1965-2015年新疆夏季不同等级降水的空间分布特征

根据新疆51个台站1965-2015年夏季逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨及大雨3个等级,分析了新疆近51 a夏季不同等级降水量、降水日数及降水强度的空间分布特征,并讨论了各等级降水日、降水量及降水强度与总降水量的空间相似程度以及各等级降水对夏季总降水的贡献。结果表明：新疆降水主要集中在夏季,并以小雨为主。以天山山脉为界,南北两疆降水空间分布存在明显差异,北疆夏季降水量（日）占年降水量（日）的36%~45%（36%~39%）,南疆夏季降水量（日）占年降水量（日）的51%~63%（48%~60%）;新疆夏季不同等级降水量、降水日及降水强度的空间分布不均匀。新疆夏季总降水量与各等级降水量的空间相似系数最为密切,与各等级降水强度的空间相似系数相对较小;新疆夏季小雨贡献率最大,中雨其次,大雨最小,夏季降水量和降水日的变化主要受小雨的影响。     

新疆降水在气候转型中的信号反应

针对气候转型科学问题的提出,根据新疆61处国家水文气象观测站点的资料,通过5a滑动平均、模比系数差积曲线、线性趋势等方法对新疆降水分析计算.结果显示,近50a来新疆年降水量总体呈增加的变化趋势,全疆年降水量平均增幅0.67mm·a^-1,天山山区增幅最大,达1.0～2.8mm·a^-1.由减少转为增加变化的时间大多出现于1987年前后,以此为界,从1987年起气候转向暖湿的强劲信号不仅反映在新疆的天山西部地区,而且在全疆也有所反映,且南疆强于北疆,西部多于东部.     

1960—2017年河西地区降水时空变化特征

利用1960—2017年日降水量资料,采用线性倾向趋势分析、滑动分析和泰森多边形法等,对河西地区多年降水时空变化特征及不同量级降水日数及降水强度的变化趋势进行了研究。结果表明：河西地区年均降水量为99.0 mm,呈现明显的逐年上升趋势,平均倾向率为8.72 mm?（10a）^-1,月降水量为单峰分布,5—10月夏秋汛期降水量占年降水量的89.2%,各季节降水量均呈现显著上升趋势;年均降水日数为36.7天,呈现明显的上升趋势,增幅为3.18 d?（10a）^-1,降水日数主要分布在夏季,约占总降水日数的54.6%;平均降水强度为2.70 mm?d^-1,呈现减弱趋势,变化速率为-0.04 mm?d^-1?（10a）^-1;零星小雨和小雨降水日数均呈现增加趋势,而二者平均降水强度均为下降趋势,小到中雨降水日数和降水强度呈现增加趋势,中雨及以上的降水变化趋势不明显。     

北美洲降水中稳定同位素的时空分布以及与ENSO的关系

分析了北美洲降水中δ¹⁸O的时空分布特征以及与温度、降水量、ENSO的关系.结果表明:无论是在陆地还是在海洋,北美降水中平均δ¹⁸O的纬向分布是非常显著的.随着纬度的升高,降水中δ¹⁸O迅速减小.整个北美大陆均存在温度效应,并随纬度的增加而加强.不同季节温度效应分布的差异仅表现在其范围和强度的变化上.降水量效应主要出现在低纬度海洋、中低纬度太平洋的东海岸和湾流的西北海岸.在内陆区,降水量效应不存在.不同季节降水量效应分布的差异也仅表现在其范围和强度的变化上.在大陆内部和高纬度地区,对应显著的温度效应,δ¹⁸O的季节差异Δδ¹⁸O具有较大的正值;在低纬度海洋,对应显著的降水量效应,Δδ¹⁸O较小或为负值;在相同的纬度,陆地上的Δδ¹⁸O明显大于海洋.代表大陆性特征的渥太华站和代表海洋性特征的中途岛站降水中δ¹⁸O与Ni o-4的SST具有显著的正相关关系,其中,尤以5月的δ¹⁸O与Ni o-4的SST的连续相关关系最显著,表明ENSO事件的强信号对该时期陆地和海洋降水中稳定同位素的变化具有重要影响.     

新疆水分亏缺量时空变化分析

利用新疆101个气象站1961-2010年的逐月气候资料计算出冬、 春、 夏、 秋四季和全年水分亏缺量, 使用气候倾向率、 Mann-Kendall检测以及基于ArcGis的混合空间插值法对近50 a新疆水分亏缺量时空变化进行了分析. 结果表明: 新疆水分亏缺量的空间分布总体呈现南疆大于北疆、 东部大于西部、 平原和盆(谷)地大于山区的分布格局. 近50 a来, 新疆冬、 春、 夏、 秋四季和年水分亏缺量分别以-3.146 mm·(10a)^-1、 -7.708 mm·(10a)^-1、 -14.650 mm·(10a)^-1、 -6.965 mm·(10a)^-1和-32.364 mm·(10a)^-1的倾向率呈极显著的减小趋势, 并分别于20世纪70年代末至80年代中期发生了突变性的减小. 但全疆各地水分亏缺量的变化具有明显的区域性差异, 以突变年为节点, 突变后较突变前, 水分亏缺量减少幅度的空间分布总体呈现平原大、 山区小的格局. 水分亏缺量减小, 对缓解新疆日益尖锐的水资源供需矛盾、 降低气候的干燥度、 减少单位面积农田和自然植被需水量、 改善脆弱的生态环境具有重要意义.     

