高慶九，張榮，管兆勇

(南京信息工程大學1．氣象災害省部共建教育部重點實驗室;2．大氣科學學院，江蘇南京210044)

近50 a來華北地區(qū)負積溫變化特征

高慶九1，2，張榮1，2，管兆勇1，2

(南京信息工程大學1．氣象災害省部共建教育部重點實驗室;2．大氣科學學院，江蘇南京210044)

利用華北地區(qū)62個氣象站1961—2008年冬季日平均氣溫資料和NCEP/NCAR再分析資料，運用經驗正交函數分解(empirical orthogonal function，EOF)、旋轉經驗正交函數分解(rotated empirical orthogonal function，REOF)、Morlet小波和合成分析等方法，分析了華北地區(qū)負積溫變化特征及同期環(huán)流背景場的變化特征。結果表明，1)華北負積溫具有全區(qū)一致性增加的特點，其中山西北部增加明顯。2)由于華北地區(qū)東部和西部負積溫增長幅度不同，可將華北地區(qū)分為2個區(qū)域。兩區(qū)負積溫均有突變，其中Ⅰ區(qū)負積溫的突變年份為1988年，Ⅱ區(qū)負積溫的突變年份為1986年，Ⅰ區(qū)負積溫存在3～6 a周期振蕩，Ⅱ區(qū)負積溫存在2～4 a周期振蕩。3)北半球冬季環(huán)流場的變化與華北負積溫異常有一定相關關系。合成分析的結果表明，在近地面層，偏冷年西伯利亞高壓偏強，華北冬季偏冷，負積溫絕對值偏大;在對流層中層，東亞大槽及烏拉爾山高壓脊為主要影響系統(tǒng)，東亞大槽較深、烏拉爾山脊偏強，冷空氣活動偏強;偏暖年則反之。

氣候變化;負積溫;突變;環(huán)流特征

Abstract:Based on the observed daily temperature data from 62 stations in North China and NCEP/ NCAR reanalysis data from 1961 to 2008，the characteristics of negative accumulated temperature(NAT) change in North China and its circulation background were studied through methods such as EOF，REOF，and wavelet analysis．Results show that:1)the NAT in North China increased consistently，especially in Northern Shanxi Province;2)The NAT in North China can be divided into two subdivisions because the NAT increasing amplitudes were different in east and west．There were both abrupt changes in the west and east of North China，occurring in 1988 and 1986 respectively．A 3—6 years'cycle period was found in the west of North China while it was 2—4 years in the east of North China;3)Changes of Northern Hemisphere winter atmospheric circulation had a close relation with the NAT anomalies in North China．Further composite analysis showed that cold periods were represented by stronger Siberian High，colder winter in North China and larger NAT’s absolute value near the ground while the main influence systems were theEast Asian trough and Ural ridge in the middle troposphere．The stronger Ural ridge and the deeper East A-sia trough made the cold air activity stronger in North China．In warm periods，it was the opposite situation．

Key words:climate change;negative accumulated temperature;abrupt change;circulation features

