1950～2019年中国季节平均最高气温时空演变特征及其大气环流影响定量化分析

全球变暖和人类活动加剧引起区域气候不稳定，高温事件发生频次和持续性增强，生态环境保护和经济社会发展面临严峻威胁.采用Mann-Kendall检验法和一元线性回归法探讨1950～2019年中国季节平均最高气温(AMT)时空演变特征，并结合线性相关、偏线性相关以及小波分析揭示中国各季节AMT与大气环流间的联系.结果表明：(1)时间尺度上，各季节AMT均呈显著上升趋势，春、夏、秋和冬季AMT上升幅度分别为1.21、0.08、1.81和0.25℃,其突变时间主要集中于20世纪90年代至21世纪初.(2)空间分布上，除夏季以外，其它季节AMT平均变化率由南向北逐渐增加，但其增加程度各不相同，其中春冬季节东北和西北地区变化速率最快.(3)各季节AMT与大气环流因子间存在复杂关系，其能量强度在不同时频域上具有显著差异.其中太平洋年代际涛动与夏季AMT呈显著负相关，北大西洋涛动对夏秋冬季AMT变化产生较大程度正向驱动，北极振荡对各季节AMT均具有明显正向驱动作用，厄尔尼诺-南方涛动因年份不同对春夏季AMT的短期变化存在显著正向或负向影响.研究结果可为我国制定科学有效的气候变化应对方案提供理论依据和技术...     

北疆地区近53年极端气温事件及其影响因素分析

根据北疆地区1960—2012年31个气象站点的逐日最高气温和最低气温资料,采用线性趋势分析、主成分分析和反距离加权等方法对该地区的年平均最高气温、年平均最低气温和14个极端气温指数的时空变化特征进行了研究,并探讨了各极端气温指数与北极涛动指数、北大西洋涛动指数和厄尔尼诺-南方涛动之间的关系。研究表明:(1)近53年来,北疆地区年平均最低气温、年平均最高气温分别以0.49℃·(10a)~(-1)、0.22℃·(10a)~(-1)的年际倾向率呈显著的上升趋势;气温日较差以0.27℃·(10a)~(-1)的年际倾向率呈显著下降趋势。极端暖指数除暖昼日数、夏日日数和极端最高气温均表现为不显著的上升趋势外,其他暖指数均呈显著上升趋势;极端冷指数中除极端最低气温、日最高气温的极小值呈上升趋势外,其他冷指数均呈减小趋势;在空间变化上各极端气温指数均表现为在阿尔泰山东南部地区和伊犁河谷地区变化幅度较大,其他地区变化较小。(2)冷指数(冷夜、日最高气温的极小值、极端最低气温)的增温幅度明显大于部分暖指数(暖夜、日最低气温极大值、极端最高气温),这一变化特征在山麓、山谷等地区表现最为明显,而在这一地区夜指数(暖夜、冷夜)的变暖幅度也明显大于昼指数(暖昼、冷昼)。(3)极端气温指数与大气环流指数相关性分析表明,三种大气环流指数中北极涛动指数对北疆地区极端气温的影响最为明显,其次是北大西洋涛动指数,且这两种大气环流指数对研究区极端气温冷指数的影响较为显著,而厄尔尼诺-南方涛动对研究区极端气温影响较小。     

近45a宁夏气温、降水及植被指数的变化分析

利用1961~2005年宁夏气温、降水资料,并结合1982~2003年植被指数(NDVI)数据,分析了宁夏气温、降水和NDVI的时空变化特征。结果表明:近45a来,宁夏气温明显升高,降水总体呈减少趋势;冬季和引黄灌区升温最明显,冬季降水增加,其它季节及各地区降水减少,其中秋季和宁夏南部山区减少最明显;秋冬季降水在1968年前后发生了突变,突变后,冬季降水增多,秋季降水减少;1985~1996年间发生了气温突变,突变后各季及各地区气温明显升高,冬春季和引黄灌区降水增多,其它季节和地区降水减少,极端气候事件较突变前发生更为频繁;近20a宁夏区域内NDVI值呈增加趋势,荒漠化面积整体得到控制。进一步分析表明,前一年气温偏高、夏季降水增加时,有利于当年NDVI值增加。     

