辽宁区域性冷空气多时间尺度变化特征及影响因子

使用辽宁省58个气象观测站1961年9月-2015年4月气温资料、国家气候中心气候监测指数和NCEP分析资料,分析了辽宁区域性冷空气的多时间尺度变化特征及影响因子.结果表明：辽宁区域性强冷空气、寒潮年总频次都呈下降趋势,而中等强度冷空气年总频次呈上升趋势,冷空气强度有减弱的趋势.区域性冷空气过程年总频次存在11a、6a和3a的变化周期,并且1964年发生突变.秋季冷空气活动最频繁,冬季冷空气强度最强.区域性冷空气初日多年平均值是9月23日,终日多年平均是4月5日,初、终日都出现提前趋势.北半球极涡面积指数与辽宁寒潮频次呈明显正相关关系,寒潮偏多月份极涡较气候平均位置偏南、50°N附近70°～180°E之间纬向风明显偏大,是辽宁寒潮增多的影响因子.     

1961—2016年东北地区冬季寒潮事件变化特征及其对区域气候变暖的响应

利用东北地区1961—2016年164个气象台站逐日平均气温和最低气温数据,根据国家标准《寒潮等级》（GB/T 21987—2017）的单站冷空气等级,计算近56年来各单站不同等级冷空气过程的频次、强度、持续日数,应用趋势系数、Mann-Kendall检验、小波分析、相似系数等统计方法,研究了东北地区三种类型寒潮（超强寒潮、强寒潮、寒潮）的气候变化特征。结果表明：三种类型寒潮日数空间分布存在明显的地区差异,高海拔地区相对偏多,低海拔和平原地区相对偏少。年尺度上,1961—2016年三种类型寒潮日数和站次呈减少趋势,减少速率呈现为超强寒潮＞强寒潮＞寒潮;年代尺度上,三者均在20世纪60年代到70年代末期相对偏多,1980年开始进入一个相对偏少的时段,21世纪00年代中期以后有小幅度增加;寒潮日数和站次均存在明显的3~5 a短周期性变化。1961—2016年东北地区冬季气温在空间变化上全区呈一致的增加趋势,66%的站点增温显著,检测到冬季气温的突变点为1981年。东北地区气候变暖后,三种类型寒潮日数和站次均有明显的减少。     

基于MCI的新疆干旱变化特征分析

基于新疆92个国家气象站1961—2019年逐日气温和降水数据,通过气象干旱综合监测指数（MCI）分析新疆干旱过程及干旱强度,结果表明：（1）全疆年平均干旱日数在空间分布特征为：各地轻旱、中旱的年平均干旱日多数分布在研究区西北部,少数分布在研究区东南部;重旱年平均干旱日数以昆仑山脉为轴线,自西向东呈递减趋势,北疆特旱年平均干旱日数大于南疆;（2）年平均干旱强度呈自东南向西北依次加重的分布特征,春、夏季区域间干旱强度空间差异较小,秋季区域间干旱强度差异性较大;（3）干旱强度与其影响范围时序变化特征趋向一致;通过旋转经验正交函数（REOF）的时空分析,将新疆分成三个模态：第一模态南北疆成相反形式的分布特征,第二模态为东西部相反的分布特征,第三模态呈伊犁河谷偏湿的分布特征,且各模态干旱强度随时间变化趋势不同。     

