析

2008年1月下旬～3月上旬云南出现了一次持续性的低温雨雪冰冻天气,给交通、电力、通讯以及人民的生产、生活带来了极大危害。本文首先对云南高低层大气的异常状况及大尺度环流背景场特征对这次天气过程的影响进行诊断分析,然后进一步探讨了赤道东太平洋海温异常对东亚冬季风活动和云南天气气候异常的影响。结果表明,这次低温冷害过程主要发生在冷空气由北至南逐渐加强南压,南支西风波动配合,以及西太平洋副热带高压减弱东退的大尺度环流背景之下。同时,云南区域的大气异常状态表现出了明显的高湿、强上升运动以及对流层中高层温度升高而低层温度降低。另外,本文分析还进一步表明了2008年赤道东太平洋地区的冷海水异常对这次云南低温冷害天气过程的重要作用。

青藏高原积雪、冻土对中国夏季降水影响研究

利用RegCM3模式,通过计算青藏高原不同积雪、冻土年的气候状况,分析了高原地区不同积雪状况下土壤冻结差异对中国夏季降水的影响及其机理.结果表明:RegCM3模式能够较好的模拟不同积雪状态下高原土壤冻结差异对中国夏季降水的影响.多雪年当高原土壤冻结较厚时,在长江流域和西北地区中部降水偏多,东北地区、华北地区、华南地区、西南地区大部降水偏少;而少雪年冻结较厚时,东北地区、华北地区和西南地区南部、内蒙古西部和新疆西部降水偏多,长江流域、华南地区北部降水偏少.造成这种差异的原因可能是积雪融化和冻土解冻不同配置型对夏季高原土壤湿度的不同影响,加上相变过程吸收能量的差异.冻结较厚时,地表感热偏大,高原地区上升运动偏强,南亚高压和西太副高均偏强,850hPa水平风场差值在长江流域形成一条气流辐合带,导致长江流域降水偏多,而华北、华南地区降水偏少;而少雪年冻结较厚时土壤含水量偏高,加上吸收相变潜热,青藏高原地表感热偏低,南亚高压和西太副高均偏弱,长江以北有明显的北风距平,使得北方降水偏多,南方降水偏少.

近30a来天山西部积雪与气候变化——以天山积雪雪崩研究站为例

利用位于天山西部的中国科学院天山积雪与雪崩研究站1967—2000年近33 a来的观测记录,检验了天山西部中山带季节性积雪、冬季降水、冬季平均气温的变化趋势. 结果表明: 季节性积雪的长期变化呈增加趋势, 近33 a来年平均增加1 43%; 冬季气温和降水的变化趋势也是增加的, 其中冬季降水每年平均增加0 12%, 而冬季气温近30 a来升高了0 8 ℃. 对气温时间序列的一次线性倾向估计的倾向值为0 02, 气温变化表现出稳定的升温趋势, 最大熵谱分析表明气温的变化存在 2 1 a、3 6 a、10 7 a的变化周期. 对多年气温季节的变化研究表明, 升温的季节主要是冬季, 而夏季升温不明显;最大熵谱分析表明降水变化存在2 1 a、6 4 a、10 7 a的周期变化, 降水量的变化没有表现出很强的趋势性特点;逐年最大积雪深度在波动中成逐年增加的趋势, 积雪日数和最大积雪深度之间密切相关, 33 a来的积雪日数是增加的. 通过对相关因子和影响因子分析表明, 季节性积雪与冬季气温之间存在着弱的负相关关系, 与冬季降水呈显著的正相关关系.

新疆阿勒泰地区积雪变化特征及其对冻土的影响

依据新疆阿勒泰地区气象台站观测的1961-2011年最大积雪深度、积雪日数资料与安装在库威水文站的雪特性站观测的积雪密度资料,讨论了新疆阿勒泰地区积雪的变化特征.结果表明:阿勒泰地区近50a来最大积雪深度变化均呈显著增加的趋势,且西部最大积雪深增加趋势大于东部.积雪日数变化较为复杂,在空间分布上有差异,位于最东面的富蕴和青河50a来积雪日数呈减少趋势,其余各站均为增加趋势,且东部历年平均积雪日数略高于西部,积雪日数的增加趋势比最大积雪深度增长得平缓.2011年8月-2012年9月在阿勒泰额尔齐斯河上游库威水文站架设的雪特性站观测资料表明,在额尔齐斯河源头高山区冬季积雪主要是空心化的密实化过程,升华可能是其主要的物质损失过程,引起升华的主要气象要素是气温、风速和水汽压.各站月最大冻结深度与海拔关系较为密切,随海拔的增加而增大.积雪20cm厚是积雪对下伏土壤冻结影响的一个界限,积雪厚度超过20cm就有一定的保温作用;积雪超过40cm时,气温变化对下伏土壤冻结的影响保持稳定,冻结深度也达到稳定值;但当积雪厚度超过70cm之后,冻结深度会再次发生变化,可能是由于地温从下向上的影响或地温不能与气温交换而产生的又一次变化.

