辽宁省不同等级降雪变化特征

利用辽宁省52个站逐日降水量及降雪天气现象资料提取出逐日降雪数据,采用多种统计方法分析了近53 a(1961-2013年)不同等级降雪的时空变化特征,研究表明:降雪量和降雪日数空间分布上山地要大于平原地区,由东部山区向沿海地区减少;降雪强度中心位于辽宁中部城市群所在的平原地区。降雪量、降雪日数年内分配分别呈双峰型和单峰型分布,中雪等级以上的降雪多发生在冬末春初。年降雪量增加,年降雪日数(降雪强度)显著减少(减小);降雪日数的显著减少主要表现为微量降雪日数和小雪日数的减少,尤其是微量降雪日数,降雪强度的显著增大主要是暴雪强度的增大。1960s和1970s为降雪偏多时段,1990s以来降雪量增加,降雪日数减少。不同区域各级降雪占总降雪的比例,辽东地区以微量降雪日数最大,其他区域均以小雪日数和暴雪降雪量最大。全省降雪量有65.4%站点呈增加趋势,降雪日数96.2%的站点呈减少趋势,降雪强度90.4%站点呈增大趋势,辽西地区降雪变率要大于辽东山区。小雪降雪量和微量降雪日数贡献率均呈下降趋势,其他不同等级降雪贡献率均呈上升趋势。随着纬度升高(海拔增高),总降雪量(降雪日数)和各等级降雪量(降雪日数)均增加,总降雪强度和小雪强度减小。     

青藏高原地区云水时空变化特征及其与降水的联系

利用1984-2009年ISCCP的云量、云光学厚度(COT)、云水路径(CWP)资料,分析了青藏高原云水的分布特征、变化趋势,及其与夏秋季降水、冬春季降雪的联系.结果表明:青藏高原地区大气中的云水有着显著的季节变化与水平分布差异;青藏高原春夏季总云量、高云云量高于秋冬季,CWP、COT与总云量的分布特征具有较好的一致性.高原云量高值区位于喀喇昆仑山与高原东南部;可可西里地区由于羌塘高压的下沉作用为云量低值区.青藏高原总云量在1984-2009年间呈现减少趋势;而CWP在高原总体以增加为主,但在各区域上的变化不一致,高原东部CWP增加而西部出现较弱的减小,这与来自孟加拉湾的水汽输送增加有关.青藏高原中东部地区夏秋季降水受云量减少影响较小而与CWP的增加相一致呈增长趋势;该地区冬春季降雪略有减少,与总云量的年际变化具有正相关.     

1961 - 2017年中国东北地区降雪时空演变特征分析

利用东北地区162个气象台站逐日降水量和天气现象数据, 采用统计分析方法, 对近57年（1961 - 2017年）降雪的气候特征和时空演变规律进行了分析。结果表明： 降雪量和降雪日数最多出现在12月, 小雪和中雪最多出现在11月或12月, 大雪和暴雪在冬末春初出现概率最高。降雪分布为山地大于平原, 平原地区自北向南、 自东向西减少, 降雪高值区主要位于大兴安岭北部、 小兴安岭和长白山区, 降雪强度中心位于长白山区和辽宁中部平原地区。年、 秋季、 冬季、 春季降雪量占同期降水量比例分别为4.7%、 7.0%、 84.4%和7.6%; 辽宁省西部山区和南部大连地区日最大降雪量占年总降雪量比例最高, 最长连续降雪日数在2 d以下, 降雪较高纬度地区更为集中。近57年降雪量和降雪强度分别以1.93 mm?（10a）^-1和0.11 mm?d^-1?（10a）^-1的速率显著增加, 降雪日数以2.08 d?（10a）^-1速率显著减少; 降雪量增加主要表现为各等级降雪量的增加, 降雪日数减少主要是微量和小雪日数的减少, 降雪强度增加主要为大雪和暴雪降雪强度的增加。年、 秋季和冬季降雪量占同期降水量比例平均每10年增加0.36%、 0.48%和0.45%, 春季以0.11%?（10a）^-1的速率减少。中雪、 大雪和暴雪对降雪贡献率均呈增加趋势, 小雪降雪量和微量降雪日数贡献率减少; 1987年降雪量和降雪日数突变后, 微量降雪日数和暴雪日数、 小雪降雪量贡献率改变显著。就区域平均而言, 2001 - 2017年的降雪量较1961 - 1980年增加了27.8%, 降雪日数减少了22.4%。     

