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研究所指的东北地区包括辽宁、吉林、黑龙江三省和内蒙古东部地区。东北地区是位于我国纬度最高的地区,应是气候变暖最显著的区域,发生气温异常事件的强度可能更强,频率可能更高。同时东北又是我国主要粮食生产基地,且具有广泛的海岸线,这种气候异常可能会引起更大的灾难和损失。由于本地区冬季气候寒冷,采暖期造成大量的二氧化碳排放等人为影响使得它又具有局域气候变化特点等。因此,本地的气温变化既受到全球气候变暖的影响,又具有强烈的地域性特点,对本区域气候变化进行专门研究具有很强的代表性。对于我们加深对本区域气候变化的理解、分析气候变化的成因、以及对本区气候进行较为正确且具有理论基础的预测都有非常重要的意义。
本文使用较为详细完整的资料,使用小波分析、EOF分析、合成分析、相关分析等方法分析了东北百年气温序列变化规律,近四十多年气温变化的区域分布特征,气温异常的大气环流特征以及与全球前期海温的相互关系,得出了一些客观的结论。
使用具有百年观测的6个测站气温资料,建立了较为可靠的东北百年气候变化时间序列,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,采用小波变换方法探讨了序列的多层次、多周期结构变化特征,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,内地增温强度大于沿海地区。突变发生在20年代初和80年代末。
利用建国以来较为密集的气象站网观测资料,分析了近44年来东北气候区域变化特征。选用东北地区剔除大城市测站后的74个代表站1959-2002年44年的月平均最高气温和最低气温观测数据,计算了所有测站的年和各个季节最高气温和最低气温的趋势系数,分析增温趋势在各季节的地域分布特征。结果表明,近44年最高气温和最低气温均表现为明显的增温趋势,最低气温的增温趋势明显高于最高气温,前者的年气候倾向率为后者的2倍;最高气温和最低气温都表现为冬季增温最强,春季次之,秋季最弱;在研究区域的中心部位,即内蒙古、吉林和黑龙江三省交界处有一范围较大且稳定的最低气温强增温区;最高气温和最低气温的突变点发生时段基本一致,强突变发生在80年代后期,较弱的一次发生在70年代初。
利用EOF分解提取了平均气温、最高气温、最低气温的主要空间分布型,分析了一致性分布和南北反对称分布两种主要型的变化特征。东北冬季气温一致性分布型时间系数确定了东北近50年来的冷暖冬年。利用NCEP/NCAR 1948-1999年月平均再分析资料,探讨了冷暖冬年的500hPa,高度场和海平面气压场的大气环流特征;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、贝湖脊、东亚大槽、及极锋急流是影响其异常的同期重要因子。使用全球1°×1°格点海温资料分析了其与东北冬季气温异常的关系,选取1959年-1999年的东北74站冬季气温第一特征向量场时间系数进行标准化时间序列与前一年1月至12月逐月的全球海温距平场进行相关分析,确定了两个影响关键区:北大西洋中西部海区(正值高相关key1区)与北太平洋中东部海区(负值高相关key2区),它们与东北冬季气温异常的相关持续时段较长,且有较高、较稳定的相关。