20世纪后期青藏高原积雪和冻土变化及其与气候变化的关系

利用1981—1999年青海和西藏72个气象台站的常规观测资料。分析了青藏高原冬春积雪日数和冻结日数的变化及其与气候变化的关系。结果表明：高原冬春积雪日数在20世纪80年代是增加的，在20世纪90年代则是减少的；而此20年间高原季节性冻土冻结日数呈递减趋势；多年平均的高原冬春积雪日数由南向北是减小的，多年平均的冻结日数由高原中部向四周是递减的。高原冬春积累日数、冻结日数均以2～6年周期变化，气温以准3年周期变化，西藏降水以准8年、准3年周期变化。而青海降水以3～5年周期变化。高原冬春积雪日数、冻结日数和冬春气温振荡变化从20世纪80年代到90年代都呈现加快趋势。冬春积累日数的变化与冬春气温的变化呈负相关。与冬春降水的变化呈正相关；冻结日数的变化与冬春气温和冬春降水的变化均呈负相关。     

1961-2014年青藏高原积雪时空特征及其影响因子

利用青藏高原(下称高原)1961-2014年地面110个气象站积雪深度、积雪日数、气温和降水逐日资料,系统地分析了高原积雪深度和积雪日数时空特征,并进一步探究了高原积雪深度和积雪日数与气候因子和地理因子之间的关系。研究发现:1961-2014年高原年平均积雪深度和积雪日数分别为0.26 cm和23.78 d,空间和季节尺度上分布不均匀,且积雪深度和积雪日数大值并不完全重合;在整体变化趋势上,积雪深度和积雪日数均呈缓慢下降趋势,分别为-0.0080±0.0086 cm·(10a)^-1(p=0.36)和-0.64±0.47 d·(10a)^-1(p=0.17),但在数理统计上不显著,且各站点差异性大;积雪深度和积雪日数在春季、冬季和年表现为“减-增-减”的年代际变化特征,而在秋季为“增-减”的变化特征;气温与积雪深度和积雪日数均有较好的相关性,冬季的降水与积雪深度和积雪日数高度相关;积雪深度和积雪日数随海拔呈增加趋势,积雪日数与纬度也高度相关,但积雪深度与纬度的相关性不明显。     

春末夏初青藏高原植被对全球变暖响应的区域特征

利用1982-2002年Pathfinder NDVI遥感数据, 采用REOF和倾向度趋势分析方法, 研究了5～6月青藏高原地表植被变化区域特征及与全球变暖的关系。21年来高原区域春末夏初植被变化存在明显的空间差异, 且存在一个位于高原南北呈带状分布的植被显著变化区域。该区域内植被对全球气温变暖响应显著, 与前期5月北半球平均气温相关系数达到0.7675, 通过0.001显著性水平检验; 植被NDVI随气温升高呈现出显著一致的增加趋势, 增长速率超过10%/10 a, 是全球变暖响应的显著区和敏感区。进一步的分析表明, 对植被全球变暖响应显著的区域基本上处于高山山脉或半荒漠NDVI值低于0.12覆盖度较低的区域。不同植被类型对变暖响应的对比表明, 草地对全球变暖响应明显高于林地, 其植被NDVI 21年约增加10%。     

1981-2010年青藏高原降雪日数时空变化特征

利用青藏高原气象站降雪日数观测资料,分析1981-2010年青藏高原降雪日数的时空变化特点和主要影响因素。结果表明:降雪日数总体上呈青藏高原中东部高寒地区、喜马拉雅山脉南麓和祁连山脉流域降雪日数多,南部河谷和北部湖盆区降雪日数少的空间分布格局;春季降雪日数占全年的45%,其次是冬季（28%）和秋季（22%）,夏季最少（5%）;30年内青藏高原平均年降雪日数呈明显减少趋势,降幅达10.5 d/（10 a）,其中,春季降幅最大（4.8 d/（10 a））,夏季最小（1.2 d/（10 a））;年降雪日数在1997年发生了由多到少的气候突变;降雪日数年内分布呈双峰型,峰值出现在冬夏大气环流的转换季节,青藏高原大气环流的转换期与上升运动相联系的低值天气系统和高空温湿条件均有利于降雪出现;青藏高原降雪日数的明显减少与气温的显著上升呈线性关系。     

