The Transitional Change of Climate in the East of Northwest China

  • Pengli MA ,
  • Jinhu YANG ,
  • Guoyang LU ,
  • Biao ZHU ,
  • Weiping LIU
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  • Lanzhou Regional Climate Center, Lanzhou  730020, Gansu, China

Received date: 2019-07-15

  Revised date: 2019-11-05

  Online published: 2020-08-28

Highlights

In the past half century, the eastern of Northwest China has experienced a warm and dry trend. In this century, this trend is to continue to maintain or change? For this issue, based on the latest observations from the National Meteorological Information Center, the variations of annual precipitation and mean temperature in the eastern of Northwest China were reanalyzed using some statistical methods. From the long-term trend, the winter precipitation in the eastern of Northwestern region is weakly increasing, and there is no obvious trend in summer, but the spring and autumn are decreasing. So it is the decreasing trend of spring and autumn that makes the annual precipitation decrease. Although the changes in precipitation in the year and the four seasons are not completely consistent, they have shown an increasing trend in the past 20 years since the beginning of this century, especially since 2010, the precipitation is more obvious. For the average temperature, the eastern of Northwestern region shows a significant warming trend, and it is more significant in the 1990s. In addition, the characteristics of the south and north regions of 36°N are not completely consistent. Since the beginning of this century, the region north of 36°N has shown a stage of cooling, while the area south of 36°N continues to show warming, but the warming rate is obviously slowed down. In terms of seasons, the average temperature of the four seasons in eastern of Northwestern has increased in the past 58 years. Compared with the south of the region from the mid-1980s to the end of the 1990s, the temperature increase in the north of 36°N is greater than south of 36°N. In the north of 36°N, the warming rate in the spring and summer of the first 10 years of this century has slowed down noticeably. Autumn and winter temperature has shown a stage of cooling, and the same as annual temperature. In the south of 36°N, the spring, summer and autumn have not shown obvious cooling in the past century, but they showed a stage of cooling in the late 1990s. The staged cooling makes the annual average temperature have no obvious change trend in the first 10 years of this century. In addition, whether it is north or south of 36°N, the temperature increase characteristic of the average temperature has changed from the beginning of this century, the temperature increase has slowed down, and even the stage has become cold. Therefore, the annual precipitation and average temperature in the eastern of Northwest China have undergone a turning point since the beginning of this century. Preliminary analysis found that this transitional change with increased precipitation, slower temperature increase and even phased cooling may be related to the conversion of PDO from warm phase to cold phase.

Cite this article

Pengli MA , Jinhu YANG , Guoyang LU , Biao ZHU , Weiping LIU . The Transitional Change of Climate in the East of Northwest China[J]. Plateau Meteorology, 2020 , 39(4) : 840 -850 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00093

1 引言

干旱化已经对中国北方的生存环境构成严重威胁(符淙斌等, 2002, 2006)。过去, 关于我国北方干旱化问题进行了大量研究, 发现华北和西北地区东部在全球变暖背景下呈现了干旱化特征, 特别是20世纪70年代以后干旱化进程尤为显著(黄荣辉等, 1999; 马柱国等, 2001; 张庆云等, 2003)。此外研究(马柱国等, 2005; 王春林等, 2019)还发现, 影响干旱的因素除了降水减少外, 增暖也是不可忽视的因子, 升温使得干旱化的强度和范围增加了4%~7%。因此西北地区东部的暖干化趋势早已成为众多学者的共识。然而马柱国等(2018)和文琼等(2018)近期发现, 虽然从1951 -2016年的长期趋势来看我国北方降水表现出减少趋势, 但是在2001 -2016年间却表现出了增多趋势, 而且降水的年代际尺度方差贡献占比远大于长期趋势变化, 据此提出2001年以来北方由干到湿的转型观点。此外尽管全球变暖早已是国际社会的共识, 但近年来关于全球变暖停滞问题引起了更多的关注(Franzke, 2014; Fyfe et al, 2014; Lovejoy, 2014)。在我国, 王绍武等(2014)葛全胜等(2014)苏京志等(2016)马转转等(2019)对此问题做了深刻探讨, 并提出在全球变暖停滞的大背景下我国部分地区自20世纪90年代末期以后也存在变暖减缓现象。那么西北地区东部自21世纪初以来是否真是由于增温减缓、 降水增多而发生了干湿转型?事实上早在十几年之前, 施雅风(2002, 2003)曾提出了西北地区从暖干向暖湿转型的假设, 而且认为尽管2000年之前西北地区东部仍然呈现暖干趋势, 但是将来有可能变化。为了回答以上问题, 全面客观地认识西北地区东部降水和温度的演变规律, 深入探讨气候转型非常必要。基于以上理由, 本文利用最新资料对西北地区东部的降水、 平均温度变化进行详细分析, 找出其变化的新特征, 在此基础上对其成因进行初步探讨, 从而为西北地区东部的短期气候预测提供参考依据, 进而为开发利用西北地区东部的气候资源和提高应对气候变化的能力提供技术支撑。

