新疆三大山区可降水量时空分布特征

利用美国宇航局（NASA）发布的2003年1月～2015年12月的AIRS Standard Physical Retrieval Edition 6.0中的level2的反演数据，对新疆及其周边地区--特别是三大山区近13 a的可降水量的时空分布特征进行了研究。结果表明，从空间分布看，可降水量高值区主要集中在盆地地区，尤其在塔里木盆地、准最低值达1.92 mm；新疆及其周边地区可降水量所有格点13 a平均值来看，总体上，夏季最高，冬季最低。从时间分布看，对新疆及其周边地区、天山、昆仑山和阿尔泰山四个研究区域分别进行区域平均，发现以个区域年变化呈单峰型，从1～7月的可降水量逐渐增加，8～12月份的可降水量逐月减少；可降水量的整体年际变化趋势是一致的，2003—2010年呈上升趋势，2010—2015年呈下降趋势。     

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。     

基于GIS的祁连山区气温和降水的时空变化分析

基于ArcGIS平台Geostatistical Analyst中的Kriging插值方法,和Spatial Analyst中的Surface Analyst,分析了祁连山区18个气象站点1960\_2005年气温、降水的数据,并且空间化显示了各年代间的气温、降水变化。结果表明:①1960\_2005年祁连山区的气温呈显著的上升趋势,升幅基本在0.5 ℃/10a左右,20世纪90年代中期以后气温上升最为明显,变幅最大超过1℃。②祁连山区的气温变化和西北地区的气温变化有很好的同步性。冬季气温分布趋势与夏季相同,但冬季南北坡的温差明显小于夏季。各月的平均气温直减率差别大,冬季气温直减率较低,春季气温直减率较大。③分析了祁连山区降水的累积距平,祁连山的东、中、西三段的降水在80年代以前都是呈下降的趋势,在80年代以后表现为显著增加,并且中部表现最为明显。在祁连山的北坡、南坡和的降水总体趋势变化也是在80年代,在80年代以前呈下降趋势,而80年代后为上升趋势。④祁连山区的降水呈上升趋势,降水具有明显的区域性和季节性, 从东南向西北逐渐减少,冬季降水均在13 mm以下,而在夏季降水量最高可达247 mm。     

1979-2016年祁连山地区大气水汽含量时空特征及其与降水的关系

采用1979-2016年ECMWF1.5°×1.5°逐月再分析资料及同期37个气象站点的降水资料,利用一元线性回归、累积距平、Kriging及IDW（反距离加权）等方法分析了祁连山地区大气水汽含量时空分布特征、降水转化率空间变化规律以及风场分布规律,并对比分析了中国西部不同地区降水转化率的变化趋势。结果表明：（1）1979-2016年祁连山地区大气水汽含量整体呈增加趋势,且季节变化明显。其中夏季是各层大气水汽含量最多的季节,高达329.24 mm,占多年平均大气水汽含量的48.1%。（2）近38 a来,祁连山地区的大气水汽含量呈东南多、西北少的空间分布,且随海拔的升高而逐渐减少,整层大气水汽主要集中在5 000 m以下。（3）祁连山地区的降水转化率从空间上表现出由东向西递减的趋势,说明该地区空中云水资源的开发潜力自东向西逐渐增强,空中云水资源的开发潜力区域差异明显;季风所携带的水汽对其影响区域的降水贡献率较高,西风所携带的水汽则对其影响区域的降水贡献率较低。（4）中国西部地区降水转化率呈向心式递减的趋势,且区域空间波动较大。     

2002-2010年长江流域GRACE水储量时空变化特征

利用高斯平滑滤波对2002年4月-2010年12月逐月GRACE卫星的时变重力场数据反演得到长江流域大尺度陆地水储量变化,对其时空变化进行研究,并将结果与全球陆面同化数据(GLDAS)模拟结果进行比较。其结论为:根据GRACE数据反演与GGLDAS模拟得到的水储量结果在大多数区域变化趋势相同,两者具有一致性,相关性达到0.89(P<0.05)。GRACE水储量研究结果表明:①2002-2010年长江流域水储量呈增加趋势,平均增长速率为0.43mm/月,相当于约95.04亿m³/年。长江上游增长速率为0.53mm/月,相当于约67.13亿m³/年;中游增长速率为0.51mm/月,相当于25.73亿m³/年;下游增长速率为0.36mm/月,相当于9.14亿m³/年。近9年长江流域水储量共增加约855.33亿m³。②从多年平均水储量空间分布来看,长江流域冬季月份(12、1、2、3月)水储量处于亏损状态,7-9月水储量处于盈余状态,4-6月下游至上游地区由亏损向盈余状态过渡,而10-11月则从上游至下游地区由盈余向亏损状态过渡。③全流域、上游及中游水储量逐月增长速率最大值出现在9月,分别为1.01cm/a、1.37cm/a、1.05cm/a;而下游地区则出现在7月,增长速率为1.62cm/a。     

