近 60 a 以来祁连山中部气候变化及其径流响应研究

利用 1960—2017 年水文、气象资料，采用相关分析、Mann-Kendall 和小波分析等方法，研究 了祁连山中部气候和径流量变化特征。结果表明：（1）近 60 a 来祁连山中部气温、降水和径流量总 体呈现出气温上升、降水增加、径流量增大的趋势。年平均气温以 0.39 ℃·（10 a）^-1 的幅度上升，四 季气温升高趋势明显，年平均最低气温和冬季气温的升温幅度最高。降水增加了约 19.2%，降水的 增加主要归因于夏季降水的增多。（2）平均气温在 1993 年出现突变，气温突变时间早于西北其他 地区。气温和降水的主周期分别为 8 a 和 30 a，在径流量周期响应中，短周期（8 a）与平均气温振荡 非常一致，长周期（30 a）与年降水变化较为一致。（3）分析表明，降水和气温都是影响径流量变化 的主要因素，建立的径流量预测模型纳什效率系数为 0.68，能很好的分析和预测径流量，降水和气 温变化分别使径流量增加了 21.1%和 10.9%，降水对径流量的影响作用更大。     

基于GIS的祁连山区气温和降水的时空变化分析

基于ArcGIS平台Geostatistical Analyst中的Kriging插值方法,和Spatial Analyst中的Surface Analyst,分析了祁连山区18个气象站点1960\_2005年气温、降水的数据,并且空间化显示了各年代间的气温、降水变化。结果表明:①1960\_2005年祁连山区的气温呈显著的上升趋势,升幅基本在0.5 ℃/10a左右,20世纪90年代中期以后气温上升最为明显,变幅最大超过1℃。②祁连山区的气温变化和西北地区的气温变化有很好的同步性。冬季气温分布趋势与夏季相同,但冬季南北坡的温差明显小于夏季。各月的平均气温直减率差别大,冬季气温直减率较低,春季气温直减率较大。③分析了祁连山区降水的累积距平,祁连山的东、中、西三段的降水在80年代以前都是呈下降的趋势,在80年代以后表现为显著增加,并且中部表现最为明显。在祁连山的北坡、南坡和的降水总体趋势变化也是在80年代,在80年代以前呈下降趋势,而80年代后为上升趋势。④祁连山区的降水呈上升趋势,降水具有明显的区域性和季节性, 从东南向西北逐渐减少,冬季降水均在13 mm以下,而在夏季降水量最高可达247 mm。     

气候变化对中亚天山山区水资源影响研究

本文结合资料分析和文献阅读,对全球气候变化背景下的中亚天山山区水文、水资源变化进行了讨论分析。在全球升温滞缓背景下,中亚天山山区在过去的10余年,气温却一直处于高位态波动状态;气候变暖及持续高位态波动加剧了山区冰川和积雪等固态水体的消融,导致山区降雪率降低,天山山区降雪率从1960-1998年的11%~24%降低到2000年以来的9%~21%,有97.52%的冰川表现为退缩状态,水储量呈明显减少趋势,减小幅度约为-3.72 mm/a;气候变暖直接影响区域水循环和水系统的稳定性,引起径流补给方式和水资源数量的改变,加大了水资源时空分布的不确定性。天山山区在短时期内因冰雪融水增多,会出现径流量增加现象。但在未来气候持续变暖、降水条件维持不变的条件下,河川径流量将会出现减少趋势。     

近50年来新疆天山山区水循环要素的变化特征与趋势

天山山区由于其特殊的地理位置与高海拔,成为新疆地表径流的主要产流区域。近几十年来,全球平均气温的持续上升对该区域气温、降水、径流等水循环要素产生重要的影响。根据天山南北坡有关水文气象台站的观测资料,系统地分析了该区域1960年代以来各水循环要素的变化特征与趋势。结果表明,受全球变暖的影响,1980年以来整个天山地区气温和降水均呈明显的上升趋势,其中10 a气温的升幅更为显著;对于降水而言,天山南坡降水增幅大于北坡,而南坡的西段是近10 a降水增幅最大的区域。受气温上升与降水增加的影响,天山地区出山径流总体上呈增加的趋势,其中,近10 a天山南坡中西段河流出山径流量增幅最为显著,平均增幅在30%以上。     

天山山区近40年秋季气候变化特征与南、北疆比较

利用新疆1959~1998年的秋季温度降水资料,分析天山山区近40年来秋季气候变化的基本特征,所得结果如下: (1) 天山山区秋季温度在冷暖变化阶段上与北疆的相似性强于南疆,但其秋季降水在干湿变化阶段上与南、北疆不同。 (2) 秋季温度空间分布的同步变化性以北疆为最好,南疆最差,天山山区居中。秋季降水空间分布的同步变化性以南疆最好,天山山区最差,北疆居中。 (3) 20世纪60~90年代,天山山区表现为波动升温,而南疆和北疆表现为持续增温,均以90年代温度最高,80年代是三大区域秋季降水最多的年代。60,70及90年代,三大区域的秋季降水均低于30年均值。     

