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2021年第26卷第4期
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优先出版日期:2024-02-19 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23084
摘要：城市通风廊道以提升城市的空气流动性、缓解城市热岛效应和改善人体舒适度为目的，为城市引入新鲜冷湿空气而构建的通道，目前已在世界各国城市中得到广泛应用。本研究利用平顶山市及周边地区气象站观测资料、卫星遥感数据、基础地理信息资料，并结合城市规划，采用数理统计、地表温度反演，地理信息系统技术，综合分析与评估平顶山城市风环境、城市热岛及绿源的分布、地表通风潜力，在此基础上初步构建平顶山市城市通风廊道。结果表明：（1）受地形与季风气候共同作用，平顶山市主导风向以西北风、东北风和南风为主，且存在季节差异；（2）平顶山市的城市热岛空间上呈多中心分布，热岛强度由中心城区向周围递减；城市绿源主要分布在城市周边，可为主城区引入新鲜空气；（3）基于城市地表粗糙度、天空开阔度等因子综合评估城市通风潜力，初步构建平顶山市“六主十次”的城市通风廊道系统格局。
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优先出版日期:2024-02-19 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23054
摘要：雾和霾可以相互转化，其一般的演变模式为“重度霾-强浓雾-重度霾”。为探究重度霾向强浓雾转化的关键气象因子，利用多要素斜交旋转主成分分析法和ERA5再分析资料分别对淮河流域中部地区连续40a（1980-2019年）强浓雾高发时段（08时）247个强浓雾和96个重度霾个例近地层环流客观分型，分析各类环流形势特征及强浓雾形成机制，对比大尺度环流形势相似的重度霾和强浓雾地面和边界层气象条件的差异。结果表明：（1）强浓雾时的近地层环流可分为5类，每一类形势场上，中国西北或东北都有一冷高压，淮河流域都有弱高压、锋面或倒槽等次天气尺度系统；雾区位于弱高压北部（33%）或内部（19%）、锋前（29%）、倒槽前（11%）或冷高压底部（7%），地面为西南风、南风或东风，平均风速≤1.6 m/s；925 hpa，研究区域位于暖脊内、低湿度区，平均风速2 m/s；相对湿度随高度迅速下降，有利于地面辐射降温，平均降温幅度≥3.0℃，形成深厚的近地层逆温，975hPa与地面温差2-4℃。（2）重度霾时近地面环流可分为3类，研究区域分别位于地面高压的前部 (56%)、底部(19%)和后部(26%)，但淮河流域无次天气尺度系统或系统较弱。（3）相似背景条件下重度霾不能发展为强浓雾的原因有：①水汽来源不足（地面偏北风，占比56%）；②地面降温幅度偏低(均值低于3.1℃)，且风速偏大（≥2.2 m/s），占比45%。（4）研究区域附近的次天气尺度系统是重度霾能否发展为强浓雾的关键原因，该系统决定了局地气象条件，如是否具备小风、显著降温和充足的水汽来源。还分析了各环流形势下强浓雾的月际变化和生消时间。
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优先出版日期:2024-01-05 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23042
摘要：鉴于以往基于污染物浓度时间序列进行分析的沙尘天气识别方法在判断标准上存在一定的主观性，本文提出一种基于K-means聚类方法的沙尘天气客观识别方法。该方法利用环境监测总站的PM2.5和PM10小时浓度资料进行聚类，其核心思想是首先选取最优的分类数目K进行聚类，然后对聚类结果中离散程度较高的类别再次进行分类，直到无需再分类。将该方法应用到西安市2018年2~4月的沙尘天气识别中。结果表明，该方法能较好地识别主要的沙尘天气，可得到沙尘天气的典型特征：PM2.5占PM10浓度的比例小于43.5%、PM10浓度大于228μg/m3，符合沙尘天气期间PM10浓度较高且以粗颗粒物为主的认识。总体上看，该方法具有清晰的物理基础，可操行性强，适用于大规模数据处理，具有很好的实用价值和应用前景。
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优先出版日期:2024-01-05 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23096
摘要：基于测风激光雷达和地面常规观测资料,借助机器学习算法以及HYSPLIT模型分析了发生在呼伦贝尔的一次典型的沙尘天气过程。研究表明,本次沙尘起始时南风突增,风向转西南偏南风后风速降低,传输减弱,当风向转西风时,沙尘传输增强,在西风降低后沙尘传输结束。沙尘传输期间,湍流运动偏弱,混合层高度抬升受限。借助机器学习分粒径计算发现,沙尘前期传输以粗颗粒为主,后期粗、细颗粒物均有明显增长。不同传输时期粒径的不同,暗示沙尘的源可能发生变化,后向轨迹揭示沙尘传输前期来自蒙古国西北部,经过我国锡林郭勒后北上到达呼伦贝尔；而后期沙尘是从俄罗斯南部直接进入呼伦贝尔。最后使用总传输通量研究发现,沙尘前至起始时刻总传输通量比地面颗粒物浓度更早显示出对沙尘的响应,并用箱线图确定了本次沙尘的总传输通量阈值。总传输通量变化以及阈值设定可为沙尘预警的新参考指标。
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优先出版日期:2024-01-05 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23080