0 引言

氣候變化與生態(tài)環(huán)境存在著密切的關系，它們相互影響、相互作用(孫鳳華等，2006;譚方穎等，2009)。氣候持續(xù)變暖，對我國自然生態(tài)環(huán)境和經濟生產、生活構成威脅，影響著人類的生存環(huán)境及社會經濟的發(fā)展，尤其對農業(yè)生產的影響更為重要。近些年來，全球氣候變暖問題已成為我國及國際社會關注的重大問題(李克讓等，1990;陳隆勛等，1991;丁一匯和戴曉蘇，1994;施雅風，1995;丁一匯，2002;IPCC，2007)。翟盤茂和任福民(1997)發(fā)現進入20世紀80年代，伴隨全球變暖加劇，中國的氣候異常事件頻繁發(fā)生。而20世紀80年代中后期以來連續(xù)出現暖冬，導致了冬季負積溫減少，對社會經濟、農業(yè)、環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產生了一系列影響(劉德祥等，2005;高桂芹和齊作輝，2007;楊小利和辛吉武，2007)。負積溫是日平均氣溫小于等于0℃的累積值，是表達冬季冷暖的重要參數，是重要的農業(yè)氣候生態(tài)指標之一。一個地區(qū)負積溫的高低，直接制約著當地林木、果樹和農作物的安全越冬，而且也影響農業(yè)病蟲害的發(fā)生蔓延，農藥施用量的多少(陳建文等，2003;李軍等，2008)。對此，陳建文等(2003)研究了負積溫變化趨勢并對未來幾年冬季冷暖狀況進行預測。孫蘭東(2008)發(fā)現西北地區(qū)低于0℃負積溫表現為全區(qū)一致增加趨勢，平均氣候傾向率為52．9℃·d/(10a);譚方穎等(2009)發(fā)現華北平原低于0℃負積溫絕對值總體表現為“階梯式”減少。但以往對負積溫的研究主要集中在其氣候變化特征上，對其環(huán)流背景及其與大氣環(huán)流之間的關系研究較少。而負積溫的這種變化是在全球變暖的氣候背景之下，與我國冬季溫度變化、與大氣環(huán)流的異常都有非常密切的關系。中高緯度環(huán)流異?？墒骨秩胫袊睦淇諝饣顒赢惓?，是導致中國冬季氣溫異常的直接原因(Huang et al．，2007)。其中北大西洋濤動(Northern Atlantic Oscillation，NAO)作為北半球氣候年際變化的主要源地，很多研究(武炳義和黃榮輝，1999;龔道溢和王紹武，2000;王永波和施能，2001;Lu et al．，2007)已經證實其與中國乃至北半球冬季地面氣溫變化有較好的相關關系。武炳義和黃榮輝(1999)研究了冬季北大西洋濤動異常變化與東亞冬季風的關系，發(fā)現冬季當NAO正(負)異常，對應北大西洋亞速爾高壓和冰島低壓同時加強(減弱)時，西伯利亞高壓和東亞冬季風加強(減弱)，亞洲大陸北部氣溫顯著偏低(高)。王永波和施能(2001)發(fā)現冬季強NAO年，我國冬季東北東部、華北北部、西北地區(qū)易出現暖冬。

本文通過分析華北地區(qū)負積溫的變化特征及同期的環(huán)流背景特征，了解負積溫變化特征及其與環(huán)流之間的關系，以期提高對災害性天氣氣候事件的預測，為發(fā)展設施農業(yè)、調整農業(yè)產業(yè)結構提供參考依據。

1 資料及研究方法

所用資料為中國氣象局中國氣象科學數據共享服務網提供的1961—2008年中國大陸743站日平均溫度資料和國家自然科學基金委地球科學部南京信息工程大學大氣資料服務中心提供的NCEP/ NCAR逐月再分析資料。根據地理位置選取華北地區(qū)(111～122°E，34～41°N)為研究區(qū)域(何春和何金海，2003)(圖1)，其中62個站點分布較為均勻。

選用華北地區(qū)62站1961—2008年冬季(12月—次年2月)日平均溫度資料，首先對個別臺站的缺測資料進行線性插值處理，缺測值取該站點前后兩日實測值的平均。經過插值處理后62個測站資料具有較好的連續(xù)性。在此基礎上計算出各站點逐年冬季負積溫作為研究對象，采用經驗正交函數分解(empirical orthogonal function，EOF)、旋轉經驗正交函數分解(rotated empirical orthogonal function，REOF)、氣候傾向率、Mann-Kendall突變檢驗和Morlet小波分析等方法分別對華北地區(qū)冬季負積溫的時空變化特征及其突變和周期特征進行分析，并對華北冷暖冬時期環(huán)流特征進行初步分析。

