青海湖区降水序列及其变化的特征研究

利用青海湖区1958-2005年8个降水观测点月资料, 整理出5条(A～E)年、季降水序列, 应用气候诊断方法分析了降水的年代际变化及其突变特征. 结果表明: 5条序列年、季降水量的年际变化趋势大多数年代比较一致, 并且E序列代表青海湖区降水量比较可靠. 多数序列表现出20世纪60年代春季多雨, 70年代秋季多雨, 80年代春夏秋季多雨, 90年代冬春夏季多雨的季节变化特征以及60-70年代少雨、 80年代多雨和90年代少雨的年代际变化特征比较明显, 多数序列年度和冬、夏季降水量增多的趋势与新疆、河西中西部、柴达木盆地相同. 春季降水量在80年代初发生了一次气候突变, 年度和其它季节没有发生突变.     

近60年淮河流域夏季降水的变化特征

利用淮河流域1961～2017年夏季降水量资料,运用线性回归、滑动平均、Morlet小波、滑动T检验和Lepage检验方法分析了流域夏季降水的周期性特征和年代际变化特征。结果表明:流域夏季降水在大部分时段都具有明显的年际振荡特征,从20世纪90年代开始年代际振荡特征非常突出;流域夏季降水具有2～3a的年际变化周期和18～24a的年代际变化周期,1961～1967年、1997～2006年期间2～3a的短周期振荡非常显著,1990年以后18～24a的周期变得非常明显;在2000年前后,流域33～35°N纬向带状区域发生了显著的年代际突变现象,突变后与之前相比夏季降水增多了40%～60%;在2009年,流域沿淮河一线以北至35°N范围内再次发生显著的年代际突变现象,突变后降水减少了20%以上,此次年代际突变范围更广也更加显著,其物理成因值得进一步研究。     

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。     

1948—2001年全球大尺度区域 6～8月降水的长期变化

研究了1948-2001年南、北半球及欧亚大陆、非洲大陆、澳洲大陆、北美大陆、南美大陆、南极大陆和中国 7个大尺度区域 6～8月降水的长期趋势变化和年代际变化。结果表明，南、北半球 6～8月的降水都为负趋势，但南半球降水的负趋势在统计上不显著。在54年的时间段内，南半球 6～8月降水的递减速度为 0．12 mm／a，仅为北半球同期降水减幅（0．24 mm／a）的一半。南、北半球 6～8月降水量年代际尺度的振荡都非常明显，但是，南、北半球年代际变化的特征明显不同。目前北半球仍是在少雨时间段，而南半球处在降水量正常或多雨的时间段。分析还表明，非洲大陆 6～ 8月降水的年代际特征最明显，降水的负趋势也最为显著；欧亚大陆 6～8月降水也有着明显的年代际变化与明显的负趋势变化；澳洲大陆 6～8月降水的年际变化明显，年代际变化相对来说要小得多；北美大陆 6～8月降水的年际变化明显，但无明显的趋势变化。此外，分析了大尺度区域 6～ 8月降水之间的相关关系，发现部分区域大尺度降水量之间有明显的联系；分析了中国夏季降水的长期变化，发现中国夏季降水的年代际变化明显，但无明显的趋势变化。     

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。     

渭河流域径流变化及驱动机制研究

采用渭河干流林家村、咸阳和华县水文站1961年至2012年间的径流资料,基于径流年际变化分析方法、Mann-Kendall检验法和降水—径流双累积曲线法等数理统计方法,分析渭河干流径流年内变化特征、年际变化特征、径流变化趋势及径流变化的驱动因子。结果表明:渭河径流量年内主要集中于6-10月,占年均流量的65%;径流年际变化大,且呈现出下降趋势,减少率分别为60.93%、47.6%和45.72%;受气候和人类活动影响,渭河径流在70年代至80年代间发生突变;90年代后,渭河径流量变化受人类活动影响增强。     