1961—2017年基于地面观测的新疆积雪时空变化研究

选取新疆89个气象站1961—2017年逐日积雪深度观测资料, 分析近60 a新疆冬季最大积雪深度及积雪日数的时空变化特征。结果表明： 新疆冬季最大积雪深度以天山为界, 天山以北多于南部, 北疆北部和伊犁河谷最大达60 ~ 100 cm, 天山山区及天山北坡30 ~ 60 cm, 南疆大部地区不足20 cm; 新疆北部最大雪深多出现在1996年以后, 也是新疆气候由暖干转为暖湿的阶段。近60 a新疆区域尤其是北疆、 天山山区冬季最大积雪深度呈显著增加趋势, 南疆略有增加; 89个气象站中87.6%呈增加趋势, 20个显著增加, 主要分布在天山以北地区。分析不同积雪深度出现的日数, 新疆区域、 北疆地区、 天山山区≤10 cm积雪约占积雪总日数的48% ~ 58%, 10 ~ 20 cm积雪占24% ~ 32%, 20 ~ 30 cm积雪占12% ~ 15%, >30 cm积雪约占5%左右; 南疆地区以≤5 cm积雪为主。新疆区域、 北疆地区以及天山山区积雪日数总体呈减少趋势, 其中≤10 cm积雪日数减少, 尤其北疆显著减少, >20 cm积雪日数显著增加, 南疆变化不明显; 空间变化趋势分布基本与区域变化一致。     

中国西北近45a来极端低温事件及其对区域增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年100个台站逐日最低温度资料,通过百分位法定义了不同台站的逐日极端低温阈值,对近45 a来西北地区逐年极端低温事件发生频次进行了时空诊断,并分析其同西北区域性增暖的响应.结果表明:一致性异常分布是中国西北年极端低温事件发生频次的最主要空间模态;中国西北年极端低温事件发生频次的空间分布可分为以下5个关键区:北疆区、青海北部区、西北东部区、南疆区及青南高原区;年极端低温事件发生频次除了青南高原区表现为微弱的减少趋势外,北疆区、青海北部区、西北东部区和南疆区均表现为显著的减少趋势,并且发生了突变现象.在年极端低温事件发生频次的各主要空间分区中,13～15 a和7～8 a的周期在所有分区中反映得比较清楚;年极端低温事件发生频次对西北区域性增暖呈显著负响应.     

中国北方地区寒潮时空特征及其成因分析

基于中国北方地区269个站点1960 - 2017年逐日气温观测数据与大气环流指数等, 采用线性回归、 相关分析、 反距离加权法（IDW）及熵权法等方法, 探讨了近58年中国北方地区寒潮频次的时空变化特征及影响因素, 进而利用研究区耕地面积、 人均GDP、 农作物播种面积等社会经济统计数据, 从致灾因子、 孕灾环境、 承灾体易损性、 防灾减灾能力四个方面对中国北方地区寒潮进行风险区划分析。结果表明： 近58年来, 中国北方地区寒潮频次总体呈0.2次·（10a）^-1的速率减少, 近58年研究区域共发生了159.7次寒潮, 其中冬季和十一月份寒潮频次最多。高频次出现在吉林省靖宇县、 安图县, 内蒙古阿尔山市、 苏尼特左旗、 苏尼特右旗, 频次高达508次以上, 平均每年8.8次, 最少寒潮频次出现在华北南部, 新疆喀什和阿克苏。不同等级寒潮频次差距较大, 一般寒潮频次最多, 共102.9次。一般寒潮、 较强寒潮、 强寒潮、 特强寒潮与寒潮频次在空间分布上比较相似, 大体呈由南向北增加的分布规律, 东北地区是寒潮的活跃区, 华北地区的活跃区在内蒙古中部, 西北地区寒潮活跃区主要在新疆阿勒泰地区。年尺度而言, 中国北方地区寒潮主要受CA、 APVII、 AO和APVAI的影响, 各季节影响因子有所差异, 春季寒潮主要受CQ和CA的影响, 秋季寒潮与APVII、 CA、 AO关系显著, 冬季寒潮与APVII、 CA、 AO、 SHI均达到显著相关关系。综合风险区划结果表明, 新疆阿勒泰地区、 黑龙江大兴安岭地区、 吉林省东南部以及山东省为寒潮发生的高风险区, 低风险区分布在新疆阿克苏和喀什地区, 与寒潮频次空间分布相吻合。     

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.     

