关于夏季南亚高压的进一步研究Ⅰ.与我国西北地区降水关系的统计分析

为了进一步统一分析夏季１００ｈＰａ南亚高压脊线和中心位置与西北地区降水的关系，利用１９７０～１９８５年７～８月逐日历史天气图及降雨量等资料，统计了南亚高压脊线和中心活动的基本特征；划分了逐日东、西部型及带状型南亚高压及持续的东、西部型南亚高压过程，还区分了西北区东、西部的多雨、少雨日。结果表明：南亚高压脊线和中心位置（特别是持续的东、西部型南亚高压过程）与西北区东、西部多雨和少雨过程有密切联系     

西北春季降水的基本和异常特征

应用西北地区85个站1961年－1995年3－5月的降水资料,分析了西北地区春季九水的基本特征和异常特征,结果表明;西北地区春季3－5月降水的年际变率大,且表现为很强的地域性;青海高原和塔里木盆以正偏为主,而青海高原东北侧的陇东、陕西、新疆西部、北部以负偏为主,西北地区降水的峰度较正态分布为小,即随机性较大,西北大部分地区春季发生干旱的频率高 ,西北降水的时空异常特征分析表明,西北区3－5月降水空间上存在着6个异常敏感区;高原东北60％－90％。各个区内的降水随时间的变化而有所不同,其中高原东北侧、河西西部、南疆等地的降水趋呈下降趋势,表现出与中国东部的趋势;青海高原、天山以北地区和浙江省盆地等地呈现出上升趋势。     

我国北方地区植被类型变化气候效应的虚拟数值试验

利用区域气候模式 (RegCM 2 )对东北西部、华北北部和西北东部、华北西部两个生态环境脆弱地区植被类型分别由草地变为农田和森林后对区域气候的影响程度进行虚拟数值试验 ,结果表明 ,我国北方地区植被类型由草地变为耕地或森林将使得这些地区夏季降水减少 ,温度升高 ,5 0 0hPa位势高度升高 ,副热带高压控制地区的位势高度降低 ,从而使副高减弱 ,不利于我国北方的降水增加 .从虚拟数值试验的对比中可发现 ,华北北部、东北西部地区植被类型改变比西北东部、华北西部地区植被类型改变所引起的降水减少、温度升高和副高减弱效果显著 .此外 ,对于同一个地区的植被类型改变而言 ,由草地变为森林比由草地变为耕地所引起的降水减少、温度升高和 5 0 0hPa位势高度变化效应大 .因此 ,根据数值试验结果可知 ,退耕还草可能是我国北方干旱半干旱地区改善环境的有效方式 ,华北北部和东北西部为开展有序人类活动的最佳地区     

要闻·聚焦

去年入秋以后，中国西南、江南、华南部分地区发生7严重干旱，云南更是遭受60年一遇的罕见特大旱灾。同时，华北大部、西北东部以及黄淮大部近40余天基本没有降水，部分冬麦区出现旱象。     

近63年中国东部冬季气温异常的时空分布特征

利用中国东部地区115站1951-2013年冬季气温以及美国国家大气科学研究中心和环境预报中心再分析资料,采用经验正交展开和旋转经验正交展开方法,分析中国东部地区近63 a冬季气温变化特征,并基于气候划分的区域分析了其与大气环流异常的关系.结果表明中国东部冬季气温变化在总体一致型的基础上还存在东北一西南反向变化的类型.近63 a冬季气温在1984年前后发生了显著变化,东部冬季气温突变略早于全国,近30 a来中国东部冬季气温明显偏高.中国东部地区冬季气温异常可以分为华南-东南区、东北区、华中区和河套区。西伯利亚高压、东亚大槽和西风急流与中国东部地区冬季气温变化有着显著的相关关系.     

中国西北地区近700年来夏季干湿变化特征

基于观测数据得到的帕尔默干旱指数(Dai-PDSI)和树木年轮重建的帕尔默干旱指数(MADA-PDSI),分析了中国西北干湿分布及变化特征.通过对1951-2005年夏季Dai-PDSI数据的REOF分析,可将中国西北地区划分为3个典型干旱区:南疆干旱区、北疆干旱区和西北东部干旱区.区域平均PDSI分析结果表明,自1951年以来,南疆呈现出明显的变湿趋势,北疆地区先变干后转湿,而西北东部干旱化趋势明显.近700年来的相似干旱期的分析结果显示,各类型相似干旱期都有其共性,南疆相似干旱期的主要特点是干旱从西北向东南延伸到长江中下游地区,北疆相似干旱期的严重干旱位于北疆及其北部地区,而西北东部干旱发生时中国大部分地区遭遇干旱,且严重干旱位于北方地区.20世纪以来的南疆和北疆干旱在历史时期中都有与其强度相当的相似干旱期,而西北东部历史相似干旱期与1995-2005年干旱相比,其干旱强度相对较弱,因此,1995-2005年干旱是此类型近700年来最严重的干旱.     

