中国西北干旱半干旱区近46 a秋季气候变暖分析

 利用中国西北干旱、半干旱区137个测站,近46 a年平均地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了西北区秋季气温对气候变暖的响应。结果表明：①中国西北干旱、半干旱区秋季气温增温明显,近46 a增温率0.36 ℃/10a. 从1971年开始气温呈增加趋势,1988年有一次显著突变,其后达到一个更显著的增暖时期。②秋季气温标准差在青海高原西部、新疆东部—北疆和内蒙古是一个高值区。③秋季区域平均气温单调增温而无明显转型期,全区性的前10个偏热年,80%出现在1990年以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右和22 a的周期,无论从年代际的变化来看,还是从20 a以上的气候变化层次来看,振幅向高温增大,气温趋势仍在居高不下的位置。④秋季气温存在演变的地域差异,新疆区和蒙陕甘宁青区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区秋季气温异常细分为蒙陕甘宁区、北疆区、南疆区和高原区。西部干旱、半干旱区秋季气温的转折大致在20世纪60年代末期至70年代初期,由下降转为上升;各区秋季气温在1987—1988年发生一次突变。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

中国北方地区近50年来气温变化特征及其突变性

从1951-2000年中国北方地区(包括东北、华北和西北)的平均气温、日最高气温、日最低气温随时间的变化趋势特征来看。通过分析发现：在全球气候变暖的前景下,中国北方地区近50年来平均气温、日最高气温和日最低气温的增温态势十分明显;东北地区的增温大于西北和华北地区;日最低气温的增温比平均气温和日最高气温更加显著;冬季增温比夏季显著。20世纪80年代中后期平均气温、日最高气温、日最低气温大多发生了一次显著的变暖突变。90年代以来中国北方地区的气温明显偏高。但是不同季节、不同区域气温的多年变化特征并不完全相同,具有各自的特殊性。     

中国北方地区近50年来气温变化特征的研究

文章分析了1951~2000年中国北方地区(包括东北、华北和西北)的平均气温、日最高气温、日最低气温随时间的变化趋势特征。分析发现:在全球气候变暖的前景下,中国北方地区近50年来平均气温、日最高气温和日最低气温的增温态势十分明显;东北地区的增温大于西北和华北地区;日最低气温的增温比平均气温和日最高气温更加显著;冬季增温比夏季显著。20世纪80年代中后期平均气温、日最高气温、日最低气温大多发生了一次显著的变暖突变。90年代以来中国北方地区的气温明显偏高。但是不同季节、不同区域气温的多年变化特征并不完全相同,具有各自的特殊性。     

中国西北近50 a来气温变化特征的进一步研究

 利用国家气象信息中心最新整编的西北地区135站1960—2005年逐月资料,通过对该地区温度变化特征的分析,在前人研究成果的基础上,进一步揭示出了近50 a来西北地区气温变化的一些新特征: ①西北地区的年和各季节均表现为一致的增温趋势,但陕西南部在夏季出现降温的趋势。冬季和秋季,从塔里木盆地西侧到河套地区,在35°—40°N的带状区域内是增温趋势最强的区域。西北区域整体年平均气温的变化幅度达0.37℃/10a,冬季增温可达0.56℃/10a。无论是年或四季平均的增温率,西北地区都比全国平均的要高。②西北地区冬季和年的平均气温在20世纪80年代中期以后开始表现为明显上升趋势;但春季、夏季和秋季均到了20世纪90年代中期以后,才开始出现气温明显上升的趋势。③西北地区年气温异常首先表现为全区一致的变化型,然后依次为南北相反变化型和陕南气温变化与其他地区不同的独特性。且整体一致型变化近50 a来呈加强态势,而陕南与西北其他地区气温非同步变化的趋势在逐渐缩小。④西北地区近50 a来年气温可分为南疆-高原区、北疆区、西北东部区3个主要空间异常气候区。且从长期倾向来看,南疆-高原区和北疆区有明显的上升变化倾向,西北东部区则表现为波动式的上升趋势。     

