1961-2017年青海高原降雪时空变化分析研究

基于1961-2018年青海高原47个台站观测资料,分析了青海高原降雪量、降雪日数的时空演变特征,结果表明：青海高原地区降雪量呈明显的减少趋势,每10年减少3.7 mm,其中1981-1989年、1990-1999年为降雪量偏多期,2000年以来为降雪量偏少期;近57年来青海高原降雪平均日数为11～43 d,青海高原降雪日数及各量级降雪日数总体均无明显趋势性变化,但存在阶段性变化;青海高原降雪量及降雪日数除常年干旱区柴达木盆地均为低值区外,其余地区高海拔地区多于低海拔地区,南部多于北部;青海高原月平均降雪量呈“U”型分布,而月平均降雪日数呈单峰型分布,降雪日数在冬季中末期偏多,春季偏少,其中小雪以上量级降雪日数易发生在秋末冬初,冬末向春季转换的时段内;近57年来青海高原降雪量在2002年前后存在明显的突变现象,其中青南牧区、青海湖地区及东部农业区年降雪量分别在2001年,1996年以及1996年前后存在明显突变现象,柴达木盆地降雪量无明显突变现象;而青海高原降雪日数在2000年前后存在明显突变现象,其中青南牧区1980年、2001年前后存在明显的突变现象,其余3个地区降雪日数无明显突变现象。     

1971-2010年青海高原不同功能区可降水量的变化特征

利用1971-2010年青海省境内43个气象站的降水量和水汽压月资料, 运用整层大气可降水量经验公式, 计算了青海高原东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地4个不同生态功能区的可降水量和降水转化率. 结果表明: 不同生态功能区可降水量均呈单峰形态分布, 均在夏季达到最大值; 降水转化率在三江源区和东部农业区呈双峰分布, 柴达木盆地和环青海湖地区呈单峰分布. 不同生态功能区年可降水量近40 a均呈上升趋势, 其中, 柴达木盆地和环青海湖区上升趋势显著; 不同生态功能区年可降水量均发生了突变, 东部农业区发生在1983年, 柴达木盆地发生在1996年, 三江源区和环青海湖区发生在1993年. 可降水量自西向东呈逐渐增加趋势, 降水转化率形成以青海湖区为中心的马鞍形场.     

1961-2010年青海省人体舒适度指数时空分布特征

根据青海省50个气象观测站1961-2010年逐日气象资料, 对人体舒适度指数时空分布特征及其影响因子的权重进行了统计分析. 结果表明: 青海省人体舒适度主要为寒冷、冷、凉、凉爽和舒服等级, 整体呈现冷凉特征, 各区各等级年均日数分布差异较大. 青海省最不舒适的月份是1月份, 其次是12月; 最舒适的月份是7月, 其次是8月、6月. 1961-2010 年青海省人体舒适度指数上升趋势极显著, 与青藏高原气候变化趋势一致. 各区人体舒适度均呈显著上升趋势, 其中, 柴达木地区上升最明显; 春、秋季东部农业区和柴达木地区相似, 环青海湖地区和青南牧区相似, 各区秋季上升趋势均高于春季; 青南牧区各季人体舒适度年际波动幅度较大, 冬季环青海湖地区和青南牧区人体舒适度差异不大. 青海省人体舒适度季节差异明显, 夏季最高, 冬季最低, 春季略高于秋季, 近50 a来四季人体舒适度均呈显著上升趋势, 冬季波动幅度较大.温度(湿度、风速)与人体舒适度指数存在极显著的正(负)相关关系, 温度是影响人体舒适度指数的最主要因子, 风速和湿度主要通过温度影响人体舒适度指数, 且风速的负影响略大于湿度. 东部农业区和柴达木地区风速的负影响较大, 环青海湖地区和青南牧区相对湿度的负影响较大.     

青海高原冬季持续低温集中程度的气候特征及其成因

采用青海高原37个台站1961-2010年逐日气温数据, 着重讨论了持续3 d及以上低温过程集中程度的变化特征及其发生机制.结果表明: 低温集中度(LTCD)和集中期(LTCP)具有表征低温在时空场上非均匀性的较好分辨力; 近50 a青海高原冬季低温事件及其集中度均呈逐年明显减少趋势, 集中期明显提前; 利用REOF结合CAST方法分区并探讨了影响青海不同区域低温集中度的主要环流系统及因子, 发现影响柴达木盆地的主要系统为极涡和北大西洋涛动, 而青南牧区主要是由于局地气候反馈机制影响; 唐古拉地区的主要影响系统位于极区、 乌拉尔山地区及东部鄂霍次克海附近; 与东部农业区的相关体现为自西向东呈"+ - +"波列型分布, 反映冷空气不断东移过程中受东部高压阻塞, 在东部农业区堆积, 形成冷空气过程从而造成该地区集中度偏高.     

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.     

