黑河流域春季降水空间分异性特征及其与黑河流量的相关分析

利用黑河流域13个气象站建站至2012年3—5月降水量资料和黑河莺落峡水文站流量资料,分析了黑河流域春季降水的基本气候特征;通过EOF、REOF、Morlet小波变换等方法,对黑河流域春季降水的时空特性进行了研究;用Mann-Kendall检验法检验黑河流域春季降水序列是否存在突变现象.结果表明:黑河流域春季降水空间分布极不均匀,其空间分布特征是南部为多雨区、北部为少雨区.黑河流域春季降水在第一空间尺度上为全区一致,在第二空间尺度上可分为2个自然气候区,在第三空间尺度上可分为3个自然气候区.从年代际变化来看,21世纪最初10年是近半个世纪来降水最多的10年,20世纪70年代是降水最少的10年;黑河流域春季降水的年际变率十分显著,降水最多的年份是最少年份的6倍多.1961—2012年间河西走廊春季降水发生了明显的突变:2001年出现了一次趋于增多的突变.最显著的周期是4年的短周期、14年和22年的长周期.黑河流域春季各月降水与黑河流量均呈正相关,尤其是春季各月降水滞后1个月的相关和5月份降水的同期相关性显著;春季气温与黑河流量也均呈正相关,特别是春季各月气温的同期相关和3月气温滞后1个月的相关性显著,说明黑河流量的增加取决于前期降水量的增加和同期气候的明显变暖.     

1960-2012年河西走廊中部沙尘暴空间分布特征和变化规律

利用6个常规气象站1960—2012年的沙尘暴观测资料,分析了河西走廊中部近53年沙尘暴日数的年代际、年际、季节、各月变化和空间分布,并用Mann-Kendall检验法检验河西走廊中部沙尘暴序列是否存在突变现象;在分析沙尘暴变化规律的基础上,建立了河西走廊中部沙尘暴日数的均生函数预测模型。结果表明：该地区1960—2012年的沙尘暴日数以11.75 d/10a的倾向率递减;20世纪60年代至80年代中期为沙尘暴多发期,进入80年代末沙尘暴日数开始明显下降;20世纪70年代最多,60年代次之,80年代到90年代中期逐渐递减,从1997年开始到2004年又处于逐渐上升的趋势,突出年份是2001年,此年共21 d发生了沙尘暴天气;20世纪80年代河西走廊中部沙尘暴日数有一明显减少的突变,具体时间是1983年。与沙尘暴日数相关性最强的是年平均气温,呈显著负相关,其次是春季平均气温、冬季蒸发量和春季蒸发量,有5个站点的沙尘暴日数与春季平均气温呈显著负相关、与冬季蒸发量和春季蒸发量呈显著正相关,有3个站点的沙尘暴日数与冬季平均气温和冬季降水量呈显著负相关。据预测,2013-2032年河西走廊中部沙尘暴日数将呈继续减少趋势。     

河西走廊东部极端降水的时空分布及影响因子分析

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验法和和小波分析法,统计分析了河西走廊东部1961-2012年近52 a来暴雨日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部年平均暴雨日数为1.2 d·a-1,多为局地暴雨,暴雨日数时空分布差异大,从南向北、从东向西暴雨日数迅速递减,暴雨最多的地方出现在祁连山北坡迎风坡的古浪县。然而,年暴雨日数变化总体呈上升趋势,其线性倾向率为0.24次·（10 a）-1,年暴雨日数最多年代出现在21世纪00年代,出现15场次;最少的年代出现在20世纪80年代,仅为6场次;区域性暴雨出现最多年代、最少年代与区域性暴雨强度呈相反态势。暴雨日数受季风变化影响显著,出现时段集中在6～8月,占全年暴雨日数的90.3%。其中8月暴雨日数最多,占总次数的48.4%;一日中暴雨主要出现在白天。采用Mann-Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年暴雨日数增加从1963年开始,1985-2012年为显著增加,气候变暖使区域内极端降水出现次数增多。小波分析发现暴雨日数存在9 a和6 a周期。区域内年降水量与暴雨日的变化趋势相同,说明区域内极端降水日数增多导致了年降水量的增加。利用1983-2012年近32 a的NCEP再分析资料,将暴雨出现的高空环流形势归纳为副高西部西南气流型、河套阻塞高压型,大量级暴雨产生在高空河套阻塞高压型中;根据暴雨产生的物理机制,归纳总结出河西走廊东部暴雨产生的物理要素阈值。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

