我国东北地区冬季降水和东亚冬季风的关系研究

利用1961-2011年我国东北地区(包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部)的冬季降水资料,分析了东北地区冬季降水量的时空分布和冬季降水日数的时空分布,对比分析了东亚冬季风对我国东北地区冬季降水的影响. 结果表明：东北地区冬季降水量和降水日数分布有明显的区域差异,以内蒙古东南部、辽宁西北部、吉林西部、黑龙江西南部为低值中心,外围辽宁东部,吉林南部,黑龙江东部、中北部、北部,内蒙古东北部等地区为高值区;冬季降水量年际变化呈增加的线性趋势,1980年代中期以后冬季降水量的高值和低值都有明显的增大;年降雪日数年际变化呈线性增加趋势. 1948-2011年东亚冬季风强度指数的结果表明,东亚冬季风呈明显的线性减弱趋势,弱东亚季风主要集中在20世纪80年代中期以后,除内蒙古东南部等少数区域外,我国东北大部分地区的冬季降水量都和东亚冬季风呈负相关. 对应地,东北地区冬季降水量增大,年际变化的幅度变化增大,降水日数增量较小,这可能与东北地区冬季极端降水天气和干旱天气增加有关. 在东亚范围内,我国东北地区冬季降水多年200 hPa U风增强、500 hPa高压减弱、850 hPa东海南风增强,冬季降水少年则相反.     

1961-2011年西北地区春季降水变化特征及其空间分异性

利用西北地区121个气象站1961-2011年降水量资料, 分析了西北地区春季降水的基本气候特征;通过EOF、REOF、功率谱等方法, 对西北地区春季降水的时空特性进行了研究, 用Mann-Kendall检验法检验西北地区春季降水序列是否存在突变现象.结果表明: 西北地区春季降水空间分布极不均匀, 其空间分布特征是东南部和西北部为多雨区、中间为少雨区.西北地区春季降水在第一空间尺度上为全区一致, 在第二空间尺度上可分为2个自然气候区, 在第三空间尺度上可分为6个自然气候区.从年代际变化来看, 1980年代是近半个世纪来降水最多的10 a, 1970年代是降水最少的10 a;西北地区春季降水的年际变率十分显著, 降水最多的年份是最少年份的3倍多. 1961-2011年间西北地区春季降水发生了明显的突变: 1973年出现了一次趋于减少的突变, 1985年出现了一次趋于增多的突变. 18~19 a的长周期是其主要周期, 其次是5 a和7 a的短周期. 未来20 a西北地区春季降水量呈缓慢下降的趋势.     

吉林近50a来气候的年代际变化特征及其突变分析

利用吉林省50个地面气象站的观测资料对近50 a来吉林气候的年代际变化进行了诊断分析, 结果表明: 吉林省的年平均气温在20世纪50年代呈下降趋势, 60年代为相对低温期, 70年代开始表现出逐渐增温的趋势; 20世纪50年代降水量逐渐减少, 60-70年代为相对降水少的时期, 80年代降水略有增加, 进入90年代以后, 降水量又表现为逐渐减少的趋势. 近50 a来气候的年代际变化经历了一个"冷湿-冷干-暖湿-暖干"的过程.吉林省的最高、最低气温在近50 a内的总体趋势都是上升的, 但从增温率来看, 最低气温大约是最高气温的2.3倍.采用分段线性拟合的方法对吉林省年降水量和年平均气温进行气候突变的检验, 发现年降水量在1977和1987年各有一次突变, 年平均气温只在1969年发生了一次突变.     

