1961-2010年全球变暖背景下中国空气湿度长期变化特征

空气湿度是重要的气象要素，与气温和降水密切相关，其长期变化特征是气候系统变化的重要表征。2003年前后全国自动站与人工站的更替使得相对湿度资料存在不能满足均一性的要求，亟需加强空气湿度变化特征方面研究。利用1961—2010年中国824个气象站订正后均一性较好的逐日气温、降水量和相对湿度数据，剔除缺测多的站点，采用线性回归分析、Mann-Kendall趋势检验和偏相关分析方法，综合分析中国水汽压和相对湿度的长期变化特征及其与气温和降水量的相关特征。结果表明:①全国各地年均水汽压呈增大趋势的站点占全部站点的90.3%；除春夏两季的黄土高原至云贵高原一带和长江下游地区、秋季的华南地区有所减小外，各季节全国水汽压普遍呈增大趋势。②全国年均相对湿度呈减小趋势的站点占64.1%；除河北北部至辽宁北部、陕西南部至黄淮地区、江南北部、青藏高原和四川西部地区以及西北大部呈增大趋势外，其余地区普遍减小；季节差异明显，春、夏和秋季，中东部大部分地区相对湿度以减小趋势为主；冬季除东北地区和云南减小外，其余大部分地区相对湿度增大。③全国各地水汽压与气温、降水量普遍以正相关为主，与气温的相关性强于与降水量的相关性；相对湿度与气温普遍呈显著的负相关，与降水量普遍以正相关为主。     

2001—2019年横断山区积雪时空变化及其影响因素分析

基于MOD10A2积雪产品提取横断山区积雪日数及积雪覆盖率等信息,结合横断山区129个地面气象站点的气象数据,采用趋势分析、相关分析及随机森林回归模型等方法分析了横断山区积雪时空分布特征及其影响因素。结果表明：年平均积雪覆盖率的年际变化呈不显著的下降趋势;年内变化呈“单峰”型曲线,其中3月积雪覆盖率最大,为55.04%。海拔3 000 m以上的积雪覆盖率较为稳定,海拔1 000~3 000 m之间的积雪覆盖率波动较大。受暖湿气流和地形影响,阴坡积雪覆盖率大于阳坡。横断山区积雪日数的分布具有纬度地带性,北部山区积雪分布广泛且积雪日数高,南部云贵高原积雪日数低。年均积雪日数介于55.16~79.47 d,积雪日数在28.46%的地区呈减少趋势,在21.66%的地区呈增加趋势,其中呈显著减少和显著增加的地区分别为2.65%和0.68%。中部康定市、九龙县及其周边地区减少趋势明显,北部杂多县—若尔盖县一线的高海拔山地增加趋势明显。积雪日数整体上与降水量、相对湿度呈正相关,与风速、气温和日照时数呈负相关。与降水量呈显著正相关的地区主要分布在西北部杂多县、称多县;与风速呈显著负相关的地区主要分布在西北部称多县、中部康定市;与气温呈显著负相关的地区主要分布在中部九龙县、西北部称多县;与相对湿度呈显著正相关的地区主要分布在北部杂多县—石渠县一线;与日照时数呈显著负相关的地区主要分布在东北部玛曲县、西北部称多县。积雪日数受气温和高程的影响最大,而日照时数和风速为次要因素。     

玛纳斯河流域52年气象要素变化分析

全球变暖改变了气候资源的分布。受降水量减少的影响,干旱和半干旱地区变得更加干燥。本文采用玛纳斯河流域46个气象站的逐日气象资料,分析了该地区近52年主要气候变量(降水量、日平均气温、最低气温和最高气温)在月和年尺度上的空间分布和变化趋势以及湿度指数的变化。研究结果表明:研究区的日平均气温以0.37℃/10a呈上升趋势,且该变化趋势高于全球变暖率即0.14℃/10a;与日平均气温和日最高气温相比,日最低气温以0.51℃/10a呈现出较大的上升趋势;对于大多数站来说,日平均、最低和最高气温的最大变化趋势发生在二月的最后十天;蒸气压与气温的变化具有很高的相关系数,气温和蒸气压的最大上升趋势出现在二月份;年降水量呈轻微下降趋势,主要是因为7月和8月份的降水量减少;对于湿润指数,46个站点中有43个站点呈负斜率变化,表明玛纳斯河流域在过去52年中变得更加干燥。     

