Interdecadal correlation of solar activity with Tibetan Plateau snow depth and winter atmospheric circulation in East Asia

Studies on the impact of solar activity on climate system are very important in understanding global climate change. Previous studies in this field were mostly focus on temperature, wind and geopotential height. In this paper, interdecadal correlations of solar activity with Winter Snow Depth Index (WSDI) over the Tibetan Plateau, Arctic Oscillation Index (AOI) and the East Asian Winter Monsoon Index (EAWMI) are detected respectively by using Solar Radio Flux (SRF), Total Solar Irradiance (TSI) and Solar Sunspot Number (SSN) data and statistical methods. Arctic Oscillation and East Asian winter monsoon are typical modes of the East Asian atmospheric circulation. Research results show that on interdecadal time scale over 11-year solar cycle, the sun modulated changes of winter snow depth over the Tibetan Plateau and East Asian atmospheric circulation. At the fourth lag year, the correlation coefficient of SRF and snow depth is 0.8013 at 0.05 significance level by Monte-Carlo test method. Our study also shows that winter snow depth over the Tibetan Plateau has significant lead and lag correlations with Arctic Oscillation and the East Asian winter monsoon on long time scale. With more snow in winter, the phase of Arctic Oscillation is positive, and East Asian winter monsoon is weak, while with less snow, the parameters are reversed. An example is the winter of 2012/2013, with decreased Tibetan Plateau snow, phase of Arctic Oscillation was negative, and East Asian winter monsoon was strong.     

基于历史文献的1470-2008年中国西北地区气候干湿序列分区重建

基于历史文献中的旱涝灾害记录,采用5级制划分的旱涝灾害等级,使用系统聚类法将中国西北地区19个站点划分为7个分区,利用湿润指数公式重建了西北地区7个分区1470-2008年的年分辨率干湿变化序列,比较分析了各分区干湿气候变化的阶段特征、周期性及跃变现象。结果表明：重建序列信度较高,可用作气候干湿变化研究。西北地区7个分区1470-2008年干湿变化存在着11 a、25~35 a和80~100 a的3类周期变化。其中,11 a和25~35 a的两个周期变化在整个分析时间段内表现得较为稳定;80~100 a的周期变化则表现的较不稳定。世纪尺度和气候代尺度的跃变信号各区皆有出现,位于研究区两边的陕西和玉树地区出现最少,宁夏和格尔木地区次之;位置居中的兰州、张掖、西宁等地区跃变信号出现最多,是气候干湿变化的敏感地带。检测出的干湿跃变信号主要集中在17世纪前后,近百年气候干湿变化则相对稳定。     

中国西北干旱半干旱区近46 a秋季气候变暖分析

 利用中国西北干旱、半干旱区137个测站,近46 a年平均地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了西北区秋季气温对气候变暖的响应。结果表明：①中国西北干旱、半干旱区秋季气温增温明显,近46 a增温率0.36 ℃/10a. 从1971年开始气温呈增加趋势,1988年有一次显著突变,其后达到一个更显著的增暖时期。②秋季气温标准差在青海高原西部、新疆东部—北疆和内蒙古是一个高值区。③秋季区域平均气温单调增温而无明显转型期,全区性的前10个偏热年,80%出现在1990年以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右和22 a的周期,无论从年代际的变化来看,还是从20 a以上的气候变化层次来看,振幅向高温增大,气温趋势仍在居高不下的位置。④秋季气温存在演变的地域差异,新疆区和蒙陕甘宁青区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区秋季气温异常细分为蒙陕甘宁区、北疆区、南疆区和高原区。西部干旱、半干旱区秋季气温的转折大致在20世纪60年代末期至70年代初期,由下降转为上升;各区秋季气温在1987—1988年发生一次突变。     

北极涛动对中国冬季气候的影响

1IntroductionIt is noteworthy that there is significant association between the surface climate over northern continents and atmospheric circulation (Hurrell, 1995, 1996; Gong and Ho, 2002a). Thompson and Wallace (1998) pointed out that the leading empirical orthogonal function of the wintertime northern hemisphere sea level pressure field resembles the North Atlantic Oscillation but with more zonally symmetric appearance. This annular-like mode in the northern extratropical circulation, wh…     