圖1 華北地區(qū)62站分布Fig．1Distribution of the 62 stations in North China

2 負積溫的變化特征

2.1 負積溫的氣候傾向率及標準差變化

為定量分析負積溫隨時間變化趨勢，引入氣候傾向率來研究華北地區(qū)負積溫近50 a來的變化特征。

由圖2a可見，華北地區(qū)負積溫的傾向率在全區(qū)均為正值，表現為全區(qū)負積溫一致性增加，負積溫絕對值減小。負積溫氣候傾向率從南向北逐漸增加，負積溫的氣候傾向率大于45℃·d/(10 a)的區(qū)域位于山西北部地區(qū)和河北西部地區(qū)。在華北南部緯向變化特征較為明顯，反映出緯度效應的影響。在華北北部出現兩個中心，一個是在華北西北部，另一個是華北東北部，中心值分別為70℃·d/(10 a)和45℃·d/(10 a)。最大值出現在太行山區(qū)和呂梁山區(qū)等海拔較高的地區(qū)，最小值出現在河南大部分地區(qū)，每10 a增加了15℃·d。區(qū)域平均氣候傾向率為35.7℃·d/(10 a)，從增溫的幅度上看，37°N以北地區(qū)的氣候傾向率華北西部大于東部，37°N以南地區(qū)的氣候傾向率東部大于西部，北部大于南部，這與張友姝等(2002)的結論“從華北西部的增溫幅度比東部大”基本一致。另外，有59個站負積溫上升趨勢通過α=0.05顯著性水平檢驗，只有河曲、承德和許昌未通過顯著性檢驗。

從華北負積溫的標準差(圖2b)可以看出，華北北部存在兩個大值中心，變化最大的區(qū)域主要在山西北部地區(qū)。華北地區(qū)負積溫標準差隨緯度增加，從沿海向內陸增加，與圖2a有類似的變化特征。

2.2 負積溫的時空變化特征

綜上可見，華北負積溫的長期變化趨勢是增加的，且在空間上有所差異，本文運用EOF方法分析其時空變化特征。為了消除測站因地理位置引起的平均值和變率差異的影響，首先對華北地區(qū)62站48 a冬季負積溫進行標準化處理，然后進行EOF分析，各特征向量的方差貢獻率和累積貢獻率見表1。其中前2個特征向量的累積方差貢獻率達到了86.09%，各特征向量收斂速度很快，且均滿足North提出的誤差估計(魏鳳英，1999)，能反映出華北地區(qū)冬季負積溫的主要分布特征。

表1 前2個主分量旋轉前和旋轉后的方差貢獻Table 1Contributions of the two leading EOF and REOF modes to the total variance%

圖2 華北地區(qū)(1961—2008年)負積溫氣候傾向率分布(a;單位:℃·d/(10 a))及標準差分布(b;單位:℃·d)Fig．2The distribution of(a)climatic tendency ratio(℃·d/(10 a))and(b)mean square deviation(℃·d)of the negative accumulated temperature in North China during 1961 and 2008

第一特征向量的累積方差貢獻為79.69%，第一特征向量場(圖3a)全區(qū)符號一致，表明華北地區(qū)負積溫的整體變化特征為冬季區(qū)域性的一致偏冷或偏暖。EOF第一時間系數(圖3b)表現出在波動中上升的特點，在1985年之前時間系數多為負值，之后則多為正值，1985年前后是負值轉向正值的轉折點。說明華北地區(qū)負積溫自1961年以來是不斷增加的，1985年以前負積溫距平為負值，是偏冷期，1985年以后負積溫距平為正值，是偏暖期。從時間系數的線性趨勢可以看出，自1961年以來負積溫具有明顯的單調上升的特征，即自1961年以來負積溫絕對值整體是減小的，與上節(jié)氣候傾向率的結果一致。圖3c給出了第二特征向量分布，其中山西和河北西北部為負值區(qū)域，其余地區(qū)為正值區(qū)域，華北地區(qū)西部和東部呈反向變化的特征;其時間系數(圖3d)的年際變化特征較為明顯，線性趨勢為微弱的減小趨勢，從90年代中后期開始負值較多，而之前正值較多。