1971-2015年青藏高原东北边坡降水特征及主要影响因子分析

利用1971-2015年青藏高原东北边坡20个站的降水观测资料和美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,分析了青藏高原东北边坡年、季降水量空间分布和变化趋势,并采用相关系数法分析和讨论其所受的影响因素。结果表明：青藏高原东北边坡地区的年、季平均降水量空间分布极为不均,总体上是从南向北递减,东北部最少;青藏高原东北边坡年、夏、秋季平均降水量北部呈上升趋势,南部呈下降趋势;青藏高原东北边坡地区年平均降水量呈下降趋势,气候倾向率为-3.1 mm·（10a）^-1,其中春、秋、冬季平均降水量呈上升趋势,夏季平均降水量呈明显下降趋势;青藏高原东北边坡地区年、季降水量的显著周期为2～3 a、4～5 a及10～15 a;南亚季风对青藏高原东北边坡地区降水量影响显著,为明显的正相关,西风指数对高原东北边坡地区降水量有一定影响,相关不是很明显,与其北部降水量呈正相关,南部降水量呈负相关。     

2003-2010年青藏高原积雪及雪水当量的时空变化

利用MODIS逐日无云积雪产品与AMSR-E雪水当量产品进行融合, 获取了青藏高原500 m分辨率的高精度雪水当量产品, 通过研究青藏高原积雪时空动态变化特征, 分析了积雪覆盖日数、雪水当量以及总雪量的季节及年际变化. 结果表明: 青藏高原地区降雪主要集中在高海拔山区, 而高原腹地降雪较少, 降雪在空间上分布极为不均; 2003-2010年期间, 平均积雪日数呈显著减少趋势, 稳定积雪区面积在逐渐扩大, 常年积雪区面积在不断缩小. 与积雪日数时空变化相比, 雪水当量增加的区域与积雪日数增加的区域基本一致, 但喜马拉雅山脉在积雪日数减少的情况下雪水当量却在逐年增加, 表明该地区温度升高虽然导致部分常年积雪向季节性积雪过渡, 但降雪量却在增加. 总的积雪面积年际变化呈波动下降的趋势, 但趋势不显著, 且减少的比例很少. 最大积雪面积呈现波动上升后下降的趋势, 平均累积积雪总量呈明显的波动下降趋势, 年递减率为1.0×10³ m³·a^-1.     

1971-2010年青藏高原冬季降雪气候变化及空间分布

利用青藏高原55个气象站1971-2011年冬季（12月-翌年2月）逐月降雪量资料分析了冬季降雪的气候特征,得到高原冬季降雪总体上呈现东部和南部多、西北部和雅鲁藏布江中段少雪的分布特征,相对变率分布与降雪的分布几乎相反且变率大,以30°N为界高原降雪存在南北反相的变化趋势即北部降雪有所增加而南部减少.用旋转经验正交函数REOF结合相关分析进行降雪分区的基础上,重点分析了近40 a来高原降雪的演变特征和长期气候趋势.结果表明：降雪分布清楚地反映了高原的地理特征和气候特点,即高原南部迎风坡、冷暖气流交汇处降雪多,而背风坡、北部降雪少;近40 a降雪呈现“少-多-少”趋势,1980-1990年代期间降雪明显偏多,大约1970年代中期发生了由少雪到多雪的突变现象,其中南部2个区分别在2007年和1988年出现了降雪减少的突变现象;降雪具有显著的准14 a年代际变化和准8 a周期变化,且存在年代际特征.     

