过去千年中国东部持续性严重干旱事件的模拟研究

文章利用CESM1.1（公共地球系统模式）模式过去千年集合试验结果,对模拟的过去千年中国东部持续性严重干旱事件的时空特征及发生机制进行了初步分析。模式模拟出过去千年中国东部发生了7次持续性严重干旱事件,分别为883~910年、951~977年、1253~1305年、1327~1346年、1471~1488年、1587~1610年和1688~1699年干旱事件,其中仅1471~1488年干旱事件与中国东部旱涝指数对应较好,表明模式对中国东部干旱事件的模拟能力较低。这7次干旱事件均与模拟的ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）负位相状态相对应,揭示ENSO可能对中国东部干旱事件的发生起了非常重要的作用。模拟分析结果显示,1253~1305年干旱事件前期可能主要受火山活动驱动,后期则可能受到太阳活动和自然内部变率的影响。另外,1587~1610年干旱事件后期可能也受到火山活动的影响;883~910年和951~977年干旱事件则完全受自然内部变率的影响。对1327~1346年、1471~1488年和1688~1699年这3次干旱事件,无法分辨外强迫和内部变率ENSO的各自贡献。

     

西北地区东部季节干旱的时空变化特征分析

干旱作为我国西北地区东部影响最大的气象灾害, 可引起农业减产、水资源短缺、土地荒漠化和生态环境恶化等严重问题.在国家新一轮西部大开发战略实施之初, 在全球气候变暖背景下, 有必要对干旱发展的最新特征和演变趋势进行详细分析研究, 为加强防旱、抗旱,促进经济发展提供科学决策依据和参考.采用国家干旱标准综合干旱指数(CI指数), 利用西北地区东部74个气象代表站逐日气温、降水资料, 分析了西北地区东部不同级别干旱日数在各个季节的时空分布和变化趋势. 结果表明: 在气候变暖背景下, 西北地区东部从长期趋势看, 春、夏、秋季干旱呈加剧趋势, 冬季干旱呈减轻趋势. 21世纪以来春、夏季干旱进一步加剧, 尤其是夏季加剧更显著, 而秋、冬季干旱出现了减弱的新趋势. 在西北地区东部主降水期3-11月重-特旱加剧趋势比轻-中旱加剧显著, 南部干旱化趋势比北部更加明显. 尤其是宁夏同心地区春旱加剧非常显著, 已成为西北地区东部重-特旱最严重的地区.对于干旱发展的这一新动态, 必须引起有关部门的高度重视, 采取科学、有效手段加强防旱、抗旱.     

过去5000年西太平洋副热带高压活动的泥炭纤维素碳同位素记录

文章以金川和红原两组泥炭纤维素Δδ13C时间序列值的反向变化来指示西太平洋副热带高压活动变化.结果表明,在过去5000年中,西太平洋副热带高压的活动可分为4个阶段,即西太平洋副热带高压位置在2800～2200B.C.期间持续偏北,2200～600B.C.期间持续偏南,600B.C.～1200A.D.期间在北进与南移之间频繁波动,以及1200～1900A.D.期间再次持续偏北,它们导致降雨量在中国大陆上不同的分布.从约1900A.D.起西太平洋副热带高压的活动似乎又开始一个新的偏南阶段,值得进一步加强研究.     

基于植被指数和土地表面温度的干旱监测模型

干旱是一种周期性发生的自然现象,其发生过程中有关参数如地表覆盖度、温度和土壤表层含水量等可以通过遥感的途径进行定量反演,而这些参数客观地反映了地表的综合特征。综述了运用遥感反演产品---土地表面温度和归一化植被指数在干旱监测中的应用前景和进展,分析了距平植被指数、条件植被指数、条件温度指数和归一化温度指数等干旱监测方法的优缺点,在前人研究的基础上,提出了条件植被温度指数的干旱监测模型,探讨了其应用前景。     

历史时期中国东部年代际干旱模拟的研究进展

本文总结了历史时期中国东部年代际干旱时空特征及成因机制的最新研究进展。作为典型季风区, 中国东部年代际干旱均与典型的弱季风事件相关, 空间特征上呈现出南涝北旱或者全区干旱的模态。成因机制方面, 年代际干旱由气候系统内部变率(PDO、AMO)和外强迫(包括火山活动、太阳辐射、温室气体、人为气溶胶、土地利用等)共同作用引发, 其中, 气候系统内部变率主要对年代际干旱起到触发作用, 外强迫对干旱强度和持续时间起到加剧作用; 此外, 外强迫还通过改变气候系统内部变率的频次和强度来改变年代际干旱的频次、强度、持续时间; 最后, 本文还探讨了历史时期中国东部年代尺度干旱研究中未解决的问题及未来研究方向。

