低纬高原地区降水量资源年际变化的特征时间尺度及其时空演变

应用三维数据的时间小波变换方法，分析研究了低纬高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度及其时空演变。结论为：低纬度高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度分别约为2a、7a和15a。2a、78和158特征时间尺度的较大振幅能量活动区，分别主要位于滇西北到滇东南、滇东北到滇西南和滇中一带。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量，表现出了明显的东西向波动的时间演变特征，而与78和158特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量，则表现出了在东西向较为稳定少变的时间演变特征。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量，也表现出了明显的南北向波动的时间演变特征，而与7a和15a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量，则表现出了一种明显向南移动的时间演变趋势。     

云南纵向岭谷地区气候变化对河流径流量的影响

以云南纵向岭谷地区历年逐月径流量观测数据和云南的逐月雨量和气温场观测数据为基础,应用统计分析和小波变换的分析方法,研究了云南纵向岭谷作用下的年际气候变化及其对国际河流年径流量变化的影响。结论为：由于云南纵向岭谷区的特殊下垫面作用,云南月降水量场变化与云南国际河流月径流量变化的高相关区中心的纬度差异不显著,但经度差异却十分显著;澜沧江气候区的年降水量明显大于其东部的李仙江和元江气候区的年降水量,其年降水量的偏差则明显小于它们;元江气候区的年平均气温明显低于其西部的李仙江和澜沧江气候区的年平均气温,其年平均气温的偏差也明显小于它们;与云南纵向岭谷作用下的年降水量变化特征相对应,元江的年径流量偏差也明显大于其西部的李仙江和澜沧江的年径流量偏差;云南纵向岭谷对西南季风的阻隔作用较大,而对东北季风的阻隔作用相对较小;云南纵向岭谷作用下的年降水量变化主要表现在较小的时间尺度上,随着时间尺度的增大其作用变小;云南纵向岭谷对于年气温变化的作用比年降水量变化的作用要小;近几年来,各气候区的年降水量变化的主要特征是偏多趋势,受其影响,云南国际河流的年径流量变化也主要表现为偏大趋势;近十几年来,各气候区的年气温变化的主要特征是显著偏高。     

纵向岭谷区红河的跨境径流量变化特征分析

以云南境内红河蛮耗站的多年径流量观测数据和云南的降水场、气温场观测数据为基础，应用小波变换和相关系数的统计分析方法，分析了红河的跨境径流量变化特征及其与云南气候变化的关系。结论为：近50年来，纵向岭谷区红河的跨镜径流量变化表现出了较大时间尺度的波动；径流量的年内分配不均，主要集中在云南雨季开始后的6-11月份；径流量的年际变化表现出了十分明显的多时间尺度特征，其特征时间尺度约为2年、8年和17年；红河的跨境径流量变化与云南干、雨季的降水量场变化之间存在有十分显著的相关关系，但与云南干、雨季的气温场变化之间的相关性不是很显著，说明红河的跨境径流量变化主要是由于云南降水量场的变化造成的。     

长江中下游夏季降水变化与亚洲夏季风系统的关系

以长江中下游流域实测降水数据和亚洲季风指数为基础,采用Mann-Kendall检验、线性相关和偏相关分析、小波分析等方法,揭示长江中下游夏季降水的时空变化特征及其与亚洲季风系统之间的相互关系和影响差异。结果表明,近50 a来长江中下游夏季降水量呈显著的增加趋势,其与亚洲主要夏季风指数之间均呈负的线性相关关系,且显著性影响范围东亚夏季风大于南海夏季风大于南亚夏季风。不同亚洲夏季风子系统间存在复杂的相互作用关系,尤其是东亚夏季风和南海夏季风之间的相互作用对长江中下游夏季降水产生了重要影响。长江中下游夏季降水量与亚洲主要夏季风指数存在2~4 a时间尺度上的显著相关性,且以反位相关系为主。此外,长江中下游夏季降水量与东亚夏季风的相干性最为突出,在小于8 a的时间尺度上,两者之间的相关性在近50 a来呈现减弱的趋势,特别是自20世纪80年代中后期以来。     

