西安近63年气候变化特征综合分析

根据西安1951—2013年气温、降水,1971—2013年浅层地温,1981—2013年深层地温资料,采用线性倾向率、Mann-Kendall等方法分析西安气候变化。结果表明:1)西安近63a气温增温明显,降水缓慢波动下降;各层年平均地温呈升温趋势,160cm升温最大,15cm升幅最小。2)年及四季平均气温除夏季在20世纪70—80年代呈下降趋势,其余各年代际均呈上升趋势,21世纪后升温最为迅速;各年代际降水呈显著波动趋势。3)西安气候变暖主要表现在春、冬季;四季降水均有所减少,夏、秋两季降水量占年降水量的70%以上,主导年降水量的变化。4)西安年平均气温、地温20世纪90年代发生升温突变,与城市化快速发展时期相吻合。     

甘肃中部临夏温湿变化及影响分析

根据甘肃中部临夏州1971—2018年气温、降水,1980—2018年干旱资料,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验法分析临夏地区气温、降水量分布特点、变化趋势和气温的突变性及对干旱影响。结果表明:1971—2018年,临夏年平均气温呈上升趋势,1997年是气温突变年,20世纪80年代初期较低,90年代后期开始进入暖期,特别是在1999—2018年,气温急剧增暖。冬季和春季变暖趋势大于夏季,秋季气温变化幅度较小,临夏气温以中部和北部增温幅度最大。降水呈减少趋势,20世纪70年代降水量偏多,80—90年代偏少。与历年值相比,1971—1980年降水量增加6.3%,1981—1990年减少0.5%,1991—2000年减少1.8%,2001—2010年增加2.1%,2011—2017年减少2.3%。夏季降水量呈略减少趋势,其它季节为增加趋势。春旱、秋旱略有增加,春末夏初及伏旱略有减少趋势。     

1959—2014年四川省中西部和云南省北部山地针叶林林区气候变化分析

文章选取四川省中西部和云南省北部山地针叶林林区的55个气象站点数据,分析了山地针叶林林区的气候变化特征。结果表明:1959—2014年,四川省中西部和云南省北部山地针叶林林区的年平均气温升高了约0.9℃,温度变化达0.168℃/10a,升温突变出现在2001年;年平均最低气温升高趋势更为显著,其气温变率达到了0.232℃/10a;四季气温均有所升高,其中冬季增温趋势最为明显,增温幅度达到了1.42℃;年降水变化无明显趋势,主要呈现年际和年代际震荡,未发生降水突变,春季降水增加而夏、秋两季降水减少,春季降水增量为3.95mm/10a。     

中国西北区西部土壤湿度及其气候响应

利用中国西北区西部7个农业试验站1981—2001年0~40 cm的土壤湿度、降水、气温、水面蒸发和相对湿度观测资料,分析了逐站土壤湿度的月变化、年际特征及其气候响应。结果表明:(1)7站土壤湿度月变化分为平稳型和波动型;新疆各站土壤湿度沿垂直方向年际变化比较一致,但青海2个测站上下层趋势基本相反;新疆各站整层年际变化相对较大,而青海2个测站年际变化相对稳定;土壤湿度年际变化总体趋势随深度增加而减小。(2)进入20世纪90年代,多数站点土壤明显干化,个别站还存在突变现象,土壤湿度与气温有着显著的负相关。(3)土壤湿度和气候因子之间存在相互响应,土壤湿度与气温普遍存在负相关,土壤湿度与降水之间总体响应不明显。     

对喜马拉雅山脉中段6个台站的气候变化分析

利用喜马拉雅山脉中段南、北两侧6个气象站1971-2007年逐月气温、降水资料,分析了该地区气候变化趋势、异常及突变特征。结果表明：喜马拉雅山脉中段南、北两侧年、季平均气温均呈明显上升趋势,冬半年升温幅度大于夏半年。年及夏半年平均气温均为随年代升高趋势,而冬半年气温在20世纪80年代较70年代略偏低,90年代后又逐渐升高。21世纪前7 a升温最为显著,较20世纪70年代升高0.6～1.1℃。1997年该地区南侧年平均气温发生突变,突变后增温趋势更加明显。20世纪90年代末以来,异常偏暖年份出现的几率明显增加,且南侧多于北侧。喜马拉雅山脉中段北侧年及冬夏半年降水均呈增多趋势。南侧年和夏半年降水呈减少趋势,冬半年为增多趋势。降水异常出现在20世纪80、90年代,21世纪后降水出现异常的概率明显减少。近40 a,北侧气候具有暖湿化趋势;南侧冬半年与之类似,但夏半年及全年呈暖干化趋势。     