青藏高原积雪日数与高原季风的关系

利用青藏高原50个气象台站1960-2004年的积雪日数、NCEP/NCAR再分析资料、青藏高原地面加热场强度距平指数和高原季风指数资料,采用EOF、滑动t检验以及相关分析等方法分析了近60年来青藏高原季风的变化特征和近45年来青藏高原积雪日数的变化特征以及二者之间的关系;分析了青藏高原季风与青藏高原高度场和青藏高原地面加热场之间的相关性。结果表明:当初冬(11月)青藏高原地面加热场强度强时,隆冬(12月~1月)的青藏高原冬季风弱,次年春季(4~6月)的青藏高原地面加热场强度弱;当青藏高原夏季风强(弱)时,有利于唐古拉山地区积雪日数的增加(减少),班戈地区和青海东北部积雪日数的减少(增加);当青藏高原冬季风强(弱)时,有利于青海北部和西藏南部积雪日数的减少(增加),喜马拉雅山和唐古拉山积雪日数的增加(减少)。     

河南省大风日数时空分布及其对沙尘天气的影响

利用1971—2009年河南省110个气象站观测资料,采用气候统计学分析方法,对河南省大风日数时间演变、空间分布及与扬沙和沙尘暴日数的关系进行分析。结果表明：近39a来,河南省年平均大风日数以2.2d/10a的速率显著减少;四季大风日数亦均呈显著减少,表现出春季（0.8d/10a）大于冬季（0.6d/10a）大于秋季（0.4d/10a）大于夏季（0.3d/10a）的特征。无论在年尺度还是季尺度,河南省大风日数表现出随年代增加而减少的趋势。河南省大风天气主要出现在春季和冬季,集中于春季（3—5月）,占全年的40.8%,秋季最少;4月最多（15.5%）9,月最少（1.9%）。河南省大风日数的空间分布与地形有很大关系,大风日数较多的区域主要分布在太行山东南部以及海拔自低至高的河南省中北部地区,而在地势较为平坦的东部地区和山系较多海拔较高的西部地区相对较少。1971—2009年,河南省年平均扬沙日数和沙尘暴日数随时间增加均显著减少,其减少速率分别为0.4d/10a和0.3d/10a。相关分析表明,年平均扬沙日数和沙尘暴日数与年平均大风日数平均呈极显著正相关,其相关系数分别为0.88和0.75;大风日数随时间的变化对沙尘天气随时间的变化具有显著作用,大风日数的减少是沙尘天气减少的主要原因。     

青藏高原中部冻融强度变化及其与气温的关系

使用青藏高原中部野外22个站点2010-2014年观测数据结合GLDAS-NOAH陆面模式1960-2014年3 h 0.25°×0.25°格网数据,通过线性拟合等方法分析了高原中部的冻结强度变化并探讨了其与气温的关系。选取典型站点资料,结合GLDAS-NOAH数据对四次冻融过程进行分析比较,结果表明:(1)冻结强年和冻结弱年,高原中部季节冻土区各站点冻结、消融过程的持续时间差异大。(2)1960-2014年,高原中部平均气温呈上升趋势,其速率为0.39℃·(10a)^-1;冻结起始日以0.91 d·(10a)^-1的速率延后,冻结结束日则以2.88 d·(10a)^-1的速率提前,冻结结束日对气温变暖的响应更迅速。(3)垂直方向上,不同冻结强度年表层5 cm处土壤温度、湿度差异最大,差值随土壤深度的增加逐渐减小。冻结强、弱年土壤水分相变速率不同引起的热量差使得各层土壤温度的日变化产生明显差异。     