2 资料来源与方法介绍

2.1 资料来源

所用资料为国家气象信息中心提供的中国西北地区东部(青海、 甘肃、 陕西、 宁夏及内蒙古西部)154个气象台站(图1)1961 -2018年逐日降水和平均温度, 该资料经过质量控制和均一化订正(李庆祥等, 2010; 杨溯等, 2014)。文中涉及的地图是基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为GS(2019)1711的中国地图制作, 底图无修改。
图1 西北地区东部气象站点分布

Fig.1 Meteorological stations distribution in the east of Northwest China

2.2 太平洋年代际振荡(PDO

20世纪90年代, 部分学者(Zhang et al, 1997)利用近百年的海洋大气资料分析了太平洋的年代际变率时空结构, 发现北太平洋在20世纪20, 40和70年代存在着年代际振荡现象, 而且这种振荡与热带太平洋有关联, Mantua et al (1997)把这种现象称为太平洋年代际振荡(PDO), 若以太平洋海温异常作为定义, PDO可分为冷、 暖位相, 当PDO为暖位相时, 热带中东太平洋异常暖, 北太平洋中部异常冷, 而沿北美西岸却异常暖; 反之, 则为PDO冷位相。本文所用PDO指数来自http: //research.jisao.washington.edu/pdo/PDO.latest.txt

2.3 区域平均序列的计算

在计算区域平均时间序列时, 采用Jones et al(1996)提出的方法, 把整个区域按经纬度划分为2°×2°的网格, 将每个网格里所有站点的数据做算数平均, 得到各网格的值, 然后将各网格的值应用面积加权平均法, 得到该区域的时间序列, 公式为:
γ ̂ k = i = 1 m ( c o s θ i ) × γ i k i = 1 m c o s θ i
式中: γ ̂ k为第 k年区域平均值; i=1, 2, …, m m为网格数); γ i k为第 i个网格中第 k年的平均值; θ i为第 i个网格中心的纬度。

3 降水变化特征

3.1 不同时段年降水变化特征

为了系统分析西北地区东部年降水在不同时段特别是20世纪90年代以来的变化特征, 图2给出了1961 -1990, 1961 -2000, 1961 -2010和1961 -2018年四个时段年降水变化量空间分布。在1961 -1990年, 青海东部、 甘肃河西中东部、 甘肃东南部、 陕西南部以及内蒙古西部部分地区年降水呈增多趋势, 增幅基本为0~80 mm, 而其他区域呈减少趋势, 特别是甘肃陇东、 宁夏南部以及陕西中北部地区减少幅度较大, 为80~160 mm[图2(a)]。在1961 -2000年, 西北地区东部基本以黄河为界, 西部呈增多趋势, 东部呈减少趋势, 而且增多的幅度较小, 基本为0~40 mm, 减少的幅度较大, 大部分区域为80~200 mm[图2(b)]。在1961 -2010年, 降水变化特征同1961 -2000年基本相似, 黄河以西的增加幅度基本为0~40 mm, 黄河以东的减少幅度较1961 -2000年变小, 基本在40~160 mm[图2(c)]。在1961 -2018年, 年降水增多的区域略向东南拓展, 特别是内蒙古西部地区以及陕西北部部分地区降水也呈增多趋势, 此外相比1961 -2010年, 降水增幅略有增大, 部分站点为40~120 mm, 而降水减少的幅度明显减少, 基本小于120 mm [图2(d)]。
图2 不同时段年降水变化量空间分布(单位: mm)