近60 a祁连山极端降水变化研究

利用祁连山24个气象台站1961—2017年逐日降水资料,选用12个极端降水指数,采用线性趋势法、Pearson相关性分析法等,分析了祁连山极端降水指数的时空变化特征,并分析了海拔、大气环流指数对祁连山极端降水指数时空变化的影响机制。结果表明:(1)祁连山、河西内陆河流域、柴达木内陆河流域、黄河流域(外流)连续干旱日数(CDD)呈显著减少趋势,连续湿润日数(CWD)呈增加趋势,空间分布表现出东西差异;其他极端降水指数总体呈增加趋势,空间分布呈现出祁连山中部增加幅度较大,向外围呈环状递减的趋势。(2)降水总量增加的主要原因在于雨日天数显著增加,中雨日数的天数也显著增大,这种降水分配模式将增大极端降水事件发生的概率,进一步证实祁连山降水活动增强,极端降水频度更高,持续时间更短,降水向降雨日数更多、时间更集中的方向发展。极端降水空间分异表现在极端降水强度的降低幅度随海拔的升高而减少,高海拔区降水量和降水日数增加更为明显,CDD的减少主要发生在高海拔区。(3)在所选的11个大气环流异常因子中,祁连山极端降水受北大西洋年代际振荡(AMO)指数影响最大,北极涛动(AO)指数与祁连山极端降水的关系最为复杂,大西洋海平面表面温度指数越大、南海夏季风(SCSSMI)指数、南美夏季风(SAMSMI)指数越低则流域发生多雨、洪涝现象的概率越大,反之发生少雨现象的概率越大。     

2003—2012年新疆陆地水储量时空变化

利用2003年1月至2012年12月120个月的GRACE数据,基于高斯平滑和平滑滤波手段,辅以TRMM降水量、河网分布、蒸散发、径流等数据,反演了新疆陆地水储量,分析了10年间陆地水储量的时空变化情况.结果表明:2003—2012年新疆地区陆地水储量持续减少,但后半期水储量的减幅有所减缓;陆地水储量具有明显降低趋势的地区范围逐步向新疆东部迁移,水储量具有上升趋势的面积有逐渐增加的倾向,但是这种显著上升趋势所涵盖的面积没有占据研究区的主导地位;GRACE的年周期值和陆地水储量深度值的波动趋势一致;TRMM降水变化趋势与GRACE反演的陆地水变化趋势相辅相成,相互验证.该项研究可为新疆合理用水及缺水地区水资源合理的开发等提供理论依据.     

咸海流域陆地水储量时空变化研究

采用2002—2016年GRACE(Gravity recovery and climate experiment)重力卫星JPL-RL06M数据分析咸海流域陆地水储量变化(Terrestrial water storage change, TWSC)时空变化特征,并结合CRU TS4.03气象数据、GLDAS-Noah地表蒸散发数据和高精度土地利用数据探究气候变化与人类活动对陆地水储量的影响。结果表明:(1)2002—2016年咸海流域陆地水储量变化呈现-3.20 mm·a~(-1)下降趋势,春、夏季陆地水储量呈盈余态势,秋、冬季呈现亏损状态;水储量变化在空间上表现为中部和东部盈余,周边亏损的特征。(2)2002—2016年咸海流域降水量呈-1.14 mm·a~(-1)下降趋势,地表温度呈0.11℃·a~(-1)上升趋势;相比气温,水储量变化与降水量相关性更强。(3)2000—2015年,咸海流域耕地面积小幅增加1.65×10~4km~2,水域面积减少;农作物耗水和灌溉需水的增加加剧了咸海流域水量支出,咸海流域蒸散发呈21.63×10~8m~3·a~(-1)增加态势,在空间上与陆地水储量变化的相关系数最高达0.74,是影响陆地水储量变化的主要因素之一。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