冰冻圈变化及其对中国气候的影响

冰冻圈是全球气候变化的显著因子和指示器,也是对气候系统影响最直接和最敏感的圈层,在地球气候系统中占据举足轻重的地位。在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一;冰冻圈变化正在引起的一系列社会经济影响是当前全球变化和可持续发展最为关注的热点之一。文中给出了气候变暖背景下近几十年来全球和中国冰冻圈的变化特征,以及未来可能的变化趋势;着重从气候效应角度,综述了青藏高原和欧亚积雪、北极和南极海冰、冻土与冰川变化对中国气候影响的研究成果;并讨论了中国冰冻圈科学研究的未来发展方向。

乌鲁木齐河源区44a来气候变暖特征及其对冰川的影响

应用乌鲁木齐河源区大西沟气象站1961—2004年44 a逐日气象观测资料,从最高、最低气温、日较差及积温变化角度分析了河源区的气候变暖特征.结果表明:最低、最高、年平均气温、冬季极端最低气温均呈升高趋势,并且最低气温的上升幅度大于最高气温的上升幅度,呈非对称性变化;气温日较差有显著变小的趋势;日照时数有变少的趋势,可能与大气中水汽含量的增加、云量增多有关,显示了大气水汽温室效应在气候变暖过程中的重要作用.河源区云量出现主要在下午到晚上,其增多显示的水汽温室效应使最低温上升明显,进而对冰川的消融和冰川冰的增温产生影响.计算了稳定通过T≥0℃的气候积温,其与冰川物质平衡相关性最大.最后讨论了积温变化趋势与1号冰川物质平衡的关系以及冰川对气候变化的敏感性.

青藏高原积雪和季节冻融层的突变特征及其对中国降水的影响

利用青藏高原气象台站观测的积雪和冻土资料,建立了高原积雪和季节冻融层1965—2004年的变化序列,通过滑动T平均、M-K检验、动力学分割算法(BG算法)等方法检验出高原积雪没有发生明显的突变过程,而高原季节冻融层在1987年前后有一次明显的突变,冻结深度减少比较显著.当高原积雪偏少时,华南和西南降水偏多,而当高原冻结较厚时,全国的降水几乎都偏少.通过计算高原积雪和季节冻融层与全国夏季降水的单因子相关和复相关发现,积雪和季节性冻土对中国夏季降水都有一定的可预测性,但是如果共同考虑两个因子的影响,则能够提高夏季降水预测的准确率.考虑两个因子的共同影响,有3个明显的相关带,分别是北部沿大兴安岭经太行山北部到陕北最后到河西走廊,中部在长江中下游地区,南部则是沿武夷山经南岭到云贵高原中部.

青藏高原冬春季积雪异常与西南地区夏季降水的关系

选取1961-2007年青藏高原冬、春季积雪日数资料和西南地区夏季降水资料,对高原积雪和降水作奇异值分解(SVD)分析.结果表明:冬春季高原积雪对西南地区夏季旱涝有重要的影响.冬、春季高原积雪的不同分布将造成后期西南地区夏季降水分布出现差异.西南地区夏季降水对冬季高原积雪异常最敏感的区域主要是四川东北部、重庆、西藏中西部,对春季积雪异常最敏感的区域主要位于四川东部、重庆、贵州东北部,以及西藏中东部.与降水敏感区相对应的冬季高原积雪分布的关键区是西藏中西部和青海中南部至四川西北部地区,春季则转变为西藏西部和青海部分地区.总的来说,冬季高原积雪的异常变化比春季对西南地区夏季降水的影响更为明显.因此,前期青藏高原积雪是西南地区夏季降水预测中的一个重要信号,对夏季西南地区降水有一定的指示和预测意义;冬季高原积雪日数尤其具有预报指示意义,可作为一个重要的预测指标.