西南地区春季及其各月降水的气候特征分析

利用1951～2017年我国西南地区26个台站的降水观测资料,本文研究了该地区春季及其各月降水的基本气候特征。结果表明:5月是春季我国西南地区降水最多的月份,其占春季总降水的55.3%,此外,5月降水年际变化强度最大;西南地区春季及其各月降水均具有显著的年代际变化特征,5月降水在春季降水的年代际变化特征中占据主导地位;在年代际突变特征方面,西南地区春季降水存在显著的年代际突变特征,其在1970年代后期发生了减少突变,而在1990年代中后期发生了增加突变;在变化趋势方面,春季西南区域平均降水的变化趋势不明显,但从空间上看,西南地区东部表现出显著增多的趋势,而西部则表现出显著减少的趋势;在周期方面,西南地区春季及其4～5月降水均具有显著的年际和年代际变化周期,需要说明的是,3月降水没有明显的年代际变化周期,总体上看,5月降水在春季降水周期变化中占据主导地位。     

近50年来祁连山区气候变化特征研究

根据祁连山区海拔2800 m以上的5个气象站点的气温及降水资料,分析了近50年的气候变化.研究表明,50年来祁连山区年平均气温呈上升趋势,突变出现在1980年代中期,1980年代中期以前增温缓慢,以后增温明显加快.冬季变暖的趋势远大于夏季,夜间升温幅度远大于白天,祁连山区气温以东西两段增温幅度最大;祁连山区降水量呈增加趋势,少雨年在1960年代和1970年代,多雨年在近20年,春季和夏季有明显上升趋势,祁连山西段降水量增加幅度明显.     

青藏高原中东部夏季极端降水年代际变化特征

基于中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集得到的均一化降水序列,计算了夏季极端降水指数,分析青藏高原中东部1961—2014年夏季极端降水年代际变化趋势。结果表明:青藏高原中东部地区夏季降水量占全年总降水的50%以上,且夏季降水的变化趋势存在区域性差异,北部站点主要为增加趋势,南部增加和减少趋势的站点相当。夏季极端降水除西藏东部主要为减少趋势外,其他地区主要为增加趋势,且极强降水量的年代际变化趋势显著。大部分夏季极端降水指数的变化趋势在1970s发生转折,在此之前表现为减少的趋势,之后为增加趋势。通过Mann-Kendall趋势检验,在2000年之后强降水量和极强降水量出现突变。     

1951—2010年大连市气温变化特征

利用1951—2010年大连市气温资料,采用气候趋势系数和气候倾向率、Mann-Kendal1突变分析等方法对年和季平均气温、最高最低气温变化特征进行了分析和突变检验。结果表明：大连市年和季平均气温呈上升趋势,进入21世纪,升温趋势有所减缓;大连市年平均气温的增温速率为0.33/10 a,明显高于近50 a中国平均增温速率0.22/10 a,更高于近50 a全球平均0.13/10 a的增温速率。大连市平均气温的升高主要发生在春季和冬季;年平均最低气温的升温幅度大于年平均最高气温的升温幅度;年、季平均气温存在突变,突变始于1987—1990年前后,突变前后平均气温均值相差较大;年、季平均最高气温和最低气温大都存在突变,但秋季平均最高气温无突变。     

近50a文山州气候变化特征分析

根据文山州1961—2010年逐年气温、降水量、日照时数等资料,运用线性倾向估计、5 a滑动平均、M-K突变检验等方法计算分析了文山州近50 a各气象要素变化特征。结果表明:①年平均气温前20 a没有规律,后30 a全州均呈现出升温趋势。大部分站点在20世纪90年代初期发生突变,而在90年代末出现明显的升温趋势。②年平均最高气温从60—80年代大部分站点呈现升温的趋势,90年代后全州都呈现下降的趋势,21世纪初期全州又都呈上升趋势;各站点年平均气温发生突变时间不一致。③各个站点极端最高气温均出现多个突变点,年极端最高气温升温趋势没有年平均最高气温升温趋势明显。④近50 a来,各县年总降水量都有一个共性,即全都呈现出线性递减的变化,各县线性倾向率均为负值;年总降水量全州均在2000年后发生突变,但均未出现明显增加或减少的趋势;⑤近50 a来,文山州日照时数仅西畴和麻栗坡表现为增加的趋势,其余测站年总日照时数都在减少。     

