1960~2013年华北平原气候变化时空特征及其对太阳活动和大气环境变化的响应

根据华北平原67个气象站点和14个辅助气象站点1960~2013年的日均温和日降水量数据,采用气候倾向率法、Mann-Kendall突变检测法和累积距平法等,对华北地区近54 a不同研究尺度下的气候变化趋势、突变情况以及其与太阳活动和大气环境变化的关系进行研究。结果表明：1960~2013年,华北平原年均温在11.86~14.33℃之间波动,整体呈现显著上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10a。其中大气环境中浑浊度的升高,春季气温的抬升、是区域平均气温升高的诱因。气温的升高推动了>15℃等温线控制范围的扩张和年均温0℃等值线在华北平原的消失。华北平原年降水在617.96~1 060.30 mm之间波动,整体呈现显著减少趋势,气候倾向率为-1.75 mm/10,其中秋季降水量减少过快,400~600 mm降水等值线控制范围的扩大、600~800 mm和800~1 000 mm降水等值线的范围的缩小,共同造成区域降水量的减少。四季气候倾向率的特征变化敏感区域主要位于北纬35°~39°之间。1991~1994年为华北平原气候的突变时期,且这一突变受太阳活动的影响更多。太阳活动对最高气温的影响较大,浑浊度对最低气温的影响较大。大气环境因子中的日照百分比率、相对湿度、风速和浑浊度与气温整体变化平均相关系数为0.74。气候条件越好,气溶胶含量越低,太阳辐射与年均温的相关系数越高。气溶胶含量越高,浑浊度因子与年均温的相关系数也越高。人类活动导致的气溶胶含量的增加,是该区域气温升高的主要外因。     

鄂尔多斯高原近40a气候变化研究

鄂尔多斯高原特殊的地理位置对全球气候变化更为敏感,利用1961-2000年地面气温和降水记录,通过计算气候趋势系数和气候倾向率描述鄂尔多斯高原气候空间变化特征。结果表明,40 a来本区气温有明显上升趋势,平均气温以0.43℃·(10a)^-1幅度升高。全年各月气温都在上升,但冬季升温最剧烈,达0.82℃·(10a)^-1,其中12月可达1℃·(10a)^-1,为全年之首。夏季最弱,仅0.31℃·(10a)^-1。本区增温幅度比较剧烈,大于内蒙古全区平均水平。冬、夏增温差异导致气温年较差减小。20世纪60年代年平均气温是下降的,从70年代开始上升,90年代上升最剧烈。冬季温度变化与年均温一致,但夏季不同,90年代以前夏季温度是降低的,到90年代夏季温度上升趋势十分明显。温度升高的程度存在区域差异,西北部最强,东南部最弱。降水的趋势变化不很明显,年降水量略有减少,秋季降水量减少比其他季节明显。降水变化也有区域差异,南部比北部降水量减少明显,毛乌素沙漠及以南降水倾向率为-18.3 mm·(10a)^-1,而北部接近于零。气候变暖会使蒸发量增大,从而导致干旱,气温持续增高再加上降水量减少则形成干旱化,对生态环境和地方经济会产生重大影响。     

开都河流域上下游过去50 a气温降水变化特征分析

利用开都河流域上下游4个气象台站（上游巴音布鲁克,下游焉耆、和静、和硕）1960-2009年的气温、降水资料,采用趋势分析与距平等统计方法,分析了近50 a来开都河流域的主要气象要素变化特征。研究发现：（1）1960-2009年开都河流域上下游年平均气温均呈明显上升趋势,增长强度分别为0.27 ℃/10 a和0.22 ℃/10 a。2000年后气温升高尤其显著,上游和下游的气温分别较50 a平均水平偏高0.97 ℃和0.69 ℃。该流域年最高温没有明显增加,而上下游年最低气温分别上升0.41 ℃/10 a和0.61 ℃/10 a,并与年平均气温有较好的相关性。通过对不同年代际各月气温的分析,发现该地区气温季节性特征在过去50 a发生了明显的变化。主要表现为冬季气温总体上升,夏季气温相对稳定,冬季与夏季温差逐渐减小,季节性呈变弱趋势。上游年代际间气温季节变化较下游更明显;（2）开都河流域降水主要集中在夏季,近50 a上下游降水量均呈增加趋势且上游达显著水平。上下游在降水分布及变化特征上有较大差异,上游年平均降水总量（273 mm）明显高于下游（77 mm）,且上游降水量增加强度（9.13 mm/10 a）高于下游（5.34 mm/10 a）。降水量年代际之间有一定差异,降水波动主要是在夏季,上游降水量的波动性大于下游。     