1961-2010年青藏高原降水时空变化特征分析

利用青藏高原69个气象台站的降水量资料,采用旋转经验正交函数分析（REOF）、线性趋势分析和累积距平法,系统地研究了1961-2010年青藏高原降水的时空变化规律,揭示了青藏高原不同区域降水变化的差异性.研究表明：近50 a来青藏高原降水量总体呈现增加趋势,增长率为6.7 mm·（10a）^-1;青藏高原降水季节分配极不均匀,雨季和旱季非常明显,雨季降水占有主导作用;青藏高原降水由东南向西北递减,而且年际变化具有一定的多元化特征;青藏高原降水量变化空间分布差异显著,采用REOF法将整个高原划分为10个小区,每个小区降水变化都具有不同的特征,除了青海东北部区和青海东南部-川北区降水呈减少趋势外,其他8个小区降水均呈增加趋势.     

我国东北及邻近地区年平均气温异常及其对北半球气候变暖和欧亚雪盖面积的响应

根据我国东北及邻近地区201个常规气象台站的年平均气温资料,利用EOF和分段线性拟合等方法分析了该地区气温异常的年代际特征及其对北半球气温和欧亚雪盖面积的响应.结果表明:我国东北及邻近地区年平均气温异常主要有全区一致型和南北反向型两种.近50 a来气温总体呈单调上升趋势,尤其是1990年代后期增温趋势更加明显,时间上东部早于西部.结合降水,1980年代起东北北部由冷干向暖湿转变,而华北区则由暖湿向暖干转变.东北北部升温单调、剧烈、显著,南部在1968和1985年曾两次发生突变,经历过1970-1980年代初的低温后增温趋势更加剧烈,其增温率几乎是第一次突变前的两倍.分析认为,我国东北及邻近地区大范围整体变暖与北半球平均气温的升高相一致;东北部气温的年际变化还受到欧亚雪盖面积的影响.     

近50多年来我国西部地区降水的时空变化特征

利用1954-2006年我国西部225个气象站的年平均降水量资料, 应用经验正交函数和旋转经验正交函数方法将我国西部分为9个降水类型, 研究了我国西部地区降水的时空变化特征. 结果表明: 南疆盆地、甘肃河西西部和内蒙古西部是我国西部降水年际间变动最大、降水最不稳定的地区, 而四川省西部地区的降水年际变动最小、降水比较稳定. 1954-2006年我国西部地区降水总体呈增加的趋势, 降水空间分布大致以100°E为界, 以西降水增加明显, 以东降水减少. 降水量显著增加的区域是南疆型, 而西北地区东部的关中型的降水减少最为显著. 1980年代中期是我国西部大部分地区降水量变化的转折期. 我国西部的降水变化主要分为5种类型, 年降水量变化存在较为显著的准8~9 a和4~5 a的周期振荡.     

阿勒泰地区降水量、可降水量及降水转化率分析

根据1961-2007年47 a阿勒泰地区7个地面站每日4个频次的水汽压和日降水量资料, 分析了阿勒泰地区降水量的变化. 结果表明: 过去47 a阿勒泰地区年降水有增多趋势, 夏、冬季节降水呈明显增加趋势, 而春、秋季则增加较缓慢;降水空间分布表现为自南向北递增, 自西向东递减. 运用整层大气可降水量的经验计算公式, 计算了阿勒泰地区大气可降水量和降水转化率. 结果得出: 阿勒泰地区可降水量时间分布为夏季多、 冬季少;空间分布表现为自山区外围向山区中心递增, 降水量的大值区与可降水量的小值区对应. 降水转化率的时空分布说明这47 a其呈递增趋势, 且冬季较高. 研究结果表明, 阿勒泰地区具有一定的增水潜力.     