乌鲁木齐地区近50a降水特征分析

根据乌鲁木齐地区分布在不同垂直高度上的4个气象站近50 a的实测降水资料,运用回归分析、趋势分析、Mann-Kendall检验、小波周期分析及变异分析等方法,分析了乌鲁木齐地区近50 a来降水变化特征。结果表明:(1)乌鲁木齐地区降水量时空分布极不均匀,空间分布上中山带的年平均降水量最大,为551.4 mm,其次是高山带,为458.4 mm,乌鲁木齐市区263.2 mm,达坂城最小,仅为71.8 mm;从时间分布来看,表现为较明显的季节分布差异,各地降水量主要集中在夏季,春季大于秋季,冬季最少。(2)近50 a来乌鲁木齐各地区的降水都呈明显增加的趋势,其中山前平原乌鲁木齐市区增加的幅度最大,降水趋势倾向率为26.02 mm/10 a,其次是高山带,倾向率为21.84 mm/10 a,中山带和达坂城倾向率分别为10.23 mm/10 a和8.55 mm/10 a。各地在年代际变化趋势上变现的不完全一致。(3)降水突变的时间各地不完全相同,山前平原区乌鲁木齐气象站降水发生突变时间出现在1982年,达坂城出现在1991年,高山带出现在1994年,而中山带没有明显的突变。(4)乌鲁木齐地区各地的降水量均存在准6 a的周期,6 a的周期可能是影响乌鲁木齐地区降水量的主导周期;山前平原区达坂城和乌鲁木齐降水波动较大,中山带和高山带表现相对稳定。     

1960-2010 年中国天山山区气候变化区域差异及突变特征

利用天山山区32 个气象站点1960-2010 年的逐月平均气温、降水数据和DEM数据等,进行了气候时空变化趋势和突变分析,研究结果表明：山区近50 年来年均气温呈明显的上升趋势,21 世纪以来年均温增加最明显,季节均温与年均温的变化趋势基本一致,冬季均温增加最明显,夏季均温变化最小;山区东段升温趋势最明显,北坡的变化趋势明显于南坡.自20 世纪60 年代以来降水量持续递增,其中80 年代开始更加明显;夏季降水量增加最明显,春季变化最小,山区年降水主要集中在春夏两季;山区气候空间分布呈现“两中心”的特征,东段为“干热”中心,西北部为“暖湿”中心,这两个中心的气候反差有扩大的趋势;山区气温和降水突变不太明显,春夏季气温突变可能发生在20 个世纪90 年代末至21 世纪初;秋冬季气温突变在20 世纪90 年代可能发生过;南坡和东段年均温突变可能发生在1982 年,北坡大致发生在1990 年左右.秋季降水突变发生在20 世纪80 年代末,其他季节不明显,年降水突变发生在80年代末期.     

河西走廊平原区2000—2020年气温与降水变化北大核心CSCD

中国西北干旱区气候暖湿化已经引起了广泛关注,但这一现象变化的幅度、趋势以及其在空间上的表现仍有待进一步的研究。河西走廊位于中国西北干旱区的东段,是“一带一路”重要区域。选择位于河西走廊平原区的武威、民勤、永昌、张掖、临泽、高台、酒泉7个站点,分析了2000—2020年气温、降水变化特征。结果表明:平均气温上升了0.53℃/10a,呈由东向西呈增加幅度减小的趋势;平均最高气温变化率为0.22℃/10a,平均最低气温的变化率为0.40℃/10a。2000—2020年年降水量没有出现显著的变化趋势,但年际波动增大。年<5 mm降水量为58.8 mm,占年降水量的39.69%;年5~10 mm降水量为38.3 mm,占年降水量的25.87%;年10~15 mm降水量为22.1 mm,占年降水量的14.93%;年15~20 mm为12.7 mm,占年降水量的8.60%;年>20 mm降水量为16.1 mm,占年降水量的10.90%。近20 a不同降水事件发生频率、对降水量贡献、降水日数总体上变化不大。河西走廊东段气温增加幅度大于西段,但降水量变化在东段和西段差别不大。总体看,近20 a河西走廊气候有变暖趋势,但变湿趋势并不明显。     

