柏玲
, 陈忠升, 王祖静
Bai Ling, Chen Zhongsheng, Wang Zujing
中图分类号: P423.6
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690(2016)03-0458-08
通讯作者:
收稿日期: 2015-03-18
修回日期: 2015-07-6
网络出版日期: 2016-03-20
版权声明: 2016 《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.
基金资助:
作者简介:
柏玲（1987-）,女,河南驻马店人,博士研究生,主要从事环境变化与区域可持续发展研究。E-mail: bling1987yy@163.com
展开
摘要
基于1980~2013年新疆地区8个探空站逐日观测资料,利用Mann-Kendall非参数检验法,分析新疆30多年来高空大气温度时间序列的变化趋势、突变时间及二者的显著性,探讨其与地面温度变化关系。结果表明：近30多年来,新疆对流层上层至平流层中下层表现为降温趋势,对流层中下层呈升温趋势,对流层上层和平流层中下层降温幅度大于对流层中下层的增温幅度;新疆高空温度的变化存在明显的季节差异;新疆高空各层温度在20世纪90年代初发生显著性突变,晚于北半球地面温度突变年份,早于相对应的地面温度突变时间;新疆对流层中下层温度在不同时段和不同季节与地面温度的变化不同,1980~2013年二者均呈显著的增温趋势,而1998~2013年二者的变暖趋势均减缓,甚至还表现为微弱的下降趋势。
关键词：
Abstract
With the growing effect of global warming on the environment and socio-economic development, climate change research has become a hot topic and attracted broad attention from national government departments and the public. In its latest report for 2013, the IPCC has noted that the global mean surface temperature has increased by 0.85℃ (0.65-1.06℃), and the annual average temperature from 2003 to 2012 increased by 0.78℃ relative to 1850-1900, a period of nearly 130 years (in 1880-2012), indicating that rapid global warming is an indisputable fact. However, temperature changes are not limited to the earth surface, but are extending to the troposphere and the stratosphere which are important components of the Earth's climate system. Changes occurring at the surface, in the troposphere, and in the stratosphere are three main components of climate change. As an indispensable foundation for climate-change research, the determination on the change trend of upper-air temperature has quickly become one of the most important directions of climate-change research in recent years. In this study, based on the daily observed data from eight sounding stations in Xinjiang in 1980-2013, the change trends, abrupt change points, and their significance of upper-air temperature were analyzed using Mann-Kendall (MK) nonparametric test, and the relation between upper-air and surface temperature changes were also carried on a preliminary discussion. The results are indicated as follows: in last more than 30 years, patterns of statistically significant upper tropospheric and mid-lower stratospheric cooling and mid-lower tropospheric warming are clearly evident. The cooling rate in the upper troposphere and the mid-lower stratosphere was much more intensive than the warming rate in the mid-lower troposphere; Annual temperature cycle suggests that the peak temperature shifts from July in the troposphere to February in the mid-lower stratosphere, indicating the necessity of seasonal trend analysis. There were apparent seasonal differences in the upper-air temperature change, the cooling in the upper troposphere and mid-lower stratosphere in autumn and winter were larger than that in spring and summer, whereas the warming in the mid-lower troposphere was more pronounced during the spring and summer; Abrupt change points of upper-air temperature at three layers all occurred around the early 1990s, which were later than that of the hemisphere temperature, but earlier than that of the corresponding surface temperature; Surface temperature exhibited a significant correlation with mid-lower troposphere temperature, but a remarkable negative correlation with upper troposphere, the mid-lower stratosphere temperatures. Overall, the correlation between surface and mid-lower troposphere temperatures was the highest, followed by the mid-lower stratosphere and upper troposphere temperatures. Temperature changes of mid-lower troposphere and surface exhibited some differences in different periods and seasons, both of them presented warming trends during 1980-2013, while showed cooling trends during 1998-2013. Furthermore, the downward trend during 1998-2013 was more obvious in winter, which suggested that the winter cooling held a dominant position in the temperature descending of the mid-lower troposphere and surface in the last more than 10 years.
