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2008年  第19卷  第6期

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我国温室气体本底浓度网络化观测的初步结果
周凌晞, 刘立新, 张晓春, 张芳, 姚波, 温民, 许林, 方双喜
2008, 19(6): 641-645
摘要(3858) HTML全文 (516) PDF 347KB(1397)
摘要:
CO2和CH4是《京都议定书》限排的主要温室气体。自1990年以来的长期观测表明, 我国青海瓦里关全球本底站大气CO2和CH4浓度与北半球中纬度地区其他一些本底站的同期观测结果具有可比性, 观测数据已成为WMO全球温室气体公报及国内外有关评估报告的重要参考依据; 我国4个区域本底站过去一年来的采样分析结果显示:北京上甸子、浙江临安、黑龙江龙凤山、湖北金沙大气CO2和CH4浓度明显高于同期瓦里关站的观测值, 表明4个区域站大气CO2和CH4受自然及人为活动的影响较大。迄今为止, 国内相关部门通过多种方式开展了温室气体浓度长期观测或短期科研, 各具优势和特点, 但力量相对分散、观测站稀少、侧重点和目标各异。为了全面掌握我国温室气体本底浓度时空变化, 了解不同区域大气受自然和人为活动影响的程度, 亟需相关部门分工协作、优势互补、资源共享, 尽快推进我国温室气体及相关微量成分的网络化观测分析和源汇反演模式系统建设, 进而测算、验证不同区域温室气体排放源和吸收汇的动态变化, 分析、评估各区域之间的输送和影响, 为我国应对气候变化的内政、外交提供决策支持。
近50年我国探空温度序列均一化及变化趋势
郭艳君, 丁一汇
2008, 19(6): 646-654
摘要:
利用1958—2005年我国116个站探空温度序列研究了我国高空温度变化趋势。首先通过静力学质量控制和两相回归法对原始序列进行了均一化处理。我国探空温度序列存在明显的间断点, 间断点的订正对于序列的趋势影响较为显著。缺测率是影响我国探空温度序列应用性的重要因子, 也是区域平均趋势统计中台站取舍的指标, 减少台站总数会削弱我国对流层升温和平流层降温的变化趋势。分析表明: 70%作为最小资料有效率标准最为合理。为满足最小资料有效率, 选取92个站统计我国高空温度变化趋势的区域平均值。结果表明: 1958-2005年, 平流层下层和对流层上层降温, 对流层中、低层升温; 高空温度变化趋势与研究时段明显相关, 1958-1978年我国高空大气整层均为降温; 1979—2005年, 对流层中低层升温最为明显, 增暖的幅度随高度增加而减小, 400 hPa以上各层转为降温。对流层的升温始于20世纪80年代, 升温幅度与全球尺度的平均值有所不同。
未来我国极端温度事件变化情景分析
张勇, 曹丽娟, 许吟隆, 董文杰
2008, 19(6): 655-660
摘要:
基于Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS(Providing REgional Climates for Impacts Studies)单向嵌套该中心全球海-气耦合气候模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3P, 检验PRECIS对我国气候基准时段(1961—1990年)极端温度事件的模拟能力, 分析IPCCSRES(Special Reporton Emission Scenarios)B2情景下未来2071—2100年相对于气候基准时段我国极端温度事件的变化响应。与观测资料的对比分析表明:PRECIS能够较好地模拟我国气候基准时段极端温度事件的局地分布特征。IPCC SRESB2情景下, 预估未来2071—2100年我国大部分地区高温日数出现频率均比气候基准时段高5倍以上; 霜冻日数将呈减少趋势, 我国南方地区的减少趋势大于北方地区; 暖期持续指数整体将呈增加趋势, 我国东北地区、西北地区中西部、华北地区和东南沿海地区增加显著; 冷期持续指数整体将呈减少趋势, 且东北地区、华北地区、西北地区及内蒙古、青藏高原大部地区的减少幅度将达到90%以上。