Influence of Arctic Oscillation on winter climate over China

In this study the relationship between the Arctic Oscillation (AO) and climate in China in boreal winter are investigated. Correlation analysis for the last 41 years shows that the winter temperature and precipitation in China change in phase with AO. High positive correlation (>0.4) between temperature and AO appears in the northern China. High correlation coefficients between precipitation and AO cover the southern China (close to the South China Sea) and the central China (between 30o-40oN and east of ~100oE), with the values varying between +0.3 and +0.4. It is found that during the past several decades the precipitation was strongly affected by AO, but for the temperature the Siberian High plays a more important role. At the interdecadal time scale the AO has significant influence on both temperature and precipitation. Multivariate regression analysis demonstrates that AO and the Siberian High related variance in temperature and precipitation is 35% and 11% respectively. For precipitation, however the portion is rather low, implying that some other factors may be responsible for the changes in precipitation, in addition to AO and the Siberian High.     

两种干湿气候类型评价方法在内蒙古地区应用比较

Holdridge可能蒸散率(PER)和徐文铎湿润指数(HI)在内蒙古地区的应用结果表明:两种干湿气候类型划分差异主要体现在半干旱和亚(半)湿润区,其余气候类型地域分布比较一致。其年代变化的共同点是半干旱区+干旱区+极干旱区面积逐年增加,亚(半)湿润区+湿润区面积逐年减少。PER分类与降水量分布规律明显,而HI分类更多体现了温度和降水的综合影响。在考虑下垫面特征的情况下,徐文铎湿润指数更符合内蒙古地区干湿气候带划分。30 a温度与降水相关分析表明:温度呈显著增加趋势,而降水的下降趋势属正常气候波动。     

气温变暖对西北西风带冬季气温的影响分析

利用中国西北西风带139个气象站1961—2006年历年冬季气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、滑动t-检验、子波分析和功率谱分析等方法,分析了46 a西北西风带冬季气温对气候变暖的响应。结果表明:①中国西北西风带冬季气温近46 a增温率为0.55 ℃/10a. 增温显著的地方是陕西西部、甘肃、宁夏、内蒙古大部、青海中北部-塔里木盆地。仅青海的河南州局地有显著的下降趋势。表明除青海高原局部地区外其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖。②大部分区域冬季气温的年际变化稳定性差,青海高原相对稳定。③冬季气温的演变在西风带一致性程度较高。从20世纪60年代中期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期,21世纪初略有回落;全区性的前10个偏热年,80%出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右的年际周期,在20 a以上的气候变化层次上,气温趋势还处在偏高的位置。④冬季气温演变存在地域差异。一是蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反;二是蒙陕甘宁区和青海新疆区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区冬季气温异常细分为蒙陕甘宁区、高原区、北疆区和南疆区4个分区。冬季气温的转折高原区有异于其他区域,高原区单调增温,无明显转折,而其他区基本一致,在70年代初期转为上升,90年代中期转为下降阶段;冬季气温的突变也是高原区有异于其他区域,高原区1997年发生一次突变,而其他区域则一致为1986年突变。     

西太平洋副热带高压的年代际变化 及其气候影响

西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统，本文主要分析了其年代际尺度的变化。发现在１９７９／１９８０年前后，其强度和范围发生了一次明显的年代际尺度的变化。１９８０年代以来，副高明显偏强，范围向西向南显著扩展。副高的年代际变化也对我国东部地区的气候产生了显著的影响。主要表现在近２０多年来长江中下游地区夏季降水显著增加，华南地区夏季气温显著偏高，以及西太平洋２０°Ｎ以南台风活动相对偏弱而２０°Ｎ以北洋面台风活动相对增强。副高的年代际变化与冬、春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系。     