Fig.2 Spatial distribution of annual precipitation change value in different periods. Unit: mm

为了进一步研究20世纪90年代、 21世纪00年代以及21世纪10年代年平均降水的变化特征, 图3给出了1991 -2000年、 2001 -2010年以及2011 -2018年三个时段年平均降水量同气候态(1981 -2010年平均降水量)差值的空间分布。从图3(a)可以看出, 甘肃河西东部、 内蒙古西部以及宁夏部分地区为正, 其他区域为负, 这说明20世纪90年代甘肃河西东部、 内蒙古西部以及宁夏部分地区年平均降水较多年平均偏多, 其他区域偏少, 特别在陕西南部偏少幅度非常明显。从图3(b)可以看出, 甘肃河西东部、 甘肃南部、 宁夏大部、 关中以及陕西西南部为负, 而其他区域为正, 这说明21世纪00年代甘肃河西东部、 甘肃南部、 宁夏大部、 关中以及陕西西南部年平均降水较多年平均偏少, 其他区域偏多, 同20世纪90年代平均降水相比, 降水偏多的站点明显增多, 降水偏少的站点偏少幅度明显减小, 特别是甘肃黄河以西以及陕西尤为明显。从图3(c)可以看出, 除了关中地区部分站点为负外, 其余区域为正, 这说明21世纪10年代除了关中地区部分站点年平均降水较多年平均偏少外, 其余区域均偏多, 同00年代平均降水相比, 几乎所有站点降水增多, 特别是甘肃陇东、 宁夏南部以及陕西北部增多尤为显著。
图3 不同年代年平均降水与常年平均降水差值的空间分布(单位: mm)

Fig.3 Different spatial distribution with annual average precipitation of different periods and multi‑year. Unit: mm

以上分析表明, 从长期变化趋势来看, 自1961年以来, 西北地区东部年降水整体呈减少趋势, 并且在20世纪90年代减少比较明显, 但是自2000年以来呈增加趋势, 而且21世纪10年代以来较00年代增多幅度更大, 特别是甘肃陇东、 宁夏南部及陕西北部增幅尤为明显。

3.2 年及各季降水的时间变化特征

已有研究表明, 半个世纪以来西北地区东、 西部降水呈跷跷板反向变化特征(张强等, 2019), 而且分界线基本上与黄河走向一致, 以上分析也发现同样的特征。因此为了更加详实地了解西北地区东部的降水变化特征, 本文对黄河以东的气象站点降水进行区域平均, 进而来分析西北地区东部降水变化特征。图4给出了西北地区东部降水距平百分率年际及年代际时间变化。春季降水[图4(a)]从长期趋势来看呈弱的减少趋势, 具体来看, 20世纪60年代初期到70年代末期呈显著减少趋势, 70年代末期到90年代初期呈增多趋势, 90年代初期到21世纪初又呈减少趋势, 而21世纪初以来呈显著的增多趋势。此外通过比较不同年代春季降水距平百分率[图4(f)], 发现60年代偏多明显, 70年代偏少, 80年代略偏多, 90年代和21世纪00年代偏少, 偏少幅度同20世纪60年代相当, 而2010年以后偏多明显。夏季降水[图4(b)]并没有明显的长期变化趋势, 具体来看, 20世纪60年代初到70年代中期呈显著减少趋势, 70年代中期到80年代初期呈显著增加趋势, 80年代初期到90年代末期又呈减少趋势, 90年代末期以来呈显著的增加趋势。通过比较不同年代夏季降水距平百分率[图4(f)], 发现60年代、 70年代、 90年代和21世纪00年代年代略偏少, 20世纪80年代和21世纪10年代偏多, 而20世纪80年代偏多更为明显。从长期变化来看秋季降水[图4(c)]呈弱的减少趋势; 具体来看, 20世纪60年代初期到90年代末期呈减少趋势, 而90年代末期以来呈增加趋势。通过比较不同年代秋季降水距平百分率[图4(f)], 发现20世纪60年代和21世纪10年代偏多明显, 20世纪90年代偏少明显, 70年代略偏多, 80年代略偏少。冬季降水[图4(d)]变化特征与其他三个季节差异较大, 从长期趋势来看呈弱的增加趋势, 具体来看, 从60年代初期到70年代中期呈增加趋势, 70年代中期到80年代中期呈减少趋势, 80年代中期到90年代初期呈增多趋势, 90年代初期到末期又呈减少趋势, 21世纪前10年又呈减少趋势, 而2010年以来呈增加趋势。通过比较不同年代冬季降水距平百分率[图4(f)], 发现20世纪60年代和90年代偏少明显, 70年代和80年代略偏多, 而21世纪00年代和10年代偏多明显, 00年代偏多尤为显著。从年降水[图4(e)]变化来看, 近58年来呈弱的减少趋势, 具体来看, 20世纪60年代初到70年代初呈减少趋势, 70年代初期到80年代中期又呈增多趋势, 80年代中期到90年代末期呈显著减少趋势, 90年代末期以来又呈显著的增多趋势, 而且自2010年以来除了个别年份外, 其余年份年降水较常年均偏多。比较不同年代年降水距平百分率[图4(f)], 发现20世纪60年代、 80年代和21世纪10年代偏多, 20世纪70年代、 90年代和21世纪00年代偏少, 相比较20世纪60年代和21世纪10年代偏多明显, 20世纪90年代偏少明显。
图4 西北地区东部不同季节和年平均的降水距平百分率年际(a~e)与年代际(f)变化

