天山天格尔山南北坡气温变化特征研究

对新疆天山天格尔山南北坡气温变化的不同特征的分析, 揭示该区域气候增温过程的原因和环流形势. 分析得出: 山前平原地区气温上升幅度远大于中山带和高山区, 冬季增温是年平均气温升高的主要原因. 北坡及山前地区升温幅度大于南坡, 昌吉1954-1996年1月升温速率为0.121 ℃a-1; 而库尔勒1959-1996年1月升温速率为0.0822 ℃*a-1. 中山带和高山区气温变幅很小, 中山带1月份甚至出现微弱的降温, 乌鲁木齐河流域高山区大西沟气象站气温变化较小, 出现微弱的升温趋势. 冬季北坡逆温层远较南坡发育. 南坡1967年, 北坡1969年冬季均出现近40 a来的最低温, 1961年和1975年乌鲁木齐出现夏季及年平均气温的突变.     

乌鲁木齐河流域径流增加的事实分析

对应于新疆气候转型过程,天山乌鲁木齐河流域径流呈现了明显的增加趋势.河源区1号冰川水文点、跃进桥水文站及出山口英雄桥水文站径流在20世纪80年代中期以后均呈现出非常明显的增大趋势,但其增加过程的转折时间不尽一致.乌鲁木齐河源1号冰川径流在1997年发生了明显的突变,主要是由于强烈的升温过程导致了冰川的强烈消融和河源区降水的连续增加双重因素叠加的结果;跃进桥水文站径流年际趋势同步和相似于河源区1号冰川水文点径流的变化.初步分析表明:径流增加的主要原因是高山区降水的显著增加,而流域内降水明显增加的区域在高山带及山前平原区,中、低山带降水的增加趋势不是非常显著.     

天山乌鲁木齐河流域山区气候特征分析

乌鲁木齐河流域山区的地理特点使其气候特征与平原区不同；气温年变幅小，降水年内分配极不均匀。每年１１月至来年３月在海拔１０００－２４００ｍ处形逆温层。根据不同台站同期年平均降水量分析，天致在海拔１９００ｍ和３５００ｍ左右有两个较大降水带。气温与湿度随海拔的变化在不同高度带内并一不致。６０年代以来，其气温变化较平原地区要不得多，而降水量在减少的同时其变率增加。     

天山地区夏季极端降水特征及气候变化

基于1961—2007年天山地区32站的逐日降水资料,分析了夏季天山地区极端降水事件的气候分布和时间变化特征.结果表明:夏季天山地区的极端降水量、极端降水日和极端降水比分布存在明显的区域差异.局地极端降水频繁,平均3～4d就有1次发生,大范围极端降水较少发生.连续性极端降水以1d为主.极端降水量在天山南北坡均随地形增加而增多,地形高度对降水的影响,北坡要大于南坡.在相同高度范围内,北坡极端降水量基本均大于南坡.天山地区的极端降水事件呈增多趋势,在1970年代中后期至1980年代中前期,极端降水事件为低值期,而1990年代是高值期.     

近50 a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水, 分析了新疆区域极端洪水变化; 以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律, 并用14站资料分析了天山山区气候变化特征, 讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应. 结果表明: 受气候变暖影响, 1957-2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势, 尤其南疆区域极端洪水明显加剧, 北疆区域也有加重趋势, 但相对较缓. 全疆及北疆、 南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段. 近50 a来, 在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下, 发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加, 但是变化趋势较缓. 以年最大洪峰流量发生转折年为界, 天山典型流域托什干河、 库玛拉克河、 玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比, 呈现出相似的变化特征: 年最大洪峰流量明显增大, 年际间变化更加剧烈, 洪水年更频繁. 以年最大洪峰流量发生转折年份为界, 玛纳斯河、 托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2~9 d, 库玛拉克河却提前5 d. 玛纳斯河、 乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%~8.3%, 托什干河减小1.1%. 1961-2010年, 新疆天山山区气温明显上升, 升温率为0.34 ℃·(10a)^-1, 1997年以后明显增暖; 天山山区降水显著增加, 增加速率15.6 mm·(10a)^-1, 同时极端降水强度增大、 频数增多. 近50 a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.     