气候变化背景下中国玉米生产潜力变化特征

玉米作为中国第一大粮食作物,探究其生产潜力在气候变化背景下的时空变化特征对中国有效应对气候变化具有重要意义。论文结合全球农业生态区模型、极点对称模态分解方法和集对分析方法,探讨了中国玉米生产潜力的周期性波动特征及长期变化趋势,进而分析了其空间格局演变过程。结果表明：1960—2010年间,中国玉米生产潜力呈增加趋势,由1960年代的9.10亿t增至2000年代的9.45亿t左右。在年际尺度上,中国玉米生产潜力主要以准3 a和准5 a的周期进行波动;在年代际尺度上,存在准10 a和准20 a的波动周期。其中,准3 a的周期波动是中国玉米生产潜力长时间变化的最主要特征,这主要是受年降水量变化的影响。从空间格局来看,中国玉米生长适宜区主要集中在加格达奇—锡林浩特—临河—西宁—天水—中甸沿线以东;1960—2000年间,玉米生产潜力界线在中国东北部和临河—西宁沿线发生了较为明显的移动。华北平原、辽河平原、四川盆地等地区的玉米单产潜力变化趋势具有较强的一致性,松嫩平原、三江平原、关中盆地、长江中下游平原等地区的玉米单产潜力变化过程与上述地区恰好相反。在这2类地区,玉米单产潜力的变化均较显著,但变化方向在年代际尺度上具有交替性。     

阿克苏河径流变化与北大西洋涛动的关系

使用小波、交叉小波多尺度分析、相关和突变检验以及线性趋势等方法研究了阿克苏河天然径流与北大西洋涛动的关系。结论如下：（1）对NAO与阿克苏河径流的年代际变化、周期、相关等分析表明两者关系密切;（2）交叉小波谱表明：阿克苏河径流与NAO在年、冬季和夏季各周期尺度上的20世纪90年代相关性高,相关显著区多集中在90年代;（3）阿克苏河径流与NAO年代趋势强弱变化具有一致性;（4）NAO突变影响阿克苏河径流突变;（5）NAO通过大气环流变化来影响阿克苏河流域温度和降水,进而影响其径流。     

青海德令哈地区千年来降水量的突变分析

根据青海省德令哈地区海拔3500~4000 m左右的祁连圆柏树木年轮资料重建的该地区公元1000年以来的年降水量变化,使用滑动 t检验和滑动F检验等气候突变检测方法对千年降水量30年气候均值和均方差的突变进行了分析,探讨了气候突变的可能原因。研究发现,德令哈地区千年来降水量的30年气候均值和均方差发生了多次显著突变,其中均值突变14次、均方差突变8次;太阳活动极小期内的降水量与其前后同时段内降水量的均值相比存在显著差异;降水量突变发生的时间和方向与太阳活动异常较为一致,因此推测太阳活动的长期变化是导致德令哈降水量发生突变的主要原因。近一个多世纪以来,德令哈地区的降水量突变与东亚夏季风的年代际变化有密切联系。德令哈降水量发生突变的时间与我国东部地区相比具有一定的超前性,对预测降水量的长期变化趋势具有重要的指示作用。     

榆林地区1970-2010年气候因子变化特征分析

榆林位于陕西省黄土高原和内蒙古毛乌素沙地的交接地带,是我国北方农牧交错带的典型地区,地理环境复杂多样,致使该地区生态环境比较敏感,极易受到气候变化和人类活动的影响和干扰。为探讨榆林地区气候变化的发展趋势和特征,基于1970-2010年气象资料,对榆林地区5个气象指标（平均最低气温、平均最高气温、平均气温、降水量和太阳辐射）进行空间插值,进而分析了各指标的季节和年际变化特征,即趋势变化、周期性变化、突变特征。结果表明,榆林地区气温呈现上升的趋势,春季和冬季的气温增幅对全年的增温贡献较大;降水量波动变化较大,夏季降水量减少比其他季节明显。20世纪80年代的降水量较大,90年代前期和中期降水量减少,而90年代后期降水量出现了回升趋势;41 a来的太阳辐射呈现下降的趋势,夏季太阳辐射的减少对全年太阳辐射的减少贡献较大。5个气象指标的周期性变化在大时间尺度上（如25~32 a）变化比较稳定,在小时间尺度上差异比较明显;降水量和平均最低气温在三类时间尺度（如5~15 a、15~25 a和25~30 a）上的周期比较明显。另外,除春季降水量外,其他季节的气象因子在1970-2010年期间变化频率有增加、时间间隔减少的趋势,说明最近10~20 a榆林地区气候变化比较活跃。对榆林地区气候变化特征进行分析,为进一步揭示气候变化下榆林地区农业生产系统的影响机理提供理论基础,为当地政府制定农业生产政策提供决策支持。     