Fig.4 Interannual (a~e) and interdecadal (f) variations of seasonal and annual averageprecipitation anomaly percentage in the east of Northwest China

以上分析表明, 从近58年来西北地区东部降水长期变化趋势来看, 冬季呈弱的增多趋势, 夏季没有明显的变化趋势, 而春、 秋两季呈减少趋势, 由于冬季降水对全年降水的贡献较小, 因此正是由于春、 秋两季的减少趋势, 使得年降水从长期变化来看, 也呈减少趋势。从年代际变化来看, 虽然年及四季降水变化并不完全一致, 但表现出的共同特征是20世纪60年代到90年代降水总体呈减少趋势, 而之后呈增多趋势, 特别是2010年以后降水偏多明显。也就是说西北地区东部降水发生了从减少到增多的转折性变化。

4 平均温度变化特征

4.1 不同时段年平均温度变化特征

为了系统分析西北地区东部年平均温度在不同时段特别是20世纪90年代以来的变化特征, 图5给出了1961 -1990, 1961 -2000, 1961 -2010和1961 -2018年四个时段年平均温度变化量空间分布, 图5(a)表明, 1961-1990年, 甘肃东南部和陕西南部的年平均温度呈减少趋势, 减少幅度基本为0~0.5 ℃, 而其他区域基本呈增加趋势, 特别甘肃陇东、 宁夏、 内蒙古西部以及甘肃河西中东部增暖幅度较大, 为0.5~1.0 ℃; 图5(b)表明, 1961 -2000年, 陕西南部变化幅度较小, 为-0.5~0.5 ℃, 其他区域增暖幅度较大, 基本为0.5~1.5 ℃, 特别是36°N以北的甘肃河西东部、 甘肃陇东、 内蒙古西部以及宁夏地区增暖更明显; 1961-2010年[图5(c)], 同1961 -2000年比较, 陕西南部气温降低的站点均变为正值, 而且大多区域的变化量为0.5~3.5 ℃; 1961 -2018年[图5(d)], 同1961 -2010年变化量的空间分布极为相似, 整个甘肃东部也为一致的正值, 大多区域的变化量也为0.5~3.5 ℃。
图5 不同时段年平均温度变化量空间分布(单位: °C)

Fig.5 Spatial distribution of annual average temperature change value in different periods. Unit: °C