1961—2007年我国霜冻变化特征
叶殿秀, 张勇
2008, 19(6): 661-665
摘要:
利用1961—2007年我国577个测站的均一化逐日最低气温资料, 根据通用的霜冻气候统计指标计算历年初、终霜冻日期及无霜冻期。结果显示:初、终霜冻日期及无霜冻期标准差和极差北方地区较南方地区偏小; 全国大部地区终霜冻日期的年际间差异比初霜冻日期大, 无霜冻期的年际变化又比终霜冻日期大; 从线性变化趋势看, 近47年, 全国平均终霜冻日期提早2.0d/10a, 初霜冻日期推迟1.3d/10a, 无霜冻期延长3.4d/10a;终霜冻日期提早幅度大于初霜冻日期推迟幅度; 从年代际变化来看, 全国平均终霜冻日期自20世纪80年代起明显提早, 初霜冻日期20世纪90年代开始明显推迟, 全国平均终霜冻日期提早时间明显比初霜冻日期推迟时间长; 同终霜冻期年代际变化一样, 全国平均无霜冻期自20世纪80年代起明显延长。
近50年我国风向变化特征
江滢, 罗勇, 赵宗慈
2008, 19(6): 666-672
摘要:
利用我国基本和基准气象台站1956—2005年的一日4次风向和风速资料, 对近50年我国风向变化做了尝试性分析。分析发现:我国大部分地区年最大风向频率呈减小趋势, 其中西北、华南和西南地区最大风向频率减小趋势最为显著, 只有西部个别地区略有增加; 全国大部分地区年最大风向频率对应的风速均呈明显的减小趋势。同时, 年最大风向频率对应的风速减小趋势比年平均风速的减小趋势更为显著, 最大风向频率对应的风速减小是平均风速减小的主导因素; 我国冬季主要盛行的偏北风和夏季主要盛行的偏南风都呈明显的减小趋势。偏北风(冬季)和偏南风(夏季)的减小主要是亚洲冬季风和夏季风减弱造成的。
近46年大连地区初、终霜冻事件和无霜冻期变化
王秀萍, 任国玉, 赵春雨, 于德华
2008, 19(6): 673-678
摘要(2929) HTML全文 (552) PDF 722KB(1411)
摘要:
以不高于0℃最低气温作为霜冻指标, 利用1961—2006年大连地区3个国家级气象站逐日最低气温资料, 采用现代气候诊断分析方法, 分析了该地区初、终霜冻事件和无霜期变化的特征。结果表明:近46年来, 大连和瓦房店站均表现为初霜冻日推迟、终霜冻日提早、无霜冻期延长的变化趋势, 其中瓦房店站表现得更为显著; 庄河站的初霜冻日和终霜冻日表现出相似的变化, 但各自的变化趋势不显著, 而无霜冻期延长趋势显著; 大连境内极早初霜冻日和极晚终霜冻日发生频数分别为1~3次和1~4次, 大连最多, 瓦房店最少; 大连站的初霜冻日期存在2年和11年的显著周期, 终霜冻日期存在22年的显著周期, 庄河站的初霜冻日期和无霜冻期均存在11年左右显著周期; 异常霜冻事件大连和庄河站20世纪60年代出现的频数最多, 21世纪初最少; 而瓦房店21世纪初异常霜冻事件出现的频数最多, 20世纪80年代最少。
近半个世纪我国干旱变化的初步研究
邹旭恺, 张强
2008, 19(6): 679-687
摘要:
利用我国地面606个气象观测台站1951—2006年的逐日降水量和平均气温资料, 使用《气象干旱等级》国家标准中推荐使用的综合气象干旱指数(IC), 分析了近半个世纪以来全国及不同地区干旱变化情况。结果表明:总体而言, 全国干旱面积在近50年没有显著增加或减少的趋势, 但不同地区差异较大; 其中东北和华北地区干旱化趋势显著, 特别是20世纪90年代后期至21世纪初, 上述地区发生了连续数年的大范围严重干旱, 在近半个世纪中十分罕见; 东北、华北和西北地区东部的大部分地区在近50年中持续时间最长的干旱事件多发生在1980年以后的20多年中, 而且上述地区在近20多年来干旱发生得更加频繁。另外, 我国干旱化趋势最显著的地区与增暖幅度最大的地区有很大的一致性, 表明区域增暖在干旱变化中起着一定作用。
