西南地区春季及其各月降水的气候特征分析

利用1951～2017年我国西南地区26个台站的降水观测资料,本文研究了该地区春季及其各月降水的基本气候特征。结果表明:5月是春季我国西南地区降水最多的月份,其占春季总降水的55.3%,此外,5月降水年际变化强度最大;西南地区春季及其各月降水均具有显著的年代际变化特征,5月降水在春季降水的年代际变化特征中占据主导地位;在年代际突变特征方面,西南地区春季降水存在显著的年代际突变特征,其在1970年代后期发生了减少突变,而在1990年代中后期发生了增加突变;在变化趋势方面,春季西南区域平均降水的变化趋势不明显,但从空间上看,西南地区东部表现出显著增多的趋势,而西部则表现出显著减少的趋势;在周期方面,西南地区春季及其4～5月降水均具有显著的年际和年代际变化周期,需要说明的是,3月降水没有明显的年代际变化周期,总体上看,5月降水在春季降水周期变化中占据主导地位。     

55年呼和浩特气候变化及成因分析

用计算多年滑动平均值、距平百分率、洪涝指数(I_f)、干旱指数(I_d）、降水间隔平均差(S)的方法,对呼和浩特地区1951—2005年汛期（6—8月〉的旱涝等级、多雨期和少雨期进行分析，研究55年汛期旱涝变化特征和年际特点。分析结果表明：(1)该地区汛期旱涝有大致以3?5年的周期交替出现，具有较明显的年代际特征。（2)55年中连续干旱和连续雨涝的年数基本平衡，但发生连续干旱的程度要高于连续雨涝；通过相关分析得知：北半球500hPa高度场、副高、SSTA与本区汛期降水相关密切，是形成汛期旱涝变化的重要因素,可作为该地区汛期降水领测的指示因子。     

1978—2017年西南地区干湿时空变化特征

利用1978—2017年91个气象站点1、3、6和12个月的标准化降水蒸散指数SPEI,采用极点对称模态分解ESMD、M-K突变检验和空间插值等方法,对西南地区的干湿时空变化特征进行分析。结果表明:(1)过去40 a里,西南地区呈干旱化趋势;ESMD分解的模态分量有年际振荡(2 a)和年代际振荡(10 a)特征,趋势分量呈波动性下降,2010年后未出现回升,表明干旱化程度在逐步加深。(2)综合ESMD和M-K突变检验得到2000年代初为干湿的突变时间。(3)西南地区干旱强度与湿润强度呈现负相关,大部分区域主要以干旱为主,其中四川西北部和贵州中东部干旱最严重,而四川南部湿润强度级别较高。(4)春季有极端干湿出现,夏季大部分地区以湿润为主,局部发生了极端干旱,秋冬两季发生了不同程度的干旱,局部出现湿润。     

1961~2016年四川盆地夏季高温热浪变化特征分析

利用27个测站逐日最高气温资料,对1961~2016年四川盆地夏季高温热浪的时空演变特征进行研究。结果表明:(1)四川盆地高温热浪频次、强度和持续时间均呈增加趋势,其中热浪强度的增加趋势最为显著。三者都经历了先较弱增加后明显减少再明显增加的年代际变化过程。20世纪80年代是热浪低发期,2010~2016年为明显高发期。(2)盆地高温热浪气候平均空间分布大致呈东南多(强)西北少(弱),空间差异显著,多发区主要集中在重庆西南部一带。三项指标除盆地东南边缘小部分为减少趋势外,基本呈增加趋势,增幅大值带均沿重庆北部至四川南部呈东北-西南走向。相比而言,盆地西部增加趋势比盆地东部更加显著。(3)盆地高温热浪频次、强度和持续时间均存在显著的年际变化周期,且具有较为一致的2年周期。相关分析表明,三者均与西太平洋副高脊线和北界位置存在显著的正相关。      

南京北郊2011年春季气溶胶粒子的散射特征

利用南京北郊2011年春季积分浊度仪的观测资料,结合PM_2.5质量浓度、能见度和常规气象资料,分析了南京北郊春季气溶胶散射系数的变化特征、散射系数与PM_2.5质量浓度和能见度的关系。结果表明,观测期间气溶胶散射系数平均值为311.5±173.3 Mm^-1,小时平均值出现频率最高的区间为100~200 Mm^-1;散射系数的日变化特征明显,总体为早晚大,中午及午后小。散射系数与PM_2.5质量浓度的变化趋势基本一致,但与能见度呈负相关关系。霾天气期间散射系数日平均值为700.5±341.4 Mm^-1,最高值达到近1 900 Mm^-1;结合地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和后向轨迹模式分析显示,霾期间气块主要来自南京南部和东南方向。     