Keywords：
随着人类活动对全球气候系统的影响加剧,气候变化的研究引起各国政府部门和公众的广泛关注[1]。IPCC在2013年的最新报告中指出,130多年（1880~2012年）来,全球平均气温升高0.85℃（0.65~1.06℃）,2003~2012年平均温度比1850~1900年上升0.78℃,全球快速变暖已经是一个不争的事实[2]。中国的温度变化整体上也呈增温趋势,但变暖过程具有波动性,时空上也有明显差异[3]。
地面和高空大气都是气候系统的重要组成部分,之前关于气候变化研究主要集中于地面温度的变化,近年来高空大气温度变化研究迅速成为学术界关注的焦点之一[4~10]。Angell[7]利用全球分布的无线电探空仪观测资料,对1958~1989年高空温度变化分层进行了研究,结果表明,全球对流层中下层整体表现为增温趋势,增温速率为（0.10±0.09）℃/10 a,平流层中下层却呈现降温趋势,降温速率为-0.4℃/10 a。Melissa等[8]利用LKS探空资料发现从近地面到300 hPa表现为增温趋势,300 hPa 以上为降温趋势,而采用HadRT资料却发现高空各层温度都呈现降温趋势。Guo和Ding[9]利用116个探空站资料对中国1958~2005年的高空气温变化趋势进行分析,发现400 hPa以下的高空气温呈明显的上升趋势,且增温幅度在高海拔地区表现的尤为突出。薛德强等[10]采用28个高空探空站资料分析1961~2000年中国年平均温度变化趋势发现,地面至700 hPa绝大部分地区温度呈上升趋势,对流层上层至50 hPa的温度呈下降趋势,但高空温度变化存在明显的时空差异。
新疆作为中国西北干旱区的主体,属典型的温带大陆干旱性气候,在全球变暖背景下,新疆气温呈现出逐年上升态势。新疆是气候变化敏感区,从20世纪90年代中后期该区域气候变化研究开始成为热点,许多研究者对此展开了大量的研究和讨论[11~15],其中包含近地面和高空温度变化的分析,但目前关于高空和地面气温的变化趋势是否一致以及二者到底有何关系的研究还很少。基于此,本文利用Mann-Kendall非参数检验法,对新疆地区30多年来高空大气时间序列变化趋势、突变时间及二者的显著性进行分析,并结合地面温度变化情况作对比分析,试图建立高空与地面温度变化的联系,这将有助于正确认识中国新疆高空大气温度对全球气候变化的响应特征。
本文所用的高空温度资料为新疆8个探空站1980~2013年逐日0时和12时2个时次的无线电探空仪观测的高空温度。由于缺乏密集的探空站点,我们仅选择了具有代表性、时间序列较为完整的8个探空站,这些站点相对均匀的分布于新疆的南北部,基本上可以覆盖整个研究区（图1）。鉴于资料的完整性和连续性,我们选择了各探空站8个标准气压层,即（850、700、500、400、300、200、100和50 hPa）。先由每日两次的探空资料求取日平均值,再由其求月平均、季平均和年平均。由于1960~1979年高空资料存在非均一性问题[16],故本文选取1980~2013年作为研究时段。为确保数据质量,参照NCEP 再分析资料,对新疆8个探空站温度序列进行了均一化处理。此外,所用1980~2013年地面温度来自8个探空站相对应的国际交换站点,由中国气象科学数据共享服务网提供。
Mann-Kendall趋势检验方法利用线性拟合得出趋势方程,定量分析序列在某一时间段内的趋势特征,从而反映该序列是上升趋势还是下降趋势[17],常用于气候时间序列的变化趋势的显著性检验[14, 15]。Mann-Kendall突变检验方法,是气象领域中常用的一种检验方法,其优点在于计算简便,可明确指出突变开始时间点及其相应的显著性水平 [14,18,19]。
我们首先对高空8个不同高度层年温度变化趋势进行检验（表1）,1980~2013年,新疆高空850~300 hPa和200~50 hPa整体上分别表现为增温和降温趋势。然而,300 hPa的增温趋势和200 hPa的降温趋势并不显著。总体而言,30多年来,新疆850~300 hPa的升温趋势与其它区域如瑞士和中国东部地区具有一致性[20,21]。为便于进一步分析高空温度的变化趋势,我们在借鉴国内外关于高空各规定等压面层划分的文献[15,20,21]基础上,结合新疆高空各层温度变化趋势,将该区高空划归为3个层次进行统计。对流层中下层：包括850、700、500、400和300 hPa等压面层;对流层上层：包括300、200和100 hPa等压面层;平流层中下层包括100和50 hPa等压面层。以上分层可能并不十分精确,有可能忽略了对流层底层对其中上层的影响,但本文侧重讨论高空温度变化的特征,针对不同层之间的相互影响及其内在机制正是我们下一步的研究工作,而分层无疑有助于我们从总体上把握高空大气温度的时间演变规律。
表1 1980~2013年新疆高空8个标准气压层年平均温度变化趋势检验
Table 1 Change trend test of annual average temperature of eight standard pressure levels in Xinjiang during 1980-2013
| 垂直分层（hPa） | 850 | 700 | 500 | 400 | 300 | 200 | 100 | 50 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Z值 | 2.37* | 2.45* | 1.99* | 1.98* | 0.62 | -0.52 | -5.14* | -4.97* |
| 趋势 (℃/10 a) | 0.21 | 0.22 | 0.15 | 0.08 | 0.06 | 0.06 | -0.71 | -0.83 |
1980~2013年新疆高空各层年均温的变化趋势如图2所示,结合Mann-Kendall趋势检验可知,地面至高空各层温度变化趋势均通过了5%的显著性水平检验。对流层中下层年平均温度和地面温度在变化趋势上具有一致性,但其增温速率（0.13℃/10 a）明显小于地面的增温速率（0.29℃/10 a）。对流层上层和平流层中下层的温度变化趋势也是一致的,都呈显著的下降趋势,降温速率分别为0.19、0.73℃/10 a。整体而言,近30多年来,新疆对流层上层至平流层中下层的降温幅度大于对流层中下层的增温幅度。
图2 1980~2013年新疆高空3层年平均温度变化趋势
Fig.2 Change trends of annual average temperature in three layers of Xinjiang upper-air in 1980-2013
分时段来看,对流层中下层的温度从20世纪80年代初至2000年则表现为波动上升趋势,1998~2013年期间基本上进入一个相对稳定的阶段,甚至还稍有下降。在1980~2013年的整个研究期,对流层下层温度在1998年达到极大值。对流层上层温度变化在两个时间段呈现不同的变化趋势,在1980~2000年表现为明显的降温趋势,而2001~2013则呈现微弱的增温趋势。平流层中下层的温度除了在1982和1983年有所异常外,在整个研究期经历了一个显著的降温过程。
图3显示了新疆高空大气和地面温度多年月平均变化特征。对流层中下层和对流层上层温度的年内变化趋势与地面温度变化基本一致,为单峰结构,最高温出现在7月,最低温出现在1月。
由高空各层温度多年月变化可以发现,对流层温度变化幅度较大。对流层上层和中下层年均温度的季节变化幅度是相对比较均匀的,分别为10℃和21℃,且它们的峰值都出现在7月。与对流层相比,平流层中下层温度表现为不同的类型,最高温出现在冬季的2月份,低温主要出现在夏季的6~8月份。对流层温度较大的年内变化幅度和平流层温度季节变化的特殊性表明对高空各层温度进行季节性趋势分析是必要的。
图3 1980~2013年高空3层和地面温度的月变化特征
Fig.3 Monthly temperature variation at three layers of upper-air and surface during 1980-2013
表2显示的是高空不同层温度的季节变化趋势。季节变化趋势不仅能反映同一层高空温度在四季的差异,还能揭示不同高空层在同一个季节的相对变化状况。例如,在对流层的中下层,秋季和冬季温度的变化速率分别为+0.15、+0.10℃/10 a,但并不是一个显著的升温趋势,而春季和夏季的变化速率都比秋冬季大,分别达到了+0.34、
+0.24℃/10 a,且在统计上是显著的。在对流层上层,有较大的季节差异,春季的变化速率接近于0,冬季的变化速率高达-0.46℃/10 a,夏季和秋季则分别为-0.18、-0.25℃/10 a。平流层中下层四季都表现为显著的降温趋势,且秋季和冬季的变化速率大于春季和夏季。不难发现,对流层上层和平流层中下层在秋季和冬季降温幅度显著大于春季和夏季,而对流层中下层在春季和夏季的增温趋势更为明显。与对流层上层相比,平流层中下层和对流层中下层温度季节变化差异相对较小。
表2 1980~2013年高空各层温度的季节变化趋势
Table 2 Temperature trends in three layers of different seasons during 1980-2013
| 垂直分层 | 季节 | Z值 | 趋势 (℃/10 a) |
|---|---|---|---|