无定河湿地保护区气候变化特征研究

为揭示近40 a来无定河湿地保护区气候变化规律,本文采用气候倾向率、Mann-Kendall检验和滑动t检验法,研究了1981-2019年无定河湿地保护区气温、降水量、相对湿度和风速的变化趋势。结果表明:近40 a无定河湿地保护区气候呈现“暖湿化”趋势,总体呈现气温上升、降水增加和湿度增大的趋势。气温发生突变上升于1996和2012年,年际变化较大,容易出现温度异常;降水量发生突变于2010年;相对湿度发生突变减小于1994年,突变增大的年份较多。气温、降水量与风速在年内呈单峰型分布;雨热同期现象明显,夏季7、8月降水多以暴雨的形式出现;日照时数与相对湿度的年内变化趋势相反。该研究成果为无定河湿地保护区水资源管理和生态环境治理提供科学依据。     

我国新疆北部地区夏季极端降水事件的特征分析

基于1961 - 2017年6 - 8月新疆北部47个观测站点的逐日降水资料, 根据百分位法定义不同站点的夏季极端降水阈值, 分析了新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水的时空分布特征、 贡献率及其与海拔的关系。结果表明： 新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水量的各个特征量分布存在明显的时空差异, 空间上夏季极端降水事件、 最大日降水量表现为山区高、 盆地低的特点,在海拔2 000 m左右存在一个最大降水带; 夏季极端降水事件和最大日降水量呈增多、 增强的趋势, 并从20世纪90年代前后开始有明显的增加。夏季极端降水事件主要以单日为主, 夏季极端降水贡献随时间呈缓慢增加的趋势, 而夏季极端降水过程贡献和最大日降水贡献随时间变化呈下降趋势。     

高寒针茅草原土壤湿度变化特征及与降水量和牧草产量的关系

利用青海省三江源区兴海县牧业气象站1999-2012年西北针茅牧草生长季的土壤湿度、降水量及牧草产量资料,分析了西北针茅牧草生长季不同生育期土壤相对湿度的变化特征,及与降水量和牧草产量的关系。结果表明：高寒草地西北针茅牧草生长季降水量随年际呈显著增加趋势。牧草返青和枯黄期间的降水量呈减少趋势,抽穗、开花和成熟期降水量均呈增加趋势,其中开花期间的降水量增加趋势极显著。牧草生长季土壤相对湿度随年际呈显著上升趋势,且与生长季降水量之间相关极显著。牧草开花、成熟、抽穗和枯黄期土壤相对湿度的增加趋势显著。牧草开花期土壤相对湿度与气温为显著正相关,抽穗期和全生育期的土壤相对湿度与气温负相关显著。抽穗期、开花期、成熟期和全生育期土壤相对湿度与降水量正相关显著。西北针茅牧草产量与枯黄期土壤相对湿度呈极显著的相关关系。     

西北干旱区近50年气候变化特征与趋势

20世纪后期全球增暖趋势越来越明显，受全球增暖的影响，西北地区的气候也将受到不同程度的影响。选取了西北干旱区1951-2000年的21个代表站点气温、降水量资料，采用趋势系数法对西北干旱区近50年气温和降水变化进行分析，找出各分区的变化趋势。结果表明：近50年西北干旱区气温呈上升趋势（0．22℃／10a），1986年后气温明显升高；柴达木盆地和新疆北部升温较大；各季都有增温趋势，贡献最大的是秋冬两季。降水变化有增加的趋势（3．2mm／10a），年降水量贡献最大的是夏季；各区降水都有增加，其中新疆北部降水增加最多。西北干旱区近50年气温升高趋势是南北高，中间低；降水量增加趋势从东南向西北呈现递增的格局。     

青海公路沥青路面气候影响二级分区及K值变化研究

利用1971-2002年青海公路沿线44个气象台站的降水、气温、水汽压、相对湿度、风速、日照百分率等地面气象资料,采用Penman公式计算了蒸发力ET,应用气候诊断方法分析了潮湿系数的变化特征.结果表明:按潮湿系数,干季青海省公路沿线全部为过干区,其他季节可分为过干区、中干区和润干区.近30a以来,干季公路沿线的潮湿系数K值呈减小趋势,而过渡季节、雨季和年度潮湿系数K值均呈增大趋势.而这种变化,主要是由气候的年代际波动造成的.     