1980—2020年青藏高原积雪时空变化特征

青藏高原是气候变化的敏感区,其积雪在区域水文循环和气候系统中具有重要作用。本文利用1980—2020年逐日无云积雪覆盖遥感数据,分析了该地区近40年的积雪面积、积雪覆盖日数的分布特征和变化趋势。结果表明：青藏高原地区积雪分布具有明显的空间分异和垂直地带性分布特征,阿姆河流域、印度河流域、塔里木盆地、恒河流域、怒江流域和雅鲁藏布江流域的高海拔山区是积雪广泛分布的地区。在水文年内,高原地区积雪覆盖率呈单峰变化,8月上旬积雪面积最小,1月中下旬达到最大,分别占高原总面积的5.2%和38.6%;40年间,高原地区平均积雪面积以3.9×10⁴ km²·(10a)^-1的趋势显著减少(P<0.05);积雪覆盖日数以0.47 d·a^-1的趋势显著减少,高原71.4%的区域积雪覆盖日数呈减少趋势,呈显著减少的区域约占55.3%;17.1%的区域积雪覆盖日数呈显著增加趋势,且主要分布在5 200 m以上的高海拔山区,在海拔5 200～5 900 m之间的区域,积雪覆盖日数的增加率随海拔升高而增加。     

基于GIMMS NDVI的青藏高原植被指数时空变化及其气温降水响应

青藏高原植被生态系统脆弱, 是研究全球气候变化陆地植被生态系统响应的理想场所。以GIMMS NDVI、 气温和降水及植被类型数据为基础, 利用一元线性回归模型、 相关系数、 偏相关系数及t检验方法, 分析了青藏高原1982 - 2015年NDVI时空变化及其气温降水响应特征, 结果表明： 1982 - 2015年青藏高原NDVI时间变化过程总体表现为不显著的增加过程, 空间变化以显著增加为主, 占总面积的63.26%, 分布在高原北部、 西部和南部; 显著减少集中分布在高原中东部和东南部, 仅占总面积的3.45%。青藏高原主要植被类型NDVI平均值表现为： 阔叶林>针叶林>灌丛>草甸>高山植被>草原>荒漠, 其中草原、 高山植被和荒漠植被NDVI呈显著线性增加过程, 灌丛、 针叶林和阔叶林植被的NDVI呈不显著的减少过程。青藏高原NDVI与气温相关系数空间上呈南北向分布, 具有纬度地带性特征, 显著正相关分布在高原中北部, 显著负相关分布在高原中南部; NDVI与降水的相关系数呈东西向分布, 具有干湿度地带性特征, 显著正相关分布在高原中部, 显著负相关分布在高原东西两侧。研究认为1982 - 2015年青藏高原北部水热条件缺乏区域NDVI出现显著增加趋势, 而高原东南部水热条件充足地区NDVI呈现出显著减少趋势。深入开展植被类型NDVI气候响应的差异性研究, 有助于深入理解全球气候变化影响的区域差异及科学制定植被生态保护政策。     

遥感反演2000—2020年青藏高原水储量变化及其驱动机制

气候变化对青藏高原的水储量造成显著影响,严重威胁下游地区涉及10亿人口的水资源安全、水灾害防治和水生态保护。本研究集成多源卫星遥感(包括卫星重力、卫星测高、光学影像等)及相关反演融合算法和部分再分析数据,在前期工作基础上延长并生成了2000—2020年青藏高原各类水储量(湖泊、冰川、雪深和雪水当量、总水储量)变化数据,并分析其气候驱动机制。结果表明:① 2002—2020年间青藏高原外流区总水储量呈显著下降趋势(-10.90 Gt/a),主要由冰川质量损失主导;内流区总水储量呈显著上升趋势(6.40 Gt/a),其中湖泊水量扩张占主导。②青藏湖泊整体呈扩张趋势,并分为3个阶段:2000—2012年为平稳增长期(6.35 Gt/a),2012—2017年为相对稳定期(1.42 Gt/a),2017年后进入快速增长期(10.59 Gt/a);湖泊水量变化与降水量变化一致性较高。③藏东南地区的冰川呈快速消融趋势(-4.50 Gt /a),气温升高和降水年际波动是近年来该地区冰川后退的主要原因。④ 2016—2020年平均雪水当量较2001—2015年呈增加趋势,积雪变化主要受累积期平均气温和降水影响。     

