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.     

过去40年中国气候与物候的变化研究

根据中国近40年的日气候观测资料与物候观测资料,分析了近40年中国气温、降水与自然物候的变化趋势及其区域差异.结果表明:(1)近40年来,从全国平均状况看,较为明显的升温阶段出现在1980年以后.其中升温率最大的时期为非生长期,最小的时期为生长期.从区域变化差异看:东部大部分地区、青藏高原的东南部和新疆的部分地区生长期温度在1980年以后都有不同幅度的上升,其中升幅最大的地区出现在华北;降温区则出现在秦岭以南的广大地区(包括西南地区东部、长江中游)以及新疆的部分地区.(2)生长期期间,全国平均降水在近40年中存在明显的准年代波动,却没有明显的增加或减少趋势.但1980年以后,生长期期间降水趋势变化的区域差异却较为明显:新疆、东北及长江中下游的部分地区降水增加,而除此之外的全国大多数地区则以降水减少占绝对优势;其中华北地区的降水减少最为明显.(3)20世纪80年代以后,中国的东北、华北、西北、长江下游地区与云南南部春季物候期提前,西南地区东部、长江中游地区春季物候期推迟;这一变化趋势与中国生长期期间的温度变化趋势相对应.     

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.     

1960—2013年重庆市气温变化特征分析

【目的】深入了解重庆市气温变化的时空分布格局。【方法】利用重庆市34个气象台站1960—2013年的逐日气温资料,采用线性倾向估计、滑动t检验、Mann-Kendall突变检验以及 Morlet小波等方法分析重庆市气温变化特征。【结果】1960—2013年重庆市的区域增温速率为0.008℃?a-1;四季气温也均呈上升趋势,其中秋季增幅最大,夏季最小;年平均气温存在显著的2~4a周期变化,年均温年代际变化具有阶段性,2000年前有降温的趋势,其中1980—1989年为低温期,2000年气温突变后为升温期;季节均温年代际变化表现为:春季、秋季、冬季呈“降温—增温—降温”的变化过程,夏季则只有“降温—增温”的变化趋势;气温增温速率在空间分布上由西向东逐渐升高,巫溪达到最高值,为0.056 ℃?a-1。【结论】1960—2013年重庆市的区域年平均气温略有上升,四季升温趋势存在差异;气温年代际变化具有阶段性:低温期、过渡期、升温期,2000年为重庆市气温突变年;气温增温趋势总体呈由西向东逐渐递增的空间分布格局。
     

西安市1971—2011年浅层地温与气温、降水的季节关系特征分析

选用西安1971—2011年的逐月气温、降水、浅层地温观测资料,研究各要素季节变化趋势以及要素间的相关性,并建立关系模型.得出结论:①近40年西安春季和冬季平均气温升温明显,夏季平均降水量增加率最大;四季各浅层平均地温除夏季呈降温趋势外,其余三季均呈升温趋势,春季升温最快.②近40年西安气温与各浅层平均地温呈明显的正相关;春季、夏季浅层地温与降水呈明显负相关,冬季浅层地温与降水相关性不大.③建立四季地温与气温、降水的季节关系模型,并通过验证,得出冬季浅层地温与同期气温的拟合关系最好.     

洞庭湖表层水温变化特征及其对气候变化的响应

根据洞庭湖城陵矶站1991-2019年月平均水温和气温的同步资料,基于线性趋势分析和小波分析方法,系统地研究气温与水温的年内变化、年际变化趋势及周期性特征,并探讨水温变化对气温、降水和风速变化的响应关系.结果表明,多年平均水温与气温的年内变化规律相似,1-8月为升温期,9-12月为降温期;近29年,洞庭湖年平均水温和气...     

