极地大气科学与全球变化研究进展

南极和北极是地球上的气候敏感地区, 也是多个国际科学计划研究全球气候变化的关键地区。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。中国气象科学研究院的极地大气科学考察与研究始于20世纪80年代, 25年来有较大进展。中国气象科学研究院参加了我国组织的23次南极考察、2次北冰洋考察和3次北极考察; 承担了南极长城站和中山站、北极黄河站气象业务建设和维持, 以及中-澳合作南极冰盖3个无人自动气象站工作; 进行了常规地面气象、Brewer大气臭氧、近地面物理、冰雪和大气化学等观测, 获得了较为系统的极地大气环境资料。开展了有关极地大气科学与全球变化的研究, 在极地天气气候特征及气候变化时空多样性、极地海冰变化和南极海冰涛动、极地近地面物理特征和海-冰-气相互作用、中山站臭氧变化特征及南极臭氧洞和大气化学、气候代用资料获取和古气候环境以及极地大气环境变化对东亚环流和中国天气气候影响等方面的研究取得了新进展。中国极地大气科学正积极通过多学科交叉、走国际合作道路, 努力提高对极地在全球变化中作用的认识水平, 并积极探索极地变化对我国气候、环境的影响。     

气候统计诊断与预测方法研究进展———纪念中国气象科学研究院成立50周年

概述了近50年来中国气象科学研究院在气候统计诊断与预测方法方面的研究进展。20世纪60年代, 我国气候学者引入统计学方法, 结合我国的气候特点, 开展了气候统计分析与预测的研究; 70年代至80年代期间, 中国气象科学研究院首先将模糊集理论和灰色系统推向大气科学的各个领域, 并在应用推广工作中做出了积极的努力; 进入20世纪90年代, 利用气候统计诊断与预测新方法对气候系统进行更深入地研究, 得到许多新的观测事实, 不仅涉及气候趋势与突变诊断、年代际振荡, 多尺度变率相互作用, 还涉及气候异常成因的研究。同时, 提出和发展了一系列统计预测的新方法, 并已在气候业务预测和气象决策服务中发挥了作用。     

鞍山地区气候变化及其对农业的影响

应用鞍山1951～1999年的气温、降水、日照资料进行统计分析 ,归纳出鞍山近 50a气候呈逐渐变暖的趋势 ,特别是20世纪80年代以来尤为明显 ,而降水则有逐年减少的趋势 ;分析了气候变化对农业生产的影响 ,提出了相应的应对措施     

中国气候变化的检测及预估

对近5a来中国科学家在气候变化的检测及预估等方面的研究工作及主要成果进行了总结:采用最新的器测时期资料和代用温度资料对中国地区近50a、100a的温度和降水变化规律进行再分析,初步重建了中国过去1000a的地表温度序列;对20世纪中国气候变化进行了检测,分析了中国气候变化的原因;预估了中国21世纪气候变化。结果表明:近百年中国气候变化的主要特征与全球气候变化的趋势一致。中国近百年增暖的幅度为0.5～0.8℃,比全球同期增温略高。近50a中国平均气温升高以北方为主,升温速率达0.8℃/10a,远大于北半球平均的升温速率。中国雨型的年代际变化明显,西北西部从20世纪80年代中降水明显增多,以新疆最为显著。中国东部则由70年代末以前的北涝南旱型转为以后的南涝北旱型。气候变暖后,中国的极端天气和气候事件的发生频率和强度也出现了变化。     

南涝北旱的年代气候特点和形成条件

通过研究最近50年我国夏季降水分布的年代际及年际气候变化特征，以及对20世纪90年代至今夏季旱涝趋势的对比分析，讨论了夏季主要雨带位置南移的气候趋势，以及亚洲大陆高压、ENSO事件对夏季降水的影响关系。结果表明，20世纪90年代后期开始我国夏季旱涝分布气候态发生较大的变化，这可能预示夏季进入南涝北旱的年代气候时期。这些结果对于降水的年代气候预测和短期气候预测都具有重要意义。     

吉林省近50年来气温和降水变化的研究

20世纪80年代以来，气候变化已成为全球关注的热点问题，我国许多科学家对中国气候的变化规律做了不少研究，认为自70年代后期，我国大部分地区气温升高明显，降水减少。吉林省的一些专家也对吉林省的气候变化规律做了研究。为进一步研究吉林省近50a尤其     