春末夏初青藏高原地表植被对全球变暖的响应特征

利用1982年～2002年Pathfinder NDVI遥感数据,采用REOF和倾向度趋势分析方法,研究了5～6月青藏高原地表植被的区域变化特征及时间变化趋势。21a来高原区域植被总体呈增加趋势,但这种变化趋势有着明显的时间和空间差异。表现为5～6月空间上存在一个位于高原南北的两条呈带状分布的植被显著变化区域。该区域内植被对前期气温变化响应迅速,生物量随气温升高呈现出显著的一致增加趋势,增长速率大都超过10%/10a,与前期4～5月全球平均气温相关系数达到0.71,是全球变暖响应的敏感区。进一步的分析表明这种对全球变暖响应的区域差异主要来自于植被分布的不同,植被变化显著的区域基本上处于高山山脉或半荒漠地区NDVI值低于0.12的本底植被覆盖较低的区域。从植被覆盖类型看,草地植被生物量随全球变暖增幅明显,21a约增加10%,对全球变暖响应明显,而中高覆盖区植被和其他类型植被随气温升高的增幅较小,对全球变暖响应较弱。     

黑龙江省近50a沙尘天气变化

利用逐日气象观测资料,分析沙尘天气变化,过去50 a,黑龙江省扬沙、浮沙、沙尘暴日数都呈减少趋势,其中扬沙减少速率为1 d/10 a,浮尘减少速率为0.1 d/10 a,沙尘暴减少速率为0.3d/10 a。     

1971—2020年呼伦贝尔市积雪气候特征和未来趋势预估

利用1971—2020年呼伦贝尔市16个国家气象站最长积雪日数和最大积雪深度资料，采用经验正交函数（EOF）分析、重标极差分析（R/S）和非周期循环分析，统计最长积雪日数和最大积雪深度时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度，分析最长积雪日数和最大积雪深度变化趋势和记忆周期；同时采用MOD10A2积雪产品，研究2001—2018年呼伦贝尔市积雪覆盖率变化。结果表明：（1）近50年呼伦贝尔市最长积雪日数呈递减趋势，最大积雪深度呈递增趋势；（2）积雪深度>20、30cm的年平均积雪日数主要出现在1996—2014年，其中积雪深度>30cm年平均积雪日数>1d;(3)呼伦贝尔市积雪初日出现在10月中旬至11月上旬，积雪终日在4月结束，积雪初日出现最早时间和积雪终日结束最晚时间都在呼伦贝尔市的北部地区；（4）R/S分析和非周期循环研究表明，呼伦贝尔市最长积雪日数和最大积雪深度H指数分别为0.589 9和0.889，即最长积雪日数未来减少和最大积雪深度未来增多趋势持续，持续时间分别为8和12 a;(5)呼伦贝尔市年平均积雪覆盖率为98.87%，呈波动增加趋势，...     

中国近50a积雪变化时空特征

利用1961～2012年中国1400个站点逐日积雪增量、积雪日数和气温稳定通过0℃日数资料,对我国积雪时空变化特征进行了分析研究。结果表明：我国积雪主要分布在新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区及青藏高原地区,年积雪增量均超过50era;在年代际变化中,1991～2000年我国大部分地区积雪增量偏少;在对我国5个区域的趋势分析中,新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区积雪量有显著增加趋势,积雪日数的变化趋势均不显著,气温稳定通过0oC日数均呈显著减少。     

青藏高原热力作用对南海及周边区域夏季气候的影响研究进展

针对青藏高原热力强迫作用对东亚夏季风强度、南海夏季风爆发早晚、南海周边区域旱涝的影响,以及在全球变暖背景下其对降水格局的影响等科学研究进行了总结回顾,并就青藏高原热力作用对南海周边区域夏季气候的影响科学问题进行了探讨。研究表明,高原冬春积雪异常通过影响雪盖反照率、改变辐射平衡和通过积雪-水文效应改变土壤湿度两个途径来影响东亚夏季风;通过改变大陆-海洋经向热力对比影响南海季风爆发早晚;通过改变西太平洋副高位置和季风环流变化来影响华南和长江流域夏季降水的分布。在全球变暖背景下,青藏高原感热加热的减弱可能对降水年代际“南涝北旱”格局的形成具有重要贡献。随着全球变暖减缓,青藏高原中部和东部的感热呈现出复苏态势,“南涝北旱”的降水格局分布在将来有可能被打破。      

