基于SPEI指数的兰州干旱特征与气候指数的关系

基于1961~2012年逐日气象及同期4个气候因子资料系列,采用标准化降水蒸散发指数(SPEI)定量描述兰州地区干旱状况,利用M-K检验分析了该地干旱变化趋势,采用皮尔逊相关系数法以及交叉小波变换法研究了SPEI与北大西洋涛动(NAO)、北极振荡(AO)、太平洋十年涛动(PDO)以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)四个气候因子之间的关系。研究结果表明:干旱指数SPEI在月、春、夏、秋及年尺度上均呈显著下降趋势、冬季增长趋势不显著,未来兰州春、夏和秋季缺水有加重趋势,冬季有变湿润倾向;SPEI与PDO、ENSO在秋季呈显著负相关;ENSO主要影响干旱短周期的年际变化;干旱与PDO和AO呈滞后的负相关关系,两指数主要影响较长周期干旱的年际和年代际变化。     

青海省东部地区气候变化与ENSO事件关系

ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)事件的发生会影响区域气候变化。通过对青海东部地区5个站点1959~2005年的降水、气温资料、干燥度和海表温度距平(SSTA)与南方涛动指数(SOI)的月序列进行相关性分析和周期性谱分析,探讨了区域气候变化与ENSO事件的关系。结果表明,1959~2005年青海省东部地区气候趋于暖干,并且冬春季变化趋势显著;暖事件的发生对该区域降水、气温及干燥度的变化影响较大,且气温对ENSO事件的响应要大于降水;ENSO事件对该区域的气候变化有两到三个月的影响期,EI Nino事件的发生对当月的影响较大,而La Nina事件的发生对该区域有两到三个月的持续影响期;降水距平及气温距平与ENSO事件存在短期相同的变化趋势,且该地区气候变化受南方涛动影响明显。     

珠江流域降水干湿时空特征及气候因子影响研究

利用模糊C-均值聚类算法、皮尔逊相关和滑动相关分析等方法,对珠江流域做了气候一致性分析,在此基础上,研究了珠江流域不同分区年降水和干湿季降水变化的时空特征,分析了区域干湿变化与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北大西洋涛动(NAO)、印度洋偶极子(IOD)和太平洋10年涛动(PDO)等主要气候因子的遥相关关系,探讨了珠江流域干湿变化的气候成因。在此基础上,进一步研究上述气候指标对不同时间尺度干湿变化影响的平稳性与差异性。除此之外,还研究了气候指标的冷暖期对基于6个月SPI值的珠江流域干湿状态的影响。研究表明:(1)IOD、NAO和ENSO分别是导致珠江流域年降水、湿季降水和干季降水发生变化的主要影响因素,且对当年及下一年降水的影响是相反的。(2)珠江流域不同时间尺度的降水与对其有显著影响的气候指标(年降水与IOD,湿季降水与NAO,干季降水与ENSO),两者之间不同时期的滑动相关往往具有较强的相关性和前后相关一致性。(3)各气候指标对珠江流域不同时间尺度降水的影响在空间分布上不太均匀。(4)不同位相下气候指标对珠江流域干湿状态的影响存在较大差异。总体而言,当处于各气候指标暖期时珠江流域出现湿润期的概率较冷期时更大且在空间分布上更均匀。     

ENSO对青藏铁路沿线气温和地温的影响及其预测

研究了天文因素对近500 a来厄尔尼诺事件的影响, 分析了近50 a来ENSO事件与青藏铁路沿线气温地温的关系. 结果表明: 年平均气温和年平均最高气温, 春季平均最高气温、夏季平均最低气温和秋季平均最低气温, 在El Nio年偏低; 而在La Nia年则偏高. 0 cm年平均最低地温、秋季平均最低地温和冬季平均最低地温, 在El Nio年偏低; 而在La Nia年则偏高. ENSO事件对从5 cm及其以下的地温没有明显影响. 厄尔尼诺事件有准60 a和准19 a周期, 其可能是对天体运动的响应.     