为了进一步研究20世纪90年代、 21世纪00年代以及10年代年平均气温的变化特征, 图6给出了1991 -2000年、 2001 -2010年以及2011 -2018年三个时段年平均温度同气候态(1981 -2010年平均温度)差值的空间分布。从图6(a)可以看出, 青海东部、 甘肃河西东部以及甘肃河东、 宁夏和陕西南部少部分站点为负值, 其余区域为正值, 大多数站点数值介于-0.3~0.3 ℃之间, 这说明20世纪90年代年平均温度同多年平均相比西北地区东部的部分站点偏高, 部分站点偏低, 但偏多站点较偏少站点更多。从图6(b)可以看出, 整个西北地区为一致的正值, 大多数站点的数值介于0~0.9 ℃之间, 这说明21世纪00年代西北地区东部年平均温度较多年平均相比一致偏高, 且同20世纪90年代相比大多站点的增幅在0.3 ℃以上, 此外从空间分布比较发现36°N以北区域的增幅略大于36°N以南区域。从图6(c)可以看出, 整个西北地区东部同样呈一致的正值, 且大多数站点的数值介于0~1.2 ℃, 这说明21世纪10年代整个西北地区东部年平均温度较常年继续偏高, 同21世纪00年代的增暖相比有所减缓, 大多数站点的增暖幅度在0.2 ℃以内, 从空间分布比较发现36°N以北区域减缓幅度要大于36°N以南区域。
图6 不同年代年平均温度同常年平均温度差值空间分布(单位: ℃)

Fig.6 Different spatial distribution of with annual average temperature of different periods and multi‑year. Unit: ℃

以上分析表明, 从近58年的长期趋势来看, 整个西北地区东部呈现出显著的变暖趋势, 由于20世纪90年代增暖幅度显著, 因此2000年以后温度偏高明显, 然而2000年以来的增温明显减缓, 21世纪10年代较00年代温度增幅较小, 而且36°N南、 北区域增温特征并不完全一致。

4.2 年及各季平均温度的时间变化特征

以上分析发现, 尽管从近58年的长期趋势来看, 整个西北地区东部呈现一致的变暖趋势, 但是其36°N的南、 北增暖特征并不完全一致。此外以上仅仅比较不同年代的变暖特征, 事实上西北地区东部变暖减缓的转折点并非正好在每个年代初, 因此为了更加详实地认识西北地区东部近58年的增暖特征, 本文以36°N为界, 并通过年际和年代变化来分别分析其南、 北的增暖特征。

4.2.1 北部年及各季平均温度的时间变化特征

图7给出了西北地区东部36°N以北区域平均温度距平的年际及年代际变化。春季[图7(a)]在20世纪60年代初期到80年代中期平均温度并没有明显的增加趋势, 而80年代中期以来呈显著的增暖趋势, 特别是在90年代中后期发生了增温突变。夏季[图7(b)]从20世纪60年代初期到70年代末期呈变冷趋势, 而70年代末期到90年代末期增暖显著, 特别在90年代中后期发生了增温突变, 虽然21世纪以来平均温度较高, 但总体呈现弱的变冷趋势。秋季[图7(c)]在20世纪60年代初期到末期呈变冷趋势, 而从60年代末期一直到2006年呈变暖趋势, 不过在2006-2012年期间呈变冷趋势, 而且21世纪以来的近20年增暖趋势不明显。冬季[图7(d)]在20世纪60年代初期到末期呈变冷趋势, 从60年代末期到21世纪初呈显著的增暖趋势, 而21世纪初到2012年又呈变冷趋势。从年平均温度距平[图7(e)]变化来看, 20世纪60年代初期到末期呈变冷趋势, 而60年代末期到90年代末期表现出显著的增暖特征, 90年代中后期发生了增温突变, 而90年代末期到2012年表现出变冷趋势, 2013年以来温度没有明显的趋势变化。通过比较各年代的平均温度距平[图7(f)], 发现不管是年还是四季均表现出一个共同变化特征, 从20世纪60年代到21世纪00年代一直表现出增暖特征, 而21世纪10年代与00年代相比, 春季温度偏高, 冬季温度偏低, 而夏、 秋季及年平均温度相当。
图7 西北地区东部36°N以北区域不同季节和年平均的温度距平年际(a~e)和年代际(f)变化

Fig.7 Interannual (a~e) and interdecadal (f) time variations of seasonal and annual averagetemperature anomaly in the area to the north of 36°N in the east of Northwest China

以上分析表明, 虽然西北地区东部36°N以北区域年及四季平均温度在不同阶段的变化特征并非完全一致, 但近58年来均呈增加趋势, 特别在21世纪维持较暖状态, 而且秋、 冬及年平均温度表现出了阶段性的变冷。此外近8年同21世纪00年代相比, 年平均温度变化不明显, 因此21世纪以来西北地区东部36°N以北区域的增温幅度明显减缓, 甚至出现了阶段性的变冷特征。