大面积开荒扰动下的三江平原近45年气候变化

黑龙江省三江平原近45年来，经过大规模的开荒，农田已取代原来的沼泽和沼泽化湿地，成为现今三江平原的主要景观类型，其下垫面发生了巨大变化，采用1955－1999年三江平原地区21个气象台站的气温，降水，日照时数和气压4个要素的资料，分析近45年来三江平原的气候变化和发展趋势：用Yamamoto法和Mann-Kendall法对5年滑动平均的区域季节和年时间序列进行突变检测，定量地认述了三江平原地区的气候变化事实，对于各气候要素出现在20世纪60年代，70年代和80年代的突变事实，尤其是20世纪70年代以来的阶梯式的持续变暖事实，认为三江平原区域气候系统内部的变化可能是引起这些突变的直接原因。     

天山北坡西部树木年轮对气候因子的响应分析及气温重建

利用博尔塔拉蒙古自治州三个采点的树轮宽度年表,通过相关和响应面分析的方法,分析三个树木年轮宽度对气候因子的响应。分析表明,三个年表与博州地区的年平均最低气温和7月降水量呈较显著的正相关,且呈现相同的响应,仅在气温偏低时,三个年表响应不一致。通过分析,选择年最低气温作为重建对象,具有明显的树木生理学意义。利用树轮年表重建了博州1576—2002年的年最低气温,通过逐一剔除检验,发现重建值稳定可靠。在427 a中,存在2~3 a和40~50 a左右的周期性振荡,1631年、1832年 、1920年和1961年左右发生过突变。     

1981-2010 年柴达木盆地气候要素变化特征及湖泊和植被响应

以1981-2010 年柴达木盆地及其周边气象站点逐月气温和降水量资料为基础, 通过气候趋势分析、气候突变分析等方法, 研究了柴达木盆地气候要素的变化特征, 并结合Landsat TM/ETM+影像、NOAA/AVHRR-NDVI和EOS/MODIS-NDVI 数据, 研究了近30 年来柴达木盆地湖泊面积和植被生长的动态变化及其对气候要素的响应。结果表明:① 1981-2010 年, 柴达木盆地气温整体升高, 秋冬增幅最为明显, 年平均气温在1997 年发生暖突变, 1998 年以后升温趋势显著。② 1981-2010 年, 柴达木盆地年可利用降水量经历了“减少—增加—减少—增加”的变化, 但整体呈增加趋势, 1980-1985 年、1990-2001 年, 年可利用降水量呈减少趋势;1985-1990 年、2001-2010 年, 年可利用降水量呈增加趋势。③ 柴达木盆地湖泊面积受夏季可利用降水量影响显著, 1985-2010 年, 托素和冬给措纳湖泊面积呈“扩张—萎缩—扩张”变化;1985-1990 年, 湖面轻微扩张;1990-2001 年, 湖面明显萎缩;2001 年以后, 湖面显著扩张。④ 柴达木盆地植被生长受生长季可利用降水量影响显著, 1982-2010 年柴达木盆地植被生长呈“退化—改善—退化—改善”变化, 但整体呈改善趋势;1982-1985 年植被轻微退化, 1985-1990 年植被轻微改善, 1990-2001 年植被显著退化, 2001 年以后植被显著改善。     

60年来黄河流域径流量时空变化(英文)

Water discharge data of the Yellow River over the past 60 years was analyzed using the continuous wavelet transform (CWT) and Mann-Kendall (MK) test methods to identify spatial and temporal variation patterns. Potential connections between water discharge in the Yellow River Basin and El Ni o/Southern Oscillation (ENSO) were also examined by the cross wavelet and wavelet coherence methods. CWT results show that the periodic oscillations in water discharges had occurred at the temporal scales of 1-, 2to 4-, 6to 8and 10to 22-year. It was also found that at the annual timescale (1-year) the phase relations between water discharge and ENSO were indistinct probably due to the strong influence by human disturbances. However, over the longer time scales, the phase relation becomes much clearer with an anti-phase relation being found mainly at inter-annual scale (2to 8-year) and in-phase relation at decadal scale (16to 22-year). According to the MK test results water discharge at most stations except Tangnaihai have decreased significantly and the abrupt change occurred in the mid-1980s or the early 1990s. The changes in water discharge were found to be influenced by both climate changes and human activities. Before 1970 the change in water discharge was positively related to precipitation variations in the river basin, but after 1970 the decrease in water discharge has been largely caused by various human activities including constructions of reservoirs, water abstraction and water-soil conservation with water abstraction being the main cause.     