基于小波变换的陕西夏季降水量变化特征研究

利用陕西省18个站1959—2004年的逐月降水量资料和小波变换方法,对陕西46 a来的降水量的气候特征及夏季降水量变化特征进行了研究,并对未来夏季降水量变化趋势进行了估计。结果表明：①陕西三个不同气候带的夏季降水量主要集中在7—9月,陕北、关中和陕南7—9月的降水量值分别占全年总量的60.9％、51.2％和51.5％。②三个气候带中,关中和陕南的夏季降水量变化特征较为接近,都有12 a、6 a和2 a左右的主要时间尺度;陕北高原则明显的不同,主要是21.1 a和2.3 a的时间尺度。③根据三个地区夏季降水量变化的主要时间尺度,估计关中地区近期的夏季降水量可能偏多,陕南大致处于正常时期,陕北则是总体偏少的趋势。     

基于PLS回归模型的石羊河流域降水空间分布

利用石羊河流域内国家气象站点和中国内陆河湖水文站点2010—2012年逐日降水观测资料,基于DEM资料提取流域经度、纬度、坡度、坡向、海拔等地形因子,建立降水量与地理地形因子之间的多元偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归模型,对石羊河流域2010—2012年在年、季、月尺度上的降水分布特征进行研究,结果显示:1)采用交叉验证法对PLS与反距离加权法(IDW)、样条函数法(SPLINE)、普通克里金插值法(OK)等传统插值方法的精度验证结果比较发现,PLS的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)值均是最小的。PLS回归模型对降水量的拟合相关系数除2011/2012年冬季分别为0.68和0.66,其余模型的拟合相关系数均在0.81以上,且显著性水平在95%以上。2)不同的时间及时间尺度,地形因子对降水量的影响是不同的,基本上海拔和坡度对降水量的影响是较大的,且随海拔和坡度的增加降水量增加。3)石羊河流域2010—2012年年降水量从南向北逐渐递减,最大降水量均在南部祁连山区;季节降水量大小依次为夏季秋季春季冬季,夏季降水量较丰富;不同年的夏季6/7/8月的降水特征也各不相同,2011年7月和2012年8月降水量相对较丰富。     

1951—2009年东亚副热带夏季风北边缘位置的地域特征

利用1951—2009年中国662个气象台站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了东亚副热带夏季风北边缘地理位置的年际、年代际变化以及夏季风影响北边缘的时间演变特征。结果表明:基于过程透雨量定义的夏季风北边缘能很好地反映边缘带降水特点,东亚副热带夏季风北边缘带大致呈东北-西南走向,在110°E处,北边缘带南界大致位于36°N,北界大致位于41°N。边缘带宽度与其南界纬度具有很好的负相关,且有逐年变宽的趋势。边缘带存在显著的准3年和9年的周期特征。夏季风平均在6月28日开始影响北边缘带,9月21日南撤离开北边缘带。110°E是夏季风边缘带中南风分量最大的经度,与偏南年相比,偏北年夏季风影响边缘带时间开始早,结束迟。     

纵向岭谷区的怒江跨境径流量变化特征

以纵向岭谷区的怒江跨境径流量观测数据为基础,应用统计分析方法,研究了怒江跨境径流量的变化特征和规律.结论为:怒江的跨境径流量主要集中在雨季(5～10月),其间的径流量约占全年的82%,径流量的这种年内变化特征说明怒江在年内为雨水补给为主的河流;雨季的怒江跨境径流量在年跨境径流总量中的比重从20世纪60年代中期以来总体是呈下降的趋势;从年际变化上来说,怒江属于高山冰雪融水和雨水混合补给型河流,从20世纪70年代开始,怒江跨境径流量的年际变化就开始呈显著增加的时间演变趋势;径流量最长有可达6个月的持续性,出现在9月;总体来看,怒江跨境径流量的年代际大尺度变化特征主要表现在20世纪80年代的中期以前,径流量相对来说是比较少的,而从80年代的中期以后有明显增加的趋势;怒江跨境径流量的变化主要是由于纵向岭谷区西南季风环流系统活动的变化造成的,至少在夏季风活动期间是这样.     