4.2.2 南部年及各季平均温度的时间变化特征

图8给出了西北地区东部36°N以南区域平均温度距平年际及年代际变化。春季[图8(a)]在20世纪60年代到80年代末期平均温度呈弱的减小趋势, 80年代末期到21世纪初表现为显著的增暖趋势, 21世纪初以来也呈增暖趋势, 但增暖幅度明显弱于80年代末期到21世纪初。夏季[图8(b)]在20世纪60年代初期到80年代初期平均温度呈显著减小趋势, 而在80年代初期到90年代末期呈显著增暖趋势, 而21世纪前10年维持稳定, 2010年以后又呈显著的增暖趋势。秋季[图8(c)]在20世纪60年代初期到70年代中期平均温度没有明显的变化趋势, 而在70年代中期以后呈增加趋势, 但增暖幅度弱于夏季。冬季[图8(d)]在20世纪60年代初期到90年代末期平均温度呈增加趋势, 但是在90年代末期到2012年呈减少趋势, 近6年来又呈增加趋势。从图8(e)可以看出, 20世纪60年代初期到80年代中期年平均温度呈减小趋势, 80年代中期到90年代末期呈显著增加趋势, 而90年代末期到2012年也没有明显的变化趋势, 近7年来又表现为明显的增暖趋势。通过比较各年代的平均温度距平[图8(f)], 发现不管是年还是四季均表现出一个共同变化特征, 从20世纪60年代到80年代温度变化不明显, 而20世纪80年代到21世纪00年代增温非常显著, 而21世纪10年代与00年代相比, 除了冬季温度降低外, 春、 夏、 秋及年平均温度均增加, 不过增加幅度并不显著。
图8 西北地区东部36°N以南区域不同季节和年平均的温度距平年际(a~e)和年代际(f)变化

Fig.8 Interannual (a~e) and interdecadal (f) time variations of seasonal and annual average temperature anomaly in the area to the south of 36°N in the east of Northwest China

总体来看, 西北地区东部在20世纪80年代中期到90年代末期均出现了显著的增暖特征, 21世纪初以来的增暖幅度均有所减缓, 但是36°N以南区域同36°N以北区域年及四季的平均温度的变化特征有所差异, 20世纪80年代中期到90年代末期的增暖幅度36°N以北区域显著于36°N以南区域, 而21世纪以来36°N以北区域的秋、 冬及年平均气温出现了阶段性的变冷, 而36°N以南区域只有冬季出现了阶段性变冷。因此21世纪以来西北地区东部36°N以南区域的增温减缓幅度要弱于36°N以南区域。

5 西北地区东部气候转折性变化的成因探讨

大量的研究已经表明, 亚洲地区的干旱半干旱区气候变化与PDO联系密切, 在中国北方的半干旱区, PDO的暖位相时期更易于出现干旱现象(杨修群, 2005; 马柱国等, 2006, 2007; Qian et al, 2014)。而降水偏少和温度升高都将会加速干旱化进程。那么西北地区东部这种降水增多、 增温减缓甚至阶段性变冷的转折性变化是否同PDO存在着联系呢?从9年滑动平均的PDO和西北东部降水距平百分率的时间序列[图9(a)]中可以看出, 虽然PDO的冷暖位相同西北地区东部降水增减趋势并不完全同步, 但在大多年份的确存在较好的对应关系, 在1973 -1976年和2003 -2012年PDO的冷位相年对应西北地区东部降水的增多趋势, 而在1981 -1999年PDO的暖位相对应西北地区东部降水的减少趋势, 即在PDO冷位相的22个年份中有17个年份对应降水增多趋势, 而在PDO暖位相的28个年份中有18个年份对应降水减少趋势。21世纪初以来西北地区东部降水由减少转为增多趋势的转折性变化可能同PDO由暖位相转为冷位相有关。
图9 西北地区东部降水和西北地区东部36°N以南、 以北区域平均气温及PDO指数9年滑动平均曲线

Fig.9 9‑year moving average curve of precipitation in eastern part of Northwest China, average temperaturein north and south of 36°N in the eastern part of Northwest China and the PDO index