中国气温变化对全球变暖停滞的响应

1998-2012年出现的全球变暖停滞（global warming hiatus）现象,近年来受到各界的广泛关注。基于中国622个气象站的气温数据,研究了全国及三大自然区气温变化对全球变暖停滞的响应。结果表明：① 1998-2012年间,中国气温变化率为-0.221 ℃/10 a,较1960-1998年增温率下降0.427 ℃/10 a,存在同全球变暖停滞类似的增温减缓现象,且减缓程度更明显,其中冬季对中国增温减缓的贡献最大,贡献率为74.13%,夏季最小;② 中国气温变化对全球变暖停滞的响应存在显著的区域差异,从不同自然区看,1998-2012年东部季风区和西北干旱区降温显著,其中东部季风区为中国最强降温区,为全国增温减缓贡献了53.79%,并且具有显著的季节依赖性,减缓期冬季气温下降了0.896 ℃/10 a,而夏季上升了0.134 ℃/10 a。青藏高寒区1998-2012年增温率达0.204 ℃/10 a,对全球变暖停滞的响应并不显著;③ 中国增温减缓可能受太平洋年代际振荡（PDO）负相位、太阳黑子数与太阳总辐照减小等因素的影响;④ 1998-2012年中国虽出现增温减缓现象,但2012年之后气温快速升高,且从周期变化看,未来几年可能持续升温。     

甘肃张掖市冬季气温变化的时空特征

依据张掖市近50年来的冬季气温观测资料,运用Mann-Kendall法、小波分析、空间插值等方法,对张掖市冬季气温的时空分布规律和变化周期进行分析。结果表明:冬季气温总体上呈现增暖的趋势(β值为0.08),线性增长率为0.56℃/10a,相当于近50年冬季气温升高了2.8℃,冬季增温对全年升温的贡献率高达89%。1985年冬季气温发生突变,之后进入偏暖期,1987年后增温趋势更加显著。冬季气温存在10年左右和22年左右的振荡周期,其中22年左右的振荡周期较强。冬季气温空间分布不均,呈现出由东南向西北逐渐增温的趋势。冬季气温从20世纪70年代起就开始增温,东部增温速度明显高于西部,冬季气温增暖主要发生在最近的20余年内。     

近50a来北方农牧交错带气温变化趋势及突变分析

利用北方农牧交错带内及邻近的共46个气象站点1957—2007年的气温数据资料,运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析法,对气温变化趋势及突变特征进行了分析。结果表明,近50a来北方农牧交错带年、季气温普遍升高,20世纪90年代以后气温上升趋势显著,达到了99%的信度水平,年平均气温增温速率约为0.32℃/10a,明显高于全国和全球的气温增长率,其中冬季增温尤为明显,对全年增温贡献率最大;Hurst指数分析表明,整个北方农牧交错带年、季气温在未来仍表现出上升趋势,冬季的增温持续性最强;北方农牧交错带年、季升温幅度在空间上表现出一定的区域差异性,其年平均气温在90年代初发生了升温突变。     

1981-2011年川南山区地温和气温的变化特征

利用气象站点1981—2011年逐日0 cm土壤温度和气温数据，运用基本统计、线性回归、累积距平和信噪比分析了川南山区6个分区地温和气温的空间分布、变化趋势以及突变特征，分析并对比了地温和气温的关系。结果表明：川南山区年均地、气温变化范围分别在15.6~20.5 ℃和12.2~17.2 ℃之间，呈现出北低南高、高山低河谷高的空间分布格局。31 a来6个分区的年均地、气温均有显著上升趋势，但季节变化差异明显，冬季地、气温的增温率高于夏季。从不同区域来看，高山地带(Ⅵ区)的年、季增温趋势最为显著，是其他区域的2~6倍，且地、气温在1990年左右发生突变；河谷地带(Ⅱ区)的年、季温度变化最小且未发生突变。各区地温和气温呈极显著正相关(P<0.01)，具有较高的一致性，但也存在非对称增温现象。山地(Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ区)的年均、季均地温和河谷(Ⅰ区)的春季地温增温比气温更加强烈，故地气温差出现显著上升趋势，甚至发生突变。     

陕西省气温降水变化特征的区域差异

以陕西省境内47个气象站点1959～2009年逐月气温、降水数据为基础,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验和滑动t检验,分析陕西省近51a气温、降水变化趋势和突变特征的时空分布差异.结果表明：（1）年平均气温以陕北黄土高原区和关中平原区增温显著,且前者增暖突变最早;春季和秋季平均气温以关中平原区增温幅度最大,春季平均气温陕北黄土高原区增暖突变最早;秋季平均气温关中平原区增暖突变最晚;冬季平均气温以陕北黄土高原区增温幅度最高,陕南秦巴山地区最低,且关中平原区增暖突变最早,陕南秦巴山地区最晚.（2）年降水量变化趋势不显著,减少突变发生在陕南秦巴山区;春季平均降水量以关中平原和陕南秦巴山区减少趋势显著;夏季和秋季平均降水量变化趋势不显著,但关中地区在夏季发生增加突变,陕北黄土高原区在秋季发生减少突变.     