摘要：为探究金华地区汛期降水的非均匀分布特征及其变化趋势,本文利用逐日降水资料结合ECMWF再分析资料,运用改进的集中度和集中期分析了1971～2020 年金华地区汛期降水在时间上的分布特征及演变趋势。结果表明金华地区汛期降水集中期首日在6月13日,与常年入梅时间吻合；金华地区总体上降水时间分布较均匀,但年际变化大；降水集中度和集中期均存在准18 a周期。海温场上降水异常集中年份前冬中东太平洋海温异常偏高,随后赤道中东太平洋海温差值逐渐转为显著的负异常,这种特征表明降水异常集中年份可能出现在厄尔尼诺的衰减阶段。形势场上降水集中年份最明显的异常为西太平洋副热带高压偏强偏西,以及菲律宾地区异常反气旋。菲律宾地区异常反气旋使初夏季节我国东部沿海西南气流水汽输送旺盛,并且造成西北太平洋副热带高压加强西伸,较强的副热带高压与西风槽之间的位势梯度可以增大西南暖湿气流的输送,减慢西风槽脊的移动,以形成较为稳定的环流配置,造成持续降水的出现,而在强的副热带高压继续西伸北抬后,西风带系统南下受阻,大型暖高压的下沉气流则会导致持续高温干旱酷暑天气,从而导致降水的异常集中。
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优先出版日期:2024-01-05 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23028
摘要：摘 要：土壤热通量（Soil heat flux, G）是影响青藏高原地表能量平衡的关键因素，对其进行估算以及时空分布特征分析，可为该区地表能量平衡研究提供参考依据。本文基于2003-2018年MODIS数据、中国区域地面气象要素驱动数据集以及中国西部1 km全天候地表温度数据集，利用SEBAL模型结合青藏高原原位观测数据G0对模型的适用性和计算精度进行评估，发现该模型对青藏高原的土壤热通量G模拟精度较高。在此基础上利用卫星观测数据重构了该地区2003-2018年的土壤热通量数据，并分析了G值的时空分布特征。结果表明：（1）多年G均值整体呈波动下降趋势，最大谷值出现在2011年，最大峰值出现在2016年；各季节中，除冬季外，其余季节G均值呈波动下降趋势，且G均值值域高低依次呈现：夏季＞春季＞秋季＞冬季，G均值波动变化大小顺序与之相一致。（2）G均值分布特征具有明显的空间异质性，总体呈现出北部柴达木盆地及其周边地区最高，西南阿里等地区较高，其余大部分地区普遍较低的空间分布特征；各季节G均值的空间分布特征基本与总体空间分布特征一致。（3）中部及东南地区G均值主要呈增加趋势，北部、西部和西南地区G均值主要呈减少趋势；各季节中，G均值有增加趋势的地区面积占比冬季最多，夏季最少，有减少趋势的地区面积占比夏季最多，冬季最少。本研究结果证明了SEBAL模型对反演青藏高原土壤热通量G的适用性，且丰富了青藏高原地表能量平衡的研究内容。
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优先出版日期:2024-01-05 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.22106
摘要：近年来，再分析资料开始被应用于风能资源评估工作中。本文利用全国40个地面台站的观测资料对ERA5及ERA5-Land两种不同空间分辨率的再分析资料开展了地面风速误差评估研究，结果表明：ERA5和ERA5-Land资料多年平均风速偏差的平均值分别为0.08 m s-1、-0.06 m s-1，偏差的最大值分别为0.46 m s-1、-0.19 m s-1，相对偏差的平均值为4.4%、-2.0%，相对偏差的最大值分别为33.0%、-10.1%；月平均风速线性拟合方程的斜率分别为0.93、0.97，截距分别为0.29 m s-1、0.02 m s-1，相关系数分别为0.98、0.99；月平均风速均方根误差的平均值分别为0.17 m s-1、0.14 m s-1，均方根误差的最大值分别为0.49 m s-1、0.22 m s-1，相对均方根误差的平均值为7.4%、5.7%，相对均方根误差的最大值分别为35.2%、13.3%。ERA5-Land高分辨率资料地面风速误差相对较低，有利于提高风能资源评估的准确性。
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优先出版日期:2024-01-05 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23002
摘要：本文围绕青藏高原和印度洋区域热力状况对南亚季风、水汽输送和区域气候的影响,梳理总结了相关研究进展,重点聚焦在青藏高原和印度洋区域热力状况和热力差异与季风活动、水汽输送等重要气候指标的联系,并据此提出了印度洋和高原区域在次季节、季节尺度的气候预测指标和方法。对认识青藏高原和印度洋区域热力状况对气候的影响,改善该区域气候预测的能力具有参考意义。
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优先出版日期:2023-09-28 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23053
摘要：城市扩张会影响陆地生态系统碳吸收能力，表现为总初级生产力（GPP）的变化，这可能影响生态系统功能和区域碳收支。城市扩张导致植被转化为不透水面，造成植被覆盖降低，进而导致了GPP降低。然而，城市化对区域气候的改变会影响植被生长，同时在气候变化的背景下，植被生产力也在随着时间变化。本研究以南京地区为研究区域，基于多源遥感数据和降尺度植被生产力数据，分析了2000—2020年南京城市扩张进程及对GPP直接影响的时空变化，同时分析了气候变化与城市化的间接效应对直接影响的补偿作用。结果表明，南京地区在2000–2020年城区范围出现明显扩张，不透水面的覆盖面积由620.31 km2增长至2020年的1245.66 km2，增加了一倍以上。由于城市化强度提高，土地覆盖变化产生的直接影响导致南京城区GPP下降-345.98 gC/m2/a，而区域气候变化和城市化的间接效应使城区GPP增加298.67 gC/m2/a，抵消了直接效应的86.33%。城区范围内间接影响的增加趋势和贡献率高于郊区，证明城市环境促进了城区剩余植被生长。在全球变暖和城市化继续发展的背景下，了解城市扩张如何影响植被生产力有助于我们更好地应对全球变化挑战、推动构建生态文明城市，具有重要的现实意义和参考价值。
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周彬彬, 王有香, 陈红, 林朝晖, 张贺, 吴成来, 蒋燕, 陈凯, 张聪通
