刘实
, 隋波
LIU Shi, SUI Bo
中图分类号: P465
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690(2015)04-0507-08
收稿日期: 2014-01-25
接受日期: 2014-10-11
网络出版日期: 2015-04-20
版权声明: 2015 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
作者简介:
刘实（1963-），男，江苏徐州人，正研级高工，主要从事气候诊断和预测研究。E-mail:liushi_th@sina.com
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摘要
利用国家气象信息中心气温数据集1961~2011年中国东北地区资料及NCEP /NCAR再分析资料,对东亚冬季风与东北冬季气温变化特征的对比分析表明：从20世纪90年代起,东北冬季异常冷、暖事件明显增多,冬季风异常强、弱事件也相对增多;1986年前后东北冬季气温发生增暖性气候突变,冬季风同时进入转弱阶段;冬季风在2004年进入偏强阶段,东北冬季气温在2009~2011年出现转入低温阶段迹象。冬季风通过影响200 hPa 东亚急流,500 hPa东亚大槽、乌拉尔高压,850 hPa风场,地面西伯利亚高压等的异常导致东北冬季气温的年际和年代际异常。
关键词：
Abstract
The contrastive analysis of the winter monsoon intensity index and the winter air temperature in Northeast China during 1961-2011 is made by using the temperature dataset from National Meteorological Information Center of CMA and the data of the NCEP/NCAR reanalysis. The result shows that abnormal cold and warm events increased obviously in Northeast China since the 1990’s, and the strong and weak EAWM abnormal events were relatively increased. A warming climate jump of the winter air temperature occurred in Northeast China in 1986. EAWM has turned to continuous weaker at the same time. EAWM entered the stronger stage in 2004. The winter air temperature in Northeast China appeared the emergence of signs in 2009-2011 years which was into the low temperature stage. EAWM influenced the abnormal of some systems such as the East Asian westerly jet stream at 200 hPa, East Asia trough and the high in Ural at 500 hPa, wind at 850 hPa, Siberian high on the ground to lead to the interannual and interdecadal abnormal of the winter air temperature in Northeast China.
Keywords：
东亚冬季风（EAWM）是全球大气环流的重要组成部分,一些学者研究了EAWM年际和年代际变化特征及其对中国气候的影响。任广成[1]认为,EAWM环流强弱对中国冬季气温影响显著。郭其蕴[2]的研究表明,EAWM的变化可能是中国冬季气温变化的直接原因,20世纪80年代之后中国北方冬季明显变暖与EAWM显著减弱具有年代际相关。施能等[3,4]分析了EAWM强度的年际、年代际变化与中国冬季天气气候的关系。徐建军等[5]揭示了EAWM强度存在QBO（准2 a振荡,quasi-biennial oscillation）、LFO（3~7 a振荡,low frequency oscillation）和IDO（年代际振荡,interdecadal oscillation）现象,并分析了其年代际差别。许多研究还探讨了EAWM的年际、年代际变化,周期性变化,气候突变及其变化趋势[6~9]。龚道溢等[10]研究得出,西伯利亚高压对中国气温的影响在年际尺度上要远强于AO（北极涛动,Arctic oscillation）。王会军等[11]发现,EAWM似乎没有在20世纪70年代末出现明显的年代际转弱特征,认为这是值得继续研究的问题。康丽华等[12]的分析显示,20世纪80~90年代中国北部温度一直处于偏高位相,是其年代际变化的前2种主要模态（全国一致的变温趋势及南北反相振荡关系）叠加的结果。近年来,针对中国东北冬季气温的研究也取得一定进展[13]。一些研究表明,EAWM与东北冬季气温在年际、年代际变化上关系密切[9,14~20], 房一禾等[21]认为年际尺度上EAWM适合描述东北中、北部冬季气温,西伯利亚高压适合描述东北南部冬季气温变化;闫敏华等[22]分析了20世纪80年代三江平原的冬季增温突变;孙凤华等[23]探讨了东北及不同典型下垫面的冬季气温变化特征;另有研究认为,全球变暖背景下东北冬季气温是否已出现转折趋势值得关注[13]。
为深入研究EAWM对中国东北冬季气温的影响,以及东北冬季气温近期是否出现转折性变化特征,本文通过EAWM与东北冬季气温多年变化特征的对比分析,试图进一步揭示在年际、年代际时间尺度上EAWM对东北冬季气温变化的影响,以及冬季气温趋势的转折性,以期为客观认识东北冬季气温变化事实及利用EAWM预测东北冬季气温打下基础。