近54年陕西两次冰雪灾害天气过程对比分析

利用陕西过去54年96个测站降雪资料、常规高空地面气象资料及NCEP再分析资料,分析了陕西省1955—2008年连阴雪天气气候特征和时空分布,对两次全省性强连阴雪天气过程的环流形势及动力、热力特征进行了对比分析,并与秋季连阴雨比较,结果表明:陕西54年间连阴雪天气强度及时空分布差异明显,2008年1月连阴雪天气为1955年以来陕西省最强连阴雪天气,1989年次之。强连阴雪天气发生时长波系统稳定少变,高空锋区、东西路冷空气、偏强偏北的副热带高压、稳定的南支槽是两次持续降雪的主要影响系统。200hPa西风急流演变对连阴雪天气发生、发展有指示意义。两次连阴雪天气期间水汽输送主要存在于对流层低层,副热带高压外围水汽输送带和偏东气流为主要水汽来源。连阴雪天气期间陕西省处于能量锋锋区中,不同于秋季连阴雨天气。强降雪天气过程发生与陕西夏、秋季强降水有相似的热力和动力学特点,但强度偏弱。提出了陕西冬季连阴雪天气预报着眼点。

冬季高原积雪和欧亚积雪对我国夏季旱涝不同影响关系的环流特征分析

冬季高原积雪和欧亚积雪异常对我国夏季旱涝有一定的影响作用，但是它们与我国夏季降水的相关分布基本上是相反的。通过冬季积雪与北半球 ５００ ｈＰａ高度场的相关分析，从春季和夏季平均环流场对前期冬季高原积雪和欧亚积雪异常的不同响应，来探讨冬季高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水不同相关关系的原因，也为积雪因子在我国汛期旱涝预测中的应用提供一定的物理基础。

我国大陆型山地冰川对气候变化的响应

以乌鲁木齐河源１号冰川、唐古拉山冬克玛底冰川和祁连山“七一”冰川为例，着重探讨青藏高原冰川变化的能量机制．得到了在不同气候变化情景下，冰川平衡线对气候因子波动的响应值，并预测未来气候变化对青藏高原冰川物质平衡过程的影响．文中所选取的３条冰川中，以１号冰川对气候变化的响应最为强烈，而“七一”冰川以其独特的能量交换特征，对气候因子波动的响应相当迟缓，从而在全球山地冰川普遍缩小规模的背景下，该冰川处于相对较为稳定的状态．

青藏高原冬春积雪异常和中国东部夏季降水关系的诊断与模拟

使用1980 2010年水平分辨率为25 km的遥感积雪深度资料和0.5°×0.5°降水观测资料分析了青藏高原(下称高原)冬春(12月至翌年5月)积雪异常和中国东部夏季(6 8月)降水的关系,然后通过区域气候模式Reg CM4.1在高原冬春季、春季积雪异常强迫下的试验结果进行对比,进一步验证了高原积雪异常影响中国东部夏季降水的机理。遥感积雪深度和格点降水资料诊断分析表明高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"-+-+"分布;冬春多雪,降水从北向南呈"+-+-"分布。数值模拟试验结果表明,高原冬春积雪异常影响中国东部夏季降水异常,高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-"分布,高原春季少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-+"分布;高原冬春季以及春季多雪情形下,中国东部夏季降水异常呈相反的空间分布。同时,数值模拟结果表明高原冬春或春季少(多)雪,东亚夏季风偏强(弱),中国东部夏季降水异常。

秋季北极海冰对中国冬季气温的影响

利用海冰资料、中国地面气候资料、环流特征量资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了秋季北极海冰变化对中国冬季平均气温、日气温变率以及异常低温天气的影响。分析结果表明,秋季北极海冰异常偏多年中国冬季常为暖冬;异常偏少年中国冬季常为冷冬,且异常低温天气出现频率更高,常发生低温灾害事件。秋季北极海冰通过影响后期的北半球极涡、东亚冬季风和西伯利亚高压进而影响中国冬季的平均气温,且通过影响冬季异常强西伯利亚高压的出现频次,影响中国冬季异常低温天气的发生频次。合成分析结果表明,秋季北极海冰异常偏少年的冬季,中国以北亚欧大陆高纬度的偏北风较强,且中国及其以北的中高纬度地区空气异常偏冷,导致极地和高纬度的冷空气易向南爆发,造成中国冬季气温偏低,异常低温天气频发。

珠峰地区积雪变化与气候变化的关系

根据三次Landsat遥感数据,应用GIS空间分析方法,分析了1975-2000年珠峰地区定日县常年积雪变化特征,并探讨其与气候变化之间的关系。结果表明,1975-2000年间定日县内常年积雪总计减少了7.49%,减少面积为105.35km2,主要发生在珠峰及其周围高大山体常年积雪覆盖的边缘地区,其中,海拔5 000～6 000m之间减少最多,占减少总面积的70%左右。气温和降水量变化是导致常年积雪变化的主要因素,特别是在全球变暖的大背景下,珠峰地区的气温上升趋势是其主要驱动因子。气温升高导致珠峰及周围高大山脉边缘的冰川和常年积雪不断消融,加上1980年代的降水量相对较少,使得1975-1992年常年积雪面积不断减少;但1990年代后期降水量增加显著,研究区东南部海拔相对较低的区域有较多的积雪累积,1993-2000年常年积雪面积略有增加。