甘肃省春季降水的空间异常分布及年代际变化

利用甘肃省80个气象站建站至2012年3-5月的降水量资料, 分析了甘肃省春季降水的基本气候特征; 通过EOF、REOF、小波分析等方法, 对甘肃春季降水的时空特性进行了研究, 用Mann-Kendall检验法检验了甘肃春季降水序列是否存在突变现象. 结果表明, 甘肃春季降水空间分布极不均匀, 其空间分布特征是东南部为多雨区、西北部为少雨区. 甘肃春季降水在第一空间尺度上为全区一致, 在第二空间尺度上可分为2个自然气候区, 在第三空间尺度上可分为7个自然气候区. 从年代际变化来看, 1960年代是近50 a来降水最多的10 a, 1990年代是降水最少的10 a; 甘肃春季降水的年际变率十分显著, 降水最多的年份是最少年份的近5倍. 1961-2012年间甘肃春季降水发生了明显的突变, 1982年出现了一次增多趋势的突变, 1992年出现了一次减少趋势的突变. 5 a的短周期和18～19 a的长周期是其主要周期. 甘肃春季降水偏少(多)年份的500 hPa异常环流形势为极涡弱(强)、中纬度亚洲为一脊一槽型、东亚大槽深(浅)、南支槽浅(深).     

近40年来新疆策勒绿洲气候变化特征分析

利用策勒县气象站1961～2000年气温和降水观测资料,以回归分析、趋势线分析、5年滑动平均等方法分析了位于昆仑山北麓的策勒绿洲近40年来气温和降水的年际变化、季节变化及变化特征.分析结果显示:(1)近40年来策勒绿洲年均气温总体呈增加趋势,年均气温线性倾向率为0.27℃/10a.从20世纪60年代,气温在平均值附近波动降低,自70年代以来波动较大,并明显升高.气温波动基本上与我国西北地区气温变化趋势一致.年内气温变化存在季节差异,夏、秋和冬三个季节气温均呈上升趋势,春季的气温呈下降趋势,其中冬、秋两季对全年平均气温增加贡献较大.(2)近40年来策勒绿洲年降水量总体呈减少趋势.年均降水量线性倾向率约为-0.63mm/10a,结果与我国西北地区气候由暖干向暖湿转变的趋势相反.20世纪60年代年降水在多年平均值附近波动.增减不明显,自70至80年代渡动较大,先减后增,到90年代低水平波动,变干趋势明显.年内降水量变化有明显的季节差异,除了夏季外,春、秋、冬三个季节降水均呈减少趋势,减少幅度从大到小依次为冬季、秋季和春季.     

1957—2006年河西走廊中部气候变化对水资源的影响

利用河西走廊中部1957—2006年6个气象站的气候资料,对气温、降水的变化特征以及由此引起的水资源的变化进行统计分析.结果表明:年平均气温整体以0.40℃.(10a)-1的速率上升,气温偏高主要是在冬季,春、夏季变化幅度不大.降水量的变化以2.81mm.(10a)-1的速度在递增,1980年代末至1990年代前期降水量出现下降,1990年代后期又开始缓慢增加.气温升高、降水量的增加、蒸发量的减少,意味着该地区气候由暖干向暖湿转变.水资源总量、河川径流量呈缓慢上升趋势,与降水量的变化具有一致性.     

青藏高原东部春季感热通量与我国东部气温的年际关系

利用ERA-Interim提供的地表感热、环流场资料和1979-2013年753站中国春季气温观测资料探讨了青藏高原（以下简称高原）东部春季感热通量与我国东部气温的关系。春季高原东部感热与我国东部气温在年际变化上存在密切的相关关系。去除9年滑动平均以后的SVD第一模态结果表明,当高原东部感热出现南弱（强）北强（弱）时,对应我国东北和华南地区的气温异常偏低（高）。当春季高原感热呈现南负北正的分布时,高层200 hPa上,高纬东风异常减弱背景西风有利于冷空气的南下,加之副热带西风急流显著增强,有利于东北地区形成气旋性环流。中低层环流场上,我国北方地区上空为一深厚的东北冷涡所控制,从对流层低层到高层,均呈现较强的气旋式环流分布。一方面,它引导西伯利亚冷空气南下,造成我国东北地区气压异常减弱,气温异常偏低;另一方面,其西侧北风异常阻滞了华南地区上空的背景西南风,不利于暖气流的输送。进一步分析得出,与PC1相关的南北温度差值场上,东亚地区上空从低纬到高纬呈现“负-正-负”的分布形势,有利于副热带西风急流在我国上空的显著增强。气旋中心上暖下冷的结构,导致位涡显著发展并向低层伸展、侵入,增强了对流层中低层的气旋性环流。气旋中心整个对流层为深厚的异常干空气,湿度负值中心与冷中心相对应,表明干冷空气异常下传发展。干侵入使得冷涡加强发展,维持了异常气旋性环流,导致春季东北、华南地区的异常降温。虽然前冬Nino3.4区海温与春季感热相关较好,但其对我国东部春季气温影响并不显著。     

