17111911年昆明雨季降水的分级重建与初步研究

利用清代档案和其他文献资料,重建了1711¹911年间昆明雨季降水的分级序列。在重建中采取了纠偏措施,有效地解决了资料存在的系统偏差问题。对重建序列的分析表明,昆明降水存在较大的波动,可以分为4个大的时段。总的来说,18世纪的雨季降水略少于19世纪。和喜马拉雅山区达索普冰芯恢复的印度季风降水序列的比较表明,19世纪70年代是两个序列中降水量最多的10年,且19世纪后半期同是两个序列波动较大的时期。但也有不一致的地方,说明两地降水机制有所差别。同时太阳活动的世纪周期对昆明的雨季降水有影响。对中间分辨率资料的开拓利用,有助于拓展高分辨率历史气候序列重建的范围。     

季风区边缘近500年的降水变化特征

基于武都万象洞高分辨率石笋δ¹⁸O和高精度²³⁰Th定年数据,结合利用周边地区史料恢复的旱涝指数序列,重建季风区边缘近500 a以来降水变化。结果显示:在年际至百年时间尺度上,万象洞石笋δ¹⁸O变化指示亚洲季风带来的降水量信息。季风区边缘降水变化可分减弱期(1470~1700 A.D.)、平稳期(1701~1875 A.D.)和增强期(1876~2003 A.D.)三个气候段,其间季风降水的强弱变化响应史料记载的极端旱涝事件。在小冰期向20世纪暖期转换过程中,本区呈现阶梯式过渡降水模式,这是一种较大空间尺度上气候特征,在年代际至百年时间尺度上与北半球温度、中国温度变化具有同步性。     

怒江流域气候特征及其变化趋势

利用怒江流域及其毗邻地区16 个气象台站长时序逐月气温和降水量数据,运用TFPW-MK (Trend-free Pre-whitening Mann-Kendall) 检验和重复迭代变化诊断等方法,分析了近几十年来怒江流域气候要素空间格局和变化特征。结果表明:(1) 怒江流域气温(年平均、年最高和年最低) 和年降水量由北向南总体呈递增,并与海拔相关性极为显著(α=0.01),且气候要素值随海拔升高而降低;(2) 降水集中度地域差异明显,西藏境内降水集中度多达60%以上,全流域降水集中期(除贡山站外) 多介于7 月下旬至8 月下旬;(3) 流域升温趋势显著,其年平均、年最高和年最低气温变化趋势多与纬度和海拔呈显著相关,其中年平均气温增幅为0.36 ℃10a;(4) 部分站点气温变化存在突变点,且其多出现于暖冬频发的20 世纪80 年代以后;(5) 年降水量总体有所增多,但变化趋势多不显著,无明显变点。     

1736年以来西安气候变化与农业收成的相关分析

基于清代雨雪与农业收成等档案记载及现代气象观测记录,根据西安冬季降雪与平均气温之间的统计关系、降水入渗与水量平衡模型,分别重建了西安1736~2000年冬季平均气温与4季降水序列,并分析了该地区气候变化特征及其对1736~2000年农业收成的影响。主要结论如下：(1) 西安的冷暖变化存在明显的百年际波动：其中18世纪相对温暖,19世纪寒冷,20世纪又转为温暖,且增暖趋势极为明显。(2) 西安的降水变化存在明显的年代际波动。自1736年以来,共经历了6个多雨期与7个少雨期,其中多雨期的平均雨量比少雨期多16%。(3) 气候变化对农业收成的影响极为明显。其中夏季降水量与秋收关系显著,而夏收又与前一年秋~当年春季的降水明显相关,且大多数严重歉收年均由降水明显偏少而致。虽然温度的年际变化与收成没有显著的联系,但温度年代际变化,即气候的冷暖阶段变化却与收成的阶段性变化关系密切。     

基于树轮δ~(13)C的阿尔泰山南坡夏季降水变化分析

利用阿尔泰山南坡东、中、西部3个样点的西伯利亚落叶松树轮δ13 C序列,结合阿勒泰地区7个气象站降水资料分析表明,树轮δ13 C序列对阿尔泰山南坡夏季降水有较好的响应,最高相关系数可达到-0.682(p0.0001)。利用回归方法重建了过去160年来阿尔泰山南坡夏季降水量。阿尔泰山南坡夏季降水在1850—1871年偏多,1872—1956年经历了长期的干旱,20世纪60年代至今,随着新疆整体气候的暖湿化,阿尔泰山南坡经历了较长的湿润期。重建的夏季降水与上年冬季北极涛动(AO)有较好的相关性,北极涛动可能对阿尔泰山南坡过去160年降水有较大影响。阿尔泰山南坡过去160年夏季降水变化存在11a(95%)、2.7a(95%)、2.4a(95%)、2.1a(99%)和2.0a(99%)的准周期变化。     