宁夏近50年来气候变化特征及其变化趋势

依据宁夏1951—2008年降水及气温资料,运用滑动平均、气候趋势系数分析等方法分析了宁夏近半个多世纪气候的时空变化规律及其变化趋势。结果表明：宁夏年降水量由北向南依次递增,多年平均温度南部山区低于引黄灌区,中部干旱带最高。降水、气温变异系数均较小,极端事件较少。1990年和2000年是气温的突变点。中部干旱带及南部山区降水呈减少趋势的概率均为75％,引黄灌区迭71．4％．全区降水减少的概率达到733％。全区气温整体呈现升高趋势,其中南部山区气温升高的概率均迭100％,引黄灌区85．7％,全区为86．7％。宁夏有趋于暖干的可能。     

肃北气候变化特征分析

利用肃北县1973~2009年气温及降水资料,分析了该地区的年平均气温、年降水量、四季平均气温、以及各季节的降水变化特征。结果显示,近37年肃北县的年平均气温显著增加,降水量逐年略有下降的趋势,变化趋势系数为-0.32。四季当中,冬季、夏季增温趋势最明显,由于极端气温与平均气温相比变化较大,所以,气温异常升高以及气温骤降都会产生各种灾害性天气;降水量在年内分布不均匀,夏季最多,春季3~4月降水量增幅最明显,可能是导致肃北县山区雪灾出现较多的主要原因。     

CMIP6多模式在青藏高原的适应性评估及未来气候变化预估

随着CMIP6（coupled model intercomparison project phase 6）计划进行,新一代大气环流模式（general circulation model, GCM）输出结果陆续发布,及时探究在新模式新情景下青藏高原未来降水及气温的变化规律至关重要．在对CMIP6多模式进行适应性评估的基础上,运用DM（direct method）统计降尺度方法,以1979—2014年为基准期,预估青藏高原未来近期（2031—2050年）、远期（2061—2080年）在共享社会经济路径与典型浓度路径组合情景（shared socioeconomic pathways and the representative concentration pathways, SSP)包括低强迫情景(SSP126)、中等强迫情景（SSP245）、中等至高强迫情景（SSP370）、高强迫情景（SSP585）下的降水、平均气温、最低气温、最高气温的时空演变规律．结果表明:相较于基准期,不同GCM对青藏高原未来降水的预估总体呈现增加趋势,近期降水较基准期变幅为?3%~16%,远期变幅为?1%~21%．未来平均气温、最低气温和最高气温均呈现一致的增温趋势,且增幅较为一致．相较于基准期,近期气温变化范围为0.9~2.3 ℃,远期气温变化范围为1.01~4.6 ℃．随着排放强度的增加,三者升温趋势愈加显著,即升温趋势由强至弱排序为SSP585、SSP370、SSP245、SSP126．此外,青藏高原气温变化在海拔高度上具有显著的依赖性,整体表现为青藏高原北部高海拔地区增温高于青藏高原东南部低海拔地区．研究结果可为揭示气候变化对高寒区水循环的影响机制提供科学依据．      

近51年贵州南部冬季气温气候特征及其变化规律

利用贵州南部12个站51年气温观测资料,研究这个地区冬季气温的长期变化,其中包括用线性趋势分析了冬季气温的变化趋势和特征,以及利用小波周期分析方法研究了冬季气温的周期变化.结果表明:51年来,贵州南部冬季平均气温、12月气温、2月气温、平均最低气温、极端最低气温均呈现升温的趋势,其中2月增温趋势达到0.46℃/10 a,平均最低气温达到0.23℃/10 a,两者升温显著;1月气温呈现下降的趋势,趋势率为-0.13℃/10 a,平均最高气温和极端最高气温呈现弱的降温趋势.贵州南部冬季气温和冬季各月气温存在年际振荡和年代际振荡.     

孟湾风暴合成分析及其中尺度特征

 通过对影响中国低纬高原的8个孟湾风暴个例的综合分析,发现在不同强度不同位置的孟湾风暴和不同的环流背景影响下,低纬高原的降水具有明显的不同,其主要取决于孟湾风暴、副高和南支槽的位置和强度.在孟湾风暴影响中国低纬高原的强降水过程中,中尺度扰动起着非常重要的直接作用.     