基于AVHRR/NOAA影像的天山北坡近10a植被变化

提出一套基于遥感和GIS技术的干旱区植被变化和生态环境质量初步评价的研究方法,在天山北坡及其典型区域三工河流域应用取得满意结果.研究表明:1)1992—1998年天山北坡植被覆盖度和生物量持续增加,与同期温度和降水变化趋势一致,从植被角度响应了天山北坡气候向暖湿发展的态势.2)1987—1998年三工河流域从前山带到北部沙漠区植被覆盖度和生物量显著增加,尤其是绿洲外围的北部沙漠区和荒漠过渡带;从增加的幅度看,平原区增幅明显大于山区,后期大于前期;植被指数与6～7a温度、降水的均值呈现出明显的正相关,和6～7a蒸发潜力的均值表现出负相关,三工河流域植被变化显著地响应了6～7a时间尺度的气候变化.     

1990年以来天山乌鲁木齐河上游水资源研究进展

乌鲁木齐河是我国西北地区典型的降水、冰川和地下水综合补给的内陆河,对其水资源的研究不仅是西北寒区旱区水环境和水资源研究的热点,而且对区域生态环境改善和经济可持续发展具有重要意义。乌鲁木齐河水文水资源的研究内容十分广泛,并取得了很多高水平的学术成果。从高山区气候变化与冰冻圈的相互影响,山区降水变化与径流的相互影响,出山口径流对气候变化的响应以及洪灾、致灾因子分析,流域内同位素、树轮气候和水环境研究等四个方面总结了相关研究。结果表明：（1）乌鲁木齐河上游气候趋于暖湿。气温的升高很大程度上受冬季气温大幅度升高影响,气温对高山区冰川积雪的影响要大于降水;冬季负积温也加快了冻土的消融;气温和降水的变化导致乌鲁木齐河上游河段冰川后退加速,积雪融化、雪线上升,冻土活动层增厚。（2）乌鲁木齐河流域降水量和降水变化速率具有明显的垂直特征,在中高山地区降水量和降水变率较大;山区降水还具有年代际特征,20世纪90年代以来,山区降水量呈现增加趋势并促进了山区径流量的增加。（3）降水量和冰川融雪量的增加,很大程度上加大了乌鲁木齐河流域山区的径流量,使得出山口区域洪水灾害的发生频率增加。（4）同位素分析的运用对探索径流形成和转化的机理具有重要意义。树轮研究为乌鲁木齐河流域气候变化序列的重建提供了技术手段。今后,乌鲁木齐河水资源承载力、水循环过程和水污染问题,是区域实现生态环境建设和可持续发展的重要研究内容。     

天山北坡内陆河流域山地-平原绿洲和荒漠气候变化差异分析——以三工河流域为例

对中国天山北坡三工河流域山地、绿洲、荒漠不同下垫面区域1961-2007年气象资料序列进行了分析, 结果表明: 近50 a平原绿洲区平均温度以0.3 ℃·(10a)~(-1) 趋势上升;流域山区增温趋势较慢, 平均每10 a以0.17 ℃的趋势增温, 但本世纪初增温速率加快, 绿洲区和山区分别增加0.7 ℃和 0.5 ℃. 流域CO_2浓度和CH_4浓度持续上升, 且高于全球平均水平.原绿洲区1987-2007年比1961-1986年平均降水量偏多35%;山区降水量平均每10 a增加速率和绿洲区基本一致, 但波动较大, 20世纪80年代降水增加较显著, 90年代降水量减少到70年代水平, 本世纪初降水量显著增加. 气候变化序列用Mann-Kendall方法检验认为, 山区温度和降水没有达到突变水平, 平原绿洲区降水在1984年发生了由低向高的突变, 温度在1995年发生了由低向高的突变. 夏季荒漠空气相对湿度、太阳辐射量均小于绿洲, 但温度却始终高于绿洲, 绿洲"湿岛效应"和"冷岛效应"特征明显. 荒漠-绿洲温差有3 h、 20 h的主要周期, 温差突变一般发生在凌晨.     

