福建省降水变化及其对ENSO的响应特征

基于福建省17个国家气象观测基准站1980—2019年的逐日降水数据和ENSO指数,分析了福建省1980—2019年期间的降水变化的时空格局及其对ENSO的响应特征。结果表明：1)1980—2019年期间,福建省年降水量呈不显著的增加趋势(2.78 mm·a^-1,P>0.05),夏季降水量的增幅最大,达5.75 mm·a^-1(P<0.05),此外,夏季的多年平均降水量为615.31 mm,占年降水量的37%;2)福建省年降水量与ENSO指数的相关程度呈现“西强东弱”的格局;1990s中后期以来年降水量受ENSO事件的影响较明显,降水对ENSO指数的响应存在一定的滞后;3)夏、冬季降水与ENSO为正相关,均与强ENSO暖事件有密切联系。研究结果深化了对福建省降水变化特征的认识,为科学应对福建省洪旱灾害提供了理论依据。     

黄河流域不同时间尺度干旱对ENSO事件的响应

利用黄河流域1963-2012年逐月气温和降水量数据,计算了各气象站点不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),通过对不同时间尺度SPEI与Niño 3.4区海洋表面温度距平(SSTA)的时空相关性进行分析,揭示不同时间尺度干旱对ENSO事件的响应及ENSO事件对黄河流域不同区域降水量和气温的影响。结果表明:(1)黄河流域1、3、6个月时间尺度的干旱在各时间段均有发生,12、24个月时间尺度的干旱主要发生在20世纪末和21世纪初的近20年。黄河上游和中游地区不同时间尺度的SPEI与SSTA均呈负相关关系,下游地区呈正相关关系。(2)黄河流域不同时间尺度的SPEI与SSTA相关性在空间分布上具有显著的差异性。久治站以上的黄河上游地区、中游地区的宁夏、内蒙古、陕西和山西的北部以及下游地区均呈正相关关系,其余地区呈负相关关系。全流域1、3、6、12个月和24个月时间尺度的相关性系数通过0.05显著性检验的站点占总站点数分别为14%、43%、61%、75%和44%。(3)ENSO事件强度与降水量在黄河上游地区的相关性较弱,在中游和下游地区呈显著的负相关性,强度增大时降水量下降,减弱时降水量上升。全流域ENSO事件强度与气温呈显著的正相关性,强度增大时温度有上升趋势。其中El Niño对气温有抬高的趋势,La Niña对气温有降低的趋势。     

新疆洪旱灾害与大尺度气候强迫因子的联系

通过对新疆洪灾灾害历史资料和太阳黑子、ENSO事件年数据以及北大西洋涛动指数的分析,表明在太阳黑子极低值年或不活跃年,新疆易发生重大洪灾,而在太阳黑子低值年或相对不活跃年,新疆也易发生重大旱灾。近200a来,新疆重大洪旱灾害绝大部分都发生在太阳黑子的低谷时期。ENSO事件对新疆夏季降水的影响效应明显。因而该事件对新疆的洪旱灾害也产生了影响。对近50年来灾害统计资料分析显示,与拉尼娜年相比,在厄尔尼诺年新疆更易发生洪旱灾害。20世纪后半段新疆洪旱灾害指数与北大西洋涛动指数进行对比可以发现．夏季NAO指数与新疆洪水灾害之间存在大致上的反相关系。而冬季NAO指数与新疆干旱灾害之间存在比较明显的反相关系。     

宁夏气候变化对ENSO事件的响应

自20世纪50年代以来，宁夏气温具有明显的上升趋势，尤其是60年代中后期以来，增温趋势更加明显，每10年增温0．514℃。近40多年来，宁夏气候总体上趋于干旱，虽然自80年代到90年代初降水有增多的趋势，但90年代中期以来又有明显的减少趋势。经功率谱分析发现，ENSO和降水有14年、3．75年、准2年和1．5年的周期。宁夏气温对E1 Nino事件响应有滞后的现象，并且在滞后7～18月期间的相关程度都通过了0．0l显著性水平检验，对于La Nina事件，并没有发现这种现象。而降水对ENSO的响应也存在滞后现象，对E1 Nmo事件滞后4个月时达到最大响应，而对La Nina事件只需滞后1个月，它们的相关显著性都通过了0．0l显著性水平检验。宁夏降水对ENSO响应存在明显的区内差异，南部地区降水对ENSO事件达到最显著响应比中北部地区迟缓1个月，中北部地区对ENSO的相关显著性强于南部地区。E1 Nmo发生时，降水偏少，4～6月份降水偏少非常明显，与往年相比偏少大约20％左右。La Nina发生时，降水偏多，冬季降水增多尤其明显，其中12月增多20％以上。     