ENSO年代际变化对全球陆地生态系统碳通量的影响

使用动态植被陆面模式AVIM2,以NCEP (National Centers for Environmental Prediction)再分析气象资料作为大气强迫场,模拟了1953-2004年全球陆地生态系统净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP) 的空间分布及时间变化特征。结果得到,1953-2004年陆地生态系统NPP和NEP全球总量52 a的C平均值分别为65 Pg/a和1.2 Pg/a,NPP呈明显的上升趋势,而NEP的上升趋势不明显。虽然NPP和NEP的年代际增长趋势不同,但是在20世纪70年代中期,NPP和NEP的年代际变化都出现了一个明显的突变,突变点后的增长趋势都没有之前的增长趋势高。这是由于太平洋的年代际振荡(PDO)冷暖位相影响了厄尔尼诺与南方涛动（El Nin~o Southern Oscillation,ENSO)的年代际变化,对NPP和NEP的年代际变化也产生了重要的影响。1976年以前PDO处于冷位相年,增加了ENSO冷位相的强度和频率,使热带地区的气候偏凉爽湿润,从而利于NPP和NEP趋势增长,而1976年以后PDO进入暖位相年,El Nin~o发生频繁,赤道地区多为干热的气候异常,会降低NPP和NEP的增长趋势。     

水量统一调度以来黄河宁夏河段引黄耗水量分析

对1999~2012年黄河水量统一调度期间宁夏河段引水和退水的年内和年际变化、引排比关系进行了分析。采用引退水法和水量平衡法计算了宁夏河段的引黄耗水量。结果表明:引退水法平均耗水量为32.64×10~8m~3,年际变化相对比较平缓;水量平衡法平均耗水量为39.37×10~8m~3,年际变化非常明显。建议进一步加强实际引退水口门的数量核实和引退水的监测分析工作。     

祁连山及周边地区降雪气候特征研究

利用祁连山区及其周边地区(90°～104° E, 32°～42° N)1960-2004年55个站点冬季逐日降水资料, 重点分析了祁连山区(94°～104° E, 36°～39° N)不同降雪强度的时空分布特征, 暴雪的天气影响系统及地形作用. 结果表明: 祁连山区降雪量与中雪日数关系最密切, 祁连山东北侧降雪日数最多. 祁连山不同区域分布中西部雪日最少, 中部强度最弱;小雪中部最多, 中雪中南部较多较强, 大到暴雪北侧最多、南侧最强. 降雪夜间明显较多, 小到中雪强度夜间较强;年变化在西部持续增多, 中部70年代最少, 北侧90年代最少;但西中北部均21世纪最多, 南侧70年代最多, 之后持续减少. 降雪日数有3～4 a、 5～7 a和12～14 a的年际变化周期. 暴雪出现的主要天气环流形势为北方横槽南压型和新疆冷温槽发展东移型, 分别占38.1%和52.4%. 暴雪均出现在山脉冬季风的迎风坡和峡谷地带.     

青藏高原地区积雪年际变化异常中心的季节变化特征

利用青藏高原1980-2009年SMMR、SSM/I和AMSR-E被动微波遥感反演得到的逐日积雪深度资料, 应用EOF方法分析了近30 a青藏高原地区冬春季积雪年际变化异常的时空变化. 结果表明: 青藏高原冬春季积雪年际异常敏感区随季节有着显著变化, 并具有多尺度性. 其在大尺度上最主要的空间特征是从秋末(10-12月)到隆冬(12-翌年2月)位于青藏高原腹地和东南缘的河谷; 后冬和前春年际异常变化的敏感区显著变小, 整个青藏高原地区的积雪稳定少变; 而春季(3-5月), 随着青藏高原气温的回升, 敏感区出现在青藏高原东部. 青藏高原冬春季积雪年际变化在局地尺度上存在着季节变化, 表现为青藏高原积雪年际变化的异常与年际变化趋势相反的特征, 以及积雪年际变化东西反向异常随季节的演变. 青藏高原冬春季积雪年际变化的异常敏感区在空间范围上的变化, 反映了冬春季积雪在季节尺度上受冬季风和南来的暖湿气流之间相互消长和进退影响的特征. 青藏高原冬春季积雪具有显著的年代际变化, 在20世纪80年代处于多雪期, 80年代后期进入一个积雪较少期. 秋末至隆冬(10-翌年2月)的积雪在20世纪90年代后期出现明显转折, 进入多雪期, 2000年后又进入一个少雪期.     