利用1961~2004年中国气象局国家气象信息中心建立的经过质量控制和均一化处理的历史气温数据集[24]及2005~2011年中国东北地区72个测站月平均气温资料,美国NCEP/NCAR再分析2.5°×2.5°分辨率的海平面气压、200 hPa纬向风、500 hPa高度、850 hPa经向风和纬向风场的月平均资料,分析EAWM对东北地区冬季气温（以下简称冬季气温）的影响。EAWM强度指数采用文献[9]的定义。文中的1961年冬季系指1961年12月~1962年2月,依此类推。
主要利用相关分析、周期分析和合成分析等方法进行研究。选用一元线性回归方法进行气候倾向率分析。采用Yamamoto的分析方法[25]进行气候突变研究。
EAWM强度与冬季气温年际、年代际信号的提取采用9 a滑动平均对资料序列做滤波处理,将9 a滑动平均值部分作为年代际信号,原始序列减去年代际信号作为年际信号。
结合EAWM强度指数序列和EAWM年代际信号序列,确定1961~1970年为其年代际信号异常强的阶段,异常弱的阶段为1986~1997年。
将EAWM指数年际信号绝对值大于等于0.8的年份作为EAWM异常年,此间的EAWM异常强年8个年份（1968年、1976年、1984年、1985年、1995年、1999年、2004年和2005年）,异常弱年10个年份（1972年、1977年、1978年、1982年、1986年、1992年、1996年、1997年、2002年和2006年）。
2.1.1 气候变化趋势
分析得出,东北地区1961~2011年冬季平均气温的气候倾向率为0.452℃/10a（r=0.429）,冬季气温增幅为2.261℃;EAWM强度的气候倾向率为-0.009/10a（r=-0.014）,EAWM强度增幅为-0.046。总体上,两者呈相反的气候倾向（图1a）。
图1 东北地区冬季气温与EAWM强度指数的变化曲线及其9 a滑动平均和线性拟合曲线（a）,10 a滑动气候倾向率及均方差（b）
Fig.1 The variation curves and their the 9-year running means and linear fitting (a) , 10-year moving of climatic trend rate and mean square deviation (b) of the East Asian winter monsoon intensity index and winter(DJF) air temperature in Northeast China
为考察近期气候变化趋势,这里采用10 a滑动的气候倾向率进行分析。由图1b可知,冬季气温10 a滑动的气候倾向率在1990~1999年的10 a开始转为持续下降倾向,对原始序列的9 a滑动平均分析（图1a）并结合逐年气温实况判断,1999年起转入偏高阶段的下降期,主要因1999 年、2000年和2004年低温所致;1997~2006年的10 a开始至2000~2009年的10 a,转为短暂上升倾向,主要因2001年和2006年高温所致;2001~2010年的10 a开始,再次转为下降倾向,主要与2004年、2005年、2009年、2010年和2011年低温有关,2002~2011年的10 a仍显示为下降倾向（图1b）,结合2009~2011年持续3 a出现低温的实况分析可知,冬季气温有在2009年转入低温段的端倪。EAWM强度10 a滑动的气候倾向率在1986~1995年的10 a开始转为持续增强倾向,同样的滑动平均分析（图1a）并结合逐年EAWM实况判断,1994年起进入偏弱阶段的上升期,甚至2001~2003年在年代际特征上已表现为偏强,这与1995年、1998~2000年、2004~2005年和2007~2011年频繁出现偏强的EAWM有关,结合实况和年代际信号分析可知,2004年起,EAWM已进入偏强阶段,而且偏强倾向逐渐明显（图1b）。
为考察近期气候变化特征,采用10 a滑动的均方差进行分析。分析冬季气温10 a滑动的均方差可知（图1b）,自1991~2000年这一10 a开始,冬季气温的变化幅度持续明显加大,超过前期任何时段,说明1991~2011年异常冷、暖事件在明显增多。从EAWM强度的10 a滑动均方差可以看出,自1991~2000年这一10 a开始,EAWM强度变幅也有较前一时段相对持续加大的倾向,说明1991~2011年异常强、弱事件也相对增多,但与冬季气温相比,并不十分明显。
2.1.2 气候突变
检测显示,1986年冬季气温的信噪比达1.266,在其前后发生了气候突变（图2a）;累积距平曲线分析（图2b）表明：冬季气温气候突变发生在1986年;EAWM强度此间虽无气候突变发生,但1986年开始进入持续转弱阶段。可见,冬季风以外的全球变暖或许是导致此次突变的原因之一,而冬季风的减弱虽有一定影响,但并不起决定作用。
2.1.3 阶段性变化特征
冬季气温与EAWM指数累积距平曲线的反向对应较好（图2b）。1961~1970年这段时间,EAWM指数累积距平曲线基本以持续上升为主,为强冬季风时段;而1971~1985年,累积距平曲线变化趋势不明显,指数基本上处于正负交替的过渡阶段;1986~1997年,累积距平曲线以持续下降为主,指数总体偏弱,属弱冬季风时段;1998~2003年,累积距平曲线表现为波动不大的先升后降,指数变化处于过渡阶段;2004~2011年,转呈上升趋势,指数总体偏强,再次进入强冬季风时段。这与冬季气温变化的5个时段有很好的对应关系,1961~1971年,冬季气温累积距平曲线显著下降,对应东北冬季低温阶段;1972~1985年,累积距平曲线变化趋势不明显,基本处于高、低温交替的过渡阶段;1986~1997年,累积距平曲线持续上升,对应明显的高温阶段;1998~2003年,累积距平曲线升降波动较大,但总体趋势仍维持上升,高温年份更占优势,同时2000年的低温幅度也异常明显;2004~2011年,累积距平曲线升降波动仍然较大,但总体上转为低温年份更占优势,特别是2009~2011年出现连续3 a低温,可能已转入低温阶段。可以看出,EAWM与冬季气温可能在年代际尺度上存在密切的关系。
图2 东北地区冬季气温与EAWM强度指数的信噪比（a）及累积距平曲线（b）
Fig.2 SNR(a) and accumulative anomaly curves(b) of the East Asian winter monsoon intensity index and winter air temperature in Northeast China
