近56 a伊犁河谷冷空气过程气候变化特征

利用1961—2016年伊犁河谷10个气象站逐日观测资料,依据冷空气过程监测标准,采用线性趋势、Morlet小波和相关分析等方法,对河谷各站9月至次年5月期间不同等级冷空气过程的频数与强度气候变化特征进行分析。结果表明:(1)近56 a来,伊犁河谷年平均冷空气过程频数为18. 5次,河谷中、西部的冷空气过程频数较多,向东、西两侧明显减少。其中,寒潮和中等强度冷空气过程频数在河谷中部较多,向东、西两侧逐渐减少;强冷空气过程频数自西向东逐渐减少。(2)伊犁河谷冷空气过程频数1月最多,5月最少。其中,寒潮和强冷空气过程高发期在冬季,中等强度冷空气过程高发期在秋季9—10月。(3)各级冷空气过程平均最低气温均1月最低、5月最高,且寒潮和强冷空气过程降温幅度均以12月最强,而中等强度冷空气过程降温幅度最强在10月。(4) 1961—2016年,伊犁河谷寒潮过程频数、累积日数均呈显著减少趋势,而冷空气累积降温幅度整体呈显著减小趋势;寒潮频数于2004年发生由多到少的突变,且寒潮与强冷空气过程频数分别存在26 a和31 a的年代际变化周期。(5)伊犁河谷各级冷空气过程频数与同期平均最低气温呈反相关关系,其中寒潮频数与最低气温的相关程度最高,而与降水、平均风速相关程度较弱。     

1961-2016年北疆冷空气过程变化特征及其环流指数分析

摘要：根据《冷空气过程监测指标》（QX/393-2017）分析1961—2016年北疆单站和区域不同等级冷空气时空变化特征以及环流指数与其相关性。结果表明：北疆单站冷空气频次中等强度冷空气最多，寒潮次多，强冷空气最少；各级冷空气在北疆北部高发，空间差异明显，一半以上站点寒潮减少趋势显著；区域冷空气寒潮最多，中等强度冷空气、强冷空气频次相当，其中寒潮减少速率为0.58次/10a，强冷空气变化不明显，中等强度冷空气增加速率为0.1次/10a；单站和区域寒潮在冬季高发，强冷空气和中等强度冷空气春秋季多发；冷空气初日无明显变化，终日呈推后趋势；不同等级冷空气过程均存在三个长短不一的变化周期，中等强度冷空气、强冷空气存在明显突变，寒潮未出现突变；88个大气环流指数中有27个与北疆不同时期冷空气发生频次显著相关，其中斯堪的纳维亚遥相关型指数偏高北疆地区气温偏低，亚洲区、北半球极涡指数偏大，新疆冬季气温偏低，冷空气发生概率增大，南极涛动指数强年北疆地区冷空气出现频次可能会减少。     

1971-2015年北疆地区不同等级冷空气时空统计特征分析

选取北疆50个测站1971-2015年的逐日平均气温和最低气温资料,运用小波分析、M-K突变检验等统计方法分析了北疆地区不同等级冷空气活动过程的时空变化特征。分析表明：近45年北疆地区冷空气活动持续日数在1～15d,平均持续日数为1.79 d。其中弱冷空气过程持续日数以1～2 d为主;中等强度冷空气、较强冷空气和寒潮过程以1～3 d为主;而强冷空气过程以2～4 d为主。近45年北疆单站冷空气发生频次为95.3次/a,且具有盆地多、山地少的特点;其中中等强度冷空气为11.8次/a,自东向西逐渐减少;弱冷空气、较强冷空气发生频次为70.9次/a、1.8次/a,呈自西南向东北逐渐减少的趋势;强冷空气和寒潮发生频次为4.2次/a 、7.3次/a,呈现由西南向东北增加趋势。近45年北疆地区冷空气活动频次总体呈减少趋势,年代际表现为先减少后增加的特点, 70年代最多,90年代最少,减少速率为0.33/10a;弱冷空气和较强冷空气呈增加趋势,增加速率为0.17/10a和0.03/10a;中等强度冷空气、强冷空气和寒潮活动频次呈下降趋势,其中寒潮的下降速率达-0.37/10a;不同等级冷空气活动频次均存在一个15-20a的显著周期,突变点出现在1980、2003年左右。     