影响云南的孟加拉湾风暴TBB特征分析

统计19952010年东北方向登陆影响云南省的孟加拉湾风暴,根据降水强度及降水落区,将10个个例分为区域性降水、全省性降水来加以研究.对孟加拉湾区域(80～100E)云顶亮温资料(TBB)进行纬向平均,通过分析云顶亮温的纬向平均时间演变图,发现TBB低值中心位置、强度与云南省降水有一定对应关系,对于区域性降水,当-30 ℃TBB低值中心在20~22N附近,滇西及滇西北降水为大雨局部暴雨;对于全省性降水,当-40 ℃TBB低值中心位于14~18N附近,-40 ℃线的南北纬向宽度大于4,另外20~30N区域的纬向TBB平均值低于-10 ℃,云南省降水以大雨局部暴雨为主.另外对于全省性降水,在降水产生前12~24 h的纬向TBB平均时间演变图中,若低值中心北侧的-30 ℃线的纬度为XN,云南省的强降水区域位于(X+5)N以南地区.     

一次冬季暴雨转雪天气诊断分析

利用NCEP1°×1°资料和常规天气观测资料,对2010年12月15日新余市一次寒潮过程中暴雨转雪天气的环流背景、影响系统及其成因进行了分析。结果表明:1)500 h Pa横槽转竖,低层及地面的冷高压南移,使得冷空气侵入江南地区,是造成此次江南地区降温的主要原因;2)华南准静止锋的长期维持且坡度小、湿层和辐合区较薄且辐合强度较弱,导致本次降水的强度不大,但较长的持续时间使降水达到暴雨量级;3)寒潮带来的降温形成了降雪有利的温度条件,当测站上空整层温度均在0℃以下,925 h Pa温度≤-3℃,地面气温≤1℃时,降水将从雨转变为雪。     

鲁中山区地质灾害的气候特征分析

 利用1950—2010年鲁中山区的地质灾害资料,对61a来鲁中山区地质灾害的气候特征进行了分析。结果表明,(1) 鲁中山区发生地质灾害主要集中在7月中旬至8月中旬,其中7月中旬出现频数最高,是发生地质灾害的主要旬份,鲁中山区地质灾害主要以暴雨型地质灾害为主;(2) 鲁中山区出现泥石流、滑坡多发区在鲁中山区南部和西部一带,其中尤以南部为最多,鲁中山区的泥石流滑坡在6—8月有逐月向北推进的趋势;(3) 鲁中山区发生地质灾害的年代际变化明显,20世纪60年代和90年代为地质灾害多发生期,80年代和50年代为地质灾害少发生期,近61a来鲁中山区存在显著的10—15a的年代际尺度和3—6a年际尺度的周期变化;(4) 鲁中山区中南部在大暴雨情况下发生地质灾害的可能性大,西南部、中东部在大雨以上情况下发生地质灾害的可能性大。降水时间、空间分布与地质灾害关系密切,发生地质灾害日不同雨量等级与前期降水条件的相关性较大。     

应用经验正交函数分析方法研究地球重力场时变特征

利用Grace(Gravity Recovery And Climate Experiment)106个月连续重力异常数据,基于经验正交函数分析方法,分析了重力异常时变特征,得出了地球重力场时变信号主要起源于海水质量的移动,位于南纬40°与北纬40°带之间的结论.     

Trends of the precipitation acidity over China during 1992–2006

The trends of the precipitation acidity from 1992 to 2006 were studied, based on the long-term acid rain observations at 74 sites in China. The results show that there was no remarkable change or extension of acid rain area (i.e., with annual mean of precipitation pH<5.6) during the 15 years. The largest and continuous acid rain area exists in the south of the Yangtze River, while the acid rain areas north of the Yangtze River remain separate. The severe acid rain area (i.e., with annual mean of precipitation pH<4.5) exists mainly in the south of the Yangtze River. The overall precipitation acidity for the 74 stations showed different trends before 1999 and after 2000. In the period 1992–1999, the precipitation acidity at most of the sites remained steady or showed a decreasing trend. After 2000, however, an increasing trend of the precipitation acidity was observed at many sites in North China, Central China, East China, and South China. As a result, the pattern of acid rain area changed during 1992–2006. The precipitation over North China, Central China, and South China became more acidified in the 15 years, with more pronounced trends in North China and the north of Central China. A slight decrease in the precipitation acidity was found in Southwest China, an area characterized as severest acid rain area for about two decades after the early 1980s. Consequently, the center of severe acid rain area in the south of the Yangtze River moved eastwards. The non-hydrogen conductivity (NHC), which is defined as the difference between the measured precipitation conductivity and the H+ conductivity calculated from measured pH, was estimated and treated as a proxy of soluble ions in precipitation. The result shows that the overall trend of the NHC before 1999 was pronounced and positive, while the trend after 2000 was inconspicuous or slightly negative. During 2000–2006, the change rate of pH was positively correlated to that of the NHC at 21 sites, implying that the increasing acidities found at these sites may partly be attributed to the decrease in the concentration of airborne particulate matter in recent years.     