优先出版日期:2023-09-28 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23047
摘要：基于中国区域长时间序列雪深资料和CN05中国区域格点降水资料,本文利用奇异向量分解(SVD)和相关分析方法考察了云南地区夏季降水与前期青藏高原雪深的联系。结果表明,冬、春季高原中西部雪深偏多对应云南大部夏季降水的偏多,特别是云南北部金沙江流域和西南部区域降水偏多显著；且这种影响关系独立于ENSO对云南夏季降水的影响。结合ERA5再分析资料进一步揭示了高原关键区雪深异常对云南夏季降水的影响机制,指出前期高原中西部关键区积雪偏多时,通过积雪的反照率效应可导致春季高原中西部及附近区域近地面气温偏低,有利于南亚夏季风爆发偏晚,南亚夏季风偏弱,对应南亚季风低压偏弱,高原南侧为异常西风,有利于云南大部地区降水偏多。此外,高原关键区前期积雪偏多还可激发高低空波列,影响到东亚及我国西南的大气环流异常,其中高层200 hPa 波列沿中高纬西风急流传播,自高原西部经蒙古到达东北亚呈现明显的“负—正—负”位势高度异常传播,东北亚为气旋性环流异常,气旋性环流西侧的偏北气流有利于中高纬冷空气南下；850hPa低层波列自高原西南侧往南海传播,南海为异常反气旋环流。高原南侧西风和南海反气旋西北侧的西南风在云南上空形成低空切变,有利于云南地区夏季降水；同时冷空气南下到云南地区,与暖湿气流汇合,也有利云南地区夏季降水偏多。
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优先出版日期:2023-09-28 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23013
摘要：为探究太行山沿线城市秋冬季PM2.5污染特征，选取典型工业城市济源市为研究对象，依据不同时间段内气象因子对PM2.5小时浓度变化的影响特征、PM2.5污染等级、冬季采暖开始（2021年11月15日）前后污染物增长速率的差异等，将2021年10月~2022年3月划分为四个阶段，并运用多元线性回归模型对不同阶段PM2.5与气象因子小时数据进行分析。结果表明，第一阶段（2021.10.1~11.14）26.1%的PM2.5小时浓度变化由气象因子决定，单因子与PM2.5的相关性均在36%以下；第二阶段（2021.11.15~12.31）72.4%的PM2.5小时浓度变化由气象因子决定，风向、相对湿度、能见度三项因子对PM2.5影响显著，且PM2.5与相对湿度和能见度的相关性均达到最高（61.5%和73.1%）；第三阶段（2022.1.1~1.31）53.2%的PM2.5小时浓度变化由气象因素决定，相对湿度和风速对PM2.5的小时值变化影响不显著，这与该阶段大气稳定性高、污染物与大气扩散能力双向反馈效应显著有关；第四阶段（2022.2.1~3.31）32.2%的PM2.5小时浓度变化由气象因素决定，受沙尘及扬尘影响，风速对PM2.5小时变化影响不显著。济源市秋冬季污染过程中颗粒物组分以NO3- 、NH4+、OC、SO42-为主，其中SNA（SO42-、NO3-、NH4+）占比在65.7%以上，二次污染严重。颗粒物组分浓度增速整体表现为NO3-、S、EC、Cl-随污染程度加重增速减缓，SO42-、OC 、K+、NH4+增速随污染程度加重呈现“慢快慢”的变化趋势。
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优先出版日期:2023-09-28 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.23005
摘要：基于第六次耦合模式比较计划（CMIP6）的模式模拟数据和欧洲宇航局GlobSnow卫星遥感雪水当量（SWE）资料，评估了CMIP6耦合模式对 1981～2014 年欧亚大陆冬季SWE的模拟能力，并应用多模式集合平均结果预估了 21 世纪欧亚大陆SWE的变化情况。结果表明，CMIP6耦合模式对冬季欧亚大陆中高纬SWE空间分布具有较好的再现能力，能模拟出欧亚大陆中高纬SWE的主要分布特征；耦合模式对SWE变化趋势及EOF 主要模态特征的模拟能力存在较大差异，但多模式集合能提高模式对SWE变化趋势和主要时空变化特征的模拟能力；此外，多模式集合结果对欧亚大陆冬季SWE与降水、气温的关系也有较好的再现能力。预估结果表明，21世纪欧亚大陆东北大部分地区的SWE均要高于基准期（1995?2014年），而90°E以西的欧洲大陆SWE基本上呈现减少的特征； 21世纪早期，四种不同排放情景下积雪变化的差异不大，但21世纪后期积雪变化的幅度差异较大，而且排放越高积雪变化的幅度越大，模式不确定性也越大；进一步的分析表明，欧亚大陆冬季未来积雪变化特征的空间分布与全球变化背景下局地气温、降水的变化密切相关，高温高湿的条件有利于欧亚大陆东北部积雪的增多。
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韩家兴, 朱伟彬, 吴方堃, 郝峰, 谢非, 王鹏, 徐曼, 刘子锐, 岳彩英
优先出版日期:2023-09-28 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.22137
摘要：为了探究呼和浩特市夏季大气挥发性有机物（VOCs）对O3 生成的影响，基于2021年夏季 VOCs 和O3高时间分辨率在线监测数据，开展VOCs组成特征、来源解析以及采用基于观测的光化学箱模型对臭氧超标日的O3 敏感性和前体物的管控策略进行了研究。结果表明，观测期间呼和浩特市TVOCs平均值为21.10±9.38 ppbv，其中OVOCs 占比最高（36.3%），其次为烷烃（23.8%）、卤代烃（16.8%）和炔烃（10.4%）；芳香烃和烯烃的占比较低，分别仅为6.6%和6.1%。根据PMF 源解析，呼和浩特市VOCs 的来源主要有餐饮/生物质燃烧源、液化石油气源、工业排放源，汽油车尾气、石油化工源、柴油车尾气、植物排放源和溶剂使用源，贡献率分别为21.9%、20.9%、18.7%、9.5%、9.3%、8.3%、7.9%和3.5%。通过相对增量反应性（RIR）和EKMA 曲线分析，呼和浩特市夏季O3 超标日臭氧的生成处于VOCs 控制区，烯烃、OVOCs 和芳香烃是RIR 值最大的三种VOCs 组分。通过模拟不同VOC排放源的削减情景，结果表明削减工业相关排放源对管控臭氧污染的效果最好，而削减机动车源及液化石油气源对管控O3 作用不大，还有导致O3升高的风险。