| 对流层中下层 | 春 | 2.64* | 0.34 |
| 夏 | 2.42* | 0.24 | |
| 秋 | 1.25 | 0.15 | |
| 冬 | -0.74 | 0.10 | |
| 对流层上层 | 春 | -1.25 | -0.09 |
| 夏 | -1.97* | -0.18 | |
| 秋 | -2.91* | -0.25 | |
| 冬 | -3.31* | -0.46 | |
| 平流层中下层 | 春 | -3.96* | -0.72 |
| 夏 | -4.52* | -0.70 | |
| 秋 | -5.53* | -0.77 | |
| 冬 | -2.58* | -0.74 |
Mann-Kendall突变检验表明高空各层气温均通过了5%的显著性水平,结合图4可以发现,对流层中下层、对流层上层和平流层中下层突变年份分别为1990、1992和1993年,突变前后均值差依次为0.98℃、-0.44℃、-1.41℃。对流层中下层温度于20世纪80年代中期开始变暖,在1990年发生突变,突变前该层表现为微弱的下降趋势,突变后上升幅度较大;对流层上层为过渡层,气温由上升趋势过渡为下降趋势,突变前后变化幅度较小;平流层中下层温度变冷趋势明显,且突变后温度下降幅度较大。研究表明,高空各层气温突变年份均发生在20世纪90年代初期,晚于北半球地面温度突变的时间1988年[14],而通过计算新疆1980~2013年相对应的地面温度发现,该区地面温度突变发生在1997,滞后于高空各层气温突变年份。结合相关研究发现[12,14,15,22],高空和地面温度都是气候系统的重要组成部分,二者是相互影响的,且都受到气候系统本身和人类活动的双重胁迫;然而,高空温度变化更多的是受气候系统内部的控制,主要表征的是气候系统的自然变率,而地面温度变化则受人类活动产生的温室气体影响较大,这可能在一定程度上减缓了近年来地面温度向冷相位过渡趋势,尤其是新疆地面温度自1997年开始变暖减缓,从侧面证实了地面温度滞后于高空温度突变的结论。
图4 高空各层年平均温度的突变分析
Fig.4 Abrupt change analysis of annual mean upper-air temperatures at different levels
高空各层温度变化的内在差异主要在于热源的不同[10,15]。对流层中下层的热量主要靠吸收来自地表的长波辐射,其物理性质的改变的主要在于CO2等温室气体和水汽含量的变化。随着近年来温室气体的增加,地表气温明显上升,通过对流活动向对流层中下层输送的热量增加,同时对流层中下层温室气体增加也可吸收大量的长波辐射,因此造成对流层中下层大气温度升高[10]。根据已有研究[11,23],我们推测新疆对流层中下层在1990年代初发生突变可能是由于20世纪90年代初该区域CO2和水汽含量的显著增加。而在对流层上层和平流层中下层情况则不同。由于来自地面的长波辐射大部分被对流层中下层吸收,到达对流层上层和平流层中下层的就很少,而CO2和水汽同时还要以红外辐射的方式向宇宙空间放射能量,反而使对流层上层和平流层中下层的温度下降。此外,平流层中下层的热量主要来自臭氧吸收的太阳短波辐射,臭氧含量的减少或增加不仅会导致平流层温度的显著下降或上升,还会引起对流层上层温度的变化[15]。近期研究发现[24],北半球中高纬度地区大气臭氧含量在20世纪80年代末、90年代初存在明显的突变,大部分地区突然减少,这可能在一定程度上解释了新疆平流层中下层和对流层上层在1990年代初发生突变的原因。由于缺乏关于CO2、水汽含量和臭氧的可靠历史数据,我们并未对高空各层温度和CO2等温室气体以及水汽含量和臭氧之间的相关性进行实证检验。对于高空温度变化趋势及突变的深层次原因,仍待进一步探讨。
表3显示1980~2013年新疆高空各层年平均温度与地面温度的相关系数均通过了5%的显著性水平检验。与地面温度相关程度从高到低分别是对流层中下层、平流层中上层和对流层上层。对流层中下层与地面温度呈显著的正相关,对流层上层和平流层中下层与地面温度则表现为显著的负相关关系。王颖和任国玉[25]对1961~2004年中国高空各层与地面温度的相关性研究发现,对流层中下层与地面温度呈显著的正相关关系,对流层上层至平流层上层却与地面温度表现为不显著的负相关关系。Chen等[15]研究发现,中国西北干旱区近50 a来高空850~400 hPa与地面温度呈显著的正相关关系,200~50 hPa与地面温度呈显著的负相关关系,而300 hPa与地面温度的相关性却趋向于零。尽管以上研究结论与本文1980~2013年新疆高空与地面温度关系有所差异,但都说明了地面温度与对流层中下层表现为一致的变化趋势,而与对流层上层和平流层中下层表现为相反的变化趋势。
表3 高空各层年平均温度与地面年平均温度的相关系数
Table 3 Correlation coefficients of annual mean temperature in different upper-air layers and surface
| 分层 | 对流层中下层 | 对流层上层 | 平流层中下层 |
|---|---|---|---|
| 系数 | 0.73* | -0.39* | -0.51* |
上述分析可知,对流层中下层的热量主要来源于地面的长波辐射,地表温度的变化不可避免的引起对流层中下层温度的改变,故对流层中下层与地面温度变化趋势通常较为一致。而对流层上层和平流层由于远离地面,主要热源是臭氧吸收的太阳短波辐射。可以说,高空对流层上层和平流层温度变化受地面影响较小,由此我们推测以上两层温度与地面温度的负相关关系可能仅仅是统计上的关系。而与地面关系最为密切的对流层中下层尤为值得关注,因为该层往往更能真实地反映整个气候系统的变化。
为进一步分析对流层与地面温度变化趋势,我们分别对比1980~2013年新疆对流层下层和地面温度距平的年际（图5a）和冬季（图5b）变化情况。如图5所示,1980~2013年对流层下层和地面年际变化总体上呈现出明显的上升趋势,且在1998年达到极大值。自1998以来,对流层下层和地面温度均一直处于减缓状态,甚至还表现为微弱的下降趋势,而在冬季二者的下降趋势则较为明显,说明10多年来,对流层中下层和地面温度的下降趋势主要在于冬季的降温。
图5 对流层中下层和地面温度的（a）年际、（b）冬季变化趋势
Fig.5 Annual (a) and winter (b) variation trends between the mid-lower troposphere and surface temperature
在全球变暖背景下,由于受自然和人类活动等因素的影响,50 a来新疆地区升温趋势比较明显,升温幅度显著高于全球其他地区,成为对全球变暖响应最为敏感的地区之一[12]。然而,我们通过对新疆1980~2013年高空大气和地面温度变化趋势分析却发现,自1998年以来,新疆对流层中下层和地面的温度呈现降温的趋势,且在冬季表现尤为明显。已有研究表明[26,27],进入21世纪,全球和北半球气温一直处于减缓状态,全球气温甚至还稍有下降,而中国新疆地区从20世纪90年代后期就开始表现出降温趋势,且冬季降温趋势尤为明显,这表明新疆高空大气温度的变化过程绝非偶然现象,是对全球气候变暖减缓的响应,更是气候系统复杂性的内在体现。而新疆对流层中下层和地面温度10多年来表现出的下降趋势,是否意味着气候变化大趋势有所转变有待进一步深入调查和分析,而通过研究高空大气温度变化趋势来解读全球气候变暖减缓无疑为我们提供了一个新的视角。
本文利用Mann-Kendall 非参数检验法,对新疆1980~2013年高空大气温度的变化趋势、突变时间及二者的显著性进行分析,并对高空与地面温度的关系进行探讨,得到以下结论：
1） 30多年来,新疆对流层上层和平流层中下层年平均温度呈现出显著的下降趋势,对流层中下层呈现显著的上升趋势,且对流层上层和平流层中下层的降温幅度大于对流层中下层的增温幅度。
2） 新疆高空温度变化存在明显的季节差异。对流层中下层和对流层上层温度的季节变化趋势与地面温度变化基本一致,为单峰结构,最高温出现在7月,最低温出现在1月。而平流层中下层年均温度的季节变化表现为不同的类型,它的峰值出现在2月。高空温度季节变化幅度也存在差异,对流层上层和平流层中下层在秋季和冬季降温幅度显著大于春季和夏季,而对流层中下层在春季和夏季的增温趋势更为明显。与对流层上层相比,平流层中下层和对流层中下层温度季节变化差异相对较小。
3） 新疆高空各个层的温度都在20世纪90年代初都发生显著性突变,晚于北半球地面温度的突变年份,早于相对应的地面温度突变时间。对流层中下层温度于20世纪80年代中期开始变暖,突变后上升幅度较大;对流层上层为过渡层,气温由上升趋势过渡为下降趋势,突变前后变化幅度较小;平流层中下层温度变冷趋势明显,且突变后温度下降幅度较大。
4） 新疆高空大气在不同层、不同时段和不同季节温度与地面温度的变化不同。对流层上层至平流层中下层和地面温度表现为相反的变化趋势,而对流层中下层和地面温度呈现一致的变化趋势,1980~2013年二者均呈显著的增温趋势,而1998~2013年二者的变暖趋势均减缓,甚至还表现为微弱的下降趋势,而这种下降趋势在冬季表现尤为明显,说明10多年来,对流层中下层和地面温度的下降趋势主要在于冬季的降温。
The authors have declared that no competing interests exist.