天山南坡高冰川覆盖率的木扎提河流域水文过程对气候变化的响应

木扎提河是天山南坡冰川面积覆盖率最大（48.2%）的河流, 流域径流过程对气候变化极为敏感, 为了合理管理和规划水资源, 确保水资源的可持续利用, 亟需定量评估气候变化对该流域水文过程的影响。以VIC-CAS分布式水文模型为计算平台, 利用实测的径流和两次冰川编目间的冰川面积变化数据开展了模型的多目标参数化校正和验证, 有效提高了模拟结果的“真实性”, 然后通过数值模拟结果结合观测数据定量解析了流域径流的组成、 变化特征及对气候变化的响应机理。结果表明： 木扎提河总径流集中在暖季（5 - 9月）, 占全年总径流量的77.9%, 冰川径流、 融雪径流和降雨径流分别占总径流量的66.6%、 26.4%和7.0%。1971 - 2010年木扎提河流域气温和降水呈显著增加趋势, 由于降水的增加, 降雨和融雪径流均呈增加趋势, 但冰川径流呈现明显减少趋势, 导致总径流呈现下降趋势。在RCP4.5情景下, 未来该流域气温呈现明显升高趋势, 降水表现为微弱下降趋势; 气候变暖后, 更多降水以降雨形式发生, 未来降雨径流将明显增加, 降雪和融雪径流已于20世纪90年代达到峰值, 随后明显减少; 冰川面积将持续萎缩, 冰川径流于21世纪10年代达到拐点, 随后明显减少, 导致河道总径流量也将明显减少。     

1981-2010年青藏高原积雪日数时空变化特征分析

全球气候变暖大背景下, 作为冰冻圈最为活跃和敏感因子, 青藏高原积雪变化备受国内外关注. 本文利用青藏高原(以下简称高原)1981-2010年地面观测积雪日数资料, 较系统地分析了近30年来高原积雪日数的时空变化特点. 主要结论如下: (1) 近30年内高原平均年积雪日数出现了非常显著的减少趋势, 减少幅度达4.81 d·(10a)^-1, 其中冬季减幅最为明显, 为2.36 d·(10a)^-1, 其次是春季(2.05 d·(10a)^-1), 而夏季最少(0.21 d·(10a)^-1); (2) 30年间, 积雪日数较少的年份多数出现在本世纪初10年内, 且2010年属于异常偏少年, 高原积雪日数在1997年左右发生了由多到少的气候突变; (3) 在空间上, 北部柴达木盆地及其附件区域部分气象台站观测的年积雪日数出现了不显著的增加趋势之外, 高原91.5%的气象站年积雪日数呈减少趋势, 且高寒内陆中东部和西南喜马拉雅山脉南麓等高原历年积雪日数高值区域减少最为明显; (4) 由于受到气象台站所在地理位置、地形地貌、地表类型、海拔高度、局地气候以及大气环流等综合影响, 高原平均年积雪日数的空间差异很大, 最多达146 d, 最少的则不足1 d, 平均仅为38 d, 其中高寒内陆中东部是积雪日数最长的区域, 而东南部海拔和纬度较低的干热河谷地区积雪日数最少.     

基于GRACE重力卫星数据的黄河源区实际蒸发量估算

利用GRACE卫星数据反演得到黄河源区唐乃亥流域2003-2008年流域水储量变化, 结合同时间段黄河源区降雨及径流资料, 根据水量平衡方程, 估算流域逐月实际蒸发量. 结果表明: 估算的结果与20 cm蒸发皿观测值和SiB2模型模拟的结果具有较好的一致性和相关性. 黄河源区2003-2008年年平均实际蒸发量约为506.4 mm, 其中, 春季(3-5月)为130.9 mm, 约占全年的25.8%; 夏季(6-8月)为275.2 mm, 约占全年的54.3%; 秋季(9-11月) 为74.3 mm, 约占全年的14.7%; 冬季(12月至翌年2月)为26.2 mm, 约占全年的5.2%. 2003-2008年源区降水基本保持不变, 蒸发呈减少趋势, 径流略有增加, 径流峰值期提前, 黄河源区水储量增加速率为0.51 mm·month^-1, 相当于82.6×10⁴ m³·a^-1, 总增加水量约496.6×10⁴ m³. 降水平均增加速率为0.019 mm·month^-1, 水储量增加速率为0.51 mm·month^-1, 而蒸发的下降速率为0.52 mm·month^-1, 径流的增加速率为0.034 mm·month^-1. 因此, 在降水量变化不大的情况下, 蒸发的下降和冻土消融导致水储量的增加明显, 这也是引起地表径流增加的原因.     