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优先出版日期:2023-09-28 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2023.22097
摘要：气候变暖背景下我国西北地区的气候变化在近几十年呈现出暖湿化特征。本文基于降水、土壤湿度、径流量和干旱指数等多种气象要素，进一步系统分析研究了近60年我国西北地区的干湿特征演变规律，并利用最新的第六次国际耦合模式比较计划 （CMIP6）多模式模拟结果对该区域未来干湿变化特征进行了预估。结果显示：近60年来我国西北地区的降水量、土壤湿度和径流量均呈现出由东南向西北递减的空间分布格局；冷季的降水量和径流量明显低于暖季，但土壤湿度和干旱指数在冷暖季节差异不显著。西北地区年降水量、土壤湿度和干旱指数均呈现显著增加的趋势，增幅分别为5.07 mm/10a、3.89 mm/10a和0.26 /10a，特别是2000年后增加的趋势更显著，且变湿幅度最大主要出现在西北西部；而径流量在2000年之前呈现明显下降的趋势，而2000年后显著增加。在未来气候变化情境下，21世纪中期（2031~2060年）和后期（2071~2100年）西北地区呈现出湿润化的趋势，并且21世纪后期的湿润化程度更显著，高等排放情景（SSP5-8.5）比中等排放情景（SSP2-4.5）下湿润化更明显。本研究可为我国西北地区气候变化的影响评估提供参考依据。
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优先出版日期:2023-02-22 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2022.22021
摘要：气候变暖导致近几十年中亚地区极端降水事件趋多趋强，严重影响了当地社会经济发展和农业生产。本文基于最新的第六次国际耦合模式比较计划 （CMIP6）14个耦合模式的数值模拟结果，预估研究了中等强迫情景（SSP2-4.5）和高强迫情景（SSP5-8.5）两种共享社会经济路径下21世纪中后期中亚极端降水事件的时空分布特征及其与区域气候增暖之间的关系。结果显示，大多数CMIP6模式基本能够模拟出历史观测降水气候态（1979~2018年）的空间分布特征，但在中亚西南及东南部偏干，北部及中南部偏湿。与历史基准期（1981~2010年）相比，21世纪末期（2071~2100年）中亚强降水强度在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下分别增加0.54 mm/10a和2.4 mm/10a，而强降水发生频率则分别增加了5~7%和6~10%，尤其是中南部高海拔山区增加的幅度更大。预估结果的信噪比显示，天山以北的中亚东北部区域的极端降水强度及其发生频率的预估结果具有更高的可信度。气候变暖对未来中亚极端降水事件的发生频次具有明显的调控作用，当气温每升高1K时，极端强降水事件的发生频次分别增加约7天和9天，而最大连续无降水日数则分别增加了3天和6天。
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优先出版日期:2023-02-22 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2022.21049
摘要：雾是一种严重的天气灾害，极大地影响了交通和日常生活，并可能带来巨大的经济损失。本文利用1958-2007年503个中国地面观测站点的雾日数资料，分析了全国秋冬雾日数的时空特征。结果表明，西南地区在秋冬发生雾日频率较高，达到了18天以上，是中国东部地区同期雾日数的2倍以上。西南地区秋冬雾日存在显著的年际和年代际尺度气候变率。在两个时间尺度上，发生雾日的气象条件存在显著差异。在年际尺度上，西南地区中高层北风异常较为显著，因而将北方的冷空气带到西南地区，使得西南地区中高层出现了显著的冷空气异常。由于该地区处于雨带的北侧，上空伴随着异常下沉运动，将高层的冷空气带到低层，而此时低层大气的温度、湿度异常偏高，冷暖空气汇合，容易过饱和，所以雾日偏多。在年代际尺度上，西南地区低层异常北风相比于年际尺度更为显著，因而低层北方冷空气的南下，使西南地区出现显著的降温降湿，但是温度下降速率快于湿度下降速率，所以温度露点差为负，空气容易达到饱和，伴随大气较为稳定，导致雾日偏多。
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王莉莉, 金鑫, 刘博雅, 赵广娜, 张磊, 王庆鲁, 辛金元, 王跃思
优先出版日期:2022-09-30 DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2022.22040
摘要：近年云南春季的大气污染问题凸显,成为打赢蓝天保卫战的关键阻力。本文基于地面监测和卫星遥感数据,分析了2018-2021年春季云南空气质量变化,并研究了气象要素和境外生物质燃烧对空气质量的影响。结果显示,近4年全省春季超标262天(含6天重污染),占全年91.3%,滇南高达96.8%；污染集中在3月中旬至4月中旬,2019年污染最重,2021年次之,但优天减少良天增加明显,2020年尽管污染物浓度最低,但发生6天重污染；空间分布表现为滇南远高于滇中和滇北,且西双版纳最高,占总超标天数的27%,但臭氧(O3)滇西南和滇中最高,以普洱为首；超标天的首要污染物仍以PM2.5为主,但2018和2019年O3占比略高于PM2.5。总体PM2.5和O3存在显著的正协同效应,高臭氧促进PM2.5二次生成。PM2.5和O3污染发生都与西南风和少降水密切相关,叠加中高温、中低湿加剧O3污染发生,叠加中高温度和湿度易导致PM2.5超标；叠加中高温度和中等湿度,易形成O3和PM2.5协同污染；2019年污染最重的气象成因是高温少雨。云南污染与东南亚当天及1-3天前的火点数均存在显著正相关,且PM2.5和O3分别与2天前和1天前的火点相关最强。总体而言,在西南季风主导的不利气象条件下,以中南半岛的缅甸为主的境外生物质燃烧是云南空气污染的重要来源,加剧污染的二次生成。因此,云南春季污染控制重点为,构建完善的跨境大气污染防控机制,在不利气象条件下加强对境外生物质燃烧的提前预警。