我国东北地区冬季气温变化的东亚冬季风背景

利用中国气象局国家气象信息中心1961—2011年我国东北地区72个气象站月平均气温资料及NCEP/NCAR月平均海平面气压、500 hPa高度场及200 hPa与850 hPa风场再分析资料,对东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列经去除线性趋势处理后的变化特征进行对比分析。结果表明:去除线性趋势后,东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列的相关系数为-0.69,较原始序列更为显著;两者变化的阶段性较为同步,我国东北地区冬季气温于2004年已转入低温阶段,这与东亚冬季风同时转为偏强阶段关系密切;两者均存在20年左右的长周期,同样存在相近的阶段性短周期;我国东北地区冬季气温的增温变化趋势在1986年前后的增暖性气候突变中起重要作用。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温年代际信号的相关系数达-0.86,较原始序列年代际相关更为显著;两者的年代际变化存在21.5年左右的共同准周期。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温的年际变化序列存在4年左右的共同准周期。我国东北地区冬季气温的年际和年代际异常存在与东亚冬季风相关联的200 hPa东亚急流、500 hPa东亚大槽、乌拉尔高压、850 hPa风场、地面西伯利亚高压等的异常背景。     

1961—2010年饶平气温的变化特征分析

利用饶平1961—2010年气温资料,通过线性拟合、M-K突变分析、小波分析等方法,对饶平近50年气温变化进行特征分析。结果表明：近50年饶平气温显著上升,增温速率为0.017 6℃/年,在1995年发生增温性突变,突变前后平均上升0.7℃。近50年秋冬季增温速率明显大于春夏季;冬季在20世纪80年代末发生突变,其他季节都在20世纪90年代发生突变;秋冬季突变前后增温大于春夏季。气候变暖对饶平极端气温及高温（低温）日数的影响：高温日数在1994年发生增加性突变,近50年来呈显著增加趋势,其中进入21世纪以来高温日数明显增多;低温日数在1983年发生减少性突变,极端最低气温呈显著上升趋势。小波分析得出饶平年平均气温在不同时段存在准6、13、20、28年年际变化周期。     

近30多年中国东北地区春季寒潮的年代际变化及其可能原因

利用1979~2011年中国东北地区119站气温观测数据,对东北春季寒潮的年代际变化特征进行了分析,并在此基础上通过分析大气环流及北极海冰的变化,对寒潮年代际变化的可能原因进行了探讨。结果表明,东北地区春季寒潮的频次及强度在20世纪80年代末和21世纪初均有明显年代际转折,即20世纪90年代寒潮频次减少而强度增加,21世纪初寒潮频次有所回升但强度减弱。北极新地岛地区海冰的变化可能是造成我国东北地区寒潮活动年代际变化的原因之一。20世纪90年代新地岛附近海冰迅速减少,地表温度明显升高,而高纬海平面气压偏低,此处冷空气不易南下,同时东亚大槽偏强,冷空气强度增加。21世纪初该区海冰减少趋势减缓,冷空气频次有所回升,强度减弱。     

近60年中国冷空气过程的气候变率分析

使用1960—2019年中国2400个气象站逐日观测气温,系统地分析了中国各类冷空气过程的气候学特征.结果表明:中国的寒潮和冷空气过程主要发生在秋季和冬季,频数和强度有明显的月际和季节差异,区域型寒潮在秋季发生频数最多,全国型寒潮、区域型冷空气和全国型冷空气在冬季发生频数最多;区域型冷空气总体过程(寒潮与冷空气过程之和...     

1971-2016年塔里木盆地冷空气过程频数变化特征

利用南疆塔里木盆地周边50个气象站1971年1月1日-2016年12月31日的最低气温资料,依据《冷空气等级标准》（GB/T20484-2006）,整理出塔里木盆地近46a来冷空气过程数据,采用合成、线性倾向估计、Morlet小波、Mann-kendall、滑动平均和累积距平检验等方法分析了单站及整个塔里木盆地冷空气频数的空间、时间变化特征。结果发现:（1）中等及以上等级冷空气高发地多分布于盆地西部的高原、北部的山区和东部的风口地带,单站各等级冷空气总体上呈线性减少趋势,整个塔里木盆地冷空气、寒潮减少趋势明显,递减率均为0.19次/10a,其余等级变化趋势不明显;（2）塔里木盆地冷空气年均103.2次,弱冷空气86.3次占总次数的83.6%,中等强度冷空气10.4次占10.1%,较强、强、寒潮分别为2.5、2.3、2.2次,合计占冷空气总次数的6.8%;（3）各等级冷空气持续1～3d的频率高达87.4～95.4%,弱冷空气持续1d的频率最高,其余等级持续2d的频率最高,3d及以上的频率随着持续时间的增加明显下降;（4）各等级冷空气的年代际频次变化不大,1970年代较强、强及寒潮频次最多,分别为2.8、2.4、2.9次,1980年代弱冷空气最多,达86.6次,近6a(2011-2016年)中等强度冷空气最多,达10.8次;（5）不同等级冷空气的出现具有较强的季节性,中等、较强冷空气夏季频率最高,分别占30.1%和57.9%,强冷空气春季最高,占到40.1%,寒潮冬季最高,占38.9%;（6）各等级冷空气均有8～10a的年际尺度周期,年代际周期却不一致,寒潮在1979年发生显著的减少突变。     

