中国主要不稳定积雪区积雪变化规律及成因研究

摘要

依据现有的研究，中国不稳定积雪区主要分布在102°E-120°E，30°N-43°N，其中包括一小部分稳定积雪区(青藏高原东边破和内蒙古东部地区)。本文利用全国700多站中属于研究区域的气象站从1951-2006年的逐日积雪日数、积雪深度、温度、降水资料和NCEP/NCAR再分析大气环流资料，采用相关分析、EOF、小波分析、线性趋势分析、合成分析等统计分析方法，研究了在全球变暖的大背景下，中国主要不稳定积雪区积雪的时空变化规律以及影响其变化的原因。取得的主要成果有： (1)研究区域积雪日数和积雪深度在主要不稳定积雪区为大范围的减少趋势，有少数台站的减少趋势通过了0.05的显著性水平检验，而在稳定积雪区为平缓的增加趋势。 (2)EOF研究结果表明研究区域积雪日数的异常可以分为三个主要的空间模态和6个气候区。第一模态为全区一致的偏多(少)型，近40a中大约有13a的积雪日数距平相似于这一模态；第二种类型为南多(少)北少(多)的相反分布型，相似年有7a；第三种类型为东多(少)西少(多)的东西相反分布型，相似年有2a。 (3)小波分析发现研究区域积雪变化存在显著的准18a周期。积雪的出现是不连续的，并且时间跨度很长，对积雪的季节变化研究发现积雪主要集中在11、12、1、2、3月，占到全年积雪日数的93％，我们以此时段作为积雪深度研究的主要时段--冬半年。 (4)冬半年温度和降水的变化直接影响积雪的变化，研究区域除个别台站外冬半年平均温度都呈显著的增加趋势，这与全球变暖的趋势基本一致，全区冬半年平均温度在1989年发生了突变。冬半年总降水量对整个研究区域来说呈平缓的增加趋势，并且主要反映了南部区降水量的变化，因为增加显著的地区主要在南部区，而河套和华北地区冬半年总降水量为减少的趋势，个别台站减少显著，呈现“南涝北旱”的格局。本文定义了冬半年总有效降雪量的概念，主要揭示降水量中固体降水的变化对积雪变化的影响，同时也反映了温度在积雪形成的初期对积雪的影响。研究区域冬半年总有效降雪量总的来说呈平缓的减少趋势，减少的趋势不显著。除青藏高原东边坡和太行山东侧地区外，其它地区大都呈减少的趋势。 (5)研究区域各气候分区的积雪变化原因不尽相同，1区(中部区)和3区(东部区)冬半年累积积雪深度的减少主要是由于该地区冬半年总降水量的减少和总有效降雪量的减少，其次为冬半年平均温度的升高而引起。2区(南部区)冬半年累积积雪深度的减少主要是由于冬半年平均温度的升高引起冬半年总有效降雪量的减少。该区域虽然总降水量是显著增加的，但由于气候变暖本来为降雪的量以降雨的形式发生，为积雪对气候变暖响应最敏感的区域。4区(北部区)和5区(东北部区)冬半年平均温度和冬半年总降水量的变化对冬半年累积积雪深度的变化都有影响。6区(西部区)冬半年累积积雪深度的增加主要是由于冬半年总降水量的增加，总有效降雪量也增加的缘故。 (6)冬季的大气环流形势决定了该年积雪的多寡，在正异常积雪年，500hPa高度场上表现为欧洲浅槽加深，乌拉尔山高压脊接近正常年份或偏弱，东亚大槽槽线比较竖直，海洋上西太平洋副高异常偏强；850hPa风场上表现为冷空气路径偏西，从青藏高原南侧绕流，亚洲东部地区盛行偏南风距平，冬季风减弱，西太平洋副高增强，偏西偏北，从而有利于降雪的产生；850hPa温度场在大陆上为温度负异常中心，西太平洋上为温度正异常中心，冷暖空气活动频繁，且交汇于河套及其邻近地区上空；200hPa上东亚西风急流偏弱，中心风速偏小，且急流出口区偏西；西南和东南方向的整层水汽输送增强，负异常积雪年反之。多雪年的异常程度明显要强于少雪年的异常程度。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1引言

1.2全球积雪变化规律的研究

1.2.1全球积雪分布

1.2.2中国积雪分布

1.2.3积雪变化趋势的研究进展

1.2.4积雪和大气环流相互作用研究进展

1.3本文拟研究的问题及论文安排

1.4研究的特色和创新之处

参考文献

第二章 资料和方法

2.1资料说明

2.2研究方法

2.2.1线性倾向估计

2.2.2小波变换

2.2.3经验正交函数(EOF)分解

2.2.4旋转经验正交函数(REOF)分解方法

参考文献

第三章 中国主要不稳定积雪区积雪日数时空变化规律研究

3.1引言

3.2资料和方法

3.3积雪日数的气候特征

3.4积雪日数异常的时空变化特征

3.4.1积雪日数的年代际差异

3.4.2积雪日数的空间异常摸态

3.4.3年际变化特征

3.4.4积雪日数年际变化的周期特征

3.4.5积雪日数年内变化特征

3.4.6积雪日数的气候分区及其突变特征

3.5本章小结

参考文献

第四章 不稳定积雪区积雪深度变化及与降水、温度之间的关系

4.1引言

4.2资料和方法

4.3冬半年累积积雪深度的时空演变特征

4.3.1时间变化特征

4.3.2空间变化特征

4.4冬半年平均气温的时空变化特征

4.4.1时间变化特征

4.4.2空间变化特征

4.5冬半年降水量的时空演变特征

4.5.1时间变化特征

4.5.2空间变化特征

4.6冬半年总有效降雪量的时空演变特征

4.6.1时间变化特征

4.6.2研究区域冬半年总有效降雪量的空间变化特征

4.7积雪变化与温度和降水的关系

4.8本章小结

参考文献

第五章 积雪异常的大气环流特征分析

5.1引言

5.2资料和方法

5.3结果分析

5.3.1 500hPa高度场特征

5.3.2 850hPa风场异常特征分析

5.3.3 850hPa温度场特征分析

5.3.4 200hPa纬向风特征

5.3.5整层水汽通量输送特征

5.4本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6.1研究的主要内容及结论

6.2研究的特色与创新点

6.3问题与展望

在学期间研究成果及参加科研

致谢