2.3 負積溫變化的區(qū)域差異

氣候傾向率、標準差分析及EOF分析表明，華北地區(qū)負積溫變化在全區(qū)一致的基礎上，東部和西部存在一定的差異。為了進一步突出局部特征，采用旋轉經驗正交函數進行客觀分區(qū)。選取累積方差貢獻大于等于80%作為指標，確定旋轉特征向量的個數。對提取的EOF前兩個特征向量進行旋轉，從表1可以看出，旋轉后各模態(tài)解釋方差貢獻要比旋轉前分布均勻。REOF提取的第一特征向量的空間載荷(圖4a)表現為全區(qū)正值分布，說明負積溫具有顯著的空間一致性，第一特征向量載荷值由北向南逐漸增加。第二特征向量的空間載荷(圖4b)為全區(qū)一致性負值分布，也說明了負積溫的空間一致性，除山東中部地區(qū)外，第二特征向量載荷值也呈現出由北向南增加的趨勢，高載荷區(qū)位于山西大部分地區(qū)。以載荷值大于0.6作為分區(qū)標準，對華北地區(qū)負積溫變化進行分區(qū)，各區(qū)域的重疊部分最小，只有承德、沂源和濰坊這三個站，依據兩載荷值較大的一個確定歸屬，最終將華北地區(qū)負積溫分為兩個區(qū)(圖5)。Ⅰ區(qū)平均負積溫為－695.9℃·d，Ⅱ區(qū)平均負積溫為－226.5℃·d。由圖5可見，大致以太行山為界，Ⅰ區(qū)包含14個站，Ⅱ區(qū)包含48個站，其中Ⅰ區(qū)所在區(qū)域為太行山及其以西高原和山區(qū)，其平均溫度和負積溫分布(圖略)等均與Ⅱ區(qū)有明顯差異，這種分布顯然與地形及海洋影響有關(顧庭敏，1991)。

圖3 華北地區(qū)負積溫EOF分析的第一(a，b)、第二(c，d)特征向量的空間分布(a，c)及其時間系數(b，d;直線為線性趨勢)Fig．3Spatial patterns of the(a)EOF1，(c)EOF2 of the negative accumulated temperature in North China and the time coefficient of(b)EOF1 and(d)EOF2(Straight line denotes the linear trend)

圖4華北地區(qū)負積溫REOF第一(a，b)、第二(c，d)旋轉載荷向量的空間分布(a，c;陰影區(qū)表示載荷絕對值大于等于0.6的區(qū)域)及其時間系數(b，d;直線為線性趨勢)Fig．4Spatial patterns of the(a)REOF1，(c)REOF2 of the negative accumulated temperature in North China and the time coefficient of(b)REOF1 and(d)REOF2(Shaded areas denotes areas with values larger than 0.6;straight line denotes the linear trend)

圖6 為華北地區(qū)Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)負積溫時間序列。由圖可見，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)負積溫總體呈上升趨勢，其中Ⅰ區(qū)冬季負積溫絕對值較大，說明Ⅰ區(qū)較冷，負積溫的線性變化趨勢大于Ⅱ區(qū)，每10 a平均增加55.5℃·d，通過了α=0.05的顯著性檢驗。1967年為Ⅰ區(qū)負積溫絕對值最大年(－1 093.4℃·d)，最小年為1998年(－466.1℃·d)。Ⅱ區(qū)負積溫絕對值較小，和Ⅰ區(qū)相比，Ⅱ區(qū)偏暖，負積溫的線性變化沒有Ⅰ區(qū)明顯，每10 a平均增加29.9℃·d。Ⅱ區(qū)負積溫絕對值最大年為1967年(－416.7℃·d)，最小年為2006年(－111.2℃·d)。兩區(qū)負積溫的相關系數為0.84，通過0.01的顯著性檢驗，說明兩區(qū)負積溫變化一致，只是數值上差異明顯。

2.4 華北地區(qū)各區(qū)域負積溫的突變檢驗

圖5 華北地區(qū)負積溫分區(qū)Fig．5Subdivisions of the negative accumulated temperature in North China based on REOFs