西北太平洋边缘海区海面变化多尺度解析及空间分异

利用MODWT对西北太平洋边缘海区8站位1965~2005年验潮序列进行多尺度分解,讨论了该区域海面变化多尺度波动特征及空间分异。结果显示年周期组分振幅随纬度增大而逐渐增大,半年周期组分振幅以中国沿岸最大,其余站位相对较小。年际尺度的波动中ENSO信号与1~2年尺度的准周期波动存在模态混叠现象,表现为对序列构形和不同时段的相关关系的影响。利用ICA方法从小波分解的年际尺度和信号中分离出的ENSO信号,表明不同纬度海面对ENSO事件的响应整体上呈现向高纬衰减的变化特征。基于小波相似性的分析结果显示,低纬各站海面对ENSO在各尺度上均呈现出显著的负相关,而中高纬地区则呈现出正相关。1980年之前和之后中高纬地区的海面对ENSO的响应出现了显著的差异,这可能与ENSO自身频率的调整有关。     

泾河流域气候变化及其与ENSO的关系

ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)常引起大气环流的改变并导致气候异常,探讨区域气候变化与ENSO的关系有助于理解区域水文等各方面的变化.通过Mann-Kendall、相关性检验和小波分析等方法.研究了1960-2005年泾河流域气候变化及其与ENSO的关系.结果表明,1960-2005年,泾河流域气候趋向暖干,且这种趋势在90年代以来愈加显著.气候变化与ENSO有显著的关系.降水对ENSO的响应程度强于温度;降水可能受南方涛动的影响比较大,而温度可能受海表温度的影响较多;ENSO暖事件对泾河流域气候变化的影响可能大于冷事件.     

两种形态ENSO对南半球热带外气候变化特征的影响

本研究利用1979—2012年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ORAP5(Ocean Reanalysis Pilot 5)海洋/海冰再分析资料和ERA-Interim气象再分析资料,采用回归分析方法,分1979—1998年和1999—2012年两个时间段探讨了南半球热带外地区气候变化对两种不同形态ENSO的响应特征。结果表明,南半球热带外区域气候在1999年前后两个时段对ENSO的响应表现出了较大的年代际变化特征。1979—1998年南半球热带外气候变量对Nio3指数在时间上的相关性和空间上的响应强度都普遍大于Nio4指数,说明这一时段东部型ENSO对南半球热带外区域气候变化的影响要更强一些。在1999—2012年,不同形态ENSO与气候变量的相关性大小并无明显的规律,而且空间响应场的差异性并不大。海平面气压、风场和气温对ENSO变化的响应在南半球冬季表现最为强烈,在夏季最弱。三者在1999—2012年秋季对Nio3指数和Nio4指数的响应场中出现了纬向三波数结构。1999—2012年冬季,有异于海平面气压和风场,在罗斯海和阿蒙森海海域海表气温对Nio4变化的正响应明显强于对Nio3的响应,该特征在混合层温度中也有体现,表明海表气温随ENSO的变化受海洋特征变化影响较大。混合层深度和混合层温度的响应场之间存在很大的相关性,混合层温度响应在秋季表现最强,春季最弱,混合层深度响应与之相反。在1979—1998年,海冰密集度对不同Nio指数变化的响应差异主要出现在海冰结冰季节,而海冰厚度对不同Nio指数变化的响应差异在夏季表现较强。海冰密集度和厚度对Nio3变化响应的年代际差异在秋冬季节更加明显,对Nio4变化响应的年代际差异在秋、冬、春季都较明显。     

珠江三角洲地区降水中δ18O的变化特征及与ENSO的关系

根据2004年5月至2005年6月广州降水中δ¹⁸O与IAEA/WMO提供的1961~2001年香港降水中δ¹⁸O及相关气象资料,分析了珠江三角洲地区降水中δ¹⁸O在不同时间尺度下的变化特征及与ENSO事件的关系。在天气尺度和季节尺度下,该地区降水中δ¹⁸O与温度、降水量均存在显著的负相关关系;在年际变化上,该地区降水中δ¹⁸O与温度、降水量的关系较为复杂。珠江三角洲地区年平均降水中δ¹⁸O与Nino3区SST和南方涛动指数具有显著的相关性,表明ENSO事件对该地区降水中稳定同位素的变化具有重要影响。     