羊卓雍错流域降水中稳定氧同位素变化特征

根据青藏高原南部羊卓雍错流域白地、翁果和堆乡3个水文站2004年1~10月降水中δ¹⁸O的测定结果,分析了该流域降水中δ¹⁸O的变化特征及其与温度和降水量之间的关系.结果表明:3个站点降水中δ¹⁸O的值在雨季前变化不大,且都保持相对高值;进入雨季后都开始下降,雨季结束后又均开始增大.该流域夏季降水中δ¹⁸O表现出低值的特征与夏季西南季风的强烈活动密切相关.受西南季风影响,3个站点夏季降水均表现出季风降水的特征,降水中δ¹⁸O与降水时温度关系不明显,而与降水量之间存在着一定的反向变化趋势,从而表现出一定的“降水量效应”.羊卓雍错流域降水中δ¹⁸O的这种变化特征与拉萨的基本一致.     

中小流域汛期降水时空分布集中程度与洪水关系研究

采用新定义的降水集中度和集中期的概念分别计算了鲇鱼山水库各个雨量站和水文站的降水径流集中度和集中期,讨论了降水的时空分布特征及其与洪水的关系.分析结果表明,降水的时空分布不均匀性对洪水的形成有十分明显的影响,且鲇鱼山水库流域降雨范围广,易形成大的洪水过程.降水量、降水集中度和集中期可以合理地分析降水的时空分布特征及其对洪水形成机制的影响.     

1970-2013年南疆渭干河-库车河流域绿洲冰雹时空变化特征和棉花受灾分析

渭干河-库车河绿洲是南疆地区主要棉花生产基地之一, 随着气候变化和棉花种植面积的日益扩大, 雹灾对棉花生产的危害日趋严重. 利用该地区4个气象站44 a逐一地面降雹过程资料和33 a灾情信息, 对冰雹时空变化特征、活动规律、强度、受灾面积和影响因素等进行研究. 结果表明: 降雹空间分布为北部靠山地带多于南部平原地带, 受灾面积的空间分布则相反; 降雹以周期短、强季节性特征为主, 各县中等以上降雹天气占80%以上, 降雹趋于高发和强发的态势. 降雹频次与气温和降水呈较好的相关性, 冰雹多发年气温偏低、降水偏多, 冰雹少发年气温偏高、降水偏少. 位于南部靠近沙漠的沙雅县受灾最为严重, 雹灾与降雹强度、地域、季节和作物面积及类型等有关, 该地区棉花受灾机率大.     

暖湿气候对赛里木湖的影响

赛里木湖集水面积1408km²,湖面面积457km²,最大水深86m,总蓄水量210×10⁸m³,是新疆最大的高山湖泊,湖面海拔2073m,四周高山环绕.20世纪80年代以后,赛里木湖及邻近地区,气温逐渐升高,降水增多,气候趋向暖湿.20世纪80年代气温比前20a平均升高0.4～0.6℃,90年代气温比80年代升高0.3～0.4℃,比前20a平均升高0.7～1.0℃,比前30a平均升高0.6～0.8℃.20世纪90年代,切德克水文站降水量比多年平均多5.4%;匹里青水文站降水量比多年平均多7.0%;温泉气象站增加最多,比多年平均增加20.3%.赛里木湖相邻地区降水径流增多,赛里木湖区的降水径流增大,导致湖水位上升.     

1971 - 2017年羌塘国家级自然保护区陆地生态环境变化

利用羌塘国家级自然保护区边缘5个气象站1971 - 2017年逐月平均气温、 平均最高气温、 平均最低气温、 降水量和逐年最大冻土深度等气象资料, 以及卫星遥感资料, 采用线性回归、 相关系数等方法, 分析了自然保护区气候（气温、 降水等）、 水体（湖泊、 冰川）和植被等生态环境因子的变化。结果表明： 近47年自然保护区年平均气温以0.46 ℃·（10a）^-1的速率显著升高, 明显高于同期全球和亚洲地表温度的升温率。四季平均气温升温率为0.37 ~ 0.55 ℃·（10a）^-1, 升幅在冬季最大、 夏季最小。年降水量呈明显的增加趋势, 增幅为11.0 mm·（10a）^-1, 主要表现在春、 夏两季。近43年（1975 - 2017年）色林错面积呈显著增加趋势, 平均增长率为38.48 km²·a^-1。1973 - 2017年, 普若岗日冰川面积整体上趋于减少, 平均每年减少2.11 km²; 自然保护区年最大冻土深度变化率为-35.7 cm·（10a）^-1。1999 - 2013年保护区NDVI增幅达25.3%, 平均每10年增加0.0184, 植被覆盖度明显增加。总之, 近47年自然保护区表现为气候暖湿化、 冰川退缩、 湖泊扩涨、 冻土退化、 植被覆盖增加的变化特征, 而冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化, 无疑将给高原社会经济发展带来深刻影响。     

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.     