全球变化背景下安徽近55 a气温时空变化特征

基于安徽省80个气象站的月值气温观测数据,采用线性倾向率、Mann-Kendall突变检验、小波分析和R/S分析等数理统计方法,研究多时间尺度下的气温变化特征。结果表明:1)近55 a安徽省气候呈现明显的暖化趋势,年均气温及春、秋、冬季气温均呈明显上升趋势,其中春季升温幅度最显著,年平均气温在20世纪90年代波动幅度最大;2)年平均气温在1996年发生了突变,与突变前相比,突变后的平均气温增加了0.82℃,年平均气温发生了较大的变化,增暖趋势显著;3)近55 a安徽省年平均气温的变化主要存在5~8 a和10~15 a周期振荡,由小波方差图可以确定年平均气温存在6 a和11 a的主周期;4)安徽省年及四季平均气温的Hurst指数都大于0.5,表明存在显著的Hurst现象,即在不同时间段,该地区的气温时间序列大体上延续历史变化趋势,说明近55 a来安徽省的气温变化存在趋势性成分。春季和冬季Hurst值最高,表明与其他季节相比,春季和冬季的增温持续性最强,是年平均增温的主要贡献者。     

近30a气候变暖对宁夏植被的影响

研究气候变暖对中国北方农牧交错带植被活动的影响,将有助于地方政府在气候变化背景下科学开展植被恢复和生态保护。利用1982—2013年NOAA-VHP数据,基于Mann-Kendall检验、重新标度极差分析和集合经验模态分解等方法,研究了气候变暖对宁夏植被活动的影响。结果表明,宁夏近30 a的辐射亮温增温趋势明显,温度状态指数在1995年前后发生突变,由气候波动期转向持续增暖期;归一化植被指数的线性增长趋势显著(P0.01),上升幅度为0.012/10 a,植被状态指数在1990年前后发生突变,由植被退化转向持续恢复。植被状态指数与温度状态指数的相关性分析得出,在1995年之前气候变暖对宁夏植被活动的影响不明显,但1995年之后气候变暖对宁夏植被活动有明显促进作用,影响强度由强到弱依次是秋季、冬季、春季和夏季;引起这一变化的原因有两点,一是1995年为气候转向暖干的突变点,二是宁夏从20世纪90年代中后期开始实施了一系列的扬黄灌溉开发和生态治理工程,明显地改变了区域植被的分布格局与类型。     

黄土高原气候变化特征及原因分析

基于黄土高原111个气象站点1961—2018年逐日气温(最低气温、最高气温、平均气温)和降水数据,采用Mann-Kendall趋势分析、Sen's斜率估计和小波周期等方法分析了气温和降水的时空变化特征,并采用小波交叉功率谱分析方法对影响区域气候的环流因素进行了分析.研究结果显示:(1)黄土高原1961—2018年平均气温以0.35℃·(10a)?1速率呈显著增加趋势,进一步分析显示气温的上升主要来自于年均最低气温的显著上升(0.39℃·(10a)?1,P<0.01);在季节变化上,平均气温、平均最低气温、平均最高气温在冬季的上升速率最为显著;研究区降水的年际、季节上的变化均不明显.(2)年均气温的突变在1995年,年均最高气温和年均最低气温分别在1995年和1994年存在突变;年降水量不存在突变.年降水量变化的主周期2—3 a和4—6 a,气温变化的周期主要为2—4 a、6—8 a、12—16 a.(3)平均气温变化主要受北大西洋年代际涛动(AMO)影响、受北大西洋涛动指数(NAO)影响较小;年降水量主要受太平洋海温指数(Nino3.4)和北极涛动(AO)影响.     