為進一步分析各區(qū)域負積溫的突變特征，采用Mann-Kendall(M-K)法對各區(qū)域標準化負積溫序列進行突變檢驗。它是一種非參數統(tǒng)計檢驗方法，可分析時間序列資料的變化趨勢和突變點。圖7給出了華北兩個區(qū)域負積溫的M-K檢驗結果，其中UF曲線為負積溫的順序統(tǒng)計量曲線，UB曲線為負積溫逆序統(tǒng)計量曲線。由圖7可見，Ⅰ區(qū)負積溫突變發(fā)生在1988年，從1993年開始，負積溫顯著增加。Ⅱ區(qū)1986年前后負積溫發(fā)生突變，從1990年開始，負積溫顯著增加。在全球變暖的大背景下，華北地區(qū)負積溫的增加是與冬季氣溫的增加同步的(張友姝等，2002)。 a尺度的振蕩，高值集中在1975年前后和1998—2008年。由圖8b可見，2～4 a尺度的振蕩集中在20世紀70年代初到80年代初，另外，在1998—2007年存在2～3 a的振蕩。

通過以上分析可知:1)Ⅰ區(qū)負積溫的絕對值明顯大于Ⅱ區(qū)，線性變化也比較顯著，這與翟盤茂和任福民(1997)發(fā)現“最低溫度在全國呈普遍增溫趨勢，在高緯地區(qū)增暖最明顯”的結論相一致。2)兩區(qū)的突變時間和周期變化特征都比較類似，Ⅰ區(qū)負積溫的突變年份為1988年，Ⅱ區(qū)負積溫的突變年份為1986年。3)Ⅰ區(qū)存在3～6 a尺度的振蕩，Ⅱ區(qū)存在2～4 a尺度的振蕩。

3 大氣環(huán)流的變化特征

2.5 華北地區(qū)各區(qū)域負積溫周期分析

鑒于Morlet小波在分析中已得到廣泛應用，其性能也經過驗證，本文選用了Morlet小波作為母小波對華北兩個區(qū)的負積溫的周期變化進行分析。圖8為區(qū)域I、區(qū)域II平均負積溫小波變換能譜(考慮了邊界效應和噪音影響)。由圖8a可見，能量最強的振蕩主要是3～6 a尺度的振蕩，主要集中在20世紀60年代中期到70年代初期;其次還存在2～3

3.1 冷暖冬年的劃分

大氣環(huán)流異常是造成天氣氣候異常的直接原因，而負積溫的大小與大氣環(huán)流的異常有必然的關系。以往的研究表明，NAO對歐亞大范圍冬季氣溫具有一定影響(任廣成，1990;Hurrell，1996;Dugam et al．，1997;龔道溢和王紹武，1999)。王曉騰等(2010)發(fā)現NAO通過影響大氣環(huán)流而影響我國的天氣氣候。譚桂容等(2010)發(fā)現，2008年1月中國大范圍氣溫異常偏低，其異常變化與同期北大西洋西風急流及其相聯(lián)系的北大西洋濤動遙相關環(huán)流異常有密切的關系。因此有必要對冷、暖冬年所對應的500 hPa高度場和海平面氣壓(sea-level pressure，SLP)場進行合成分析，了解冷暖冬年環(huán)流特征。由于負積溫既可以表示冬季寒冷強度，又可以表示寒冷強度累積，所以本文用負積溫來劃分冷冬和暖冬年，既可以克服極端最低氣溫僅反映冷和暖的短時概念、缺乏寒冷強度累積效應，又可以避免用冬季平均氣溫反映冷冬和暖冬時各年之間差異甚微，不好區(qū)分的弊病(陳建文等，2003)。按照區(qū)域平均負積溫標準化距平(圖9)小于－1為冷冬年，大于1為暖冬年，得到1988、1994、1998、2001、2003、2006年6 a為暖冬年，1963、1966、1967、1968、1971、1976、1983、1984年8 a為冷冬年。

圖6 華北地區(qū)Ⅰ區(qū)(a)、Ⅱ區(qū)(b)負積溫年際變化(虛線為線性趨勢)Fig．6Annual variation of the negative accumulated temperature in(a)areaⅠand(b)areaⅡin North China (dashed line denotes the linear trend)