近40年来渭干河-库车河三角洲绿洲气候变化特征分析

利用库车、沙雅、新和气象站1961～2000年日照、气温、降水和蒸发观测资料,分析渭干河-库车河三角洲绿洲近40年来日照、气温、降水和蒸发量年际变化、季节变化及特征.结果显示:近40年来年均日照总体呈减少趋势,减少倾向率为31.64 h/10a,减少幅度从大到小依次为冬、夏、秋和春季;近40年来年均气温总体呈增加趋势,增长倾向率约0.17℃/10a,年内冬、秋两季呈上升趋势,春、夏两季呈下降趋势;近40年来年降水量总体呈增长趋势,增长倾向率约10.16 mm/10a,年内除秋季外,夏、春、冬季降水均呈增长趋势;近40年来年蒸发量总体呈减少趋势,减少倾向率约149 mm/10a,年内蒸发量减少幅度从大到小依次为夏、春、秋和冬季.     

1960-2009年横断山区潜在蒸发量时空变化

以横断山区20 个气象站1960-2009 年逐日气象数据为基础,应用1998 年FAO 修正的Penman-Monteith 模型分析了横断山区潜在蒸发量的变化,在ArcGIS 环境下通过样条插值法分析了潜在蒸发量变化的时空分异,并对影响潜在蒸发量变化的气象因素进行了讨论,结果表明：年潜在蒸发量自20 世纪60 年代中期以来呈波动减小趋势,20 世纪80 年代中期之后减小趋势更加明显,2000-2009 年呈增加趋势。潜在蒸发量的年际变化倾向率为-0.17 mm a^-1,从空间分布来看,北部、中部、南部都呈减少趋势,倾向率由北向南逐渐减小。从季节来看,秋季和冬季潜在蒸发量呈增加趋势,春季和夏季呈减小趋势,春季减小趋势大于夏季,秋季增加趋势大于冬季。气温上升、风速和日照时数的降低是横断山区潜在蒸发量减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致春季和夏季潜在蒸发量减小,气温上升导致秋季和冬季潜在蒸发量增加。     

南水北调西线一期工程调水区径流量与影响因子关系分析——以达曲为例

以达曲为例,利用朱倭站1961~1996年的水文资料及东谷站的降水量资料,分析南水北调西线一期工程调水区径流量与影响因子的关系,结果表明:年平均气温呈上升趋势,其线性变率为0.24℃/10 a,36年共上升了0.864℃,以20世纪80年代以后上升趋势更为显著;年蒸发量呈增加趋势,其线性变率为+2.78 mm/10 a;年平均降水量及春、冬及非汛期降水逐年增加,其中年平均降水气候倾向率达+5.2 mm/10 a;调水区达曲的年平均径流及春、秋、汛期、非汛期流量呈逐年增加趋势,其中以春季和非汛期尤为明显。虽然气温升高、蒸发量增大,但这不是影响径流的直接因素,其增量还不足以抵消降水对径流的增加,降水是影响调水区径流量多少的主要气候因子。     

近50年来西北半干旱区气候变化特征

选用西北半干旱区33个气象站1951-2004年温度、降水、相对湿度、风速、蒸发量等气象观测资料,分析主要气候要素变化规律,揭示了近50年来西北半干旱区气候变化的一些新特征.结果表明,西北半干旱区降水量近50年来年际变化趋势除个别地方外绝大多数地区呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-59.168～-1.143 mm/10 a之间,秋季降水量减少最多,春季次之,而夏季部分地区和冬季大部分地区降水量呈略增趋势.降水量存在3年、6～8年的周期振荡特征,3年周期振荡在1962-1966年为中心的局部时段内最强,之后逐渐减弱.6～8年振荡在1980-1985年为中心的局部时段内最强.气温距平呈上升趋势,气温距平变化曲线线性拟合倾向率在0.074～0.507 ℃/10 a之间,大部分地区呈先降后升型,转型时间为20世纪60年代后期至70年代前期.冬季气温增高最多,秋季、春季次之,夏季陕、甘、宁交界区及陇中地区气温增高而其余地区气温距平略呈下降趋势.相对湿度近50年来年呈波动变化.平均风速近50年来年际变化趋势除个别地方略增外,其余各地均呈下降趋势.蒸发量近50年来年际变化趋势除个别地方呈上升趋势外,其余各地蒸发量呈下降趋势.     