近50年来河西走廊平原区气候变化的区域特征及突变分析

近50年来,河西走廊平原区的气温在20世纪60~80年代偏低,90年代以后明显偏高,其中冬季升温显著,而降水在60年代偏少,70年代最多,80年代又偏少,90年代以后又偏多,2000年以来秋季降水增加显著。在全球变暖背景下,走廊平原区的气温突变明显,而降水突变不明显;区域气温突变比较一致,春、夏、秋季在90年代中后期发生升温突变,冬季在80年代中期发生升温突变,年平均气温在80年代中期和90年代中后期也发生升温突变;降水突变存在一定的区域差异,东、西部降水在60年代中后期发生突变,突变后降水量增多。     

1796—2015年成都雨季降水量序列重建与特征分析

利用清代雨雪分寸记录和现代器测资料,重建了成都1796—2015年分辨率为年的雨季降水量序列。结果表明,过去220 a间成都的平均雨季降水量为838 mm,19世纪20~40年代、80年代到20世纪10年代、20世纪30~40年代降水偏多,19世纪初到20年代、50~70年代、20世纪20年代、50年代到21世纪初降水偏少,并在1879—1880年发生了由少到多的明显突变;降水最多的10 a为1832年、1896年、1898年、1899年、1903年、1907年、1915年、1921年、1937年和1947年,最少的10 a为1814年、1838年、1865年、1868年、1869年、1872年、1930年、1939年、1970年和2002年。成都雨季降水量存在显著的50~75 a周期,和太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation, PDO)指数在50~70 a信号上存在较强的负相关,且与上一年冬季至当年秋季北印度洋的全球海表温度（SST）及当年夏秋季赤道太平洋的SST也存在较强的负相关,SST偏暖（冷）时,雨季降水量往往偏少（多）。     

近60年来西南地区旱涝变化及极端和持续性特征认识

利用1953~2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化旱涝指数,从旱涝的年代际、年际、季节内变化以及极端和持续性特征等方面进行了分析,结果表明：从旱涝的空间趋势变化来看,西南近60 a来秋季和年变化呈显著的一致变旱趋势,而春、夏、冬3季旱涝变化趋势表现出一定的区域性特征;从旱涝的时间演变来看,在温度与降水双重因子驱动下春、夏、秋、冬均表现为干旱化趋势,相比较秋季的干旱化程度最强,而春季的最弱,夏、冬两季相当,而全年的干旱程度比四季的程度更强;从极端旱涝的多时间尺度来看,在年代际和年际尺度上,极端洪涝发生频次逐渐减少,而极端干旱发生频次逐渐增多,从季节尺度看,春、冬两季极端干旱发生频次较多,而夏季最少,极端洪涝发生频次夏季最多,春季次之,秋季最少。从旱涝的持续性特征来看,持续性干旱事件的持续时间有增长趋势,发生频率有增多趋势,发生强度有增强趋势,并且主要发生在冬春两季,而持续性洪涝事件的持续时间、发生强度没明显变化趋势,发生频率有减少趋势,发生的季节也没明显差异。     

近40年气候变化及其空间分异的多尺度研究——以内蒙古自治区为例

利用小波变换对内蒙古27个气象台站40年(1956~1995)的年平均气温和降水数据进行多尺度分析,结果表明,1956~1958是40年中最冷的年份,20世纪60年代初和90年代初是两个主要的气温升高和降水增加时期。在大时间尺度上,气温和降水基本处于相对高值,气温有逐渐增加趋势,部分气象台站的降水有减少趋势;中小尺度上气温和降水变化具有更多的表现形式,体现在气温冷暖变化和降水多少变化的频率和强度上。内蒙古气温变化的空间分布格局具有明显的沿纬度分布的特征,降水变化基本上体现了一种沿经度分布的空间格局。对内蒙古3~5月气候干湿状况研究表明,20世纪50年代末和80年代初是两个相对湿润时期,1994年后气候最为干燥,大时间尺度存在非常明显的气候由湿润到干燥的变化趋势;中小尺度上干湿状况变化较频繁。     