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摘要：氨气(NH3)是大气中含量最丰富的碱性气体,是颗粒态NH4+的唯一来源,在二次无机盐生成中起着重要作用。NH3极易与大气中的硝酸(HNO3)和硫酸(H2SO4)发生酸碱中和反应,生成硝酸铵(NH4NO3)和硫酸铵((NH4)2SO4)等二次无机气溶胶,因此,NH3的排放、输送及化学转化过程对全球无机气溶胶的时空分布有重要影响。本文利用ENVISAT卫星搭载的迈克尔逊干涉仪(MIPAS)和Aqua卫星搭载的AIRS探测仪观测到的大气NH3浓度数据,以及全球大气化学-气候模式EMAC模拟的NH3结果,分析了2008-2011年6-9月亚洲地区大气NH3的空间分布特征。结果显示,近地面NH3浓度最高值出现在印度北部,紧邻印度北部的孟加拉湾夏季存在深对流,在印度北部和青藏高原上空出现了NH3的向上输送柱,青藏高原是NH3向上输送的主要通道,NH3虽然寿命短,但在深对流区域可以被输送到上对流层和下平流层(UTLS)。亚洲夏季风反气旋的位置主导着NH3在UTLS区域的空间分布,反气旋内持续存在NH3高浓度中心,NH3高浓度中心位置与反气旋中心位置对应良好,会出现一个或两个NH3高浓度中心,说明反气旋内环流形式的变化对反气旋内NH3分布特征有重要影响。
优先出版
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2014,19(2):153-163, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2014.13231
摘要：为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响，建立基于Mie散射理论的气溶胶—光学性质模块，研制气象－化学双向耦合器，以嵌套网格空气质量预报模式NAQPMS （Nested Air Quality Prediction Modeling System）为基础，建立了NAQPMS和中尺度气象模式WRF （Weather Research and Forecasting Model）的双向耦合模式（WRF-NAQPMS）。利用此模式数值模拟了2013年9月27日至10月1日的北京－天津－河北地区一次秋季严重灰霾过程。结果表明，考虑气溶胶辐射反馈的双向耦合模式模拟的气象要素和细颗粒物（PM2.5）浓度与观测结果更为一致。灰霾期间，气溶胶直接辐射效应显著改变了边界层气象要素，北京－天津－河北地区地面接收的太阳短波辐射减少25%，2 m高度的温度平均下降1 ℃，湍流动能下降20%，10 m高度的风速降低超过0.2 m/s，边界层高度下降25%，使得边界层大气更加静稳，进而造成了重污染地区污染进一步加剧，如石家庄近地面细颗粒物浓度增加可达30%。分析表明灰霾与边界层气象要素之间存在一种正反馈机制，采用该机制的双向耦合模式有利于准确模拟和预报灰霾污染过程。
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2008,13(2):123-134, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2008.02.02
摘要：利用1961～2000年北京13个台站的气候观测资料及北京统计年鉴资料，分析了过去40年北京城区、郊区的气温、相对湿度和降水等气候因子的年际、季节变化趋势，结合北京城市化进程中人口、基本设施投资额、房屋施工面积和道路面积等城市发展数据的年际变化进行分析。结果表明：在这40年中，北京城区、郊区的年平均温度都呈明显上升趋势，城区比郊区上升幅度快，热岛强度也在不断加强，其中以城区最低温度上升最为明显，并且热岛强度与北京人口等城市发展数据的年际变化有较强的相关性。城区年平均相对湿度总体呈下降趋势，郊区则略有上升；本地年均降水量呈下降趋势，城区下降幅度比郊区明显，并且波动性增强。各气候因子的季节变化趋势总体上与年平均变化趋势一致，个别季节变化趋势受城市化及季节自身因素影响，与年平均变化趋势有所差异。过去40年北京城区、郊区的气候演变趋势及与城市发展数据的关系表明，城市的快速发展和城市化进程的加快已经对北京局地气候变化产生了重要的影响。
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2010,15(4):337-353, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.01
摘要：国家“十一五”科技支撑计划重点项目“我国主要极端气候事件及重大气象灾害监测、检测和预测”对相关科学问题研究工作做了部署，其中课题二“近百年来我国极端天气气候事件变化特征及其影响（2007BAC29B02）”重点探讨全球变暖背景下中国区域极端气候变化规律。经过近两年多时间的研究，课题组取得了若干可喜的成果。
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2004,9(2):278-294, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.05
摘要：美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料,在很多气候模拟和预测研究中都被作为区域气候模式的驱动场和初始场资料,并用来检验模拟结果的.作者通过对NCEP的2种再分析资料NCEPI和NCEPⅡ与中国台站观测资料的月平均温度和月降水总量进行相互插值,分析和比较了NCEPⅠ、NCEPⅡ再分析值与中国区域内观测值之间的差异以及2种再分析资料之间的差异.从结果可以看到,NCEP再分析资料的月平均温度较观测值普遍偏低,而月降水总量较观测值则偏高;就季节变化而言,NCEP再分析值在夏季和年平均模拟的较好,冬季较差.同时可以看到,在温度和降水方面NCEPⅡ较NCEPⅠ都有所改进,尤其在中国东部地区,改进较为明显.