基于灾损评估的青海高原冰雹灾害风险区划

利用青海高原1961-2010年42个气象站逐次冰雹过程及其灾情信息, 采用滑动平均、 标准归一化及线性回归等方法, 在分析致灾因子危险性、 承灾体易损性评估指标的基础上, 建立了冰雹灾害区划模型, 并结合ArcGIS9.3平台得到青海高原冰雹灾害风险区划图. 结果表明: 青海东部农业区、 环青海湖地区、 柴达木盆地东部及三江源地区中东部为易受冰雹灾害影响的特高风险或高风险区域; 祁连山地区为中风险区, 而低风险区则位于柴达木盆地中、 西部. 区划结果与历史冰雹灾情基本吻合, 旨在为该区防灾减灾提供科学依据.     

基于灾损评估的青海省牧草干旱风险区划研究

在全球气候变暖的大背景下, 表现出温度升高、 降水变率加大的区域响应, 造成极端天气气候事件、 气象灾害加剧. 基于青海省1961-2010年47个气象站和20个农气站的气象资料、 牧草的实际产量以及牧草的理论产量等资料, 采用相关分析、 线性回归等方法, 在分析致灾因子危险性、 牧草相对产量的基础上, 确定了青海省牧区牧草干旱风险评估的实际阈值.通过海拔、 经度、 纬度、 牧草旱灾发生频次的拟合方程, 结合GIS平台对青海省牧草干旱进行风险区划.结果表明: 青南牧区西部、 环青海湖地区、 柴达木盆地东部边缘地区、 祁连山地区为易受旱灾影响的特高风险或高风险区域;青南牧区西南部为中风险区域;低风险区域主要在青南牧区东南部, 区划结果基本上于历史旱灾的实际情况相吻合, 区划结果旨在为青海省牧区牧业良性发展提供科学依据.     

青海省春小麦干旱灾害风险评估与区划

基于青海省1961-2010年47个气象站和8个农气代表站气象资料、 干旱灾情资料的收集和整理, 分析了春小麦生育期土壤相对湿度与降水距平百分率的关系, 确定了青海省春小麦不同生育期干旱风险评估的实际阈值, 并对青海省春小麦不同生育期干旱进行风险区划.结果表明: 在青海省春小麦营养期, 轻旱易发生在祁连山地区、 青海湖地区西南部及东部农业区的少数地区, 轻旱的频率大都在15%以上; 中旱易发生在柴达木地区大部及东部农业区大部, 频率大都在10%以上; 重旱和特旱出现频率均在柴达木盆地西部较高, 频率分别为10.7%、 34%以上.生殖期的轻旱易发生在祁连山地区, 频率在15.3%~23.3%之间; 中旱易发生在青海湖地区南部及东部农业区少数地区, 频率大都在4.0%~5.7%之间; 重旱频率从东南部到西北呈现带状递减趋势, 频率最高的主要发生在东部农业区, 出现频率为8.3%~9.6%; 特旱易发生在柴达木盆地地区, 出现频率为27%~44.3%之间.产量形成期的轻旱、 中旱、 重旱均易发生在东部农业区, 频率分别为2.3%~3.3%、 8.7%~13.3%、 6.0%~9.0%之间, 特旱易发生在柴达木地区, 出现频率为43.3%~51.3%之间.     

近50a来青海水文要素变化特征分析

对青海省境内降水、径流、水面蒸发站观测资料的分析,结果显示年降水量在昆仑山、巴颜喀拉山、达板山以北,阿尼玛卿山、日月山以西的地区呈增加的趋势,且以柴达木盆地增幅较大,以东的黄河流域降水略有减少;以南的长江流域变化趋势不明显.年径流量在柴达木盆地南部、昆仑山北麓呈较明显增加的趋势,盆地北部诸河、长江流域、大通河变化趋势不明显,其它地区包括青海湖、黄河及其支流(不含大通河)呈减少的趋势.水面蒸发量除个别站点外,呈明显下降的态势,而且减幅较大,下降的幅度西部地区大于东部地区.与此对应是全省的干旱指数明显变小,湿润程度有所增加.     

青海高原1961-2013年积雪日数变化特征分析

应用1961-2013年逐日积雪深度及气象要素资料,采用REOF、多元线性回归等方法,分析了青海高原积雪日数时空分布特征,探讨了各季节积雪日数与气温和降水的关系.结果表明：（1）青海高原积雪日数呈先增加再减少的变化趋势,1961年至20世纪90年代末呈增加趋势,其中1982年达到峰值为44天,2000-2012年呈减少趋势.（2）青海高原积雪时空分布不均,地域差异大,分为六个积雪气候区,主要特点为高原南部积雪日数最多且呈显著增加趋势;东部农业区、西部柴达木盆地积雪少且呈下降趋势.（3）冬、春季积雪日数有上升趋势,冬季较显著;秋季积雪日数有下降趋势.（4）各季节平均气温均呈上升趋势,是影响秋、春季积雪的关键因子;冬、春季降水量呈上升趋势,是影响冬季积雪的关键因子.青海高原冬、春季有暖湿化趋势.     