1951年以来ENSO事件对中国西北不同气候区的影响

通过对中国西北典型半湿润区、半干旱区、干旱区和半荒漠区4个不同气候区1951-2015年降水和气温资料的搜集、整理和处理,分析研究区1951年以来降水和气温的变化,并对其进行M-K突变检验,总结ENSO事件对气候与旱涝灾害的影响.研究结果表明:①4个气候区降水量逐年变化幅度差异明显,半干旱区为变化幅度最小区域,半湿润区和干旱区变化幅度最大但出现降低的趋势,而半荒漠区则是降水量增长最明显的区域;降水的集中度由东往西变化逐渐增大,东部比西部滞后5d左右.②4个气候区气温上升幅度存在差异,半湿润区气温上升幅度最大,干旱区气温上升幅度最小.③El Ni(n)o事件使4个气候区发生不同程度的降水减少、气温升高,而La Ni(n)a事件则使降水增加、气温降低.④El Ni(n)o事件会给4个气候区当年带来旱灾,次年带来涝灾;La Ni(n)a事件则会给当年带来涝灾,次年带来旱灾.     

1960—2017年中国北方气候干湿变化及其与ENSO的关系

基于中国北方424个气象站实测数据，应用FAO Penman-Monteith模型计算潜在蒸散（Potential evapotranspiration，ET₀），使用降水和潜在蒸散数据计算得到标准化降水蒸散发指数（SPEI），以此研究了1960—2017年中国北方干湿时空变化特征，分析了ENSO对北方气候干湿变化的影响。结果表明：中国北方干湿变化的线性趋势总体不显著，四季中春季和冬季变湿趋势明显。空间上，西北西部存在明显的变湿趋势，干旱化趋势主要发生在黄土高原、内蒙古东部和东北东部地区。全区各级干旱事件呈减少趋势，各级湿润事件呈增加趋势，其中以中等干旱的减少最为显著。西北西部中等干旱和极端干旱明显减少，东北北部和新疆部分地区极端湿润明显增加。全区四季3类干旱事件均表现为减少的趋势，3类湿润事件均表现为增加的趋势，西北西部四季3类干旱事件均呈减少趋势。ENSO对北方干湿的影响存在一定程度的滞后性。El Ni?o翌年气候湿润，La Nina翌年气候干旱。在年际和春季2个尺度上，SSTA与翌年SPEI存在显著的正相关关系。     

清代汾河上游自然灾害时空研究

通过整理和分析清代汾河上游灾害的频次、类型和等级,运用小波分析、相关性分析等方法对其时空特点及原因展开探讨。结果表明:研究区在清代共发生自然灾害111次,灾害类型包括水灾、旱灾、冰雹、地震、蝗灾和霜冻,灾害等级分为重度、中度、轻度。中度水灾频次最多。水灾、旱灾、霜冻之间有显著的相关性。自然灾害的年际变化呈现出高—低—高3个时段,整体呈递减趋势,10 a频次在公元1690—1699年最高,主周期变化为37～38 a。灾害种类的空间分布较为一致,阳曲最多。其原因与明清小冰期、ENSO事件和区域内的小气候、落后的农业条件、人口增多导致的植被破坏、水土流失等有关。     

不同温升情景下中国旱灾风险变化评估

干旱是致灾最为严重的极端气候事件之一,研究未来气候变暖背景下旱灾风险的变化有利于科学推进防灾减灾工作部署。利用第六次国际耦合模式比较计划的20个气候模式数据计算了标准化降水蒸散指数,提取了基准期及全球2℃、3℃、4℃温升情景下中国的干旱特征变量并计算干旱危险性指数,基于承灾体预估数据计算干旱暴露度指数和干旱脆弱性指数,综合计算旱灾风险指数,从而分析中国旱灾风险分布格局并基于地理探测器对未来旱灾风险变化进行空间归因分析。结果表明：干旱危险性指数、干旱暴露度指数和干旱脆弱性指数的空间分布分别表现为西北和东南相对较高、东高西低、西高东低;旱灾风险指数具有东高西低的分布特点,呈现以高值集聚和低值集聚为主的空间正相关;随着温升水平的升高,未来旱灾风险以增加为主,东部沿海地区增加最为明显;人口数量变化、GDP变化和耕地占比变化是影响旱灾风险变化的主导因素。     