西藏那曲地区40多年来降水趋势变化气候分析

利用藏北高原西藏那曲地区6个气象站1971—2011年逐年月降水量、降水日数资料,通过线性倾向估计、多阶曲线模拟和Mann-Kendall法等气候统计学诊断方法,对近41年来降水趋势变化的地理分布以及年内、年际变化规律进行了分析,并进行突变检测。结果表明:近41年来,那曲地区年降水量总体呈增加趋势,经历了由偏少到偏多的2个周期;降水增加夏季最明显,各站在6.48~20.40 mm/(10 a),冬季变化很小;日降水量≥0.1 mm日数年际周期变化与降水量变化基本一致,增加趋势空间分布呈东南向西北递减形势;自1996年开始各站降水增加趋势明显,1999年发生气候突变可能性较大。     

西北干旱区山区融雪期气候变化对径流量的影响

利用8 个山区气象站1960-2010 年日平均气温、降水和7 个出山口水文站的年径流数据(1960-2008), 统计分析了山区融雪期开始时间、结束时间、天数、温度和降水的变化趋势及其空间差异性, 并定量评估了年径流量对融雪期温度和降水变化的敏感性。结果表明, 近50年来, 山区融雪期平均提前了15.33 天, 延迟了9.19 天;其中, 天山南部山区融雪期提前时间最长, 为20.01 天, 而延迟时间最短, 仅6.81 天;祁连山北部山区融雪期提前时间最短(10.16天), 而延迟时间最长(10.48 天)。这显示山区融雪期提前时间越长, 延迟时间则越短。山区融雪期平均降水量增加了47.3 mm, 平均温度升高了0.857℃;其中天山南部山区降水增量最大, 达65 mm, 昆仑山北部山区降水和温度增量均最小, 分别为25 mm和0.617℃, 而祁连山北部山区温度增量最高(1.05℃)。河流径流量对融雪期气候变化敏感, 降水变化诱发年径流量变化了7.69%, 温度变化使得年径流量改变了14.15%。     

横断山区气温和降水年季月变化特征

为详尽分析横断山区气候变化过程,利用横断山区内90个气象站点的1961—2011年气温和降水资料,采用线性趋势、Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、反距离加权插值法等方法研究了横断山区气温和降水年、季、月的多时间尺度下的变化规律和变化趋势的空间分布情况。结果表明:1961—2011年横断山区气温以0.16℃/10 a的速率显著升高,降水以11.41 mm/10 a的速率呈现不显著的递减趋势,说明横断山区呈现变暖变干的趋势,2000年以后暖干趋势尤为明显。从气温和降水的变化趋势的空间分布来看,气温升温趋势北部比南部剧烈,西部比东部更为剧烈,降水减少趋势呈现南部比北部更剧烈。1961—2011年横断山区春夏秋冬四季气温分别以0.09、0.14、0.16和0.27℃/10 a的速率显著升高。夏、秋、冬季降水分别以-7.88、-8.90、-2.61 mm/10 a的速率呈不显著减少的趋势,春季降水以7.34 mm/10 a的速率显著增加。1961—2011年横断山区全年12个月的气温都呈升高趋势,1—5月降水呈现增加趋势,6—12月减少。分析表明在大气环流发生异常(北极涛动、南极涛动、东亚夏季风、西太平洋副高、南亚高压和海温)和人类活动的共同影响下,横断山区气候呈现暖干的趋势。研究结果为把握横断山区对全球气候变化的响应程度,水资源的合理开发利用提供依据。     

近40年来渭干河-库车河三角洲绿洲气候变化特征分析

利用库车、沙雅、新和气象站1961～2000年日照、气温、降水和蒸发观测资料,分析渭干河-库车河三角洲绿洲近40年来日照、气温、降水和蒸发量年际变化、季节变化及特征.结果显示:近40年来年均日照总体呈减少趋势,减少倾向率为31.64 h/10a,减少幅度从大到小依次为冬、夏、秋和春季;近40年来年均气温总体呈增加趋势,增长倾向率约0.17℃/10a,年内冬、秋两季呈上升趋势,春、夏两季呈下降趋势;近40年来年降水量总体呈增长趋势,增长倾向率约10.16 mm/10a,年内除秋季外,夏、春、冬季降水均呈增长趋势;近40年来年蒸发量总体呈减少趋势,减少倾向率约149 mm/10a,年内蒸发量减少幅度从大到小依次为夏、春、秋和冬季.     