华北汛期的起讫及其气候学分析
刘海文, 丁一汇
2008, 19(6): 688-696
摘要:
基于对汛期的理解和认识, 利用Samel等人设计的半客观统计分析方法、Mann-Kendall突变分析、滑动t检验等方法, 通过分析和研究1957—2006年华北台站的日降水资料, 确定了华北汛期起讫的日期。结果表明:华北汛期始于6月30日, 止于8月18日, 持续期为50d。华北汛期的起讫日期、持续天数以及空汛发生的频次, 具有鲜明的地域特征:冀北山地汛期开始最早, 结束较迟, 持续天数较长, 空汛发生频次最少; 黄土高原汛期开始较迟, 其北部汛期结束最迟, 持续期也最长, 发生空汛的频次也比较多; 黄河下游地区汛期开始比较早, 结束最早, 汛期最短, 发生无大汛的频次较大; 河北平原地区, 汛期开始最迟, 结束较迟, 汛期较长, 发生无大汛的频次最多。与华北汛期开始和结束日相对应的东亚大气环流特征是:当西太平洋西部上空500hPa存在正的位势高度距平, 华北上空存在负的位势高度距平, 同时地面为“东高西低”的异常海平面气压场配置时, 异常偏南风到达30°N, 华北汛期开始; 当华北上空500hPa为较小的位势高度正距平, 日本海为位势高度正距平, 而地面上, 我国大陆和西太平洋之间为“西高东低”的异常海平面气压场配置时, 异常偏北风控制我国东部地区, 华北汛期结束。
梅雨期高位涡源区及其传播过程
赵亮, 丁一汇
2008, 19(6): 697-709
摘要:
分析了气候平均意义下梅雨前期及期间东亚地区等熵位涡(isentropic potential vorticity,简称IPV)的源区和演变过程。结果表明:梅雨发生前,东亚地区对流层高层经向位涡梯度减弱,而后这里的IPV开始向南延伸出高值带,形成“舌区”。同期对流层低层,经向位涡梯度出现反向,与南边位涡梯度大值带形成经向偶极子型并伴随梅雨发生发展。梅雨期40°N,120°E附近对流层顶折叠处有明显的位涡输送和质量交换。用10~90 d带通滤波和超前相关追踪IPV异常源区和传播路径发现,345 K的IPV异常场和梅雨期前后降水异常的相关系数最大值出现在前者超前后者10 d左右,位置在贝加尔湖东侧,这里是影响梅雨期降水的位涡源区。其向南输送高位涡空气主要在梅雨发生前的6月10日左右,高位涡异常空气沿2 PVU等位涡面以东北—西南路径向南输送,在2 PVU面最陡峭处堆积,然后穿越物质面快速下沉侵入40°N以南,并在对流层呈扇状铺开。因而,贝加尔湖东侧可能是影响梅雨的主要冷空气源区,是梅雨降水中期预报的一个关键区。
夏季长江中下游旱涝年季节内振荡气候特征
王遵娅, 丁一汇
2008, 19(6): 710-715
摘要:
利用1951—2004年我国740站逐日降水资料对夏季长江中下游典型旱涝年季节内振荡周期、强度和位相等特征进行合成对比分析发现:长江中下游涝年降水季节内振荡周期较旱年长, 涝年以30~60 d周期为主, 而旱年以10~30 d周期为主。旱涝年长江中下游地区夏季降水的10~30 d振荡整体上均强于30~60 d振荡; 10~30 d及30~60 d振荡, 涝年的强度都大于旱年。季节内振荡在旱年的北传较涝年强, 能达到50°N附近; 而涝年不仅有明显的季节内振荡从低纬度地区向北传播, 同时还有弱的振荡从中高纬度地区向南传播, 两者汇合于长江流域形成强的振荡中心。影响我国低频降水的低频异常环流分布模态在旱涝年是一致的, 但涝年的低频环流强于旱年, 而这种低频环流场的差异正是造成涝年的低频降水强于旱年的原因之一。
基于MODIS的我国北方农牧交错带植被生长特征
何勇, 董文杰, 严晓瑜
2008, 19(6): 716-721
摘要:
基于2000—2006年 (2004年缺)6年MODIS每8 d的总生产力资料以及我国农业气象观测站点牧草的物候观测资料, 定量分析了我国北方农牧交错带植被以及牧草生长特征。结果表明:我国北方农牧交错带植被的年均GPP (Gross Primary Productivity, 总初级生产力) 从2000—2006年呈现出波动性的变化特征, 年平均值为234.45 g C · m-2。对该地区植被的GPP与同期气候要素的分析显示, 气温是影响该地区植被生长的主要气候因素, 降水其次。对牧草物候期的GPP分析表明, 不同地区牧草的物候期对应的GPP值不同; 牧草在开花期时GPP最大, 在出苗期和黄枯期时GPP相对较小, 但是同一地区牧草的出苗期和黄枯期GPP值相差不大。
西南地区城市热岛强度变化对地面气温序列影响
唐国利, 任国玉, 周江兴
2008, 19(6): 722-730
摘要:
利用1961—2004年我国西南地区322个站的气温观测资料, 分析了乡村站、小城市站、大中城市站和国家基准/基本站气温变化趋势特点, 着重研究了城市化对城镇站和国家站地面气温记录的影响程度和相对贡献比例。结果显示:区域平均的各类台站年平均气温呈现不同程度的上升趋势, 城市站、国家站的增温速率均高于乡村站。大中城市站和国家站的年平均热岛增温率分别为0.086 ℃/ 10a和0.052 ℃/10a, 其增温贡献率分别达57.6%和45.3%。与大多数地区不同, 西南地区的增温速率明显偏小。因此, 尽管平均热岛强度变化比许多地区弱, 但其相对贡献明显, 表明城市化对该区域气温趋势的绝对影响较弱, 但相对影响较强。另外, 城市热岛增温有明显的季节变化, 表现为秋季最强, 春季或冬季次之, 夏季最弱。热岛增温贡献率则为春季最大 (100%), 夏季次之 (73%以上), 秋季和冬季相对较小。这主要是因为春、夏两季背景气候变凉或趋势微弱, 热岛增温在实际增温中占有更高的比例。
冬半年南支西风中Rossby波传播及其与南支槽形成的关系
索渺清, 丁一汇, 王遵娅
2008, 19(6): 731-740
摘要:
利用1948—2005年的10月—次年5月NCEP/NCAR再分析资料对西风急流中Rossby波的传播及其与冬半年副热带南支西风槽形成的关系进行研究, 结果表明:冬半年亚洲副热带西风急流下方存在3个南支波动, 分别位于阿拉伯海、孟加拉湾和我国华南地区, 其中孟加拉湾南支槽变率最小, 是半永久性低压槽; 从北非、阿拉伯海到孟加拉湾的“-+-”遥相关波列表明南支槽与北非槽呈正相关, 与阿拉伯海槽呈反相关。在西风波动从北非东传到孟加拉湾的过程中, 往往会在阿拉伯海有所停顿, 这种由西向东的传播过程约20 d一次, 具有明显的低频振荡特征; 源自北非的定常Rossby波能量沿着急流波导传播到孟加拉湾, 可能是南支槽明显增幅的一个主要机制; 另外, 从青藏高原东西两侧南下的冷空气活动也是南支槽加深发展的一个重要因素。
未来气候变化对淮河流域径流的可能影响
高歌, 陈德亮, 徐影
2008, 19(6): 741-748
摘要:
采用新安江月分布式水文模型, 结合1961—2000年历史月气候资料和4个CGCMs的3个SRES排放情景下 (B1, A 2, A 1B) 未来降水和气温情景模拟结果, 对过去淮河流域的径流进行模拟检验并对未来2011—2040年的径流影响进行评估, 为水资源管理和规划提供依据。结果表明:水文模型能较好地反映年、月流量以及多年平均值和季节的变化; 年流量模拟一般好于月流量, 淮河干流主要控制水文站如王家坝、鲁台子、蚌埠的年流量模型效率系数均在80%以上; 多年平均值模拟效果好, 平均绝对相对误差为10%。多数CGCMs不同排放情景下气候模拟结果表明:未来2011—2040年, 淮河流域气候将趋于暖湿, 但年径流量将可能以减少趋势为主。这对淮河地区水资源的可持续发展以及东线调水工程水资源统一调配和管理提出了较大的挑战。淮河流域大部分区域2011—2040年月径流量减少将主要发生在1月和7—12月, 变化趋势较为确定; 4—6月, 径流量将以增加趋势为主, 不确定性较大; 2—3月, 径流具有增加趋势的地区多分布在淮河以北地区, 具有减少趋势的地区则多分布在淮河干流及以南地区和洪泽湖、平原区, 这些地区增加或减少趋势的不确定性较大。