沾益气温和降水的多尺度演变特征

利用1951～2005年沾益气温和降水观测资料,采用DB16正交小波分析了年平均气温和冬春季气温、年平均降水量和雨季、旱季降水量的多时间尺度演变特征。结果表明:年平均气温和冬季气温均具有年际和年代际变化特征,春季气温的年际变化是最显著的,年平均气温的年代际变化、气候基本态的变化相对较强。在气候基本态的变化尺度上,年平均气温和冬季气温都在20世纪70年代发生了变异,春季气温则是在20世纪90年代才发生了变异;在年代际变化尺度上,年平均气温变率相对较弱,冬春季气温变率相对较强。年平均降水量、雨季和旱季降水量都具有年际和年代际变化特征,其中7年以下的年际变化最为显著,其中年平均降水量年际变化、旱季降水量年代际变化以及雨季降水量气候基本态的变化相对较强。年平均降水量和雨季降水量在20世纪80年代以前是相对多雨时段,以后是相对少雨时段。此外,20世纪60年代中期以前年平均降水量和雨季降水量均是逐渐增加的,而20世纪60年代中期以后则在减少。旱季降水量则明显不同,20世纪70年代以前是相对少雨时段,以后是相对多雨时段,近55年来旱季降水量是逐渐增加的。     

Temporal and spatial changes of temperature and precipitation in Hexi Corridor during 1955–2011

This study is focused on the northwestern part of Gansu Province, namely the Hexi Corridor. The aim is to address the question of whether any trend in the annual and monthly series of temperature and precipitation during the period 1955-2011 appears at the scale of this region. The temperature and precipitation variation and abrupt change were examined by means of linear regression, five-year moving average, non-parameter Mann-Kendall test, accumulated variance analysis and Pettitt test method. Conclusions provide evidence of warming and wetting across the Hexi Corridor. The mean annual temperature in Hexi Corridor increased significantly in recent 57 years, and the increasing rate was 0.27℃/10a. The abrupt change phenomenon of the annual temperature was detected mainly in 1986. The seasonal average temperature in this region exhibited an evident upward trend and the uptrend rate for the standard value of winter temperature indicated the largerst of four seasons. The annual precipitation in the Hexi Corridor area displayed an obviously increasing trend and the uptrend rate was 3.95 mm/10a. However, the annual precipitation in each basin of the Hexi Corridor area did not passed the significance test. The rainy season precipitation fluctuating as same as the annual one presented insignificant uptrend. No consistent abrupt change was detected in precipitation in this study area, but the rainy season precipitation abrupt change was mainly observed in 1968.     

不同空间尺度的山洪灾害风险评价模型对比研究

以山洪灾害风险评价的多准则决策模型、最大熵模型、信息量模型三种常见模型为研究对象，选取河西走廊和张掖市为地理区划（大中）、市域（小）空间尺度研究区，构建山洪灾害风险评价指标体系，分别完成基于三种模型的两种空间尺度的山洪灾害风险评价制图，基于甘肃省地质灾害调查与区划报告数据从模型验证、空间自相关、精度对比和尺度效应等角度对比分析三个模型应用于不同空间尺度的适应性，并给出优选模型。结果表明：最大熵模型是河西走廊（地理区划）空间尺度上山洪灾害风险评价的优选模型；多准则决策模型不适用于张掖市（市域）空间尺度评价，且三个模型运行结果均没有河西走廊（地理区划）空间尺度上表现良好；三个模型的尺度效应明显，在地理区划空间尺度上应用较良好，缩小至市域空间尺度上模拟结果误差增大；不同空间尺度上，最大熵模型均优于多准则决策模型和信息量模型，适用于地理区划（大中）、市域（小）空间尺度的山洪灾害风险评价。     

河西走廊春季透雨日期的变化特征

利用甘肃河西走廊25个测站1971-2007年降水资料,采用EOF、REOF、波谱分析方法,对春季第一场透雨日期的空间特征、时间变化规律进行了诊断分析.结果表明:甘肃河西走廊春季透雨日期在空间场上具有较好的一致性,其第一主分量方差贡献占总体方差的36%.但不同地理条件下透雨日期有所差异,大致可划分为3个区,东南部早,西...     