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
经验模态分解下中国气温变化趋势的区域特征 [J].
<p>用经验模态分解(EMD) 方法对中国700 多个站(1951-2001 年) 月平均气温进行了分析, 提取气温变化趋势项, 作空间分型, 并计算各站气温变化率, 以地理信息系统为数据处理平台, 以1km×1km 分辨率的DEM 数据作为地形的综合反映, 得到了中国平均气温空间分型和变化率精细化分布图。结果表明: 近50 年来中国北方大部分地区气温变化率多在0.4 <sup>o</sup>C/10a 以上, 西南和长江中下游部分地区气温变化率较小, 气温变化率为负值区零星状散落 在西南等地区。同时, 1881-2001 年中国9 个区域的气温资料分析表明, 近百年来中国气温变 化趋势以东北、华北、华东、华南、西北和新疆区是持续上升, 西南区呈下降型； 华中区呈倒"V" 型变化, 西藏区趋势不明显。</p>
The regional features of temperature variation trends over China by empirical mode decomposition method .
<p>用经验模态分解(EMD) 方法对中国700 多个站(1951-2001 年) 月平均气温进行了分析, 提取气温变化趋势项, 作空间分型, 并计算各站气温变化率, 以地理信息系统为数据处理平台, 以1km×1km 分辨率的DEM 数据作为地形的综合反映, 得到了中国平均气温空间分型和变化率精细化分布图。结果表明: 近50 年来中国北方大部分地区气温变化率多在0.4 <sup>o</sup>C/10a 以上, 西南和长江中下游部分地区气温变化率较小, 气温变化率为负值区零星状散落 在西南等地区。同时, 1881-2001 年中国9 个区域的气温资料分析表明, 近百年来中国气温变 化趋势以东北、华北、华东、华南、西北和新疆区是持续上升, 西南区呈下降型； 华中区呈倒"V" 型变化, 西藏区趋势不明显。</p>
|
| [4] |
Upper-air temperature trends over the globe,1958-1989 [J]. |
| [5] |
The effect of diurnal correction on satellite-derived lower tropospheric temperature [J].https://doi.org/10.1126/science.1114772 URL PMID: 16141071 摘要
Satellite-based measurements of decadal-scale temperature change in the lower troposphere have indicated cooling relative to Earth's surface in the tropics. Such measurements need a diurnal correction to prevent drifts in the satellites' measurement time from causing spurious trends. We have derived a diurnal correction that, in the tropics, is of the opposite sign from that previously applied. When we use this correction in the calculation of lower tropospheric temperature from satellite microwave measurements, we find tropical warming consistent with that found at the surface and in our satellite-derived version of middle/upper tropospheric temperature.
|
| [6] |
Pielke R A et al.Satellite global and hemispheric lower tropospheric temperature annual temperature cycle [J].https://doi.org/10.3390/rs2112561 URL 摘要
Previous analyses of the Earth’s annual cycle and its trends have utilized surface temperature data sets. Here we introduce a new analysis of the global and hemispheric annual cycle using a satellite remote sensing derived data set during the period 1979–2009, as determined from the lower tropospheric (LT) channel of the MSU satellite. While the surface annual cycle is tied directly to the heating and cooling of the land areas, the tropospheric annual cycle involves additionally the gain or loss of heat between the surface and atmosphere. The peak in the global tropospheric temperature in the 30 year period occurs on 10 July and the minimum on 9 February in response to the larger land mass in the Northern Hemisphere. The actual dates of the hemispheric maxima and minima are a complex function of many variables which can change from year to year thereby altering these dates.Here we examine the time of occurrence of the global and hemispheric maxima and minima lower tropospheric temperatures, the values of the annual maxima and minima, and the slopes and significance of the changes in these metrics. ？The statistically significant trends are all relatively small. The values of the global annual maximum and minimum showed a small, but significant trend. Northern and Southern Hemisphere maxima and minima show a slight trend toward occurring later in the year. Most recent analyses of trends in the global annual cycle using observed surface data have indicated a trend toward earlier maxima and minima.
|
| [7] |
Comparison of surface and tropospheric temperature trends [J]. |
| [8] |
Causes of differing temperature trends in radiosonde upper air data sets [J].https://doi.org/10.1029/2004JD005481 URL [本文引用: 1] 摘要
Differences between trends in different radiosonde temperature products resulting from the varying choices made by the developers of the data sets create obstacles for use of those products in climate change detection and attribution. To clarify the causes of these differences, one must examine results using a common subset of locations to minimize spatial sampling effects. When this is done for the Lanzante-Klein-Seidel (LKS) and Hadley Center (HadRT) radiosonde data sets, differences are reduced by at least one third. Differing homogeneity adjustment methods and differences in the source data are both important factors contributing to the remaining discrepancies. In contrast, subsampling the microwave sounding unit (MSU) satellite data sets according to the radiosonde coverage does not generally bring the trends in the satellite data closer to those in the radiosonde data so that adjustments and other processing differences appear to be the predominant sources of satellite-radiosonde discrepancies. Experiments in which we subsample globally complete data sets provide additional insight into the role of sampling errors. In the troposphere, spatial sampling errors are frequently comparable to the trends for 1979-1997, while in the stratosphere the errors are generally small relative to the trends. Sampling effects estimated from National Centers for Environmental Prediction reanalysis and MSU satellite data for seven actual radiosonde networks show little consistent relation between sampling error and network size. These results may have significant implications for the design of future climate monitoring networks. However, estimates of sampling effects using the reanalysis and the satellite data sets differ noticeably from each other and from effects estimated from actual radiosonde data, suggesting that these globally complete data sets may not fully reproduce actual sampling effects.
