青藏高原冷暖气候变化趋势的R/S分析及Hurst指数试验研究

利用青藏高原1953-2002年77个气象台站的常规地面观测资料,选择不同类型变化趋势的部分台站。选取年平均气温(■)、年平均最低气温(min)、年平均最高气温(■max)、年极端最低气温(tmin)、年极端最高气温(Tmax)5项气候要素,运用R/S分析法研究并预测了青藏高原未来冷暖气候变化趋势,研究表明:青藏高原未来冷暖气候变化趋势与过去50年以来的变化有着很好的自相似性。今后青藏高原总体将继续变暖,用分形理论的原理,设计了一种Hurst指数试验。对青藏高原北部和南部的年平均气温、年平均最低气温进行了试验研究。结果表明:依据青藏高原北部和南部的区域平均气候倾向率,未来10年,■将升高0.2~0.4℃;min将升高0.3~0.5℃;min将升高0.7~0.8℃;■max将升高0.3~0.4℃;■max将升高0.4~0.6℃。其中年平均气温、年平均最低气温升高趋势的持续性很强,期间没有转折,没有冷暖变化的突变点。     

1960–2012年青藏高原极端气候时空动态与变异研究（英文）

极端气候事件是全球长期气候变化研究中的重要内容。作为世界第三极,青藏高原对气候变化和变异的响应非常敏感。本文基于青藏高原98个气象站(大部分位于海拔4000 m以上)的日值观测数据,包括日气温最大值、最小值和日降水量,计算了1960–2012年间的极端气候指数并分析了其时空变化格局。首先,根据国际气象组织的标准计算了15个核心气温极端指数和8个核心降水极端指数,然后从高原整体、生态区和台站尺度分析了极端指数的时空变化趋势。气温极端指数表明青藏高原整体表现为显著升温趋势,高原的冷日和冷夜时间序列呈下降趋势,每10年分别减少8.9天和17.3天。相应的暖日和暧夜增长趋势分别为7.6 d (10 yr)-1和12.5 d (10 yr)-1。生长季长度以5.3 d (10 yr)-1的速率增加。在站点尺度,大部分台站的气温极端指数存在显著趋势,但是空间分异性显著。生态区的气温极端指数与高原整体的发展趋势一致。高原整体的降水极端指数波动性较大,增长趋势微弱。年总降水增长趋势为2.8mm(10yr)-1。时序变化点分析表明极端气候指数的突变主要发生在1980和1990年代。赫斯特指数表明未来各种极端气候指数都将保持研究时间段内的发展趋势。另外,探索了极端气候指数与海拔高度的关系,发现各指数的变化趋势与高程并无显著相关性。总体上高原升温呈现显著的不对称特征,即气温冷指数的上升幅度明显大于暖指数的上升幅度,日最低气温的增长趋势也很显著。大多数降水极端指数表现为微弱的增加趋势(不显著)。本研究综合分析了青藏高原极端气候的时空分布格局,可以为高原气候变化研究提供参考。     

全球变化对宁夏近40 a极端气温变化的影响

 对全球气候变暖背景下宁夏气候变化基本事实,利用近40多年来宁夏基本气象资料,对年平均气温、极端气温的变化进行了研究。结果表明,近40多年宁夏年平均气温呈连续上升趋势,1986年之后增温速率加快,增温幅度高于全国平均值;年极端最高气温、极端最低气温均在波动中持续上升,年极端最低气温上升幅度明显超过年极端最高气温;各季极端最高、极端最低气温呈非对称性变化,秋季各地极端最高气温增温幅度超过极端最低气温,但春夏冬三季极端最低气温增温远比极端最高气温明显,该特点在夏季表现得更突出;各月极端最高气温、极端最低气温均呈升温趋势。     

黑河流域非一致性极端高温频率特征分析北大核心CSCDCSSCI

气候变化影响下很多水文气象时间序列的一致性条件遭到破坏。以黑河流域9个气象站1960-2010年逐日气温资料为基础,选取年平均日最高气温和高温强度2个极端高温指数,采用多种统计检验方法和概率分布模型,探讨非一致性条件下研究区极端高温指数的频率特征。结果表明:黑河流域极端高温指数呈现显著的非一致性;基于还原途径对极端高温指数进行一致性修正后,通过对比修正前、后不同重现期水平下极端高温指数的估算值,可以发现,气候变化条件下黑河流域极端高温指数呈现强度增强、重现期缩短、发生频率增加的趋势,与中国西北地区极端气温总体变化趋势一致。     