EAWM强度与冬季气温的年代际变化呈明显反相（图1a）,两者年代际信号相关系数为-0.634（a=0.001）。EAWM在1965~1972年为年代际偏强阶段,1973~1984年转弱,1985~2000年明显转弱,2001年起再次转为年代际偏强阶段;冬季气温年代际变化同样在1965~1972年为偏低阶段,1973~1984年低温幅度转小,1985~2000年转为年代际偏高阶段,2001年起年代际偏高明显减弱,逐渐向气候值逼近（图1a）。也就是说,21世纪起EAWM呈年代际转强,而冬季气温只是年代际偏高明显减弱,可能与冬季气温在20世纪80年代中期前后发生的气候背景态改变（即增暖突变,图2）有关,全球变暖减缓了冬季气温的年代际下降。
从图3也可看出,1965~1974年,冬季气温和EAWM强度每10 a的均方差较为接近。1975~1989年,冬季气温每10 a的均方差开始明显大于EAWM强度,这也是冬季气温年代际上升最显著阶段（图1a）;特别是1981~1984年,两者均方差虽均有增大,但冬季气温每10 a的均方差更是明显大于EAWM强度以及冬季气温每10 a的均方差曲线的次峰值（1966年开始的10 a,图3）,这也体现了在年代际变化尺度上,冬季气温比EAWM强度有更显著的变化,即明显增温,这种变化的原因很显然不应该全部来自EAWM。综上所述,全球变暖的影响可能起到了重要作用。
图3 东北地区冬季气温与EAWM强度年代际变化信号10 a滑动均方差的对比
Fig.3 Comparisons of the 10-year moving mean square deviation by the signal of interdecadal climate variation between the East Asian winter monsoon intensity index and winter air temperature in Northeast China
年际尺度的EAWM强度与冬季气温呈明显反相变化（图4a）,相关系数为-0.663（a=0.001）,比年代际尺度的相关更显著,10 a滑动均方差变化的对比分析（图4b）显示, 1967~1976年,两者每10 a的均方差明显增大,是年际变化显著阶段;1986~1989年,是年际变化最小的阶段,对应较为稳定的东北年际高温和EAWM强度较小年际波动;1990~1998年,EAWM强度每10 a的均方差总体呈上升趋势,但不明显,而冬季气温年际变化达最显著,从图4a也可看出,年际正、负异常的极值均出现在此阶段,可能与全球变暖导致的极端事件增多有关。由上述分析可以得出,EAWM强度是冬季气温年际变化的主要影响因子,全球变暖可能也会带来一定的影响。
图4 东北地区冬季气温与EAWM强度年际变化信号(a)及10 a滑动均方差(b)的对比
Fig. 4 Comparisons of the interannual climate variation (a) and 10-year moving mean square deviation (b) between the East Asian winter monsoon intensity index and winter air temperature in Northeast China
对EAWM年代际异常强减弱的200 hPa纬向风场合成分析显示,相对于偏弱的阶段,EAWM异常偏强阶段200 hPa 的急流明显南压,西风在30°N附近青藏高原的东南侧相对增强,在60°N附近显著变弱,易导致极地冷空气频繁南下东北地区(图5a)。
对EAWM年代际异常强减弱的500 hPa 高度场合成分析可以看出,相对于偏弱的阶段,EAWM异常偏强阶段东亚大槽明显偏强,东北地区处于显著的负值中心附近,乌拉尔高压同样明显偏强(图5b),属较为典型的东北地区低温形势。
对EAWM年代际异常强减弱的850 hPa 风场合成分析可以看出,相对于偏弱的阶段,EAWM异常偏强阶段西伯利亚60°N附近向西南至35°N为显著的东北风异常区;东北地区以北的雅库茨克附近有显著的北风异常,贝加尔湖以东区域有显著的东北风异常(图5c)。前者不利于东北地区升温,后者易使东北地区气温下降。
对EAWM年代际异常强减弱的海平面气压场合成分析可以看出,相对于偏弱的阶段,EAWM异常偏强阶段东欧至亚洲北部为显著的正异常区,东北处在这一庞大正异常区的东南边缘,有较强的偏北风异常(图5d),易导致东北地区气温偏低。
图5 EAWM异常强、弱的年代际环流差异
Fig.5 Composite difference of 200 hPa zonal wind field based on the stronger period and weaker period of East Asian winter monsoon anomalies in winter (a);(b、c、d) as in (a), but for the winter 500 hPa geopotential height(gpm), 850 hPa vector wind(m/s), and sea level pressure(hPa), the shading in light to dark colors marks the region where the significance exceeds 0.1, 0.05 and 0.01, respectively
可见,EAWM年代际异常强减弱的环流垂直结构特征,均易造成东北年代际气温偏低。
为进一步说明EAWM对东北冬季气温的年代际影响,对冬季气温异常低减高的850 hPa 风场进行了合成分析 (图略)。相对于偏高阶段,冬季气温异常偏低阶段西伯利亚反气旋异常偏强,体现了EAWM异常偏强;同时,东北地区东北的鄂霍次克海以北区域有显著的偏北风异常,与之直接相联系的贝加尔湖东南侧的气旋环流异常显著,这些均显示出EAWM年代际偏强特征对冬季气温的影响。
为研究EAWM不同的年代际阶段下对流层中层和低层温度场的差异,分析了EAWM偏强期和偏弱期冬季500 hPa与1000 hPa的厚度距平合成图(图6a,b)。差异最大的表现为贝加尔湖附近区域EAWM偏强期和偏弱期分别有明显的厚度负、正距平存在,偏强期比偏弱期低50 gpm以上,东北地区两者相差也超过-35 gpm。850 hPa与1 000 hPa的厚度距平场合成图也有类似特征(图略)。说明EAWM偏强期比偏弱期一般厚度槽较深,来自高纬度的冷平流较强,南北热量交换较强,我国东北地区冬季低温频率偏大,易形成冷冬阶段;反之亦然。