“三北”防护林建设以来河西走廊林地变化的遥感监测

为了对中国\!三北\"防护林工程重点建设区河西走廊的防风固沙林工程建设成效进行客观评估,选取4期Landsat MSS、TM/ETM数据,在GIS技术支持下对1978-2007年期间面状林地的动态进行遥感监测。监测结果表明,整个研究区林地面积呈先下降后上升趋势,表现为1978-1990年林地面积明显减少,1990-2000年林地面积大幅度上升,2000-2007年林地呈缓慢上升状态;在不同空间范围内,山区各县林地变化较为缓和,平原区各县林地变化较为明显。在此基础上,分析不同林地变化特征,得出人为因素是本地区林地变化的主要原因。     

1966—2018年河西走廊春季寒潮频次及影响因子分析

基于甘肃河西走廊15个国家基准基本站点提供的1966年1月1日~2018年12月31日春季（3~5月）逐日最低气温值数据,利用线性回归分析方法、Spline空间插值法和Mann-Kendall趋势和突变检验法,探讨了河西走廊地区1966—2018年春季（3~5月）寒潮频次变化及其影响因子。研究表明：（1） 1966—2018年河西走廊地区春季（3~5月）单站寒潮频次总体呈现下降趋势〔–0.098次·（10 a）^–1〕,其中1980—2010年寒潮频次呈显著下降趋势,2010年之后下降趋势变缓,未通过显著性检验;区域寒潮53 a来频次总体呈缓慢下降趋势〔–0.015次·（10 a）^–1〕。（2） 近53 a河西走廊地区春季三个月中,单站寒潮总量4月>3月>5月,其中4月、5月寒潮频次下降不明显,3月频次下降显著。（3） 空间上,大致以北大河和黑河干流为界,两河中间区域春季寒潮频次低,而北大河以北和黑河干流以东区域则是寒潮高值区,走廊外围地区寒潮频次较高,且大多呈显著下降趋势,寒潮频次与气温距平存在明显负相关关系,内部地区变化趋势不明显。（4） 河西地区春季寒潮频次受气候变暖、地形和大气环流的影响,寒潮频次变化趋势存在地区差异。研究可提高对甘肃河西走廊寒潮演化过程的认知,为河西走廊气候变化的进一步研究奠定基础。     

河西走廊东部沙尘暴气候特征及短时预报

沙尘暴是河西走廊东部多发的灾害天气之一。利用河西走廊东部5个气象站1961-2014年月沙尘暴资料,运用统计学方法分析了河西走廊东部沙尘暴日数的时空分布特征及变化趋势;选取1990-2009年逐日NCEP再分析资料,依据气流的南北配置对沙尘暴天气进行了环流分型;采用诊断方法、因子组合和日常的经验预报等方法对不同层次、不同物理量进行分析和计算,构建了具有经验性的预报因子库,利用线性相关、经验预报和最大靠近原则等诊断分析方法建立了沙尘暴诊断预报模式。结果表明:受天气系统、地形以及海拔等影响,低海拔地区沙尘暴日数多于高海拔地区。年、年代沙尘暴日数呈显著减少趋势,递减率为民勤 >凉州 >永昌 >古浪 >天祝。年沙尘暴日数的时间序列存在着5~6 a的准周期变化,北部年沙尘暴日数发生了突变,而南部没有发生突变。沙尘暴日数月变化也比较一致,峰值出现在4月,谷值出现在9-10月。 沙尘暴日数均为春季最多,秋季最少。沙尘暴的环流形势分为西北气流型、西南气流型和西风气流型。确定了各型沙尘暴的预报指标和阈值,诊断预报模式的预报准确率在73.3%以上,达到了较高的预报水平,填补了沙尘暴精细化预报的空白,可为沙尘暴的业务预报预警提供客观有效的指导产品。     

近50 年来祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化研究

利用1960~2009年的日降水量资料,选用13项极端降水指数,采用线性趋势、10年趋势滑动、Mann-kendall等方法,对祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端降水日数呈增多趋势,极端降水强度呈减小趋势,极端降水总量呈增加趋势,连续干旱日数、连续湿润日数呈减少趋势,一日最大降水量、五日最大降水量呈增大趋势;极端降水变化存在一定区域差异,走廊平原中西部的降水明显增加,降水变率在减小,走廊平原中部极端降水的日数在增多,降水极值在增大,走廊平原祁连山东部的降水在增加,降水极值在增大,但连续极端降水的总量在减少,祁连山中部的降水在明显增加,降水的极端性在明显增大,对气候变暖的响应最敏感;不同极端降水指数分别在20世纪60年代中期、70年代中期、80年代初期、80年代中后期、90年代中期发生了突变,这些突变点与东亚季风、南亚季风、西风环流等大尺度环流系统强弱变化的时间点是一致的。