基于AVIM的中国陆地生态系统净初级生产力模拟

利用AVIM（植被与大气相互作用模式）模拟了现代中国陆地生态系统NPP的分布并计算了全国NPP的碳总量。研究结果表明我国现代陆地生态系统的年NPP变化范围在0~1 389 gC/m2之间,年平均值为355 gC/m2,年吸收3.33 Pg的大气碳。中国陆地植被NPP呈现自东向西逐渐减小的趋势,NPP的最大值出现在云南西双版纳地区,最小值分布于青藏高原以及新疆地区。中国现代陆地植被NPP主要分布于小于100 gC/(m2·a)、300~500 gC/(m2·a)以及500~700 gC/(m2·a)3个区间,其占总计算值的比例都超过了20%以上;大于1 000 gC/(m2·a)的NPP最少,只占总数的2.15%。对中国陆地植被NPP与气候的相关性分析表明,降水是影响我国陆地生态系统NPP的主要原因。     

大兴安岭区域未来气候变化趋势及其对湿地的影响

基于未来2种排放情景下的RCM-PRECIS输出的大兴安岭区域气温与降水量预测数据,采用Mann-Kendall(简称M-K)非参数检验法和线性倾向率法,分析大兴安岭区域2015-2050年气候变化趋势及其对湿地的影响.结果表明,在未来2种情景下,2015-2050年的年平均气温升高显著,A2情景的增温速率(0.54℃·(10a)^-1)高于B2情景(0.41℃·(10a)^-1),与东北地区增温速率(0.56℃·(10a)^-1)一致,B2情景增温速率低于东北地区增温速率;大兴安岭区域自2032年气温开始出现增暖突变现象,增温幅度显著增大.2种情景下季节平均气温的增温速率大小依次为夏季、冬季、春季和秋季,A2情景夏、冬、春、秋季分别为0.59、0.56、0.56、0.52℃·(10a)^-1,B2情景分别为0.48、0.47、0.42、0.37℃·(10a)^-1;各季突变增温时间点和增温趋势显著时段存在差异.2种情景下2015-2050年的年降水量有微弱的减少趋势,M-K检测基本无显著变化;季节降水总体而言,大兴安岭区域未来36a降水量仍以夏季为主,占全年降水量的60%左右;春季和秋季次之,各占全年降水量的18%~19%.未来大兴安岭区域气候呈现暖干化趋势,其中21世纪20、40年代大兴安岭湿地受到气候暖干化的胁迫相应较强,未来气候暖干化趋势是大兴安岭湿地生态系统萎缩和退化的主要诱因之一,未来大兴安岭湿地生态系统仍将受到气候暖干化趋势的巨大威胁,面临萎缩和严重退化趋势.     

青藏高原南部和北部暖季气温年代际 变化差异的界线位置*

文章通过对青藏高原北部马兰冰芯中δ¹⁸ O记录(主要反映暖季气温)与近几十年来高原中、南部气象台站暖季气温变化的对比分析,发现在年代际时间尺度上高原北部地区暖季气温变化与南部地区存在明显的差异,其分界线位于32°~33°N附近一带。该位置也是青藏高原地区气候、地理、地质、地球物理等方面存在南北差异的重要分界线。     

青藏高原40年来降水量时空变化趋势

利用青藏高原及其周边的97个气象台站1961-2000年的逐月降水量资料,以Mann-Kendall趋势检验方法结合主成分分析,分析了高原降水量40年来的时间变化趋势和空间演变特征,并探讨了其变化趋势的区域分异因素和可能的趋势突变时间。结果发现,高原站点40年年降水量大部分表现为增大趋势,只有青海东南部和南疆及西藏部分站点出现减小趋势,这一时间变化趋势的空间分布则大致表现为高原中东部和南北的反向变化,同时高原站点冷季降水量增大趋势明显;以冷、暖季降水量的第三载荷向量场分异进行的分区在10年年代际和逐年变化中都有明显体现,暖季区域分异因素的主要相关区域降水量变化趋势与相应载荷向量的时间变化相关显著,在1989年出现可信的突变时间点;冷季相关分异区域的降水量变化趋势在1987年出现明显增大趋势,同样与载荷向量的时间变化相关显著,但突变时间点检测不明显。     

