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。     

1961-2007年四川夏季降水的时空变化特征

基于1961-2007年四川地区119测站逐日降水资料, 利用EOF、REOF分析、趋势分析、M-K突变检验以及Morlet小波分析等方法, 研究了四川地区夏季降水的变化趋势、空间分布特征以及时间变化规律. 结果表明: 近47 a来四川夏季降水呈减少趋势, 在1962、1982年和21世纪初发生突变, 存在22 a和6~8 a的周期.四川夏季降水可分为4个区域: 一区(盆地东部)和四区(川西高原)夏季降水量长期变化呈增多趋势, 二区(盆地中西部)长期变化呈减少趋势, 三区(川西南山)变化趋势较为稳定, 呈小幅度增多趋势. 4个区域的夏季降水周期各有特点, 最长存在的周期为23 a左右, 其次还有16 a、14 a、12 a、8 a、6 a的周期变化.     

1957-2007年东北地区负积温时空演变

作为冬季寒冷程度的指标之一,负积温的变动在理论上可能与冻土发育程度有一定的关系。选用EOF分解、连续小波变换等方法对东北地区81个气象站点1957-2007年的负积温进行分析,以探究其变化的时间序列及空间分异规律,及其与冻土退化、平均温变化间的关系。结果表明,东北地区负积温呈全区一致性上升趋势,且增温率由西南向东北递增。全区经历明显的降温-增温-降温阶段,大兴安岭地区、小兴安岭北部及以北地区高温期短、振幅较大,年际变差更明显。除黑龙江北部、内蒙古东部以外,全区负积温最低、最高及突变年份一致,表现出全球气候变化下负积温变动的区域同步性。负积温增温与冻土退化及年平均温度的上升具有较良好的一致性。     

1961-2013年新疆不同时间尺度降水量的气候特征及其历史演变规律

利用新疆1961-2013年资料完整的89个气象观测站降水量资料, 应用数理统计、线性趋势、突变、小波分析等方法, 对新疆降水量的时空分布和变化特征以及突变性、周期性特征进行了分析. 结果表明: 新疆年降水量空间分布极不均匀, 大值区分布主要在天山山区及其两侧; 降水集中出现在春末至夏季, 其中, 7月在全年所占比例最大. 新疆及其各分区年降水量与降水量距平百分率均呈显著增加趋势, 不同于中国大部分区域同期呈显著减少或无明显线性变化趋势的现象, 增加速率与年降水量有关, 同时年际波动及阶段性变化明显; 四季降水量增加趋势的显著性不如年降水量, 空间分布上年和四季降水量均表现为大部分地区呈增加趋势, 且增加趋势冬季 > 夏季 > 春季 > 秋季. 新疆及天山山区年降水量在1987年发生了突变, 北疆在1984年发生了突变, 而南疆在1981-1986年期间发生了突变; 新疆及北疆年降水量具有3 a、6 a、8 a、11 a、18 a的波动周期, 天山山区存在6 a与10 a的震荡周期, 南疆波动周期为5 a、8 a、18 a, 四季降水量也存在不同的波动周期.     

黄河首曲草地气候变化及生态效应

利用黄河首曲草地气候资料和生态观测资料,分析了黄河首曲草地气候变化特征及其生态效应.结果表明:黄河首曲大部分区域降水量年际变化呈下降趋势,存在2～4 a、6～7 a和10～11 a的年周期振荡特征.气温年际变化呈上升趋势,增温速度均大于全国增温速度.1983年之前气温距平以偏冷为主,1984年之后持续偏暖.草地年干燥指数变化呈显著上升趋势,20世纪80年代末至2004年明显趋于干旱化.气候变化是草地生态退化的自然诱发因素,而超载过牧,滥采乱挖,人为破坏,生物链失衡等环境蠕变是造成生态退化的人为因素,二者共同作用导致黄河首曲草地水资源锐减、生物多样性减少及生态退化.     