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1999,4(1):98-103, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.1999.01.21
摘要：将1951～1980年郑州地区的气象要素（气温、风速、降雨量）的距平值与“五运六气”学说所推论气象作对比分析，两者结果比较一致。继之，收集了1953～1983年同一地区传染性肝炎、痢疾、伤寒、流行性感冒、猩红热、流行性乙型脑炎（这6种病在1983年以前均无疫苗或无有效预防）的流行资料进行分析，说明“五运六气”学说中的发病率与气候变化有较好的关系。
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2011,16(6):733-741, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.06.07
摘要：2007年12月11～14日，中国科学院大气物理研究所与法国Leosphere公司在该研究所位于北京市北三环和北四环之间的325 m气象塔试验场内联合开展了一次测风激光雷达Windcube的外场演示试验。Windcube观测数据随后与325 m气象塔上的风杯风速仪测得的风速资料进行了对比，结果是：由两种手段获得的所有6层匹配高度（63 m、80 m、100 m、120 m、160 m和200 m）上的10 min风速平均值一致性很好，相关系数都达到或超过0.98。使用矢量法对6层高度上的风向资料进行平均，得到风向的10 min平均值，两者的相关系数均达到0.99。与国产测量低层大气风廓线的高精度多普勒激光雷达相比，Windcube的风速测量精度稍优，风向表现相当。验证结果表明，该型多普勒测风激光雷达是一款观测结果可靠、机动性能良好的低层大气风廓线测量仪器。
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2009,14(1):69-76, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2009.01.08
摘要：作为酸雨和细粒子的前体物，SO2对空气质量和人体健康乃至气候与环境的影响十分重要，特别是在不利于扩散的气象条件下，SO2可造成城市短时间严重污染事件。作者以2006年北京325 m气象塔15 m观测平台SO2观测数据为基础，结合同步气象资料分析研究发现：1) SO2浓度冬季高、夏季低；全年日均值为(22.5±22.1)×10-9，最大日均值能达到113×10-9。日变化呈现双峰型，峰值出现在北京时间08:00和22:00；并且季节差异明显，冬季浓度为夏季的4.5倍，采暖期为非采暖期的3.2倍。2) 风向、风速与SO2扩散和输送密切相关，高浓度SO2在东北、东、西方向上出现频率分别为25.8%、13.8%和11.8%；而西北、北方向上的风速越大对SO2清除效果越好。3)利用平均晴空指数划分采暖期阴霾天和晴天，发现阴霾天混合层高度与平均风速仅为(376±204) m和1.1 m·s-1，容易造成SO2累积。4) SO2污染过程呈现周期性的局地累积—清除特征，地形、静风和暖低压是造成北京2006年1月一次重污染事件的成因。
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任国玉, 陈峪, 邹旭恺, 周雅清, 王小玲, 江滢, 任福民, 张强
2010,15(4):354-364, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.02
摘要：综合极端气候指数对于极端气候变化监测、整体认识区域极端气候变化趋势及其原因和影响，具有实际意义。根据中国常年极端气候特点和不同种类极端气候事件的经济社会影响，选取全国平均高温日数、低温日数、强降水日数、沙尘天气日数、大风日数、干旱面积百分率和登陆热带气旋频数等7种极端气候指标，定义两个综合极端气候指数，分别为7种极端气候指标简单（等值权重）合成的综合指数I和加权（差异权重）合成的综合指数II。综合指数II主要依据各种极端气候事件引发的灾害严重程度及其社会影响大小，分别确定其对应指标的相对重要性和权重系数。分析结果表明：1956~2008年，综合指数I序列表现出明显的下降趋势，说明中国地区常见的极端气候事件总体有不断减少、减弱的趋势；同期综合指数II序列没有表现出明显的升降趋势变化，说明对中国地区具有重大经济和社会影响的极端气候事件频率总体上没有发生明显变化。就各个单项极端气候指数变化来看，全国平均年高温日数、强降水日数和干旱面积百分率呈上升趋势，但除高温日数外，其他指数趋势变化均不显著；全国平均年低温日数、沙尘天气日数和大风日数呈下降趋势，且趋势性均很显著；登陆中国大陆的热带气旋频数有所减少，但趋势不很明显。因此，在全球气候显著变暖的半个多世纪内，中国地区多数常见的极端气候事件发生频率，或者显著减少，或者变化不明显；而对全国经济和社会具有重大影响的主要极端气候事件，其频率总体上未见明显趋势变化。
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任国玉, 初子莹, 周雅清, 徐铭志, 王颖, 唐国利, 翟盘茂, 邵雪梅, 张爱英, 陈正洪, 郭军, 刘洪滨, 周江兴, 赵宗慈, 张莉, 白虎志, 刘学峰, 唐红玉
2005,10(4):701-716, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2005.04.01
摘要：总结了"十五"攻关课题有关中国温度变化研究的若干进展.在资料质量控制和序列非均一性检验及订正的基础上,更新了中国地面近50年、100年和1 000年气温序列.研究表明,不论是近54年还是近100年全国年平均地面气温升高趋势一般比原来分析结果表明的要强,分别达到0.25℃/10 a和0.08℃/10 a.中国现代增暖最明显的地区包括东北、华北、西北和青藏高原北部,最显著的季节在冬季和春季.近50多年中国近地面气候变暖主要是平均最低气温明显上升的结果,全国范围内极端最低气温也显著升高,而极端最高气温升高不多.中国与温度相关的极端气候事件强度和频率一般呈降低趋势或稳定态势.研究发现,城市化因素对中国地面平均气温记录具有显著影响,但在现有的全国和区域平均温度变化分析中一般没有考虑,因此需要在将来的研究中给予密切关注.在增温明显的华北地区,1961～2000年间城市化引起的年平均气温增加值达到0.44℃,占全部增温的38%,城市化引起的增温速率为0.11℃/10 a.中国其他地区的增温趋势中也或多或少反映出增强的城市热岛效应影响.20世纪60年代初以来中国对流层中下层温度变化趋势不明显,仅为0.05℃/10 a,比地面气温变化小一个量级;对流层上层和平流层底层年平均温度呈明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a;整个对流层平均温度呈微弱下降趋势.中国对流层温度与地面气温变化趋势存在明显的差异,但这种差异在20世纪80年代初以后趋于减小.近千年来中国地面气温变化史上可能确存在"中世纪温暖期"和"小冰期"等特征性气候阶段,但"中世纪温暖期"的温暖程度似乎没有过去认为的那样明显.从全国范围看,11世纪末和13世纪中的温暖程度可能均超过了20世纪30～40年代暖期,表明20世纪的增暖可能并非史无前例.中国20世纪气候增暖的原因目前还不能给出明确回答.一些迹象表明,人类活动可能已经对中国的地面气温变化产生了影响,但太阳活动及气候系统内部的低频振动对现代气候变暖可能也具有重要影响.