青藏高原冬季NDVI与西南地区夏季气温的滞后关系

该文利用EOF分解得到的1982—2001年西南地区夏季平均、最高和最低气温的时空特征显示, 西南地区夏季平均、最高气温的时空变化具有很好的一致性, 尤其是川渝地区20世纪80年代为气温负距平, 90年代开始有明显升温。利用GIMMS NDVI和西南4省市96个台站的气温资料进行了相关分析、合成分析以及SVD分析, 得到前期冬季青藏高原植被影响该区夏季气温的滞后关系以及影响较大的区域。结果表明:西南地区夏季平均气温、最高气温对青藏高原冬季植被变化较敏感, 其中青藏高原西部NDVI与西南地区夏季气温的相关强于东部; 青藏高原NDVI异常偏高对应西南地区夏季气温偏高, 其中最高气温升高较明显, 增温最大值出现在7月, 位于西南地区北部; 青藏高原冬季植被变化与西南地区平均气温、最高气温和最低气温的最佳耦合模态中影响程度及关键区域略有差异, 青藏高原冬季NDVI与夏季平均气温关系最密切, 其中青藏高原东北大部分地区和南部 (包括拉萨及林芝东部地区) 的影响最大, 气温对前期青藏高原NDVI变化反应的敏感区主要位于四川盆地及其附近地区。     

中国西部积雪类型划分

利用中国105°E以西地区189个地面气象台站1960-2004年积雪日资料和1981-2004年SMMR、SSM/Ⅰ反演的逐日雪深资料,使用积雪年际变率方法划分中国西部积雪类型,并与积雪日数方法的划分结果进行比较.在此基础上,尝试建立了结合以上两种要素的综合分类指标.利用积雪年际变率方法和台站资料,将中国西部积雪划分为3类.其中,稳定积雪区主要包括北疆、天山和青藏高原东部高海拔山区;年周期性不稳定积雪区包括南疆和东疆盆地周边、河西走廊、青海北部、青藏高原中西部、藏南谷地以及青藏高原东南缘;其他积雪区均为非年周期性不稳定积雪区.气候突变后,积雪日数方法划分的积雪类型变化反映出沙漠和低纬度地区积雪变幅增大,在积雪年际变率方法的结果中体现出青藏高原东部地区趋于稳定的积雪面积在增加.在没有台站记录地区,卫星遥感资料很大程度上弥补了台站观测的缺陷,使用这种资料划分积雪类型时,积雪年际变率方法比积雪日数方法的结果更符合西部积雪的分布特点,反映出积雪分布与地形的密切关系.利用综合分类指标划分西部积雪类型的结果表明,台站资料的划分结果很大程度上受积雪持续时间的影响,而在卫星遥感结果中,积雪年际变率则是影响类型划分的主要因素.     

青藏高原冬春季积雪异常对中国春夏季降水的影响

利用1956年12月～1998年12月共42a，青藏高原及其附近地区78个积雪观测站的雪深和我国160站月降水的距平资料，分析了其气候特征，并用SVD方法分析了冬春季积雪异常与春夏季我国降水异常的关系。用区域气候模式RegCM2模拟了青藏高原积雪异常的气候效应并检验了诊断分析的结果。分析表明，雪深异常，尤其是冬季雪深异常是影响中国降水的一个因子。研究证明，高原冬季雪深异常对后期中国区域降水的影响比春季雪深异常的影响更为重要。数值模拟的结果表明，高原雪深和雪盖的正异常推迟了东亚夏季风的爆发日期，减弱了季风强度，造成华南和华北降水减少，而长江和淮河流域降水增加。冬季雪深异常比冬季雪盖异常和春季雪深异常对降水的影响更为显著。机理分析指出，高原及其邻近地区的积雪异常首先通过融雪改变土壤湿度和地表温度，从而改变了地面到大气的热量、水汽和辐射通量。由此所引起的大气环流变化又反过来影响下垫面的特征和通量输送。在湿土壤和大气之间，这样一种长时间的相互作用是造成后期气候变化的关键过程。与干土壤和大气的相互作用过程有本质差别。     

青藏高原积雪对气候影响的研究进展和问题

系统地回顾了青藏高原积雪对天气气候影响的国内外研究进展,并对研究中存在的一些问题做出了评述。认识到积雪增加将导致亚洲夏季风减弱或爆发推迟,这是通过积雪-季风关系实现的。对反射率和融雪的相对重要性,尚未有一致意见。高原积雪作为一种重要的陆面强迫因子,和副高、阻高、冬夏季风、ENSO、海温等影响中国天气气候的因子有密切关系。在全球变暖的背景下,青藏高原积雪却出现了增加,对这一问题的研究具有重要的现实意义。高原积雪年代际变化的研究,有助于揭示我国近年来“南涝北旱”雨型的原因,同时有利于雨型反转时间的预测。     

