近50年全球对流层气温变化趋势检测

论文摘要

多年以来，利用无线电探空仪观测资料、卫星MSU资料和再分析资料，研究者对高空温度变化趋势作了大量的分析，取得了许多重要成果。在对高空气候资料的选用上，较多依赖于全球再分析资料，但由于再分析数据来源比较复杂，同化分析技术各不相同，长时间序列存在非均一性问题。到目前为止，全球高空气候变化还没有一致的结论，特别是再分析资料、卫星遥感资料的结论也难以说服越来越多的研究者。因此，开发利用高空探测数据进行高空气候变化分析，始终是一个重点方向。本文采用美国国家气候资料中心（NCDC）研制的全球探空资料IGRA（Integrated Global Radiosonde Archive）1963—2006年共44年的温度月平均资料研究全球对流层各高度层温度变化趋势，并结合NCEP、ECMWF再分析数据和Hadley中心的数据集，对全球高空气温变化趋势进行对比分析，以便甄别IGRA分析结果的科学性和可靠性。本文的主要工作和结论如下：1)对IGRA月平均温度数据，利用薄盘滤波样条法（thin plate smoothing splines）研制一套较高质量的全球探空气温网格化数据集IGRA Grid。2) IGRA Grid数据集能够比较真实地反映全球对流层的气温变化，具有一定的科学性。它的5°×5°网格点数据值没有缺测，明显优于HadAT2。在对流层中下层，IGRA Grid与HadAT2、ERA-40的全球年平均气温变化速率接近，变化趋势相似；在对流层中上层，IGRA Grid（1979-2006）与NCEP／DOE（R-2）的气温变化趋势相似；在平流层下层100hPa，IGRA Grid的气温下降速率略大于HadAT2，明显大于ERA-40，三者远小于NCEP／DOE（R-2）。这些结论有力地证明了该数据集的可靠性。3) IGRA Grid数据集对全球高空气温变化趋势检测表明：①从1000hPa（近地面层）往上一直到400hPa（对流层中层），1963～2006年全球年平均气温均上升了0.6℃左右，增温速率为0.18±0.02℃／10a，其中850hPa的增温速率略大；100hPa等压面上（平流层低层）气温呈明显的下降趋势，变冷速率为0.3～0.5℃／10a。②对于北半球高纬度地区，1000、850hPa等压面的冬季增温速率明显大于夏季增温速率，即近地面层及对流层下层冬季的增温趋势比夏季更强。到500hPa，夏季的增温速率明显大于冬季。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• §1.1 高空大气温度变化研究进展
• §1.2 研究目的、意义和主要内容
• 第二章 资料和方法
• §2.1 本文所用资料
• §2.2 统计方法
• §2.3 插值方法和方案设计
• §2.4 插值效果检验
• 第三章 IGRA Grid数据集对全球高空气温变化趋势检测
• §3.1 对流层各高度全球年平均的气温距平变化趋势
• §3.1.1 0000UTC气温距平变化趋势
• §3.1.2 1200UTC气温距平变化趋势
• §3.1.3 0000UTC与1200UTC平均的气温距平变化趋势
• §3.2 不同季节对流层气温距平变化趋势
• §3.2.1 0000UTC不同季节的气温距平变化趋势
• §3.2.2 1200UTC不同季节的气温距平变化趋势
• §3.2.3 0000UTC与1200UTC平均的不同季节气温距平变化趋势
• §3.3 不同纬度带对流层气温距平变化趋势
• §3.3.1 0000UTC气温距平变化趋势
• §3.3.2 1200UTC气温距平变化趋势
• §3.3.3 0000UTC与1200UTC平均的气温距平变化趋势
• 第四章 IGRA Grid数据集在全球高空气温趋势检测中的表现—与其它数据集的比较
• §4.1 资料及计算方法
• §4.2 分析与比较
• §4.2.1 对流层不同高度四个数据集全球年平均气温距平变化曲线比较
• §4.2.2 对流层不同高度四个数据集不同区域气温距平变化趋势比较
• §4.2.3 其它方面的比较
• §4.3 本章小结
• 第五章 结论
• §5.1 全球年平均气温变化趋势
• §5.2 不同季节全球平均气温变化趋势
• §5.3 对流层不同纬度带气温变化趋势
• 附录
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢
• 附图