图6 EAWM强度偏强期(a)和偏弱期(b)冬季500 hPa与1 000 hPa的厚度距平合成(gpm)
Fig.6 Composite of 500-1000 hPa thickness anomalies based on the stronger period (a) and weaker period (b) of East Asian winter monsoon anomalies in winter(gpm)
对EAWM异常强减弱年的200 hPa纬向风场合成分析显示,相对于偏弱年,EAWM异常偏强年200 hPa 的急流明显南压,西风在东亚30°N~40°N相对增强, 在60°N附近显著变弱,易导致极地冷空气频繁南下东北地区(图7a)。
图7 EAWM强度年际正、负异常的环流差异
Fig.7 Composite difference of 200 hPa zonal wind field based on the interannual difference between positive and negative East Asian winter monsoon intensity anomalies in winter (a);(b、c、d) as in (a), but for the winter 500 hPa geopotential height(gpm), 850 hPa vector wind(m/s), and sea level pressure(hPa), the shading in light to dark colors marks the region where the significance exceeds 0.1, 0.05 and 0.01, respectively
对EAWM异常强减弱年的500 hPa 高度场合成分析可以看出,相对于偏弱年,EAWM异常偏强年东亚大槽明显偏强,东北地区处于显著的负值中心附近,乌拉尔高压同样明显偏强(图7b),属较为典型的东北地区低温形势。
对EAWM异常强减弱年的850 hPa 风场合成分析可以看出,相对于偏弱年,EAWM异常偏强年西伯利亚65°N附近向西南至35°N为显著的西南风负异常区 (图7c),不利于东北地区升温。
对EAWM异常强减弱年的海平面气压场合成分析可以看出,相对于偏弱的阶段,EAWM异常偏强年东欧至亚洲北部为显著的正异常区,东北处在这一庞大正异常区的东南边缘,有较强的偏北风异常(图7d),易导致东北地区气温下降。
可见,EAWM异常强减弱年的环流垂直结构特征,均易造成东北地区年际气温偏低。
对东北冬季气温异常低减高的850 hPa 风场的合成分析 (图略)显示,相对于偏高年,冬季气温偏低年西伯利亚反气旋异常偏强,体现了EAWM异常偏强;同时,东北地区东北的鄂霍次克海以北区域有显著的偏北风异常,这些均反映了EAWM年际偏强特征对冬季气温的影响。
分析EAWM偏强年和偏弱年冬季500 hPa与1 000 hPa的厚度距平合成图(图8a,b)可知,差异最大的表现为贝加尔湖附近区域偏强年、偏弱年分别有明显的厚度负、正距平存在,偏强年厚度比偏弱年低55 gpm以上,东北地区两者相差也超过-40 gpm。在850 hPa与1 000 hPa的厚度距平场合成图也有类似特征(图略)。说明EAWM偏强年比偏弱年一般厚度槽较深,来自高纬度的冷平流较强,南北热量交换较强,中国东北地区易形成冷冬年;反之亦然。
图8 EAWM强度年际正异常(a)和负异常(b)冬季500 hPa与1000 hPa的厚度距平合成(gpm)
Fig.8 Composite of 500-1000 hPa thickness anomalies based on the positive (a) and negative(b) interannual anomalies of East Asian winter monsoon intensity in winter(gpm)
利用经质量控制和均一化的历史气温数据对东亚冬季风与中国东北地区冬季气温变化特征的分析结果表明：
1） 1961~2011年,东北冬季气温呈上升趋势,EAWM强度略呈减弱趋势。20世纪90年代起,东北地区冬季异常冷、暖事件明显增多,EAWM异常强、弱事件也相对增多。EAWM与中国东北地区冬季气温在年际及年代际尺度上均有十分显著的负相关关系,年际尺度更为显著。
2） 1986年东北冬季气温发生增暖性气候突变;EAWM强度此间虽无气候突变发生,但同时进入持续转弱阶段。这一方面体现了两者的同步变化关系,另一方面也显示,在EAWM之外,年代际尺度上还有更显著的因子造成冬季气温的突变,这可能与全球变暖的影响有关,还有待进一步探讨。
3） 进入21世纪,EAWM强度出现阶段性转折,东北冬季气温出现转折迹象：EAWM已在1994年起转入偏弱阶段的上升期,并在2004年进入偏强阶段;东北冬季气温在1999年起转入偏高阶段的下降期,并在2009~2011年出现转入低温阶段的迹象。在全球变暖显著区的中国东北出现这种转折,且与EAWM环流因子有关,这是值得引起高度关注的,是否已发生了大气环流的年代际转折?需要注意的是,EAWM已转入偏强阶段,而东北冬季气温的转低滞后,从对东北冬季气温与EAWM强度的年际、年代际对比分析均可看出,这可能是气候自然周期和人类活动共同影响造成的。东北冬季气温的这种转折倾向是否意味着其自然周期早已进入冷期,但因全球变暖而有所推迟,这些都是值得关注和研究的重要问题。
4） 分析了EAWM强度与东北冬季气温之间在年代际尺度上可能的物理联系：EAWM强的阶段,200 hPa 的急流明显南压;500 hPa西伯利亚高压和东亚大槽明显偏强;850 hPa西伯利亚附近有显著的西南风负异常区,雅库茨克附近北风显著异常;海平面气压场上东北处在西伯利亚庞大正异常区的东南边缘。这些不同层次的关键区持续异常均可能造成东北冬季气温的持续偏低,反之亦然。EAWM强度与东北冬季温度之间在年际尺度上可能的物理联系同年代际尺度基本一致,只是850 hPa雅库茨克附近无显著的北风异常。
The authors have declared that no competing interests exist.