阿克苏河源流区径流量与降水量丰枯变化和相关性研究

利用新疆塔里木河流域阿克苏河源流区出山口沙里桂兰克和协合拉两水文站1957-2008年近50a的径流和降水数据, 借助Z指数法、参数T检验和非参数检验和小波变换等, 分析了阿克苏河两水文站降水量和径流量的变化趋势, 以及二者多时间尺度相关关系.结果表明:近50a来, 沙里桂兰克、协合拉径流量和降水量均呈增加趋势, 两水文站径流量在1993年发生了显著的增多突变, 其中, 降水量突变点沙里桂兰克在1985年, 协合拉在1986年.沙里桂兰克和协合拉降水量和径流量丰枯指数由突变前的"偏枯"和"正常"等级为主转变为突变后的"正常"和"偏涝"等级占优势.沙里桂兰克和协合拉径流量变化分别存在7a和6a的主周期, 降水量变化分别存在7a和4a的主周期.沙里桂兰克径流量和降水量在整个时间尺度上以正相关为主, 协合拉则以负相关为主, 在大于20a的时间尺度上两水文站径流量和降水量均呈不显著的正相关关系.     

1950-2003年太湖流域洪旱灾害变化与东亚夏季风的关系

基于太湖流域1950-2003年洪旱灾害等级序列及相应气候指数,采用改进的Mann-Kendall检验、小波分析等方法,研究流域洪旱灾害与东亚夏季风的变化及其相互联系.结果表明:太湖流域在20世纪80、90年代洪灾加剧,原因在于东亚夏季风在70年代末以来呈减弱的趋势,使梅雨期长度和雨量增加.近50a太湖流域洪旱灾害频谱结构发生变化,从以年代际振荡成分为主减弱为以年际变化为主,即变化周期在逐渐变小,同时东亚夏季风指数也发生了类似的变化.流域洪旱灾害与东亚夏季风之间的联系,在70年代以后强于70年代以前,二者反位相关系以1975-1985年左右最为显著.     

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。     

新疆北部积雪开始和结束时间的特征分析

基于1961-2006年全疆32个测雪站的逐日积雪深度资料,分析了北疆区域积雪开始和结束时间的气候分布和时间变化特征.结果表明:积雪开始和结束时间存在明显的区域差异,这种差异主要是由地形高度变化引起的.积雪开始时间以12a和6a左右的周期振荡为主,积雪结束时间则以5a和8a左右的周期振荡为主.在不同海拔,积雪开始时间均呈偏晚趋势,积雪结束时间在较低海拔地区(≤1000m)呈偏晚趋势,而在较高海拔地区(1001～2000m)呈偏早趋势.积雪开始时间相对结束时间的趋势变化更为显著.积雪开始和结束时间和海拔关系密切,积雪开始时间随海拔升高而提前,积雪结束时间则随海拔升高而推迟.     

1959-2007年玛纳斯河流域干湿季气候变化趋势

运用统计方法对玛纳斯河流域1959-2007年近49 a来干季、湿季和全年降水量、均温、干旱指数的变化趋势、周期特征和突变特征进行分析.结果表明:49 a来玛纳斯河流域降水量和温度均呈增加的趋势,其气候倾向率分别为5.9 mm.(10a)-1和0.3℃.(10a)-1,但在20世纪70年代有一个明显的干旱期;降水、均温和干旱指数序列在干季、湿季、全年中都存在着较长周期,长周期中包含着短周期.其中,干旱指数和降水序列都存在8 a、14 a左右的周期;均温的变化周期比较复杂,波动性较强,存在22 a左右的年代际周期.累积距平法与滑动t检验得出的气候要素突变年份基本一致,大都处于1980年代.1983年流域内降水量发生由少雨到多雨的变化,流域气候开始变得湿润,1988年平均气温由偏冷转向偏暖.     

黄土高原西部地区末次冰期和全新世有机碳同位素变化与C3/C4植被类型转换研究

文章利用黄土高原西缘代表性的塬堡剖面有机碳同位素数据,估算了末次冰期以来地表植被中C₃/C₄植 物的相对丰度,指示出研究区域末次冰期几乎为纯粹的C₃植物,而全新世为C₃植物占优势的C₃和C₄混合植被类 型。温度是控制中国黄土高原C₄植物是否发生的关键性气候因素,末次冰期向全新世转化过程中存在的某“阈值 温度”控制了两种植被类型的存在。全新世土壤有机碳同位素偏正于末次冰期,符合前人研究得到的认识。末次 冰期间冰段(MIS3)至盛冰期,土壤有机碳同位素为偏正变化趋势,符合现代C₃植物本身随气候条件改变的碳同位 素组成变化。研究表明,利用黄土-古土壤有机碳同位素进行古气候变化研究,不能只将有机碳同位素简单的解 释为C₃/C₄植物相对丰度的变化,在单一植被类型下,还需要考虑植物本身碳同位素组成随气候条件的变化;另外, 研究还说明,我国黄土高原不同地区同时段土壤有机碳同位素值可以不同,其变化可以不具有相同的趋势,因此, 简单将有机碳同位素偏正归因于夏季风增强是值得商榷的。     