云南寻甸中全新世降温事件的石笋同位素记录

通过对寻甸仙人洞X1石笋进行高精度的TIMS-U系测年和碳、氧同位素分析,建立了寻甸地区8000aB.P.以来高分辨率的古气候变化时间序列。研究结果表明,寻甸地区8000aB.P.以来石笋记录的古气候环境变化,大致可分为3个气候期:中全新世8000—5560aB.P.为气候适宜期,显示印度季风由强盛逐渐减弱的趋势,气候温暖湿润期,与太阳辐射增强引起的北半球季风环流加强有关;中全新世中晚期5560—4400aB.P.为季风转变期,显示印度季风减弱并快速退出、萎缩,东亚冬季风加强并快速推进,太阳辐射强度减弱,气候为干冷期;中全新世晚期4400—2000aB.P.,显示东亚冬季风逐渐减弱,东亚夏季风有所增加,气温有所回升,但气候变化的波动大。研究还表明,全新世以来石笋记录的气候变化非常不稳定,在千年尺度上表现为台阶状,在短尺度———百年尺度上呈锯齿状波动。石笋记录的突发性气候波动事件,与冰芯记录极为相似,反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的相关性,这对于认识现代气候系统变化以及对未来十年、百年尺度的气候预测具有重要的科学意义。     

基于环流指数研究天津长序列细颗粒物大气污染气象条件演变规律

基于国家气候中心气候系统监测指数集和天津环境模式细颗粒大气污染气象条件指数,建立基于环流指数的天津细颗粒物大气污染气象条件评估方法,研究1951～2021年天津气象和气候条件变化对PM_2.5稀释、扩散和清除影响.结果表明,与天津春季大气污染气象条件高相关的环流指数有东大西洋遥相关型指数、热带北大西洋海温指数、斯堪的纳维亚遥相关型指数;夏季大气污染气象条件与副高位置密切相关,高相关环流指数为印度副高北界位置指数和南海副高北界位置指数;秋冬季亚洲纬向环流指数和亚洲经向环流指数高低对大气污染气象条件有较好指示意义,北极涛动指数和北半球极涡强度指数反映了影响我国秋冬季冷空气强度和频次,与秋季天津大气污染气象条件指数相关系数为0.45,与冬季天津大气污染气象条件相关系数为0.66.基于环流指数和基于数值模式构建天津细颗粒物大气污染气象条件相关系数为0.80,由此数据分析,1951～2021年天津细颗粒物大气污染气象条件年际变化平均波动在2.56%,极端峰谷值与平均值相差7%～8%,20世纪80年代最差,20世纪50年最优,21世纪10年代优于历史平均1.61%.     

黄河流域内蒙古段1951—2012年气温、降水变化及其关系

黄河流域内蒙古段是内蒙古自治区重要的经济发展区,研究其气候因子变化对流域水资源、区域经济社会发展及生态环境保护有重要意义。论文利用研究区及其周边地区52个气象站点1951—2012年气温与降水量资料,采用回归分析、年代均值比较、5 a滑动、气候倾向率和Mann-Kendall检验等方法,对气温与降水变化及其关系进行了分析。结果表明：近62 a来,研究区域平均气温、平均最高和最低气温均呈明显上升趋势（0.283 ℃/10 a、0.235 ℃/10 a、 0.590 ℃/10 a）,尤以20世纪90年代增温最为明显,冬季增长速率最快,对气温升高贡献最大。3类气温分别在1988、1989、1982年发生了突变,平均气温、平均最高气温突变时间均晚于平均最低气温。多年降水量年际变化较大,总体呈下降趋势（-1.48 mm/10 a）,但下降幅度不明显。年降水量与平均气温、平均最高气温、平均最低气温在20世纪80—90年代相关性较好,均呈上升趋势,而其他时期则呈阶段反对称变化。从季节上看,春季降水量与3类气温年值相关性最好;夏季降水量与3类气温的年际变化趋势类似;秋季降水量与3类气温呈阶段反对称性变化;冬季降水量与3类气温在20世纪90年代到21世纪呈反对称变化,其他年代则呈现一致的变化趋势。     

