青海三江源地区近50年来的气温变化

利用青海三江源地区12个气象站1961-2010年月气温资料及滑动平均、线性倾向估计、样条函数插值、Mann-Kendal检验等方法对气温变化的分析结果表明:(1)青海三江源地区及3个源区年、四季平均气温出现多次冷暖波动过程,但在统计意义上均呈显著增温趋势,2001年以后增温明显.其中,春、夏、秋季和全年平均气温从20...     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

中国内陆热带地区近40年气候变化特征

用西双版纳6个气象站40余年观测资料,探讨中国内陆热带地区气候变化特征及趋势。结果表明:西双版纳地区的平均气温、平均最低气温、平均最高气温总体上呈逐年增暖的趋势,其中平均气温上升率0.016 5～0.033 4℃/a,平均最低气温上升率0.008 6～0.038 7℃/a,平均最高气温上升率-0.001 4～0.018 6℃/a;降水长期变化特征则较复杂,规律不如气温明显,但总体趋势减少,年降水量变化主要决定于雨季降水量变化;相对湿度呈现逐年降低趋势。说明该地区气候向干热型转变。     

近40年来西藏高原气候变化特征分析

本文利用西藏高原近40年来的逐月气象数据,通过时间序列分析和非参数Mann-Kendall检验方法,对西藏高原日照时数、平均气温、小型蒸发皿蒸发量和降水量4个基本气象要素变化特征进行了较为全面的分析,揭示了近40年来西藏高原气候变化的主要特征.结果表明:(1)日照时数是西北部长,东南部短,且东南部呈一定的下降趋势,西北部呈一定的上升趋势;(2)年平均气温以0℃和5℃为界划分为3个区,研究区全年总体表现出升温趋势,藏西地区的气温变化趋势大于藏东地区;(3)蒸发量年变化很大,研究区整体呈下降趋势,空间上表现为从西部向东部逐渐减少的趋势,其中仅西部和东南部小部分地区呈现出上升趋势,其余地区都为下降趋势;(4)降水趋势变率空间分布上的基本规律是:其大小由东往西逐渐减小,藏中和藏东为上升趋势,藏西为下降趋势.另外,4个要素各月与各季节的变化趋势与年变化趋势间表现出很好的一致性.     

中国西北近45a来夏季无雨日数的诊断分析

利用中国西北五省(区)1960-2004年125个台站夏季(6-8月)逐日降水资料,从中统计出夏季无雨日数,通过EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析等方法进行了时空特征分析,结果表明：中国西北夏季无雨日数空间分布高值区在新疆的南疆地区,而低值区在青海南部;整个西北地区一致性异常特征是其夏季无雨日数的最主要的空间分布型,高原东部和新疆北部的少部分地区同其它地方呈反向变化的空间分布型也是比较重要的;中国西北夏季无雨日数的空间分型主要有：高原东部型、南疆型、北疆型、青海高原型、河西走廊型及西北东部型;在中国西北夏季无雨日数的6个主要空间异常分区中,近45a来其夏季无雨日数北疆区呈微弱的下降趋势,南疆区和青海高原区表现为较明显的下降趋势,河西走廊区、高原东部区呈较明显的上升趋势,西北东部区呈明显的上升趋势;中国西北夏季无雨日数的各主要空间异常分区中,近45a来其夏季无雨日数11 -13a和7-9a的周期震荡表现得比较明显,而3-5a的高频震荡大多分区也有所反映。     

近44年来中国西北降水量变化的区域差异以及对全球变暖的响应

利用中国西北地区(75~105°E、35~50°N)最近44年(1958~2001年)77个气象台站观测的降水量、气温资料以及NCAR/NCEP再分析资料,采用回归分析与合成分析等方法研究了西北干旱区降水量的时空变化特征及其与全球气温变化的关系。结果表明,西北干旱区的降水量偏多(偏少)与全球平均气温升高(降低)存在一定的对应关系,但降水量随气温的变化存在地域差异,主要表现为干旱区的西部(93°E以西)区域年降水量随全球气温升高呈现增加趋势,而东部(93°E以东)区域年降水量呈减少趋势。     