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...     

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.     

1961-2004年新疆气候突变分析

利用1961-2004年新疆53个气象台站逐日平均最高气温、平均最低气温和降水数据,采用Mann-Kendall法分别对北疆、天山山区和南疆气温、日较差和降水年序列进行了突变分析,同时利用滑动t检验和Yamamoto法对突变点的真伪做了验证.结果表明:1961-2004年北疆、天山山区和南疆年平均最低气温上升速率均明显高于年平均最高气温,年平均日较差均呈显著下降趋势,年降水量均有增加趋势.北疆年均最低气温、年平均日较差及年降水量分别在1988年、1979年和1984年发生了突变;天山山区年均最低气温、年平均日较差及年降水量分别在1985年、1983年和1992年发生了突变;南疆年平均最高气温、年均最低气温及年平均日较差分别在1993年、1991年和1981年发生了突变.20世纪80年代中期以来北疆、天山山区、南疆均进入增温多雨时期.这些结果对进一步研究和预测新疆气候有着重要意义,为研究全国甚至全球气候变化提供重要依据,同时也为决策者提供决策依据.     

天山山区近40a夏季降水变化及与南北疆的比较

利用新疆1959-1998年的降水资料,分析了天山山区近40a来夏季降水变化特征,并与南疆、北疆进行了比较.结果表明:天山山区近40a来的夏季降水在干湿阶段、最干最湿年份、降水变化的周期方面均与南北疆有别;天山山区夏季降水空间上的同步性变化比南疆及北疆弱一些;天山山区近40a来夏季降水年代际变化与北疆较为相近.新疆近40a来夏季降水最多的年代是90年代,天山山区偏多12%,南疆偏多25%,北疆偏多21%.     

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。     

近50a西北地区年径流变化反映的区域气候差异

应用我国西部主要河流1951-2000年年径流资料,分析径流变化的区域特征.结果表明:中国西部地区大部分河流径流呈增加趋势,特别是天山南坡逐河流增加最为显著,最高达14%·(10a)^-1,其年径流的变化过程相关分析和差积曲线显示,西北地区西部新疆地区与东部的黄河上游年径流变化呈反相变化特征,而西北地区东部河流径流变化则与黄河上游的径流呈正相关关系.西北地区东部黄河年径流和西北太平洋夏季季风指数及其差积曲线表现出一致的变化过程,这表明了黄河上游径流变化主要受东亚季风的影响,同时由于东亚季风与西风在西北地区的相互作用,间接的影响到了新疆地区的径流和降水.这从一个侧面反映的西风带、东亚季风和高原季风的相互作用.     

新疆天山山区降雨的微物理结构特征

使用GBPP-100型雨滴谱仪,于2001年6月12日至7月31日在天山北坡的小渠子气象站和牧业气象试验站,对27次降雨过程进行了雨滴谱观测,共获取了4 719个雨滴谱样本。通过观测资料分析新疆中天山山区积状云、层状云、积状-层状混合云降雨的微物理结构特征。观测分析表明,天山山区降雨雨滴的平均直径0.41~0.55 mm,以积状云最大,混合云次之,层状云最小。最大平均直径0.88~1.12 mm、平均雨强1.18~2.78 mm·h^-1、平均含水量5.23~11.62 g·m^-3,混合云的这三个特征量均为最大。三类云的雨强与数密度呈正相关。积状云、层状云降雨的雨滴谱服从M-P分布,混合云服从Γ分布。由于山区地形的作用,使云中降雨粒子的生长时间受到限制,天山山区降雨小滴浓度高、尺度小,人工降雨潜力大。     

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.     

新疆大～暴雪气候特征及其水汽分析

应用新疆北部和天山山区50个气象站1961-2002年11月1日至翌年4月15日经过整编的逐日降水量资料,通过统计和诊断分析,揭示了新疆牧区大～暴雪过程的时、空分布特征和年际变化,初步分析了2000-2001年冬季特大雪灾的成因,并选取典型个例分析了新疆暴雪的水汽来源和特征.结果表明:1)有4个大～暴雪过程高频区,即阿勒泰地区、塔城盆地、伊犁河谷、乌苏到木垒的天山北坡一带及天山中部的中山带;前3个区域大～暴雪过程前冬达50%以上,其次为春季和隆冬;天山北坡前冬和春季相当,约为43%左右;2)阿勒泰地区、伊犁河谷和天山北坡大～暴雪过程呈显著的线性增多趋势,增长率分别为0.3次·(10a)^-1、0.7次·(10a)^-1和0.5次·(10a)^-1;3)大～暴雪过程异常偏少和偏少年在20世纪80年代以前,异常偏多和偏多年在20世纪80年代以后,主要在90年代以后;4)由于环流持续3个月的异常,冷空气活动频繁,多次降雪过程导致2000-2001年冬季特大雪灾.冬季降雪水汽由大气环流决定,北方冷空气、中纬西风和较低纬度的西南风带来的水汽均可以影响新疆,700hPa与850hPa的水汽输送相当,500hPa的西方和南方水汽输送也不可忽视.