中天山及其北麓的降水变化及其原因分析

利用中天山地带85.0°～90.0°E,42.5°～45.0°N范围内17个气象站1961-2000年的降水、气温观测数据及美国NCEP/NCAR1950-2000年再分析月平均资料进行计算和分析,结果表明:这一区域近年来降水呈现上升趋势,且冬、夏季相对显著,山区降水增幅大于山前平原地带.年代际变化表现为60-70年代降水量减少,80-90年代逐步增加.大气可降水量多年也表现为增加趋势.近50a来该地区上空的水汽输送状况显示,年平均大气水汽输入为9217.8×10⁸m³,输出水汽8625.7×10⁸m³,净收支为592.0×10⁸m³,且水汽收支主要取决于夏半年的水汽输入量,境外全年输入的水汽只有6.4%转化为降水.从50-90年代水汽净收支总体上呈减少趋势,只在90年代有略微增长.结合该地区的河流径流增加、冰川物质平衡一直处于亏损状态,说明中天山北麓近年来降水量增加的主要原因是由于该地区内部的水循环量增加和水循环速率提高.     

新疆40a来气温、降水和沙尘天气变化

根据1961-2001年新疆代表北疆的8个气象站、天山山区的8个气象站、南疆的8个气象站的实测资料, 分析了40 a来新疆气温、降水、沙尘暴、扬沙、浮尘年代际变化特征.结果显示: 40 a来新疆气温呈明显上升趋势, 后10 a(1991-2000年)比前30 a平均气温升高, 北疆偏高0.8℃, 南疆和天山山区均偏高0.℃; 降水变化的总趋势是增湿明显, 后10 a与前30 a相比降水增加, 南疆偏多20.4%, 北疆偏多11.3%, 天山山区偏多9.8%; 南疆与北疆各类沙尘天气年际变化趋势基本相似, 80年代以来呈减少趋势; 南疆沙尘暴、扬沙、浮尘总日数之和与同期的温度、降水在春季有相对较好的线性相关关系.     

中国天山地区降水对全球气候变化的响应

天山地区的降水变化及其对全球气候变化的响应是近年来研究的热点。利用中国天山地区40个气象站1951-2014年的月降水数据,运用线性倾向估计、相关分析等气候诊断方法,分析了该区域的降水变化,探讨了主要气候指数与降水同步变化的相关关系。结果表明：年降水呈现出"西多东少,北多南少,高山多外围少"的特征,年降水变化率为6.0 mm·（10a）^-1。SASMI与年降水表现为显著正相关,PDO、PNA和AO与年降水表现为弱正相关,且有局限性。在枯水期,SASMI与天山北坡及部分中高山地带的降水表现为弱正相关,而在西天山南坡表现为弱负相关,ENSO与中、西天山南北坡的中低山带的降水变化相关性较高。在丰水期,SASMI与天山南坡和高山区降水变化相关性较高,PDO与中、西天山南北坡的低山带部分站点的降水变化相关性较高。     

冰川消融对气候变化的响应——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

目前气候变暖导致的冰川退缩,引起了广泛关注.以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川为例,根据1959年以来的观测资料,研究了冰川消融对气候变化的响应.结果表明:近50 a来冰川在表面粒雪特征、成冰带、冰川温度、面积、厚度及末端位置等方面发生了显著变化,而这些变化均与气温的升高有着密切的联系;冰川的退缩自20世纪80年代后,尤其是近10 a来出现了加速趋势.其原因除夏季气温升高外,还有两个重要因素,一是冰川温度升高造成冷储的减少,二是冰川表面反射率下降导致辐射能量接收的增强.冰川物质平衡在1986年之前由气温和降水共同决定,之后主要受气温控制.     

