近50年东北地区的气候变化事实检测分析

采用国家基准气候站和基本气象站的地面资料,系统地分析了中国东北地区1956年以来近地表主要气候要素演化的时间和空间特征。结果表明:东北近50 a来年平均气温变暖幅度约为1.5℃,增温速率接近0.3℃/(10 a),比北半球和全国同期平均增温速率明显偏高。气温增暖主要发生在最近的20余年。1956年以来东北平均降水量呈略减少趋势,降水变化的空间特征明显而相对稳定,黑龙江的漠河、内蒙古的海拉尔、赤峰的个别地区呈略增加以外,其他大部地区呈减少趋势,尤其黑龙江东部、吉林西部以及辽宁东南部地区降水减少明显。在降水量减少的同时,降水日数也同时减少。分析还发现,近50 a来东北平均的日照时数、平均风速、蒸发量、相对湿度等气候要素均呈显著下降趋势。各不同的气候要素都存在着年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素进行了突变检测,发现年平均气温在1988年发生了明显突变,气温突变首先是以最低气温突变开始的,说明气候变暖是以最低气温变暖开始的。降水量在1961年发生突变,降水量由多减少;降水日数在1994年发生了由多转少的突变;日照时数突变发生在1978年,之后日照时数呈变少趋势。     

一个表示降水年内分配的新方法

本文提出一个表示降水年内分配的新概念,即降水集中指数。降水集中指数是指日均温稳定≥10℃期间平均每日雨量与全年平均每日降水量的比值。这种表示降水年内变化的方法在农业气候研究和自然地理研究中将证明是有用的。作者计算了美国中东部温带地区和我国华北、东北地区的降水集中指数。     

石家庄地区极端寒热和强降水的观测事实

利用石家庄地区17个观测站1972-2009年的气温和降水资料,选取8个极端气温指数和5个极端降水指数,分析气温和降水极端事件的变化规律。结果表明：近38 ａ,炎热日数呈增加趋势,寒冷日数、霜冻日数和结冰日数呈减少趋势,其中寒冷日数和霜冻日数呈显著减少趋势。中东部县市热指数的增加趋势和冷指数的减少趋势最明显。极端最高气温和极端最低气温呈弱的升高趋势;最高气温极小值和最低气温极大值则呈显著升高趋势。4个气温极值指数趋势变化的空间分布差异较大。大雨日数和暴雨日数均呈弱的增加趋势,各站的大雨日数和暴雨日数增加或减少的趋势不明显。1日和3日最大降水量均呈弱的上升趋势,但绝大部分站上升或下降的变化趋势不明显。强降水强度呈弱的增强趋势,暴雨强度的线性趋势为0.83 mm/（d·10 a）。大部分站大雨以上强度的增强或减弱趋势与暴雨强度一致。     

我国西北干燥区降水变化规律

利用多种资料并参考已有研究,综合分析、讨论了我国西北干燥区现代降水变化的特征和可能原因,获得如下认识:1在最近半个多世纪,实测记录揭示出西北地区降水量存在较明显的上升趋势,其中西部上升更加显著。进入21世纪以来,全区降水量比20世纪90年代有进一步上升,其前10 a平均降水量比1961年以来任何年代都高,2010年秋季和年总降水量达到有记录以来的最高值。2新疆北部和天山地区树轮气候重建表明,20世纪80年代初期的大气降水增加现象很可能是近200 a未曾发生,但并非史无前例,现代降水量的增加没有明显超过历史时期的最湿润阶段,这样就不排除其仍为多年代到世纪尺度上气候自然振动节律表现的可能性。3根据再分析资料,1979年以来,整层积分的净水汽通量出现较明显增加趋势,但这种增加并非是由西、南和北边界的输入通量增加造成的,主要是东边界输出通量显著减少的结果,同时大气可降水量增加并不显著。因此,实测降水量增加似乎与全球大气水汽含量增加及区域外水汽输入通量变化关系不大,可能是对区域内气候变化与变异响应的表现形式。4已有研究显示,相比华北地区,在过去和未来大气温室气体浓度持续上升条件下,全球和区域气候模式更为一致地模拟出了西北地区降水量显著增加的趋势,暗示西北降水量增加可能是对全球气候变暖的响应,但与近几十年水汽通量趋势变化分析和多数古气候重建结论不完全一致。5区域和局地灌溉面积扩大以及城市发展等"绿洲化"过程,可能显著增加了陆面的实际蒸发量,成为西北地区气象观测站附近降水量增多的重要驱动因子。气候变暖与气溶胶排放引起的山地冰川融化及其河湖水位上升,可能加强了这种局地人为气候效应。6在全球、区域和局地不同尺度的人类活动综合影响下,预计西北干燥区绿洲及其城市和附近局部区域未来20~30 a降水量总体上仍将增多,但这种长期变化趋势很可能与年代到多年代尺度的自然降水变异节律相互叠加,而在新疆北部和天山等地,自然气候演变预示可能进入一个多年代降水偏枯时期,致使未来特定区域和时段的合成降水量变化情景趋于复杂化。     