对气候变暖问题争议的分析

综合评述和分析了近年来关于全球气候变暖问题的研究。重点是有关气候变暖的一些争议。目前的结论是:(1)19世纪中期以来全球平均地表气温上升了0.4～0.8℃;(2)全球气候变暖的论断得到了海洋温度、大气温度、钻孔温度、陆地雪盖、海冰及冰川资料的支持;(3)1998年是近一个半世纪有观测资料以来最暖的一年,对1961～1990年平均的距平为0.55℃。20世纪变暖的趋势为0.066℃/10a;(4)1990′s是20世纪最暖的10年,平均气温距平0.35℃,也可能是500a或者甚至1000a来最暖的10年。所以,20世纪气候的变暖是无可怀疑的。人类活动影响很可能是20世纪气候变暖的主要原因,至少是主要原因之一。     

藏南羊卓雍错沉积物元素地球化学记录的过去2000年环境变化

以青藏高原南部的羊卓雍错（简称羊湖）沉积岩芯为研究对象,以较可靠的年代数据（ ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C交叉定年）为框架,基于高分辨率的元素地球化学记录,通过数理统计分析方法提取环境信息,结合粒度和磁化率,重建该地区过去2000年来的环境变化。结果显示,该区黑暗时代冷期（DCAP）和小冰期（LIA）气候较为寒冷,降水量较高;而中世纪暖期（MWP）和现代暖期（CWP）气候较为温暖,降水量较低,气候具有冷湿—暖干的特征。其中,重建的温度显示,中世纪暖期的温暖程度似乎持平甚至超过20世纪暖期;小冰期期间可能存在一次百年尺度的温暖事件,而17世纪和18世纪可能是过去2000中最寒冷的一段时期。分析发现,过去2000年以来青藏高原南部存在着冷湿—暖干的气候模式;过去2000年青藏高原南部地区温度的变化可能主要受到太阳辐射的影响,而小冰期期间西风环流的南移和增强可能是导致区域降水增加的重要因素。另外,该时期羊湖的湖泊水位的变化受温度和降水共同控制：当温度降低,降水增加时,湖泊水位上升,反之亦然。     

过去2 000年中国东南地区气温与降水的集成重建与分析

筛选和利用中国东南地区（大致范围为105o E以东、30o N以南）16个站点的多种气候代用指标序列,重建了东南地区过去2 000年以来的气温与降水变化过程,并探讨了其可能的影响机制。研究发现,东南地区气温集成序列与其他学者重建的中国温度序列、北半球温度序列等均具有较好的可比性,一些百年尺度的典型特征气候时期,如黑暗时代冷期、中世纪暖期、近代小冰期以及20世纪现代暖期等均有显著的体现;降水集成序列显示东南地区在过去2 000年中干湿阶段性变化较为明显,特别是在中世纪暖期时降水整体上较为偏多,而在小冰期的前半段降水偏少、后半段降水偏多。总体来看,近2 000年来我国东南地区的气温与降水变化经历了较为多样的水热组合过程。值得指出地是,东南地区降水集成序列与已有的中国北方地区多条降水重建序列相互间可比性较弱,反映了中国东部季风区由南到北降水变化及其影响机制具有很大的区域性差异。分析认为,大尺度海—气相互作用、火山活动以及太阳辐射量变化等对我国东南地区过去2 000年的气候环境变化具有显著影响。     

过去2000a中国和北半球温度变化及其外部强迫因子重建研究进展

对过去2 000a气候变化的研究是解决20世纪气候变暖归因问题的关键途径之一,近年来取得了重要进展。从北半球和中国区域温度变化重建、外部强迫变化及其对温度影响等方面回顾了过去2 000a气候变化的研究历程,论述了代表性的研究成果并总结了新的科学认识。主要认识有:(1)在十年至百年尺度上,过去千年北半球中高纬地区的夏半年温度变化基本同步;(2)在百年尺度上,太阳活动在北半球温度变化中可能扮演了重要角色,而在年际到十年尺度上火山活动是北半球温度变化的主要驱动因子,但频繁的大型火山喷发事件也会造成百年尺度上气候冷暖平均态的转变;(3)温室气体是工业革命以来气候变暖的主导因素之一,但其中的年代际波动受到气候系统内部变率的影响。今后,将模拟与重建结果结合起来量化各驱动因子对气候变化的影响,进而揭示气候变化的机制是过去2 000a气候变化研究的热点。     