1970~2008年安徽省气温时空格局变化

采用协同克里格(Co-kriging)指数模型对安徽省1970~2008年平均气温、日极端最高、低气温进行空间插值。结果表明:全省平均日极端最高气温的分布与平均气温分布基本相反,平均日极端最低气温的分布与平均气温分布基本一致,前者反映日极端最高气温时空格局是不稳定的,后者反映日极端最低气温时空格局是稳定的。20世纪全省日极端最低气温具有1970年代低、80年代高、90年代低、21世纪头10年高的年代际变化周期;全省年平均气温和日极端最高气温是70年代升高、80年代下降、90年代和21世纪头10年继续升高,但值得注意的是21世纪头10年代年平均气温增长量比90年代小0.1℃。芜湖、安庆、马鞍山等沿江城市对气温升高贡献率突出,90年代年平均气温和日极端最高气温分别比80年代增加0.7℃和0.25℃,21世纪头10年年平均气温和日极端最高气温分别比90年代增加0.8℃和1.13℃,已超过大别山区相应的增长量一倍以上。     

黑河流域非一致性极端高温频率特征分析

气候变化影响下很多水文气象时间序列的一致性条件遭到破坏。以黑河流域9个气象站1960-2010年逐日气温资料为基础,选取年平均日最高气温和高温强度2个极端高温指数,采用多种统计检验方法和概率分布模型,探讨非一致性条件下研究区极端高温指数的频率特征。结果表明:黑河流域极端高温指数呈现显著的非一致性;基于还原途径对极端高温指数进行一致性修正后,通过对比修正前、后不同重现期水平下极端高温指数的估算值,可以发现,气候变化条件下黑河流域极端高温指数呈现强度增强、重现期缩短、发生频率增加的趋势,与中国西北地区极端气温总体变化趋势一致。     

1961-2010年武威市气温日较差变化趋势及影响因子分析

利用1961-2010年武威市5个气象站逐日地面最高气温、最低气温及年平均气温、日照时数、蒸发量、降水量、相对湿度、平均风速等观测资料,运用趋势系数法系统分析了该区域近50年气温日较差的时空分布及强度特征,采用多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响气温日较差的气象因子。结果表明：受天气系统、地形地貌以及海拔等影响,武威市气温日较差低海拔地区大于高海拔地区。各地年、年代气温日较差总体呈减小趋势,民勤县、古浪县的减小趋势尤为显著,年平均气温日较差的时间序列存在着6～8年的准周期变化;各季节气温日较差变化趋势不太一致,总体上呈减小趋势;月气温日较差变化也存在差异,除天祝藏族自治县外,3月和9月为两个低谷,4-6月和10月为两个高峰。年气温日较差极大值和极小值均呈减小趋势。年最高、最低气温均呈升高趋势,年气温日较差与年最高、最低气温呈相反的变化趋势,最低气温的快速升高和最高气温的缓慢升高是气温日较差减小的直接原因,最低气温显著升高的季节气温日较差的减小趋势更大。影响武威市气温日较差的主要因子是蒸发量、平均气温、平均风速、日照时数,关联性最强的是蒸发量,其次是平均气温,其中气温日较差与日照时数、蒸发量、相对湿度以及平均风速呈正相关,与平均气温和降水量呈负相关。影响各地气温日较差的主要因子有所不同。     

1960 年以来青藏高原气温变化研究进展

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,它对全球气候系统存在显著影响.本文对青藏高原自1960年以来的气温变化特征及其影响因素的研究进行了概述与总结.近50 年来,青藏高原气温明显上升,经历了一个冷期和一个暖期,气温在20 世纪80 年代发生突变,整体呈现前低后高波动上升的趋势;最低气温和最高气温呈不对称的线性增温趋势,最低气温的上升速率要比最高气温快得多;而极端事件频率、强度也有所变化,其中低温事件大大减少,高温事件则明显增加;各类界限温度的积温以及持续日数等生物温度指标也都显著增加.在空间分布上,青藏高原气温呈现出整体一致增暖,并且有西高东低、南北反相的变化形态.影响青藏高原气温变化的因素有很多,主要包括天文因素、高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

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。     

塔里木河流域极端气候事件模拟与RCP4.5情景下的预估研究

利用塔里木河流域1986-2005年气温、降水逐日格点数据和MPI-ESM-LR模式驱动的CCLM区域模式模拟数据,评估了CCLM模式对塔里木河流域极端气候事件的模拟能力。同时采用EDCDF法对最高气温、最低气温和降水预估数据进行偏差校正,并计算了2016-2035年极端气候指数。结果表明:该区域气候模式对塔里木河流域年平均最高气温、最低气温和降水的空间分布具有较强的模拟能力,特别是气温空间相关系数在0.97以上;该模式对于极端气候事件也有着较强的模拟能力,大部分极端气候指数的空间相关系数达到了0.01的显著性水平。通过偏差校正,有效地提高了气候要素及相应的极端气候指数的模拟精度。预估未来RCP4.5情景下,塔里木河流域未来(2016-2035年)极端暖事件(暖期持续指数、气温日较差、暖昼、极端最高气温)有增加的趋势,未来流域中部的干旱可能更严重,而流域内环塔里木盆地区域将变湿。     