1961-2010年新疆雷暴时空分布及其变化特征北大核心CSCD

利用新疆1961-2010年资料完整的89个气象观测站的雷暴观测资料, 应用数理统计、线性趋势分析等方法, 对新疆雷暴的时空分布和变化特征进行了分析.结果表明： 新疆雷暴分布地域性强, 年雷暴日数山区多于平原, 北部多于南部, 西部多于东部, 天山西段及其两侧是呈带状分布的年雷暴日数分别在46~84 d、25~35 d之间的多雷区和中雷区, 其中, 伊犁河谷的昭苏是新疆年雷暴日数最多的地方, 达83.7 d;雷暴季节性显著, 主要集中在夏季, 占全年的77%, 寒冷的冬季很少出现;月雷暴日数呈现单峰型分布, 7月达到最大值, 全疆平均雷暴日数为6.1 d;雷暴初日普遍出现在2-4月, 雷暴终日出现在9-12月.1961-2010年新疆及其北疆、天山山区、南疆各分区年平均雷暴日数均显著减少, 减少速率分别为1.28、1.53、1.90、0.82 d·（10a）-1;空间分布表现为1961-2010年全疆大部分地区呈减少趋势, 北疆减少趋势大于南疆, 仅天山山区及其两侧以及南疆西部的个别地方呈弱的增加趋势;年代际变化趋势总体表现为逐年代减少;春、夏、秋季雷暴日数均呈现减少趋势, 夏季减少趋势最明显, 其空间分布与年雷暴日数相似;新疆及其各分区月雷暴日数以减少趋势为主.     

2002-2011年新疆积雪时空分布特征研究北大核心CSCD

基于2002-2011年的MODIS积雪产品数据, 对新疆积雪的年际变化特征、年内变化特征及空间分布特征进行了分析.结果表明： 年内积雪从10月中旬开始建立, 于1月面积达到最大, 7月面积达到最小.其中, 冬季积雪面积所占比例最大, 夏季最小. 2002-2011年新疆积雪面积总体上呈减少趋势. 其中, 春季和冬季为减少趋势;夏季的积雪由于其基本上都是高海拔的永久性积雪, 故比较稳定, 变化趋势不明显;秋季为上升趋势.新疆积雪空间分布极不均匀, 北疆积雪分布明显多于南疆.山区为积雪覆盖频次的高值区, 盆地为积雪覆盖频次的低值区.永久性积雪在阿尔泰山脉分布较少, 主要分布在天山山脉和昆仑山脉.就永久性积雪面积而言, 分布在海拔5 000~6 000 m的面积最大, 其次是海拔4 000~5 000 m, 再次是海拔6 000~7 000 m.     

新疆40a来气温、降水和沙尘天气变化

根据1961-2001年新疆代表北疆的8个气象站、天山山区的8个气象站、南疆的8个气象站的实测资料, 分析了40 a来新疆气温、降水、沙尘暴、扬沙、浮尘年代际变化特征.结果显示: 40 a来新疆气温呈明显上升趋势, 后10 a(1991-2000年)比前30 a平均气温升高, 北疆偏高0.8℃, 南疆和天山山区均偏高0.℃; 降水变化的总趋势是增湿明显, 后10 a与前30 a相比降水增加, 南疆偏多20.4%, 北疆偏多11.3%, 天山山区偏多9.8%; 南疆与北疆各类沙尘天气年际变化趋势基本相似, 80年代以来呈减少趋势; 南疆沙尘暴、扬沙、浮尘总日数之和与同期的温度、降水在春季有相对较好的线性相关关系.     