过去2000a中国和北半球温度变化及其外部强迫因子重建研究进展北大核心CSCD

对过去2 000a气候变化的研究是解决20世纪气候变暖归因问题的关键途径之一,近年来取得了重要进展。从北半球和中国区域温度变化重建、外部强迫变化及其对温度影响等方面回顾了过去2 000a气候变化的研究历程,论述了代表性的研究成果并总结了新的科学认识。主要认识有:(1)在十年至百年尺度上,过去千年北半球中高纬地区的夏半年温度变化基本同步;(2)在百年尺度上,太阳活动在北半球温度变化中可能扮演了重要角色,而在年际到十年尺度上火山活动是北半球温度变化的主要驱动因子,但频繁的大型火山喷发事件也会造成百年尺度上气候冷暖平均态的转变;(3)温室气体是工业革命以来气候变暖的主导因素之一,但其中的年代际波动受到气候系统内部变率的影响。今后,将模拟与重建结果结合起来量化各驱动因子对气候变化的影响,进而揭示气候变化的机制是过去2 000a气候变化研究的热点。     

采用树木年轮资料重建山东沂山地区200多年来的湿润指数*

在中国,尤其在中国西北部地区,树轮年表是古气候信息的一个重要来源.由于某种原因,中国东部地区少有树轮研究工作.该文通过运引ARSTAN程序,建立并研究了山东境内沂山地区的树轮主年表(1750～1992).树轮和气候要素的响应面分析得出沂山地区的树轮生长和温度降水呈非线性相关,因此使用传统方法重建单个气候因子是不合理的.通过响应函数和回归分析,5月至8月份的湿润指数(P/T)被确定为重建对象,该湿润指数值代表了温度和降水对树轮生长的共同影响,且相关性很高,远超过信度检验.利用线性回归方法,获得重建湿润指数的预报方程,用树木年轮年表重建了自1750年以来的沂山地区逐年5月～8月湿润指数的变化.分析了沂山地区湿润指数重建的可靠性.     

天山北坡东部叉子圆柏(Sabina vulgaris)树轮宽度气候重建潜力评估

叉子圆柏(Sabina vulgaris)年轮边界清晰,广泛分布于天山北坡海拔1 200~3 100m范围,比雪岭云杉的海拔分布范围更广。该树种最大树龄在200a以上,目前还未见利用这一树种开展树轮年代学研究的报道。建立了天山北坡东部木垒山区叉子圆柏的树轮宽度年表,分析其年表特征及其与木垒气象站降水量、降水日数、气温、蒸发量和标准化降水蒸发指数(SPEI)的相关关系,评估叉子圆柏的气候信息含量及其用于气候重建的潜力。结果表明:叉子圆柏树轮宽度具有较高的敏感度和序列间的一致性,树木径向生长受到当年生长季(3—8月)及其前期降水和蒸发的综合影响,宽度年表与当年的降水量和降水日数显著正相关,与气温和蒸发量显著负相关,与当年4—7月SPEI的正相关最为显著(n=55,r=0.650,P0.0001)。基于一元线性方程(Y=2.783 X-2.975,R~2=42.2%,R_(adj)~2=41.1%),利用叉子圆柏树轮宽度重建了东天山北坡木垒4—7月SPEI变化。与基于雪岭云杉树轮宽度重建的东天山降水记录的比较表明:1860—2013年间二者相关系数为0.381,低频变化都记录了1910—1940年的持续干旱期。SPEI序列中的部分极端干旱年与降水记录并不一致,SPEI记录的20世纪90年代以来的持续偏干趋势在树轮降水记录中并不明显,可能是由于两个重建的要素和时段不一致,SPEI指数考虑了增温引起的蒸发作用加剧的影响。叉子圆柏主要分布在阳坡(雪岭云杉一般生长在阴坡),特别是可以在天山北坡雪岭云杉下树线以下的区域生长,叉子圆柏树轮宽度反映的气象要素和时段与雪岭云杉存在差异,因此在天山山区树轮年代学研究中能作为雪岭云杉的有益补充。     

