東北夏季氣溫變化特征與其影響因子

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1、l引言全球氣候變暖是國(guó)內(nèi)外氣候?qū)W研究的熱點(diǎn)。由于近百年來(lái)全球平均氣溫上升0．5，尤其近20年升溫更加明顯，引起了科學(xué)界、國(guó)際社會(huì)、各國(guó)政府及全球公眾的廣泛關(guān)注。從眾多的對(duì)我國(guó)氣溫變化的研究中看出[1]’[7]，中國(guó)作為全球的一個(gè)組成部分，其氣溫的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)與北半球大致相似，大部分地區(qū)氣溫有變暖趨勢(shì)。但在具體的變化過(guò)程和幅度及在不同階段、不同的區(qū)域、不同的季節(jié)又存在明顯差別。從近百年的溫度變化來(lái)看，北半球平均氣溫80年代比40年代高，而中國(guó)氣溫80年代比40年代低。從近幾十年變化來(lái)看，80年代增溫最顯著的三個(gè)區(qū)域是東北、華北、西北，其異常增溫不僅高于全國(guó)，也高于全球的異常增溫值。

2、其異常變暖主要發(fā)生在冬、春、秋三季，夏季氣溫仍然偏低。90年代氣溫上升達(dá)到最劇烈的程度，仍然是北方比南方增溫明顯。除夏季長(zhǎng)江流域降溫外，四季都升溫，冬季最明顯。表現(xiàn)出明顯的地域和季節(jié)性差異。因此有必要深入研究我國(guó)不同地區(qū)、不同季節(jié)氣溫的變化規(guī)律，對(duì)東北夏季氣溫及其影響因子展開(kāi)研究，就是其中一個(gè)重要的組成部分。1。1研究概況與本文研究?jī)?nèi)容東北夏季氣溫異常，尤其是東北夏季低溫，自20世紀(jì)70年代由中國(guó)學(xué)者提出來(lái)屙，進(jìn)行了廣泛系統(tǒng)的研究。丁士晟在東北地區(qū)夏季低溫冷害的氣候分析[8]一文中指出東北夏季氣溫在時(shí)間和空間都是一種很大尺度的現(xiàn)象，低溫范圍可達(dá)40個(gè)緯距，100個(gè)經(jīng)距，低溫一般可

3、以持續(xù)幾個(gè)月，長(zhǎng)則可達(dá)十幾個(gè)月，甚至二十幾個(gè)月。并且東北夏季氣溫有明顯的階段性和周期性。章名立[7]中進(jìn)一步揭示東北低溫的群發(fā)性和周期性，指出東北冷夏往往出現(xiàn)在全球氣溫偏低的年份。近10年廉毅[10]、安剛[11]等分析90年代以前幾十年夏季低溫變化規(guī)律，[12]指出東北氣溫和東北低溫的年代際變化特征。在60、70年代低溫階段，東北夏季經(jīng)歷了明顯地低溫冷害，廣大氣象工作者，對(duì)東北氣溫影響因子方面也進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。文獻(xiàn)[13]指出異常天氣由穩(wěn)定的環(huán)流形勢(shì)造成，高、低溫年出現(xiàn)是和超長(zhǎng)波槽脊的穩(wěn)定和移動(dòng)相聯(lián)系。趙宗慈、王紹武[14]發(fā)現(xiàn)影響東北夏季氣溫的一個(gè)重要因子是中高緯度緯向環(huán)流

4、的強(qiáng)度。章少卿[15]、趙漢光等[16]揭示厄爾尼諾與我國(guó)氣候及東北周期性冷夏這種異常氣候相關(guān)密切。白人海等[9]還指出東北夏季氣溫22年長(zhǎng)周期與太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流北太平洋濤動(dòng)關(guān)系密切，而2—3年短周期變化除了與太平洋地區(qū)有關(guān)系外，還與大西洋地區(qū)大氣環(huán)流關(guān)系密切。黃嘉佑在進(jìn)行東北地區(qū)夏季氣溫的因子分析時(shí)[17]，指出第一公共因子在長(zhǎng)期上受太陽(yáng)活動(dòng)和大型環(huán)流所制約。第二公共因子與東亞地區(qū)的大氣環(huán)流有較密切的關(guān)系。劉宗秀、李小泉[18]、極渦與氣溫長(zhǎng)期預(yù)報(bào)課題協(xié)作組[19]描敘極渦與東北氣溫的關(guān)系。吉林省氣象臺(tái)：20]進(jìn)一步描述極渦與南亞高壓與東北地區(qū)夏季持續(xù)低溫的關(guān)系。由于80、

5、90年代東北氣溫明顯升高，夏季的低溫冷害有所減少，這方面的研究也有所減少。近些年廉毅、安剛進(jìn)行進(jìn)一步研究C12]、[21]，指出500hFa北太平洋濤動(dòng)區(qū)前冬高度距平場(chǎng)的分布是東北夏季氣溫的半年尺度的強(qiáng)信號(hào)場(chǎng)。中高緯度地區(qū)下墊面狀況和環(huán)流系統(tǒng)是中國(guó)東北區(qū)夏季氣溫亦相應(yīng)進(jìn)入暖階段的重要影響因子。還探索東亞季風(fēng)、厄爾尼諾與松遼平原夏季低溫的關(guān)系。90年代氣溫的顯著升高，東北西部高溫干早的影響日益嚴(yán)重．廉毅等[22]就指出東北西部氣候變化以暖干為主，相應(yīng)東北區(qū)西部成為北半球大陸荒漠化發(fā)展的顯著地區(qū)。東北夏季氣溫變化，在區(qū)域氣候、中國(guó)氣候、乃至北半球氣候的變化中占有一定的比重。其夏季高、

6、低溫的出現(xiàn)對(duì)東北環(huán)境、經(jīng)濟(jì)有重要的影響[8][22兒23]。本文立足于在全球溫度變暖的大背景下，探討1961’2002年共42年?yáng)|北夏季氣溫的氣候變化規(guī)律及海氣環(huán)流影響因子，得到了一些新的結(jié)論。1．2研究方法簡(jiǎn)介本文使用研究方法包括一般的統(tǒng)計(jì)方法，求平均值、距平值、方差、累積值、線性擬和、相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。還使用經(jīng)驗(yàn)正交分解(EOF)、旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)正交分解(REOF)、奇異值分解(SVD)、子波分析(wT)、突變分析(Man—Kendall法)及合成對(duì)比分析這些氣候診斷和預(yù)測(cè)方法。1．2．1經(jīng)驗(yàn)正交分解(EOF)和旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)正交分解(REOF)方法原理[25]EOF分析方法就

7、是在分析氣象要索的時(shí)空分布時(shí)，將資料分解成空間和時(shí)闖兩部分，而且分解具有正交性。分解結(jié)果得到多個(gè)荷載分布場(chǎng)及相應(yīng)的時(shí)間變化系數(shù)。主要空間模式反映氣象要素的主要空聞特征。REOF是通過(guò)因子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠分解出要素場(chǎng)中不同地理區(qū)域變化特征。．E．EOF分析可以提取氣象要素場(chǎng)隨時(shí)間變化的空間特征和時(shí)間變化特征模式。既有收效快，適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。它的時(shí)間變化模式即時(shí)間系數(shù)由主分量所反映，表示為：Y=V‘X(1)其中x為p×n的資料陣，V為P×p陣，由x的協(xié)方差陣或相關(guān)陣的p個(gè)特征向量組成。