全球气候模式对东亚地区地表短波辐射的模拟检验
汪方, 丁一汇
2008, 19(6): 749-759
摘要:
利用WCRPCMIP3提供的18个全球气候模式输出结果, 检验了其对东亚地区地表短波辐射的模拟能力, 结果表明:多模式集合的多年平均地表短波辐射模拟偏高约8.7 W/m 2, 晴空地表短波辐射模拟偏高约3.4 W/m 2, 地表短波云辐射强迫模拟偏低约5.3 W/m2, 模式间的标准差分别达到9.6, 7.8 W/m2和8 W/ m2; 多模式集合能够很好地模拟出地表短波辐射的纬向平均季节变化的位相特征, 但在量值上还有较大的差距; 模拟偏差分析表明, 多模式集合的区域年平均地表短波辐射、晴空地表短波辐射、地表短波云辐射强迫的均方根偏差分别为34.7, 17.1 W/m 2和29.1 W/ m2, 表明云在地表短波辐射的模拟偏差中起着重要作用; 多模式集合能够很好地模拟出地表入射短波辐射年变化的线性减小趋势, 但模式高估了晴空入射辐射的减小趋势, 而模拟的云辐射强迫变化趋势与ERA 40完全相反。
全球海气耦合模式对我国极端强降水模拟检验
张莉, 丁一汇
2008, 19(6): 760-769
摘要:
以1961—1999年我国地面观测逐日降水资料作为观测基础, 初步分析了18个全球海气耦合模式对我国20世纪极端强降水的模拟能力。分析模式对不同级别降水的模拟发现, 各模式模拟的我国1~10 mm小雨日数普遍明显偏多; 10~25 mm中雨日数的模拟结果总体上也以偏多为主, 虽然部分模式能够模拟出我国南方存在的高值中心, 但位置偏北至长江中下游地区; 25~50 mm大雨日数在我国南方明显偏少, 并且大值中心的位置基本都没能模拟出来; 50 mm以上暴雨日数的模拟结果也明显偏小, 除MIROC3.2(hires) 外大部分模式在长江以南地区的结果都未超过2 d; 大部分模式不能正确模拟出我国东部地区大雨日数变化趋势的空间分布。进一步分析各模式对极端强降水的模拟发现:各模式极端强降水阈值明显低于观测; 半数左右的模式模拟出了1961—1999年西北西部极端降水增加的趋势, 个别模式趋势系数的大小与观测相当, 大部分模式对东北和长江中下游地区的模拟结果呈与观测反向的变化趋势, 没有模式能够模拟出我国东部地区存在的东北—华北与华中—长江中下游—华南存在的极端强降水日数增加-减少-增加-减少的空间分布; 大部分模式模拟的极端强降水日数标准差与观测结果比较接近, 这可能主要是由于对观测和各模式使用了同样的判定极端强降水发生的方法。总的来看, 全球海气耦合模式对我国极端强降水的模拟能力还有待进一步改进。
SRES A2情景下未来30年我国东部夏季降水变化趋势
李巧萍, 丁一汇, 董文杰
2008, 19(6): 770-780
摘要:
采用与全球海气耦合模式 (NCC/IAPT63) 嵌套的区域气候模式 (RegCM2_NCC), 对东亚区域进行了30年的气候积分 (1961—1990年), 作为控制试验的气候背景场, 在此基础上, 在IPCC第三次评估报告SRES排放情景A2下对我国未来30年 (2001—2030年) 的气候变化趋势进行了预估, 重点分析了我国东部季风区夏季降水的变化趋势及区域特征。结果显示:未来30年夏季平均降水量在北部地区呈现增加的趋势, 以降水量距平代表的夏季主要雨带转到长江以北地区, 且北方地区降水量增加主要以对流性降水量增加为主, 长江以南地区降水量有所减少, 特别是华南地区降水量减少较为明显, 据此预测结果, 未来30年华北地区夏季干旱可能有所缓解。未来30年夏季低层空气湿度也将发生明显变化, 主要表现为中高纬度地区湿度增大, 较低纬度地区湿度减小, 东亚夏季风有所增强, 特别是西南气流明显加强, 有利于暖湿空气向北方地区输送。由于预估结果的可信度取决于全球模式和区域模式的模拟性能以及温室气体排放浓度的准确性, 因此还需要更多的试验及进一步的综合比较, 以减少未来气候变化趋势预估的不确定性。