天山北坡东部叉子圆柏(Sabina vulgaris)树轮宽度气候重建潜力评估北大核心CSCD

叉子圆柏(Sabina vulgaris)年轮边界清晰,广泛分布于天山北坡海拔1 200~3 100m范围,比雪岭云杉的海拔分布范围更广。该树种最大树龄在200a以上,目前还未见利用这一树种开展树轮年代学研究的报道。建立了天山北坡东部木垒山区叉子圆柏的树轮宽度年表,分析其年表特征及其与木垒气象站降水量、降水日数、气温、蒸发量和标准化降水蒸发指数(SPEI)的相关关系,评估叉子圆柏的气候信息含量及其用于气候重建的潜力。结果表明:叉子圆柏树轮宽度具有较高的敏感度和序列间的一致性,树木径向生长受到当年生长季(3—8月)及其前期降水和蒸发的综合影响,宽度年表与当年的降水量和降水日数显著正相关,与气温和蒸发量显著负相关,与当年4—7月SPEI的正相关最为显著(n=55,r=0.650,P<0.0001)。基于一元线性方程(Y=2.783 X-2.975,R^2=42.2%,R_(adj)~2=41.1%),利用叉子圆柏树轮宽度重建了东天山北坡木垒4—7月SPEI变化。与基于雪岭云杉树轮宽度重建的东天山降水记录的比较表明:1860—2013年间二者相关系数为0.381,低频变化都记录了1910—1940年的持续干旱期。SPEI序列中的部分极端干旱年与降水记录并不一致,SPEI记录的20世纪90年代以来的持续偏干趋势在树轮降水记录中并不明显,可能是由于两个重建的要素和时段不一致,SPEI指数考虑了增温引起的蒸发作用加剧的影响。叉子圆柏主要分布在阳坡(雪岭云杉一般生长在阴坡),特别是可以在天山北坡雪岭云杉下树线以下的区域生长,叉子圆柏树轮宽度反映的气象要素和时段与雪岭云杉存在差异,因此在天山山区树轮年代学研究中能作为雪岭云杉的有益补充。     

中国诱发滑坡的降水极端性特征及变化趋势

极端降水往往会造成滑坡灾害,但关于引发滑坡灾害的极端降水特征量化评估研究仍不足。本文基于近20年(2000—2019年)的中国地面观测站点降水数据和2014—2018年历史滑坡灾害个例数据,运用百分位数、标准化距平和Mann-Kendall方法分析诱发滑坡的极端降水特征,初步揭示了滑坡灾害与极端降水间的关系,探讨了近20年来中国范围内的极端降水与滑坡灾害的时空分布特征及变化趋势。结果表明：(1)诱发滑坡灾害的不同时间尺度降水绝大部分都存在极端性特征,导致滑坡灾害的发生一般是一年之中某个时间尺度内出现了极端性累积降水;(2)异常性降水是滑坡灾害的关键诱发因素,绝大部分滑坡灾害点的前期过程有效雨量均超出气候平均2σ以上,具有明显的降水异常性;(3)近20年以来中国遭遇极端日降水和过程降水事件的次数整体呈现增长趋势,而不同区域内的极端降水变化特征存在较大差异,除了黄淮、云南、华南东部的部分地区存在减少趋势以外,其他大部地区的极端日降水、极端过程有效降水事件发生频次均呈增多趋势。本研究成果揭示了诱发滑坡灾害的触发因素和极端降水事件的变化趋势,可为基于极端降水的滑坡预报预警提供科学依据。     

中国东部土地利用/覆盖变化对夏季降水影响的不稳定性研究

基于WRF模式,采用1980年和2000年的土地利用/覆盖数据分别进行了连续21年的模拟试验(EXP1980和EXP2000),进而分析了中国东部LUCC对夏季降水影响的不稳定性及其与大尺度气候背景的关系。结果发现:(1)中国东部以农—林(草)转换为主要特征的LUCC对夏季降水的影响因年份而异,在1981年、1984年、1986年、1988年、1989年和1996年(LR年),EXP1980比EXP2000中国东部降水偏多,在1992年、1993年、1994年、1995年、1997年和1999年(MR年),EXP2000比EXP1980中国东部降水偏多;(2)LR年与MR年的气候背景显著不同,MR年相比LR年位势高度场呈"西高东低",降水场呈"南多北少"的格局,并且该特征得到了NCEP2再分析数据的印证。这意味着20世纪80-90年代南方降水增加可能部分由LUCC所致,北方降水减少则因LUCC而弱化。     