甘肃临夏盆地新近纪红粘土粒度组成的古环境意义①

临夏盆地十里墩剖面新近纪红粘土粒度组成特征、磁化率值分析表明:8.2Ma以来,临夏盆地经历了干旱化的逐级发展和东亚冬季风的逐渐加强过程。8.2～7.4Ma,东亚冬季风形成,干旱化已经发生,风成红粘土开始在盆地沉积;7.4～6.8Ma,亚洲冬季风逐渐加强,开始影响黄土高原地区,形成大面积的红粘土堆积,盆地为半干旱～半湿润的气候环境;6.8～6.0Ma气候与构造稳定,基本维持了前期的气候特点;5.9～5.3Ma,盆地冬季风强度略有增加,为干湿与干凉交替的气候环境;5.3～4.8Ma盆地冬季风盛行、干旱化程度强烈,气候特征为干凉;4.8～4.0Ma,夏季风开始盛行,气候变的湿润。4.0Ma后,青藏高原开始发生又一次强烈隆升。     

陇西黄土高原马兰黄土划分与末次冰期气候快速变化研究

陇西黄土高原马兰黄土内存在９个弱成壤组（层），记录末次冰期内多达２２个间冰段气候的环境状况。马兰黄土中部古土壤是末次冰期大间冰段的记录，共有上、中、下３层古土壤，含１１个亚层，尤以下层古土壤发育最好，表明当时气候较温暖湿润。     

基于日值SPEI的青藏高原干旱演变特征

利用1980-2014年青藏高原74个台站的气象资料,通过Penman-Monteith公式计算了蒸散发及标准化降水蒸散指数（SPEI）,并采用M-K趋势分析和小波分析等方法研究了高原干旱变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明,基于Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发的逐日SPEI指数能够很好地反映青藏高原干旱特征。1980年以来青藏高原SPEI值总体呈上升趋势,即偏于湿润,干旱强度有所降低。高原近35年的干旱演变具有明显的年代际差异,20世纪90年代之前干旱较为严重。小波分析结果表明高原干旱的发生存在2~4 a的振荡周期,在2~4 a的时间尺度上总体表现出干-湿周期变化。在整体小波变化周期中,1983-1997年虽然出现了干旱严重区间,但在1997年以后高原总体上呈现湿润趋势,3.7 a的主周期并没有影响整体变湿的趋势,且三种指标的3.7 a振荡主周期均通过了95%的红噪声检验。     

青藏高原与全球环境变化研究进展

文章从 4个方面简要介绍了青藏高原与全球环境变化的最新研究进展 :(1)新生代青藏高原的隆升过程与东亚环境演化 ;(2 )末次间冰期以来的气候环境记录及重大气候突变事件 ;(3)青藏高原2ka以来温度、降水变化特征 ;(4 )青藏高原近代气候变化及其环境响应。主要结论有 :第三纪青藏地区曾两次隆升与夷平 ;7MaBP开始高原再次抬升 ,3 6MaBP以来经历了强烈隆起。高原季风的形成演化与高原隆升过程紧密相联 ,2 5MaBP高原季风由浅薄系统变为深厚系统 ,现代季风格局形成。在约 1 1～ 0 8MaBP间青藏高原进入冰冻圈 ,西北地区干旱化、主要沙漠扩展、周边地区新的黄土体系形成均与此有关。高原气候在冰期 /间冰期循环时间尺度上具有升温缓慢、降温迅速的特征。达索普冰芯记录中的CH4 浓度高出极区 15 %～ 2 0 %,并具有很大的波动性。青藏高原最新的一次大湖期时代在 40～ 2 5ka ,代表着一次特强的夏季风暖湿事件。古里雅冰芯研究发现气候突变事件频繁。高海拔地区比低海拔地区对全球气候变化反应更敏感。根据冰芯、湖芯、树轮和历史文献恢复揭示了2ka以来高原温度降水变化特征。百年来青藏高原气候经历了 3次突变 ,2 0世纪 5 0年代以来的变暖趋势超过北半球及同纬度地区。高原冰冻圈 (包括冰川、积雪和冻土 )对近代     