1961 - 2018年河西走廊寒潮频次时空变化特征及其环流影响因素研究

寒潮是我国北方地区冬、 春、 秋季节常见气象灾害之一, 产生的危害严重影响社会经济发展和人们生产生活。河西走廊生态环境脆弱且处于寒潮影响的重要区域, 揭示河西走廊寒潮频次时空变化特征可以为农牧业防灾减灾提供参考。基于1961 - 2018年河西走廊12个气象站逐日最低气温数据, 采用数据统计和空间可视化表达方法, 分析近60 a河西走廊寒潮频次时空变化特征, 并探讨北极涛动（AO）异常与寒潮频次的响应关系。结果表明： 从时间上看, 河西走廊的寒潮主要发生在10月至4月, 其中11月、 12月、 4月为寒潮高发时期, 近60 a河西走廊寒潮频次呈现出下降的趋势, 其中在20世纪80年代出现明显的低值, 下降趋势在季节上表现为秋季>春季>冬季; 河西走廊寒潮发生频次具有显著的空间差异, 其中西部地区最多, 东部地区居中, 中部地区最少; 北极涛动（AO）强弱与河西走廊寒潮频次变化具有时空响应关系, 当AO处于负相位时, 河西走廊各气象站寒潮发生频次较多, 并且在河西走廊东部和西部表现的较为明显。     

青藏高原东北部寒潮次数时空变化特征研究

基于青藏高原东北部1961 - 2015年68个国家气象站点的逐日气温观测资料, 统计了各站月、 季、 年不同时间尺度的寒潮次数, 并用气候诊断方法分析了寒潮次数时空变化特征。结果表明： 在时间尺度上, 20世纪60年代至21世纪00年代, 寒潮各年代的年平均次数大致经历了“多 - 多 - 多 - 多 - 少”的变化过程; 1961 - 2015年青藏高原东北部寒潮年次数的平均值为2.6次, 以0.192次·（10a）^-1速率呈显著的减少趋势; 1981年为突变点, 2005 - 2015年为显著的减少时段, 而1961 - 2004年为较弱的减少时段; 春、 秋、 冬三季寒潮次数的平均值分别为0.7、 0.7、 1.2次, 秋季减少趋势通过了显著性检验, 2月和11月减少的趋势最为明显。在空间尺度上, 年度、 春季、 秋季寒潮次数显著减少的站点数量分别达19、 44和21个。寒潮年次数减少的这种变化特征与青藏高原地区20世纪80年代气候变暖以来气温明显升高的趋势基本一致。     

新疆43a来夏季0℃层高度变化和突变分析

采用1960-2002年新疆11个探空站逐日观测资料,按气候特点和径流情况把新疆划分为阿尔泰山西坡,天山北坡,天山南坡,昆仑山北坡,北疆西部5个区域,分析了43a来新疆夏季0℃层平均高度变化趋势和空间分布差异.结果表明:新疆夏季0℃层平均高度43a来总体呈上升趋势,20世纪60年代经历了一个明显下降的阶段,70年代变化相对平缓,80年代初开始上升,90年代初以后上升明显,表现为突升,但均未发生显著气候突变.新疆除了昆仑山北坡0℃层下降外,其余均为明显升高;升幅从南向北、从西向东增加.尽管各地变化不尽相同,但80年代初至今的上升趋势和90年代初期开始的涌升现象较为一致.0℃层高度的上升意味着高空中低层大气气温在升高,说明新疆近年来不仅近地面气温在升高,高空同样气温在变暖.     

Comparative analysis of the cold surge characteristics over China before and after 2000北大核心CSCD

Based on the daily minimum temperature data in China from 1961 to 2018, using n-order polynomial fitting, sliding t-test, empirical Orthogonal Function analysis, Morlet wavelet transform and other methods, this paper reveals the temporal and spatial distribution characteristics of the number of cold surge (CS) day, CS frequency and CS intensity by time and region. The results are as follows. On a national level, the number of CS day, CS frequency, and CS intensity decreased from 1962 to 2000. Specifically, the trend of every element of CS has changed from a previous decrease trend to an increase trend, and the inflection point was around 2000. The CS activity occurred more frequently, became more strengthen, and last for longer time after 2000. There are obvious spatial differences in the number of CS days, CS frequency, CS intensity and their changing trends in China. The number of CS days and CS frequency reach the maximum value in northeast China and northern Inner Mongolia. Meanwhile, the CS intensity value is low in the southeast China and high in the northwest China, with the exception of southern Xinjiang. The changes in the number of CS day and the CS frequency are mainly manifested as the “Northeast, Southwest Reverse Pattern”, the CS intensity is mainly manifested as the “Uniform Change Pattern”. The number of CS day, CS frequency, and CS intensity did not change significantly after, but a significant transition point was detected in 1980. On a regional scale, from 1962 to 2018, the number of CS day, frequency and intensity of cold surge in all regions showed a decreasing trend, while they increased after 2000. In the northern and northeastern of China, mean of three elements of cold surge increased after 2000. The transition year was different in different regions. The transition year of three elements of cold surge in Northeast China were the earliest. Mean value of the number of CS day, CS frequency, and CS intensity have an oscillation period of 3~5 years in total China and all regions. In addition, the periodic oscillations of the number of CS day and CS frequency in all regions are basically the consistent. © 2022 Science Press (China).     