|
| [9] |
Long-term free-atmosphere temperature trends in China derived from homogenized in situ radiosonde temperature series [J].https://doi.org/10.1175/2008JCLI2480.1 URL [本文引用: 1] 摘要
Abstract In this paper, radiosonde temperature time series (RTT) from 1958 to 2005 collected by the 116-station Chinese radiosonde network are examined. Quality control and homogenization are used to obtain a reliable RTT. The homogenization results revealed significant discontinuities in the RTT. Analysis suggested that 70% data availability is the minimum data requirement (MDR) for these RTTs. A new dataset is built by meeting this MDR, which reduced the number of potential stations from 116 to 92. Analysis on this dataset reveals that warming trends in the troposphere and cooling trends in the stratosphere were weakened by reducing the stations. Averaged RTT trends for China were generally consistent with those of global scale, but with some discrepancies. During 1958–2005, averaged temperatures in China tended to decrease in the lower stratosphere and upper troposphere, in contrast to warming trends in the mid- and lower troposphere. The trends varied with two different subperiods. For 1958–78, cooling trends in the entire atmosphere were similar to trends at the global scale. For 1979–2005, warming occurred in the lower troposphere, with the amplitude of the warming tending to weaken with increases in altitude and shifting to a cooling trend above 400 hPa. Seasonal trend structures suggest that warming in the lower troposphere is attributable to temperature increases in December–February (DJF); cooling in the upper troposphere and stratosphere was found mainly in June–August (JJA). Unlike with results of a larger spatial scale, a robust cooling layer was found around 300 hPa.
|
| [10] |
近40年中国高空温度变化的初步分析 [J].
为了了解高空气温的长期变化趋势,利用中国28个高空探空站1961-2000年间地面至高空10hPa的温度资料进行了统计分析,结果表明:从地面到高空200hPa最冷在1月,最热在7月;但是在最冷的100hPa层以上,其气温年变化位相相反,即1月最热,8月最冷;50hPa层以上温度的年变化不大。近40余年来,年平均气温变化趋势自地面至700hPa,绝大部分地区温度上升,尤其是地面增温最为显著,而西南地区有降温趋势;对流层上层至50hPa的平流层的温度在降低,尤其是50hPa降温最为显著。北半球的较强火山喷发对中国32°N以南的低纬与32°N以北的中高纬地区高空温度的影响不同。火山喷发后,低纬地区平流层第1~26个月温度均有不同程度增温,其中在第7~8个月增温最明显;在对流层以下,第6~11个月、第16~27个月出现2次明显降温时段,第1次降温最明显。中高纬地区平流层在第1~16个月、第20~29个月出现2段增温,第1段增温时间跨度长、强度大,第17~19个月出现了降温。在对流层以下第2~5个月、第14~18个月、第21~30个月出现3次明显降温时段,第3次降温持续时间长,整体降温强度较大。
Gong Dianli et al.Primary analyses of upper-air temperature changes in China in past 40 years .
为了了解高空气温的长期变化趋势,利用中国28个高空探空站1961-2000年间地面至高空10hPa的温度资料进行了统计分析,结果表明:从地面到高空200hPa最冷在1月,最热在7月;但是在最冷的100hPa层以上,其气温年变化位相相反,即1月最热,8月最冷;50hPa层以上温度的年变化不大。近40余年来,年平均气温变化趋势自地面至700hPa,绝大部分地区温度上升,尤其是地面增温最为显著,而西南地区有降温趋势;对流层上层至50hPa的平流层的温度在降低,尤其是50hPa降温最为显著。北半球的较强火山喷发对中国32°N以南的低纬与32°N以北的中高纬地区高空温度的影响不同。火山喷发后,低纬地区平流层第1~26个月温度均有不同程度增温,其中在第7~8个月增温最明显;在对流层以下,第6~11个月、第16~27个月出现2次明显降温时段,第1次降温最明显。中高纬地区平流层在第1~16个月、第20~29个月出现2段增温,第1段增温时间跨度长、强度大,第17~19个月出现了降温。在对流层以下第2~5个月、第14~18个月、第21~30个月出现3次明显降温时段,第3次降温持续时间长,整体降温强度较大。
|
| [11] |
Kang E S et al.Recent and future climate change in Northwest China [J]. |
| [12] |
Why does the temperature rise faster in the arid region of northwest China? [J].
During 1960-2010, the air temperature in the arid region of northwest China had a significant rising trend (P < 0.001), at a rate of 0.343掳C/decade, higher than the average of China (0.25掳C/decade) and that of the entire globe (0.13掳C/decade) for the same period. Based on the analysis of the data from 74 meteorological stations in the region for 1960-2010, we found that among the four seasons the temperature change of winter has been playing the most important role in the yearly change in this region. We also found that the winter temperature in this region has a strong association with the Siberian High (correlation coefficient: R = -0.715) and the greenhouse gas emission (R = 0.51), and between the two the former is stronger. We thus suggest that the weakening of the Siberian High during the 1980s to 1990s on top of the steady increasing of the greenhouse emission is the main reason for the higher rate of the temperature rise in the arid region of the northwest China.