大尺度大气环流变化及其对北半球冬季温度的影响

近半个世纪来的全球温度的变化表现出有很大的空间尺度和显著的线性趋势 ,许多研究强调温室效应对全球气候变暖的影响。文中的研究表明大尺度的大气环流的变化对北半球冬季温度有很重要的影响。最近一些学者侧重北大西洋涛动 (NAO)和北太平洋涛动 (NPO)的作用 ,而NAO和NPO都是行星尺度大气环流在区域的特殊表现形式。全球西风环流系统可能具有根本性的作用。当西风环流处于高指数时期时 ,则温度偏高 ;当处于低指数时期时 ,则温度偏低。西风强度及NAO和NPO能解释近 50年来北半球冬季温度变化方差的 2 7 2 %。     

气候变暖对长江源径流变化的影响分析

在气候变暖背景下, 20世纪60年代以来, 长江源区气温年和四季增温显著, 蒸发量、 径流量总体呈增加趋势; 进入21世纪后, 源区降水量呈增加趋势。沱沱河作为长江源区的主要径流, 以此为代表研究长江源区气候变暖对径流的影响具有重要的现实意义。利用1981 - 2015年沱沱河水文站径流量资料、 沱沱河同期气象站降水量、 气温、 蒸发量的实测资料, 分析了长江源区沱沱河降水、 气温、 蒸发量变化对径流量的影响。结果显示： 在全球变暖背景下, 近35 a来沱沱河流域年及四季平均气温、 平均最高气温、 最低气温均呈显著增加趋势; 年及春、 夏、 秋季降水量增加而冬季降水量减少; 春、 冬季蒸发量呈增加趋势, 年及夏、 秋季蒸发量呈减少趋势。沱沱河流域降水量是影响径流量大小的最主要的气候因子, 夏季降水量的增多与夏季径流量的增多关系密切, 年平均最低气温升高导致的冰川和积雪融水对径流量的影响次之, 蒸发量对径流量的影响明显低于前两者。     

乌鞘岭是甘肃气候转型变化的分界线吗?

基于甘肃省及周边地区46个气象站点的气温和降水年值、月值数据,对数据进行均一化检验和订正后,采用气候倾向率法、Mann-Kendall 非参数检验法对甘肃近50a气候变化时空特征进行了分析。结果表明：甘肃省平均气温、平均最低气温、平均最高气温、极端最高气温、极端最低气温均升温明显,其中以最低气温升温最为显著。气温的季节变化空间差异较大,空间上四季最低气温和极端最低气温升温最显著,春、冬季平均最低气温升温最显著;夏、秋季极端最低气温升温最为显著。降水变化的区域差异大,降水气候倾向率最小值达-22.2mm·（10a）^-1,最大值14.1 mm·（10a）^-1,乌鞘岭以东表现为减少趋势,以西增加。河西地区气温突变时间为1986年,早于河东气温突变时间（1993年）。甘肃气候变化时空差异明显,乌鞘岭是近50a甘肃气候转型分异的一条重要分界线。     

基于树轮宽度重建川西南137年秋冬季平均气温变化

在全球气候变暖背景下,青藏高原东南缘的川滇横断山高海拔地区秋冬季温度变化已经成为区域气候变化研究热点。为了更好地了解长时间尺度下秋冬季平均气温变化对树木生长的影响,本文运用泸沽湖地区丽江云杉(Picea likiangensis)树轮宽度资料,建立了标准年表。并基于气温与树轮宽度指数的关系,重建了过去137年来川西南地区的秋冬季平均气温波动历史。重建序列存在2个暖期(1911~1927 A.D.,1992~2015 A.D.)、1个冷期(1939~1991 A.D.)。与其他树轮序列、沉积记录及历史记录的比较和空间相关分析,显示重建结果可靠,且具有区域代表性。集合经验模态(EEMD)分解得到2 a、19 a和54 a的周期控制序列冷暖波动。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO),太阳黑子,太平洋年代际涛动(PDO)和北大西洋涛动(NAO)可能是以上周期的驱动因子.     