60年来黑河流域东部子水系中上游气温、降水、蒸发变化特征分析

利用黑河流域东部子水系中上游10个水文站近60年气温、降水、蒸发观测资料,分析3个要素地域和年际变化特征。结果表明:（1）气温总体地域变化特征表现为从南向北随着海拔高程逐渐降低,多年平均气温呈现逐步升高的趋势。2000年以后气温平均升高0.9℃;（2）降水量总体地域变化特征表现为从南向北、从东向西随着海拔高程的逐渐降低,多年平均降水量呈现逐步减少的趋势。各站历年降水过程呈锯齿状高频振荡,深山区、走廊平原区（荒漠边缘区）降水量长期变化总体上是呈缓慢上升的趋势,浅山区降水量长期变化总体上是呈缓慢下降的趋势;（3）蒸发量地域分布规律跟降水量、气温地域分布规律密切相关,蒸发量总体地域变化特征表现为从南向北随着海拔高程逐渐降低,多年平均蒸发量呈现逐步增大的趋势。19802011年间深山区多年蒸发量变化趋势平稳,无明显增大或减小的变化趋势;浅山区和走廊平原区均呈现出蒸发量逐年减小的总体变化趋势。     

祁连山地区大气水循环研究(Ⅱ):水循环过程分析

在前文对祁连山地区水汽输送进行分析的基础上, 应用刘国纬的水文循环大气过程模型, 研究了同期祁连山地区的大气水循环变化特征. 结果表明: 祁连山地区区域总降水量在过去51 a中表现为缓慢增加的趋势, 境外输送水汽对于当地降雨的贡献呈减小趋势, 局地蒸发产生的水汽对于当地降水的贡献增加, 表现为21世纪初期由局地蒸发产生的降水量比1960年代增加33.0 mm; 水文外循环系数表现为明显的下降趋势, 表明境外输送水汽在祁连山地区水文循环中的作用降低; 与之相反, 水文内循环系数呈明显的上升趋势, 表明由蒸发产生的降水使区域水循环加强. 祁连山地区水汽滞留时间表现出明显的下降趋势, 反映出祁连山地区的水汽更新速率加快, 水汽利用效率提高. 区域温度升高是该地区蒸发量增加的主要原因之一; 区域径流量的增加是降水量增多与冰川冻土带融水共同作用的结果, 其中冰川冻土融水的作用更加明显.     

黑河上游降水同位素特征及其水汽来源分析

为了加深对黑河上游水循环过程的理解, 以研究区5个站点2015年8月至2016年8月的降水同位素实测数据和气象数据为基础, 除对降水同位素特征进行分析外, 主要利用TrajStat软件中的后向轨迹计算模块与潜在源贡献因子分析（PSCF）方法, 对研究区降水的水汽来源进行了分析, 并结合水汽通量等方法进行了补充分析。结果表明： 降水同位素呈夏高冬低趋势, 大气水线斜率（8.02）和截距（11.02）均高于全球大气水线的斜率（8.00）和截距（10.00）, 存在温度效应（δ¹⁸O=0.43x-10.82, r=0.54, P<0.0001）, 不存在降水量效应（δ¹⁸O=-0.05x-7.81, r=0.03, P<0.0001）; 研究区降水受多种水汽影响, 西风水汽影响最大。夏季除受西风水汽影响外, 还受东南季风水汽影响显著且水汽来源复杂; 研究区夏季的潜在蒸发源地集中在一些相对湿度和蒸发量较大的地区, 如祁连山区、 河西地区、 柴达木盆地北部、 青藏高原东南部及酒泉地区西南部等; 当降水量小、 温度高时, 持续性降水的大气水线方程的斜率和截距较小, 暴雨稳定同位素值较贫化, 受东南季风水汽影响最大, 其次是北方和西风水汽, 多种水汽辐合是暴雨事件发生的必要条件。     

