1736-2010年华南前汛期始日变化

根据清代华南雨雪分寸记载的内容、特点,参照华南地区前汛期降水特征,提出了利用雨雪分寸记载重建华南前汛期开始时间的方法,重建了1736-1911年福州与广州前汛期开始日期变化序列;并利用福州与广州(分别始于1953和1952年)逐日降水观测记录辨识了器测时期两地前汛期的逐年开始时间;据此分析了过去300年华南前汛期开始日期的年-年代际变化特征。结果表明:1736-2010年间,福州、广州两地前汛期开始时间平均为5月第1候;但存在显著的年际和年代际波动,其中重建时段(1736-1911年)的主周期为2~3年、准10年和准40年,器测时段的主周期为2~3年、准10年和准22年。在年际尺度,重建时段福州和广州前汛期开始时间最早的年份均为4月第4候,最晚的年份则分别为5月第6候和6月第1候;而器测时段两地前汛期开始时间的最早年、最晚年均为4月第4候和6月第1候。在年代际尺度,重建时段福州和广州相邻年代最大变幅分别为2.2候和1.6候;器测时段福州和广州相邻年代最大变幅则分别为2.5候和2.4候。     

1766～1911年黄河中游汛期水情变化特征研究

根据1766～1911年万锦滩汛期涨水情况的历史文献记录,重建研究时段内黄河三门峡断面逐年汛期流量R(109m3/a)和汛期开始时间T(侯尺度),其平均水平分别为径流量R=51.06×109m3/a,汛期开始时间T平均情况为7月上旬(7月第2个侯),对应于梅雨结束平均日期。研究时段内,1840 s前流量平,汛期开始时间总体较稳定;1840～1850 s流量普遍偏丰,汛期到来偏晚;1860 s开始流量减少,汛期提前,此阶段持续约40 a左右,是近300 a中黄河中游产流微弱持续最长的1个时期。     

华南前汛期起讫日期的年际变化及与前汛期降水的关系

根据国家气候中心最新颁布的华南前汛期业务监测标准,采用小波分析、合成分析、相关分析等统计方法研究了1961~2014年华南前汛期入汛日期、出汛日期、持续时间及前汛期累计降水量异常的变异特征。结果表明：华南前汛期入汛日期的年际变化特征主要表现为7~8 a及准2 a周期,年代际变化特征主要表现为20世纪60至70年代入汛偏晚,80年代入汛偏早;华南前汛期出汛日期的年际变化特征主要表现为6~7 a周期,年代际变化特征表现为20世纪60年代中期前出汛偏早,70年代中期以来出汛偏早。华南前汛期入汛早晚对其持续时间及累计降水量有很好的指示意义,表现为入汛越早,华南前汛期持续时间偏长的可能性越大,对应前汛期累计降水量偏多。     

“过去300年中国东部季风区雨带进退图谱与模拟诊断”研究进展

“中国季风环境在不同时间尺度上的演化历史及其驱动机制”是我国全球变化研究所关注的核心科学问题之一。为深入系统地开展对这一问题的研究,国家自然科学基金委员会的《全球变化及其区域响应科学研究计划》在“十五”期间陆续启动了一系列重点项目,“过去300年中国东部季风区雨带进退图谱与模拟诊断”项目（编号40331013,2004年初起实施）就是其中之一。本项目旨在利用丰富的清代雨雪档案记载,重建1736年以来黄河中下游地区与江淮流域35⁴0个站点时间分辨率为月、季的降水序列;并分析该区域1736年以来年、年代际降水变化与雨带进退的时空特征分析,诊断该区域过去300年特征时段降水变化的成因及其动力学机理     

1766年以来黄河上中游汛期径流量变化的同步性

依据清代陕县万锦滩志桩水位记录和阿尼玛卿山祁连圆柏树轮,分别重建器测资料之前的三门峡和唐乃亥黄河汛期径流量,得到1766~2000年河源与中游年际分辨率的汛期径流量序列。中游与河源段流量都存在着具有明显阶段性的4~6 a周期和50 a周期,前一周期在1820年代前后与1960年代前后一致,而后一周期则基本贯穿两流量序列的置信区间之内。交叉小波分析显示,两者在年代际尺度上相关性最好,而在年际尺度上,则有非常明显的中游变化滞后于河源3~5 a的现象。年代际规模上黄河上中游的枯流首先是自然变化的结果。     