圖7 華北地區(qū)Ⅰ區(qū)(a)、Ⅱ區(qū)(b)負積溫的M-K檢驗曲線(直線為α=0.05顯著性水平臨界值;實心圓點線為UF曲線;空心圓點線為UB曲線)Fig．7Climatic catastrophic feature of the negative accumulated temperature in(a)area I and(b)areaⅡin North China detected by the M-K technique(straight lines denote the threshold of α=0.05;solid dots denote UF curve;hollow dots denote UB curve)

圖8 華北地區(qū)Ⅰ區(qū)(a)、Ⅱ區(qū)(b)負積溫的小波分析的能譜(陰影區(qū)通過α=0.01的顯著性檢驗)Fig．8Wavelet energy spectrum of the negative accumulated temperature in(a)areaⅠand(b)areaⅡin North China (shaded areas denotes the significance at 99%confidence level)

3.2 冷、暖冬年500 hPa高度場特征

圖10a給出了暖冬年500 hPa高度距平合成場，在北大西洋經歐洲大陸到中國北方地區(qū)，有一波列結構的環(huán)流異常，呈現NAO異常特征。三個顯著正距平中心分別位于貝加爾湖地區(qū)，北美大陸和西歐東南地區(qū)，從極地伸出兩個負距平中心，一個位于挪威海附近地區(qū)，一個位于阿拉斯加附近地區(qū)。負距平中心都位于極區(qū)附近，說明極渦收縮在極圈內，冷空氣主要在中高緯活動，不易南下。在“南高北低”的環(huán)流形勢背景下，不利于高緯度的冷空氣向中、低緯度擴散，造成東亞地區(qū)偏暖，華北地區(qū)負積溫的絕對值偏小。歐亞大陸的距平為“正負正”波列分布，我國中東部地區(qū)為正距平區(qū)，這表明較常年而言，東亞大槽較淺，槽后的西北氣流較弱，造成華北地區(qū)冬季負積溫偏高，形成暖冬年。冷冬年所對應的環(huán)流形勢(圖10b)與暖冬年相反。極地正距平中心，一端伸向北美大陸，一端伸向亞洲地區(qū)。顯著的負距平中心位于東亞地區(qū)，說明東亞大槽加深或槽的位置異常，在“北高南低”的環(huán)流形勢背景下，有利于高緯度的冷空氣向中、低緯度擴散，有利于東亞大槽持續(xù)穩(wěn)定，造成東亞地區(qū)冬季偏冷。由差值合成場(圖10c)可見，東亞地區(qū)為顯著正距平，東亞大槽減弱。另外，烏拉爾山高壓脊減弱，不利于冷空氣的輸送。

圖9 華北地區(qū)負積溫的標準化曲線Fig．9Standardized curve of the negative accumulated temperature in North China

3.3 冷、暖冬年SLP場特征

圖10 華北冬季500 hPa高度距平場合成(單位:gpm;陰影區(qū)通過α=0.05的顯著性檢驗) a．暖期;b．冷期;c．暖期與冷期差值Fig．10Composite winter 500 hPa height field in(a)warm periods and(b)cold periods in North China，and(c)composite difference field between warm periods and cold periods(units:gpm;shaded areas denote the significance at 95%confidence level)

圖11華北冬季北半球海平面氣壓距平場合成(單位:hPa;陰影區(qū)通過α=0.05的顯著性檢驗) a．暖期;b．冷期;c．暖期與冷期差值Fig．11Composite SLP field in(a)warm periods and(b)cold periods in North China，and(c)composite difference field between warm periods and cold periods(units:hPa;shaded areas denote the significance at 95%confidence level)

