基于CRU资料的山西百年气温时空演变特征

全球变暖的背景下,百年尺度上的区域气温变化规律,近年来已成为气候变化研究的热点。本文基于1901-2016年英国东英吉利(East Anglia)大学气候研究中心(Climatic Research Unit,CRU)提供的高分辨率、逐月气温数据集,采用一元线性回归法、滑动平均法和Mann-Kendall突变检验法分析了116年来山西气温的时空分布特征。结果表明:百年来山西年平均气温和各季节气温均呈波动上升趋势,年均和各季节气温倾向率分别为0.13℃·(10a)-1(年平均)、0.16℃·(10a)-1(春季)、0.05℃·(10a)-1(夏季)、0.09℃·(10a)-1(秋季)、0.22℃·(10a)-1(冬季),其中冬季气温增幅最大,对年均温增长的贡献最大,贡献率为42.31%,夏季气温增幅最小,贡献率也最小(9.62%)。研究时段内,山西各季节气温均发生突变,春季季均温突变开始于1993年,夏季在1917年和1996年都发生了气温突变,秋季、冬季出现突变的年份分别为2001年、1984年。空间上,山西多年平均气温和季均温均以南高北低的纬度变化规律为主,同时受到地形的影响,分别形成不同气温中心,其中冬季受地形影响最小,尤其是最冷月。     

1961-2017年西藏主要农区夏季气温变化特征

根据近57a (1961~2017年)西藏主要农区4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)夏季(6~8月)的月平均气温资料,通过统计诊断方法分析了该地区夏季气温变化特征,并探讨了气温变化与同期西藏高原指数的关系。结果表明:(1)在全球变暖的大背景下,近57a,西藏主要农区夏季气温存在显著的增暖趋势(增温率约为0.32℃/10a)。(2)该地区夏季气温存在明显的年际变化,普遍具有准3a的周期振荡;夏季气温在2004年发生了显著的气候突变。(3)该地区夏季气温与同期西藏高原指数之间存在显著的正相关关系,两者的年际变化特征和长期趋势变化基本一致。表明当高原及周围500hPa位势高度异常偏低(高)时,西藏主要农区夏季气温异常偏低(高)。      

小建议

《规范》规定,最高(最低)气温日极值的挑选应从当日最高(最低)气温和各定时记录中挑取;《规范》新旧规定对照表中也提到不包括补充定时观测(05、11、17、23)的气温值。而地面天气报告电码在挑取过去24小时内最高(最低)气温时又规定,补充定时观测记录参加过去24小时最高(最低)     

近60年青藏高原东北缘极端气温事件与气温日较差分析——以西宁地区为例

根据1955-2015年西宁气象站逐日气温资料,通过线性倾向估计等分析方法,选取14个极端气温指数,分析西宁地区近60年极端气温事件与气温日较差的时间变化趋势及二者的相关性,并与全国其他区域进行对比。结果表明:(1)近60年来,西宁地区的14个极端气温指数都呈现不同程度的变化,热指数夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、作物生长期和热持续指数等分别以2. 07,0. 72,1. 49,2. 57和0. 87 d·(10a)~(-1)的趋势增加,而冷指数冰冻日数、霜日日数、冷夜日数、冷昼日数和冷持续指数分别以-2. 42,-0. 29,-0. 33,-1. 3和-0. 31 d·(10a)~(-1)的趋势减小。极端气温极值指数中,日最高气温的极低值、日最低气温的极低值、日最高气温的极高值、日最低气温的极高值分别为0. 51,0. 17,0. 35和0. 15℃·(10a)~(-1)的趋势增加。(2)在变化趋势中,日最高气温的极低值、日最高气温的极高值、冰冻日数、夏日日数、冷昼日数、暖昼日数、作物生长期和热持续日数的变化趋势为达到0. 01或0. 05的显著性水平。(3)表征极端气温事件热指数与冷指数、昼指数与夜指数的变化幅度均显示出明显的非对称性。(4)过去60年西宁地区平均全年与春夏秋冬四季的气温日较差都呈现增加趋势,增长率分别为0. 25,0. 27,0. 21,0. 15和0. 36℃·(10a)~(-1),该地区的14个极端气温指数的变化均不同程度影响到平均全年与四季气温日较差,其中,极端气温绝对指数和相对指数与气温日较差的相关性最强,对气温日较差影响显著。(5)青藏高原东北缘极端气温事件与气温日较差具有特殊性,可能受多气候系统控制和特殊地形等因素影响。     