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冬季季风与东亚气温 [J].
本文首先根据季风气压场特征定义了冬季季风强度指数,并对该指数与东亚气温之关系作了分析,发现两者存在显著的负相关关系。文中还分析了与两者联系的大气环流过程,指出了前期夏季北半球主要大气活动中心对东亚冬季气温趋势的指示作用以及高空500hPa西风环流与低空冬季季风气流强弱方面的联系。
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东亚冬季风的变化与中国气温异常的关系 [J].
分析了近４０年（１９５１－１９９０）东亚冬季（１２、１、２月）季风的变化及其与中气温的关系。用两个指标定义冬季风：一个为Ｉｗｓ，表示冬季风的强度，另一个为ＩｗＥ，表示冬季风向南扩展的程度，Ｉｗｓ的主要周期为１１．０的２．２年，ＩＷＥ的主要周期为７．３年和３．１年。Ｉｗｓ与全国气温的关系除西南高原地区处，均为明显负相关，ＩＷＥ和全国气温的关系与Ｉｗｓ有所不同，高相关区沿区部和南部沿海及长江上游，形成
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近40年东亚冬季风强度的多时间尺度变化特征及其与气候的关系 [J].
文章利用季风强度指数研究了４０年冬季１月份东亚季风强度趋势，年际、十年际变化特征及其与我国冬季天气气候的关系。结果指出，东亚冬季风的年际变化、年代际变化与我国冬季天气气候关系密切。
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1873~1996年东亚冬夏季风强度指数及其主要特征 [J]. |
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近百年东亚冬季风的突变性和周期性 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7313.1999.01.001 URL [本文引用: 1] 摘要
该文利用海平面气压场资料，计算了１８７３￣１９９０年的东亚冬季风强度指数，并用滑动ｔ检验和奇异谱分析方法（ＳＳＡ）对近百年的东亚冬季风的突变性和周期性进行了研究。研究表明：东亚冬季风强度具有显著的年际及年代际变化。当冬季风强时，中国大部分地区温度降低，蒙古高压升高，阿留申低压加深，当冬季风弱时，天气及环流特点几乎与之相反，东亚冬季风存在ＱＢＯ、ＬＦＯ和ＩＤＯ现象，各振荡分量都具有年代际的差别。
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东亚冬季风强度指数及其变化的分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-7097.1999.03.005 URL [本文引用: 1] 摘要
根据东亚地区５００ｈＰａ高度场ＥＯＦ分析结果，并参照历史平均东亚大槽的位置，定义了一个东亚冬季风强度指数（Ｈ５０），讨论了Ｈ５０与东亚大气环流和我国气温的关系，并分析了Ｈ５０在１９５１￣１９９２年的变化。
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西伯利亚高压对亚洲大陆的气候影响分析 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0534.2002.01.002 URL 摘要
西伯利亚高压是冬季影响亚洲大陆地区的重要环流因子，本文用冬季（1－3月）70°－120°E，40°-60°N区域平均海平面气压值代表其强度，分析其变化特征。结果表明，从1922年到1970年代中期，西伯利亚高压略有增强趋势，但并不显著。但近20多年来的显著减弱非常突出。用NCAR资料计算的线性趋势是－1.78hPa/10a(1976-2000年），用CRU气压资料计算的趋势是－2.15hPa/10a(1976-1995年）。西伯利亚高压对中高纬亚洲大陆平均（30°－140°E，30°－70°N）温度和降水都有显著影响，与两个要素的相关系数分别达到－0．58和－0．44。如果同时考虑其他的影响因子（如北极涛动、欧亚遥相关型等），72％的温度变化及26％的降水变化能得到解释。其中北极涛动对亚洲大陆的温度贡献最高达到30％，西伯利亚高压的贡献为24％。而区域平均降水变化的9．8％与西伯利亚高压有关。
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东亚冬季风与中国夏季气候变化 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-4965.2003.04.004 URL 摘要
选取NCEP再分析高度场和风 场资料、地面长波辐射(OLR)资料以及中国160个测站的降水资料,利用相关分析和合成分析方法,从资料分析入手来研究东亚冬季风异常变化及其对中国夏 季降水的影响。研究表明:东亚冬季风有明显的年际和年代际变化特征,1950年代～1980年代中期为强冬季风时段,1980年代中期以后,季风明显减 弱,为弱冬季风期。冬季风异常对中国大部分地区,特别对中国长江中下游地区的降水影响较大。分析进一步揭示了强弱东亚冬季风年后期海温分布和夏季流场明显 不同的变化特征,并结合以前的许多研究对长江中下游地区降水异常形成的可能原因作了解释,指出正是由于这种不同的海温分布以及夏季环流的异常变化使得中国 长江中下游地区在强(弱)冬季风年的夏季降水偏少(偏多)。
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确定东亚冬季风强度指数的一种方法探讨 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2007.z1.003 URL [本文引用: 2] 摘要
利用1961-2000年美国NCEP/NCAR再分析的海平面 气压资料,选择用亚洲一澳大利亚季风(A-A季风)系统中西伯利亚高压和澳大利亚低压两个大气活动中心之间标准化的气压差来表征东亚冬季风强度.分析表 明,新指数对中国区域(青藏、云贵高原除外)冬季气温的影响显著,特别是与中国东北大部、西北部分区域和华北、华东大部区域的相关程度更好.对东亚冬季风 强度的同期环流及海表温度场特征的分析结果显示,该指数可合理和客观地表述东亚冬季风的强度.东亚冬季风强度与同期印度洋西部海温有较显著的负相关.