1960-2012年我国夏季降水的时空分布特征

基于1960—2012年我国8个区域310个站点的夏季逐月降水数据,采用趋势特征指数、M-K检验和空间差值等方法,分析我国夏季降水的时空分布特征。研究发现:从时空分布看,1960—2012年,长江中下游、华南、西北地区和青藏高原地区夏季降水量呈上升趋势,其中,长江中下游和西北西部地区夏季降水量显著增加,两个地区均在1990年代夏季降水量增加最多;东北、华北和西南地区夏季降水量呈下降趋势,从东北到西南一线,夏季降水出现了一条明显的倾向率负值带,其中,东北和华北地区夏季降水量减少最显著,东北地区夏季降水量在2000—2010年减少最多,华北地区在1980年代减少最多;区域内部安徽省夏季降水量增加最多,山东省、河北省、山西省、云南省和四川省夏季降水量减少最明显。长江中下游和西北西部地区夏季降水量变化达到突变水平,突变点分别发生在1986年和1989年,均表现为降水量由少到多的变化。长江中下游和华南地区夏季降水量增多,华北和东北地区夏季降水量减少可能是东南夏季风减弱造成的;西南地区夏季降水量减少可能与西南季风减弱有关,西风气流对流活动加强可能是造成中国西北地区夏季降水量增多的重要原因;青藏高原地形复杂,降水量受地形的影响较大。     

青藏高原冬季积雪异常对东、南亚夏季风影响的初步数值模拟研究

利用一个耦合了简化的简单生物圈模式的大气环流谱模式（ＳＳｉＢ－ＧＣＭ），初步探讨了青藏高原冬季积雪异常对东、南亚夏季风环流和降水的影响及其机理。结果表明，高原地区冬季积雪增加将使随后的夏季东、南亚季风明显减弱，主要表现为东、南亚季风区降水减少，索马里急流、印度季风槽和印度西南气流减弱。另外，还提出欧亚大陆雪盖与整个高原雪盖和高原东部雪盖对东、南亚夏季风影响的敏感性问题。与欧亚大陆雪盖相比，高原雪盖是影响东、南亚季风的更敏感区，冬季高原以外雪盖增加，有可能使亚洲季风增强；当高原东部雪盖增加时，高原以东地区及印支半岛降水减少，印度东部、南部和孟加拉湾西北部降水反而增加     

华北夏季降水年代际变化与东亚夏季风、大气环流异常

利用华北夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对华北夏季降水、东亚夏季风年代际变化特征及大气环流异常进行研究,发现一些有意义的结果:华北夏季降水变化存在明显的8a、18a周期,东亚夏季风变化18a、28a周期性比较明显,二者年代际变化特征明显,但华北夏季降水变化和东亚夏季风变化的周期不完全一致.华北夏季降水量变化在60年代中期发生了突变,东亚夏季风变化在70年代中期发生了突变.华北夏季降水与东亚夏季风变化存在很好的相关关系,强夏季风年,华北夏季降水一般偏多,弱夏季风年,华北夏季降水一般偏少,但又不完全一致.东亚夏季风减弱是造成华北夏季降水减少的一个重要因素,但不是唯一因素,华北夏季降水减少还与环流异常密切相关.在地面上,青臧高原地区、华北地区气温下降造成华北低压系统活动减少,不利于降水.在850 hPa层上,东亚中纬度的西南季风和副热带高压南部的偏东风、西北部的西南风异常减弱,使得西南气流输送水汽很多难以到达30°N以北的地区,而副热带高压西部外围偏东南、偏南气流输送到华北地区的水汽也大量减少,水汽不足造成华北夏季降水偏少.在500 hPa高度场上,80年代欧亚遥相关型表现与50年代相反,变为欧洲( )、乌拉尔山(-)、中亚( )形势,这种环流使得乌拉尔山高压脊减弱,贝加尔湖至青藏高原高空槽变浅,纬向环流表现突出,不利于冷暖空气南北交换.同时在500 hPa气温场上,80年代,西伯利亚至青藏高原西北部的冷槽明显东移南压到蒙古至华北地区,锋区位于华北以东以南位置,使得华北地区冷暖空气交汇减少,降水也因此减少.华北夏季降水减少是由于东亚夏季风减弱和大气环流异常造成的.     