青藏高原东部表土磁化率特征与环境意义

现代表土磁化率与气候因子关系的研究是黄土古气候重建的重要内容,在黄土高原地区取得了重要进展,但在青藏高原地区相对不足。在青藏高原东部系统采集了106个表土样品,分析了其磁化率的变化特征;并通过表土磁化率与气候因子的相关分析,讨论了气候因子对高原东部现代表土低频磁化率和频率磁化率的影响。结果表明：研究区表土磁化率特征主要受到温度和降水量的影响,水热组合差异影响表土磁化率值的高低。低频磁化率与气候因子的相关性较弱,总体上与温度的相关性优于降水量,可能表明其与气候因子的关系比较复杂;频率磁化率百分比与降水呈较好的正相关关系,表明该指标对降水量的变化更为敏感,可以用于青藏高原东部的古降水定量重建。     

末次间冰期以来黄土高原南部植被演替的植物硅酸体记录

对于本次间冰期以来黄土高原是否存在大面积森林植被的问题一直存在争议,本文通过对渭南、宝鸡和兰州剖面的植物硅酸体记录研究表明,末次间冰期以来,在黄土高原南部,主要发育草原和森林草原的植被类型,只有在气候最适宜期年降水量超过800mm以上,才可能有短期的森林植被发育。在黄土高原源区发育森林植被所需要的降水量要比基岩山地高250mm以上。     

黄土古气候变化趋势与青藏高原隆升关系初探

粒度和磁化率是两个研究黄土古气候最常用的古环境变化指示参数,它们随着黄土古土壤地层变化而出现峰和谷的对应已经被证明是反映了天文轨道要素的周期变化。文章试图忽略这些受控于轨道要素的气候周期变化,而主要侧重考察黄土地层这两个参数的平均值(或背景值)所反映的长期变化趋势。对兰州九州台黄土进行了系统采样和测量,发现兰州九州台黄土剖面粒度和磁化率曲线显示出两个明显的趋势,粒度从剖面底部向上有明显逐渐变粗趋势,指示着冬季风增强,与此同时,磁化率自下而上却逐渐增大,指示着夏季风增强的趋势。与黄土高原其他黄土剖面磁化率和粒度曲线对比发现,这是两个普遍存在的趋势。地理位置靠近青藏高原的剖面,这两个增大的趋势更明显。冬、夏季风同时逐渐增强是海陆热力差异增大所引起,反映了青藏高原第四纪时期的逐渐不断的隆升过程。因此,根据粒度和磁化率曲线变化趋势线的变化特点可以帮助分析和反推第四纪以来青藏高原隆升的过程。兰州九州台以及黄土高原各剖面粒度和磁化率曲线的线性变化趋势则可能指示着第四纪以来青藏高原是逐渐均匀缓慢的变化过程。我们对22Ma以来风积地层记录的变化趋势也做了分析。前人过去普遍认识的第四纪以来跳跃式或间歇式剧烈隆升在我们的数据中没有得到反映。黄土高原西部西宁、兰州、靖远等剖面磁化率显著的增长趋势可能与青藏高原隆升到一定高度后高原季风加强所致。     

中国黄土研究新进展 (二)古气候与全球变化

本文扼要介绍最近几年来在中国黄土高分辨率气候地层、第四纪古气候演化型式以及冷期和暖期中黄土高原古气候空间格局研究方面的一些新进展。根据土壤地层学与地球化学、地球物理学手段的结合,2.5 Ma来的中国黄土系列可划分出37个大的气候旋回,其中含74个气候阶段,这74个气候阶段又可细分为110个次级阶段。第四纪气候振荡的幅度受气候周期长短所控制。从冷期到暖期的气候转换具有突变性,从暖期到冷期的气候转换具有渐变性。冷期堆积的黄土与暖期形成的土壤在性状上都有地带性分布的特征。     

末次盛冰期北美风成环境变化及其在全球气候突变事件中的意义

本文用末次冰期北美大冰盖南缘的风尘堆积记录来重建末次盛冰期的亚极地环境变化.磁化率、有机碳含量和潜育化程度的资料表明,末次盛冰期的前期(约21000～15000aB P.)植被覆盖较差,而后期(15000～10000aB.P.)植被覆盖较好,15 000aB.P.环境发生了急剧的变化,磁化率曲线显示了大约1000a的氧化-还原周期.这种大约1000a的环境变化周期很可能由低纬地区的海洋和大气的扰动所驱动,这种扰动的能量通过北美大冰盖及时地传递到北大西洋.