龙川县近50年气温变化的特征分析

根据龙川县气象站1961—2010年气温资料,利用线性回归方程、Mann-Kendall突变检验等方法分析龙川县近50年气温变化特征,结果表明:龙川县气温变化呈上升趋势,气候倾向率为0.020 6℃/年;四季度气温都有不同程度的上升趋势,下半年气温上升趋势大于上半年;极端高温天气日数呈现上升趋势,极端低温天气日数呈现下降趋势,极端低温日数下降趋势明显大于极端高温日数上升趋势。     

1951—2008年东北地区冬季气温变化及环流场特征

利用1951—2008年中国东北地区气温资料和NCEP高度场再分析资料,通过线性趋势分析和M-K检验方法,对东北地区冬季气温变化进行研究。结果表明：东北地区冬季变暖的时间是从20世纪80年代中期开始,突变年为1986年;冬季气温最暖年代出现在21世纪初;东北三省冬季累年气温变化趋势倾向基本是纬度越高气温趋势倾向值越大,特别是在1999—2008年黑龙江省冬季气温趋势倾向增温最显著。而在年气温变化趋势中,东北三省平均趋势倾向值没有冬季趋势倾向值大,其中吉林省气温趋势值最大。冷、暖冬年500 hPa高度距平场分布为冷冬负距平中心位于中国东北地区中部;暖冬年正距平中心位于贝加尔湖到中国东北地区中北部。低空冷冬年,东北地区受西北风、西风和东北风控制,冷空气势力强;暖冬年,东北地区仅受西北风影响,冷空气势力弱。     

平流层极涡变化与我国冬季气温、降水的关系

利用国家气候中心提供的1951-2010年逐月环流指数资料,分析了北半球极涡强度指数、面积指数和中心强度指数的相关关系,并通过极涡强度指数的变化讨论了冬季北半球极涡强度的时间变化特征。结果表明,冬季极涡强度指数与面积指数和中心强度指数有较好的相关性,能够更好地反映冬季极涡强度的变化特征;冬季极涡存在准13年的年代际振荡周期,准5年的年际振荡周期在20世纪90年代后期较为明显。结合气温、降水观测资料和NCEP/NCAR月平均再分析资料,探讨了极涡强、弱不同年份我国冬季气温、降水和大气环流形势的变化。相对极涡弱值年而言,极涡强值年我国北方地区、东部地区特别是东北地区的气温偏高,西南大部分地区的气温偏低,长江流域和华南地区的气温变化不明显;我国南方地区降水偏多,长江中下游和华南地区的降水偏多最为明显,北方地区的降水略有减少;500hPa高度场上高纬度地区的位势高度降低,中高纬度的位势高度升高,冷空气向极地聚集,东亚大槽减弱,我国东北和东部地区的气温偏高;同时东亚冬季风减弱,湿空气向我国内陆输送,长江流域和我国南方地区的降水偏多。     

2011/2012年冬季寒潮低频特征及其与500 hPa低频系统的耦合关系

利用NCEP/NCAR的逐日再分析资料和国家气象信息中心的常规观测站温度资料,首先分析了2011/2012年冬季中国低温异常过程中的两次典型寒潮过程和全国828个站平均温度低频振荡的变化特征,然后分析了温度场低频振荡随位相的演变,最后采用SVD（Singular Value Decomposition）方法研究了北半球中高纬度对流层中层低频环流系统配置对温度低频变化的影响。结果表明：1）2011/2012年冬季的寒潮和强降温过程是在全国区域平均温度存在较强的10～30 d低频振荡的背景下发生的,中国的北方和东南部地区温度的低频振荡较强是导致其降温显著的主要原因之一。2）SVD分析的第一模态显示,亚洲-西太平洋中低纬度与中高纬度的南北两支低频波列在东亚地区耦合,使我国中东部和东南部地区处于沿偏东路径南下的强冷空气中;第二模态显示,沿着喀拉海-乌拉尔山东侧-我国西部的低频波列引导源地冷空气沿西北路径南下相继影响我国西北和东北地区。这两个模态驱动了强度大、范围广的低频温度由升高向降低变化的振荡,是导致2011/2012年冬季寒潮发生和极端低温事件出现的环流系统。     