基于CMIP5的东亚地区降雪量变化特征分析

利用JMA的JRA-55降雪量及CMIP5的6个模式模拟的降雪量资料, 分析了东亚地区降雪量年变化特征及年际变化特征. 结果表明: 东亚地区降雪量在1958-2004年期间具有明显的年际变化特征及区域分布特征; 降雪主要集中在11月至翌年的4月, 这6个月中降雪量占年总降雪量的82%; 年际变化特征呈现出一种波动变化略有增加的趋势, 但是增加的幅度有所不同. 从区域分布特征来看, 东亚地区降雪主要分布在东北亚、青藏高原及新疆等3个区域. CMIP5的6个模式对东亚区域及其子区域东北亚、青藏高原、新疆1850-2004年降雪量年际变化特征的模拟差异较大. 多模式集合预报的结果表现为, 在过去155 a(1850-2004年)东亚区域降雪量呈现明显减小趋势, 东北亚和青藏高原降雪量为波动略有减小趋势, 新疆降雪量为明显增加趋势.     

青藏高原多年冻土和季节性冻土区土壤水分变化及其与降水的关系

使用地面观测数据对欧洲空间局(ESA)发布的气候变化倡议(CCI)土壤水分产品进行精度校准,结合青藏高原及其周边降水气象站数据,分析土壤水分动态变化及其与降水的关系。结果表明:(1)校正后的CCI主被动组合产品所反演的青藏高原土壤水分获得了更高的精度,且显示1986~2016年暖季土壤水分在多年冻土区的逐年变化更为稳定。(2)高原土壤水分空间分布与降水分布高度一致,降水是该地区土壤水分的重要调节因子。多年冻土区暖季土壤水分与降水的相关性较低,而季节性冻土区较高,原因是多年冻土的存在可能有利于维持土壤水分的稳定性。多年冻土对于土壤水分有着重要的调节作用,气候变暖所导致的多年冻土退化,会降低土壤水分的调节能力,进而影响到青藏高原生态系统和水文循环。     

广东省1960～2007年降雨侵蚀力变化趋势分析

降雨侵蚀力反映由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力.本文利用广东省25个站点48年(1960～2007)的日雨量资料计算了各站的降雨侵蚀力,并用Mann-Kendall(M-K)非参数检验和克里格空间插值法分析了降雨侵蚀力的时空变化规律.结果表明:广东省降雨侵蚀力的空间分布呈沿海向内陆逐渐递减的趋势.全省大部分地区的年降雨侵蚀力呈现不明显上升趋势,且存在较明显的年代际和年际变化.降雨侵蚀力的年内分布特征和降雨量分布类似,呈"双峰型",主要集中在4～9月的雨季.对于季节序列,冬季、春季和夏季大部分地区的降雨侵蚀力有不同程度的上升,秋季全省几乎所有地区呈下降趋势.汛期的降雨侵蚀力变化特征与年降雨侵蚀力相似.     

1971-2007年青藏高原南部气候变化特征分析

利用我国青藏高原南部24个站点1971-2007年37 a的月平均气温和月降水量资料,对该地区气温和降水量的时空变化特征进行了详细分析.结果表明:1)37 a来该地区气候显著变暖,年平均气温升温率为0.33℃.(10a)-1,气候变暖主要发生于1990年后.1991-2007年气候变暖加速,升温率达到0.76℃.(10a)-1,1997年后升温尤为迅速,升温率达1.14℃.(10a)-1.变暖表现为全年温度升高,其中冬季增暖尤为显著,1971-2007年升温率为0.41℃.(10a)-1,1991-2007年快速上升为1.4℃.(10a)-1.变暖速率具有从东向西的增加趋势;2)年降水量呈增加趋势,但不明显.降水量变化地区差异显著,西部地区降水量显著减少,东部地区总体呈增加趋势.随海拔和地形升高,年降水量有从东向西的减少趋势;3)综合而言,37 a来青藏高原南部地区气候变化呈现暖湿组合特征,但地区差异显著,东部地区变暖变湿,西部地区在变暖变干.