青海高原1960—2019年冬半年降水变化特征及重心迁移研究

冬半年降水对农业、交通、生态安全等方面都有很大影响。青海高原是我国冬半年强降水量、降水日数最多的地方之一。利用重心模型来分析青海高原42个气象站1961—2019年不同等级冬半年降水的空间分布和变化迁移,旨在揭示青海高原多年的冬半年降水的时空分配格局。结果显示:(1)空间上青海高原冬半年平均降水量呈现出由西北向东南递增的趋势,且东部地区冬半年降水量呈现明显的下降趋势;时间上整体呈增加趋势,年代周期内呈现“少-多-少-多-少-多”的趋势。(2)不同等级冬半年降水量的气候倾向率的空间分布整体呈现南高北低,西高东低的趋势。青海高原冬半年降水量的变化整体以大量级的增加为主,尤其在中南部地区,增加速率更大。(3)青海省的冬半年降水量重心的纬度和经度均呈现降低的趋势,重心点坐标呈现向西南方向逐渐移动的趋势。青海高原冬半年降水量重心的空间位置集中分布于兴海县附近,最北边可到达共和县,最南边可迁移至玛沁县,青海高原多年降水重心的标准差椭圆的方位角度数为55.8°,冬半年降水量重心主要分布于东北至西南的方向上。(4)青海高原各等级冬半年降水量的经、纬度时间变化上均呈现下降趋势,且经度的变化速率较纬度的高。各降水量级的标准差椭圆的方位角大小相差十几度,但均为东北至西南方向分布,且主要分布在兴海县附近,轴长和椭圆圆心坐标存在较大差异。冬半年降水重心量级越小离散性越小,且平均降水量的重心离散程度和分布也是小量级降水量的贡献较大。可以利用冬半年降水重心的南北移动方向来判断青海高原大量级降雪范围的变化。

CMIP6多模式对三江源冬半年极端降水模拟能力评估

为了评估4个全球气候模式(CMIP6)在三江源地区冬半年极端降水的模拟能力,基于台站监测资料和模式历史模拟数据,针对8个极端降水指数,采用泰勒图及多个统计方法进行量化分析。结果表明:(1)多数模式及其集合平均均能够较好地模拟出三江源冬半年极端降水的年际变化趋势,但模式模拟结果均高于观测;(2)模式对8个极端降水指数空间分布模拟能力较强,其空间相关系数较高,大部分达到0.8且均通过0.01显著性;(3)对不同指数而言,模式模拟差异性较大并且模式对于各极端降水指数的时间变率的模拟能力显著弱于空间分布模拟;(4)对不同台站而言,模式对不同台站间的模拟效果差距明显,但总体依旧是多模式集合平均MAM表现最好。

过去2000a中国东部冬半年温度变化序列重建及初步分析

首先简要介绍了中国历史文献中的冷暖记载及其气候信息提取方法 ,并利用现代仪器观测资料对中国东部地区 (10 5°E以东 ,2 5°～ 40°N)气候变化一致性、站点的空间代表性及贡献率进行了分析。在此基础上 ,集成利用物候学与统计学方法 ,根据近年收集、整理的历史文献冷暖记载及其过去有关研究结果 ,对中国东部地区过去 2 0 0 0a冬半年的温度状况进行了定量推断 ,建立了中国东部地区过去 2 0 0 0a分辨率为 10～ 30a的冬半年温度距平变化序列 ,分析了中国东部过去 2 0 0 0a的冷暖变化特征 ,并将其与自然证据进行了对比。主要结论是 :自公元初起 ,中国东部的冬半年温度在波动中下降 ,至 490’s前后下降到最低点 ,降温率达 0 17℃ / 10 0a ,最冷时期的 30年平均值较 195 1—1980年均值低 1℃。此后气候转暖进入温暖期 ,在以温暖气候为主的 5 70’s— 1310’s中 ,温度在波动中略呈上升趋势 ,其间暖峰时期 30a平均温度值较 195 1— 1980年高 0 3～ 0 6℃ ,最高达 0 9℃ ,暖峰之间冷谷的 30a平均温度值较 195 1— 1980年低 0 5～ 0 7℃。 1310’s之后气候又迅速转冷 ,温度再次迅速下降 ,并保持在一个较低的水平上波动 ,其间 4个冷谷的 30a温度平均值较 195 1— 1980年低 0 6～ 0 9℃ ,最低达 1 1℃ ;