1971-2012年青藏高原春季风速的年际变化及对气候变暖的响应

利用青藏高原73个气象台站的观测资料和日本气象厅JRA-55再分析资料,通过引入年际增量和动能收支方程,分析了1971-2012年高原春季风速的年际变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明,在气候变暖的背景下高原风速呈减弱的趋势,随着变暖趋缓风速的变化也趋于平稳。春季高原风速与气温的线性趋势是相反的,但在年际尺度上二者表现出同位相的变化,当青藏高原、中南半岛和印度半岛的地面气温偏高,北亚和东亚地区的地面气温偏低时,有利于高原地面风速增大,反之风速减小。20世纪末青藏高原及其周边地区的升温速率表现为北快南缓,高原南、北侧气温差异减小,而东、西向的气温差异增大,风速趋于减弱;21世纪初高原中部及其南侧地区以升温为主,高原东北侧和东亚地区以降温为主,南、北向气温差异较小,高原风速的变化也趋于平缓,东、西向气温差异有减小的趋势,对应高原东部风速有所增大。青藏高原及其邻近地区的热力差异及其变化速率的不均衡改变了对流层大气的斜压性,进而通过两种途径影响青藏高原的风速,一方面是近地面层气压梯度力的直接作用,另一方面是高层动能向低层的输送。此外,还指出JRA-55再分析风速资料比ERA-Interim和NCEP/NCAR资料在青藏高原的适用性更强。      

1988～1998年北半球积雪时空变化特征分析

利用NOAA提供的北半球近10年(1988～1998)逐周雪盖观测资料，通过引入年或季节累积雪盖周数作为对雪量累积情况的定量衡量，对北半球雪盖变化时空特征进行了分析。结果表明:近10年来，北半球积雪年际变化的关键区位于青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部，其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。青藏高原和欧亚大陆其他地区积雪变化的关联表现为两种不同的时空变化型，第一种型表现为青藏高原地区和其他地区(如欧洲、俄罗斯远东地区)积雪的同位相趋势性增多；第二种型表现为青藏高原地区和中亚地区积雪变化同位相，而和蒙古高原－我国东北地区积雪变化反位相的年际振荡。     

青藏高原地表特征时空分布

通过利用地理信息数据库、卫星反演参数、气象观测数据,分析了我国青藏高原地区地表植被覆盖、地表反照率分布、地表蒸发分布、地表积雪分布.结果显示,随着青藏高原地表年平均气温的显著升高,青藏高原部分区域地表覆盖特征也发生了改变.在青藏高原南缘湿润大区降水充分地区,地表反照率相对较低,潜热蒸发量最大,1982～2000年期间地表植被覆盖呈明显增加趋势.青藏高原地区积雪覆盖在各个气候区域也呈现同步变化特征,自1970～1989期间,降雪量呈持续增加趋势,但之后至2000年期间,全区降雪量呈下降趋势,其中积雪覆盖变化最强烈的时段发生在10月～4月之间,变化幅度最大的区域位于青藏高原的东南部区域.     

Recent land cover changes on the Tibetan Plateau: a review

This paper reviews the land cover changes on the Tibetan Plateau during the last 50 years partly caused by natural climate change and, more importantly, influenced by human activities. Recent warming trends on the plateau directly influence the permafrost and snow melting and will impact on the local ecosystem greatly. Human activities increased rapidly on the plateau during the last half century and have significant impacts on land use. Significant land cover changes on the Tibetan Plateau include permafrost and grassland degradation, urbanization, deforestation and desertification. These changes not only impact on local climate and environment, but also have important hydrological implications for the rivers which originate from the plateau. The most noticeable disasters include the flooding at the upper reaches of Yangtze River and droughts along the middle and lower reaches of Yellow River. Future possible land cover changes under future global climate warming are important but hard to assess due to the deficits of global climate model in this topographically complex area. Integrated investigation of climate and ecosystems, including human-beings, are highly recommended for future studies.