近60年来祁连山极端气温变化研究

利用24个气象站点1961-2017年逐日最高、最低和平均气温资料,采用CCl/CLIVAR气候变化检测监测和指数专家小组(ETCCDI)所推荐的12个极端气温指数,分析了祁连山区极端气温指数的时空变化及其原因。结果表明:极端气温暖指数以祁连山中部和东部为较小变暖幅度区,向外围递增,极端气温冷指数的空间分布由南向北递减。相较暖指数,冷指数变暖幅度更大;夜指数变暖幅度大于昼指数,这与气温日较差显著减少具有一致性;生长季长度明显延长;冰冻日数、霜冻日数显著减少,减少幅度较大的区域集中在祁连山南部。1985年后尤其在20世纪90年代期间祁连山加速变暖,2000年后变暖趋势有所减缓,2010年后变暖幅度大幅增加。海拔越高,极端气温指数的变暖幅度越大,高海拔区(2500 m)极端气温冷指数变化明显,低海拔区(2500 m)极端气温暖指数变化明显。北大西洋年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)、热带北大西洋指数(Tropical Northern Atlantic Index,TNA)、热带南大西洋指数(Tropical Southern Atlantic Index,TSA)、北热带大西洋海表温度指数(North Tropical Atlantic Index,NTA)、加勒比地区海温指数(Caribbean Index,CAR)对祁连山极端气温暖指数的影响强于极端气温冷指数,中热带太平洋海温(Nino 4)主要影响极端气温冷指数,南海夏季风(South China Sea Summer Monsoon Index,SCSSMI)主要影响极端气温暖指数。     

中国西部地区气温与太平洋海温的关系

利用1961~1990年我国西部(110 E以西)155个测站的地面月平均气温和同期太平洋地区月平均海温资料和经验正交函数(EOF)展开方法,研究了中国西部地区各个季节的气温距平时空分布规律以及西部地区气温距平与太平洋海温异常之间的相互联系。结果发现:利用EOF展开得到的特征向量和时间系数能够较好地反映西部地区实际气温异常的时空分布特征。El Nino和La Nina年西部气温距平分布(冬季除外)呈现基本相反的状况,即在El Nino年气温偏暖(冷)的区域,在La Nina年则是气温偏冷(暖)的区域。各季节西部地区的气温变化与太平洋海温异常存在着相互影响和作用。     

高黎贡山地气温的分布特征

考察分析表明,高黎贡山地气温变化具有明显的低纬山地气候特征。(1)其东西两侧年平均气温有较大差别,海拔2700米以下东坡高于西坡,东侧怒江狭谷气温变化与拔海高度呈线性关系,而西坡呈非线性关系。(2)气温垂直递减率山脊附近大,盆地、谷地小,东坡大、西坡小。(3)一般来说,1月份最冷,8月最热。海拔2400米以上东西两坡气温年较差差异不大,2400米以下西坡大于东坡。(4)日最低气温出现在日出前,曰最高气温出现时间随高度提前,日较差西坡大于东坡,且随高度减小。(5)有两个逆温层,上层属平流型逆温,下层属辐射型逆温。西坡逆温较强。     