2000-2012年祁连山植被覆盖变化及其与气候因子的相关性

研究祁连山地区植被覆盖变化及其与气候因子的响应关系对这一地区土地利用总体特征以及对区域及全球气候和环境变化都将产生深远的意义。利用2000-2012年美国国家航空航天局提供的MODIS NDVI数据并结合相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用均值法、斜率分析法、相关分析法,研究了2000-2012年不同季节祁连山植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明:13 a来祁连山植被覆盖整体上呈增加趋势,其中春季植被改善最为明显,秋季次之;植被覆盖变化在不同季节都存在明显的空间差异;不同季节植被与气温、降水的时滞效应不尽相同;祁连山春季大部分地区NDVI与气温呈显著正相关,夏季NDVI与降水呈显著正相关,秋、冬季NDVI与降水、气温的相关性不明显。     

中国天山山区潜在蒸发量的时空变化

利用24个气象站1960-2006年的逐日气象资料,应用FAO Penman-Montcith模型,分析了天山山区潜在蒸发量的变化趋势,并在ArcGIS环境下通过IDW插值法分析了潜在蒸发量变化的空间分异,此外运用多元回归分析法对影响潜在蒸发量变化的主导因素进行了探讨.结果表明:年潜在蒸发量自60年代以来呈波状减小趋势,1986年之后减小趋势更加明显,2000年以后呈增加趋势.年潜在蒸发量的年际变化倾向率为-2.48 mm/a,表明潜在蒸发量总体上呈减小趋势;从季节来看,秋季的潜在蒸发量呈增加趋势,其它季节呈减小趋势,其中春季的减小幅度最大;风速是影响潜在蒸发量变化的主导因素,影响秋季潜在蒸发量变化的主导因素是气温.     

四川省极端降水事件时空演变特征

极端降水作为极端天气的表征要素,极易引发灾害。为探明极端降水变化特征,本文选择受极端降水事件影响极大的四川省为研究区,基于1964—2016年逐日降水数据,通过构建区域极端降水指标体系,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了极端降水事件的时空演变及影响因素。结果表明:四川省极端降水事件发生频率呈减少趋势,强度逐渐增加;空间上总体呈现出由东南向西北减少,成都平原与川西山区的交错区域作为传统极端降水高发区域,极端降水频率显著下降,而川西山区极端降水频率与强度均呈现出增强的趋势;研究区地形地貌特征决定了极端降水事件的分布特征,四川盆地盆周区域海拔的突变为极端降水特征差异显著的重要原因;极端降水的周期变化呈现25～32 a长周期、13～17 a中周期以及5～8 a短周期的特征,振荡强度由强到弱;极端降水量自1993年下降突变显著,强度自1984年增强突变显著。本研究可为极端降水事件研究提供方法参考,为四川省防灾减灾提供理论与数据支撑。     

近50 年来祁连山及河西走廊降水的时空变化

利用1960-2009 年的日降水量资料,采用线性趋势、5 年趋势滑动、IDW 空间插值、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 突变检验等方法,对祁连山及河西走廊地区不同等级降水日数和降水强度的时空变化特征进行了研究。结果表明:不同等级降水日数和降水强度的多年平均在空间上既表现出东西分异,也表现出南北分异;不同等级降水日数的年际变化在绝大部分区域呈增多趋势,且自东向西增幅减小,大雨强度的年际变化在绝大部分区域呈增大趋势,其它等级降水强度为部分区域呈增大趋势,部分区域呈减小趋势;小雨、中雨日数的年际变化呈显著增多趋势,大雨日数呈明显增多趋势,暴雨日数呈不明显增多趋势,小雨、大雨强度的年际变化呈不明显减小趋势,中雨、暴雨强度呈不明显增大趋势;不同等级降水日数变化的周期集中在2a、5a、8a、11a、19a,不同等级降水强度变化的周期集中在2a、5a、11a、15a、25a;除小雨强度突变减小外,其它等级降水日数均突变增多,降水强度均突变增大,降水量的增加主要是降水日数的增多造成的,其中小雨、中雨日数的增多贡献最大。