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东北位于中国最北部,易受到极地冷空气的侵袭,且该地是国家主要的重工业基地之一,同时也是主要的战略粮食生产和储备地,尤其后者对温度变化较为敏感,因此,对东北温度变率趋势及其与极端温度事件的关系进行研究很有必要。本文利用1961~2014年CN05.2、Hadley中心和Berkeley地球实验室三套观测数据,对中国日与日温度(包括日平均温度Tmean、日最低温度Tmin和日最高温度Tmax)变率长期趋势进行了分析,揭示东北的趋势变化最为明显。此外,本文还对东北极端温度进行了考察,以期评估极端温度事件变化对日与日温度变率长期趋势是否有影响。主要结论如下: (1)中国地区日与日温度变率长期趋势 日最高、最低和平均温度的日与日变率长期趋势分析表明,在年和季节平均上东北最为显著地区,中国北方年平均趋势变化大于南方,除了夏季外其余各季东北均表现为显著的减小趋势。对日最高温度而言,在季节平均上东北的趋势变化大于日最低温度,冬季除外,春季中国南、北方趋势变化均显著,夏季和冬季南方变率趋势变化则要比北方的明显。对日最低温度而言,除秋季外,北方变率趋势变化均较为明显。 (2)东北冬、春季极端低温事件的年代际变化 按冬季强极端低温事件影响范围,将其分为东北类和全国类两种极端低温事件,研究表明东北类极端低温事件的强度总体在减弱,而全国类的在增加。来自贝加尔湖方向的西北路径冷空气对全国类极端低温事件起主要作用,而来自鄂霍茨克海方向的东北路径冷空气是东北类事件的最主要贡献者。位势高度负异常的长波扰动叠加在负的超长波扰动上,更易导致极端低温事件的发生。同时,这两类极端低温事件中,东北上空均为罗斯贝波波作用通量弱辐散中心,其上、下游地区均为辐合、辐散大值中心,此类交替出现的波列分布形态,表明能量在该区域堆积和传输,使得引起极端低温的环流系统得以发展和维持;在东北类极端低温事件中,下游的九州岛附近的波作用通量辐合中心强度和范围都比全国类极端低温事件强,该结构使得能量可以快速频散,不便于低温天气维持。 春季,东北大多数极端低温过程均由东北路径冷空气和西北路径冷空气共同入侵造成,在强极端低温事件中东北路径冷空气活动占主导,弱的则由西北路径冷空气作用占主导,这一现象自1980s以后开始出现并维持加强。强极端低温事件时东北上空为一弱的波作用通量辐散中心,而其下游地区存在强的辐散值中心,这种配置结构不利于能量向下游频散,有利于极端低温天气的维持,弱极端低温事件则与此相反。 (3)东北夏、秋季极端高温事件的年代际变化 夏季极端高温事件强度增强趋势明显,而秋季则减弱趋势明显。夏季强、弱极端高温事件中,东北均位于来自中国南海暖气流的北上通道中(东亚夏季风引导的湿气流北上),强极端高温事件中东北上空形成的暖高压脊比弱事件强。秋季,强、弱极端高温事件中影响东北的暖气流路径主要是西太平洋副热带高压北界的暖气流,强事件中东北上空形成的暖高压脊亦比弱事件的要强。 夏季强、弱极端高温事件过程中东北上空均为罗斯贝波波作用通量辐散中心,其中强事件时东北上空辐散强度要小于弱事件。秋季强、弱极端高温事件时,东北上空亦均为罗斯贝波波作用通量辐散大值区,强度在两者之间相差不大,但强事件时下游日本列岛上空的波作用通量辐散中心强度要大于弱事件,不便于能量向下游频散。另外,位势高度正异常的长波扰动叠加在正的超长波扰动上,更易导致极端高温事件的发生。夏、秋季极端高温事件中,东北上空均被深厚的暖气团所覆盖,暖气团顶部均为冷气团,强事件中暖气团覆盖的范围要大于弱事件时;夏季强、弱极端高温事件中,垂直方向上暖气团的厚度和强度要小于秋季。 (4)东北极端温度事件同日与日温度变率趋势变化的联系 东北极端温度事件强度和频次的年代际变化同日与日温度变率趋势变化存在统计上的联系。春季,极端低温事件有利于日与日温度变率负趋势减小,而极端高温事件则作用相反,且前者贡献作用大于后者;夏季,极端高温事件有利于日与日温度变率趋势增大,极端低温事件作用较弱;秋季,极端高、低温事件均对日与日温度变率趋势的减弱有显著作用,且前者的贡献更大;冬季,极端低温事件有利于日与日温度变率趋势减小,而极端高温事件作用相反。