1964—2005年辽宁第一对流层顶温度变化特征分析

利用趋势分析、突变分析及小波分析方法对1964—2005年辽宁南部(大连)和北部(沈阳)第一对流层顶温度特征进行分析和比较。结果表明:近42 a,对于辽宁地区第一对流层顶温度,年、夏秋季平均值均呈升高趋势,春冬季平均值呈弱下降趋势;多年平均值的年变化表现为北部夏季最高、春季最低,南部秋季最高、春季最低;南部年、季的年际变化幅度均大于北部;年际变化幅度在南部夏季最大、春秋季次之、冬季最小,在北部夏季最大、冬季次之、春秋季差异不大;发生突变时段春夏季南部滞后于北部。在春季存在着3 a,6 a和18 a周期,其他季节周期变化南部较北部明显。     

西南地区春季降水时空变化特征

根据1961~2012年西南地区(四川、重庆、贵州、云南)116个气象台站逐月降水资料,利用REOF、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法分析了西南地区春季降水的年代际变化、空间分布特征、周期变化、突变年份等。结果表明,近52 a来,西南地区春季降水有明显的地域性,从20世纪60年代到21世纪初,几乎每个年代降水都呈现东西部反相趋势。据此把西南地区春季降水进行REOF分区,可分为4个区域:Ⅰ区(云南地区和四川西南部)和Ⅳ区(川西高原和攀西高原部分地区)春季降水呈增加趋势,Ⅱ区(贵州地区和四川东南部个别地区)和Ⅲ区(四川东北部和重庆地区)呈减少趋势。4个区域春季降水都是长周期中包含着短周期,24~28 a的周期和10 a以下的周期较为普遍。4个区域春季降水突变都普遍发生在1980年代后,降水变化显著时期基本集中在21世纪初期。     

夏季索马里越赤道气流垂直结构的年代际变化

基于1950—2010年美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析月平均资料、哈得来中心月平均海温资料,定义夏季索马里越赤道气流（简称SMJ）垂直结构指数VS₁和VS₂,分别表征索马里越赤道气流全区一致、上下反相两种分布型。接着利用合成分析、奇异值分解方法探讨夏季索马里越赤道气流垂直结构的年代际变化,寻找可能影响其变化的环流因子和海温信号,并进一步分析垂直结构与亚洲夏季风活动的年代际关系,主要结论如下：（1）两个指数在年代际尺度上的阶段性变化特征十分显著,VS₁在20世纪80年代中期发生由负转正的年代际变化;VS₂在70年代初和90年代中期分别发生由负转正、由正转负的年代际变化。（2）合成分析表明,VS₁和VS₂的年代际变化与同期大气环流联系紧密,南极涛动可能是影响VS₁年代际变化的一个重要因子。（3）印度洋海温变化可能对夏季索马里越赤道气流两类垂直结构的年代际变化起调控指示作用。VS₁的年代际变化与夏季全印度洋海温增暖的趋势是一致的,VS₂与夏季南印度洋偶极型振荡事件关系显著。（4）高VS₁年代里,印度半岛至中南半岛夏季风偏弱,纬向水汽供应减少,降水偏少,东亚夏季风亦偏弱,使得华北地区纬向和经向水汽输送均偏弱,同时水汽辐合减弱,华北地区偏旱,而在江南地区由于水汽辐合,降水偏多;反之亦然。高VS₂年代,东亚季风区内中国西南、华南地区夏季风减弱,使得经向和纬向水汽输送均偏弱,水汽供应减少,因此华南、西南地区偏旱,日本地区夏季风偏弱,西风水汽输送亦偏弱,降水亦偏少,反之亦然。     

东亚地区二氧化碳体积分数变化特征

利用2004年以来东亚地区10个本底观测站大气φ(CO₂)观测资料,分析了各站大气φ(CO₂)的变化特征及其各站之间的差异,讨论了下垫面特征、源汇作用等对φ(CO₂)变化的影响.结果表明:10个本底站大气月均φ(CO₂)有明显的季节变化,高值多出现在冬春等寒冷季节,而低值则多出现在6—9月,属于北半球的夏季;大气φ(CO₂)日变化趋势较为一致,15时(当地时间)前后达到全天最低,随后φ(CO₂)升高,并在日落后继续积累,至清晨7时(当地时间)前后达到全天最高,之后φ(CO₂)随着太阳辐射的增强而逐渐降低,且平均φ(CO₂)水平与下垫面植被量成反比,φ(CO₂)日变化的幅度与下垫面植被量成反比.作为全球基准站之一的瓦里关山站,2004—2008年φ(CO₂)年均值逐年增加,年增长率为2.28×10^-6/a.     