1961—2008年华南区域寒潮变化的气候特征

利用华南三省(广东、广西、海南)192个台站1961年1月1日至2008年12月31日的逐日平均气温、日最低气温资料,分析了华南寒潮频次的气候特征及其变化;定义了一个表征华南寒潮强度的指数,由此分析了华南寒潮活动的强度变化。气候分析结果表明:华南在近48年中出现了221次寒潮过程,主要分布在10月至次年4月,以12月、1月、2月、3月为主,占88.7%;华南区域单站寒潮的年均发生频次和平均降温持续天数从内陆向沿海递减,平均最低气温从内陆到沿海逐渐增加,单站寒潮过程平均最大降温幅度在11.5～16.0℃。近48年来,华南寒潮活动在减少的趋势上还具有频数和强度上的月际、年际和年代际变化。发生特强寒潮和中等寒潮的比率从20世纪80年代以来逐渐减少,而发生弱寒潮比率显著增加,但2008年出现了近48年华南最强的寒潮。     

冬季中国东北极端低温事件环流背景特征分析

利用1961~2014年CN05.2逐日温度数据,对冬季东北极端低温事件进行了定义,并按其发生时冷空气对中国东部（105°E以东）的影响范围,将其分为第一类和第二类极端低温事件,其中前者局限在东北,而后者则扩展至中国东部大部分地区。分析表明,在年代际时间尺度上,第一类极端低温事件强度减弱,而第二类的则增加;对持续天数而言,第二类极端低温事件的在减少,而第一类在1990年代以前也持续减少,但是1990年代之后急剧增加;2月份总的极端低温事件发生天数最多,其在1990年代以前要远大于12月和1月份,且在1990年代以前总体在减少,以后则增加;850 hPa风场分析显示,第二类极端低温事件中来自贝加尔湖的西北路径冷空气比第一类的要强,而来自鄂霍次克海的东北路径冷空气则相反;在300 hPa的E-P通量散度场上,这两类极端低温事件中东北都处于波动能量辐散中心,第二类极端低温事件发生时罗斯贝波波动能量传播比第一类时的要弱,第一类发生时则纬向传播比较明显,而且波动中心值都比较大;在位势高度距平场的谐波分析中,长波槽同位相扰动叠加在超长波槽上更易导致极端低温事件的发生。     

基于均一化格点资料的全球变暖趋缓期中国气温变化特征分析

利用1961-2014年水平分辨率为0.5°×0.5°的均一化气温网格数据,分析全球变暖趋缓期（1998-2014年）中国气温的变化特征。结果显示：1998-2014年中国气温上升趋缓明显,与增暖期（1985-1997年）相比,年平均气温和年平均最高气温由升温趋势转为降温趋势,分别为-0.05℃/10a和-0.11℃/10a,而年平均最低气温仍保持弱的上升趋势（0.06℃/10a）。全球变暖趋缓期中国的增暖型发生了显著变化：北方地区由增温趋势转为降温趋势,青藏高原和西南地区则呈现出相对强的增温趋势;从季节来看,冬季降温最强、夏季增温较其他季节偏强,而冬季（强降温）正是中国增暖趋缓的主要贡献季节。增温最强的要素仍然是最低气温。     

近53年中国寒潮的变化特征及其可能原因

利用1951～2004年中国740站逐日温度资料, 对中国寒潮频次的气候特征及其变化进行了分析, 并在此基础上对中国寒潮频次减少的可能原因进行了讨论: 冬季西伯利亚高压和东亚冬季风强度与中国寒潮频次呈显著的正相关.秋冬季节西伯利亚上空低层冷堆温度和中国寒潮频次呈显著的负相关.在气候变暖的大背景下, 西伯利亚高压和冬季风强度的减弱使得冬季中国地表温度持续升高, 而温度的这种变化与中国寒潮频次及其相伴随大风频次的减少均有密切的联系.西伯利亚高压和冬季风强度的减弱, 西伯利亚上空低层冷堆温度和中国地表温度的显著升高是中国寒潮及其相伴随大风频次减少的可能原因.     

新、旧气候态的差异及对东北地区气候业务的影响

选取参与东北地区短期气候预测业务质量评估的53个气象站的月平均气温、降水资料,NCEP/NCAR再分析的月平均500 hPa位势高度场资料,以及由NOAA重构的海温场资料,对比了新、旧气候平均态下,冬、夏季东北地区气温、降水及全球500 hPa位势高度场及海温场差异, 并分析了气候平均值改变对气候变化、影响评价和预测业务的影响。结果表明：就东北大部分地区而言,新气候态（1981-2010年）表征的气候较旧气候态（1971-2000年）更暖湿;新气候态的全球500 hPa位势高度值和海温值较旧气候态均有所增大;新气候态下东亚大槽强度和西伯利亚高压强度变弱是造成东北冬季气温升高的主要原因;西太副高和鄂霍次克海阻塞高压强度增强,是造成东北地区大部分月份降水量增加的主要原因;而东北冷涡强度减弱是造成东北地区6月降水量减少的主要原因;9月和10月降水量减少可能与海温的变化有关。气候平均值的改变会对气候业务产生影响,如需对冷冬事件和ENSO事件重新评估,对极端事件重新分析,及对要素预报量级和趋势产生影响。