1971-2010年东北三省平均地面风速变化

利用1971-2010年逐月观测资料,分析东北三省年、季节和月平均地面风速变化的时空特征。结果表明：① 东北三省年平均地面风速变化呈显著递减趋势,变化速率为-0.23 m·s^-1·(10 a）^-1,1971-2000年（前30 a）、1981-2010年（近30 a）和1991-2010年（近20 a）平均地面风速变化均呈显著递减趋势,线性变化速率分别达-0.25 m·s^-1·（10 a）^-1、-0.20 m·s^-1_·（10 a）^-1和-0.17 m·s^-1_`（10 a）^-1,均通过了0.001显著性检验;② 近40 a东北三省各季和逐月平均地面风速变化趋势呈显著递减趋势,均通过了0.001显著性检验;春季递减速率最大,冬、秋季次之,夏季最小;③ 近40 a东北三省地面年平均风速的趋势变化除个别站点外,其他均呈现出比较一致的显著递减趋势,但最近20 a呈显著递减趋势的站点数在减少,递增趋势的站点数增多。     

我国北方TOMS气溶胶光学厚度与地面沙尘天气频数的比较

利用卫星监测和反演沙尘天气频率或沙尘气溶胶光学厚度，检验卫星监测和反演结果是否与地面观测一致。采用地面观测记录获得全部沙尘天气事件频数（[WTBX]DF[WTBZ]）资料，对1979-2002年TOMS（臭氧总量绘图系统）反演的气溶胶光学厚度指数（[WTBX]AI[WTBZ]）进行检验分析。结果表明：① [WTBX]AI[WTBZ]高值区基本与我国北方地面观测的沙尘天气频数高值分布区一致，两者均在我国西北部极端干旱的盆地和高原地区出现最高值，相对低值一般分布在气候湿润的东部地区，但东北平原和华北平原[WTBX]AI[WTBZ]值相对较高，冬季尤其明显，与地面沙尘观测差异很大；② [WTBX]AI和DF[WTBZ]年内变化也具有很高的一致性，均在春季最大，4月达到峰值以后减小，但前者在冬季12月和1月出现次高值，而后者冬季为全年低谷；③ 相关性分析表明，[WTBX]AI和DF[WTBZ]相关系数一般在夏季最大，冬季最小，年和季节的相关系数具有随时间呈下降的趋势；④ TOMS [WTBX]AI[WTBZ]数据在反映我国北方沙尘天气频数时空变化特征方面，区域上西北干旱区效果最好，东部季风区的华北和东北较差；季节上夏季、初秋和春季较好，冬季效果较差。同时还对[WTBX]AI和DF[WTBZ]资料时空分布差异的可能原因及其潜在应用意义进行了讨论。     

辽宁省城市化发展对区域气温序列的影响研究

利用1961-2006年辽宁省50个气象站的气温观测资料，分析了大中城市站、小城市站、国家基本/基准站和乡村站的气温变化趋势特点，重点研究了城市化对城镇站和国家站气温记录的影响程度和相对贡献比例。结果表明：近46年辽宁省所有台站的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温都呈增温趋势，且平均最低气温的增温率远大于平均最高气温；增温率大小依次为：大中城市站〉小城市站〉国家基本/基准站〉乡村站；城市热岛效应对气温的影响是显著的，尤其近20多年更加明显；由于热岛效应增强的影响，辽宁省各类城市站均存在不同程度的城市化影响。其中大中城市站、小城市站和国家站的年平均热岛增温分别为0.05 ℃/10 a、0.03 ℃/10 a和0.01 ℃/10 a，其热岛增温贡献率分别为14.9%、5%和3.3%。此外，城市热岛增温还有明显的季节变化。     

大气-海洋环流异常对山西省沙尘天气的影响

利用山西省1961-2003年15个站的月沙尘天气日数资料,对沙尘天气发生的频率与大气-海洋环流因子SOI,NAO,PDO和AO指数的关系进行了分析。结果表明:与山西平均沙尘日数变化关系比较显著的因子有PDO和AO指数,且均呈负相关。在这些环流指数偏高的年份,对应山西少沙尘天气;反之,则多沙尘天气。分析还发现,山西的沙尘天气事件与SOI指数有显著的滞后两年的正响应关系。与AO和PDO有显著负相关的站点主要分布在西北部到中东部及西南部,与SOI有滞后两年正相关的站点主要分布在中东部和东北部。在此基础上,讨论了大气-海洋系统振动对山西沙尘天气产生影响的可能机制。