|
| [13] |
新疆1961~2000年高空温度变化的若干事实及突变分析 [J].Magsci 摘要
<FONT face=Verdana>采用1961—2000年新疆12个探空站逐日观测资料,利用经过5点平滑处理的曲线趋势对比和线性相关的研究方法,分析了40 a来12个探空站边界层、对流层、对流层顶和平流层从2 m和850 hPa至10 hPa的探空标准层各层的温度变化趋势;对流层和平流层各典型层间的相关关系;年际温度距平的垂直分布;并用Mann-Kendall方法进行了突变检验。研究表明：新疆平流层以20世纪80年代初为界,之前温度升高,之后温度降低,曲线呈“∧”型;对流层温度经历先降后升变化,曲线呈“V”型,两层温度表现为反位相变化趋势。其中30 hPa和300 hPa温度、50 hPa和400 hPa温度均达到0.05的显著水平负相关。对流层顶的200 hPa、250 hPa两个层次温度变化平稳。新疆年代际垂直方向温度分布特征70年代整层均为负距平,80年代对流层为负距平而平流层为正距平,曲线呈现镜像“S”型;60年代和90年代对流层为正距平,平流层为负距平,曲线呈现一个上下一致的“S”型。30 hPa、50 hPa和70 hPa温度在80年代初发生由升转降的突变;250 hPa温度在80年代初,500 hPa和700 hPa在1987年,2 m在1973年均发生由降转升的显著突变,显著水平达到0.01。</FONT>
Analysis of some facts and abrupt change of upper air temperature in Xinjiang during 1961-2000 .Magsci 摘要
<FONT face=Verdana>采用1961—2000年新疆12个探空站逐日观测资料,利用经过5点平滑处理的曲线趋势对比和线性相关的研究方法,分析了40 a来12个探空站边界层、对流层、对流层顶和平流层从2 m和850 hPa至10 hPa的探空标准层各层的温度变化趋势;对流层和平流层各典型层间的相关关系;年际温度距平的垂直分布;并用Mann-Kendall方法进行了突变检验。研究表明：新疆平流层以20世纪80年代初为界,之前温度升高,之后温度降低,曲线呈“∧”型;对流层温度经历先降后升变化,曲线呈“V”型,两层温度表现为反位相变化趋势。其中30 hPa和300 hPa温度、50 hPa和400 hPa温度均达到0.05的显著水平负相关。对流层顶的200 hPa、250 hPa两个层次温度变化平稳。新疆年代际垂直方向温度分布特征70年代整层均为负距平,80年代对流层为负距平而平流层为正距平,曲线呈现镜像“S”型;60年代和90年代对流层为正距平,平流层为负距平,曲线呈现一个上下一致的“S”型。30 hPa、50 hPa和70 hPa温度在80年代初发生由升转降的突变;250 hPa温度在80年代初,500 hPa和700 hPa在1987年,2 m在1973年均发生由降转升的显著突变,显著水平达到0.01。</FONT>
|
| [14] |
Chen Z S et al.Air Temperature Change in the Southern Tarim River Basin,China,1964-2011 [J]. |
| [15] |
Xu J H et al.Upper-air temperature change trends above arid region of Northwest China during 1960-2009 [J]. |
| [16] |
中国历史探空资料中的一些过失误差及偏差问题 [J].https://doi.org/10.11676/qxxb1997.055 Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用综合静力学质量控制技术,分析中国历史探空资料集中的一些过失误差情况;着重研究了1960年代探空仪器变化给温度和湿度时间序列带来的不均一性问题;进一步讨论了中国近期探空温度和湿度资料中垂直层次上存在的一些偏差问题。
Some gross errors and biases in China′s historical radiosonde data .https://doi.org/10.11676/qxxb1997.055 Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用综合静力学质量控制技术,分析中国历史探空资料集中的一些过失误差情况;着重研究了1960年代探空仪器变化给温度和湿度时间序列带来的不均一性问题;进一步讨论了中国近期探空温度和湿度资料中垂直层次上存在的一些偏差问题。
|
| [17] |
1960~2010年西北干旱区极端降水特征研究 [J].
<p>基于中国西北干旱区1960~2010 年70个台站逐日降水资料，采用欧盟组织(STARDEX)定义的降水极值指数，分析结果表明: ① 研究区近51 a 来强降水发生频次、湿期平均长度表现出增多和增长趋势，干日数和干期平均长度表现出减少和变短趋势；② 单次强水的强度在增加，表现为：湿日数减少，而降水的总量却显著增加。③ 湿日数减少主要是0~6 mm强度的降水日数减少，12~24 mm强度的降水日数显著增加，后者对降水总量的增加贡献较大。④ 绝大部分站点强降水（>12 mm）的雨日（量）都以上升趋势为主，表现为下降趋势的站点极少。</p>
Extreme precipitation features of arid regions in Northwest of China .
<p>基于中国西北干旱区1960~2010 年70个台站逐日降水资料，采用欧盟组织(STARDEX)定义的降水极值指数，分析结果表明: ① 研究区近51 a 来强降水发生频次、湿期平均长度表现出增多和增长趋势，干日数和干期平均长度表现出减少和变短趋势；② 单次强水的强度在增加，表现为：湿日数减少，而降水的总量却显著增加。③ 湿日数减少主要是0~6 mm强度的降水日数减少，12~24 mm强度的降水日数显著增加，后者对降水总量的增加贡献较大。④ 绝大部分站点强降水（>12 mm）的雨日（量）都以上升趋势为主，表现为下降趋势的站点极少。</p>
|
| [18] |
1961~2010年河西地区平均风速时空变化趋势分析 [J].
利用河西地区15个气象站点1961~2010年月平均风速和最大风速日值资料，采用M-K突变检验、ArcGIS中的IDW插值和小波分析等方法分析河 西地区平均风速的时空变化趋势。结果表明：近50 a来，河西地区年平均风速呈明显下降趋势，其递减速率为0.14 m/( s?10 a)(α=0.001)；该地区四季平均风速均呈减少趋势且减少趋势相同；平均风速的变化在空间分布上存在差异，具体表现为年平均风速的递减趋势是自西向 东逐渐减小，瓜州和玉门是该地区减幅最大的区域，而乌鞘岭却呈现出微增的趋势；风速的长期变化具有一定的突变性，其年平均风速在1985年发生突变；该地 区平均风速存在存在多尺度的周期结构特性，其变化周期为6、19和25 a。
Spatial and temporal trends of average wind speed in Hexi area in 1961-2010 .
利用河西地区15个气象站点1961~2010年月平均风速和最大风速日值资料，采用M-K突变检验、ArcGIS中的IDW插值和小波分析等方法分析河 西地区平均风速的时空变化趋势。结果表明：近50 a来，河西地区年平均风速呈明显下降趋势，其递减速率为0.14 m/( s?10 a)(α=0.001)；该地区四季平均风速均呈减少趋势且减少趋势相同；平均风速的变化在空间分布上存在差异，具体表现为年平均风速的递减趋势是自西向 东逐渐减小，瓜州和玉门是该地区减幅最大的区域，而乌鞘岭却呈现出微增的趋势；风速的长期变化具有一定的突变性，其年平均风速在1985年发生突变；该地 区平均风速存在存在多尺度的周期结构特性，其变化周期为6、19和25 a。
|
| [19] |
1971~2010年若尔盖湿地潜在蒸散量及地表湿润度的变化趋势 [J].