西藏高原气候变化及其差异性

利用西藏高原38个气象站点1961-2010年逐月气象资料,采用气候倾向率、累积距平及CIS空间插值方法,研究了近50 a来西藏及各分区气象要素的时空演变规律,揭示了西藏不同区域气候变化的差异性。结果表明:近50a来,西藏总体呈现出日照略增、温度升高、降水增加、风速减小、平均相对湿度略有上升趋势,年平均日照时数倾向率3.04 h/10 a,年平均气温倾向率0.58℃/10 a,多年平均降水量倾向率12.5 mm/10 a,年平均风速倾向率-0.13 m·s~(-1)·(10 a)~(-1)、年平均相对湿度倾向率0.1%/10a。根据地貌分区的各区域气象要素分布及变化程度差异较大,藏北高原区日照时数最长,但呈减少趋势,藏东高山深谷区日照时数最短,增加趋势明显;藏南山原湖盆谷地区年平均气温最高,升温幅度较小,藏北高原区年平均气温最低,升温幅度最大;藏东高山深谷区年平均降水量最多,藏北高原区最少,藏南山原湖盆谷地区降水量增加较明显;藏北高原区平均风速最大,藏东高山深谷区最小,所有区域平均风速均呈先增加后减小趋势;喜马拉雅高山区、藏东高山深谷区相对湿度较大,藏北高原区、藏南山原湖盆谷地区较小,西藏各区平均湿度均有所上升。     

近15a新疆不同类型植被NDVI时空动态变化及对气候变化的响应

为了研究新疆不同类型植被对气候变化的响应,以地带性划分的植被类型作为研究对象,1998-2012年为时间尺度,利用GIS的空间分析方法结合数学统计方法,分析了新疆各地带植被覆盖变化的时空分布特征;并采用"多元回归+残差插值"的方法,模拟了气温和降水量的空间分布;利用SPOT VGT/NDVI数据以及气候数据(气温和降水量数据),分析了5个不同地带植被的动态变化、年际变化和生长季内各月变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)新疆各地带植被覆盖度存在着显著差异,其中,温带北部草原地带高植被区和浓密植被区的范围较广,植被覆盖度较高,而高寒荒漠地带的极低植被区占该地带面积的一半以上,且植被覆盖度最低。(2)新疆各地带植被覆盖在近15 a间呈波动增加的趋势,5个地带的植被覆盖均有所改善,其中,高寒荒漠地带和暖温带半灌木、灌木地带的植被覆盖改善较为明显,其余3个地带均有少部分地区出现轻微改善现象。(3)温带半灌木、矮乔木荒漠地带,暖温带半灌木、灌木荒漠地带和温带半灌木、灌木荒漠地带4~10月的平均气温呈上升趋势,而温带北部草原地带、高寒荒漠地带对应的平均气温则出现下降趋势。5个地带的降水量在该时段内均表现为下降趋势。(4)基于年际尺度,新疆各地带植被NDVI与气温、降水量的相关性均不显著;基于月尺度,各地带植被NDVI受降水量的影响比气温大。同时,仅有暖温带半灌木、灌木荒漠地带植被NDVI与气温存在1个月的滞后性,其余4个地带对气温和降水均不存在滞后性。     

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.     

IPCC AR4气候多模式对云南特征气温变化的模拟预估——滇西南区案例分析(1960-2050年)(英文)

本文针对云南地区,以滇西南区为案例,利用研究区20个气象观测站点实测逐日平均气温分析了1961-2007年各特征气温(年均气温、干季平均气温、以及湿季平均气温)的变化趋势特征;并采用IPCC AR4气候模式集成的21世纪气候变化模拟试验的预估结果,针对滇西南区各特征气温,分别就不同排放情景下的模拟结果在该区的适用性进行了详细验证和分析。主要结果如下:(1)1961-2007年间,研究区各特征气温变化表现出了非常显著的上升趋势,MK统计值均通过了95%的置信度检验。(2)标准化均方根误差和MK趋势验证的结果表明,基准期内特征气温(尤其是年均气温和干季气温)的模拟值距平变化与实测值的距平变化趋势特征非常相似,因此利用IPCC AR4气候模式的试验结果模拟研究区三种排放情景下各特征气温的变化趋势具有一定的可信度,且针对年均气温及干季平均气温的模拟效果要比湿季平均气温好。(3)未来40年内,该区各特征气温将明显上升,并且年均气温上升趋势比干季、湿季平均气温更为显著;不同排放情景下各特征气温将表现出不同的升温率:2020s期间SRESA2高排放情景下的特征气温升温率将小于SRESB1低排放情景,除此之外,各特征气温在SRESA1B中等排放情景下的升温率将最大,在SRESA2高排放情景下其次,在SRESB1低排放情景下将最小。文中对IPCC AR4气候模式在云南地区的适用性及其影响因素进行了进一步的探讨。     

Investigating long-term trends of climate change and their spatial variations caused by regional and local environments through data mining

Climate change is a global phenomenon but is modified by regional and local environmental conditions. Moreover, climate change exhibits remarkable cyclical oscillations and disturbances, which often mask and distort the long-term trends of climate change we would like to identify. Inspired by recent advancements in data mining, we experimented with empirical mode decomposition (EMD) technique to extract long-term change trends from climate data. We applied GIS elevation model to construct 3D EMD trend surface to visualize spatial variations of climate change over regions and biomes. We then computed various time-series similarity measures and plot them to examine spatial patterns across meteorological stations. We conducted a case study in Inner Mongolia based on daily records of precipitation and temperature at 45 meteorological stations from 1959 to 2010. The EMD curves effectively illustrated the long-term trends of climate change. The EMD 3D surfaces revealed regional variations of climate change, while the EMD similarity plots disclosed cross-station deviations. In brief, the change trends of temperature were significantly different from those of precipitation. Noticeable regional patterns and local disturbances of the changes in both temperature and precipitation were identified. The trends of change were modified by regional and local topographies and land covers.     