全球环流异常特征及其与中国气候变化的关系

采用球谐函数展开方法对1948—2009年NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)高度距平场再分析资料进行分析,通过"时间-高度"的二维坐标方式考察环流异常的立体结构特征,发现南、北半球大气环流在1980年前后发生了明显的正负位相(槽脊)突变.与中国冬季温度和夏季降水的相关分析表明:前期春、夏、秋季的北半球环流纬向正异常越强,华北地区的冬季气温越高,反之越低;前一年冬季环流异常与华北—河套地区的夏季降水呈现反相关,春季北半球均匀异常环流与华北及西南夏季降水呈现反相关;大气环流的纬向异常与华北—河套地区的夏季降水呈现正相关,而同期环流异常与华北东部、西南及江南北部的降水呈现负相关.     

Regional characteristics of the interdecadal turning of winter/summer climate modes in Chinese mainland

Tomé and Miranda’s climate trend turning discriminatory model is used to identify the spatial-temporal characteristics of the interdecadal turning of winter/summer climate modes at stations and in eight sub-areas over Chinese mainland based on the 1961–2000 observations. It is found that the stations with close occurrence years of the interdecadal trend turning (ITT) and coincident trends after the ITT exhibit a zonal distribution. A view is accordingly proposed that the interdecadal turnings of climate modes in China have remarkably regional structures. The research results show that after the early 1980s, winter climate over Chinese mainland overall trends towards a “warm-wet” mode, while summer climate had an abrupt change into “warm wet” mode in the late 1980s, suggesting that the time of the “warm-wet” mode turning for winter climate is earlier than that for summer climate. The regional characteristics and test results of the ITTs in eight sub-areas suggest that winter climate exhibits a distinctive “warm-dry” trend in North China after the late 1970s, and a slight “warm-dry” trend in Northeast China, South China, and Southwest China after the late 1980s. A “warm-wet” trend appears in the rest four sub-areas (the middle and lower reaches of the Yangtze River and the Huaihe River Valley, briefly Jianghuai, the east of the Tibetan plateau, and the east and west of Northwest China) after the early 1980s. The summer climate trends towards a “warm-dry” mode in Northeast China, North China and the east of Northwest China after the late 1980s, but a “warm-wet” mode appears in Southwest China and the east of the Tibetan plateau after the middle 1970s, as well as in Jianghuai and the west of Northwest China after the early 1980s. Specially, summer climate in South China started a “cold-wet” trend in 1984.     

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.     

论新亚欧大陆桥与开发大西北

本文论述了新亚欧大陆桥的意义和作用,扼要分析了我国东西部经济发展水平的差异,阐明了大西北国土资源的优势和欧洲经济发展的利弊.针对新亚欧大陆桥的贯通,提出了合理开发大西北的主要途径.     

热带气旋“浣熊”引发广东南部沿岸大暴雨分析

应用NCEP 1白1?的再分析资料、常规观测资料及地面加密观测资料分析2008年4月热带气旋“浣熊”引发的广东南部沿海地区大暴雨过程成因,结果表明：此次大暴雨过程是在南亚高压加强并向西北方向移动控制华南沿岸及南海北部,同时“副高”减弱东退的大尺度形势背景下发生的;南亚高压和“副高”之间存在“反向”而行的短期互动,而这种互动对大暴雨过程有重要影响;热带气旋向偏北方向移动过程中与高原东侧东移南下的槽在广东南部沿岸合并是引发大暴雨的重要天气系统;暴雨区上空存在对流不稳定,大陆冷高压东移出海过程大气边界层内回流弱冷空气是大暴雨过程不稳定能量释放的促发机制;大暴雨过程水汽源地是西太平洋和南海,来自西太平洋和南海的水汽在暴雨区上空辐合为大暴雨过程提供了充足水汽;大暴雨降落在热带气旋路径的右侧而不是热带气旋中心的四周,其原因是水汽和风场的辐合均发生在热带气旋路径的右侧,这是由热带气旋自身环流和大尺度环境气流共同决定的。     

青藏高原隆升对中国疆域自然环境的影响：破解“胡焕庸线”的思考

我国疆域广大,人口、土地、耕地和发展程度很不均衡。1933年,知名学者胡焕庸据此提出了著名“胡焕庸线”。利用这条北东南西走向直线,将中国大陆划分为东西两个部分。该线的东、西两侧差异悬殊。究其原由,制约因素的多元的,而近地表的自然环境和地球内部物质与能量的交换起着重要作用。研究与探索表明:(1)印度次大陆与欧亚大陆两陆—陆板块的碰撞—挤压驱使高原南缘喜马拉雅造山带的突起是根本原因。(2)喜马拉雅造山带的突起阻隔了印度洋南来温湿气候的北进,并形成了西风带造成了我国西北地域的干旱和荒漠化。(3)在力系作用下,壳、幔物质重新分异、调整,地壳短缩增厚、高原整体台升不仅导致东、西两部降水量、气温、人口、耕地与生态环境的显著改变,且地球物理场发生了强烈变异与分布不均。(4)西部发展的关键在于水,水进则人进,人进则文化进,文化进则科技进,科技进则发展快,西部人民生活与生存环境不断优化,社会则更安宁。(5)东部不断强化开辟地下空间与利用,西部期盼“红旗河”工程实施,维护生态环境,兴建亿亩现代化耕地、牧场与绿洲。我国东部与西部共同发展与建设十分重要,饭碗要永远端在自己手中。     