新疆40a来气温、降水和沙尘天气变化

根据1961-2001年新疆代表北疆的8个气象站、天山山区的8个气象站、南疆的8个气象站的实测资料, 分析了40 a来新疆气温、降水、沙尘暴、扬沙、浮尘年代际变化特征.结果显示: 40 a来新疆气温呈明显上升趋势, 后10 a(1991-2000年)比前30 a平均气温升高, 北疆偏高0.8℃, 南疆和天山山区均偏高0.℃; 降水变化的总趋势是增湿明显, 后10 a与前30 a相比降水增加, 南疆偏多20.4%, 北疆偏多11.3%, 天山山区偏多9.8%; 南疆与北疆各类沙尘天气年际变化趋势基本相似, 80年代以来呈减少趋势; 南疆沙尘暴、扬沙、浮尘总日数之和与同期的温度、降水在春季有相对较好的线性相关关系.     

河西内陆河流域出山径流对气候转型的响应

对甘肃河西内陆河流域出山径流变化过程与趋势的研究表明,从20世纪80年代中后期开始,受西风环流降水的影响,祁连山区中、西部的黑河、疏勒河流域的气候环境发出了由增温变干转为变湿的讯号,具体表现为随着山区气温升高,降水量增加,出山径流相应增大.采用区域气候模式预测和水文统计模式的计算,亦同样证实出山径流有显著的增加趋势.但受季风影响的祁连山东部的石羊河流域则尚未出现这种转变,从20世纪50年代起,出山径流量持续下降,表明其气候环境仍向增温变干的方向发展.     

An Overview on Changes of Dry/Wet Pattern in China in Decadal to Centennial Warm and Cold Periods During the Past Millennium

Revealing the multi-scale variation characteristics of the drought/flood patterns for the past millennium has been a hot spot in climate change research in recent years. It has significance for understanding and predicting the temporal and spatial differences of precipitation changes in the context of future climate warming. Based on publications on the peer-reviewed journals, here, we summarized and compared the combinations between cold/warm periods and dry/wet spatial patterns at multi-scales in China over the past millennium. The main conclusions are: although there are differences in China's dry/wet patterns in different cold and warm periods for the past millennium, the ensemble mean shows that the dry/wet patterns in eastern China in decadal or centennial warm periods are approximately "dry (South China)-wet (middle and lower reaches of the Yangtze River)-dry (Huanghuai Area)" from south to north, while in the relatively cold periods it mainly shows a "wet in east and dry in west" pattern. The climate changes from cold to warm usually lead to a drying trend in the Huanghuai Area, and a wetting trend in the Jiangnan area (especially the Yangtze River basin in Hunan and Jiangxi provinces). This shows that the "flood in south and drought in north" pattern in eastern China since the 1970s under the background of global warming may be a re-occurrence of the matching characteristics of cold/warm climate and dry/wet patterns in China for the past millennium. However, from the perspective of the longer-scale cold and warm stages, the dry/wet pattern in China tend to be "dry in the arid and semi-arid areas in western China; wet in southwestern, northern, and northeastern China; and dry in southeastern China" in the Medieval Climate Anomaly, and an opposite pattern shows in the Little Ice Age. It suggests that there are still uncertainties in the current climate reconstructions, and it also shows that the mechanism of dry/wet pattern responding to multi-scale temperature fluctuations might be extremely complicated.     