1947-2006年东半球陆地干旱化特征——基于SPEI数据的分析

 利用1947—2006年逐月全球陆地高分辨率(0.5°×0.5°)标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)资料,分析了过去60 a东半球(40°S—80°N,20°W—180°E)陆地的干旱化趋势和变率、干旱面积变化、干旱事件的持续性和周期性以及可能的变化成因等。结果显示,东半球80%的陆地上目前处于干旱化进程中,其中北非及中蒙边界等地干旱化趋势最为显著。干旱变率最大地区出现在非洲北部、中国青藏高原、中国西北东部及中蒙边界一带、俄罗斯中北部以及东北部。北非、中蒙边界中段及中国青藏高原地区也是持续性异常干旱事件出现频次最高的地区。基于功率谱的周期分析则显示,东半球大部分地区第一显著周期为1.5～3 a左右,中亚部分地区存在准4 a周期振荡,而北非地区存在准12 a周期的年代际变化。SPEI距平场的经验正交函数(EOF)分析第一模态反映了东半球陆地大部分地区干旱化总体上具有一致性,对应的时间函数与全球陆地气温距平相关系数高达0.81,表明全球变暖与东半球干旱化趋势有着紧密联系;第二模态对应的时间函数与超前8个月的南方涛动指数(SOI)的相关系数为0.60,因而大尺度的干旱周期性振荡受ENSO活动影响显著。     

明清时期宝鸡地区旱涝灾害链及其对气候变化的响应

通过对明清时期宝鸡地区旱涝灾害资料的统计和整理,利用滑动平均、累积距平及小波分析等方法探讨分析了1368-1911年宝鸡地区旱涝灾害链及其对气候变化的响应。结果表明：① 1368-1911年,宝鸡地区共发生297次旱涝灾害事件,其中旱灾和涝灾分别发生191次和106次,占旱涝灾害发生总次数的64.31%和35.69%。② 宝鸡地区旱涝灾害具有较为明显的阶段性特征,1368-1644年为偏旱阶段,1645-1804年为旱涝灾害波动阶段,1805-1911年为偏涝阶段,整体上呈现出干旱—湿润期的交替特征。旱涝灾害在时间尺度上大致存在70年、110年和170年左右3个振荡周期,与太阳黑子活动周期相对应。③ 旱涝灾害具有显著的空间差异性特征。渭河流域以北、以东地区既是旱灾的多发区,也是涝灾的多发区。④ 明清时期宝鸡地区旱涝灾害链的相继发生是对全球气候变化的响应。18世纪60年代以来,全球气候环境变化导致极端旱涝灾害事件频繁发生。     

1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征及其影响因素

基于秦岭—淮河南北气象站点逐日降水数据和全国0.5°×0.5°逐月降水格网数据,选取16个极端降水指数,辅以趋势分析、Mann-Kendall检验和相关分析等气候诊断方法,分析了1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征,探讨了极端降水变化与ENSO事件的关系。结果表明:11960-2013年秦岭—淮河南北除长江下游降水呈增加趋势外,其他区域降水均呈下降趋势;2极端降水变化主要表现为:降水日数减少,降水强度上升,突发性强降水事件增多,连续性干旱事件增多;在空间上,秦巴山地、长江下游和黄河下游以极端降水强度上升为主,关中平原、巫山山区和四川盆地以极端干旱强度上升为主;3在影响因素方面,秦岭—淮河南北极端降水与ENSO事件关系密切。在厄尔尼诺年,秦岭—淮河南北春季极端降水偏多,夏季和全年偏少;在拉尼娜年,春季极端降水偏少,秋季和全年偏多。就各个区域而言,在厄尔尼诺年,黄河下游、关中平原、秦巴山地和四川盆地极端降水呈下降趋势,淮河平原极端降水呈上升趋势,长江下游和巫山山区响应并不明显。     

ENSO事件与山西气候的关系

通过搜集和整理1955-2008年大同、河曲、原平、太原、阳泉、介休、离石、长治、临汾、运城等地的气象资料,分析了山西的降水量、气温与ENSO事件的关系,研究了ENSO事件对山西气候的影响。结果表明,1955-2008年ENSO事件呈现出起伏波动的特点,1980年以后波动趋势更为剧烈;大致可分为两个阶段:1955-1980年为第1阶段,ENSO冷事件的频次略高于暖事件,但强度更大;1981-2008年为第2阶段,ENSO暖事件的频次和强度均高于冷事件。ENSO事件对山西降水量的影响表现十分明显,ENSO暖事件当年降水量明显偏低,次年降水量明显增加或达到最高趋势明显。ENSO冷事件年全省降水量均明显增加。ENSO事件对山西气温的影响也十分显著,ENSO暖事件年大多表现为气温偏高或升温,ENSO冷事件年一般表现为气温偏低或降温。     