Change trends of air temperature and precipitation over Shanxi Province, China

A dataset of air temperature and precipitation time series (1959?C2008) from 61 stations across Shanxi, China is used to analyze the climate change. The monotonic trends and step (abrupt) trends for annual and seasonal series data of mean air temperature and total precipitation are tested by using Mann?CKendall test and Mann?CWhitney test, respectively. The results show that annual mean air temperature has increased by 1.20°C during the past 50?years. Winter, spring, and autumn have experienced a significant increase in air temperature. The step trend for annual mean air temperature is different from, but closely related with, those for seasonal mean air temperature. Spatially, there is an enhanced warming trend from south to north in Shanxi, and the most remarkable warming occurs in northern Shanxi. Annual precipitation has decreased by 99.20?mm during the past half century. The decrease is mainly caused by precipitation decline in rainy season (June?CSeptember), though precipitation in post-rainy season (October?CNovember) also tended to decrease. An abrupt decrease in precipitation has occurred since late 1970s. Decrease in precipitation is highest in central Shanxi and in the area along the west fringe between Sanchuan River and Fenhe River in western Shanxi.     

长江源流量对长江源流域气候年代际变化的响应

利用长江源流域气象站降水、气温资料和源区直门达水文站流量,建立了历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列,分析了长江源流量与长江源流域降水、气温的年代际变化.结果表明,长江源流域气候演变存在非常明显的年代际变化.年降水量呈平缓下降趋势,60、80年代年降水量正常或偏多,70、90年代偏少,主要受夏季降水的影响;年气温明显呈上升趋势,60年代最冷,70年代开始回升,80年代暖在冬,90年代暖在秋,目前年、夏、秋、冬季已达到1961年以来的最暖期;年流量与年降水的年代际变化、突变年份对应,60、80年代偏多,70、90年代偏少,目前除春季流量外,夏、秋、冬季已转入上升趋势,1965、1979、1997年二者均发生了突变.     

Decadal Features of Heavy Rainfall Events in Eastern China

Based on daily precipitation data, the spatial-temporal features of heavy rainfall events (HREs) during 1960-2009 are investigated. The results indicate that the HREs experienced strong decadal variability in the past 50 years, and the decadal features varied across regions. More HRE days are observed in the 1960s, 1980s, and 1990s over Northeast China (NEC); in the 1960s, 1970s, and 1990s over North China (NC); in the early 1960s, 1980s, and 2000s over the Huaihe River basin (HR); in the 1970s-1990s over the mid-lower reaches of the Yangtze River valley (YR); and in the 1970s and 1990s over South China (SC). These decadal changes of HRE days in eastern China are closely associated with the decadal variations of water content and stratification stability of the local atmosphere. The intensity of HREs in each sub-region is also characterized by strong decadal variability. The HRE intensity and frequency co-vary on the long-term trend, and show consistent variability over NEC, NC, and YR, but inconsistent variability over SC and HR. Further analysis of the relationships between the annual rainfall and HRE frequency as well as intensity indicates that the HRE frequency is the major contributor to the total rainfall variability in eastern China, while the HRE intensity shows only relative weak contribution.     

A possible abrupt change in summer precipitation over eastern China around 2009

Historical studies have shown that summer rainfall in eastern China undergoes decadal variations, with three apparent changes in the late 1970s, 1992, and the late 1990s. The present observational study indicates that summer precipitation over eastern China likely underwent a change in the late 2000s, during which the main spatial pattern changed from negative–positive–negative to positive–negative in the meridional direction. This change in summer precipitation over eastern China may have been associated with circulation anomalies in the middle/upper troposphere. A strong trough over Lake Baikal created a southward flow of cold air during 2009–15, compared with 1999–2008, while the westward recession of the western Pacific subtropical high strengthened the moisture transport to the north, creating conditions that were conducive for more rainfall in the north during this period. The phase shift of the Pacific Decadal Oscillation in the late 2000s led to the Pacific–Japan-type teleconnection wave train shifting from negative to positive phases, resulting in varied summer precipitation over eastern China.     