中天山山区大气总水汽量和云液水量的遥感研究

使用QFW-1型双通道微波辐射计,于2002年盛夏(7月10日至8月5日)在天山山区乌鲁木齐河流域上风方的小渠子进行了大气积分水汽和云中积分液水量的遥感观测。观测表明;中天山山区盛夏的晴天平均大气水汽含量与目前公认的亚洲大气中的水汽含量相近;晴天的平均大气水汽量具有明显的日变化。对降水云系的液态水含量及其变化遥感监测表明:云系降水具有先兆性;不同类型降水性云的降水临界值不同;云液水由0.5 mm开始上升到降水临界值的降水酝酿期的时间,可以作为天山山区人工增雨实施播云作业的重要参照指标。     

中国天山山区235 a气候变化及降水趋势预测

  利用4个降水重建序列与天山山区10个气象站降水变化的响应关系,重建了天山山区近235 a来气候变化的年降水序列,重建序列的方差解释量达到47.7%。对过去235 a天山山区气候变化中降水变化的特征分析发现：降水大致经历了7干7湿的变化阶段,其中偏湿年份为124 a,多于偏干年份;天山山区的降水量以2.1 a、3.0 a、5.8 a、6.0 a的高频变化和24~25 a的低频变化周期最为显著。研究表明,近百年天山山区气候变化中的降水变化分为两个阶段,20世纪初到80年代,降水量逐渐减少,导致冰川退缩、河流径流量减少、湖泊萎缩、沙漠面积增大、植被覆盖率减少;80年代后期至今,降水量迅速增加,导致河川径流量增加、湖泊面积增大和沙尘暴日数减少,生态环境趋于好转,但同时造成洪水和地质灾害频繁。采用基于方差分析的周期叠加方法对天山山区未来23 a气候变化中降水的演变趋势进行预测,结果表明：未来23 a气候变化中天山山区以湿润为主,期间有部分年份可能较常年干旱。     

新疆天山山区近40年春季气候变化特征与平原区的比较

利用新疆1959～1998年的春季温度降水资料,分析了天山山区近40年来春季气候变化的基本特征,并与南疆、北疆进行了比较。所得的主要结果如下：(1)天山山区在春季温度的冷暖变化阶段上1981年前与北疆的相似,1981年后与南疆相似。(2)天山山区在春季降水量干湿变化阶段上与北疆的相似性强于南疆。(3)春季温度空间分布的同步变化性以北疆为最好,南疆最差。天山山区居中,而春季温度空间分布的反向变化性,以南疆为最大,北疆最小．天山山区居中。春季降水空间分布的同步变化性北疆较好,天山山区和南疆较差。而春季降水空问分布的反向变化性。以天山山区为最大。北疆最小,南疆居中。(4)三大区域的春季温度均表现为20世纪60与90年代偏高,70和80年代偏低。天山山区与北疆从60年代到90年代,春季降水均表现出了持续的增加的趋势。南疆春季降水除60年代外,不断增多。90年代是新疆三大区域春季降水最多的年代。(5)北疆和南疆近40年的春季最低温度存在着显著的增温趋势。增温率北疆大于南疆。     

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。     

基于GIMMS 3g NDVI的近30年中国北部植被生长季始期变化研究

基于全球库存建模与绘图研究第三代归一化差值植被指数（GIMMS 3g NDVI）、土地利用和气温降水数据,利用NDVI时间序列谐波分析法(HANTS)重构了中国北部地区原始植被NDVI,用一元六次多项式拟合了植被生长曲线并结合逐像元动态阈值法提取了中国北部地区1983~2012年植被生长季始期并分析了其时空变化及对气温和降水的响应情况。结果表明：①GIMMS 3g NDVI具有较长的时序特征和较好的数据质量,经HANTS时间序列谐波分析后能很好的表现植被生长季曲线特征,可用于后续植被生长季的研究。② 北部地区生长季始期均值主要集中分布在80~150βd之间,全区30βa平均为111.6βd,东北平原、华北平原、河套平原、新疆天山和阿尔泰地区生长季始期早于其它区域。③ 研究时段内北部地区生长季始期总体上呈提前趋势（R²=0.19）,空间上由西北向东北逐渐推移,明显提前的区域主要分布在内蒙古中东部、东北平原、陕西南部和新疆天山的部分地区,明显推迟的区域主要分布在青藏高原高寒地区。④ 因植被类型的不同和区域的差异,生长季始期对气温和降水的响应程度不同,春季气温是影响生长季始期变化的主要自然因素。     