北京-张家口地区冬春季积雪特征分析

2022年冬奥会将在北京-张家口（以下简称北-张地区）举办,揭示该地区的积雪变化特征及其在全球变暖背景下的发展趋势,对冬奥会的筹备以及当地的积雪资源的开发利用等方面都有重要意义。利用2002-2014年MODIS遥感积雪产品提取了研究区域积雪数据,结合1966-2013年台站积雪、气温和降水资料和DEM数据,分析了积雪的时空分布特征,并对冬奥会场地进行积雪资源评价。结果表明：2002-2013冬春年北张地区的整体积雪频率较小,多处于0~0.2之间,但场馆区2月的积雪频率多在0.5以上,最大值接近0.9左右,积雪的分布呈带状和点状。积雪覆盖率最大值出现在1月初,达到0.23。积雪的形成缓慢,但是消亡迅速。1966-2012冬春年冬季积雪日数的波动幅度大于春季,延庆和崇礼县的2月份积雪日数分别为4.6d和13.9d,且均呈下降状态。积雪初终日均有提前,但整体的积雪期在减少。北京和张家口整体的最大积雪深度变化平稳,在1966-1980年和2000-2012年处于高值区,波动较大,其他年份最大雪深处于低值变化平稳,延庆和崇礼县的2月份最大积雪深度分别为3.6cm和5.1cm。通过分析积雪指标与气象因子（气温、降水）的相关关系发现,在年内（年际）变化上,积雪指标与气温（降水）的关系更为密切。冬奥会场地的2月份气温在-14~2℃之间,月平均降水量仅0.2mm·d^-1,积雪日数不足,预计难以形成足够深度的雪,且未来气温上升,达到0.8℃·（10a）^-1,降水、积雪深度和积雪日数均呈下降趋势,可能60%~95%的赛事用雪将来自人造雪,以应对可能的积雪不足。     

宁夏土地利用时、空变化及其驱动机制

利用1990年和2000年两期遥感图像,通过遥感和GIS空间分析方法,研究了1990-2000年宁夏回族自治区的土地利用动态变化情况.宁夏土地利用变化最主要的特点是耕地增加,草地和未利用土地的减少,城镇居民建设用地有小规模快速增长,其它土地利用变化处于动态平衡中.空间变化表明,土地利用变化随自然和社会经济条件不同有不同程度和幅度的变化.宁夏土地利用变化的驱动机制,以反映人类活动强度和区域社会经济情况的人类活动综合度和距居民地距离因子,及自然属性方面的海拔与坡度对土地利用变化的驱动作用最显著,说明人类活动和社会经济的发达程度是宁夏土地利用变化的基本驱动力,而自然的限制因素海拔与坡度等则一定程度上限制了变化的分布.由于人口和社会经济发展的压力,宁夏在原有耕地分布基础上,新增耕地较多的位于远离灌渠、道路和居民地的地区,而且海拔和坡度均趋于不合理.     

Study on rainfall variations in the middle part of Inner Mongolia,China during the past 43 years

The study area, the middle part of Inner Mongolia including Hohhot city, Baotou city, Wulanchabu city, Ordos city, Bayannaoer city and Wuhai city, is one of typical eco-geographical transition zones in China. Using monthly precipitation data (1961–2003) from 45 meteorological stations in the study area, this paper analyzes characteristics and tendencies of annual and seasonal rainfall variations, and reveals multi-time scales structures of these time series through wavelet analyses; also, the periods of annual and seasonal precipitation series are identified, and the periodical oscillations and points of abrupt change at the principal period scale are discovered. The results show that annual precipitation varies in a large range, and has an ascending tendency at an increasing rate of 1.482 mm/10a; the multi-time scales periodical oscillations are clear; differences in tendencies, ranges and decadal precipitation anomalies exist within each decade during 1961–2000. The seasonal allocation of overall annual precipitation is extremely uneven; in terms of tendencies of seasonal precipitation, winter and spring have upward trends while summer and autumn have downward tendencies; distinctions in tendencies, ranges and decadal precipitation anomalies among each seasons are in existence within each decade during 1961–2000. The periodical oscillations of each seasonal precipitation time series are also evident. The research results not only provide convincing evidence for global climate change research, but also facilitate the understanding of specific natural process and pattern to make steps to rehabilitate and reconstruct vegetation, and contribute to fulfill the sustainability of water management.     