1951-2010年内蒙古霍林河流域气候变化特征

以季风边缘区的霍林河流域为研究对象, 利用研究区周缘9个气象站台1951-2010年的逐月气象数据, 通过对气温和降水量进行趋势分析、Mann-Kendall检验以及相关分析, 探讨流域气候变化过程、特征及周期. 结果表明: 在1951-2010年年均气温上升2.3 ℃, 其倾向率为0.38 ℃·(10a)^-1, 总体呈上升的趋势. 其中, 春季气温升幅最为明显, 倾向率为0.50 ℃·(10a)^-1. 同时, 年均气温以1986年为跃点, 发生突变, 突变后的1987-2010年平均气温比突变前1951-1986年气温高1.3 ℃, 并存在6~8 a和15 a的周期律. 年降水量近60 a来减少了83.9 mm, 其倾向率为-13.98 mm·(10a)^-1, 呈下降的趋势. 其中, 夏季降水量的下降最为明显, 倾向率为-11.41 mm·(10a)^-1. 年降水量以1998年为跃点发生突变, 突变后的1999-2010年降水量比突变前1951-1998年下降76 mm. 并存在4 a和8~9 a的振荡周期. 流域气温变化与北极涛动呈正相关, 而降水量与夏季风指数呈负相关.     

北大西洋涛动和北极涛动与新疆河川径流变化

分析了冬季北大西洋涛动(NAO)和北极涛动(AO)与新疆天山南北不同流域河川径流变化的关系.结果表明:影响北半球气温、降水等气候驱动因子的NAO和AO同样与新疆河川径流的变化具有显著的遥相关.在年际变化上,NAO和AO的强弱分别与径流变化的相关性具有明显的区域性差异;在年代际尺度上,NAO和AO有超前于新疆河流年径流5 a的显著相关,相关关系分别超过了95%和99%置信水平.NAO和AO变化对预测新疆河川径流的变化有很好的实际意义.     

PRECIS模式对宁夏气候变化情景的模拟分析*

使用英国Hadley气候中心区域气候模式PRECIS,分析了B2温室气体排放情景下,相对于气候基准时段1961~1990年宁夏2071~2100年(2080s)地面气温、降水量等的变化。结果表明:PRECIS模式能够很好地模拟宁夏气温的分布特征,对夏季最高气温的模拟效果好于冬季最低气温;较好地模拟出了宁夏降水南多北少的空间差异特征,且对夏季降水的模拟能力明显强于年均降水和冬季降水。相对于气候基准时段, 在B2情景下,2080s宁夏年平均、冬季和夏季平均气温均明显上升,宁夏北部和南部的部分地区气温上升幅度最大,夏季平均气温和最高气温上升幅度大于冬季平均气温和最低气温;未来宁夏年、冬季和夏季平均降水较基准时段均有所增加,但降水随年代际却呈减少趋势,由于气温和降水的气候变率加大,2080s宁夏出现高温、干旱、洪涝等异常天气事件的可能性增大。     

辽宁省气温变化趋势中的城市化影响研究

利用1961 - 2017年逐日平均、 最低、 最高气温资料、 DMSP/OLS卫星夜晚灯光数据, 定量分析了城市化对辽宁省平均气温和极端气温指数趋势变化的影响。研究表明： 辽宁省气温呈显著增加趋势, 城市站增温速率明显快于乡村站; 平均最低气温增温率最快, 平均气温次之, 平均最高气温相对较慢; 四季增温速率依次为： 冬季>春季>秋季>夏季; 最低气温的城市化影响贡献率最大, 平均气温次之, 最高气温相对较小; 城市站最低气温的明显升高和最高气温增幅较小, 必将导致日较差明显减小和日较差城市化影响贡献率的增大。城市化加剧了辽宁省极端低温事件的显著减少和极端高温事件的明显增加, 城市化对极端气温事件影响显著。与冷事件有关的极端气温指数的城市化影响均为负值, 与暖事件有关的均为正值; 相对指数的城市化影响贡献率较大, 持续时间指数次之, 除气温日较差以外的绝对指数相对较小。基于最低气温的极端气温指数比基于最高气温的极端气温指数受城市化影响更显著, 其原因可能是城市热岛强度的非对称性以及城市站和乡村站气溶胶浓度之间的差异, 导致最高气温的增加没有最低气温的增加显著。     