过去2000年中国东部冬半年温度变化

根据近年收集、整理的历史文献冷暖记载及过去有关研究结果 ,对中国东部地区过去 2 0 0 0年冬半年的温度状况进行了定量推断 ,重建了中国东部地区过去 2 0 0 0年分辨率为1 0～ 3 0年的冬半年温度距平变化序列 ,并分析了中国东部过去 2 0 0 0年的冷暖变化阶段与变化幅度。结果发现 :在过去 2 0 0 0年中 ,中国东部冬半年温度高于 1 95 1～ 1 980年平均值且持续时间超过百年的暖期有 4个 ,其中最暖的 3 0年出现在 1 2 3 0’s～ 1 2 5 0’s(较 1 95 1～ 1 980年高 0 .9℃ ) ;低于 1 95 1～ 1 980年平均值且持续时间超过百年的冷期有 3个 ,其中最冷的 3 0年出现在1 6 5 0’s～ 1 6 70’s(较 1 95 1～ 1 980年低 1 .1℃ )。在冷暖期之间相互转换的过程中 ,冬半年温度一般都出现 1℃左右的升、降温 ;在冷暖期内 ,一些幅度较大的升、降温也与之相仿 ;在相邻的两个 3 0年中 ,温度变化幅度达 0 .5℃以上的有 1 9次之多。对比过去 2 0 0 0年中的冷暖交替变化还可以看出 :2 0世纪回暖时的升温幅度与过去 2 0 0 0年中的其他回暖过程所出现的幅度相似 ,特别是与 5世纪末至 6世纪的回暖极为相似 ;而在当前温暖阶段中 ,1 981～ 1 999年较 1 95 1～ 1 980年升高了 0 .5℃ ,不但使其接近过去 2 0 0 0年中的最暖 3 0年 ,而?

1961—2012年中国冬半年霾日数的变化特征及气候成因分析

利用全国664站1961-2012年逐日霾观测资料、降水量、平均风速和最大风速资料,分析中国霾日数变化特征及其气候成因.结果表明:我国年霾日数分布呈明显东多西少特征,中东部大部地区年霾日数在5～30 d,部分地区超过30d,西部地区基本在5d以下.霾日数主要集中在冬半年,冬季最多,秋季和春季次之,夏季最少,12月是霾日数最多的月份,约占全年霾日数的2成.我国中东部地区冬半年平均霾日数呈显著的增加趋势(1.7 d/10a),霾日数显著增加时段主要在1960年代、1970年代和21世纪初,在1970年代初和21世纪初发生了明显均值突变.从区域分布来看,华南、长江中下游、华北等地霾日数呈增加趋势,而东北、西北东部、西南东部霾日数呈减少趋势.持续性霾过程增加,持续时间越长的霾过程比持续时间短的霾过程增加更为明显.不利的气候条件加剧了霾的出现.霾日数与降水日数在中东部地区基本以负相关为主,中东部冬半年降水日数呈减少趋势(-4d/10a),表明降水日数的减少导致大气对污染物的沉降能力减弱.另一方面,霾日数与平均风速和大风日数以负相关为主,而与静风日数则以正相关为主,冬半年平均风速和大风日数减小,静风日数增加,表明风速减小导致空气中污染物不易扩散,从而更易形成霾天气.

青藏高原强降水日数的时空分布特征

根据青海和西藏48个气象台站近48 a(1961-2008年)的逐日降水和气温资料,分别以日降水量超过5 mm和25 mm作为冬半年(11月～翌年3月)和夏半年(5～9月)强降水的临界值,分析了青藏高原冬、夏半年强降水日数的时空分布特征。结果表明:(1)高原强降水日数与总降水量的空间分布型非常相似,夏半年均表现为由东南向西北递减,而冬半年则为由高原腹地向四周递减。(2)夏(冬)半年强降水主要集中在7月上旬～8月中旬(11月上旬和3月中下旬)。(3)夏(冬)半年强降水存在准6 a(5～6 a)的年际振荡以及准10～11 a(15 a)的年代际振荡。(4)强降水日数变化趋势的空间差异较大,夏半年高原北(南)部强降水日数普遍以增加(减少)趋势为主,而冬半年除雅鲁藏布江流域呈减少趋势外,高原大多数地区均表现出显著增加趋势。