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近百年北极涛动对中国冬季气候的影响 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2003.04.010 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>北极涛动 (AO) 是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态，对北半球及区域气候有重要影响。利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响。当AO指数偏强时，我国大部分地区冬季气温偏高，同时降水也偏多。AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征， 在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO，而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著。这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证。这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的。在年代际尺度上，AO对气温和降水都有显著的影响。AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35% 和11%。</p>
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一个新的东亚冬季风强度指数及其强弱变化之大气环流场差异 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2004.01.003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>文章提出了一个新的东亚冬季风强度指数,并以此为依据从1948～1999年中挑选出两组强弱冬季风年份,通过合成分析对大气环流场和海表温度场在强弱东亚冬季风年的差异进行了对比分析。结果表明:东亚冬季风强度变化不单纯受局地气候系统影响,而与北半球半球尺度上的大气环流异常紧密相连。相对于弱的情形,强东亚冬季风年份中国大陆中东部及其东部大部分海域在整个对流层盛行偏北风距平、乌拉尔阻高显著加强、欧洲大陆西部维持一个深厚的气旋性异常环流系统、西风带环流偏弱、200hPa层南亚高压偏弱;中国大陆、北极地区、蒙古国大部分地区、欧洲大陆西北部表面温度降低;我国大陆与北太平洋海平面气压差加大;东亚大槽加强。研究还揭示,强东亚冬季风年份对应于北大西洋涛动弱指数,北大西洋和北太平洋海温状况对同期东亚冬季风强弱有着显著的影响</p>
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我国冬季气温年代际变化及其与大气环流异常变化的关系 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-9585.2006.03.009 URL [本文引用: 1] 摘要
By using the monthly temperature in 160 stations of China and the NCEP/NCAR reanalysis data,the winter(November to March) temperature variations from 1951 to 2000 are studied with the empirical orthogonal function(EOF) analysis.The first EOF has an identical signal in whole China and demonstrates that the winter temperature has increased since the middle of 1970s in China.The second EOF has a seesaw pattern between southern and northern China and shows a warming in the 1980s and 1990s in Northwest China and Northeast China.The interdecadal variation with periods longer than 8 years can also be revealed using Fourier harmonics analysis.In addition,the warming superimposition of EOF1 and EOF2 probably causes persistent warming winter in China from the 1980s.This significant warming may intensify the drought in North China,since there are no obvious changes in the regional precipitation.The linear regressions of the atmospheric general circulation upon the winter temperature on interdecadal time scales indicate that the first EOF of temperature is significantly correlated to the Arctic Oscillation(AO),with a quasi-barotropic annular mode in the geopotential height field.However,the second EOF of temperature is closely associated with height anomalies of wavenumber one in middle-high latitudes,with a quasi-barotropic out-of-phase oscillation between the Pacific Ocean and the Atlantic Ocean.The results show that the interdecadal variations of winter temperature in China are closely related to the basic flows and perturbations in the atmosphere.The possible mechanisms of the atmospheric general circulation influencing the winter temperature in China are discussed and the questions needed to be further studied are presented.
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东北三省冬季气温变化的有关研究进展 [J].
通过简要回顾中国学者有关东北三省冬季气温变化的研究成果，概括分析了近百年或近几十年时间尺度平均气温及最高、最低气温年际、年代际变化的基本特征，综述了与冬季气温年际、年代际变化相关的各类海-气环流因子。近百年来，东北冬季气温上升，1987年前后发生增暖突变；北极涛动、西伯利亚高压、东亚冬季风等是影响东北冬季气温年际变化的主要因子；北极涛动、东亚冬季风、东亚中高纬环流型等的持续性是冬季气温年代际变化的主要因子。对多种变化特征集中出现的20世纪70年代末的气候变化值得深入探讨，也有必要在整个东北三省的范围内，深入开展冬季气温预测方法的系统研究。另外，测站气温序列的非均一性问题也应引起足够重视。
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欧亚大陆冬季积雪异常与东亚冬季风及中国冬季气温的关系 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-7097.1999.04.007 URL [本文引用: 1] 摘要
采用相关及合成分析方法,对ECMWF1979～1993年的网 格点积雪深度资料、冬季海平面气压场、500 hPa高度场及中国冬季气温场进行了分析,研究了欧亚大陆冬季积雪异常与东亚冬季风及中国冬季气温的关系.结果表明:欧亚大陆中高纬地区冬季积雪异常与东 亚冬季风和中国冬季气温存在明显的关系.