南疆近60a来寒潮气候特征及其对农业生产的影响

寒潮是我区主要灾害性天气之一,南疆植被稀少,温差大,强冷空气南下,容易形成寒潮。论文利用南疆5地(州)1949-2008年间的寒潮发生频次、 持续时间及其造成的受灾农田面积、 死亡牲畜、 经济损失数据资料,对南疆寒潮空间分布、 年际变化、 季节变化、 形成原因及其对农业生产影响进行深入分析。分析得出:①近60 a来,南疆寒潮发生频次山区多于平原、 北部多于南部,而寒潮过程降温幅度天山南麓绿洲带大于北部山区;对地(州)而言,巴州发生频次最多,受灾最严重,阿克苏次于巴州,克州与和田寒潮频次与受灾最少,喀什居中。②近60 a来,寒潮发生频次年际变化幅度较大,总体上呈现略有减少趋势,特别是1999年来频次明显减少;每年9月至翌年5月是寒潮活动期,以5月和4月发生频次最高,极端最大降温以4-5月和9-10月居多。③在气候变暖背景下,虽寒潮频次总体上呈略有减少趋势,但由于4-5月寒潮较多,而且小麦返青拔节,棉花出苗蕾铃,果树生芽开花,其抗寒能力下降,遇到明显降温,就会发生冻害,加上绿洲种植面积扩大,社会经济发展,承载体单位面积的受灾成本提高,使南疆寒潮低温冻害灾害呈显著增多趋势。     

1958—2015年长江中下游寒潮时空演变特征

基于长江中下游地区54个气象站点1958—2015年日最低气温数据,从时间和空间的角度,定量分析该地区寒潮发生发展的演变特征和空间变化。结果表明：过去58年,寒潮发生次数呈不显著减少趋势,平均减少幅度为1.2次/站;寒潮过程中,最低气温的平均降温幅度呈南高北低分布,最低气温的极端降温幅度呈自区域中心向四周逐渐降低分布。寒潮发生的首次最早为8月1日（九江站）,末次最晚为5月4日（寿县站和六安站）,出现时间的空间分布差异显著。冬季寒潮频发,春季和秋季次之。     

秦皇岛海洋站海浪特征分析

本文基于秦皇岛海洋站2015年3月至2020年11月海浪观测数据,对春、夏、秋季的海浪特征进行分析。结果表明,不同月份和年份海浪的波型大致相同,仅有两种波型,以风浪（F）为主,出现的比例为90%以上;混合浪-涌浪为主（U/F）出现次数较少。海况为1～6级,以2、3级为主,4级为辅,1级次之,5、6级偶有发生。出现6级海况的月份分别为7月、8月;春季（3－5月）以3级海况为主、秋季（9－11月）以2～3级海况为主,呈明显的季节性。秦皇岛海洋站出现6级海况的年份为2017年、2018年,这两年出现6级海况是受温带气旋的影响。波高和周期没有明显的相关关系,秦皇岛沿岸大浪过程主要受冷空气、温带气旋、冷空气和温带气旋结合的影响,其中10月、11月波高增加主要与冷空气有关。     