中蒙干旱半干旱区冬、夏季地面气温时空变化特征分析(Ⅱ):7月

为整体地分析中蒙干旱半干旱区(中蒙干旱区)夏季气温的时空变化特征,利用中蒙干旱区内分布相对均匀的104个站点(包括5个“人造站”)1961—1997年7月的平均地面气温资料等,首先分析了该区夏季的平均气温场、气温年较差及日较差等背景;然后,对标准化的7月平均气温距平资料分别作了EOF和REOF分析。结果表明:(1)中蒙干旱区夏季的热量资源充足。夏季气温场分布的区域性特色更明显。(2)受纬度、地形高度及远离海洋等的影响,中蒙干旱区地面气温的年较差大,日较差也大,呈典型大陆性气候(大陆度高)的特色,但是区内的夏季气温年际变化小。(3)根据气温的EOF分析,中蒙干旱区夏季气温异常可粗分为全区一致型、准东西差异型、准南北差异型及准东北—西南差异型等4种常见分布模态;再根据REOF分析,可将该区夏季气温异常进一步细分为青海高原、高原东北侧、南疆、北疆、陕西甘南区、蒙古国西北部及东南部等7个分区。(4)近37年来,中蒙干旱区夏季气温增暖主要出现在高原东北侧和南疆区,强度比冬春季弱;在青海高原及蒙古国东南部气温还在变凉,区内各分区夏季气温变化也约有3~4年的周期。     

统计降尺度方法在北京月尺度预测中的应用

利用SDSM(statistical downscaling method)方法对北京47年(1961-2007年)的最低、最高气温和降水变化情况进行模拟评估,在此基础上对2008年北京奥运期间和2009年国庆期间天气变化进行实际预测应用。结果表明,SDSM方法具备模拟气温和降水等要素的能力。从年际变化模拟的情况上看,SDSM模型对气温模拟的效果好于降水,其中对于月平均最低(最高)气温模拟的效果好于最低(最高)气温极值的模拟。模型模拟的逐年极端最高(最低)气温结果在整体上偏低于实况气温,体现出气温极值模拟能力的不足。SDSM模型模拟的降水量整体上小于实测值,对降水极大值模拟能力更弱。对奥运会和国庆期间北京天气预测结果表明,模型对日最高、最低气温和降水的数值预测能力较差,预测值偏低于实际值,但升温和降温过程发生的时段能够准确的预测。     

基于GIS技术的甘肃省气温空间分布特征

利用40 a气象站气温观测数据,结合GIS技术,建立甘肃省气温空间化模型,以高分辨率的DEM作为模型的输入参数实现气温数据的空间化,同时与传统的气温内插方法 (反距离加权法(IDW)、克里格(Kriging)、协同克里格(Co-Kriging))的插值结果进行比较分析,结果反映利用多元回归分析+克里格方法建立的气温数据栅格化结果较好,比传统的气温内插方法插值精度高,插值结果很好的再现了原始测量结果。     

多种方法分析城市化对保定气温变化的贡献

文章通过三种方法构造不同的背景气温序列,分析近33a(1979—2011年)城市化对保定气温变化的影响。结果表明:(1)对比保定站与郊区背景站气温资料得到城市热岛效应导致的增暖幅度为0.15℃/10a,城市化贡献率为30.3%。(2)用NCEP/DOE的2m气温再分析资料为背景得到的城市化增温幅度为0.238℃/10a,分离出的城市化贡献率为48.08%。(3)比较城市站与山区背景站资料得出年均气温的城市化增暖幅度为0.216℃/10a,贡献率为43.64%。(4)三种方法计算得出的城市化增温幅度及贡献率各不相同,却一致表明城市化对保定年气温的增暖贡献较为显著。     

气象站迁站前后气温同期观测资料对比

通过对山东省东阿县新旧地面气象观测站同期(2008年1、4、7月)气温观测资料对比分析,发现两站之间气温存在明显的正温差,旧测站气温存在城市热岛效应。这种效应夜间大于白天,冬、春(秋)季较为明显,夏季最小;城市热岛效应使最低气温下降,从而减小气温日较差,故旧测站气温较高;统计检验表明,旧测站与新测站气温存在显著的正相关,但两地气温差异显著,两地气温资料已经不适合合并计算。所以,对于旧测站的气温记录,应做出必要的订正后,才能得到较准确的代表当地气温的统计资料。     