基于K-means聚类分区的西北地区近半个世纪气温变化特征分析

采用K-means聚类分区，Sen’s斜率估计，Kendall-Tau非参数检验等方法，分析和讨论了近半个世纪（1960—2015年）我国西北地区不同区域的气温变化特征。发现近半个世纪西北地区气温保持了持续的显著上升，年均最低气温上升速率高于年均气温和年均最高气温。从空间的角度来看，新疆北疆地区的东北部，内蒙古北部、西部中东部，甘肃中部、西部，青海北部、中部，宁夏中部、北部地区以及陕西北部是升温最快的区域。虽然西北地区气温总体是上升趋势，但在时间上并不均匀一致。从1998年开始，西北地区气温升温减缓，部分地区出现了下降趋势。近半个世纪西北地区季节气温与年际气温变化趋势并不一致，变暖减缓在该地区不同季节的响应不同。1998—2015年，冬季是增温幅度最小的季节，多数子区冬季存在升温趋势减缓，甚至转为下降趋势。     

近50年来中国西北地区干湿状况时空分布

根据西北地区77个气象台站气候资料,并利用改进的Penman公式,计算了该地区1958年~2001年的44年平均潜在蒸散量的时空分布,并分析了与降水量变化之间的关系,得到4种类型潜在蒸散量与降水量年际变化的组合分布型。其中年平均潜在蒸散量减小而年降水量增大的组合占研究区站点总数的40%以上。分析潜在蒸散量及观测蒸发量与各气候因子的相关性,发现干旱区的蒸发与太阳辐射和风速有关。定义干燥指数为潜在蒸散量与降水量的比值,用来描述西北干旱区的干湿状况。对干旱区四个季节(春、夏、秋、冬)干燥指数近50年的线性变化趋势分析结果显示,干旱区春季大部分区域干燥指数呈增加趋势,即趋于变干;夏季大部分地区趋于变湿,但仅在新疆东部和甘肃西部较为明显;秋季新疆大部、甘肃西部和青海北部等地区趋于变湿,而干旱区东部区域则趋于变干。冬季干旱区大部分区域趋于变湿,只有新疆西南部和西北部及东部部分地区、甘肃西部和内蒙西部等地有变干趋势。     

青海湖周边年代际气候振动及其对青海高原气候变化的响应

利用青海高原1958—2005年常规气象观测资料,统计了青海高原、青海湖周边的降水、气温序列,应用气候诊断方法分析了其年代际的变化规律及其成因。结果表明：青海湖周边1958年以来年度和四季平均气温均呈明显的上升趋势,秋、冬两季和20世纪90年代升温比较明显。降水量除秋季呈减少趋势外,年度和其他季节均呈增加的趋势。60—90年代青海湖周边除70年代冬季、80年代秋季、90年代夏季气候类型与青海高原不一致外,其他年代和季节气候类型均与青海高原完全一致,该区域年代际气候的振动主要是由青海高原自然的气候波动和人类活动引起的。     

中国西北地区季节间干湿变化的时空分布 ——-基于PDSI 数据

利用帕尔默干旱指数(PDSI) 全球数据库, 提取覆盖中国西北地区的56 个PDSI 栅格点数据, 对1953-2003 年间各个季节均值和年均值进行旋转经验正交函数(REOF) 分析。REOF 空间分区结果发现西北地区各个季节均值和年均值表现出较为一致的主要空间异常型, 依据 PDSI 年均值数据可以将中国西北地区划分为5 个空间型: 北疆型、南疆型、高原北部型、蒙 古西部型以及西北东部型。其中北疆型、南疆型主要位于西北地区西部, 高原北部型、蒙古西部型位于西北中部, 西北东部型位于西北东部。各个空间型特征点的PDSI 序列及二项式 拟合对比发现西北东部、西部存在完全相反的干湿变化: 西北西部主要受西风带影响, 自20 世纪80 年代开始有逐渐变湿的趋势; 西北东部主要受亚洲季风的影响, 有逐渐变干的倾向, 特别是夏秋季, 西北地区东南部变干的趋势更加明显。西北地区受西风带、亚洲季风以及青藏高原的影响明显, 在全球变暖的情景下, 不同区域的干湿状况的响应存在较大的差异。     