圖11 為華北冷暖期海平面氣壓場合成。由圖11a可見，極地高緯地區(qū)為負距平所覆蓋，中低緯地區(qū)為正距平，正距平中心分別位于地中海附近地區(qū)、青藏高原附近地區(qū)和北美洲西部地區(qū)。負距平中心位于斯堪的納維亞半島附近地區(qū)，說明西伯利亞高壓顯著減弱。亞洲大陸與西北太平洋氣壓距平分布必然使東亞冬季風偏弱，不利于冷空氣輸送至中低緯地區(qū)，冬季偏暖，這種分布與NAO指數異常偏高時海平面氣壓場分布形勢類似(武炳義和黃榮輝，1999)。圖11b給出了冷冬年SLP距平合成，以極地為中心的中高緯大部分地區(qū)海平面氣壓增強，中低緯大部分地區(qū)異常降低，其分布形勢與暖冬年基本相反，這種分布與NAO負異常時海平面氣壓場分布形勢類似(武炳義和黃榮輝，1999)。這種形勢有利于西伯利亞高壓顯著增強，東亞冬季風偏強，有利于冷空氣的輸送，以至華北冬季主要受來自高緯地區(qū)冷空氣影響，氣溫偏低，負積溫絕對值偏大，華北偏冷。圖11c給出了華北暖、冷冬年SLP距平差值合成，可以看出，顯著負距平中心從格陵蘭島地區(qū)延伸到亞洲北部地區(qū)，說明在海平面氣壓場上，影響華北地區(qū)冬季負積溫的系統(tǒng)主要是西伯利亞高壓，西伯利亞高壓強時，華北偏冷，偏弱時，華北偏暖。

4 結論

1)近50 a來華北地區(qū)負積溫變化具有很好的空間一致性，表現為全區(qū)整體偏暖的趨勢，華北西北部負積溫增加明顯。

2)利用REOF方法將華北地區(qū)分為兩區(qū)。采用M-K檢驗可知Ⅰ區(qū)負積溫的突變年份為1988年，Ⅱ區(qū)負積溫的突變年份為1986年;采用Morlet小波分析可知Ⅰ區(qū)負積溫存在3～6 a周期振蕩，Ⅱ區(qū)負積溫存在2～4 a周期振蕩。

3)對冷暖不同時期的大氣環(huán)流背景場進行合成分析，發(fā)現兩個時期的環(huán)流背景場存在顯著的差異，具有NAO異常的特征。在近地面層，華北冬季負積溫異常主要由西伯利亞高壓控制，西伯利亞高壓偏強時，華北冬季偏冷，負積溫絕對值偏大。在對流層中層，東亞大槽及貝加爾湖高壓脊為影響華北冬季氣溫的主要系統(tǒng)，冷冬時東亞大槽偏弱，貝加爾湖脊偏強，有利于冷空氣的輸送;暖年則相反。

致謝:國家自然科學基金會地球科學部南京信息工程大學大氣資料服務中心提供NCEP/NCAR再分析資料;中國氣象局中國氣象科學數據共享服務網提供相關數據。謹致謝忱!