调大洋水汽和青藏高原水解西北干旱

本文根据西北所处的地理位置和地形格局,分析了造成这里干旱的原因及其解决方案,该地区由于深居内陆东亚季风难以到达;它的南面和西北面又被高海拔山原阻挡,四周大洋中低层水汽均难以到达,是造成这里降水偏少水资源短缺的主要原因,近年来由于气候的变化和人类不合理的土地开发活动等因素,导致沙漠化蔓延生态环境不断恶化.水是解决开发建设西北诸多难题的瓶颈,解决这里幅员辽阔极其干旱地区的水资源短缺问题,出路在开发新水源,在阻挡大洋水汽进西北的山脉开水气通道,调大洋湿气流进内陆增加西北降水和调青藏高原水并举,是解决西北干旱的方向,虽然工程大,但都是开放式沙石岩土工程,无论从天气学原理或工程技术讲:方案是能够实现的,是根本上解决西北干旱问题的途径     

Decadal co-variability of the summer surface air temperature and soil moisture in China under global warming

The self-calibrating Palmer Drought Severity Index (PDSI) is calculated using newly updated ground observations of monthly surface air temperature (SAT) and precipitation in China. The co-variabilities of PDSI and SAT are examined for summer for the period 1961-2004. The results show that there exist decadal climate co-variabilities and strong nonlinear interactions between SAT and soil moisture in many regions of China. Some of the co-variabilities can be linked to global warming. In summer,sig-nificant decadal co-variabilities from cool-wet to warm-dry conditions are found in the east region of Northwest China,North China,and Northeast China. An important finding is that in the west region of Northwest China and Southeast China,pronounced decadal co-variabilities take place from warm-dry to cool-wet conditions. Because significant warming was observed over most areas of the global land surface during the past 20-30 years,the shift to cool-wet conditions is a unique phenomenon which may deserve much scientific attention. The nonlinear interactions between SAT and soil moisture may partly account for the observed decadal co-variabilities. It is shown that anomalies of SAT will greatly affect the climatic co-variabilities,and changes of SAT may bring notable influence on the PDSI in China. These results provide observational evidence for increasing risks of decadal drought and wet-ness as anthropogenic global warming progresses.     

青藏高原植被活动对降水变化的响应

为揭示气候变异对青藏高原植被生长的影响,根据2000-2004年间增强型植被指数(EVI)数据和研究区内43个气象台站的气候资料,研究了近5年来青藏高原植被活动及其与气候因子的关系。结果显示,青藏高原植被的EVI呈现由东南向西北递减的分布格局,降水是导致植被覆盖空间变化的主要因素;2000?2004年青藏高原植被活动的年际变化总体上不显著,局部出现较大变异;EVI的变异系数(CV)与年降水的变异系数显著正相关,说明降水波动是引起植被活动变化的主要因素。此外,EVI 的CV与年降水量存在着显著的负相关关系,表明年降水量越大的地区植被活动的年际变化越小,即植被的稳定性越大。     

湖南省极端气候时空特征分析及风险评估

为探究湖南省极端气候的时空变化特征及风险发生概率,本文基于湖南省32个气象站点1961年-2017年逐日气象观测资料,选取12个极端降水指数和16个极端气温指数,利用线性倾向法、M-K趋势检验法、克里金插值等方法,对湖南省极端气候的时空变化特征进行探究,并采用信息扩散模型对湖南省极端气候风险进行评估,研究表明：（1）近57年来湖南省极端降水指数总体变化趋势较为平缓,大多数极端降水指数在空间上东高西低、南高北低的分布。（2）极端气温指数总体变化趋势呈显著变暖趋势,表征高温的指数在空间上呈东南向西北递减的趋势。（3）对湖南省极端降水的风险评估显示,湘西北发生极端降水的风险更大,而湘东南的降水总量更多。（4）对湖南省极端气温的风险评估显示,湘西北为持续高温的高风险地区,常德市发生极端高温的风险概率较大,大约为2-3a一遇。