近50年广东冬半年降水的变化及连旱成因

利用EOF分析、小波分析、相关分析等方法,对广东近50年(1957—2006年)冬半年(当年10月—次年3月)降水的变化特征及其与太平洋海温场的关系进行了研究。结果表明,广东冬半年降水存在显著的准40年、准2年左右的变化周期,偏少阶段主要发生在1950年代末—1970年代初、1990年代末至今。冬半年发生连旱的频率远大于连涝的频率。广东冬半年降水与赤道中东太平洋的海温具有明显的正相关,与菲律宾以东的西北太平洋的海温具有明显的负相关。连续干旱年出现在Nio3.4区的海温为负、正异常年的频率分别为61.5%、38.5%。通过对冬半年异常连旱年Nio3.4区海温分别为正、负异常时的大气环流场进行合成分析,可知极涡偏弱,欧洲槽偏强,巴尔喀什湖附近的高压脊偏强,广东为一致的偏北风距平场控制,冷空气活跃,而亚洲大陆中低纬度西风带低压扰动不活跃,南支槽活动偏弱,是导致广东冬半年产生连续干旱的共同原因。

MJO不同活动中心位置对云南冬半年降水过程的影响

通过对热带对流季节内振荡（MJO）的研究和业务实践应用表明，利用对MJO传播过程来研究延伸期（10～30d）天气已经成为一种新的、可行的手段。然而，在明确了MJO的活动位置条件下如何依据大气环流条件来把握云南冬季降水过程的延伸期预测，是预报实践中需要解决的重要问题。本文考虑云南冬半年在有北方冷空气南下入侵云南前提下，MJO活动位置（分为“干窗口”和“湿窗口”两种情况）及有无合适的水汽引导环流条件（分为“孟加拉湾一带90°E附近有南支槽系统”和“孟加拉湾至中南半岛西侧一带为反气旋环流”两种情况）主要有4种不同的配置类型，选取MJO影响下前3种不同配置类型的天气过程进行对比分析，期望能为云南冬半年延伸期天气预测过程中较好地把握过程降水及降水强度提供理论依据。分析表明：MJO活动中心进入孟加拉湾及西太平洋热带地区（本文称之为MJO“湿窗口”）以后将会充分激发这些地区的对流活动，MJO活动中心在孟加拉湾及西太平洋热带以外地区（本文称之为MJO“干窗口”）时不能充分激发云南上游热带地区的对流活动。在有北方南下冷空气影响云南的背景情况下，MJO在“湿窗口”时，要使云南出现大范围的降水天气过程必须还要有合适的环流条件（90°E附近南支槽前或西太平洋副热带高压西侧的偏南气流）引导热带地区的水汽进入云南；MJO在“干窗口”时，即便有合适的水汽输送与扰动环流条件，仍然不能造成云南大范围的降水天气过程。由于MJO在激发水汽方面的贡献非常明显，利用MJO的东传规律可以有效地进行云南冬半年降水的延伸期天气预测，并对中短期天气预报业务起到很好的指导作用。

云南冬半年极端低温事件与大气环流的关系

利用一种简化的识别方法,对1961-2019年云南冬半年区域性极端低温事件进行了判别和分析,结果表明:近59年来,云南区域性极端低温事件发生频次、累积强度和累积影响站次均呈现下降趋势,但近10年中,极端低温事件的发生频次、累积影响的站点数有所增长.云南区域性极端低温事件持续天数集中在1~4 d之间,冬半年的11月和3月发生概率较高;云南东部地区发生频率高,怒江以西的狭窄区域发生频率较低;进入20世纪80年代中以后,云南无三个季节均发生极端低温事件的年份;深秋时段极端低温事件出现的频率减少较快,近10年中没有发生.从环流特征分析来看,不同季节影响云南极端低温事件的大气环流有所不同:深秋高层300 hPa在北美大陆有Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场"西高东低",850 hPa东北风引导冷平流南下引起云南深秋极端低温事件活跃;冬季的极端低温事件是由300 hPa北大西洋亚速尔群岛上空Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场"北高南低",850 hPa中纬度东风引导冷平流东进影响;初春,300 hPa东北太平洋Rossby波东传经由斯堪的纳维亚半岛上空至东亚,500 hPa东亚地区气压场"北高南低",850 hPa东风与北风共同引导冷平流南下与南支槽在云南相遇,造成春季极寒天气.