Response of the East Asian climate system to water and heat changes of global frozen soil using NCAR CAM model

Under the condition of land-atmosphere heat and water conservation, a set of sensitive numerical experiments are set up to investigate the response of the East Asian climate system to global frozen soil change. This is done by introducing the supercooled soil water process into the Community Land Model (CLM3.0), which has been coupled to the National Center of Atmospheric Research Community Atmosphere Model (CAM3.1). Results show that:(1) The ratio between soil ice and soil water in CLM3.0 is clearly changed by the supercooled soil water process. Ground surface temperature and soil temperature are also affected. (2) The Eurasian (including East Asian) climate system is sensitive to changes of heat and water in frozen soil regions. In January, the Aleutian low sea level pressure circulation is strengthened, Ural blocking high at 500 hPa weakened, and East Asian trough weakened. In July, sea level pressure over the Aleutian Islands region is significantly reduced; there are negative anomalies of 500 hPa geopotential height over the East Asian mainland, and positive anomalies over the East Asian ocean. (3) In January, the southerly component of the 850 hPa wind field over East Asia increases, indicating a weakened winter monsoon. In July, cyclonic anomalies appear on the East Asian mainland while there are anticyclonic anomalies over the ocean, reflective of a strengthened east coast summer monsoon. (4) Summer rainfall in East Asia changed significantly, including substantial precipitation increase on the southern Qinghai-Tibet Plateau, central Yangtze River Basin, and northeast China. Summer rainfall significantly decreased in south China and Hainan Island, but slightly decreased in central and north China. Further analysis showed considerable upper air motion along ~30°N latitude, with substantial descent of air at its north and south sides. Warm and humid air from the Northeast Pacific converged with cold air from northern land areas, representing the main cause of the precipitation anomalies.     

Numerical simulation of the dual-core structure of the Bohai Sea cold bottom water in summer

Regional Ocean Modeling Systems （ROMS 3.0） and the k-ε turbulence closure scheme has been applied to investigating the seasonal evolution of the thermsocline in the Bohai Sea. The simulation re- produces the stratifications lasting from early April to early September and reveals the existence of marked Asymmetric Dual-Core Cold Bottom Water （ADCCBW） in the south and north depression basin respectively under the thermocline. The bottom temperature in the north depression is about 1--4℃ lower than that in the south depression basin which is in good agreement with observations. Model results suggest that the local bathymetry characteristics and inhomogeneous net heat flux due to the latitude difference are the major cause for the early formation of the ADCCBW. Numerical Lagrangian drifter experiments support the finding that the ADCCBW is maintained throughout the stratification periods by the inflow of cold bottom water from the northern Yellow Sea and deep channel in the western side of Liaodong Peninsula. The inflow cold water contributes to the north depression basin distinctively larger than to the south one. Tidal mixing enhances the bottom temperature asymmetry between the two basins.     

Changes of climate extremes of temperature and precipitation in summer in eastern China associated with changes in atmospheric circulation in East Asia during 1960–2008

Climate extremes and changes in eastern China are closely related to variations of the East Asian summer monsoon and corresponding atmospheric circulations.The relationship between frequencies of temperature and precipitation extremes in China during the last half century is investigated using Singular Value Decomposition analysis.During 1980-1996,there was a typical pattern with fewer hot days and more precipitation extremes in the northern part of eastern China,and more hot days and fewer precipitation extremes in the southern part.This geographic pattern tended to reverse after 1997,with fewer hot days and more extreme precipitation days south of the Yangtze River and vice versa to the north.Differences in atmospheric circulation between the former and latter periods are presented.We conclude that a mid-level anomalous high/low,upper-level anomalous easterlies/westerlies over the north/south of eastern China,a weakened East Asian summer monsoon and associated upper-tropospheric center of cooling(30°N,110°E) are all favorable for the changes in frequencies of temperature and precipitation extremes.