祁连山大野口流域气温、降水、河川径流特征分析

水库底层深入基岩层,无地下潜流等优势可准确地测得流域河川径流量。通过大野口流域气温、降水和流域河川径流18 a(1994-2011)的长期监测,采用特征值参数计算、回归分析、线性倾向分析、百分比排位等方法对其数据进行处理和分析,结果表明:(1)从特征参数看,气温年际变异最大、河川径流次之,年降水最小;年均气温、年降水量和年河川径流量分别在1.16~2.08℃、307.43~440.69 mm、129.04~204.42 mm区间内变动的年份占68%左右,大气降水的44.57%形成了河川径流。(2)从回归模型看,如年均气温1.62℃、年降水量为374.06 mm,则流域年河川径流量的估计值为165.47 mm。(3)从线性倾向分析法,气温、降水和河川径流均呈波动性上升趋势,其中气温,平均趋势变化率约为0.23℃·(10 a)-1、降水和流域河川径流平均趋势变化率均为18 mm·(10 a)-1左右。(4)从月份相关函数分析,气温、降水和河川径流在1月份最小,平均值分别为-11.91℃、2.74 mm和0.32 mm;7月份最大,平均值分别为14.38℃、82.48 mm、37.48 mm。通过研究,可为中等流域尺度上进一步揭示水源涵养功能机理及其流域产流机制提供参考和科学依据。     

云南红河流域径流的时空分布变化规律

利用红河流域32个气象站1960-2000年逐月降水、气温、蒸发等实测资料,元江、李仙江和盘龙河1956-2000年径流量资料,使用GIS技术支持以及Kendall检验法、方差分析法、累积距平法,分析云南红河流域径流的时空变化规律,重点探讨径流时空分布变化与红河流域河谷与山脉的"通道-阻隔"作用的关联,得出如下结论:(1)在红河流域河谷与山脉的"通道-阻隔"作用的影响下,降水量和径流深等值线在空间上呈西北-东南向分布,分布模式与河谷/山脉的走向基本一致,并在哀牢山北段和李仙江下游地区形成两个高值区.(2)在多年平均尺度上,红河流域河谷与山脉的"通道-阻隔"作用对径流变化的地域差异影响最大,其次是降雨,对气温则不明显:李仙江的降水量明显大于哀牢山东部的元江和盘龙河区,其降水量变化的相对偏差则小于它们,反映出哀牢山的阻隔效应;三个区的平均气温差别不大,反映出在较大的时间尺度上受该区特殊环境格局的"通道-阻隔"作用不明显;多数降雨、径流和气温特征值及其出现时间的变化,在盘龙河与元江及李仙江都明显不同,反映出红河流域山脉的阻隔作用明显.(3)在区域气候变化及红河流域河谷与山脉"通道-阻隔"作用的叠加影响下,红河流域的径流变化在东西方向上差异明显:沿红河断裂发育的元江流域的径流量表现出上升的趋势,而西部的李仙江和东部的盘龙河径流量呈现出减少的趋势;元江和李仙江的年径流有一个准5年的变化周期,而盘龙河则有一个准8年的变化周期;三个区域的径流量变化表现出不一致的阶段性.     

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。     

石羊河流域1961-2005年蒸发皿蒸发量变化趋势及原因初探

 利用1961—2005年石羊河流域上、中、下游当地气象站的逐月20 cm口径蒸发皿蒸发量、平均气温、平均相对湿度、降水量、平均风速、日照时数、最高气温和最低气温资料,研究了近45 a石羊河流域蒸发皿蒸发量变化趋势及原因。结果表明,45 a来,石羊河流域及上、下游年蒸发皿蒸发量呈上升趋势,中游年蒸发皿蒸发量呈下降趋势,上游上升趋势最明显。四季中,春、秋、冬季蒸发皿蒸发量呈上升趋势,上升最明显的是冬季,其次为秋季,春季变化不明显,夏季蒸发皿蒸发量变化呈下降趋势。石羊河流域在不同时段不同区域年蒸发皿蒸发量都存在明显的6～7 a周期和1～2 a的短周期,并都发生了突变。相关系数法分析表明,影响石羊河流域及中、下游年蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和降水,上游的主要影响因子是相对湿度和气温。四季中,春季的主要影响因子是相对湿度和降水;夏季影响石羊河流域及上、中蒸发皿蒸发量变化的主要因子是相对湿度和气温,下游的主要影响因子是相对湿度和降水;秋季影响石羊河流域及中、下游蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和气温日较差,上游其主要影响因子是相对湿度和降水;冬季的主要影响因子是气温和相对湿度。影响年以及春、夏、秋最显著的因子是相对湿度,冬季最显著的影响因子是气温。     