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沈阳近百年的温度变化特征及其环流形势分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1009-0827.2004.04.006 URL 摘要
沈阳地处全球温度变化的敏感带,在近百年的温度观测记录中,沈阳 的温度变化呈逐渐上升之势,近百年增高约1.7 ℃,这种上升趋势在冬季远比夏季明显.沈阳的年平均温度变化有一个12 a的周期,各周期温度基本呈阶梯状上升,20世纪末的周期冬季平均温度比世纪初的周期升温2.8 ℃左右.从近50 a的极端温度的变化趋势来看,极端最低温度明显升高,而极端最高温度并没有上升,变化趋势甚至略下降,以致冬、夏两季温差缩小.从沈阳的最低平均温度和最 高平均温度变化来看,两者均随时间逐渐升高,说明沈阳市的增温不仅是最低温度升高造成的,最高温度的增温作用亦十分重要.从冬季环流形势分析来看,东亚大 槽及其后弱脊和地面蒙古高压在上世纪80年代、90年代明显减弱,使得冷空气向南侵袭的径向气流减弱,是导致位于冷空气通道中的沈阳冬季增温明显的原因之 一.
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冬季北太平洋涛动异常与东亚冬季风和我国天气气候的关系 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-7097.2004.04.004 URL 摘要
用1948-2000年的北半球海平面气压场月平均资料,计算了北太平洋涛动指数和东亚冬季 风指数,并研究了北太平洋涛动与东亚冬季风及我国冬季天气气候的关系.研究表明,北太平洋涛动异常变化与我国冬季天气、气候关系密切.强涛动年,东亚冬季 风偏弱,我国气温普遍偏高,长江中下游地区降水偏少,而华南降水偏多;而弱涛动指数年,东亚冬季风偏强,我国气温普遍偏低,降水偏少.此外,还指出,强 (弱)INPO年大气环流具有弱(强)WP型和强(弱)EU遥相关型.
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中国地面气温年际和年代际变化及其与北冰洋涛动指数的关系 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0534.2004.z1.014 URL 摘要
利用中国气象局气候中心数据库 1958—1994年中国160个测站的月平均温度资料, 分析了中国37年气温的年际和年代际变化及其与北冰洋涛动指数的关系。结果表明: (1)1958—1994 年以来,东北地区全年、秋季和冬季温度上升都很明显, 其中冬季最明显; 新疆冬季温度升高也很明显; 华南夏季温度明显升高。(2)通过对各区温度的年代际变化检验可知, 东北全年、秋季和冬季 1983 年以后温度有非常显著的升高; 新疆冬季1976年以后温度也有显著升高; 华南夏季 1976 年以后温度有明显升高。(3)从全国来看, 北方各区气候变暖要比南方显著一些, 特别是冬季。(4)北冰洋涛动与我国东北温度有十
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中国东北南部冬季气温异常及其大气环流特征变化 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7313.2005.03.007 URL 摘要
该文在对东北冬季气温异常的时 空变化特征进行分析的基础之上,利用NCEP/NCAR再分析资料,探讨了影响其异常的同期因子———该地区上空大尺度环流异常特征。发现:东北冬季气温 20世纪80年代中期以前处于冷期,60年代达到低谷,80年代中期以后一直处于暖期,90年代为49年来最暖期,1986年是由冷转暖的明显突变点;气 温异常存在3～4年、8～9年的年际周期及16～18年的年代际周期;东北地区冬季气温异常与黄河以北地区一致性非常好,是49年全国增暖最显著的地区之 一;冷、暖冬年,欧亚中高纬度大气环流异常存在显著的差异,西伯利亚高压、亚洲极涡、贝加尔湖高压脊、东亚大槽及极锋急流是影响其异常的同期重要因子。
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东北地区冬季气温与北极涛动年代际关系研究 [J].URL 摘要
利用中国160站气温资料、北极涛动指数资料及美国 NCEP/NCAR再分析资料中月平均海平面气压场、高度场、风场资料,分析了东北地区冬季气温、冬季北极涛动的年代际特征及其关系.结果表明:在年代际 时间尺度上,两者之间存在显著正相关.冬季北极涛动处于低(高)指数期,东北冬季气温为持续冷冬(暖冬)期.可能影响机制是:在地面,冬季北极涛动处于低 (高)指数期时,西伯利亚高压增强(减弱),亚洲大陆偏北冬季风增强(减弱),东北为持续冷冬(暖冬)期;在对流层中层,冬季北极涛动处于低(高)指数期 时,东亚大槽加深(减弱),贝加尔湖以西以北脊增强(减弱),环流呈经向(纬向)型发展,东北对流层中层偏北风增强(减弱),东北为持续冷冬(暖冬)期.