青藏高原陆表特征与中国夏季降水的关系研究

利用青藏高原72个站逐日积雪、冻土观测资料,AVHRR归一化植被指数（NDVI）和全国550个站逐日降水资料,分析了青藏高原陆表特征与中国夏季降水的关系。结果表明,我国夏季降水在华北和东北南部,长江中下游和华南地区降水空间一致性较好,相邻站点间降水变化趋势近似。华南、长江中下游和淮河降水呈增加趋势,其中长江中下游每10年增加37 mm,但华北降水呈减少趋势。华南、长江中下游和华北对高原积雪、冻土和植被的变化均较为敏感,而淮河仅对高原植被变化较为敏感。利用高原积雪、冻土和植被建立了代表高原地表特征的变化序列,其对长江中下游、淮河、华北夏季降水均有较好指示意义,与夏季降水的相关系数由南到北表现为"负-正-负"的分布特征。最后,提出一种高原陆表状况影响中国夏季降水的概念模型：高原冬春积雪偏多（少）、冬季冻土偏厚（薄）、春季植被偏多（少）会使得夏季高原地区土壤湿度偏大（小）,高原地表感热偏弱（强）,从而使得南亚高压和西太副高偏弱（强）,南海季风偏弱（强）,长江流域降水偏多（少）,华南和华北地区降水偏少（多）。     

1970-2000年中国降雪量变化和区域性分布特征

源自NOAA-NESDIS北半球积雪覆盖数据显示,20世纪70年代至2000年期间,我国降雪覆盖范围基本没有出现明显变化.依据全国无缺测、具有连续日降雪观测的台站资料波谱分析显示,1970-2000年我国降雪量年变化波谱组成比较简单,但具有明显的区域性分布特征和两种相反的变化趋势.划分出4个降雪量年变化相似区域:除东北...     

中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨

由于全球显著变暖和水循环加快,使得中国西北主要是新疆地区于1987年气候发生突然变化,随着温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,内陆湖泊水位显著上升,洪水灾害也迅猛增加,同时,植被有所改善,沙尘暴日数锐减,从而改变了19世纪末期至20世纪70年代的变暖变干趋势.以降水量增加超过蒸发量增加所导致的径流量增长及湖泊水位上升作为气候向暖湿转型的主要标准,西北地区目前的气候变化可分为3个区域,即1)显著转型区;2)轻度转型区;3)未转型区.作者初步认为,西北气候向暖湿转型可能是世纪性的,预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿转变,但预测有较大的不确定性.     

Analysis of extreme low-temperature events during the warm season in Northeast China

The trends of global warming are increasingly significant, especially in the middle and high latitude regions of the northern hemisphere, where the impact of climate change on extreme events is becoming more noticeable. Northeast China is located in a high latitude region and is sensitive to climate change. Extreme minimum temperatures causing cold damage during the warm season is a major type of agro-meteorological disaster in Northeast China, which causes serious reductions in crop yield. In this paper, we analyzed the temporal and spatial trends in the frequency of extreme minimum temperatures during the warm season (from May to September) during 1956–2005 in Northeast China. Abrupt climatic changes were identified using the Mann–Kendall test. The results show that the frequency of extreme minimum temperature days during the warm season in Northeast China decreases significantly from 1956 to 2005 with a background of climate warming. The highest number of extreme minimum temperature days occurred in the 1970s and 1980s, and there was an abrupt climatic change in 1993. The spatial analysis identified that the north and southeast of the region experienced a larger decrease in the number of extreme low temperature days than the west and south of the region. Rice, sorghum, corn, and soybeans are most vulnerable to cold damage. In severe low temperature years, the average crop yield was reduced by 15.2% in Northeast China.