1956-2000年云南红河流域径流的时空分布

This paper studies the variation of runoff of Red River Basin and discusses the influence of＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains on variation of runoff by using GIS and statistic methods based on the monthly precipitation,temperature and evaporation data from 1960 to 2000 at 32 meteorological stations in Red River Basin,and the annual runoff data of Yuanjiang River,Lixian River and Panlong River from 1956 to 2000.The results show out：（1）Under the effect of＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains in Red River Basin,the patterns of annual precipitation and runoff depth distribution in spatial change a NW-SE direction,which is similar with the trend of the Red River valley and Ailao mountains.（2）In the long temporal scale averaged over years,the most obvious effects of the＂corridor-barrier＂functions is on runoff variation,and the second is on the precipitation, but not obvious on the temperature.（3）Under the superposed effect of climate changes and the＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains in Red River Basin,the difference of runoff variation is obvious in the east-west direction：the runoff variation of Yuanjiang River along the Red River Fault present an ascending trend,but the Lixian River on the west side of the Fault and the Panlong River on the east present a descending trend;the annual runoff in Yuanjiang River and Panlong River had a quasi-5a periods,and Panlong River had a quasi-8a periods;the runoff variation are quite inconsistent in different periods among the three river basins.     

渭河流域关中段潜在蒸发量时空变化特征

根据渭河流域关中段11个主要代表气象站点1955~2012年逐日气象数据,以FAO Penman-Monteith 公式得出潜在蒸发量,分析渭河流域关中段潜在蒸发量的时空变化特征。结果表明：① 渭河流域关中段年平均潜在蒸发量在1 073.9~1 284.1 mm,流域内多年平均蒸发量随着海拔的降低逐渐增高。② 夏季潜在蒸发量在327.6~547.2 mm,占全年的34%~42%,变化趋势与全年潜在蒸发量变化趋势高度一致。③ 渭河关中段随气温上升,潜在蒸发量减少。④ 年均潜在蒸发量与日较差、平均气温、平均风速、日照时数呈正相关,与相对湿度和水汽压呈负相关。     

Spatial and temporal variation of runoff of Red River Basin in Yunnan

This paper studies the variation of runoff of Red River Basin and discusses the influence of “corridor-barrier” functions of valleys and mountains on variation of runoff by using GIS and statistic methods based on the monthly precipitation, temperature and evaporation data from 1960 to 2000 at 32 meteorological stations in Red River Basin, and the annual runoff data of Yuanjiang River, Lixian River and Panlong River from 1956 to 2000. The results show out: (1) Under the effect of “corridor-barrier” functions of valleys and mountains in Red River Basin, the patterns of annual precipitation and runoff depth distribution in spatial change a NW–SE direction, which is similar with the trend of the Red River valley and Ailao mountains. (2) In the long temporal scale averaged over years, the most obvious effects of the “corridor-barrier” functions is on runoff variation, and the second is on the precipitation, but not obvious on the temperature. (3) Under the superposed effect of climate changes and the “corridor-barrier” functions of valleys and mountains in Red River Basin, the difference of runoff variation is obvious in the east–west direction: the runoff variation of Yuanjiang River along the Red River Fault present an ascending trend, but the Lixian River on the west side of the Fault and the Panlong River on the east present a descending trend; the annual runoff in Yuanjiang River and Panlong River had a quasi-5a periods, and Panlong River had a quasi-8a periods; the runoff variation are quite inconsistent in different periods among the three river basins.     

黄河流域降水格局及影响因素北大核心CSCD

黄河流域位于干旱、半干旱与半湿润过渡地带,是中国重要的经济地带和生态屏障,研究流域降水时空格局及其对多驱动因素的响应具有重要意义。本文分析了近70年降水的时空格局规律、多尺度特征以及降水对不同气象要素与环流因子的响应。结果表明:黄河流域降水量呈下降趋势,降水变率为-0.88 mm/10a,而上游地区呈增加趋势。流域降水存在显著的年周期尺度;年际周期尺度为主导模态,集合经验模态分解(EEMD)的累积方差贡献率为94.85%。偏小波相干性(PWC)分析表明蒸散量为降水多尺度特征的主导气象因素,气象因素主要调制降水的季节性与年周期,环流因子主导降水的年际和年代际周期;不同类型因素的耦合可以增强对降水在所有周期尺度的解释能力。     