基于气流轨迹模式的西北地区强冷空气特征研究

冷空气的爆发路径及其变化是气象科学研究和业务预报关注的重点问题.使用1970—2013年NCEP-NCAR再分析资料以及中国基本基准825站地面气温均一化数据集,采用改进后的三维风速轨迹倒推方法,追踪了冬半年(10月至次年4月)入侵中国西北地区的强冷空气路径.结果显示,有西北路径88次,偏西路径143次,奇异路径20次.临近爆发前的环流演变导致西北路径和偏西路径冷气团不同程度增温,削弱了源地差异对冷气团强度的影响.西北路径年频次增加幅度为0.37次/10 a,而偏西路径年频次有所减少.相比之下,西北路径强冷空气易于在我国北方地区、东部地区引发极寒事件.偏西路径强冷空气易于在西北、华北地区造成持续时间较长的冷害.

中更新世以来中国东部六次海侵及其天文气候学的解释

自中更新世以来(在过去的73万年内),中国东部地区曾发生过六次海侵。如果考察该期间全球各地各季所获得的太阳辐射量,那么上述六次海侵的时期恰好都是全球所获得的、北半球冬半年的、平均的太阳辐射量相对较多的日时期,亦即气候较暖的时期。因为后者是地球轨道三要素(黄道倾斜、偏心率,岁差运动)自然变化的产物,故中国东部的海侵活动归根到底是地球轨道自然变化的结果之一。

中国冬半年最低气温概率分布特征

根据1955—2005年中国160个站冬半年(当年11月至翌年4月)平均最低气温资料,使用统计检验的方法,分析了近50a中国冬半年最低气温的突变事实,在此基础上给出了气候变暖前后最低气温的概率分布,比较了变暖前后时段全国最低气温空间分布的差异。结果表明:1)20世纪80年代末中国冬半年最低气温发生了显著突变,进入异常增暖时期,其增温程度比平均气温明显;2)增暖后中国最低气温的概率分布发生了明显的变化,最低气温偏冷的概率显著减小,偏暖的概率明显增大;3)气候变暖后除西南地区最低气温上升幅度不显著外,其余地区均呈现显著增温趋势。

1970—2013年中国东北地区强冷空气活动特征

利用1970-2013年NCEP-NCAR再分析资料以及中国基本基准825站地面气温均一化数据集,采用改进后的三维风速轨迹倒推方法,追踪了冬半年(10月至次年4月)入侵中国东北的强冷空气路径.结果表明:有西北路径230次,偏西路径75次,偏北路径101次.临近爆发前的环流演变导致三类冷气团大幅增温,削弱了不同源地的位温差异.偏西路径年频次减少幅度为0.26次/10a,而其他两类年频次没有明显变化趋势.相比之下,偏西路径强冷空气主要影响中国东北地区;西北路径强冷空气在东北地区能持续2.4d以上,并且对中国中东部以及南方地区的影响强于偏西路径;偏北路径强冷空气更易于在东北地区以及中国中东部地区造成异常低温事件,在南方地区可以形成持续2.8d以上的冷害.

广西南宁郊区杧果园小气候初步研究

在冬半年(9～2月),对广西南宁市郊杧果园内及空旷地主要气象要素进行对比观测,结果表明,①果园内日平均光照强度为7 390 lx,比空旷地(13 830 lx)减少46.6%。②果园内日平均气温为21.3℃,比空旷地(21.5℃)低0.2℃;气温日较差比空旷地低0.1℃。③果园内土壤浅层(0～20cm)日均温为20.4～21.1℃,比空旷地(23.3～24.4℃)低1.8～2.8℃;果园内土温日较差为0.5～6.8℃,比空旷地(1.3～12.8℃)低0.8～6.0℃。④果园内日均相对湿度为77%,比空旷地(74%)高3%。⑤果园内日均风速为0.26m/s, 比空旷地(1.25m/s)低79.2%。观测数据表明,杧果园内光照强度减弱、温度日较差降低、相对湿度升高、风速减少的效果极为显著。

天水地区冬半年最低气温的概率分布特征

根据1971-2007年天水7个站冬半年(11月-翌年4月)平均最低气温资料,使用统计检验的方法,分析了近40a天水冬半年最低气温的突变事实,在此基础上给出了气候变暖前后最低气温的概率分布,比较了变暖前后天水最低气温空间分布的差异。结果表明:1)20世纪90年代中期天水冬半年最低气温发生了显著突变,进入异常增暖时期,其增温程度比平均气温明显;2)增暖后天水最低气温的概率分布发生了明显的变化,最低气温偏冷的概率显著减小,偏暖的概率明显增大;3)气候变暖后除关山地区最低气温上升幅度不显著外,河谷、渭北地区最低气温均呈显著增加趋势。