汉阴县近46年气候变化特征

基于1960--2005年汉阴县的气温及降水资料,采用线性拟合和谐波分析方法,分析汉阴县近46a的气候变化。结果表明：近46a汉阴县年平均气温总体呈上升趋势,温度年代际振荡冷暖交替明显,温度年际变化的主要贡献为年循环分量;降水的波动性较大,降水偏少、偏多年代和温度呈反位相,温度和降水存在准10a振荡周期;46a内有明显的气候跃变,20世纪80年代跃变尤其显著,气温的跃变比降水振幅更大,其趋势与我国西北地区近50a气候变化基本一致。此外,谐波分析显示降水的年循环分量较温度明显偏弱,降水的随机波动对年际降水影响更强。     

全球变暖背景下的中国西部地区气候变化研究进展

全球变暖是19世纪80年代以来,地球的年平均气温和地表温度呈上升趋势的现象.在全球变暖的大背景下,我国的气候也发生了显著的变化.探讨全球变暖背景下中国西部地区的气温、降水、气候转型以及青藏高原对中国气候的影响等,对我国应对气候变化问题有着重要的意义.本文从气温、降水、气候转型以及青藏高原对中国气候的影响等方面概述了近年来中国西部地区气候变化的最新研究进展,并探讨了未来的研究方向.     

20世纪60~90年代辽东地区气候年代际变化特征分析

利用1961～2000年辽东地区13个观测台站的逐月降水和气温资料,分析了辽东地区降水和气温的年代际变化。并利用高桥公式计算出辽东地区的蒸发量,得出了该地区蒸发量和降水蒸发差的年代际变化特征;同时利用干燥度指标研究了辽东地区气候干旱对气候变暖的响应。结果表明:近40 a来辽东地区气候变化呈暖干变化趋势,即气温升高、降水减少,尤其以20世纪90年代变化最为明显。     

青藏高原年代际气候变化研究进展

青藏高原是全球气候系统的重要组成部分.从降水、气温、积雪及能量源汇方面,系统地阐述了众多学者关于青藏高原年代际气候变化的研究进展.研究显示,近百年来高原的气温变化可分为4个阶段,即20世纪20年代之前偏冷,20～50年代偏暖,60～70年代气温下降以及80年代至今的持续偏暖;80年代前后全球性的暖跃变在高原气候变化上同样存在,而且更超前于北半球.全球变暖的环境下,高原降水趋于增加,高原积雪呈偏多状态.高原气候的变化还存在着明显的地域性和季节性差异.文中还综述了青藏高原的热源和地形作用对亚洲季风爆发、季风区降水等区域和全球气候变化影响的研究成果,并简要提出了研究中存在的问题和今后的科研方向.     

青藏高原近期气候变化研究进展

本文对近期关于青藏高原地区气候变化的研究进行了回顾。结果表明,在过去的几十年间,青藏高原地区的气候发生了明显的变化。主要表现为:1)温度呈上升趋势;降水和积雪呈增加趋势,多年冻土呈退化状态;温度和降水的变化不仅有季节性的差异,还存在区域性的差异。2)区域气候模式RegCM对青藏高原地区温度和降水有一定的模拟能力,但存在系统性的误差。文中还对在青藏高原气候变化方面的研究不足进行了讨论。      

我国大陆大尺度气候观测网的理想密度和分布

以我国大陆2416个气象观测站点组成的站网为参考,以观测序列的相关性表示对气候变化信号的监测能力,分析不同地区单位经纬度网格内站点数对信号监测能力的影响,得到特定监测能力要求下所需的站点数,为大尺度气候观测站网的站点设置提供科学依据。对2.5°×2.5°网格来说,当要求子集站网气温序列与标准站网气温序列相关系数超过0.99和0.95时,所需的站点数分别为750和377;当要求子集站网降水量序列与标准站网降水量序列的相关系数超过0.95和0.90时,需要的站点数分别为670和417。对2.5°×3.5°和5.0°×5.0°经纬度网格的分析发现,对站点数量要求较高的区域大部分是地形过渡区,一般来说,降水量观测对站点密度的要求高于气温。     

近46年青藏高原干湿气候区动态变化研究

利用青藏高原62个气象站1961～2006年逐日气象资料, 用世界粮农组织 (FAO) 在1998年推荐的、并唯一承认的Penman-Menteith模式计算潜在蒸散量; 比较了降水量、积温降水比、气温降水比、蒸散降水比和降水蒸散比5种湿润度指标在青藏高原的适用性, 用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析青藏高原各气候区干湿状况及其界线的动态变化。结果表明: 5种指标中, 用降水蒸散比得到的青藏高原湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱气候区的分区结果比较合理; 近46年来青藏高原大部分地区湿润度和每个气候区的平均湿润度均呈增加趋势, 半干旱和半湿润气候区的界线呈向西北推进趋势, 气候在向暖湿方向发展。     