近50 a新疆粉红椋鸟栖息地气候演变特征

新疆是粉红椋鸟（Sturnus roseus L.）在中国境内的繁殖区,对新疆草原蝗虫具有显著的控制作用。采用线性回归、最小二乘法及趋势分析等方法,分析粉红椋鸟栖息地近50 a来年均温度与降水特征和变化趋势,结果表明：（1）近50 a来粉红椋鸟栖息地年均温度为5.65±1.70 ℃,春夏秋冬四季平均温度分别为7.23±1.91 ℃、20.27±1.78 ℃、6.24±1.83 ℃和-11.11±3.89 ℃;年均降水量为266.23±103.37mm、春夏秋冬四季平均降水量分别72.18±36.33 mm、96.12±49.56 mm、62.57±23.74 mm和35.22±17.69 mm;（2）粉红椋鸟栖息地50 a来增温显著（P<0.01）,冬季温度增幅最大（0.726 ℃/10 a）,夏季温度增幅小、变异小;年均降水显著上升（P<0.01）,冬季降水增幅最大（4.50 mm/10 a）,春夏两季降水稳定。     

长江流域实际蒸发量的变化趋势

采用经过参数率定的区域蒸散互补关系原理AA模型和全球海气耦合模式ECHAM5/MPI-OM估算长江流域1961-2007 年的实际蒸发量,运用线性回归法和非参数Mann-Kendall 秩次相关检验法对2 种方法估算的实际蒸发量进行年、年代际和季节变化特征分析与对比,揭示长江流域实际蒸发量的变化规律。结果表明：长江流域年实际蒸发量呈现显著的下降趋势,2种方法估算的结果分别以-9.3 mm/10a 和-3.6 mm/10a 的速度下降,从20 世纪90 年代开始实际蒸发量的下降幅度明显增大;在季节变化上,2 种方法估算的结果在春、秋季均呈现显著的下降趋势,在夏、冬季表现为相反的变化趋势;在空间差异上,流域各地区的变化趋势总体较一致,其中以中下游地区的变化趋势最为显著。     

1960-2009年新疆渭干河流域蒸发皿蒸发量变化特征

根据新疆气象局地面观测资料,整理出渭干河流域1960-2009年蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t检验、小波分析、灰色预测等方法,对蒸发皿蒸发量的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明:①50年来,渭干河流域蒸发皿蒸发量有升有降,总体上呈波动式减少的趋势,其变化倾向率为-19.72 mm/10a,通过了0.05的显著性检验。累积距平曲线的变化趋势显示,年蒸发皿蒸发量以1987年和2004年为转折点,前期偏多,中期偏少,后期偏多。②年蒸发皿蒸发量在1987年发生了由多到少的突变,在2004年发生了由少到多的突变,突变类型比较复杂,是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。③蒸发皿蒸发量在50a的时间序列中存在8a、17a和20a的周期。在8a的时间尺度上,年蒸发皿蒸发量序列经历了7个偏多期和6个偏少期;在17a的时间尺度上,经历了2个偏多期和2个偏少期;在20a的时间尺度上,经历了1个偏少期和2个偏多期。④利用建立的灰色预测GM(1,1)模型对渭干河流域蒸发皿蒸发量进行了预测,发现模型的可靠性高,预测结果准确,年蒸发皿蒸发量在未来3年将出现增加的趋势。     

黄河上游夏季流量对气候变化的响应及未来趋势预估

本文从气候变化的角度出发, 研究黄河上游龙羊峡水库夏季流量与流域气候条件的响应关系及流量预估模型, 并根据区域气候模式输出数据降尺度生成的未来气候情景, 对未来龙羊峡夏季水库流量进行了预估。结果表明:近35 年来, 黄河上游夏季气温升高、蒸发增大, 降水略有减少;黄河上游龙羊峡水库平均入库流量呈递减趋势, 夏季流量对流域降水量、平均最高气温及最低气温的响应显著;未来两个时期(2020s、2030s)龙羊峡夏季流量均较基准期(1988-2010 年)减少, 但在不同气候变化情景下流量变化有所差异, 其中A2 情景下夏季平均流量分别减少23.9%(2020s)和19.8%(2030s), B2 情景下分别减少14.4%(2030s)和17.3%(2030s), 据此, 未来气候变化对黄河上游流域夏季流量的可能影响将弊大于利, 但仍具有较大不确定性。