宁夏近53年冬季气温变化趋势及对农业的影响

根据宁夏20个地面气象观测站1961年来冬季(12月至次年2月)逐日气温资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了宁夏全区、引黄灌区、中部干旱带和南部山区冬季平均、最高、最低气温年际、年代际变化趋势及突变特征;对比分析了21世纪以来冬季最冷月平均气温、0℃负积温变化的新特点及对农业的影响。结果表明:1宁夏全区及各地冬季平均气温2000年以前上升趋势显著,其中引黄灌区冬季增暖最明显,中部干旱带次之,南部山区增暖幅度最小,1985年为宁夏大部分地区冬季平均气温升高的突变点。21世纪以来宁夏大部分地区冬季平均气温上升趋势趋缓,中部干旱带甚至出现下降。2宁夏各地冬季平均最低气温的上升幅度明显高于冬季平均气温和冬季平均最高气温,说明宁夏各地冬季气温升高的原因主要是冬季最低气温升高;进入21世纪以来,冬季平均最高气温变化幅度较冬季平均气温剧烈,大部分地区出现下降;冬季平均最低气温除中部干旱带2002年后略微下降之外,大部分地区持续上升。3冬季最冷月平均气温升高,0℃负积温绝对值大幅降低,有利于越冬作物种植区北界北移,种植面积扩大,遭遇冻害的风险降低,也易使农作物病虫害增加。     

大尺度驱动因子对新疆极端冷事件的单一与耦合影响

全球变暖背景下,偶发极端冷事件产生的重大灾害损失不容忽视。探究区域极端冷事件的大尺度驱动因子的耦合影响,对预估和应对气候变化产生的极端灾害具有重要意义。本文基于新疆1961—2016年53个气象站点的逐日气温资料,通过反距离加权等方法对极端冷事件的时空演变特征进行分析;利用交叉小波变换对6个极端冷指数与大尺度驱动因子——北极涛动（AO）、北大西洋涛动（NAO）和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）进行多尺度分析;使用参数假设检验对大尺度驱动因子单一/耦合模态下的冷指数变化进行统计学显著性检验,随后对大尺度环流机制进行距平合成分析。结果表明：年均冷指数在时间尺度上均有显著性变化,新疆气温有明显的变暖趋势;空间尺度上冷指数在北疆、东疆和伊犁河谷地区的变化幅度远大于其他区域,存在空间差异性。AO、NAO与冷指数的相关性较强,ENSO与冷指数相关关系最弱但存在明显的时滞效应,大尺度驱动因子对极端冷指数的总体影响程度为AO>NAO>ENSO。单一模态下,极端冷事件在AO负位相、NAO负位相和La Ni?a事件期间易发生。耦合模态下,EI Ni?o-AO正位相和EI Ni?o-NAO正位相配置下冷日日数偏多;EI Ni?o-NAO负位相配置时极端低温值更小;La Ni?a-AO负位相和La Ni?a-NAO正位相时极端冷事件发生的可能性更大。EI Ni?o（La Ni?a）事件对AO（NAO）有一定的调制作用。新疆极端冷事件更易出现在La Ni?a-AO负位相、La Ni?a-NAO正位相时期,成因与亚欧大陆中高纬度位势异常导致冷空气路径偏西、乌拉尔阻塞加强与偏北气流影响新疆有关。     

黄河源秋季洪峰对西风指数的响应

分析了1961—2010年黄河源的水文气象要素的演变过程。由于丰水期（7月、 8月、 9月）降水减少而温度升高, 导致黄河源年径流及降水总体上呈非显著减少趋势, 且1990年代以来9月份秋季洪峰消失。以30年为一个时间窗口, 使用偏相关方法, 分别计算了黄河源丰水期的降水、 径流与WCI（西风指数）、 ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）和IOD（印度洋偶极子）的偏相关关系并排除了ENSO、 IOD与WCI之间的共同作用, 发现WCI对黄河源丰水期径流影响要高于ENSO与IOD, WCI的增强可能是黄河源8月降水减少及9月洪峰消减的主要因素。     

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.     