IMPACT OF UPLIFT OF TIBETAN PLATEAU AND CHANGE OF LAND-OCEAN DISTRIBUTION ON CLIMATE OVER ASIA*

Using an improved CCM1/NCAR climate dynamic model and a combination distribution of land-ocean-vegetation during 40-50 MaBP,a series of numerical experiments representing different stages of the Tibetan Plateau uplifting and different land-ocean distributions are designed to discuss the influence of the Plateau uplifting and land-ocean distribution variation on Asian climate change.It is shown that Tibetan Plateau uplifting can firstly increase the precipitation in China during the period from initial uplift to half height of modern Tibetan Plateau and then decrease the rainfall during the time from the half height to the present plateau. At the same time.the uplifting can reduce surface air temperature over China.Besides.the effects of the uplift and land-ocean distribution change on the variation of winter and summer Asian monsoon circulation are also discussed.     

IMPACT OF UPLIFT OF TIBETAN PLATEAU AND CHANGE OF LAND-OCEAN DISTRIBUTION ON CLIMATE OVER ASIA

Using an improved CCM1/NCAR climate dynamic model and a combination distribution ofland-ocean-vegetation during 40-50 MaBP,a series of numerical experiments representingdifferent stages of the Tibetan Plateau uplifting and different land-ocean distributions are designedto discuss the influence of the Plateau uplifting and land-ocean distribution variation on Asianclimate change.It is shown that Tibetan Plateau uplifting can firstly increase the precipitation inChina during the period from initial uplift to half height of modern Tibetan Plateau and thendecrease the rainfall during the time from the half height to the present plateau.At the same time.the uplifting can reduce surface air temperature over China.Besides.the effects of the uplift andland-ocean distribution change on the variation of winter and summer Asian monsoon circulationare also discussed.     

全球海气耦合模式对中国区域年代际气候变化预测能力的评估

利用4个海气耦合模式对1960～2005年的多年代际回报结果,评估模式对中国区域年代际气候变化(温度和降水)的预测潜力,并初步给出2005～2015年的气候预测结果。与CMIP3多模式集合1960～2000年结果以及观测实况比较的结果表明:融入观测资料进行同化的年代际气候预测模式,对中国区域温度和降水的模拟能力总体好于CMIP3模式。年代际气候预测模式对温度气候场的模拟仍以"冷偏差"为主,但较之CMIP3模式已有显著改进,中国区域平均的冷偏差减少1.3°C;对降水气候场的模拟仍以"湿偏差"为主,但在华南沿海和西北内陆降水的模拟能力优于CMIP3模式,中国区域平均的湿偏差降低了20%。年代际模式和CMIP3模式都能较好地模拟出中国区域尤其是北方20世纪后期的增暖信号;但CMIP3模式对20世纪后期中国东部降水的旱涝结构演变的模拟与观测相反;而年代际气候预测模式未能再现华北偏旱的变化,但能成功地模拟江淮流域和华南沿海的旱涝演变。2005～2015年的10年预测表明中国区域将继续增暖0.3～0.7°C,且增温幅度北方大于南方,增幅中心位于西北内陆和青藏高原;而降水的变化趋势不显著,黄淮地区、西北内陆和青藏高原的降水略有增加,而西南地区降水将减少。但需要指出的是,这种预测的不确定性是相当大的。     