纵向岭谷区地表格局的生态效应及其区域分异

中国西南纵向高耸山岭与深切河谷并列排布的特殊地表格局对该区自然环境与生态地理区域分异的效应明显。利用纵向岭谷区1:5 万DEM数据、建站以来至2010 的气象观测数据、水文观测资料、MOD13 与MOD17 的NDVI与NPP产品以及1:100 万植被类型数据等,选取地表大气水汽含量、降水量、干湿指数、地表径流等水分指标,平均气温、年积温等温度指标以及太阳总辐射等热量指标,基于ANUSPLIN样条函数、GIS空间分析、小波分析、景观格局分析等方法,分析该区水热格局、生态系统结构与功能的地域分异特征及其主控因子,揭示地表格局对生态地理要素区域分异的效应。结果表明：受地表格局的影响,纵向岭谷区的水分、温度与热量都表现出明显的沿纬线方向间断式差异和经线方向连续式延伸的分布特征,纵向山系与河谷对地表主要自然物质和能量输送具有南北向通道作用和扩散效应以及东西向阻隔作用和屏障效应;特殊地表格局对植被景观多样性、生态系统结构与功能的空间格局产生重要影响,是植被景观多样性与生态系统空间分布的主要控制因子;小波方差分析反映了环境因子以及NDVI、NPP的空间各向异性,而小波一致性分析揭示了NDVI与NPP空间分布的控制因子,及其控制程度的定量关系。纵向岭谷特殊地表格局是该区生态地理区域分异的主要影响因素,在地带性规律与以“通道—阻隔”作用为主要特征的非地带性规律共同作用下,形成了纵向岭谷区生态地理区域系统的特殊空间特征。     

神农架石笋记录的近200年东亚季风变化及其ENSO响应

通过湖北省神农架永兴洞石笋(编号:YX92)230Th年龄和纹层计数年代学研究,建立了1788AD-1956AD时段年际分辨率石笋氧同位素序列。该序列δ18O值变化范围为-9.70‰~-7.87‰,最大振幅约达1.83‰,呈现显著的年代际尺度振荡旋回特征。功率谱分析结果揭示存在显著的60~70年准周期信号。该记录与同区域和尚洞石笋δ18O曲线具有很好的重现性,说明其可能受控于共同的气候因子,指示了东亚夏季风大尺度环流特征。将石笋重建的东亚夏季风指标与全印度夏季降水量指示的印度夏季风指数对比,结果显示两者在年代际旋回特征上具有很好的相似性,但是呈反相位关系。进一步与ENSO指数对比,发现东亚夏季风年代际尺度变化与ENSO存在密切联系,表现为东亚夏季风增强,对应于ENSO暖期,反之亦然。因此,东亚季风与印度季风在年代际尺度上的反相位关系可能源于两者对ENSO机制的不同响应。     

东亚夏季风的变化特征及其对甘肃夏季暴雨日数的影响

采用NCEP/NCAR再分析资料,计算了1974—2013年乔云亭等定义的东亚季风指数,研究了东亚夏季风的变化特征,利用甘肃省80个站逐日降水资料,分析了东亚夏季风对夏季甘肃暴雨日数的影响。结果表明：（1）夏季,西南季风、东南季风和偏北季风存在明显的年际变化且有所差异。（2）夏季,西南季风、东南季风对甘肃省暴雨日数的影响存在很大差异：当西南季风盛行时,西太平洋副热带高压位置偏西,东亚大槽位于贝加尔湖至中国西北部,冷空气与西太平洋副热带高压输送的暖湿气流在陇东南一带交汇,贝加尔湖至张掖为西南暖湿和西北干冷气流,孟加拉湾水汽输送在陇东南地区辐合,造成河东陇南南部、天水东部、平凉、庆阳西部一带和河西张掖地区暴雨日数偏多;当东南季风盛行时,西太平洋副热带高压西伸北抬,冷暖空气主要交汇于甘肃中西部,孟加拉湾西南水汽输送在河东西南部辐合,造成甘南高原、甘肃中部、河西武威一带和酒泉地区暴雨日数偏多。     

中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

根据中国西北地区东部59个气象台站1965-2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明：（1）西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量（日）达到了全年大雨量（日）的72.15%（69.19%）;（2）西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3 a的短周期;（3）西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。     