1971-2015年北疆地区不同等级冷空气时空统计特征分析

选取北疆50个测站1971-2015年的逐日平均气温和最低气温资料,运用小波分析、M-K突变检验等统计方法分析了北疆地区不同等级冷空气活动过程的时空变化特征。分析表明：近45年北疆地区冷空气活动持续日数在1～15d,平均持续日数为1.79 d。其中弱冷空气过程持续日数以1～2 d为主;中等强度冷空气、较强冷空气和寒潮过程以1～3 d为主;而强冷空气过程以2～4 d为主。近45年北疆单站冷空气发生频次为95.3次/a,且具有盆地多、山地少的特点;其中中等强度冷空气为11.8次/a,自东向西逐渐减少;弱冷空气、较强冷空气发生频次为70.9次/a、1.8次/a,呈自西南向东北逐渐减少的趋势;强冷空气和寒潮发生频次为4.2次/a 、7.3次/a,呈现由西南向东北增加趋势。近45年北疆地区冷空气活动频次总体呈减少趋势,年代际表现为先减少后增加的特点, 70年代最多,90年代最少,减少速率为0.33/10a;弱冷空气和较强冷空气呈增加趋势,增加速率为0.17/10a和0.03/10a;中等强度冷空气、强冷空气和寒潮活动频次呈下降趋势,其中寒潮的下降速率达-0.37/10a;不同等级冷空气活动频次均存在一个15-20a的显著周期,突变点出现在1980、2003年左右。     

CI综合气象干旱指数在宁夏的本地化修正及应用

利用宁夏20个气象观测站近50a逐日平均气温和降水资料,采用累积频率法对CI综合气象干旱指数进行了本地化修正。通过对比分析,修正后的指数对干旱的演变反映更为合理,对干旱事件的监测效果更好,适宜在宁夏应用。其应用分析表明：麻黄山、海原、固原、西吉4地春季、夏季和秋季各季节的干旱日数均增加,强度均增强;秋季所有地区干旱日数增多,强度增强,且大部分地区秋季干旱日数增加幅度最大;固原及以北地区的干旱增加趋势明显高于南部阴湿地区,且干旱中心向西转移,21世纪以来同心和兴仁变为干旱中心。干旱事件中大部分干旱等级的日数与干旱日数和强度具有相同的变化趋势;春季大部分地区重旱和特旱日数的增加对其干旱日数的增加贡献率最大;夏季,盐池、麻黄山、固原和泾源特旱日数的变化对干旱日数变化贡献率最大;秋季,大部分地区中旱日数的变化对干旱日数变化的贡献率最大。21世纪以来,春夏季大部分地区干旱事件频率达到年代最高或次高值,且中部干旱带频率高于南部山区,大部分地区特旱日数达到年代最大值;秋季干旱事件频率减小,所有地区各干旱等级日数明显少于1980年代和1990年代。     

1959-2003年青海省干湿变化分析

利用青海省1959-2003年气象资料,计算了修正的Palmer干旱指数,并对其进行了分析。结果表明：在青海省旱涝监测中,PDSI指数反映旱涝程度更为客观;青海省的干旱主要以轻旱为主;夏秋季年际干湿交替较冬春季频繁,变化振幅也较大;秋季青海省干旱化倾向最为严重,冬春季出现轻旱几率最大。另外,春季干旱总面积在减小;夏季轻旱面积增加,而中旱、重旱面积在减小;秋冬季重旱面积在增加。     