天山乌鲁木齐河流域冰川地貌与冰期研究的回顾与展望

乌鲁木齐河源于天山北列喀拉乌成山的北坡,区内保存着形态多样、较为清晰的第四纪冰川侵蚀与沉积地形.经过老中青数代人的考察研究,取得如下研究成果:1)查清了河源区冰川地形的分布与特征,运用冰川沉积学与地貌地层学原理对乌鲁木齐河出山口处的扇形地进行了冰川与非冰川成因的鉴别;2)基于地衣法、常规14 C与AMS14 C、TL、ESR、CRN(10Be)等多种定年方法的测年结果,并结合地貌地层学原理,建立了乌鲁木齐河流域小冰期、新冰期、末次冰期(MIS 2～4)、MIS 6与MIS12较完整的冰川演化序列,为我国第四纪冰川研究树立了一个典型范例.展望未来,乌鲁木齐河源区的冰川地貌演化模拟与古环境重建等需作进一步研究,喀拉乌成山南坡的冰川地形有待进行综合定年;若以乌鲁木齐河源流域冰期序列为参照,冰川发育与天山的构造抬升以及东、中与西段天山冰川发育是否具有一致性,天山地区是否保存有更老冰碛等科学问题尚待深入探讨.     

中国第四纪冰期划分改进建议

由刘东生主持1位研究者提出的"以气候变化为标志的中国第四纪地层对比表"一文发表已近2a,其中由施雅风执笔第四纪冰期与海洋同位素对比部分.由于新情况的出现,需作适当改进:1)周尚哲等应用ESR测年确定祁连山北坡摆浪河源中梁赣海拔299m,高出现代河床500m处冰碛年代为42.9ka BP,天山乌鲁木齐河上游高出河床200～300m的高望峰阶地冰碛样品ESR测年为477.1ka BP和459.7ka BP,均相当于MIS 12阶段,该阶段国际上对应Kansan-Mindel冰期,与MIS 2、MIS和MIS 1都是100ka周期δ¹⁸O值特低时期;2)古里雅冰芯记录中相当于MIS3b阶段,δ¹⁸O值折算温度比现代低5℃左右,已经发现台湾雪山山庄期冰碛TL年代为(44.25±3.72)ka BP,天山乌鲁木齐河谷一处冰碛ESR年代45.9ka BP,喜马拉雅山、喀喇昆仑山和兴都库什南坡测定对应此时段冰川前进更为显著,初步检查亚、欧、北美、南美和澳洲12个地区23个地点相应于MIS 3b冷期冰川前进规模均超过MIS 2阶段,即常说LGM时,推测MIS 3b的降温值虽不及MIS 2,但降水较多,有利于冰川发展;3)MIS 3a暖期,不仅青藏高原异常暖湿,而且中国全境的降水量普遍高于现代,并有较大范围的海侵与仅低于现代海面8～10m的高海面,气候环境实际达到间冰期程度.上述3点应补充入中国冰期划分表.     

天山乌鲁木齐河上游径流极值变化分析研究

以天山乌鲁木齐河上游作为研究对象, 结合乌鲁木齐河上游近50 a的实测月均径流变化资料, 对未来的月均径流进行了预测. 基于对重现水平的95%置信区间进行估计的结果表明, 乌鲁木齐河上游重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的月均径流量极大值分别约为35.4 m³·s^-1、39.9 m³·s^-1、43.2 m³·s^-1和46.3 m³·s^-1;重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的月均径流量极小值分别约为0.60 m³·s^-1、0.43 m³·s^-1、0.30 m³·s^-1和0.18 m³·s^-1. 在当前气候变化背景下, 乌鲁木齐河上游在2058年前后枯水期时可能发生断流现象. 该研究对乌鲁木齐河径流变化预测具有重要意义.     

乌鲁木齐河源区44a来气候变暖特征及其对冰川的影响

应用乌鲁木齐河源区大西沟气象站1961-2004年44 a逐日气象观测资料,从最高、最低气温、日较差及积温变化角度分析了河源区的气候变暖特征.结果表明:最低、最高、年平均气温、冬季极端最低气温均呈升高趋势,并且最低气温的上升幅度大于最高气温的上升幅度,呈非对称性变化;气温日较差有显著变小的趋势;日照时数有变少的趋势,可能与大气中水汽含量的增加、云量增多有关,显示了大气水汽温室效应在气候变暖过程中的重要作用.河源区云量出现主要在下午到晚上,其增多显示的水汽温室效应使最低温上升明显,进而对冰川的消融和冰川冰的增温产生影响.计算了稳定通过T≥0℃的气候积温,其与冰川物质平衡相关性最大.最后讨论了积温变化趋势与1号冰川物质平衡的关系以及冰川对气候变化的敏感性.     