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北极涛动与东北冬季温度的联系 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0534.2005.06.012 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用1950-1999年NCEP/NCAR再分析资料和东北地区冬季温度资料,借助经验正交函数(EOF)分解、相关分析、合成分析以及关联表方法,研究了北极涛动指数(Arctic Oscillation Indices,AOI)与我国东北地区冬季温度的联系。结果表明,AOI具有明显的上升趋势(趋势系数<i>R</i>=0.35),其振幅在1968/1969年之前较小,而在1968/1969年之后明显增大,具有明显的年代际变化;并且AOI与东北地区冬季温度具有一致的上升趋势(相关系数<i>R</i>=0.59)。研究表明,AO的异常变化通过西伯利亚高压、阿留申低压、东亚地区极地东风以及东亚冬季风异常,进而影响我国东北地区冬季温度异常,它们之间存在着密切的相关关系。
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东北冬季气温年际、年代际影响因子的比较 [J].
<p>采用1961~2012 年东北三省53 站月平均气温资料及NCEP/NCAR再分析资料。分析东北冬季气温变化特征。利用SVD法得出影响东北冬季气温的主要因子。分别从年际和年代际尺度上, 用偏相关法分析了各因子对东北冬季气温独立的影响。结果表明:东北冬季气温以全区一致异常为主, 气温显著上升;东北冬季气温主要影响因子是北极涛动、西伯利亚高压和东亚冬季风;年际尺度上, 北极涛动和东亚冬季风适合描述东北中、北部的冬季气温。西伯利亚高压与东北南部冬季气温关系密切;年代际尺度上, 北极涛动适合描述东北冬季气温。</p>
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三江平原气候突变分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2003.06.004 URL [本文引用: 1] 摘要
采用累积距平法、Jy参数法和 Mann-Kendall法联合检测1955～2000年三江平原气候变化过程中的突变现象,讨论了引发三江平原气候突变的可能原因。分析发现,三江平原 年降水量在20世纪60年代发生了减少突变;而三江平原在20世纪70年代和80年代连续两次经历的增温突变,使其气温变化与东北北部平原其它地区明显不 同;年日照时数和平均风速的减少突变均发生在20世纪80年代。总体来看,三江平原气候变化在20世纪80年代最明显。
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中国东北地区及不同典型下垫面的气温异常变化分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2005.02.006 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用6个代表站1905-2001年较长时期的月平均气温,对缺测年代的数据进行了插补,建立了东北地区近百年平均季、年气温序列。对所建温度序列与同一区域内26个代表站平均温度序列的近46年同期资料做了相关分析,检验了序列的代表性。在所建序列基础上,分析了东北百年气温的年代、年和季节等不同时间尺度变化特点和地域分布特征,采用谱分析方法探讨了序列的周期性变化特征,并采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对经过滑动平均的气温序列进行了突变分析。结果表明,东北近百年年平均温度表现为明显的增暖趋势,但为起伏式增暖;冬季增温非常强烈,夏季在1995年以前不仅没有升温,反而有明显降温趋势,但1995年以后夏季气温明显升高,春秋季的升温趋势与冬季类似,但幅度小得多;在区域内,增温强度似乎并不随纬度增大,纬度较低的沈阳增温最强;三种典型下垫面中以山地的增温幅度最强;功率谱分析表明了百年气温变化的2.3年和4.2年的主周期,其中2.3年周期比较显著。
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近半个世纪中国区域历史气温网格数据集的建立 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0577-6619.2007.02.015 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
气候序列长度不一致以及由此导致的空间抽样误差在气候变化检测研究中常常产生影响,因此往往需要把全球或者区域尺度气候数据转化为格点气候数据集.文中分别采用修改后的一级差分方法和普通Kriging方法,把中国大陆(共约728个站,不含港、澳、台地区)气象台站1951年1月-2004年12月经过质量控制和均一化的历史气温数据转化为2.5°×2.5°经纬度网格化数据集.对比分析表明应用上述两种方法,(1) 格点化带来的空间抽样误差较小;(2) 格点化后的格点气温序列和站点序列相关程度很高;(3) 不同的方法建立的格点数据集在序列的相关性、距平场的相似性描述方面均非常一致.二者的相关性和相似性也表明文中所建立的格点数据集是比较合理的.最后利用格点化后的气温数据集,分别采取距平平均方法和一级差分方法,对近54年中国气温变化趋势进行了更为准确的估计.不同的计算方法对中国区域气温增暖幅度的研究表明,整个中国区域内近50年气温表现出一致的增暖特点,其中以北方地区(西北、东北)气温增暖幅度最大,个别地区达到近0.6 ℃/(10 a),而最低的长江中、上游地区,年均气温增暖幅度较小,还不到0.1 ℃/(10 a),全国平均的年平均气温近54年来增暖速率约为0.23-0.25 ℃/(10 a),这和其他专家得出的结论是基本一致的,而由于文中对数据集进行了较为系统的质量控制,使得估计结果更为精确、可信.
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气候跃变的分析 [J].
Lorenz指出,在准不传递性的非线性气候系统中,体系转换在气候变化中起重要作用,并且他认为与转换作用相联系的气候变化可以出现于年际变化中。参照Lorenz的启示,我们把时间平均的突变叫做气候跃变。注意到表示跃变出现的时段可能以用数年为好,本文提出一个定量的跃变定义和它的简单的测定方法。从日本的地面温度、海平面气压、降水、日照时数和最大平均雪盖深度等季平均的时间序列中,发现若干跃变现象。各气象要素的跃变共同出现在1950年前后的事实表明,它们是与大气环流的突变相联系的。至于1950年前后跃变出现的原因,我们考察了一批外界强迫因子的变化。在世界上火山大爆发约30年的间歇之后,即1950年前后,几
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