西北地区山区融雪期气候变化对径流量的影响(英文)

Water resources in the arid land of Northwest China mainly derive from snow and glacier melt water in mountainous areas. So the study on onset, cessation, length, tempera-ture and precipitation of snowmelt period is of great significance for allocating limited water resources reasonably and taking scientific water resources management measures. Using daily mean temperature and precipitation from 8 mountainous weather stations over the pe-riod 1960?2010 in the arid land of Northwest China, this paper analyzes climate change of snowmelt period and its spatial variations and explores the sensitivity of runoff to length, temperature and precipitation of snowmelt period. The results show that mean onset of snowmelt period has shifted 15.33 days earlier while mean ending date has moved 9.19 days later. Onset of snowmelt period in southern Tianshan Mountains moved 20.01 days earlier while that in northern Qilian Mountains moved only 10.16 days earlier. Mean precipitation and air temperature increased by 47.3 mm and 0.857℃ in the mountainous areas of Northwest China, respectively. The precipitation of snowmelt period increased the fastest, which is ob-served in southern Tianshan Mountains, up to 65 mm, and the precipitation and temperature in northern Kunlun Mountains increased the slowest, an increase of 25 mm and 0.617℃, respectively, while the temperature in northern Qilian Mountains increased the fastest, in-creasing by 1.05℃. The annual runoff is also sensitive to the variations of precipitation and temperature of snowmelt period, because variation of precipitation induces annual runoff change by 7.69% while change of snowmelt period temperature results in annual runoff change by 14.15%.     

IPCCSRES情景下新疆未来气候变化格局分析

全球气候模型（GCM）提供了有效的方法来评估全球气候变化的过程,并可预估包括人类活动因素驱动在内的未来气候变化情景。然而其较低的分辨率并不能捕捉到那些地表特性复杂区域的气候变化特性。因此,使用包括区域气候模型（RcM）、偏差校正法和统计方法等方法在内的降尺度方法来处理GCM的原始数据以达到评估区域的气候变化的目的。本研究应用使用偏差校正法中的delta方法将24个GCM在IPCC三种气候变化情景下的月尺度数据水平分辨率降尺度到0．5℃,进而用于分析新疆未来气候变化格局。基于降尺度后的计算结果与GCM模型原始数据比较表明：降尺度方法可以改善复杂地表和地形的区域气候变化预估特征,并降低GCM生成的气候数据在新疆地区的不确定性。结果表明：AIB、A2和B1三种情景模式下年均气温和年降水量在21世纪早期具有相似的空间格局与变化趋势,到21世纪中期会产生波动变化。年平均气温在A1B,A2和B1三种情景下到21世纪末将分别达到10℃,11．1℃和8．5℃;与此同时,年降水量将会有波动性的增加趋势。在2020—2070年间,AIB情景下区域年平均气温大于其他两个情景。A1B情景下的年降水量在2020-2040年间也大于其他两个情景。然而,在不同的情境下年平均气温与年降水存在很大的不确定性。不同情景下年平均气温的差异达6℃,而年平均降水差异大约200mm。在区域气候变化格局方面,到21世纪末,在天山中部、伊犁河流域、天山南部和塔里木河下游的年平均气温的增长要比准噶尔盆地、帕米尔高原和昆仑上北坡的小。年降水量在南疆西部呈现出轻微的下降趋势,但是在昌吉,吐鲁番,哈密和阿尔金山北部呈现出增长趋势。     

新疆北部的降水量线性变化趋势特征分析

应用新疆北疆地区以及天山山区26个气象站1961-2005年的月降水量资料,分析了新疆北部地区、天山山区、北疆沿天山经济带、北疆平原、北疆北部流域、北疆西部流域6个区域的年、暖季(5-10月)、冷季(11-4月)以及各月的降水量线性趋势特征。结果显示:6个区域及26个气象站的年降水量45a年来均呈线性增加趋势;暖季降水量6个区域均呈线性增加趋势,北疆区、天山山区最显著;冷季降水量6个区域全部呈明显的线性增加趋势;月降水线性趋势变化较显著的月份为1、2、7、11、12月,其它各月没有通过0.10显著性水平检验,12个月中增湿趋势站数明显占优势的月份可占80%左右,3、9月呈下降趋势的站数较多。增湿结果已给新疆带来风吹雪、雪崩、畜牧业雪灾、洪水、融雪性洪水、泥石流、滑坡等灾害。     