1961~2020年中国两大林区森林火险天气的多尺度特征北大核心CSCD

近年来,世界各地的极端林火事件已呈现出多发态势。林火作为一种复合型极端事件,它的发生和蔓延与气象条件有着密切联系,在全球变暖的背景下,研究林区森林火险天气的变化特征可以为“碳中和”背景下的森林防火工作提供科学的信息。本文以逐日森林火险气象指数(FFDI)作为火险天气的度量指标,分析了该指数的适用性及空间分布特征,进而分析了1961~2020年东北和西南两大林区FFDI及相关气象因子的线性变化趋势;最后利用集合经验模分解(EEMD)的方法揭示了两大林区防火期FFDI的多时间尺度演变特征。研究发现:在季节以及年时间尺度上,FFDI的分布具有明显的区域特征,东北地区在春季、秋季处于高值期,而西南地区则集中在春季和冬季,这与两大林区的森林防火期有很好的对应关系。各个季节FFDI呈现显著增长的站点数在10%~20%左右,春季最多(21%)。东北林区FFDI的变化趋势在四季都不显著;但相关气象因子中的日最高气温在四季都呈现显著的变暖趋势,平均风速在四季都呈现显著减弱的趋势。西南林区四季的FFDI都呈现显著(至少是0.1水平下的)增长态势,其中春、冬季防火期的趋势分别为0.09/10 a(P<0.1)和0.05/10 a(P<0.1);夏、秋、冬三个季节显著变暖又显著变干(P<0.05),朝着“暖干化”的气候特征演变。年际变率在两大林区FFDI的演变中贡献超70%;东北春季和秋季防火期FFDI的非线性趋势分别呈先快速上升后减缓和先快速上升后转为下降的趋势;西南春季防火期FFDI的非线性趋势从上个世纪的稳定少变转为21世纪开始呈现快速上升的趋势,冬季防火期FFDI则总体呈稳步上升趋势。因此,西南林区的防火形势正变得愈发地严峻。     

基于CI的呼伦贝尔市40年生长季气象干旱强度分析

利用呼伦贝尔市16个气象台站1973—2012年逐日气象观测资料,计算4—10月生长季期间逐日CI指数并统计分析呼伦贝尔市生长季气象干旱强度特征,利用空间差值、线性回归、信噪比检验、M K突变检验和小波分析方法对干旱强度的空间分布、随时间的变化、突变发生情况及气象干旱发生周期进行分析。分析表明,呼伦贝尔市气象干旱发生频率最高为牧区,强度由西南牧区向东北林区递减,春季气象干旱有减轻趋势,而夏、秋季节干旱有加重趋势,牧区秋旱的加重趋势尤为显著,农区的变化周期较长,为19~24年,而林区、牧区的变化周期较短,为5~12年和7~12年。     

基于SPEI干旱指数的凉山州干旱特征分析

本文采用凉山州17个国家气象站1971~2017年的气象资料,利用基于Penman-Monteith模型的标准化降水蒸散指数SPEI,分析月、季、年不同时间尺度下凉山州SPEI干旱指数的时空分布状况,并以西昌气象站为代表进行了SPEI干旱指数的突变性M-K检验。结果表明:(1)标准化降水蒸散指数能较好地反映凉山州干旱发生程度;(2)凉山州干旱的年代际变化明显,20世纪70年代、80年代和21世纪10年代总体偏旱,20世纪90年代和21世纪00年代则相对较为湿润;(3)凉山州干旱发生频率空间分布不均,中部干旱发生频率高于北部和南部地区;(4)西昌市近30年来干旱总体偏轻,最近一次干湿突变发生于1987年;⑤各季节最近一次由干转湿的突变点,冬季在1999年、春季在1996年、夏季在1994年、秋季在1991年,呈逐季提前的趋势。      

近50年贵州雾的时空分布及变化

应用贵州84个气象台站50年(1961~2010年)观测资料,对大雾的时空分布,雾日的季节和月频率分布,雾日的年际间变化趋势等特征进行了分析表明,贵州大雾区主要有4个:西部大雾区主要分布在乌蒙山东侧;黔中大雾区主要在开阳和息烽县一带;黔东大雾区主要分布在苗岭山脉周围的县及铜仁的万山特区一带;黔西南大雾区以晴隆为中心。大雾大部分发生在冬季,其次是春季,其后是秋季,夏季发生频率最小。12月、1月和10月出现的雾日为最多;5~7月出现雾日的频率最小。出现大雾的时间主要在早晨,中午和傍晚发生大雾的频率较少。近50年大雾的年际间变化呈现增加趋势(通过0.05的信度检验),但本世纪以来呈现略微减少的趋势。      