通过数据挖掘调查气候变化的长期趋势及其因区域和地方环境而产生的空间差异（英文）

Climate change is a global phenomenon but is modified by regional and local environmental conditions.Moreover,climate change exhibits remarkable cyclical oscillations and disturbances,which often mask and distort the long-term trends of climate change we would like to identify.Inspired by recent advancements in data mining,we experimented with empirical mode decomposition(EMD) technique to extract long-term change trends from climate data.We applied GIS elevation model to construct 3 D EMD trend surface to visualize spatial variations of climate change over regions and biomes.We then computed various time-series similarity measures and plot them to examine spatial patterns across meteorological stations.We conducted a case study in Inner Mongolia based on daily records of precipitation and temperature at 45 meteorological stations from 1959 to 2010.The EMD curves effectively illustrated the long-term trends of climate change.The EMD 3 D surfaces revealed regional variations of climate change,while the EMD similarity plots disclosed cross-station deviations.In brief,the change trends of temperature were significantly different from those of precipitation.Noticeable regional patterns and local disturbances of the changes in both temperature and precipitation were identified.The trends of change were modified by regional and local topographies and land covers.     

西北干旱区阿克苏河径流对气候波动的多尺度响应

基于阿克苏河流域1960~2010年的气象、水文观测数据,利用集合经验模态分解（EEMD）方法,对研究期内阿克苏河径流时间序列进行多尺度的分析,并探讨其在不同时间尺度上的振荡模态结构特征及其对气候因子的多尺度响应。结果表明：① 近50年来,阿克苏河年径流整体上呈现出显著的非线性增加趋势,且其变化在年际尺度上表现出准3 a和准6~7 a的周期性波动,在年代际尺度上表现出准13 a和准25 a的周期性变化;② 各周期分量的方差贡献率表明,年际振荡在径流长期变化中占据主导地位,年代际尺度在径流变化过程中也起着重要作用。重构的径流年际变化能够较为详细地描述原始径流序列在研究时期内的波动趋势,重构的径流年代际变化则有效揭示了阿克苏河径流在不同年代丰、枯水期交替出现的状态。③ 在年际尺度上径流与气温、降水和潜在蒸发都表现为不显著的正相关关系,而在年代际尺度上,径流量与气温和降水均表现为显著的正相关关系,与潜在蒸发表现为显著的负相关关系,且在年代际尺度上相关性和显著性明显强于年际尺度,表明年代际尺度更适于评价径流对气候波动的响应。结果表明EEMD是一种甄别非线性趋势和尺度循环的有效方法。     

经验模态分解下中国气温变化趋势的区域特征

By the Empirical Mode Decomposition method, we analyzed the observed monthly average temperature in more than 700 stations from 1951-2001 over China. Simultaneously, the temperature variability of each station is calculated by this method, and classification chart of long term trend and temperature variability distributing chart of China are obtained, supported by GIS, 1 kmxl km resolution. The results show that： in recent 50 years, the temperature has increased by more than 0.4~C/10a in most parts of northern China, while in Southwest China and the middle and lower Yangtze Valley, the increase is not significant. The areas with a negative temperature change rate are distributed sporadically in Southwest China. Meanwhile, the temperature data from 1881 to 2001 in nine study regions in China are also analyzed, indicating that in the past 100 years, the temperature has been increasing all the way in Northeast China, North China, South China, Northwest China and Xinjiang and declining in Southwest China. An inverse ‘V-shaped’ trend is also found in Central China. But in Tibet the change is less significant.     

Regional features of the temperature trend in China based on Empirical Mode Decomposition

By the Empirical Mode Decomposition method, we analyzed the observed monthly average temperature in more than 700 stations from 1951–2001 over China. Simultaneously, the temperature variability of each station is calculated by this method, and classification chart of long term trend and temperature variability distributing chart of China are obtained, supported by GIS, 1 km×1 km resolution. The results show that: in recent 50 years, the temperature has increased by more than 0.4℃/10a in most parts of northern China, while in Southwest China and the middle and lower Yangtze Valley, the increase is not significant. The areas with a negative temperature change rate are distributed sporadically in Southwest China. Meanwhile, the temperature data from 1881 to 2001 in nine study regions in China are also analyzed, indicating that in the past 100 years, the temperature has been increasing all the way in Northeast China, North China, South China, Northwest China and Xinjiang and declining in Southwest China. An inverse ‘V-shaped’ trend is also found in Central China. But in Tibet the change is less significant.     