陳建文，劉耀武，徐小紅，等．2003．陜北、渭北冬季負積溫變化特征及趨勢預測［J］．中國農業(yè)氣象，24(2):8-11．

陳隆勛，邵永寧，張清芬，等．1991．近四十年我國氣候變化的初步分析［J］．應用氣象學報，2(2):164-173．

丁一匯．2002．地球逐漸變暖人類不寒而栗［J］．科學中國人(10): 36-38．

丁一匯，戴曉蘇．1994．中國近百年來溫度的變化［J］．氣象，20(12): 19-26．

高桂芹，齊作輝．2007．冬季負積溫變化特征及其對冬小麥的影響［J］．氣象科技，35(3):404-406．

龔道溢，王紹武．1999．大氣環(huán)流因子對北半球氣溫變化影響的研究［J］．地理研究，18(1):31-38．

龔道溢，王紹武．2000．北大西洋濤動指數的比較及其年代際變率［J］．大氣科學，24(2):187-192．

顧庭敏．1991．華北平原氣候［M］．北京:氣象出版社:30-31．

何春，何金海．2003．冬季北極濤動和華北冬季氣溫變化關系研究［J］．南京氣象學院學報，26(1):1-7．

李軍，高蘋，陳艷春，等．2008．華東地區(qū)耕作制度對積溫變化的響應［J］．生態(tài)學雜志，27(3):361-368．

李克讓，林賢超，王維強．1990．近四十年來我國氣溫的長期變化趨勢［J］．地理研究，9(4):26-37．

劉德祥，董安祥，薛萬孝，等．2005．氣候變暖對甘肅農業(yè)的影響［J］．地理科學進展，24(2):49-58．

任廣成．1990．北大西洋濤動與歐亞冬季氣溫［J］．成都氣象學院學報(2/3):57-63．

施雅風．1995．氣候變化對西北華北水資源的影響［M］．濟南:山東科學技術出版社．

孫鳳華，吳志堅，楊素英．2006．東北地區(qū)近50年來極端降水和干燥事件時空演變特征［J］．生態(tài)學雜志，25(7):779-784．

孫蘭東．2008．西北地區(qū)熱量資源對氣候變化的響應特征［J］．干旱氣象，26(1):8-12．

譚方穎，王建林，宋迎波，等．2009．華北平原近45年農業(yè)氣候資源變化特征分析［J］．中國農業(yè)氣象，30(1):19-24．

譚桂容，陳海山，孫照渤，等．2010．2008年1月中國低溫與北大西洋濤動和平流層異?；顒拥穆?lián)系［J］．大氣科學，34(1):175-183．

王曉騰，胡長雷，任曉峰．2010．冬季北大西洋濤動與我國天氣氣候的關系［J］．安徽農業(yè)科學，38(1):259-263;346．

王永波，施能．2001．近45 a冬季北大西洋濤動異常與我國氣候的關系［J］．南京氣象學院學報，24(3):315-322．

魏鳳英．1999．現代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術［M］．北京:氣象出版社．

武炳義，黃榮輝．1999．冬季北大西洋濤動極端異常變化與東亞冬季風［J］．大氣科學，23(6):641-651．

楊小利，辛吉武．2007．甘肅省冬季負積溫資源的變化特征及預測［J］．資源科學，29(4):114-120．

翟盤茂，任福民．1997．中國近四十年最高最低溫度變化［J］．氣象學報，55(4):418-429．

張友姝，王謙謙，錢永甫，等．2002．近50 a華北地區(qū)冬季氣溫的時空變化特征［J］．南京氣象學院學報，25(5):633-639．

Dugam S S，Kakade S B，Verma R K．1997．Interannual and long-term variability in the North Atlantic Oscillation and Indian summer monsoon rainfall［J］．Theor Appl Climatol，58(1/2):21-29．

Huang Ronghui，Chen Jilong，Huang Gang．2007．Characteristics and variations of the East Asian monsoon system and its impacts on climate disasters in China［J］．Adv Atmos Sci，24(2):993-1023．

Hurrell J W．1996．Influence of variations in extratropical winter-time teleconnections on Northern Hemisphere［J］．Geophys Res Lett，23:665-668．

IPCC．2007．Climate change 2007:The Physical Science Basis［C］// Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change．Cambridge:Cambridge University Press．

Lu Riyu，Li Ying，Dong Buwen．2007．Arctic Oscillation and Antarctic Oscillation in internal atmospheric variability with an ensemble AGCM simulation［J］．Adv Atmos Sci，24(1):152-162．

(責任編輯:劉菲)

Characteristics of the negative accumulated temperature change in North China in recent 50 years

GAO Qing-jiu1，2，ZHANG Rong1，2，GUAN Zhao-yong1，2
(1．Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education; 2．School of Atmospheric Sciences，NUIST，Nanjing 210044，China)

P467

A

1674-7097(2012)04-0448-10

高慶九，張榮，管兆勇．2012．近50 a來華北地區(qū)負積溫變化特征［J］．大氣科學學報，35(4):448-457．

Gao Qing-jiu，Zhang Rong，Guan Zhao-yong．2012．Characteristics of the negative accumulated temperature change in North China in recent 50 years［J］．Trans Atmos Sci，35(4):448-457．(in Chinese)

2011-09-06;改回日期:2011-11-10

公益性行業(yè)科研專項(GYHY200806029);國家科技支撐計劃項目(2007BAC29B02);江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目(PAPD)

高慶九(1969—)，女，陜西渭南人，博士生，副教授，研究方向為短期氣候預測，gaoqj51@126．com．