1736年以来西安气候变化与农业收成的相关分析

基于清代雨雪与农业收成等档案记载及现代气象观测记录,根据西安冬季降雪与平均气温之间的统计关系、降水入渗与水量平衡模型,分别重建了西安1736~2000年冬季平均气温与4季降水序列,并分析了该地区气候变化特征及其对1736~2000年农业收成的影响。主要结论如下：(1) 西安的冷暖变化存在明显的百年际波动：其中18世纪相对温暖,19世纪寒冷,20世纪又转为温暖,且增暖趋势极为明显。(2) 西安的降水变化存在明显的年代际波动。自1736年以来,共经历了6个多雨期与7个少雨期,其中多雨期的平均雨量比少雨期多16%。(3) 气候变化对农业收成的影响极为明显。其中夏季降水量与秋收关系显著,而夏收又与前一年秋~当年春季的降水明显相关,且大多数严重歉收年均由降水明显偏少而致。虽然温度的年际变化与收成没有显著的联系,但温度年代际变化,即气候的冷暖阶段变化却与收成的阶段性变化关系密切。     

华中地区历史物候记录与1850-2008年的气温变化重建

根据历史日记中的华中地区春季植物物候、清代档案中的湖南4地降雪日数记载和区内5个树轮宽度年表,以及植物物候期、雪日观测记录等代用资料;以器测的华中整个地区的逐年气温距平为校准序列,采用逐步回归方法,结合逐一剔除法验证和方差匹配技术,重建了1850-2008年华中地区年均气温变化序列。结果表明:1自1850年以来,华中地区气温变化以年际至年代尺度波动为主要特征;但至1990年以后则迅速增暖,并超出了原有的年代际波动水平;而1920s中期至1940s中期的温暖尽管也持续了20年,但其温暖程度显著低于1990s-2000s。其间,最寒冷年代则分别出现在1860s、1890s及1950s,最寒冷的年份为1893年。2华中地区1850年以来的气温年代际波动周期为10~20年和准35年,其中1920s以前主要为12~14年,但自1940s开始则转为18~20年以及准35年。     

广东北江流域前汛期降水与全球海温及遥相关的相关性研究

以广东北江流域18测站1965~2007年的月降水数据为基础,统计发现该区域降水前汛期突出,后汛期不明显,年内降水呈明显的"单峰型"分布。Mann-Kendall趋势检验表明,4月、5月降水主要呈下降趋势,6月降水主要呈上升趋势。考虑到前期海温及遥相关指数对降水具有预测性的指示意义,本文将流域前汛期各月份降水经验正交函数(EOF)分析的第一模态时间系数与同期及前期1~12月全球海温及10种遥相关指数进行时滞相关。结果发现影响前汛期各月降水的海温异常关键区并不局限于广东近海,各月的海温异常关键区、遥相关指数及其影响时段存在较大差异。海温异常关键区面积各月均表现为负相关海域大于正相关海域;4月、5月正相关海域主要分布在南半球,6月正相关海域主要分布在北太平洋海域;有些海区在滞后0~12月均与前汛期降水相关显著。研究有助于减少广东北江流域前汛期降水预报的不确定性,为指导工农业生产及防灾减害提供一定的科学依据,也可为研究区域气候变化规律及其影响因素提供一种思路。     

过去千年中国不同区域干湿的多尺度变化特征评估

依据近年发表的新成果,对中国过去千年干湿的年至百年尺度变化特征进行了总结梳理与对比分析,综合评估了20世纪干湿变幅的历史地位。主要结论是：① 根据历史文献记载重建的东中部各区干湿序列在1400年以后均达高信度,但其前因存在记录缺失,仅有半数时段的重建结果达高信度。在东北及内蒙古东部,根据不同地点湖沼沉积物记录揭示的区域干湿百年尺度变化特征在多数时段不一致。在西部的黄土高原、河西走廊、新疆中北部、青藏高原东北部和东南部等地区,利用不同地点树轮资料重建的干湿序列显示的干湿变化特征在区内一致性高。② 过去千年中国各地干湿变化均存在显著的年际、年代际和百年尺度周期。其中准2.5 a、60~80 a和110~120 a等尺度的周期为所有地区共有;3.5~5.0 a、20~35 a等尺度周期则主要发生在东北、东中部地区、黄土高原和青藏高原;而准45 a周期则只发生在东北和东中部地区（均超过90%信度水平）;各区域间的干湿变化位相并不同步。③ 尽管已发现青藏高原东北部20世纪很可能是过去3000 a最湿的世纪之一,但其他大多数区域的重建结果显示：20世纪的干湿变幅在年代际尺度上均未超出其前各个时段的变率范围。     