1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异

基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异。结果表明：① 日最高（低）气温极低值、日最高（低）气温极高值、热夜日数、暖昼（夜）日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势。② 空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼（夜）日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼（夜）日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区。③ 相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性。④ 多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异。⑤ Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征。     

北京城市热状况及热岛形成原因的探讨

本文利用1982—1985年期间在北京所设的城市气候站观测资料,讨论了城市热状况,指出城郊升降温速率的差异、城市建筑物的阻挡作用是形成城市热岛的原因之一。     

陕北地区1960-2013年极端气温指数

以陕北地区1960-2013年的逐日气温数据为基础,运用Mann-Kendall非参数检验法,分析了该区极端气温指数及其变化趋势。结果表明：（1）陕北地区年平均气温、最高和最低气温分别以0.27、0.24、0.28℃/10a的速率显著增加（P<0.05）,各站点气温指标均上升,且冬季变暖幅度最大,春季次之。（2）最低气温极高值、暖夜、暖日分别以0.054℃/10a、1.83d/10a、1.4d/10a显著增大;年日最高气温极高值与生长日长度增幅分别为0.092℃/10a、2.4d/10a;暖日、暖夜各季节亦显著上升;气温日较差以-0.036℃/10a的速率减小。除气温日较差外,其余指数均有50%以上的站点呈上升趋势。（3）最高气温极低值增幅为0.217℃/10a;最低气温极低值、冷日减幅分别为-0.015℃/10a、-0.48d/10a;冷夜以-0.98d/10a的速率显著减小;霜日及冰日分别以2.2/10a、2.4d/10a的速率显著减小。除最低气温极低值及最高气温极低值外,其余指数均有100%的站点呈下降趋势。4）暖指数的增大幅度大于冷指数的减小幅度,夜指数的减小幅度大于昼指数增大幅度。极端气温的两极化分布趋势导致研究区域高温、旱灾及冰冻等灾害的频发。     

近34 a青藏高原年气温变化

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日日平均气温、日最高气温和日最低气温资料进行了统计，用REOF方法进行了分区，并讨论了趋势变化，结果表明：①无论年平均气温，还是年平均最高气温和最低气温，以35°N为界的南北变化的区域特征明显。在年平均气温和年最低气温中，西藏地区的累计方差比青海地区大，年最高气温中青海地区的累计方差比西藏地区大。②青藏高原地区年温度的分布主要取决于海拔高度、地理位置和地形的影响，而年温度的标准差与高原地区年降水的分布相似,但趋势相反，标准差大的区域主要在高原的西北部和四川的西南部。③高原大部分地区年平均气温、年最高和最低气温基本上是以增温的趋势为主，高原的西北部地区年平均气温增温幅度最明显，尤其以柴达木盆地增温幅度最大，增加幅度为0.8℃·(10a)-1以上。年最高温度青海的增幅比西藏明显，而年平均最低温度西藏的增幅比青海明显。     

近几十年我国极端气温变化特征分区方法探讨

采用聚类统计检验分析和旋转主分量分析相结合确定中心站的方法,利用我国多年极端气温资料,对我国最高和最低气温年际变化型态进行区划。结果表明,这两种方法结合可以互相补充,使分区结果更具客观性。中国极端高温和极端低温年际变化分别可划为12和11个不同类型的区域,分别计算了各区域第一主成分的方差贡献率以及各区域之间的两两相关系数,检验证明分区是合理的。     

青藏高原地区臭氧总量与温度场关系初探

分析NCEP-NCAR逐月再分析温度场资料和ECMWF逐月再分析臭氧浓度混合比资料,得出了青藏高原不同层次上的臭氧总量与温度变化关系。研究结果显示:(1)青藏高原地区200 hPa臭氧总量春季最大,秋季最小,比北半球臭氧总量变化趋势提前一个月。(2)青藏高原地区200 hPa臭氧总量变化与500 hPa温度变化规律恰好相反,呈现了明显的反相关。(3)5～8月,这一反相关更为明显。具体为5～7月高原西部相关系数高于其他区域,6～8月高原东部相关系数高于其他区域。(4)300 hPa处,AO与BMI小波变换谱能量大致成正相关分布,只有在高频部分略表现为反相关。(5)在对应的13～15年周期频段有一区域通过了0.05显著性检验,年代际变化较为明显。这一特征大约从1982～1994年维持了10多年之久。     