庆阳冬半年最低气温的变化特征分析

为了研究庆阳市冬半年最低气温变化特征,分析气候变化对农业生产的影响,根据庆阳有代表性的3个站的冬半年平均最低气温资料,使用统计检验方法,分析了1960年以来庆阳冬半年最低气温的时空变化规律及最低气温突变事实。结果表明:庆阳在55年以来,冬半年最低气温在波动中呈上升趋势,以南部塬区最为显著。在资料分析期内,最低气温均发生显著突变,进入异常增暖时期。因此,庆阳各地的冬半年最低气温的波动升高,农耕期延长,热量资源增加,为当地的特色农业及农业产业结构调整带来新的发展空间,但由此带来的病虫害流行蔓延风险增大,应引起重视。

采用华山松树轮宽度重建秦岭东缘近百年冬半年温度

建立了秦岭东缘高海拔华山松树轮宽度年表,年表的可靠时段是从1911年到2005年(子样本强度大于0.8),基于此年表重建了秦岭东缘过去百年来冬半年(上年12月到当年4月)温度变化,重建方程的方差解释量为51%。重建序列有3个温暖时段:1938～1944年,1958～1967年和1998～2005年;两个冷时段:1945～1957年和1968～1976年。自1968年以来,温度开始上升,但温度变化幅度未表现出明显异常。秦岭东缘和华北、华中及华东邻近,本文重建的温度序列与这3个区域的温度变化在低温、高温时段对应一致,而且相关显著,都表现出自1970s以来的升温趋势。表明在秦岭东缘采用高海拔华山松重建冬半年温度具有很大的潜力。

干季贵州省东西部区域干湿状况差异分析

利用贵州85个气象观测站1960年10月-2010年3月逐日平均气温、降水量、小型蒸发量等资料,选用线性趋势、M-K突变、Morlet小波、积温干燥度指数以及气候干湿指数等方法,对贵州干季(10月-翌年3月)气象干旱进行分析。结果表明:(1)1960-2010年贵州东西部区域干季降水量均无显著线性变化趋势,但有一定的阶段性变化特点;西部区域2002年之后降水量呈极显著减少趋势,其线性变化率为-59.5mm·10a^(-1)(P<0.01),东部区域2005年之后降水量呈极显著减少趋势,其线性变化率为-97.7mm·10a^(-1)(P<0.01)。21世纪前10a贵州东西部区域气象干旱均呈加重趋势。两区域降水量的突变时段和周期性特征均存在显著性差异(P<0.05),西部区域1979年发生由多到少的突变,存在5~7a的周期振荡,东部区域1995年发生由多到少的突变,存在2~3a的周期振荡。(2)近50a西部区域的积温干燥度、气候干湿指数的变化比东部区域明显偏大、偏低,西部区域的气象干旱比东部区域偏重。(3)贵州东西部区域的积温干燥度、气候干湿指数与降水距平百分率线性拟合率均较高,R^2均在0.8以上,但西部区域更高,积温干燥度和气候干湿指数均能真实体现贵州东西部区域干季气象干旱程度。

珠三角地区近38年冬半年降水量变化特征及干旱成因分析

根据1970-2008年珠江三角洲地区22个气象观测站逐月降水量资料,利用滑动平均、EOF分析和小波分析等方法分析该地区冬半年降水量的变化特征,并从大气环流场角度分析其干旱成因。结论显示:珠三角地区冬半年降水量变化分布具有很高的同步性以及明显的6～7年周期变化特征,并且在未来一段时间内冬半年降水量可能仍继续偏少;从大气环流场来看,极涡偏弱,欧洲槽偏强,巴尔喀什湖附近高压脊偏强,冷空气活跃,而中纬度西风带扰动不足,南支槽活动偏弱,冷暖空气对峙少,是造成珠三角地区冬半年干旱的主要原因。

我国冬半年局地气温对北半球增暖响应的特征分析

采用主分量分析（ＰＣＡ）与回归分析相结合的方法，研究北半球气候变化与我国区域气候变化的一些统计学关系。根据北半球平均增暖的条件，推求我国各地气温变化的统计估计模型，借助某些一般大气环流模式（ＡＧＣＭ）数值试验结果，计算并分析了在ＣＯ２浓度倍增时，我国各地增温幅度及其置信区间。结果表明：我国各区域与北半球平均增暖趋势基本同步，但幅度不一；我国增暖敏感区主要在西北、华北和东北。