气候变暖背景下我国南方旱涝灾害时空格局变化

我国南方地区各季节降水异常主要包含三种优势模态：长江及其以南地区降水呈整体偏多或偏少的一致型,长江中下游流域与华南呈反相变化的南北反相型以及东南与西南呈反相变化的东西反相型。其中一致型是南方地区各季节降水变率的第一优势模态。总体而言,在1961—2013年南方地区平均降水存在明显的年代际和长期趋势变化。其中,夏季和冬季南方区域平均降水具有相似的年代际变化特征,而秋季降水的年代际演变几乎与上述两个季节的相反。不过,在近30年南方各季降水量发生年代际转折的时间不尽相同：春季和秋季降水分别在21世纪初期和20世纪80年代中后期之后进入干位相,冬季和夏季降水则分别在80年代中期和90年代初期之后进入湿位相。自21世纪初期以来,南方夏季和冬季降水逐渐转入中性位相。此外,南方春季和秋季降水均呈减少趋势;而夏季和冬季则相反,均呈增多趋势。对于西南地区,除了春季外,其他三个季节的降水均呈减少趋势,出现了季节连旱的特征,尤其是秋旱最为严重。不过,不管是季节降水量还是旱/涝日数,在我国南方大部分地区其线性变化趋势并不十分显著,这与南方降水年代际分量对降水变率存在较大贡献相关。分析还发现,我国南方区域洪涝受灾面积具有比较明显的年代际变化,而干旱受灾面积则没有明显的年代际变化特征,近十多年来西南地区干旱和洪涝受灾出现了交替互现的特点。     

基于CI指数的四川盆地春季干旱时空演变分析

基于1961~2016年四川盆地101个地面观测站逐日降水资料,计算综合气象干旱指数（CI）,应用气候倾向率、经验正交函数分解和小波分析等统计诊断方法,分析四川盆地春旱强度和天数的时空变化特征。结果表明:四川盆地西南部春旱强度高于其它地区,而盆地中部春旱天数较多,尤其是内江以北地区更为突出;近56a四川盆地春旱强度和天数的长期变化呈显著负相关,春旱天数呈减少趋势,春旱强度呈增加趋势;四川盆地春旱强度和天数的EOF第一模态方差贡献率分别为42.99%和44.24%,均反映出空间变化的整体一致性;四川盆地春旱强度和天数均存在1~4a、5~12a及14~28a的振荡周期。      

基于SPEI指数的近58 a甘肃省干旱特征分析北大核心

利用甘肃省19个气象站点1960—2018年逐月平均降水量、气温等数据,应用标准化降水蒸散量指数(Standardized Preapitation Evapotranspiration Index,SPEI)、Penman-Monteith模型、小波分析等方法分析了甘肃省近58 a不同时间尺度干旱事件的时空演变特征。结果表明:月尺度干旱频率3月最高,2月最低;季尺度上秋季干旱最严重,春季次之;冬季干旱化趋势最慢,春季最快。近58 a甘肃省SPEI指数呈下降趋势,年尺度SPEI指数存在8 a、12 a、26 a的周期。干旱发生频率在年尺度和月尺度上的分布较为一致,河西走廊东段与甘南州地区频率较低,酒泉北部地区与甘肃省东、中部地区频率较高;季尺度上,春季兰州与武威南部地区频率较高,庆阳地区频率最低;夏季为白银与武威北部地区频率最高,张掖中部地区、白银北部地区以及临夏、庆阳、平凉地区最低;秋季频率最高的地区为兰州东部、定西东北部以及嘉峪关地区,最低的地区在酒泉、张掖、武威北部及平凉中部地区;冬季高值区在平凉,低值区在武威与甘南。干旱发生强度最高的地区为张掖,其次为酒泉、庆阳及白银等地区,最低的区域位于甘肃西南地区。酒泉、嘉峪关等地区干旱化程度逐年加剧;甘肃东南地区干旱速率较西北地区慢;中西部地区干旱化速率最慢,且甘南北部与武威西南部地区有湿润化趋势。     

黔东南相当暴雨日数与雨日数的气候变化

利用1961—2015年共55 a黔东南地区16个气象观测站实时降水量观测资料,建立相当暴雨日数和雨日数的时间序列,分析黔东南地区相当暴雨日数与雨日数的时空变化特征。结果表明:黔东南相当暴雨日数的分布是以西南侧的雷公山脉为中心沿东北方向递减,雨日数则以东部和西部为大值区,南部和北部为小值区;相当暴雨日数主模态分别为西北—东南向递减的同位相型、西南—东北向为反位相型;雨日数主模态以西北至东部一线为中心,向两边递减的同位相分布,这与地形对降水机制影响有很大关系。相当暴雨日数呈上升趋势,雨日数在上世纪60年代中期至21世纪初相对稳定变化,之后呈下降趋势;相当暴雨日数和雨日数均具有2 a左右的主周期变化,雨日数还具有11 a左右的长周期变化。