Relationship Between Arctic Sea Ice Thickness Distribution and Climate of China

Based on the simulated ice thickness data from 1949 to 1999, monthly mean temperature data from 160 stations, and monthly mean 1°×1° precipitation data reconstructed from 749 stations in China from 1951 to 2000, the relationship between the Arctic sea ice thickness distribution and the climate of China is analyzed by using the singular value decomposition method. Climate patterns of temperature and precipitation are obtained through the rotated empirical orthogonal function analysis. The results are as follows. (1) Sea ice in Arctic Ocean has a decreasing trend as a whole, and varies with two major periods of 12-14 and 16-20 yr, respectively. (2) When sea ice is thicker in central Arctic Ocean and Beaufort-Chukchi Seas, thinner in Barents-Kara Seas and Baffin Bay-Labrador Sea, precipitation is less in southern China, Tibetan Plateau, and the north part of northeastern China than normal, and vice versa. (3) When sea ice is thinner in the whole Arctic seas, precipitation is less over the middle and lower reaches of Yellow River and north part of northeastern China, more in Tibetan Plateau and south part of northeastern China than normal, and the reverse is also true. (4) When sea ice is thinner in central Arctic Ocean, East Siberian Sea, Beaufort-Chukchi Seas, and Greenland Sea; and thicker in Baffin Bay-Labrador Sea, air temperature is higher in northeastern China, southern Tibetan Plateau, and Hainan Island than normal. (5) When sea ice is thicker in East Siberian Sea 5 months earlier, thinner in Baffin Bay-Labrador Sea 7-15 months earlier, air temperature is lower over the north of Tibetan Plateau and higher in the north part of northwestern China than normal, and a reverse correlation also exists.     

中国区域陆面覆盖变化的气候效应模拟研究

基于MODIS和CLCV陆面覆盖资料,利用区域气候模式RegCM4分别进行两组24年（1978-2001年）的数值模拟试验,研究中国区域陆面覆盖变化对区域气候的影响。结果表明,以荒漠化和植被退化为主要特征的陆面覆盖变化通过改变陆面能量、水分平衡与大尺度环流进而对气候要素产生重要影响。夏季,中国南方地区普遍降温,季风边缘区及藏北高原气温升高,降水减少;季风边缘区与西北地区气温年际波动加剧;内蒙古中东部地区西南风增强,进而水汽输送增强,一定程度上增加了该地区降水。冬季,中国东部地区偏北气流增强,更多干燥冷空气南下,使得黄河以南地区降水减少、气温降低。     

年代际气候变化与1998年长江大水

由于海温、高原积雪和大气环流异常等特定条件,引发了１９９８年夏季长江的特大洪涝,而９０年代的气候特征也对１９９８年长江大水起到一定的作用。从中国夏季降水、大气环流、冬季高原积雪和海温等方面分析年代际气候变化对１９９８年长江大水提供有利的气候环境。     

青藏高原冬季1月绕流的变化特征及其对中国气候的影响

利用1979～2019年NCEP/NCAR再分析资料和中国地面基本气象要素日值数据集（V3.0）的气温和降水资料,首先定义了客观表征冬季青藏高原南北两支绕流变化的指数,然后分析了其不同的变化特征,并采用相关分析、合成分析等方法初步研究了青藏高原南北两支绕流异常变化对中国气温和降水的影响机制。主要结果有:（1）青藏高原冬季北支绕流和南支绕流之间呈显著的负相关;北支（南支）绕流强、南支（北支）绕流弱时,对流层中低纬度地区从高原西部到我国东部沿岸为一个大范围的异常反气旋式（气旋式）环流系统,500 hPa高原的中部为一个异常反气旋（气旋）环流中心。（2）青藏高原冬季南北两支绕流的变化对中国冬季天气气候有显著影响。当青藏高原北支绕流强（弱）时,中国除东北是气温偏低（高）、降水偏多（少）外,河套、青藏高原及长江以南则是气温偏高（低）、降水偏少（多）;当南支绕流强（弱）时,中国气温普遍偏低（高）,东北及新疆北部是降水偏少（多）,南方大部分地区是降水偏多（少）。（3）分析高原绕流异常变化对中国天气气候的影响机制表明:当青藏高原北支绕流强、南支绕流弱时,中国东部35°N以北的对流层中都是异常西北风,35°N以南都是异常东北风,受高原异常纬向绕流影响,对流层大气为明显的“正压结构”;相应的对流层底层从南到北为一致的异常西南风,850 hPa以上35°N的之间为反气旋式切变和下沉运动异常,300 hPa以下异常偏暖,这些条件加强了下沉增温,导致中国东部气温偏高、降水偏少。当青藏高原南支绕流强、北支绕流弱时,对流层中的纬向风异常则为明显的“斜压特征”,异常西风呈现为从对流层低层到高层、低纬度到高纬度的倾斜的带状特征,其下方自华南近地面到华北200 hPa的“三角形”状异常东风,配合相应的经向风异常和华南到华北的异常上升运动,低层为“三角形”状的异常冷气团向南切入到中国南海,中上层为异常偏暖的西南气流在冷气团上自南向北爬升到中高纬度地区,导致中国大范围的气温异常偏低、降水偏多。