增温增湿环境下天山山区降雪量变化

基于APHRO’s气温和降水数据集,运用气温阈值模型,分析了1961~2015年间天山山区降雪量变化特征。研究表明,自1961年以来,天山山区升温趋势显著,速率为0.027℃/a,且冬半年的升温速度大于夏半年。同时,3 000 m海拔以上区域的平均气温上升到0℃左右。冬季降水的增加速率为0.42 mm/a（P<0.01）,春季和夏季的降水量呈减少趋势。降雪量变化时空差异显著,3 000 m海拔以上区域降雪随气温的升高而增加,而3 000 m以下区域降雪随气温的升高而减少。最大降雪量气温是控制降雪变化的关键因子,当平均气温低于最大降雪量气温时,随气温升高降雪量呈增加趋势;当平均气温高于最大降雪量气温时,随气温升高降雪量呈减少趋势。     

气候变化对祁连山北坡农林牧业结构的影响与对策研究

揭示了气候持续变暖是祁连山北坡现代气候变化的基本特征。1986年是气候发生明显转折的年份,1987—2003年的平均气温比1961—1986年升高0.8℃,≥0℃积温和≥10℃积温增加142℃和131℃,呈线性上升趋势;降水量平均增加7.5 mm,呈曲线缓慢增多趋势。由于气候变暖,使农作物适生种植区和作物种植上限高度不同程度的提高,其中喜热棉花、喜温玉米和喜凉甘蓝型油菜分别提高100 m左右、150 m左右和200 m左右,种植面积迅速扩大,呈直线上升趋势。依据农业气候生态资源垂直分布特征和15种主要作物气候生态适生种植区以及农林牧业结构布局特点,采用气候生态相似原理,将祁连山北坡大体分为5个农林牧业气候生态区,建议性提出各区农林牧业结构的比重以及夏粮、秋粮、经济作物和饲草的种植比例,并阐明了各区未来主要发展方向。     

祁连山水源涵养林区降水及温度时空变化研究

研究大气降水及温度的时空变化对建立气候预警系统有重要的意义。利用气象和水文自动监测仪器沿环境梯度和植被类型对祁连山水源涵养林区温度及降水时空变化进行了动态监测。结果表明,祁连山西水林区降水呈单峰曲线型,主要集中在夏季,占全年降水的72%;在环境梯度上差异较大,表现为乔灌交错带处(3 300 m)降水为最大,交错带以下随海拔的升高降水增大,交错带以上由于降水复杂性导致随海拔的升高而减少;在年际上差异更大,2004年以前降水量随年份的增大有下降趋势,2004年以后降水量增幅较大。祁连山西水林区气温从1986年以来逐渐上升,但年均气温大多在0 ℃以下,最低为-1.33 ℃,从2003年以来气温迅速上升,年均温最高为2.5 ℃,通过研究发现24 a以来气温上升了3.83 ℃;由于气温的上升,导致土壤温度上升较快,尤其是表层和深层土壤温度上升更快,该结论与当前的众多结论是相吻合的。     

1960~2015年中国天山南、北坡与山区极端气温时空变化特征

基于中国天山地区35个气象站点1960~2015年逐日最高、最低气温实测资料,应用Mann-Kendall趋势检验分析法, 空间分析法等研究了极端气温的时空变化特征,并探讨了气温指数的环流背景因素。结果表明：① 近56 a来,年平均最高、最低气温均呈上升趋势,而日较差呈下降趋势; 暖指数和日最低(高)气温极小值均呈上升趋势,而其他冷指数呈减小趋势;从季节变化看,除暖昼、暖夜之外,大部分气温指数的冬季变暖幅度均明显高于夏季。② 空间分布上,天山山区年平均最低气温和日较差以及大部分冷指数的变暖幅度大于南北坡,而暖指数则表现为南坡大于北坡和山区。③ 高温和低温指数变化幅度表现出明显不对称性变化,年平均最低温的变暖幅度明显大于年平均最高温,冷指数变暖幅度大于暖指数,夜指数变暖幅度显著大于昼指数。④ 天山地区年平均最高(低)气温和极端气温冷指数受环流指数北极涛动(AO)、北大西洋涛动(NAO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响较大,而北太平洋涛动(NPO)、东亚夏季风(EASMI)、南亚夏季风(SASMI)和南海夏季风(SCSMI)是暖指数变化的重要因素。     

天山山区典型内陆河流域径流组分特征分析

通过对天山南北坡的两个典型流域降水、地下水、河流、融冰雪水δD和δ¹⁸O及水化学检测,基于同位素径流分割模型定量分析了年内径流组分特征。结果表明：（1）两条河流的径流组成中地下水为构成径流的主要成分,其次是冰川融水,融雪水及降水,但南北坡径流组分表现出较明显的差异,乌鲁木齐河流域中冰川融水的比重要大于黄水沟流域,对气候变化响应明显。（2）两条河流在不同季节径流组分也表现出较大差异,春季径流组分差异最为明显。