天山山区与南、北疆近40a来的年温度变化特征比较研究

分析天山山区近40 a来年温度变化的基本特征,并与南疆、北疆进行比较,其结果是:(1)天山山区年平均温度在冷暖变化阶段上与北疆的相似性强于南疆。(2)新疆三大区域年平均温度的最主要空间分布特征均是同步变化,但同步性的程度北疆较好,南疆及天山山区较差;而空间分布的反向变化性,南疆及天山山区较好,北疆较差。(3)三大区域年平均温度的年代际变化趋势是不同的,但均以20世纪90年代为最暖。(4)近40 a的显著线性增温趋势以年平均最低温度及年平均温度表现得空间范围最广,年平均最高温度最差;年平均温度的长期增温率以北疆最大,天山山区和南疆较小;年平均最低温度的10 a增温率变化在0.34~0.37℃之间。(5)三大区域最佳升温趋势出现的时段比较一致,增温率以北疆为最大,天山山区和南疆相同。(6)北疆与南疆年平均温度分别在1960年和1978年发生了由低向高的突变。     

中国西北地区气候态变化对极端天气监测的影响

中国西北地区对气候变化的响应极其敏感,西北地区1961-2013年气候变化趋势,分为Ⅰ态（1961-1990年）、Ⅱ态（1971-2000年）、Ⅲ态（1981-2010年）和Ⅳ态（1961-2013年）等4个气候态。利用西北地区年平均气温和降水资料、日最高气温极值和日最大降水量极值资料,基于两种极端天气事件的定义,分析了气候态变化对极端天气监测的影响。结果表明：年平均气温变化受气候态改变的影响较年降水量更为明显。在Ⅰ态和Ⅱ态下进行气温要素评价分析,会突出气温升高的现象,在Ⅲ态下会出现气温降低,气候态改变对降水量等级影响很小。Ⅰ态、Ⅱ态和Ⅲ态下,在20世纪70年代和90年代以来的两个时段内,日极端高温和日极端降水事件均出现增多,其中Ⅰ态增多幅度最大,Ⅲ态的影响最小。在空间分布上,西北地区受气候态影响的敏感区域,主要是新疆北部、青海北部、甘肃中部和东部、宁夏大部和陕西部分地区。     

新疆水文水资源变化及对区域气候变化的响应

基于全疆8条代表性河流近50年的地表径流、气温和降水数据,采用Mann-Kendall趋势检验和突变检测法,对各条河流地表径流、年均气温和年降水进行了长期趋势检验和突变滗分析,同时对径流与气温、降水之间的变化关系以及水文极端事件洪水的发生频次和洪峰流量进行了分析.结果表明,20世纪80年代中期以来伞疆各地气候一致表现为气温升高和降水增多,其中北疆地区变化最为显著,南疆其次,东疆最小.受气温、降水变化影响,河流径流发生年际和年内分布变化.大部分河流自20世纪90年代初水量显著增多,有春汛提前、夏汛推后和洪峰流量增大的现象,其变化特征与河流补给类型密切相关.全疆洪水发生频次增多、洪峰流最增大.气候变暖已对区域水文循环产生重要影响.     

西北地区伏期干旱特征及影响因子分析

利用西北的甘肃、宁夏、青海、新疆四省(区)140个气象观测站1971—2000年的伏期（7—8月）总降水、蒸发资料计算湿润指数,用REOF方法对伏期干旱的时空特征进行了分析,选取5个典型干旱和湿润的年份,利用NCEP/NCAR再分析资料对比了干旱和湿润年份的500 hPa高度、700 hPa 湿度、SST和OLR的距平场特征。结果表明:西北干旱具有一致性,西北地区东部区、青海西北部及甘肃河西区、南疆区和北疆区是西北伏期干旱的异常区域。20世纪70年代前期、90年代后期干旱明显,80年代较湿润。干旱年中国北方的环流形势为西高东低,冷空气活动在西伯利亚,新疆高脊强盛, 西太平洋副热带高压较弱,700 hPa湿度距平场青藏高原中部、西亚及西太平洋为负,SST距平场太平洋北部和西太平洋为负,赤道太平洋为正,OLR距平场中国北方、印度半岛和西太平洋为正距平,而且印度半岛的正距平比湿润年份高。湿润年欧亚500 hPa高度距平场呈西正东负的分布,乌拉尔山脊强盛,东亚槽深,中国大陆700 hPa湿度为正距平场,水汽最大中心位于青藏高原,SST距平场太平洋北部和西部为正距平,日本、太平洋中部和赤道为负,OLR距平场中国大陆以负距平为主,中心位于甘肃中部和南疆盆地。