<p>利用若尔盖、红原、玛曲3个气象站1971~2010年的地面气象观测资料,根据Penman-Monteith模型计算了若尔盖湿地的潜在蒸散量,发现若尔盖湿地年潜在蒸散量呈明显上升的趋势,上升趋势为9.1 mm/10a;若尔盖湿地潜在蒸散量在2001 年出现了增大突变,2001~2010 年平均潜在蒸散量比1971~2000 年上升了28.6 mm;各季节潜在蒸散量均呈上升趋势,其中以秋季上升最明显,上升趋势为4.3 mm/10a.导致若尔盖湿地潜在蒸散量上升的主要气象因子是温度上升、相对湿度下降和降水量的减少,虽然日照时数减少和风速减小有利于潜在蒸散量的下降,但由于气温上升的趋势更明显,影响更大,所以若尔盖湿地潜在蒸散量呈明显的上升趋势.近40 a 若尔盖湿地地表湿润度以-0.03/10a 的趋势减小,其中2001~2010 年比1981~1990 年下降了0.11,下降十分明显;与此同时,年平均气温以0.41℃/10a 的趋势上升,降水量以-13.5 mm/10a 的趋势减少,虽然若尔盖湿地仍属于湿润区,但出现了明显的暖干化趋势.</p>
The variety characters of potential evapotranspiration and soil surface humidity index in the Zoige wetland in 1971-2010 .
<p>利用若尔盖、红原、玛曲3个气象站1971~2010年的地面气象观测资料,根据Penman-Monteith模型计算了若尔盖湿地的潜在蒸散量,发现若尔盖湿地年潜在蒸散量呈明显上升的趋势,上升趋势为9.1 mm/10a;若尔盖湿地潜在蒸散量在2001 年出现了增大突变,2001~2010 年平均潜在蒸散量比1971~2000 年上升了28.6 mm;各季节潜在蒸散量均呈上升趋势,其中以秋季上升最明显,上升趋势为4.3 mm/10a.导致若尔盖湿地潜在蒸散量上升的主要气象因子是温度上升、相对湿度下降和降水量的减少,虽然日照时数减少和风速减小有利于潜在蒸散量的下降,但由于气温上升的趋势更明显,影响更大,所以若尔盖湿地潜在蒸散量呈明显的上升趋势.近40 a 若尔盖湿地地表湿润度以-0.03/10a 的趋势减小,其中2001~2010 年比1981~1990 年下降了0.11,下降十分明显;与此同时,年平均气温以0.41℃/10a 的趋势上升,降水量以-13.5 mm/10a 的趋势减少,虽然若尔盖湿地仍属于湿润区,但出现了明显的暖干化趋势.</p>
|
| [20] |
Begert M et al.Upper air temperature trends above Switzerland 1959-2011 [J]. |
| [21] |
1980~2009年中国东部上空高空温度变化特征 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1719.2013.02.004 Magsci [本文引用: 2] 摘要
采用中国地区137个探空站及地面160站资料，分析了1980—2009年中国东部上空温度变化特征。近30年来中国东部对流层上层至平流层中下层的降温幅度大于对流层中下层的增温幅度。东北地区上空温度季节变化幅度较大，东南地区上空温度季节变化幅度较小。中国东部中低空（近地面至500 hPa）温度在不同区域、不同季节对全球变暖的响应不同：35°N以北无降温，以南有降温；冬季均升温，夏季有降温。
An analysis on upper-air temperature over Eastern China during 1980-2009 .https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1719.2013.02.004 Magsci [本文引用: 2] 摘要
采用中国地区137个探空站及地面160站资料，分析了1980—2009年中国东部上空温度变化特征。近30年来中国东部对流层上层至平流层中下层的降温幅度大于对流层中下层的增温幅度。东北地区上空温度季节变化幅度较大，东南地区上空温度季节变化幅度较小。中国东部中低空（近地面至500 hPa）温度在不同区域、不同季节对全球变暖的响应不同：35°N以北无降温，以南有降温；冬季均升温，夏季有降温。
|
| [22] |
青海地区冬季气温年际变化及其成因分析 [J].
<p>利用青海地区38个台站(1961~2010年) 和Ncep再分析资料,分析了青海地区冬季气温年际变化特征及其形成机制。结果表明:青海地区冬季气温主要呈现出南北一致型和东西反相两种分布型。低温年时,中高纬呈“+ -+”波列,垂直方向呈准正压结构。WP与第一模态时间系数的相关最显著,其次是EU和PNA。冬季北大西洋南部地区海温通过激发欧亚波列影响欧亚大气环流;西风漂流区和黑潮区海温均对东亚冬季风有负反馈作用。在中部型El-Niño事件期间,青海地区易受偏西、偏北强冷气流影响,青海地区气温偏低。</p>
Zhang Yingjuan et al.Interannual variability and its causes of winter temperature in Qinghai region .
<p>利用青海地区38个台站(1961~2010年) 和Ncep再分析资料,分析了青海地区冬季气温年际变化特征及其形成机制。结果表明:青海地区冬季气温主要呈现出南北一致型和东西反相两种分布型。低温年时,中高纬呈“+ -+”波列,垂直方向呈准正压结构。WP与第一模态时间系数的相关最显著,其次是EU和PNA。冬季北大西洋南部地区海温通过激发欧亚波列影响欧亚大气环流;西风漂流区和黑潮区海温均对东亚冬季风有负反馈作用。在中部型El-Niño事件期间,青海地区易受偏西、偏北强冷气流影响,青海地区气温偏低。</p>
|
| [23] |
天山山区空中水汽含量及与气候因子的关系 [J].
<p>利用建立的天山山区水汽含量与地面水汽压的经验关系式, 计算天山山区及周边44 站1961~2009 年的水汽含量值, 分析水汽含量的时空分布及其与气候变化因子的关系。结果表明:天山北麓的河谷平原地带是水汽含量高值区, 中天山和东天山是低值区。水汽含量在近50 a 内呈增加趋势, 夏、秋季增加明显。水汽含量是影响天山山区降水量的最主要的因素之一, 水汽对全球变暖和气候变化可能有负反馈作用, 而冬季NAO和AO与水汽相关性最显著。这些研究对于揭示区域水分循环过程和全球变暖背景下的区域响应有重要意义。</p>
Hu Wenfeng et al.Characteristics Analysis of water vapor contents around Tianshan Mountains and the relationships with climate factors .
