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山东省冬夏季气温变化的气候特征及其年际变化分析

于群  
【摘要】:利用①山东省80个代表站1961~2001年月平均气温、月总降水量资料,②1961~2001年国家气候中心提供的74项大气环流特征量资料,③1958~1998年的NCAR/NCEP再分析月平均大气环流资料,分析了冬夏季气温变化的时空分布特征,讨论了主要模态下极端冷暖年对应的大气环流合成异常特征,从东亚季风背景下对影响冬夏气温的物理机制进行了研究,简单分析了气温与辐射、夏季气温异常与降水的关系。通过对气温异常变化规律的诊断研究,对气温降水长期预报、以及农业产量估计、能源消耗预算等都将具有一定的实用价值和理论指导意义。本研究工作将为山东的短期气候预测提供可靠的依据。 全球增温的大背景下,山东冬季升温趋势显著,41年上升1.8℃,1986/1987年是由冷冬到暖冬的转折年,增温趋势超过0.001信度检验。冬季增温显著,夏季变温幅度不大,山东增暖主要是冬季贡献。冬、夏季线性增温趋势全省分布很不一致,冬季表现为一致的明显增温趋势,80个台站无一例外;夏季有26个台站呈降温趋势,增温地区大于降温地区。 应用自然正交函数展开(EOF)方法,对41年冬、夏季气温距平场进行了分析,第一模态方差贡献分别占93.2%,81.1%,冬季比夏季收敛更快。说明影响夏季气温的因子比冬季复杂。两季第一模态都表现为空间分布比较均匀,具有同步升、降特点,即代表性模态为总体一致型。第二模态方差贡献分别占2.4%,6.7%,空间分布态呈东、西部反位相变化的特点,零线从山东中部南北向穿过,大陆度指数可以反映海洋对山东区域内气温的影响范围,第二模态可以视为海洋影响模态。冬夏季第一模态时间系数都存在着2~6年的准周期变化,两季集中在60年代到八十年代中期,以及九十年代末有相似的振荡周期。夏季80、90年代有较明显2~3年左右的振荡,而冬季未发现。 极端冷暖冬(夏)年气候异常的大尺度大气环流背景存在明显的差异,对流层中、下层高度场及海平面气压场都呈现几乎相反的配置特征。极端冷冬年距平合成场亚欧地区以50°N为界呈北高南低的分布特征,北太平洋上以30°N为界呈北高南低的距平分布特征,暖冬年相反。在这种环流形势下,西伯利亚高压加强(减弱),东亚大槽偏西加深(偏东变浅),亚洲地区维持稳定的经(纬)向环流,利于(不利于)冷空气南下,易造成极端冷(暖)冬。极端冷暖夏年欧亚地区有反位相的EUP型遥相关,东亚沿岸存在反位相的PJ波列。西太平洋副高异常及东亚阻塞高压异常与山东夏季气温异常关系密切。极端冷夏年中高纬鄂霍次克海高压加强,西太平咩副高位置偏南,印度低压减弱,整个亚洲地区环流经向度较大,有利于高纬度的冷空气向南入侵。极端暖夏年盛行纬向环流,冷空气位置偏北,副高偏北并向西强烈发展。冬爭气温主要受中高纬西风带系统影响。夏季气温除了与中高纬度环流及与其联系的冷空气活动有关,还受热带、亚热带环流影响。山东的冷暖冬(夏)不是局地现象,而是大尺度大气环流异常影响大范围地区气温异常的结果。 冬季气温与东亚冬季风关系密切,强(弱)冬季风,中高纬环流经(纬)向度大, 气温偏低(高)。经改进的冬季风指数,与山东冬季气温相关关系达到一0.72,冷(暖)冬 年对应冬季风强(弱)指数年或正常偏强(弱)年。夏季气温异常与夏季风活动也较密 切,强(弱)夏季风时,夏季易高温(低)。夏季风对同期气温的影响远不如冬季风对同 期气温的影响。夏季风活动与雨带移动密切相关。全省夏季降水与夏季平均气温只有3 个站为弱正相关,仅有5个站达到0.05显著相关信度,说明降水对气温有负反馈,但不 能起决定作用。东亚冬、夏季风存在准2一6年的振荡周期,与山东冬、夏季气温距平 EOFI汀的振荡周期相似。山东冬、夏季气温EOFI~T变化与冬、夏季风强度变化都存在准 2年振荡周期,其QBO特征的年代际变化略有不同。 济南、福山站在1月、7月地面净辐射总量与气温呈正相关。地面净辐射总量与气温 的关系与局地气候有关,随着地表状况、地表热力性质不同而有不同的变化,与气温没 有明确的相关关系。冬季气温与同期地面净辐射总量的关系相比夏季更复杂。


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