北极Svalbard地区气候变化特征及其与青藏高原对比

通过分析Ｓｖａｌｂａｒｄ地区近８０ａ来的气候变化表明,其总趋势为缓慢变暖,但７０年代后期Ｓｖａｌｂａｒｄ地区的降温是全球升温的一个例外。同时对典型台站的分析得出：Ｓｖａｌｂａｒｄ地区与青藏高原气候变化存在着一定相关性,但局地的气候变化原因导致了两地之间的某些差异。     

青藏高原腹地多年冻土区地表反照率的季节变化及主要影响因子

准确获取青藏高原地表反照率的季节变化特征对高原地表能水循环研究具有重要意义。本文利用青藏高原多年冻土区西大滩和唐古拉2007年的气象及辐射数据,运用相关分析方法研究了太阳高度角、积雪及活动层冻融过程对地表反照率变化的影响。结果显示:冷暖季降雪过程中地表反照率的变化差异较明显;地表无积雪覆盖期间,地表反照率与气温和表层土壤含水量呈反相关关系。利用多元回归分析法构建了以积雪日数和气温为影响因子的月均地表反照率计算回归方程,经检验与观测值对比平均相对误差为7.1%,可用于青藏高原北部地表反照率的估算。     

Characterizing the Spatio-temporal Dynamics and Variability in Climate Extremes over the Tibetan Plateau during 1960-2012

Extreme climate events play an important role in studies of long-term climate change. As the Earth’s Third Pole, the Tibetan Plateau (TP) is sensitive to climate change and variation. In this study on the TP, the spatiotemporal changes in climate extreme indices (CEIs) are analyzed based on daily maximum and minimum surface air temperatures and precipitation at 98 meteorological stations, most with elevations of at least 4000 m above sea level, during 1960-2012. Fifteen temperature extreme indices (TEIs) and eight precipitation extreme indices (PEIs) were calculated. Then, their long-term change patterns, from spatial and temporal perspectives, were determined at regional, eco-regional and station levels. The entire TP region exhibits a significant warming trend, as reflected by the TEIs. The regional cold days and nights show decreasing trends at rates of -8.9 d (10 yr)^-1 (days per decade) and -17.3 d (10 yr)^-1, respectively. The corresponding warm days and nights have increased by 7.6 d (10 yr)^-1 and 12.5 d (10 yr)^-1, respectively. At the station level, the majority of stations indicate statistically significant trends for all TEIs, but they show spatial heterogeneity. The eco-regional TEIs show patterns that are consistent with the entire TP. The growing season has become longer at a rate of 5.3 d (10 yr)^-1. The abrupt change points for CEIs were examined, and they were mainly distributed during the 1980s and 1990s. The PEIs on the TP exhibit clear fluctuations and increasing trends with small magnitudes. The annual total precipitation has increased by 2.8 mm (10 yr)^-1 (not statistically significant). Most of the CEIs will maintain a persistent trend, as indicated by their Hurst exponents. The developing trends of the CEIs do not show a corresponding change with increasing altitude. In general, the warming trends demonstrate an asymmetric pattern reflected by the rapid increase in the warming trends of the cold TEIs, which are of greater magnitudes than those of the warm TEIs. This finding indicates a positive shift in the distribution of the daily minimum temperatures throughout the TP. Most of the PEIs show weak increasing trends, which are not statistically significant. This work aims to delineate a comprehensive picture of the extreme climate conditions over the TP that can enhance our understanding of its changing climate.     

气候变化对青藏高原水环境影响初探

利用Penman-Monteith公式和干燥度指数公式,计算并分析了青藏高原65个气象站1972-2011年间记录的气候变化趋势,同时在总结国内外有关气候变化对青藏高原水环境各要素影响研究的基础上,通过简单线性相关统计方法,分析了研究区域气候变化与水环境变化的相关性。结果表明：（1）青藏高原整体升温显著,降水显著增加,最大可能蒸散（ET₀）显著降低,暖湿化趋势显著;高原北部和西部降水显著增加、ET₀显著降低、干燥度指数显著下降,东部和南部ET₀显著降低、干燥度指数显著下降;（2）受升温影响,青藏高原的冰川消融,尤以东部地区变化显著;湖泊因其补给条件不同而分别呈现出扩张、萎缩和基本稳定3种状态,总体上,高原西部的湖泊以扩张为主,东部的湖泊基本稳定,而萎缩的湖泊分布较为分散。水环境的改变对于高原区水循环过程及生态系统都将产生重要影响。