新疆43a来夏季0℃层高度变化和突变分析

采用1960-2002年新疆11个探空站逐日观测资料,按气候特点和径流情况把新疆划分为阿尔泰山西坡,天山北坡,天山南坡,昆仑山北坡,北疆西部5个区域,分析了43a来新疆夏季0℃层平均高度变化趋势和空间分布差异.结果表明:新疆夏季0℃层平均高度43a来总体呈上升趋势,20世纪60年代经历了一个明显下降的阶段,70年代变化相对平缓,80年代初开始上升,90年代初以后上升明显,表现为突升,但均未发生显著气候突变.新疆除了昆仑山北坡0℃层下降外,其余均为明显升高;升幅从南向北、从西向东增加.尽管各地变化不尽相同,但80年代初至今的上升趋势和90年代初期开始的涌升现象较为一致.0℃层高度的上升意味着高空中低层大气气温在升高,说明新疆近年来不仅近地面气温在升高,高空同样气温在变暖.     

1961-2016年乌鲁木齐河流域气温和降水垂直梯度变化研究

新疆乌鲁木齐河流域高山区和平原区气候条件差异较大,对该流域气温和降水垂直梯度变化的研究,有利于了解不同地理要素之间的作用过程。利用乌鲁木齐河流域6个气象观测站数据,分析研究了气温和降水的变化趋势、气温和降水及其倾向率与海拔的关系,以及不同月份气温和降水随海拔的变化特征。结果表明：1961-2016年间,乌鲁木齐河流域气温和降水总体呈上升趋势,其中乌鲁木齐站气温和降水倾向率分别为0.189℃·（10a）^-1和28.83 mm·（10a）^-1,大西沟站气温和降水倾向率分别为0.268℃·（10a）^-1和18.85 mm·（10a）^-1;气温和降水与海拔关系密切,随海拔降低气温逐渐升高,而降水呈减少趋势;高海拔区气温升温倾向率总体大于低海拔区,降水倾向率随高度增加而明显增加;月气温变化速率随海拔升高呈“钟”形分布,并在5-8月达到最大;月降水变化速率随海拔变化表现为下降~上升~下降~上升,并在5-8月达到峰值。     

基于2001—2015年遥感数据的天山山区雪线监测及分析

基于2001—2015年MOD10A1/MYD10A1、MOD13Q1以及相关气象数据,采用积雪持续时间比率法,监测了天山山区的季节雪线高程,分析了其变化特征及影响因子。结果表明:①近15年天山山区雪线整体呈显著上升趋势,平均高程3 680 m左右,其中,北坡、伊犁河谷、南坡季节雪线的稳定性依次减弱,平均高程分别为3 620 m、3 390 m及3 820 m;空间上雪线高程呈现南高北低、东高西低的纬度地带性分布特点。②年际尺度上,气温是影响天山山区雪线高程的主控因素,呈显著正相关,南北坡与之相同,但伊犁河谷则降水是影响其变化的主控因素,呈显著负相关;季节尺度上,夏季气温、冬季降水是影响雪线高程的主控因素,降水与其呈负相关,但气温较高的地区,夏秋季降水会促进积雪融化,使雪线高程上升;月尺度上,7月气温、1月降水对其影响最明显,且存在一定的滞后反应。③天山山区雪线高程比零度层低800 m左右,两者呈较好正相关;雪线高程与NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）呈负相关,植被覆盖较好区域,同年NDVI与雪线高程相关性较好,植被覆盖较差区域,前一年NDVI与其相关性较好。     

1961—2017年新疆积雪期时空变化特征及其与气象因子的关系

利用新疆89个地面站逐日积雪深度观测资料,研究探讨了1961—2017年新疆区域积雪期、积雪初日、积雪终日的时空变化规律,分析了北疆和天山山区积雪期的年代际和周期变化特征及其与气温、降水的关系.结果表明:新疆各地积雪期、积雪初日和终日存在明显的差异,积雪期以天山为界北多南少;从空间分布看,天山山区和新疆北部阿勒泰、塔城...