黄河中下游地区降水变化的周期分析

根据利用清代雨雪档案重建的黄河中下游及其4 个子区域1736~2000 年的逐年降水序列, 采用小波变换方法, 分析了该区降水变化的周期特征, 探讨了影响降水周期变化的可能 驱动因子。结果表明: 黄河中下游地区的降水, 具有2~4 年、准22 年及70~80 年等年际与年代际的振荡周期。其中, 2~4 年周期与El Nino 事件关联, 在El Nino事件发生的当年或第二年, 黄河中下游地区的降水比常年偏少; 而准22 年及70~80 年的周期, 与wolf 太阳黑子相对数的周期变化及太平洋年代际振荡(PDO) 信号有关。但在70~80 年的周期尺度上, 太阳活动与降水变化的对应关系在1830 年以前表现为太阳活动偏强(弱) 时, 降水偏少(多); 1830 年以后, 太阳活动的周期演变为80~100 年的更长周期, 因这一阶段可能受到由于人类活动加 强而致的温室气体浓度升高等因素的干扰, 太阳活动与降水之间的关系明显减弱; 而PDO 与降水的对应关系则表现在全时域上, 且在近100 多年, PDO 与降水之间的相关关系逐渐加强, 特别是在1940s 以后达到最大。     

Variations in the starting date of the pre-summer rainy season in South China, 1736–2010

The starting dates of the pre-summer rainy season during historical times （1736- 1911） in Fuzhou and Guangzhou of South China, were determined and reconstructed on the basis of historical documents in the Yu-Xue-Fen-Cun archive, together with observed features of precipitation during the pre-summer rainy season. In addition, starting dates of the pre-summer rainy season from 1953 in Fuzhou and from 1952 in Guangzhou were reconstructed for the instrumental period. These data allowed for analyses of inter-annual and inter-decadal changes in the starting dates of the pre-summer rainy season in South China over the past 300 years. Results show that the mean starting date of the pre-summer rainy season in South China was the first pentad of May; in addition, periodicities in the starting dates of 2-3 years, 10 years, and 40 years were detected during the period 1736-1911, and of 2-3 years, 10 years, and 22 years during the instrumental period. From 1736 to 1911, the earliest starting dates at Fuzhou and Guangzhou both occurred at the fourth pentad of April, while the latest starting dates were at the sixth pentad of May in Fuzhou and the first pentad of June in Guangzhou. During the instrumental period, the earliest and latest starting dates were at the fourth pentad of April and the first pentad of June, respectively, in both Fuzhou during 1953-2010 and Guangzhou during 1952-2010. The maximum difference between neighboring decades during 1736-1911 was 2.2 and 1.6 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively, and during the instrumental period it was 2.5 and 2.4 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively.     

Variations in the starting date of the pre-summer rainy season in South China, 1736-2010

The starting dates of the pre-summer rainy season during historical times (1736-1911) in Fuzhou and Guangzhou of South China, were determined and reconstructed on the basis of historical documents in the Yu-Xue-Fen-Cun archive, together with observed features of precipitation during the pre-summer rainy season. In addition, starting dates of the pre-summer rainy season from 1953 in Fuzhou and from 1952 in Guangzhou were reconstructed for the instrumental period. These data allowed for analyses of inter-annual and inter-decadal changes in the starting dates of the pre-summer rainy season in South China over the past 300 years. Results show that the mean starting date of the pre-summer rainy season in South China was the first pentad of May; in addition, periodicities in the starting dates of 2-3 years, 10 years, and 40 years were detected during the period 1736-1911, and of 2-3 years, 10 years, and 22 years during the instrumental period. From 1736 to 1911, the earliest starting dates at Fuzhou and Guangzhou both occurred at the fourth pentad of April, while the latest starting dates were at the sixth pentad of May in Fuzhou and the first pentad of June in Guangzhou. During the instrumental period, the earliest and latest starting dates were at the fourth pentad of April and the first pentad of June, respectively, in both Fuzhou during 1953-2010 and Guangzhou during 1952-2010. The maximum difference between neighboring decades during 1736-1911 was 2.2 and 1.6 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively, and during the instrumental period it was 2.5 and 2.4 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively.     

1711-1982年云南雨季早晚序列的重建与夏季风变迁

According to the textual research into the historical documents dominated by archives yearly, as well as the verification with several other kinds of data, the later or earlier starting time of the rainy seasons in Yunnan during 1711-1982 has been reconstructed. The analysis indicates that there are obvious fluctuations in the starting date of the rainy seasons in Yunnan in a year or years, and long fluctuation on the decadal scale. The rainy season comes earlier in the early 18th century, later in the 19th century and earlier again in the 20th century. This reflects to a certain degree the gradual change of the summer monsoon in Yunnan. There exists an obvious quasi-3 years cycle, which is related to EI-Nino＇s quasi-3 years cycle, and a 11.3-year cycle which is notably related to the 11-year cycle of the solar activity of starting date of the rainy seasons in Yunnan. Meanwhile, the dissertation finds that the EI-Nino is very important to the starting date of the rainy seasons in Yunnan. The starting date of the rainy seasons in Yunnan often comes later or normally in the year of EI-Nino. However, there is an obvious imperfect period in such influence, which in turn may mean that there is a certain fluctuation in the effect of ENSO on Asian summer monsoon.     