青藏高原东侧地区夏季气温变化及其可能成因

应用奇异值分解(SVD)和相关分析方法，研究了青藏高原东侧川渝地区气温变化及其原因。结果表明：夏季川渝地区气温与云量之间主要呈反位相关系，其第一模态代表了它们最主要的耦合特征；热带西太平洋海温偏暖(冷)，引起副热带高压系统位置偏北(南)，使川渝地区总云量偏少(多)，造成川渝地区气温偏高(低)。最后建立了川渝地区夏季气温变化的概念模型，指出热带西太平洋海温异常变化，也是造成青藏高原东侧川渝地区气温变冷的主要原因之一。     

内蒙古气温变化对全球变暖减缓的响应分析

文章利用内蒙古107个气象站T_(mean)、T_(max)和T_(min)的逐月观测数据,对比分析了近54a(1961—2014年)和CWH时期(1998—2014年)的T_(mean)、T_(max)和T_(min)分别在年、季、月尺度上的变化特征,初步探讨了内蒙古气温变化是否也有减缓或停滞现象,结果表明:全球气候变暖减缓背景下,1998—2014年内蒙古气温变化存在一定程度的变暖减缓现象。年尺度上,气温响应最明显的是T_(max),T_(mean)次之,T_(min)最小;空间分布上,内蒙古东部地区的响应相对较大,中部次之,西部最小,但响应均不显著;季节尺度上,虽然春、冬季的气温呈下降趋势,但四季气温的响应也均不明显;月尺度上,2月气温响应最明显,其次是9月。1998—2014年内蒙古年平均气温的下降趋势主要是由春、冬两季降温引起的,而冬季气温的下降趋势主要是由2月明显降温引起的。     

夏季副热带西部模态水异常与我国秋、冬季气温年际变化的关系

利用合成、回归等方法分析了夏季副热带西部模态水(简称STMW)异常与我国秋、冬季气温年际变化的联系,发现:1)秋、冬季东亚—太平洋地区的大气环流异常对我国的气温变化起了重要作用,夏季STMW异常通过东亚—太平洋地区的大气环流异常进而与我国秋、冬季的气温变化联系在一起。2)夏季ST-MW正(负)异常时,同年秋季我国西北、东北和江淮地区的气温异常偏低(偏高);冬季时,东北、西北地区气温偏高(低)。3)这种联系主要是通过东亚—太平洋地区大气环流的典型分布实现的:夏季STMW异常偏强(弱)时,同年秋季与黑潮附近的冷(暖)海温相对应,西北太平洋上空大气环流出现负(正)的高度距平,气旋性(反气旋性)环流西侧的偏北(南)气流引导(阻碍)东亚大陆中高纬冷空气南下,同时东欧地区的高压(低压)向东南方向伸展,对我国西北地区秋季冷空气的活动起到了增幅(削弱)作用,我国东北、西北和江淮大部分地区的冷空气活动偏强,气温普遍偏低(高)。黑潮区附近的冷(暖)海温持续热力作用下,海洋不断得到(失去)热量,积累到冬季,促使黑潮区域的海表面温度(SST)逐渐向正(负)异常转变。冬季的大气环流场也对应发生调整:西北太平洋上空出现显著的高压(低压)异常,反气旋(气旋)西侧的偏南(北)气流减弱(加强)了我国东北地区的冷空气强度,气温偏高(低);亚洲中纬度地区受低压(高压)距平控制,我国西北地区的冷空气活动较弱(强),气温偏高。     

高山区多时间尺度Anusplin气温插值精度对比分析

以中国地形起伏较大的横断山区为研究区,利用研究区内51个国家气象站点1960-2014年气温数据,以高程为协变量,采用Anusplin对不同时间分辨率(年代、年均、季节、月、日)的气温数据分布进行空间插值。通过气象站点交叉验证,结合绝对误差(平均绝对误差和均方根误差)和相对误差(平均相对误差)等量化指标,对比分析各个时间尺度气温数据的插值精度。结果表明:(1)夏季插值的绝对精度和相对精度最优,年代、年均和秋季气温插值的绝对精度水平相近,春季次之,冬季气温插值的绝对精度和相对精度最差。(2)在区域气候变化趋势方面,各个时间尺度气温插值数据的变化趋势和变化率与观测值结果一致。(3)年内各月均温和各月内日均温插值结果的相对精度和绝对精度在夏季月份精度最佳,在冬季月份精度最差,且各月内日均温插值结果在绝对精度和相对精度方面均低于各月均温插值结果的精度水平。分析显示,利用Anusplin的山区气温插值,气温海拔梯度性的优劣是造成不同时间尺度气温插值精度水平不一致的主要原因。     