青藏高原40年来降水量时空变化趋势

利用青藏高原及其周边的97个气象台站1961-2000年的逐月降水量资料,以Mann-Kendall趋势检验方法结合主成分分析,分析了高原降水量40年来的时间变化趋势和空间演变特征,并探讨了其变化趋势的区域分异因素和可能的趋势突变时间。结果发现,高原站点40年年降水量大部分表现为增大趋势,只有青海东南部和南疆及西藏部分站点出现减小趋势,这一时间变化趋势的空间分布则大致表现为高原中东部和南北的反向变化,同时高原站点冷季降水量增大趋势明显;以冷、暖季降水量的第三载荷向量场分异进行的分区在10年年代际和逐年变化中都有明显体现,暖季区域分异因素的主要相关区域降水量变化趋势与相应载荷向量的时间变化相关显著,在1989年出现可信的突变时间点;冷季相关分异区域的降水量变化趋势在1987年出现明显增大趋势,同样与载荷向量的时间变化相关显著,但突变时间点检测不明显。     

疏勒河流域山前区降水量变化趋势分析

选取疏勒河流域山前代表站党城湾、昌马堡、鱼儿红、玉门市站1978-2014年实测逐月降水与气温资料。利用距平分析法、坎德尔秩次相关检验法、皮尔逊Ⅲ型降水量频率曲线、降水量模比系数等相关水文统计方法对流域内山前区降水量、年均气温变化趋势进行分析,结果表明山前区降水量有自东南至西北递减的趋势,降水量年内分布不均匀,年际分布呈周期性增减过程,山前区降水量与年均气温长系列变化呈增加趋势     

气温、降水量和人类活动对长江流域植被NDVI的影响

为了了解气温、降水量和人类活动对流域植被NDVI(normalized difference vegetation index)的影响,以长江流域为研究区,运用一元线性回归分析法和Theil-Sen Median趋势分析法研究了长江流域气温、降水量和植被NDVI变化特征,同时利用相关分析法和残差分析法探讨气温、降水量和人类活动对植被NDVI变化的影响.结果表明:1960—2015年长江流域年平均温度显著上升,而降水量的变化趋势并不显著;1982—2015年流域NDVI呈显著增加趋势;1982—2015年流域NDVI与气温的相关性较高,然而与降水量的相关性并不显著;人类活动使流域NDVI增加的区域主要分布于流域北部、东南和西南部分地区,而使NDVI下降的区域位于流域中西部区域和长三角地区.气温对长江流域植被NDVI变化的影响大于降水,气候变暖和人类活动对流域生态环境具有一定程度的影响.      

近40年来新疆策勒绿洲气候变化特征分析

利用策勒县气象站1961～2000年气温和降水观测资料,以回归分析、趋势线分析、5年滑动平均等方法分析了位于昆仑山北麓的策勒绿洲近40年来气温和降水的年际变化、季节变化及变化特征.分析结果显示:(1)近40年来策勒绿洲年均气温总体呈增加趋势,年均气温线性倾向率为0.27℃/10a.从20世纪60年代,气温在平均值附近波动降低,自70年代以来波动较大,并明显升高.气温波动基本上与我国西北地区气温变化趋势一致.年内气温变化存在季节差异,夏、秋和冬三个季节气温均呈上升趋势,春季的气温呈下降趋势,其中冬、秋两季对全年平均气温增加贡献较大.(2)近40年来策勒绿洲年降水量总体呈减少趋势.年均降水量线性倾向率约为-0.63mm/10a,结果与我国西北地区气候由暖干向暖湿转变的趋势相反.20世纪60年代年降水在多年平均值附近波动.增减不明显,自70至80年代渡动较大,先减后增,到90年代低水平波动,变干趋势明显.年内降水量变化有明显的季节差异,除了夏季外,春、秋、冬三个季节降水均呈减少趋势,减少幅度从大到小依次为冬季、秋季和春季.     

气候变化与人类活动对渭河源区近30年径流量影响研究

利用渭河源区渭源水文站和气象站1981—2010年气温、降水、蒸发以及径流实测资料,运用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对水文气象要素变化趋势进行检验,利用双累积曲线以及累积距平曲线找出年径流量突变年份,运用定量分析法计算气候变化与人类活动对径流量变异的贡献程度。结果显示:渭河源区年均降水量与年径流量均呈减少趋势,年均气温与年蒸发量呈显著上升趋势;渭河源区年均气温、年均降水量、年蒸发量、年径流量均发生显著性突变;年均降水量与年径流量相关性最高,降水量是影响渭河源区年径流量衰减主要气象因素;气候变化与人类活动对径流量变化的贡献率分别为23.2%和76.8%。人类活动是渭河源区流域径流量变异的关键驱动因素,对径流量变化的影响远大于气候变化影响程度。     