石羊河流域近46年来最高、最低气温时空变化特征分析

以1960～2005年石羊河流域月平均最高、最低气温资料为基础,采用气候倾向率、趋势系数、Kriging插值、Mann­Kendall突变检验、小波分析等方法对石羊河流域最高、最低气温的时空变化特征、突变特点和变化周期进行分析。结果表明： 近46年来石羊河流域最高、最低气温均有明显增温趋势,增温幅度存在季节差异,冬季增温最明显,夏季增温最弱; 增温趋势强弱的地域差异明显; 升温突变显著,突变时间存在一定季节差异,冬季最早,最低气温升温突变普遍早于最高气温,且显著性高于最低气温。最高、最低气温变化周期显著,最高气温存在4年的振荡周期,最低气温存在7～9年和4年的振荡周期。     

青藏高原气候变化的若干事实及其年际振荡的成因探讨

利用1961-2012年青藏高原88个气象台站逐月气温、降水以及温室气体等气候系统监测资料和CMIP5输出的未来气候变化情景数据,分析了近52年来青藏高原气候变化暖湿化的若干事实,揭示了其年际振荡与温室气体、高原加热场、高原季风、AO等气候系统因子的关系,预测了未来20~40年青藏高原可能的气候变化趋势。研究表明：近52年来青藏高原在总体保持气候变暖的趋势下自2006年以来出现了某些增暖趋于缓和的迹象,较全球变化滞后了8年左右;降水量的增加在青藏高原具有明显的普遍性和显著性,气候变湿较变暖具有一定的滞后性,降水量变化的5年短周期日趋不显著,而12年、25年较长周期逐渐明显且仍呈增多趋势。由于温室气体、气溶胶持续增加、高原夏季风趋强、ENSO事件和太阳辐射减少,青藏高原气候持续增暖但有所缓和;春季高原加热场增强、高原夏季风爆发提前且保持强劲,使得高原春、夏季和年降水量增加,而秋、冬季AO相对稳定少动,东亚大槽强度无明显变化,高原冬季风变化不甚显著,导致了高原秋、冬季降水量无明显变化。未来20~40年青藏高原仍有可能继续保持气温升高、降水增加趋势。     

中全新世和末次盛冰期北大西洋涛动变化及其与亚洲降水的联系:基于MPI-ESM模拟试验

本文利用古气候模式比较计划第三阶段(PMIP3)中MPI-ESM模式模拟输出,采用主分量分析、回归分析、多窗谱分析等方法,探讨了中全新世(MH)和末次盛冰期(LGM)北大西洋涛动(NAO)变化及其与亚洲降水的关系.结果表明:MH冬季NAO较现代有轻微增大,南部高压中心东移;而LGM冬季NAO明显减弱,南北气压活动中心转为西南-东北走向.MH冬季强NAO信号可通过海洋记忆效应持续至夏季,并以准静止Rossby波形式传至东亚地区,导致乌拉尔山和鄂霍次克海阻高增强、贝加尔湖低压加深,这种倒“Ω”流场增强有利于冷空气南下,并通过热成风原理使得副热带西风急流增强,急流南侧产生上升异常,有利于该区降水产生;而LGM时NAO减弱引起夏季倒“Ω”流场减弱,冷空气南下弱于现代,使得副热带西风急流减弱,其南侧产生下沉异常,最终抑制降水.因此,MH和LGM两阶段的NAO引起大气环流的变化可能对亚洲夏季降水产生影响.     

长江源沱沱河区45a来的气候变化特征

利用1959—2003年长江源区沱沱河气象站气温、降水、积雪等地面观测资料,对年代际的气候变化特征及其影响进行了分析.结果表明:该区域45 a来夏季增温比较明显.20世纪90年代四季平均气温、平均最高和平均最低气温比最冷的80(或60)年代偏高0.6~1.2℃;降水量(含积雪量)冬季呈增加的趋势,夏季呈减少的趋势,秋、春季降水量增加而积雪量减少;年大风日数80—90年代较60—70年代偏多.80年代是夏季温度升高、降水减少、大风日数增多的暖干气候背景,90年代以来继续加剧,并逐步扩展到春、秋季节,使得该区域的草场退化、冰川和冻土消融加快、湿地资源减少、生态环境恶化.