1995~2004年东亚沙尘气溶胶的模拟源汇分布及垂直结构

利用全球气溶胶模式GEM-AQ/EC的1995~2004年10年沙尘气溶胶模拟,探讨了东亚地区沙尘气溶胶源汇分布和垂直结构特征.结果表明,东亚大陆沙尘气溶胶源区主要集中在东亚的沙漠地区,有两大沙尘主要源区:覆盖蒙古国南部及中国内蒙中西部的沙漠地区和南疆的塔克拉玛干沙漠.东亚沙尘排放量春季最大,占全年排放总量的66.81%,四月份达15.29Mt,夏季下降,秋季小幅度回升,冬季最小;东亚沙尘排放量呈现明显的年际变化及增强的趋势.东亚沙尘沉降高值区与源区一致,源区及附近以干沉降为主,远距离传输到中国东北、长江以南及西太平洋包括日本、朝鲜半岛,湿沉降占主导地位;沙尘沉降具有季节变化,其趋势与东亚沙尘排放量的季节变化大致相同,且模拟的10年沉降量呈上升趋势.东亚沙漠地区排放的沙尘主导了东亚沙尘气溶胶的变化,最大的净沙尘汇区集中在紧邻净沙尘源区的黄土高原及华北平原西部.东亚地区春夏秋3个季节均是沙尘的净源区,而冬季强西风急流输入东亚以外的沙尘使东亚整体上为沙尘净接收区.东亚大陆大部分地区,沙尘垂直分布主要集中在对流层低层3km高度以下,在西太平洋地区包括日本、朝鲜半岛沙尘高值中心位于在对流层中层5km高度上下,在沙漠以北地区沙尘垂直廓线的高值出现在对流层中上层6~8km高度.     

台湾海峡及周边海区气溶胶时空分布特征的遥感分析

首次利用连续3年(2002～2004)的MODIS气溶胶卫星遥感资料分析了台湾海峡及周边海区的气溶胶时空分布特征.研究表明,台湾海峡及周边海区气溶胶多年平均光学厚度沿岸呈带状分布且表现出随离岸距离呈指数降低的空间分布特征.各典型海区中,台湾海峡多年平均气溶胶光学厚度最高;其次为东海南部和南海北部,西北太平洋海区的气溶胶光学厚度最低.4个季节的气溶胶光学厚度时空分布特征明显不同,呈现出春季高、冬季略高于秋季、夏季低的特点.春季受我国北方沙尘天气影响,整个海区气溶胶光学厚度高于其它季节,达到0.32;沙尘气溶胶在冬季季风的作用下能够向南跨越东海,最远传输到西北太平洋海区上空,使得该海区的气溶胶光学厚度值达到0.22,明显高于其它季节,夏季则由于东南季风和多降雨天气的影响,陆源污染物向海扩散条件差,气溶胶光学厚度低,仅为0.12,气溶胶类型分布分析表明,近岸海区的气溶胶类型主要以来自陆源的污染和烟尘气溶胶为主,春、秋以及冬季在大气动力的作用下可以输送到较远的海区上空;远岸海区的气溶胶类型则可能主要以海盐气溶胶或沙尘气溶胶(春季)为主;近远海之间海区的气溶胶类型分布则主要以污染气溶胶和海盐气溶胶(或沙尘气溶胶)混合为主.     

宁夏吸收性气溶胶时空分布及其影响因素研究

基于2008~2017a每天的OMI Level-2数据产品，对宁夏回族自治区吸收性气溶胶指数（UVAI）时空分布特征进行了研究，并对其环境因子（自然与人类活动）进行了相关性分析及冗余分析.结果表明：宁夏回族自治区近10a UVAI空间格局为西北向东南区域逐步递减，UVAI高值区域一直分布在中卫市全境及吴忠市、银川市和石嘴山市的大部分区域.每年的UVAI月变化均呈现“V”型，四季变化特征为冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季，2013a是UVAI由低值向高值突变的年份，2017年UVAI达到十年最高值.结合Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验结果：季节变化趋势为春季无显著减少，夏季无显著增加，秋季极显著增加，冬季表现为显著增加和极显著增加；年际变化趋势表现为逐年增加，且5市UVAI增加程度不同.UVAI空间变化稳定性呈现由中卫市向南北两边逐渐降低，高低差异显著的分布格局，变异系数区间为0.293~0.442.影响因素中，温度对气溶胶气团存活时间影响最大，能源消耗结构，产业总值及第二产业（工业、建筑业）对气溶胶的生成具有重要影响，降水的影响次之.平均风速、最大风速对宁夏回族自治区高空中气溶胶气团的停留时间表现为较大的负相关.     