基于树轮重建的宁夏河东沙地西部公元1899年来年降水量的变化

在分析我国季风区西北缘宁夏河东沙地西部的油松(Pinus tabulaeformis)树木年轮宽度年表与气温降水相关关系基础上,建立了树轮宽度指数与年降水量的转换方程。交叉检验结果表明转换方程比较稳定,重建结果合理可靠。公元1899年来降水量重建结果表明:研究区在20世纪40年代以前,降水变化波动幅度较大,年际间干湿变化明显,20世纪40-80年代间降水波动幅度变小且频率增加,20世纪80年代以后降水变化波动幅度又趋于增大且频率减小;与昌灵山、贺兰山和祁连山东段降水变化对比分析发现河东沙地西部的降水量变化与周边地区气候演变存在一定的同步性;宁夏河东沙地西部20世纪10年代、20世纪20-30年代初期、20世纪末以及2004-2006年的相对干旱时期有利于该区沙漠化范围的扩大,对该区沙漠化治理不利,而20世纪初期、20世纪10年代末期、20世纪30-40年代、20世纪90年代的相对湿润时期在一定程度上减缓了暖干化趋势,有利于沙漠化范围的缩小。周期分析结果表明,宁夏河东沙地西部1899年来降水量变化存在2~4 a、5~7 a和10 a左右变化周期。     

1736年以来南京逐季降水量的重建及变化特征

基于清代雨雪档案和现代气象观测资料,利用自然降水入渗试验结果及雨雪分寸与降水量统计关系,重建南京1736~2006年逐季和年降水量。分析显示:(1) 18世纪春、冬季为多雨期,秋季为少雨期;19世纪秋、冬季和全年为多雨期,春季为少雨期;20世纪上半叶,4季和全年均为少雨期;自20世纪末期始夏季和全年进入多雨期。(2) 年降水变化存在2~5 a周期,经历1851~1860年和1893~1894年两次突变。研究结果与区域内其他旱涝等级或降水量序列有较好可比性。绝大多数粮食欠收年对应于降水异常年,生长期为干旱异常的欠收年数量多于为洪涝异常的欠收年。     

1901-2012年陕西降水、气温变化特征

利用英国东英格兰大学气候研究中心CRU最新发布的1901-2012年的月平均气候资料,分析陕西近百年降水、气温的时空分布特征。结果表明:(1)年平均降水南北差异较大,陕南降水多且年际变化最大,西安为年际变化的第二高值中心。(2)陕西降水具有明显的年代际变化周期,20世纪40年代之前降水变化较平缓,40年代后降水变化幅度变大,异常偏多或偏少的年份较多。(3)降水的EOF1表现为整体的正异常,体现了陕西年平均降水的一致变化,EOF2主要表现为陕西南部和陕西东北部的反相位振荡,且具有显著年际变化周期。(4)陕西气温近112年有两个偏冷期:20世纪20年代之前和50年代到90年中期,20世纪20年代到50年代和90年代后期以来为偏暖期。与全国气温变化不同,第二个暖期是从90年代开始迅速升温,滞后于全国气温变化,且气温的最高值出现在90年代而不是40年代。(5)气温的第一模态解释了总模态的88.4%,且表现为陕西一致的正异常,表明陕西平均气温空间变化的一致性,Morlet小波分析显示其有2~4年的周期震荡和16年左右的年代际变化周期。     

河川径流对降水变化的响应研究——以渭河为例

根据1956-1995年的实测水文资料(降水和河川径流量资料),采用特征值对比方法,对陕西省境内渭河流域不同时间尺度内降水特征进行分析,并对流域内多年径流变化也做了相应的统计分析,从而揭示河川径流对降水变化的响应关系,并确定出河川径流变化的主要原因。结果表明:(1)流域内降水年内分配极其不均;年际变化剧烈,进入90年代后降水负距平集中出现,20世纪90年代降水较多年均值有较大程度的减少;(2)流域内河川径流与降水之间存在密切的正相关关系,降水量多的年份,河川径流丰富,反之较枯;(3)河川径流积极响应降水的变化,然而河川径流变化幅度却比降水变化幅度大20%,这个偏差主要是由于频繁的人类活动的干扰造成的。     

东北气候和生态过渡区近50年来降水和温度概率分布特征变化

文章从中国160个站的观测资料中选取位于东北气候和生态过渡区内9个测站的冬、夏季降水和温度资料,分析该地区近50年来冬夏季降水和温度的年际变化及其概率分布特征,结果表明,东北气候和生态过渡区的冬夏季降水和温度有明显的年代际变化特征,在不同的年代际变化阶段,降水和温度的总体概率分布特征差异较大,这种概率分布形式的差异与高温、干旱等极端天气气候事件的频繁发生具有密切关系。20世纪80年代以来降水处于平均值减小的总体分布中,温度则处于平均值增加的总体分布中,因此该地区冬季发生暖冬和少雨(雪)的机会增大,夏季出现严重干旱和高温的可能性增大。