西北太平洋海区年际至十年际海面变化尺度耦合与波动转型

利用多通道奇异谱分析(MSSA)等多尺度分析方法,对西北太平洋海区14个站位验潮序列的年际到十年际尺度海面波动的时空特征进行探讨.结果表明:2.5a周期和4.5a周期在振幅与相位上表现出与ENSO指数波动的尺度耦合,并存在显著的由低纬向高纬的振幅、能量递减的纬向传递特征.4.5a周期和8a周期与PDO变化同样表现出一定的尺度耦合波动,高纬各站位海面波动也表现出一定的自东向西的径向传递.在空间维上,PDO作用下的传播型波动的响应范围明显小于ENSO事件,反映了二者驱动机制的差异.该海区约在1973年和1998年左右发生过两次明显的海面波动转型,并与太平洋年代际涛动(PDO)存在一定关联.     

基于多时间尺度SPI的闽江流域干湿变化与洪旱事件识别

为分析闽江流域气候干湿变化及其径流响应,以闽江流域25个气象站1960—2006年逐月降水资料以及竹岐水文站月径流资料为基础,采用标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,简称SPI)和Pearson相关分析法进行研究,结果表明:1.长时间尺度的SPI在分析气候干湿变化上更具实用性,更能清楚反映长期干湿变化特征;2.短时间尺度(1~3个月)SPI与径流存在高相关性,其中2个月时间尺度的SPI与径流的相关性最强;且短时间尺度上二者的相关性有季节差异,表现为春、夏季(R0.75)相关性高于秋、冬季(R0.7);3.2个月尺度SPI序列能够较精确地识别流域性的特大洪水事件和主要旱灾,对流域性特大洪水的监测和预报具有潜在应用价值。     

1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水时空变化研究及驱动因素分析

黄土高原水蚀风蚀交错区作为中国北方典型的生态脆弱区,因其独特地形和气候条件,极端降雨事件对其环境和生态系统的影响更加突出。选取水蚀风蚀交错区28个气象站点,结合RClimDex模型计算11个极端降水指数,采用线性相关分析法、Mann-Kendall趋势检验法和小波交叉法,分析了1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水事件时空分布特征,探讨了极端降水事件的驱动因素。结果表明：（1）1970—2020年水蚀风蚀交错区持续干燥日数（CDD）呈下降趋势,其余10个指数呈上升趋势,反映出近50 a研究区极端降水事件的频率、量级和强度不断增加。交错区年降水量增加和极端降水事件增加具有密切关系,且极端降水事件增加主要是由中雨日数（R10）和大雨日数（R20）引起。（2）1970—2020年极端降水事件在全区整体为增加趋势,交错区中部和西南部极端降水事件显著发生,陕西段极端降水量和强度呈显著增加趋势且极端化程度更显著。（3）湿日总降水量（PRCPTOT）、暴雨日数（R25）、5 d最大降水量（R5d）3个极端降水指数,与影响因子厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、东亚夏季风（EASM）和太阳黑子...     

近 58 a 中国北方地区极端气温时空变化及影响因素分析

基于北方地区 404 个气象站 1960—2017 年逐日最高气温、最低气温资料，应用线性倾向估 计法、Mann-Kendall 法、滑动 t 检验法、累积距平法和相关分析法，分析了极端气温的时空变化特 征，并探讨了气温指数的影响因素。研究表明：极端气温暖指数和极值指数呈上升趋势，冷指数和 气温日较差呈下降趋势；变化幅度中冷指数大于暖指数，夜指数大于昼指数，西北地区极端气温指 数变化幅度最大，东北地区最小。突变时间上，极端气温指数突变主要发生在 20 世纪 80 年代和 90 年代，暖指数和极高值指数晚于冷指数和极低值指数，东北地区极端气温指数突变时间最早，西北 地区最晚，突变后极端暖事件和气温极值事件进入多发阶段，极端冷事件进入少发阶段。1988— 2012 年极端气温指数的变化响应了全球变暖停滞现象。多数极端气温指数与经纬度、海拔高度显 著相关。北极涛动（AO）指数对极端气温的影响最强，对冷指数影响最明显。气溶胶光学厚度与多 数冷指数呈负相关，而与多数暖指数呈正相关。