东亚土地覆盖动态与季风气候年际变化的关系

以东亚地区1982－1989年时间序列降水资料及AVHRR 8km NDVI数据为基本数据源，应用地理信息系统技术，分别研究了东亚地区夏季（5－9月）降水及土地覆盖的年际变化，并揭示了研究时间段内各自的变化规律。进一步用奇异值分解（SVD）模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系。     

纵向岭谷区"通道-阻隔"作用下气温和降雨的空间分布特征

通过对纵向岭谷区1960-2000年气象数据资料的统计分析,探讨了纵向岭谷对气温和降雨量的通道阻隔作用。结果表明:纵向岭谷区准南北走向的山岭对西南气流具有较强的阻隔效应,导致西侧区域出现大面积的多雨区域(年降雨量在1 500-2 000 mm左右);纵向岭谷区的河谷地带呈现显著的通道效应,表现在南、中部,河谷区域从南向北,呈现暖舌和湿舌分布;而在北部,河谷区域从北向南出现冷舌和少雨区域;因此纵向河谷的通道效应在热力作用上表现为,南部有利于暖空气向北输送,而北部有利于冷空气向南输送;在水湿效应上,南部同样呈现水汽输送通道作用,有利于水汽向北输送;但在北部则由于高大山脉背风坡的雨影或焚风效应,导致河谷区域降雨呈现减少趋势。另外,纵向岭谷对于降雨量分布格局变化的作用较强于气温;雨季,纵向岭谷山间河谷对水汽的“通道”效应明显,造成的年降雨量差值可>200 mm;干季,纵向岭谷对冷空气的屏障“阻隔”效应明显,引起的气温差值最大可达3℃;年平均而言,纵向岭谷对年降雨的“阻隔”作用最为显著,年降雨量差值可>1 000 mm。     

近46年来中国东部季风区夏季气温变化特征分析

利用中国东部季风区375个测站夏季平均气温资料,分析季风区夏季气温的变化特征.结果表明:(1)近46 a东部季风区夏季气温年平均呈缓慢上升趋势,但淮河流域出现下降趋势;(2)夏季气温稳定性随纬度增加而减小;(3)季风区夏季气温年均增温率0.104℃/10 a,全区平均状况看,1970年代中期后开始表现明显上升趋势;(4)季风区夏季气温变化首先表现为全区一致的变化型,然后为南北反相变化型;(5)根据REOF分析将季风区夏季气温异常分6个气候空间类型,东北、华北、江南及华南均呈现上升增温趋势,西南地区增温缓慢,淮河流域则呈现与全球变暖不一致的降温趋势.     

Relationship between land cover and monsoon interannual variations in east Asia

Asian monsoon have multiple forms of variations such as seasonal variation, intra-seasonal variation, interannual variation, etc. The interannual variations have not only yearly variations but also variations among several years. In general, the yearly variations are described with winter temperature and summer precipitation, and the variations among several years are reflected by circulation of ENSO events. In this study, at first, we analyze the relationship between land cover and interannual monsoon variations represented by precipitation changes using Singular Value Decomposition method based on the time series precipitation data and 8km NOAA AVHRR NDVI data covering 1982 to 1993 in east Asia. Furthermore, after confirmation and reclassification of ENSO events which are recognized as the strong signal of several year monsoon variation, using the same time series NDVI data during 1982 to 1993 in east Asia, we make a Principle Component Analysis and analyzed the correlation of the 7th component eigenvectors and Southern Oscillation Index (SOI) that indicates the characteristic of ENSO events, and summed up the temporal-spatial distribution features of east Asian land cover’s inter-annual variations that are being driven by changes of ENSO events.     

东亚土地覆盖动态与季风气侯年际变化的关系

以东亚地区 １９８２～１９８９年时间序列降水资料及 ＡＶＨＲＲ ８ ｋｍ ＮＤＶＩ数据为基本数据源，应用地理信息系统技术，分别研究了东亚地区夏季（５－９月）降水及土地覆盖的年际变化，并揭示了研究时间段内各自的变化规律。进一步用奇异值分解（ＳＶＤ）模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系。