大尺度驱动因子对新疆极端冷事件的单一与耦合影响

全球变暖背景下,偶发极端冷事件产生的重大灾害损失不容忽视。探究区域极端冷事件的大尺度驱动因子的耦合影响,对预估和应对气候变化产生的极端灾害具有重要意义。本文基于新疆1961—2016年53个气象站点的逐日气温资料,通过反距离加权等方法对极端冷事件的时空演变特征进行分析;利用交叉小波变换对6个极端冷指数与大尺度驱动因子——北极涛动（AO）、北大西洋涛动（NAO）和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）进行多尺度分析;使用参数假设检验对大尺度驱动因子单一/耦合模态下的冷指数变化进行统计学显著性检验,随后对大尺度环流机制进行距平合成分析。结果表明：年均冷指数在时间尺度上均有显著性变化,新疆气温有明显的变暖趋势;空间尺度上冷指数在北疆、东疆和伊犁河谷地区的变化幅度远大于其他区域,存在空间差异性。AO、NAO与冷指数的相关性较强,ENSO与冷指数相关关系最弱但存在明显的时滞效应,大尺度驱动因子对极端冷指数的总体影响程度为AO>NAO>ENSO。单一模态下,极端冷事件在AO负位相、NAO负位相和La Ni?a事件期间易发生。耦合模态下,EI Ni?o-AO正位相和EI Ni?o-NAO正位相配置下冷日日数偏多;EI Ni?o-NAO负位相配置时极端低温值更小;La Ni?a-AO负位相和La Ni?a-NAO正位相时极端冷事件发生的可能性更大。EI Ni?o（La Ni?a）事件对AO（NAO）有一定的调制作用。新疆极端冷事件更易出现在La Ni?a-AO负位相、La Ni?a-NAO正位相时期,成因与亚欧大陆中高纬度位势异常导致冷空气路径偏西、乌拉尔阻塞加强与偏北气流影响新疆有关。     

天山南坡黄水沟与清水河寒区流域极端水文事件对气候变化的响应

冰川、积雪和冻土变化产生的水文效应对下游水资源供给具有重要影响,近几十年来新疆区域洪水呈显著加重趋势,尤其是南疆区域洪水明显加剧. 以天山南坡黄水沟与清水河寒区流域为研究区域,通过分析水文站极端水文事件,结合流域上游山区巴伦台气象站资料,研究了高寒山地流域在气候变化背景下极端水文过程出现时间、年最大和最小径流的响应特征. 结果表明：1986年是水文过程的突变点,从1986年开始随着降水、气温的增加,河流径流量呈增加趋势;最大年径流出现时间从6月中下旬推迟到7月下旬;最大径流和最小径流与年径流量呈正相关关系,最大径流与夏季降水关系密切,而最小年径流与冬春季的气温关系密切. 随着1986年以来的气温升高,冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显,也使年最小径流明显增大;1986年以来降水变化决定着年径流量增加,使年最大径流集中出现在夏季且量级增大. 总体来讲,20世纪80年代中期以后山区河流年极端洪峰量增大,洪水量增多,年际间变化幅度明显增大,从而对下游造成更严重的灾害. 因此,加强气候变化对寒区流域水资源和洪水灾害的影响评估,使科学技术在减灾方面发挥主导作用.