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2006,11(1):14-32, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2006.01.02
摘要：再分析资料在气候变化研究中有着广泛的应用,但是再分析资料在不同时空尺度上的可信度能够影响到研究结果.作者就中国区域的月平均地表(2 m)气温和降水两种基本气候变量在空间分布及其变化趋势上对ERA-40和NCEP-2与观测资料之间的差异做了一些比较和分析,对两套再分析资料的可信度进行了初步的检验.结果表明:两套再分析资料基本上都能反映出中国区域的温度场和降水场的时空分布,尽管在中国西部,尤其是青藏高原地区的差异比较较大;再分析资料在东部地区的可信度高于西部,温度场的可信度要高于降水场,ERA-40可信度要高于NCEP-2.
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2011,16(3):389-398, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.03.14
摘要：利用全国194个气象站1951～2009年日照、温度、风速和降水资料，将全国按照气候区域划分为11个气候区，采用线性趋势及Morlet小波函数分析法，对全国及各区域近59 年来日照时数的季节变化和年际变化时间序列进行了分析，同时还对与日照时数变化密切相关的温度、风速、降水等气象要素进行了年际变化特征比较。结果表明：全国年日照时数呈显著减少的趋势，平均每10年减少36.9 h，各区域变化与全国一致，只是日照时数减小程度不同；1981年是全国日照时数由较强期到偏弱期的转折年；全国年日照时数在1990年代中期前有7～10 a左右的明显周期振荡；全国四季日照时数沿海地区减少速度要快于内陆，南方快于北方。全国年日照时数与温度呈负相关关系，相关系数为-0.52；与风速呈正相关关系，相关系数为0.76；与降水呈负相关关系，相关系数为-0.27；前两者均通过了99.9%的信度检验，后者通过了95%的信度检验。
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2011,16(1):94-104, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.09
摘要：利用长时间序列HadISST、ERA-40高分辨率的海洋大气再分析资料和经验正交函数（EOF）及回归分析等方法，分析了近50年来中国近海表层海温（SST）、东亚季风的时空变化特征及两者的关系。结果表明：中国近海冬、夏季SST有明显的年际和年代际变化，并均在1980年代中期发生了位相转折，之后呈现显著的上升趋势。其中，冬季的主要升温区位于东海，而夏季则位于黄海，冬季升温明显强于夏季。进一步分析发现，1955～2006年冬季东海的SST上升了1.96 °C，1971～2006年夏季黄海的SST上升了1.10 °C。其次，东亚冬、夏季风低空风场也有显著的年际和年代际变化。东亚冬、夏季风低空风场除有2～4 a的年际振荡周期外，分别自1980年代和1970年代末以来出现明显的年代际减弱趋势。第三，中国近海SST对东亚季风EOF模态时间系数的回归分析表明，中国近海冬季SST与东亚冬季风年代际变异的关系要强于与东亚季风年际变异的关系，且东亚冬季风年代际减弱有利于中国近海特别是东海及附近海域SST的年代际上升，而中国近海夏季SST与东亚夏季风年代际变异则没有明显关系。中国近海SST与东亚季风年际变异的相关区域主要为南海区域，冬季比夏季更为明显，且南海冬、夏季SST与经向南北风和副热带反气旋（高压）的年际变异有明显关系。
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摘要：利用一个基于过程的动态植被模型LPJ DGVM（Lund Potsdam Jena Dynamic Global Vegetation Model），模拟了中国区域潜在植被分布，考察了1981～1998年中国区域净初级生产〖JP〗力（NPP）、异养呼吸（Rh）和净生态系统生产力（NEP）的年际变化。模拟结果表明，在LPJ模型提供的植被功能类型（PFT）划分的条件下，中国区域除了分布裸土外，主要分布了6种潜在植被功能类型，即热带常绿阔叶林带、温带常绿阔叶林带、温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带和温带草本植物。在所考察的时间段内，中国区域总NPP从2.91 Gt · a-1（C）（1982年）变化到3.37 Gt · a-1（C）（1990年），平均每年增加0.025 Gt（C），其平均增长率为096%。中国区域总Rh从2.59 Gt · a-1（C）（1986年）变化到3.19 Gt · a-1（C）（1998年），具有105% 的平均年增长率，即平均每年增加0.025 Gt（C），并且中国区域温带草本植物相比其他植被功能类型，其NPP和Rh线性增加的趋势最为显著。研究结果还表明，LPJ模型在引入火灾机制后，中国区域总NEP的变化范围更加合理，即每年总NEP在-0.06 Gt · a-1（C）（1998年）和0.34 Gt · a-1（C）（1992年）之间变化，其平均值为0.12 Gt · a-1（C）。该结果表明，在所考察的时间段内，中国区域的陆地生态系统是碳汇。上述结果与其他研究结果基本一致，因而此模型模拟中国区域潜在植被分布和碳循环是有效的。
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2011,16(1):15-30, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.02
摘要：用大气环流模式CAM3.1和IAP AGCM4.0对模式中动力框架与物理过程之间的相互作用及响应关系进行了初步探讨。选用理想的物理过程（Held-Suarez强迫）及完整物理参数化方案，分别对两个模式积分了60 d。试验表明，动力框架与物理过程之间的相互响应在低纬对流层和高纬对流层中上层有着较大的区别。在低纬对流层，动力框架及物理过程产生的温度倾向都有着较大的变率，对总的温度倾向的变率均有较大的贡献，且二者之间为相互补偿的反相关关系；在高纬对流层的中上层，总的温度倾向的变化主要依赖于动力框架的贡献，物理过程造成的倾向变化很缓慢，可近似地看做定常的强迫，且物理过程产生的温度倾向与动力框架产生的温度倾向之间为正位相的响应关系。此外，还对各个物理参数化方案之间的相互作用及响应关系进行了分析。结果表明，在所有过程中，湿过程所引起的温度倾向的变化最为显著，对总的物理过程倾向的贡献也最大；在高纬地区，长波辐射冷却也有较大的变率；短波辐射加热率及垂直扩散加热率的变化相对较小；长波辐射冷却和短波辐射加热之间为近似负反馈的响应关系。