1901-2012年陕西降水、气温变化特征

利用英国东英格兰大学气候研究中心CRU最新发布的1901-2012年的月平均气候资料,分析陕西近百年降水、气温的时空分布特征。结果表明:(1)年平均降水南北差异较大,陕南降水多且年际变化最大,西安为年际变化的第二高值中心。(2)陕西降水具有明显的年代际变化周期,20世纪40年代之前降水变化较平缓,40年代后降水变化幅度变大,异常偏多或偏少的年份较多。(3)降水的EOF1表现为整体的正异常,体现了陕西年平均降水的一致变化,EOF2主要表现为陕西南部和陕西东北部的反相位振荡,且具有显著年际变化周期。(4)陕西气温近112年有两个偏冷期:20世纪20年代之前和50年代到90年中期,20世纪20年代到50年代和90年代后期以来为偏暖期。与全国气温变化不同,第二个暖期是从90年代开始迅速升温,滞后于全国气温变化,且气温的最高值出现在90年代而不是40年代。(5)气温的第一模态解释了总模态的88.4%,且表现为陕西一致的正异常,表明陕西平均气温空间变化的一致性,Morlet小波分析显示其有2~4年的周期震荡和16年左右的年代际变化周期。     

气候突变:有关概念的介绍及一例分析—我国旱涝灾情的突变

本文介绍、评述了气候突变及其有关的一些概念,并应用突变检验方法对我国16个敏感性站点510年来旱涝灾情作了分析。     

巴丹吉林沙漠周边地区近50 a来气候变化特征

 利用巴丹吉林沙漠周边9个气象站的1960—2009年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度和日照时数及1960—2008年逐月平均风速的观测资料,运用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区近50 a来气候变化特征。结果表明,近50 a来,巴丹吉林沙漠周边地区年平均气温以0.40 ℃/10a的速率显著升高;四季平均气温的升高亦很显著,以冬季的升温速率最大;年、季节平均最高气温和平均最低气温均呈显著升高趋势;年、季平均日较差则显著减小,且以最低气温的升温速率大于最高气温的升温速率为特点。年降水量以0.87 mm/10a的速率呈不显著增加趋势;各季节降水量变化略有差异且均不显著,春季降水量略有减少,夏、秋和冬季略有增加。湿润指数的变化不明显,总体来看,年和冬季湿润指数略有增大,春、夏和秋季湿润指数略有减小。年日照时数以34.8 h/10a的速率显著增加,各季节日照时数亦均有增加趋势,其中春季增加最为明显。年平均风速以-0.092 m·s-1·(10a)-1的速率呈显著减小趋势;各季节平均风速均显著减小,以冬季的减小速率最大。     

用树轮灰度重建乌孙山北坡4—5月平均最低气温

利用2006年采自新疆伊犁乌孙山北坡3个采点的树轮样本,建立了树轮宽度年表,采用树轮图像分析法进一步建立了3种宽度年表和5种灰度年表。相关分析发现,在所有参数年表中乌孙山北坡3个树轮标准化全轮灰度年表序列与该地区4—5月平均最低气温显著相关,相关系数最大可达-0.552。经多方面检验可知,利用树轮标准化全轮灰度年表重建该地区过去324 a 的4—5月最低气温是可信的。通过对重建最低气温序列进行功率谱分析发现乌孙山北坡4—5月最低气温具有31 a、36 a和48 a的变化准周期;小波分析证实,31~32 a的低频变化周期最为显著,1800年以前,震荡随时间推移逐渐减弱,周期逐渐缩短,19世纪后期震荡加强,进入20世纪,震荡减弱,逐渐趋于稳定。4—5月平均最低气温经历了11高11低的变化阶段。