Reconstruction of the starting time series of rainy season in Yunnan and the evolvement of summer monsoon during 1711–1982

According to the textual research into the historical documents dominated by ar-chives yearly, as well as the verification with several other kinds of data, the later or earlier starting time of the rainy seasons in Yunnan during 1711–1982 has been reconstructed. The analysis indicates that there are obvious fluctuations in the starting date of the rainy seasons in Yunnan in a year or years, and long fluctuation on the decadal scale. The rainy season comes earlier in the early 18th century, later in the 19th century and earlier again in the 20th century. This reflects to a certain degree the gradual change of the summer monsoon in Yunnan. There exists an obvious quasi-3 years cycle, which is related to El-Nino’s quasi-3 years cycle, and a 11.3-year cycle which is notably related to the 11-year cycle of the solar activity of starting date of the rainy seasons in Yunnan. Meanwhile, the dissertation finds that the El-Nino is very important to the starting date of the rainy seasons in Yunnan. The starting date of the rainy seasons in Yunnan often comes later or normally in the year of El-Nino. However, there is an obvious imperfect period in such influence, which in turn may mean that there is a certain fluctuation in the effect of ENSO on Asian summer monsoon.     

云南雨季开始期的特征以及与南海季风和印度季风开始期的可能关系

应用EOF、Morlet小波分析方法对云南雨季开始期的时空特征及多尺度周期变化特征进行分析,使用相关分析初步分析印度季风和南海季风开始期与其关系.结果表明：（1）云南雨季开始期的EOF第一模态表明全省雨季开始期一致偏早（晚）,EOF第二模态表明滇中及以东、滇东北、滇东南、滇西南部分地区与滇西、滇西北、滇南大部分地区雨季开始期反相变化的空间分布特征.（2）云南雨季开始期存在着明显的周期性波动,连续小波变换分析表明云南雨季开始期存在2～4年和5～7年的振荡周期.（3）南海季风开始期与云南雨季开始期相关不好,印度季风开始期与云南雨季开始期存在很好的相关性.     

中国西部雨季特征及高原季风对其影响的研究

 利用中国西部269站侯降水资料,对西部的主雨季进行定义,并分析讨论了雨季的空间分布和时间变化特征,结果表明,西部雨季演变是从西北和东南两头开始,相向中部移动,结束期也是如此,两头早中间迟。新疆的主雨季不明显;将西部雨季主要划分为北疆、南疆、高原西部、高原东部、东南区、东北区等6个区。各区降水量逐侯时间变化的分布有3种形态:南疆、高原西部和东南区为单峰型,北疆和高原东部为双峰型,东北区为三峰型。高原东侧和内蒙古西部雨季开始期推迟,结束期提前,雨季有变短趋势,西部其余地方相反,开始期提前,雨季有变长趋势。西部雨季开始期与结束期的年代际变化有同位相振动特征,即两者同时提前或推迟。初步分析了高原季风对西部雨季的影响。     

海河流域雨季气候特征及监测分析

论文采用日降水量和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析环流资料,针对华北(海河流域)雨季监测困难问题,通过对比分析和合理性分析,建立了基于连续气象变量的海河流域雨季监测比湿副高法(简称QSH),并分析了海河流域雨季变化,以期改进该区域雨季监测技术。主要结论为：① 采用比湿副高法QSH监测华北(海河流域)雨季是合理的,在业务应用上具有很好的操作性;② 海河流域雨季平均的开始日期为7月9日,结束日期为8月19日,雨季长度41 d;③ 1961—2019年间海河流域雨季综合强度指数、雨季长度、雨季累计降水量长期变化不存在明显减小、缩短、增加或增大、延长、减少的趋势,但存在明显的年代际变化特征。海河流域雨季每18 a左右有一次强弱周期变化,近年处于较弱时期。     

1796—2015年成都雨季降水量序列重建与特征分析

利用清代雨雪分寸记录和现代器测资料,重建了成都1796—2015年分辨率为年的雨季降水量序列。结果表明,过去220 a间成都的平均雨季降水量为838 mm,19世纪20~40年代、80年代到20世纪10年代、20世纪30~40年代降水偏多,19世纪初到20年代、50~70年代、20世纪20年代、50年代到21世纪初降水偏少,并在1879—1880年发生了由少到多的明显突变;降水最多的10 a为1832年、1896年、1898年、1899年、1903年、1907年、1915年、1921年、1937年和1947年,最少的10 a为1814年、1838年、1865年、1868年、1869年、1872年、1930年、1939年、1970年和2002年。成都雨季降水量存在显著的50~75 a周期,和太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation, PDO)指数在50~70 a信号上存在较强的负相关,且与上一年冬季至当年秋季北印度洋的全球海表温度（SST）及当年夏秋季赤道太平洋的SST也存在较强的负相关,SST偏暖（冷）时,雨季降水量往往偏少（多）。