气候变化对巴音布鲁克高寒湿地地表水的影响

通过对巴音布鲁克高寒湿地各特征气候要素的变化分析,研究了近50a来巴音布鲁克高寒湿地地表水环境和气候变化的变化趋势和年际分布特征.结果表明:巴音布鲁克湿地不论冬季还是年平均气温都没有明显的升高趋势,极端最高、最低气温也没有明显变化,但夏季增温幅度高于新疆平均水平;夏季降水量占了全年降水量的68.4%,是巴音布鲁克湿地水体的主要来源.20世纪80年代中期是降水量最少的时期,此后开始逐步增加;开都河的径流量自1987年后呈现逐步增加趋势,并与巴音布鲁克年降水量和年均气温存在良好的响应关系.气候变化对湿地水环境的影响直接关系到湿地的生态系统.     

2001-2015年天山山区积雪时空变化及其与温度和降水的关系

采用2001-2015年MODIS积雪和陆表温度数据、中国高时空分辨率降水数据,基于趋势分析和相关分析方法,分析了天山山区积雪时空变化及其与温度和降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积变化受海拔影响,海拔≤4 000 m,呈单峰型分布,积雪面积冬季大,夏季小;海拔介于4 000~≤5 000 m,积雪面积分别在春季和秋季出现两次峰值;海拔>5 000 m,积雪面积变化与低海拔相反,在夏季达到最大,冬季最小。就年际变化而言,全区积雪面积呈略微减少趋势,其中秋季略微增加,春季变化不大,冬季和夏季明显减少。（2）积雪覆盖频率受水汽来向和地形影响,呈西高东低、北高南低分布格局,与海拔呈正相关。山区大部分区域积雪覆盖频率呈减少趋势,其中海拔介于3 600~≤4 600 m的积雪覆盖频率减少最为显著。（3）在春、夏季,温度是决定积雪面积变化的主要因素,与积雪面积呈负相关;在秋、冬季,降水对积雪面积变化的贡献大于温度,与积雪面积呈正相关。（4）积雪覆盖频率整体上与年均温度呈负相关,与降水呈低度正相关,相关程度及显著性水平在空间分布上存在差异,温度对积雪覆盖频率变化的贡献大于降水。     

黄河源区气候变化的季节特征与区域差异研究

基于黄河源区有关气象台站的观测数据,对该区黄河沿水文站以上、黄河沿水文站-吉迈水文站区间、吉迈水文站-玛曲水文站区间、玛曲水文站-唐乃亥水文站区间各区域及整个黄河源区1960-2014年期间气温、降水的季节变化特征及其区域差异进行了分析。结果表明：黄河源区气温变化与全球气温变化有着较好的一致性,各区年平均气温与各季气温的年际变化均呈波动状上升态势并明显高于过去50a全球与我国气温的升幅,且各气温系列升幅差异不大;而各区年平均气温与各季气温的年代际变化的上升态势较年际变化的更为显著,但不同区域各季气温升幅差异较大。各区气温均在1996年后出现一个跃动,跃动后各气温系列均值较跃动前有较大幅度的上升。由于区域地理环境的影响,黄河源区降水量的变化比较复杂,各区各季降水量的变化具有较大的差异。近50余年来,总体上整个河源区平均降水量的年际变化呈不明显的增长态势。其中河源区的上半部分,即黄河沿以上、黄河沿-吉迈之间等海拔较高的区域年降水量增长比较显著,而源区的下半部分,即吉迈-玛曲、玛曲-唐乃亥之间的区域,年降水呈减少态势,并且对全区平均降水量与产流量贡献最大的吉迈-玛曲之间的区域,年降水量的减少非常显著。各区冬春季和夏季降水量普遍呈增长态势,秋季是河源区各季节中降水唯一减少的季节,其中吉迈-玛曲之间的区间秋季降水量的减少最为显著。各区域各季降水量的年代际变化较其年际变化差异更大,但近十余年来大部分区域各季降水普遍偏多。各区域降水系列亦有突变发生,但突变时间并不像气温系列那样一致;年降水量与夏季降水量的突变大都发生在2005年,秋季降水量突变大都发生在1986年,春季和冬季降水量突变的时间杂乱无序;突变前后系列均值有增有减,且幅度大小不等。     