青海高原不同生态功能区气候突变时间的比较分析

根据地理位置和地貌特征将青海省划分为东部农业区、 环青海湖区、 三江源区和柴达木盆地4个生态功能区, 利用这4个生态功能区1961-2010年的月平均气温和降水量资料, 对年和四季的平均气温及总降水量进行了突变检测.结果表明: 4个生态功能区年平均气温和四季气温都呈显著的上升趋势, 其中冬季气温上升最明显, 其次为秋季, 春季和夏季相对较小.气温突变时间检测表明, 年平均气温为柴达木盆地的突变时间最早, 其次为东部农业区和环湖区, 三江源区突变时间最晚.不同生态功能区四季气温突变时间不尽相同.年降水量除柴达木盆地上升趋势明显外, 其余三个地区变化趋势都不明显; 四季降水量变化趋势除冬季降水量变化明显(除东部农业区)外, 其余三季变化趋势基本不明显.降水量突变信号较气温突变信号弱, 只有个别地区的个别季节降水量发生了突变.     

水汽源区变化对陕西关中降水稳定同位素的影响

基于关中地区7个站点的降水同位素及气象数据,分析了δ~(18)O的时空特征及环境效应,模拟出代表站点的气团运移轨迹,利用向外长波辐射(OLR)数据研究水汽源区变化及对夏半年降水稳定同位素的影响。结果表明:δ~(18)O有着较为明显的季节性变化规律,由春季到冬季逐渐下降,空间分布则呈由东南向西北递减的趋势;大气降水线方程表现出明显的过渡性区位特征,夏半年以降水量效应为主;水汽主要通过西北与东南两个水汽通道输送,青藏高原的热力、动力性质对水源差异产生了较大影响;水汽源区变化与对流层中上部水汽含量场都与稳定同位素特征、水汽运移轨迹有着较强的对应关系,8、9月形成于西太平洋的热带辐合带(ITCZ)使东南季风成为夏季关中地区主要的水汽输送通道。     

祁连山地区大气水循环研究(Ⅰ):空中水汽输送年际变化分析

通过与探空站资料比较,在分析NCEP I、NCEP II和ECMWF再分析资料整层相对湿度变化趋势和显著性水平的基础上,应用NCEP I再分析资料和1960-2010年气象台站观测资料,研究了祁连山地区过去51 a来空中水汽输送变化特征,分析了水汽输送发生变化的原因,并探讨了该地区夏季降水与东亚季风、南亚季风、南海季风、西风带和副热带高压等季风指数之间的关系.结果表明:祁连山地区的空中整层水汽含量在1960年代下降趋势明显,之后近40多年基本保持稳定,总体表现为下降趋势.水汽净收支整体表现为明显的下降趋势,说明过境水汽留在祁连山地区的数量在减少.其中,经向水汽整体表现为北风输送,为"+"值,对水汽净收支的贡献为"正",呈下降趋势;纬向水汽整体表现为西风输送,为"-"值,说明对水汽净收支的贡献为"负",表现出的下降趋势说明纬向流失的水汽在减少.进一步分析显示,祁连山地区水汽净收支减少的直接原因是由风速减小导致流入本区域的水汽输送量减少引起的.地表到300 hPa平均风速显示,纬向风速率1990年代比1960年代减小了13.2%,经向风速率1990年代比1960年代减小了10.5%.夏季降水量与各季风指数的相关性表明,祁连山西部、中部和东部降水均未与各季风指数有较好的相关关系,该地区特殊的地形作用和环流条件及该研究关注的季节和时间尺度是产生这一结论的主要原因.     

甘肃黄河流域与疏勒河流域降水径流变化特性对比分析

分析了甘肃黄河流域及内陆河疏勒河流域降水径流的年际变化特性。结果表明,黄河流域降水量与径流量变化一致,总体呈现减少的趋势;内陆河疏勒河流域降水量与径流量的变化趋势不一致,降水量呈总体减少趋势,径流量为总体增加趋势。两流域径流补给来源有差异,黄河流域径流补给来源为降水,疏勒河流域径流主要补给来源除降水外,与气温升高融雪水增大有关。