1961-2010年青藏高原降水时空变化特征分析

利用青藏高原69个气象台站的降水量资料,采用旋转经验正交函数分析（REOF）、线性趋势分析和累积距平法,系统地研究了1961-2010年青藏高原降水的时空变化规律,揭示了青藏高原不同区域降水变化的差异性.研究表明：近50 a来青藏高原降水量总体呈现增加趋势,增长率为6.7 mm·（10a）^-1;青藏高原降水季节分配极不均匀,雨季和旱季非常明显,雨季降水占有主导作用;青藏高原降水由东南向西北递减,而且年际变化具有一定的多元化特征;青藏高原降水量变化空间分布差异显著,采用REOF法将整个高原划分为10个小区,每个小区降水变化都具有不同的特征,除了青海东北部区和青海东南部-川北区降水呈减少趋势外,其他8个小区降水均呈增加趋势.     

1960—2017年河西地区降水时空变化特征

利用1960—2017年日降水量资料,采用线性倾向趋势分析、滑动分析和泰森多边形法等,对河西地区多年降水时空变化特征及不同量级降水日数及降水强度的变化趋势进行了研究。结果表明：河西地区年均降水量为99.0 mm,呈现明显的逐年上升趋势,平均倾向率为8.72 mm?（10a）^-1,月降水量为单峰分布,5—10月夏秋汛期降水量占年降水量的89.2%,各季节降水量均呈现显著上升趋势;年均降水日数为36.7天,呈现明显的上升趋势,增幅为3.18 d?（10a）^-1,降水日数主要分布在夏季,约占总降水日数的54.6%;平均降水强度为2.70 mm?d^-1,呈现减弱趋势,变化速率为-0.04 mm?d^-1?（10a）^-1;零星小雨和小雨降水日数均呈现增加趋势,而二者平均降水强度均为下降趋势,小到中雨降水日数和降水强度呈现增加趋势,中雨及以上的降水变化趋势不明显。     

1961-2015年青藏高原降水量变化综合分析

降水量及其季节分配与降水形式变化一直是全球气候变化研究的热点之一。使用青藏高原72个气象站点1961-2015年的逐日降水量资料,基于趋势、波动特征和极端事件相结合的新视角,全面剖析了该地区近55年降水量的趋势、波动与极端事件变化。结果表明：（1）时间上,近55年青藏高原年降水量、年最大日降水量和一年中日降水量≥ 10 mm的天数分别以6.59 mm·（10a）^-1、0.33 mm·（10a）^-1和0.26 d·（10a）^-1的速率显著增加,增幅分别达到36.2 mm、1.8 mm和1.4 d。（2）空间上,过去55年青藏高原绝大部分地区年降水量增加,不稳定性增强。但波动变化存在较大的地区差异,广大的中西部地区年降水量波动缓慢增强,而高原东部地区自北向南波动快速增强区与快速减弱区相间分布,极端降水强度与频数亦有类似的变化格局。（3）趋势、波动与极端变化三者组合预示,青藏高原东部的祁连山地区、柴达木盆地东部、青海湖流域与长江源区极端降水事件将明显增加,高原中西部地区发生强降水的可能性亦增加,而高原东南缘地区干旱事件将增多。     

中国极端降水事件的频数和强度特征

使用1951-2004年中国738个测站逐日降水资料,采用百分位的方法定义极端降水事件的阈值,分析了不同持续时间的极端降水事件的时空分布及变化趋势特征。结果表明,极端降水事件多发于35°N以南,特别是在长江中下游和江南地区以及高原东南部,且在这些地区极端降水事件持续时间也较长。季节分布上,主要出现在夏季,以低持续性事件为主。在中国东部地区,持续时间越长的极端降水其强度往往越强。趋势分析表明,全国持续1d极端事件的相对频数具有上升趋势而平均强度具有下降趋势,其空间上均表现为全国大部分上升、华北和西南等地下降的趋势。持续2d以上极端事件在长江中下游流域、江南地区和高原东部等地区有显著增多和增强的趋势,而在华北和西南地区有减少和减弱趋势,但全国平均的趋势不显著。     

我国西南山区降雨侵蚀力时空变化趋势研究

降雨是我国西南山区土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,研究降雨侵蚀力的时空变化趋势对我国西南山区土壤侵蚀的监测、评估、预报和治理具有重要意义。利用1960—2009年129个气象站逐日降雨量资料,计算出西南山区各气象站逐年降雨侵蚀力。采用趋势系数、气候倾向率和克吕格插值等方法对西南山区降雨侵蚀力50年来的时空变化趋势进行了探讨。结果表明:西南山区降雨侵蚀力空间分布特征与年降水量的空间分布特征一致;西南山区西北部的青藏高原区域降雨侵蚀力年际变化明显,变差系数Cv一般高于0.40;西南山区大部地区降雨侵蚀力呈上升趋势,说明由降雨侵蚀力引起的土壤侵蚀风险在增加,但在成都平原附近降雨侵蚀力在明显下降;降雨侵蚀力变化趋势系数随海拔高度升高而不断增加,在海拔2 500 m以上地区尤为明显,西南山区西北部的高海拔地区海拔高度对降雨侵蚀力增加具有放大效应。