Water storage loss in central and south Asia from GRACE satellite gravity: correlations with climate data

Recent decrease of water supply in central Asia and south Asia affects billions of people here. By filtering the errors at higher frequency components and correcting for the contaminated components, we enhance the monthly GRACE gravity fields to improve the determination of change in equivalent water height (EWH). The water storage changes from GRACE and the GLDAS hydrology model all show decreasing trends in this region. At the annual and inter-annual time scales, significant correlations between the variations in EWH and the variations in temperature, precipitation and snow equivalent height are found, especially at high altitude stations, suggesting that climate change is the driving factor for the water depletion in central Asia and south Asia.     

1960-2003年新疆山区与平原积雪长期变化的对比分析

对新疆91个地面站44a(1960—2003年)的>0cm积雪日数、冬季最大积雪厚度、冬季降水量和冬季平均温度统计分析,结果发现:伴随着20世纪80年代以来明显的增温增湿变化,新疆积雪呈轻度增长趋势,90年代增加明显.积雪日数和厚度与冬季降水量呈正相关,但与冬季平均温度没有明显相关关系.将91个地面站分成24个山区站和67个平原站的进一步分析表明,山区积雪增幅大于平原,而平原的冬季温度和降水增幅大于山区.60年代和90年代山区和平原呈两个相反方向的同步变化(60年代少雪、少降水和降温;90年代多雪、多降水和增温),但幅度略有不同.70年代和80年代山区和平原无论积雪还是温度、降水量都呈现明显不同的变化.     

1961 - 2017年中国东北地区降雪时空演变特征分析

利用东北地区162个气象台站逐日降水量和天气现象数据, 采用统计分析方法, 对近57年（1961 - 2017年）降雪的气候特征和时空演变规律进行了分析。结果表明： 降雪量和降雪日数最多出现在12月, 小雪和中雪最多出现在11月或12月, 大雪和暴雪在冬末春初出现概率最高。降雪分布为山地大于平原, 平原地区自北向南、 自东向西减少, 降雪高值区主要位于大兴安岭北部、 小兴安岭和长白山区, 降雪强度中心位于长白山区和辽宁中部平原地区。年、 秋季、 冬季、 春季降雪量占同期降水量比例分别为4.7%、 7.0%、 84.4%和7.6%; 辽宁省西部山区和南部大连地区日最大降雪量占年总降雪量比例最高, 最长连续降雪日数在2 d以下, 降雪较高纬度地区更为集中。近57年降雪量和降雪强度分别以1.93 mm?（10a）^-1和0.11 mm?d^-1?（10a）^-1的速率显著增加, 降雪日数以2.08 d?（10a）^-1速率显著减少; 降雪量增加主要表现为各等级降雪量的增加, 降雪日数减少主要是微量和小雪日数的减少, 降雪强度增加主要为大雪和暴雪降雪强度的增加。年、 秋季和冬季降雪量占同期降水量比例平均每10年增加0.36%、 0.48%和0.45%, 春季以0.11%?（10a）^-1的速率减少。中雪、 大雪和暴雪对降雪贡献率均呈增加趋势, 小雪降雪量和微量降雪日数贡献率减少; 1987年降雪量和降雪日数突变后, 微量降雪日数和暴雪日数、 小雪降雪量贡献率改变显著。就区域平均而言, 2001 - 2017年的降雪量较1961 - 1980年增加了27.8%, 降雪日数减少了22.4%。     

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.