<p>利用建立的天山山区水汽含量与地面水汽压的经验关系式, 计算天山山区及周边44 站1961~2009 年的水汽含量值, 分析水汽含量的时空分布及其与气候变化因子的关系。结果表明:天山北麓的河谷平原地带是水汽含量高值区, 中天山和东天山是低值区。水汽含量在近50 a 内呈增加趋势, 夏、秋季增加明显。水汽含量是影响天山山区降水量的最主要的因素之一, 水汽对全球变暖和气候变化可能有负反馈作用, 而冬季NAO和AO与水汽相关性最显著。这些研究对于揭示区域水分循环过程和全球变暖背景下的区域响应有重要意义。</p>
|
| [24] |
关于大气臭氧问题的主要研究进展 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-1815.2014.08.019 URL [本文引用: 1] 摘要
大气臭氧是非常重要的温室气体，其在全球的分布具有不均匀性，受到人类活动的显著影响，近几十年来由于对流层臭氧增加造成正的辐射强迫会增加大气温室效应，而平流臭氧减少会使其吸收的紫外线辐射减少，为负的辐射强迫，使得平流层大气降温。因此关于大气臭氧浓度变化及其对气候的影响是非常复杂的，一直是科学界研究的热点和难点问题。自从20世纪50年代末到70年代就发现臭氧浓度有减少的趋势。1985年英国南极考察队在南纬60。地区观测发现存在大气臭氧层空洞；自此开始，大气臭氧问题引起了世界各国的极大关注，并给予很多研究。目前，平流层和对流层臭氧浓度的观测仍然是研究的重点。鉴于对流层臭氧浓度持续升高和平流层臭氧浓度的不断下降，以及他们在对流层和平流层大气温度中所起的不同作用，本文将主要针对近五年来大气臭氧相关的研究进展进行简要的综述，包括对流层和平流层臭氧浓度及其观测研究，和人类活动的影响等方面进行分述。最后给出目前研究工作的不足和未来工作展望。
Main progresses in the research on ozone .https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-1815.2014.08.019 URL [本文引用: 1] 摘要
大气臭氧是非常重要的温室气体，其在全球的分布具有不均匀性，受到人类活动的显著影响，近几十年来由于对流层臭氧增加造成正的辐射强迫会增加大气温室效应，而平流臭氧减少会使其吸收的紫外线辐射减少，为负的辐射强迫，使得平流层大气降温。因此关于大气臭氧浓度变化及其对气候的影响是非常复杂的，一直是科学界研究的热点和难点问题。自从20世纪50年代末到70年代就发现臭氧浓度有减少的趋势。1985年英国南极考察队在南纬60。地区观测发现存在大气臭氧层空洞；自此开始，大气臭氧问题引起了世界各国的极大关注，并给予很多研究。目前，平流层和对流层臭氧浓度的观测仍然是研究的重点。鉴于对流层臭氧浓度持续升高和平流层臭氧浓度的不断下降，以及他们在对流层和平流层大气温度中所起的不同作用，本文将主要针对近五年来大气臭氧相关的研究进展进行简要的综述，包括对流层和平流层臭氧浓度及其观测研究，和人类活动的影响等方面进行分述。最后给出目前研究工作的不足和未来工作展望。
|
| [25] |
中国高空温度变化初步分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-9585.2005.04.009 URL [本文引用: 1] 摘要
利用全国1961～2004年134个台站的探空温度资料,对我 国各高度层温度变化趋势进行了初步分析,并对比讨论了与地面气温变化的关系.结果表明,自从20世纪60年代初以来,我国对流层温度变化呈微弱减少趋势, 整体温度下降速率为-0.06℃/10 a;对流层中下层温度表现出微弱增加,增温速率为0.05℃/10 a,比同期地面气温增暖趋势弱得多.1961年以来,我国对流层上层和平流层底层年平均温度均呈现明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a.近25年来中国对流层中下层的温度呈现明显上升,增温速率达到o.25℃/10 a,与地面气温变化趋势更为接近.我国高空和地面温度变化结构的这一特点与全球或北半球平均情况大体相似.但是,20世纪60年代初以来对流层中下层与地 面气温变化趋势的明显差别,以及最近20多年对流层中下层与地面的同步增温,仍然需要给出合理的解释.
Change in free atmospheric temperature over China during 1961-2004 .https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-9585.2005.04.009 URL [本文引用: 1] 摘要
利用全国1961～2004年134个台站的探空温度资料,对我 国各高度层温度变化趋势进行了初步分析,并对比讨论了与地面气温变化的关系.结果表明,自从20世纪60年代初以来,我国对流层温度变化呈微弱减少趋势, 整体温度下降速率为-0.06℃/10 a;对流层中下层温度表现出微弱增加,增温速率为0.05℃/10 a,比同期地面气温增暖趋势弱得多.1961年以来,我国对流层上层和平流层底层年平均温度均呈现明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a.近25年来中国对流层中下层的温度呈现明显上升,增温速率达到o.25℃/10 a,与地面气温变化趋势更为接近.我国高空和地面温度变化结构的这一特点与全球或北半球平均情况大体相似.但是,20世纪60年代初以来对流层中下层与地 面气温变化趋势的明显差别,以及最近20多年对流层中下层与地面的同步增温,仍然需要给出合理的解释.
|
| [26] |
Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling [J].https://doi.org/10.1038/nature12534 Magsci [本文引用: 1] 摘要
Despite the continued increase in atmospheric greenhouse gas concentrations, the annual-mean global temperature has not risen in the twenty-first century(1,2), challenging the prevailing view that anthropogenic forcing causes climate warming. Various mechanisms have been proposed for this hiatus in global warming(3-6), but their relative importance has not been quantified, hampering observational estimates of climate sensitivity. Here we show that accounting for recent cooling in the eastern equatorial Pacific reconciles climate simulations and observations. We present a novel method of uncovering mechanisms for global temperature change by prescribing, in addition to radiative forcing, the observed history of sea surface temperature over the central to eastern tropical Pacific in a climate model. Although the surface temperature prescription is limited to only 8.2% of the global surface, our model reproduces the annual-mean global temperature remarkably well with correlation coefficient r = 0.97 for 1970-2012 (which includes the current hiatus and a period of accelerated global warming). Moreover, our simulation captures major seasonal and regional characteristics of the hiatus, including the intensified Walker circulation, the winter cooling in northwestern North America and the prolonged drought in the southern USA. Our results show that the current hiatus is part of natural climate variability, tied specifically to a La-Nina-like decadal cooling. Although similar decadal hiatus events may occur in the future, the multi-decadal warming trend is very likely to continue with greenhouse gas increase.
|
| [27] |
Tatebe H et al.Contribution of natural decadal variability to global warming acceleration and hiatus [J].https://doi.org/10.1038/nclimate2355 URL [本文引用: 1] 摘要
Reasons for the apparent pause in the rise of global-mean surface air temperature (SAT) after the turn of the century has been a mystery, undermining confidence in climate projections. Recent climate model simulations indicate this warming hiatus originated from eastern equatorial Pacific cooling associated with strengthening of trade winds. Using a climate model that overrides tropical wind stress anomalies with observations for 1958-2012, we show that decadal-mean anomalies of global SAT referenced to the period 1961-1990 are changed by 0.11, 0.13 and -0.11 掳C in the 1980s, 1990s and 2000s, respectively, without variation in human-induced radiative forcing. They account for about 47%, 38% and 27% of the respective temperature change. The dominant wind stress variability consistent with this warming/cooling represents the deceleration/acceleration of the Pacific trade winds, which can be robustly reproduced by atmospheric model simulations forced by observed sea surface temperature excluding anthropogenic warming components. Results indicate that inherent decadal climate variability contributes considerably to the observed global-mean SAT time series, but that its influence on decadal-mean SAT has gradually decreased relative to the rising anthropogenic warming signal.
|
/
| 〈 |
|
〉 |