全球升温对中国区域温度纬向梯度的影响

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的气温变化分时间段进行了计算分析。用各个站点52年的气温序列斜率与纬度和海拔分别做了相关分析,发现气温变化幅度和纬度有着很好的相关性,特别是在冬季;但气温变化和海拔没有相关性。另外,通过对不同季节的温度变化情况进行计算和纬向分析,发现随着全球气温的持续上升,气温的纬向梯度在变小,变化的幅度是冬季大、夏季小,高纬度地区大、低纬度地区小。最后指出造成气温纬度梯度减小的主要原因是大陆度随纬度的不同分布。     

1970-2015年秦岭南北气温时空变化及其气候分界意义

基于秦岭南北70个气象站点观测资料,辅以极点对称模态分解方法（ESMD）,对秦岭南北近期气温时空变化特征进行分析,进而以日平均温≥ 10 ℃积温天数为主要指标,以1月0 ℃等温线变化为辅助指标,探讨秦岭山脉的气候分界意义。结果表明：① 1970-2015年秦岭南北气温变化具有同步性,呈现出“非平稳、非线性、阶梯状”的增暖过程,变化阶段可分为：1970-1993年为低位波动期、1994-2002年为快速上升期、2003-2015年为增温停滞期;② ESMD信息分解结果表明,秦岭南北气温变化以年际波动为主导,并未呈现出明显的线性增暖趋势;③ 在空间上,秦岭南北气温趋势呈现“同步增温,南北分异”的响应特征,即秦岭以北地区空间增温具有一致性,秦岭以南地区则呈现“西乡—安康盆地交界”、“商丹盆地”两个低值中心;④ 在气候变暖背景下,秦岭作为气候分界线的作用依然明显,但是南北响应方式存在差异。其中,秦岭以南,北亚热带北界沿山地“垂直上升”,汉江谷地热量资源逐年增加;秦岭以北,尽管以城市带为中心的增温区不断延展,但是冷月气温偏低的格局并未改变。     

极点对称模态分解下中国新疆温度变化趋势的区域特征

基于新疆16个国际交换站1957-2012年年平均温度时间序列,利用极点对称模态分解(ESMD)方法,分析了新疆温度序列的非线性趋势变化特征,并对其空间差异进行了初步探讨。结果表明：50多年来,新疆年平均温度整体上呈现出显著的非线性上升趋势,且其变化存在明显的年际尺度(2年和8年)和年代际尺度(10年和25年);各分量方差贡献率显示年际变化在新疆整体温度变化中占据主导地位,重构的年际变化趋势能精细刻画原始温度序列在研究时期内的波动状况;重构的年代际变化揭示了新疆在1997年前后气候模态有了显著转换,由原来温度以负相位为主的气候模态转向正相位显著的高温气候模态;年平均温度非线性变化趋势具有明显的区域差异,北疆以上升为主,东疆表现出先降后升,南疆变化较为复杂。同时,结果还表明ESMD是一种很好的甄别大尺度循环和非线性趋势的方法。     

极点对称模态分解下陕西气候变化特征及影响因素

全球变暖背景下,受人类活动和气候系统波动共同影响,气候要素响应具有非线性、非平稳特征,如何识别气候变化多时间尺度信息,是当前研究的热点话题。基于1970-2017年气温和降水逐日数据,辅以滑动平均、趋势分析和极点对称模态分解(ESMD)等方法,对陕西3大地理单元气候时空特征进行分析,进而探讨不同海区厄尔尼诺指数与气温、降水变化的响应关系。结果表明:1970-2017年,陕北气候变化经历“暖干-冷湿-暖湿”的变化过程;关中和陕南气候在20世纪80-90年代末呈现暖干化,随后增温停滞,降水增多,近期再次呈现暖干化;利用ESMD对陕西气温和降水变化信号进行分解,发现区域气温响应变暖停滞,是受年代波动影响,周期为9.2~11.5 a左右;从趋势项分析,除陕北气温平稳波动之外,关中和陕南气温增速并未减缓;在影响因素上,不同海区海温异常与陕西气温、降水变化相关性存在差异。其中,气温影响主要在中国东部海区,且与NINO A区、黑潮区海温显著正相关;影响降水变化的关键海区在赤道太平洋,即赤道太平洋中部海温异常偏高时,关中和陕南降水呈现下降,而赤道太平洋东部海温异常偏高,陕北降水减少更为明显。     

西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。