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

Prediction Research of Climate Change Trends over North China in the Future 30 Years

A simulation of climate change trends over North China in the past 50 years and future 30 years was performed with the actual greenhouse gas concentration and IPCC SRES B2 scenario concentration by IAP/LASG GOALS 4.0 （Global Ocean-Atmosphere-Land system coupled model）, developed by the State Key Laboratory of Numerical Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP）, Chinese Academy of Sciences （CAS）. In order to validate the model, the modern climate during 1951-2000 was first simulated by the GOALS model with the actual greenhouse gas concentration, and the simulation results were compared with observed data. The simulation results basically reproduce the lower temperature from the 1960s to mid-1970s and the warming from the 1980s for the globe and Northern Hemisphere, and better the important cold （1950 1976） and warm （1977-2000） periods in the past 50 years over North China. The correlation coefficient is 0.34 between simulations and observations （significant at a more than 0.05 confidence level）. The range of winter temperature departures for North China is between those for the eastern and western China＇s Mainland. Meanwhile, the summer precipitation trend turning around the 1980s is also successfully simulated. The climate change trends in the future 30 years were simulated with the CO2 concentration under IPCC SRES-B2 emission scenario. The results show that, in the future 30 years, winter temperature will keep a warming trend in North China and increase by about 2.5~C relative to climate mean （1960-1990）. Meanwhile, summer precipitation will obviously increase in North China and decrease in South China, displaying a south-deficit-north-excessive pattern of precipitation.     

松花江流域气候变化及ECHAM5模式预估

 根据松花江流域1961-2000年观测气温、降水量资料和ECHAM5/MPI-OM模式对该流域21世纪前50 a气候变化的预估结果,分析了松花江流域1961-2000年年平均气温和年降水量变化,并对21世纪前50 a气温和降水量变化趋势进行了预估。结果表明,在全球变暖的背景下,作为中国气候变暖区域响应的先锋,松花江流域年平均气温自1980年代初持续升高,升温幅度比较显著;年降水量在1961-2000年无明显增加或减少趋势,年代际差异也不大。相对于1961-1990年的气候场,21世纪前半叶,年平均气温仍将呈明显增加趋势,到2040年代升温幅度达1℃以上,年降水量变化趋势不显著,可能微弱增加,但冬季平均气温和冬季降水量都呈增加趋势,春季降水量也为增加趋势。     

Tropical Pacific Decadal Oscillation in Subsurface Ocean Temperature

This study utilizes a new monthly-assimilated sea temperature and analyzes trend and decadal oscillations in tropical Pacific 100-200 m subsurface ocean temperature (SOT) from 1945 to 2005 on the basis of the harmonic analysis and Empirical Orthogonal Function (EOF) methods. Significant cooling trends in the SOT in the tropical western Pacific were found over this 60-year period. The first EOF of the SOT in tropical Pacific displays an ENSO-like zonal dipole pattern on decadal time scale, and we considered this pattern in subsurface ocean temperature the tropical Pacific decadal oscillation (TPDO). Our analysis suggests that TPDO is closely correlated with the Pacific decadal oscillation (PDO) in the surface sea temperature (SST). The correlation coefficient between the indices of TPDO and PDO is +0.81 and reaches a maximum of +0.84 when TPDO lags behind PDO by 2 months. Therefore, a change of TPDO is likely related to the variation of PDO. The long-term change in TPDO best explains decadal warming in the tropical eastern Pacific SST and implies potential impact on the weakening of East Asian summer monsoons after the late 1970s.     

CMIP5气候模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能评估

使用分类集合的方法评估了第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个耦合模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能.结果表明,在评估的38个模式中,仅有6个模式(第1类模式)可以成功再现1970年代末中国东部夏季降水年代际变化的主要特征,即长江流域降水偏多、而华北和华南偏少.这些模式模拟的成功归因于它们能较好再现1970年代末东亚夏季风的年代际减弱及相关的环流场的变化,包括东亚沿海的偏北风异常以及西太平洋副热带高压的偏向西南、强度增强等.而对降水年代际变化模拟很差的第2类模式,则模拟出不出东亚夏季风的这种减弱特征.进一步的分析表明,两类CMIP5模式对太平洋年代际振荡(PDO)空间分布特征都有较好的再现能力,但对PDO年代际转变特征的模拟能力则差异较大.第1类模式能很好地模拟出1970年代末热带海洋的增暖和相关的PDO位相由负到正的转换,而第2类模式所模拟的PDO位相转变与观测完全相反,且也不能模拟出热带中东太平洋海洋的年代际增暖及江淮流域夏季的变冷,因此导致该类模式对1970年代末东亚夏季风的减弱和中国东部夏季雨型的年代际转变没有模拟能力.由此也表明,对耦合模式来说,中国夏季降水年代际变化的模拟能力在很大程度上取决于模式对海洋年代际变化信号的模拟.