图9(b)给出了9年滑动平均的PDO和西北地区东部36°N以南、 以北区域平均温度距平时间序列, 很明显发现在1980 -2003年的显著增温阶段, PDO呈暖位相, 而在1965 -1980年以及2003年以来的增温减缓甚至趋冷阶段, PDO均呈冷位相, 反过来看, 在PDO冷位相的22个年份中所有年份对应温度增温缓慢, 甚至发生阶段性变冷, 而在PDO暖位相的28个年份中有26个年份对应温度显著升高。因此21世纪初以来西北地区东部增温减缓甚至阶段性变冷也可能同PDO从暖位相转为冷位相有关。
以上的分析发现当PDO处于暖位相时, 西北地区东部呈现显著的增温趋势, 降水呈现减少趋势, 而当PDO处于冷位相时, 西北地区东部呈现增温减缓甚至变冷趋势, 降水呈现增多趋势, 21世纪初期起来的降水增多、 增温减缓甚至阶段性变冷可能是由PDO处于冷位相所致, 当然西北地区东部36°N南、 北温度变化的不完全同步性可能是其他原因所致, 我们另文分析, 暂且不做讨论。

6 结论与讨论

基于最新资料, 对近58年来西北地区东部降水和平均温度的变化特征进行了详细分析, 主要结论如下:
(1) 从长期趋势看, 西北地区东部冬季降水呈弱的增加趋势, 夏季降水没有明显的变化趋势, 而春、 秋两季的降水呈减少趋势, 由于冬季降水对全年降水的贡献较小, 所以正是春、 秋两季的减少趋势, 使得年降水从长期变化来看也呈减少趋势。虽然年及四季降水变化并不完全一致, 但21世纪初以来的近20年均呈增加趋势, 特别是2010年以后降水偏多明显。也就是说西北地区东部降水在21世纪初发生了从减少到增多的转折性变化。
(2) 从长期趋势来看, 整个西北地区东部呈现出显著的变暖趋势, 而且20世纪90年代的增暖幅度比较显著, 此外36°N南、 北变化特征并不完全一致, 21世纪初以来, 在36°N以北的地区呈现出了阶段性的变冷, 而36°N以南的地区虽然继续呈现出变暖的趋势, 但是变暖幅度明显减缓。分季节来看, 近58年来整个西北地区东部四季的平均温度均呈增加趋势, 特别在21世纪以来维持较暖状态, 相比较36°N以北区域在20世纪80年代中期到9年代末期的增温幅度大于36°N以南区域, 36°N以北区域21世纪的前10年春、 夏两季的增暖幅度明显减缓, 秋、 冬两季呈现出阶段性的变冷, 从而使得年平均温度也呈现出了阶段性的变冷。而36°N以南区域春、 夏、 秋三季21世纪以来并未表现出明显的阶段性变冷, 但是冬季却在20世纪90年代末期到2012年呈现阶段性的变冷, 正是由于冬季的阶段性变冷使得年平均温度在21世纪初的前10年没有明显的变化趋势。此外不管是36°N以北还是以南区域, 21世纪初以来平均温度的增温特征发生了转折性变化, 增温减缓, 甚至出现了阶段性的变冷。
(3) 分析发现PDO同西北地区东部年降水和平均温度的年代际变化特征存在较好的关系, 当PDO处于暖位相时, 西北地区东部平均温度呈现出显著的增温趋势, 降水呈现减少趋势, 而当PDO处于冷位相时, 西北地区东部平均温度呈现出增温减缓甚至变冷趋势, 降水呈现增多趋势, 21世纪初期的降水增多、 增温减缓甚至阶段性变冷的转折性变化可能是由PDO从暖位相转为冷位相所致。
众多研究已经表明, 中国北方的干湿长期变化趋势呈“西湿东干”型分布格局(Ma et al, 2003; 马柱国等, 2005, 2007), 而西北地区东部处于干旱趋势, 此外全球变暖也是国际社会的共识, 而且预估结果(江志红等, 2008)表明未来的变暖将更为显著, 而21世纪以来西北地区的降水增多、 增温减缓甚至阶段性变冷的转折性变化是阶段性的还是长期的这更是我们今后应该关注的焦点, 因为气候的转折性变化将直接影响政府应对气候变化的措施与对策。
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