中国东部季节性冻土的变化特征及其与季风活动的可能联系

摘要

本文利用1962-2001年中国台站地温资料、气温资料、以及欧洲中心再分析资料,由地温资料,通过拉格朗日插值方法得到0℃等温线深度表征冻土深度,采取相关分析、合成分析及EOF分析等统计方法,研究了我国东部冬季季节性冻土的时空演变特征、同气温变化的相关及其与东亚冬季风的可能联系。结果表明:(1)贺兰山——岷山——大凉山一线以东的中国东部季节冻土深度总体呈现北深南浅、西厚东薄的空间分布特征,这与该地区的地理和气候特征密切相关。冻土深度的区域变化存在一定差异,变化显著的区域主要位于内蒙古中东部以及黄河中下游地区,与入侵我国的两条冷空气路径有一定的对应性。(2)近40年来,中国东部的季节冻土深度变小,南边缘北退,特别是80年代后期以来,冻土的退化趋势尤为显著。研究表明,突变大致发生在1987年,80年代冻土深度的降低速率最为剧烈。(3)冻土深度的变化与气温的波动关系密切。80年代以来,气温,尤其是最低气温的升高直接导致了冬季季节冻土深度的变浅。冻土与平均气温的相关分布存在区域差异,相关最显著的地区为华北地区,其次为西北地区东部,与东北地区的关系不甚密切,这可能和东北地区的积雪覆盖有关。冻土南边缘与气温的0℃线位置相近,两者的南北变动幅度和变化特点相似,不同经度上冻土南边缘与平均气温的0℃线相关显著。(4)季节冻土的异常变化与东亚冬季风的活动有密切的联系。强季风年,入侵我国冷空气偏强,气温偏低,导致我国大部分地区冻土深厚,特别是入侵我国的冷空气所经的东路和西北路区域,特征尤为明显,另外冻土南边缘有南扩的趋势,季节冻土区范围增加;弱季风年,情况大致相反,大部分地区冻土偏浅薄,南边缘北缩,在研究区东部这种北缩的响应最为敏感。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.2.1 早期冻土研究——冻土的分布特征研究

1.2.2 全球变暖背景下——冻土的变化特征研究

1.2.3 冻土变化的影响因子

1.2.4 冻土对气候变化及生态环境的影响研究

1.3 本文拟解决的问题

1.4 本文的研究目的与内容

第二章 资料与方法

2.1 资料介绍

2.1.1 地温资料

2.1.2 气温和降水资料

2.1.3 大气环流资料

2.2 方法介绍

2.2.1 皮尔逊(Pearson)相关分析及检验

2.2.2 资料标准化处理

2.2.3 合成分析和差值T检验

2.2.4 滑动平均

2.2.5 线性倾向估计

2.2.6 曼—肯德尔(Mann-Kendall)法

2.2.7 经验正交函数(EOF)分解法

第三章 中国东部冬季季节冻土深度的时空变化特征

3.1 研究区概况

3.2 中国东部冬季季节冻土的季节演变特征

3.3 中国东部冬季季节冻土深度的气候态和均方差

3.4 中国东部冬季季节冻土深度的时空演变特征

3.5 中国东部冬季季节冻土深度的分区特征分析

3.6 季节冻土南边缘的年际、年代际变化特征

3.7 小结

第四章 中国东部冬季季节冻土与气温变化的可能联系

4.1 中国东部季节冻土区气温的变化特征分析

4.2 中国东部冬季季节冻土与气温的可能联系

4.2.1 中国东部冬季季节冻土与气温的相关分析

4.2.2 区域性冻土变化与气温的关系分析

4.2.3 中国东部冬季季节冻土与气温的南边缘的关系

4.3 小结

第五章 中国东部冬季季节冻土深度异常与东亚冬季风的可能联系

5.1 东亚冬季风指数

5.2 东亚冬季风指数与中国东部冬季冻土深度的关系

5.3 冻土深度异常变化的同期大气环流特征分析

5.3.1 海平面气压场分析

5.3.2 850hPa风场

5.3.3 500hPa高度场

5.4 小结

第六章 结论与讨论

6.1 主要结论

6.2 讨论与展望

参考文献

致谢