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唐晓, 王自发, 朱江, 吴其重, GBAGUIDI Alex
2010,15(5):541-550, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.02
摘要：利用蒙特卡罗不确定性分析方法，分析了嵌套网格空气质量模式系统（NAQPMS/IAP）中154个模式输入变量不确定性对臭氧模拟的影响，量化了模式在北京奥运会期间臭氧模拟的不确定性,并确定出了主要不确定性因子。结果表明：（1）在奥运会期间（2008年8月8日～2008年8月24日），北京城区臭氧模拟的平均不确定性为19 ppb，不确定性存在明显的日变化特征，白天不确定性大，夜间不确定性小。（2）在白天，北京城区近地层臭氧模拟最重要的不确定性来源是局地前体物排放，其次是NO2光解系数、风向、北京周边前体物排放和垂直扩散系数。另外，地面约150 m以上，对臭氧模拟影响最大的不确定性因子是风向和北京周边前体物排放；夜间，北京城区近地层臭氧模拟的最大不确定性来源是局地NOx排放和垂直扩散系数。
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2002,7(2):209-219, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2002.02.08
摘要：概括的介绍了中国科学家近几年在年代际气候变化方面的研究进展,包括中国气候的年代际变化特征,北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)与中国年代际气候变化的关系,北太平洋海面温度(SST)年代际模及其影响,大气环流系统的年代际变化以及气候突变问题.
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2008,13(1):75-83, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2008.01.10
摘要：基于中国1955～2004年314个台站逐日降水资料，根据百分位值方法定义了不同台站的极端降水阈值，进而对中国年极端降水事件的时空特征进行了探讨分析。结果表明：江淮北部、湖南、四川西南部及西藏和新疆西部地区与中国其他区域呈反向变化特征，是中国年极端降水事件的主要空间异常模态；中国年极端降水事件的时间变化存在明显的区域性差异，东北、西北东部、华北表现为减少趋势，其中东北和华北发生了突变，而西北西部、长江中下游、华南及青藏高原表现为增加趋势，其中西北西部、长江中下游发生了突变；中国各分区年极端降水事件的周期振荡不完全一致；中国年极端降水事件与年降水量之间存在较好的相关性，从季节来看，夏季极端降水事件与年降水量的相关性最好。
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2009,14(1):9-20, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2009.01.02
摘要：利用1951～2000年我国西北干旱、半干旱区地温、气温和表面风场逐日4个时次（北京时间2、8、14和20时）的台站观测资料，以及NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料，计算并比较了在我国西北地区春夏季感热输送的差异。分析结果表明：NCEP/NCAR和ERA-40的感热输送再分析资料都能显示出我国西北地区是欧亚大陆上的感热中心之一。从年代际时间尺度上，ERA-40再分析资料的感热资料更接近于实际台站观测资料计算得到的感热资料。
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2010,15(4):371-378, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.04
摘要：基于中国606个地面台站1951~2008年的逐日降水量和气温资料，采用综合气象干旱指数CI统计分析了中国全国及十大江河流域近60年的干旱变化趋势。结果表明，近60年来，从整体来看，中国干旱面积呈现出弱的增加趋势。干旱持续时间长的几个中心分别位于北方的辽河流域西部、黄河流域东部、海河流域、西南诸河流域东南部等地，最长持续时间可达4个月以上；北方江河流域干旱面积一般表现出增加趋势，其中松花江流域、辽河流域、海河流域干旱面积出现显著的增加趋势，辽河流域、海河流域、黄河流域在20世纪90年代中后期至21世纪前期连续数年出现大范围干旱，南方大多数江河流域干旱面积的变化趋势不明显，只有西南诸河流域有显著的减少趋势。
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2011,16(2):199-208, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.09
摘要：利用1957~2004年全国181个气象台站观测逐日最高气温，分析了我国年平均极端高温事件（Extreme Hot Events，EHE）日数、强度、最早发生日期（EHE Onset Date， EHE_OD）和最迟发生日期（EHE Termination Date，EHE_TD）的气候态及年代际变化的时空特征。气候态分析结果显示，EHE的主要高发区位于我国东南部和新疆地区，其年际变率的较大区主要位于我国东部，新疆地区相对较小。我国EHE在过去48年中存在明显的年代际变化特征，其中发生日数与强度变化一致，EHE_OD和EHE_TD的变化相类似。按照EHE的时空变化特征，可将我国分为南部、中部、北方东部和北方西部4个区。南部地区EHE的多发期主要集中在20世纪60和80年代，中部地区为60和90年代，北方地区为90年代。进而对造成这4个区域EHE发生异常的年际和年代际大气环流因子进行分析，结果表明影响其年际和年代际变化的大气环流型是一致的。对北方地区而言，影响因子主要是对流层中高层的位势高度异常；而影响我国中部和南部地区的因子，除了其上空中高层的位势高度异常外，低层冷暖平流输送的作用也非常重要，这两个因子的共同作用造成该地EHE的异常。