近55年玉树地区气温变化特征分析及其未来趋势预估

利用玉树地区5个气象台站1961—2015年逐月气温资料,采用气候趋势系数等统计方法分析了近55年来气温年代际变化及其异常特征,并结合CMIP5计划21个全球气候耦合模式模拟结果对未来气温变化趋势进行了预估。结果表明:(1)近55年来玉树地区年平均气温、最高和最低气温均显著升高,21世纪上升趋势更为突出;全区增温总体上呈现出"西北高、东南低"的空间分布特征。(2)各季平均气温也在显著上升,其中冬季升温最明显,达0.48℃/10 a,对年气温升高的贡献率最大。(3)气温偏冷年基本出现在20世纪60年代—80年代;偏暖年集中出现在21世纪,进入本世纪气温偏暖频次明显增多。(4)在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5情景下,玉树地区未来的气温变化都以增温为主,其中在中(RCP4.5)、高排放(RCP8.5)情景下增温效应更加显著。     

山东省冬夏季气温异常的季风特征

利用山东省80个代表站1961~2003年月平均气温资料和同期NCAR/NCEP再分析资料,运用统计学方法,分析了季风背景下冬、夏季气温异常的年际、年代际变化和周期特征及变温的空间分布,并研究了东亚冬、夏季风对气温变化的影响。结果表明,冬夏季气温变化趋势明显不同,冬季增温趋势显著,夏季无明显增温趋势;2~6年的周期振荡在不同时期通过了0.05信度检验,小波分析2004年夏季气温不会偏高推断得到证实。冬、夏季气候具有明显的季风特征,季风与气温关系密切,即强(弱)冬季风山东易冷(暖)冬;强(弱)夏季风,易暖(冷)夏。冬季风比夏季风对同期气温作用更显著。季风的隔季相关性质对气温的变化有一定影响。     

北半球夏季对流层顶气压与气温的年(代)际变率与趋势分析

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料,研究了1979—2002年夏季全球对流层顶气压和气温的分布特征与变化趋势。选取了夏季北半球对流层顶年(代)际变率最大区域来定义气压指数和气温指数。分析结果表明:(1)全球对流层顶气压和气温在北半球随纬度的增加而增大,在南半球随纬度先增大再减小,而在整个热带地区对流层顶气压和气温的分布则较为均匀。(2)全球平均的对流层顶气压和气温在分析时段内呈减小趋势,但在中高纬度地区对流层顶气压和气温存在大范围增大现象,表明二者的趋势并不是全球一致的。(3)对流层顶年(代)际变率最大值出现在北半球的中纬度地区和南半球的副热带及高纬度地区,最小值则出现在热带地区。气压指数和气温指数显示出准10年和准3～5年周期。     

WRF模式不同参数化方案组合对青海气温、降水及风速模拟的影响

利用50个气象站观测资料,对比讨论WRF模式不同微物理过程、积云对流和边界层参数化方案组合对青海省气温、降水及风速的模拟效果。结果表明:(1)微物理过程和积云对流参数化方案分别选用Eta(Ferrier)和KF时,气温模拟效果较好;Thompson方案、KF方案和ACM2方案的组合对降水模拟普遍较好;边界层方案的选取对风速的模拟较为重要。(2)对比不同季节的模拟效果可以看出,夏季气温、降水模拟效果均较好。(3)最低气温模拟效果均好于最高气温,最高气温偏低明显。(4)小雨预报普遍偏多,中雨预报略偏少,大雨整体预报偏少。