2013年西安市大气污染物变化特征及成因分析研究

大气污染日益严重.对2013年西安市13个国控环境空气质量自动监测站的6种污染物项目进行分析,西安市首要大气污染物为细颗粒物（PM2.5）和可吸入颗粒物（PM1o）.二氧化硫、氮氧化物、细颗粒物和可吸入颗粒物污染物呈现出春冬高,夏秋低的趋势,为上抛物线型,相关系数为99％,且表现出污染源高度同源性;而臭氧污染趋势为夏秋高,冬春低,与气温的线性相关系数为96％.燃煤、机动车尾气、建筑扬尘是西安市大气污染三大污染源,大气污染防治必须多主要污染源共抓,不断减少污染物排放.     

宁夏近10年甲醛柱浓度时空分布及其影响因素

为明确宁夏回族自治区（简称“宁夏”）大气中甲醛的含量及分布,基于OMI遥感反演数据,分析了2006—2015年宁夏甲醛柱浓度的时空分布,同时选取工业产值、机动车保有量、煤炭消耗量以及气温、地形地貌和风向等人为和自然因素进行相关性分析.结果表明:研究区内2006—2015年甲醛柱浓度整体呈上升趋势,年均增速为1.078×1015 molec/（cm2·a）,其中2006—2011年逐年增大,2012—2015年呈波动上升趋势,并于2015年达到近10年的最高值;甲醛柱浓度季节性特征为夏季>冬季>秋季>春季;宁夏甲醛柱浓度月均值变化趋势整体上呈“W”型.空间上甲醛柱浓度高值区主要分布在宁夏中东部及南部地区,而北部及西部地区甲醛柱浓度相对较低.在人为因素中煤炭消耗量与甲醛柱浓度的相关性最高,相关系数达到0.88;在自然因素中甲醛柱浓度与气温相关系数达到0.63,地形地貌和风向对甲醛污染区域的分布有一定影响.研究显示,人为因素是影响宁夏甲醛柱浓度的主要因素.      

基于后向轨迹对城市大气中二噁英长距离迁移来源的探讨

通过对广州某商住区大气中二噁英的季节性监测,结合后向轨迹的计算,对大气中PCDD/Fs的浓度及其长距离迁移来源进行分析.结果表明:大气中二噁英浓度有季节性变化特点,其趋势为冬季(14.4 pg·m^-3)>秋季(10.0 pg·m^-3)>春季(5.54 pg·m^-3)>夏季(3.88 pg·m^-3).同时,大气中PCDD/Fs单体特征也具有季节性特点,秋冬季节七氯代、八氯代PCDD/Fs百分比高于春秋两季,春夏两季低氯代单体百分比含量高于秋冬两季.追溯采样期间该城市大气的后向轨迹,发现秋冬两季到达广州的气团主要经过湖南、湖北和江西等北方或东北方的内陆省份,而春夏两季到达广州的气团主要经过我国东海和南海海域上空.而这种变化很可能是造成广州大气中二噁英浓度季节性变化的主要原因.     

亚洲季风强弱年蒙自市大气环境容量差异估算

利用区域空气质量模式WRF-Chem,对亚洲季风气候变化背景下云南省蒙自市大气环境容量进行模拟评估.根据标准化南亚夏季风指数分别选取2005年和2015年为强、弱季风年.对2015年四季（以1月、4月、7月和10月为代表月）和2005年夏季（7月为代表月）的主要大气污染物浓度进行模拟.结果表明蒙自市2015年全年CO、NO₂、SO₂、PM_2.5、PM₁₀的大气环境容量分别为120.31、1.127、1.875、1.267、1.688（×10⁴t/a）,其中各污染物冬季大气环境容量最小,春季的最大（PM₁₀除外）,且PM_2.5在冬季排放量已饱和.强季风年相对弱季风年夏季CO、NO₂、SO₂、PM_2.5、PM₁₀的大气环境容量分别提升4.81%、3.86%、12.6%、18.4%、8.7%,其中PM_2.5的容量提升最高.亚洲季风年际变化对云南高原空气质量及大气环境容量具有重要的调制作用.