     

本世纪中国西北地区的干旱变化

本文分析了陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆五省区有气象观测资料以来的干旱变化,并与历史时期的变化做了比较。同时还对该地区干旱变化与气温的关系作了分析。     

过去530年中国东部旱涝事件模拟研究初探

利用CCSM2.0.1模式完成的千年模拟试验结果对近530年中国东部区域旱涝事件进行了初步的研究。结果表明模式一定程度能够反映过去530年中国东部降水变化规律,在年代际变化上与旱涝等级资料较为一致。模式能模拟出旱涝事件世纪尺度变化特征以及旱涝事件的群发现象。从模拟结果中发现,过去530年中国东部共发生了3次持续时间5年或5年以上的严重干旱事件,分别发生在1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年; 4次持续时间5年或5年以上的严重洪涝事件,分别发生在1529～1533年、1749～1753年、1926～1932年和1978～1984年。其中,1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年干旱事件以及1749～1753年洪涝事件与旱涝等级序列有较好的对应,说明模式对严重干旱事件具有一定的再现能力,而对严重洪涝事件的模拟能力还有待加强。对个例分析发现,对应较好的3次严重干旱事件发生时期降水空间型态的演化与1749～1753年严重洪涝事件不同,前者前期呈南涝北旱格局,旱区逐年向东、南扩大,后者前期同样也呈南涝北旱格局,但为涝区逐年向东、北扩大。模拟还发现中国东部夏季降水的异常变化主要受夏季风影响,发生严重干旱事件期间夏季风偏弱,发生严重洪涝事件期间夏季风偏强,模拟显示严重旱涝事件期间副热带高压无明显变化。     

中国区域干旱的持续性特征研究

利用1961-2012年中国区域586个气象站的降水、气温、日照时数、相对湿度、风速等资料计算了逐月K干旱指数, 在此基础上, 对全国16个区的干旱持续性特征进行了研究. 结果表明: 华北、河套、西北地区东部、西南地区北部、黄淮及新疆南部地区干旱的持续性较强, 常发生3个月以上的长期干旱过程, 并且容易在旱情解除后的短期内(1个月)再次出现干旱; 而南方、东北和新疆北部地区干旱的持续性较弱, 以1个月的短期干旱为主, 且干旱过程之间的时间间隔相对较长, 大多为3个月以上; 华北、河套、西北地区东部、西南地区北部和南部、以及华南地区的干旱过程在冬、秋季开始的频次最高, 且大部分在春季结束, 而冬、春两季的干旱明显比夏、秋两季偏多. 100°E以西(新疆北部除外)的广大地区干旱过程的开始时间主要集中在秋季, 结束时间集中在春、冬两季; 同时, 冬季和秋季干旱多发, 其次是春季, 夏季出现的干旱频次最少.     

2015—2017年南非西开普省干旱事件的时空特征分析

2015—2017年南非西开普省遭受了特大干旱冲击,造成了城市可用水资源的极度短缺,使其首都开普敦市成为人类历史上首个面临“零日”灾难（关闭该城市水龙头的确切时间）威胁的现代城市。但此次灾害的多种致灾因素的交互机理和过程尚不明确,人为供用水管理如何科学应对自然降水变异的模式有待进一步挖掘。因此,通过气象干旱、水文干旱和城市供用水管理3个维度挖掘其中的关键阶段、空间分布和管理效益。结果表明：(1)西开普省2015—2017年气象干旱面积和强度显著增加,且2017年5月干旱情况最为严重。相比于标准化降水指数,标准化降水蒸散指数检测到的干旱更为显著。(2)西开普省的水文干旱在2017年5月最为严重,这与气象干旱的时空特征规律大体一致,体现出气象—水文干旱迅速传播的特征。标准化径流指数结果与水库储水量变化均反映该地区的水资源缺乏,表明此次干旱事件对严重依赖降雨和水库供水的西开普省产生了显著影响。(3)西开普省政府针对此次干旱演进过程采取了不同等级的用水限制和管理政策,有效推迟和避免了“零日”灾难,但在政治和经济等方面解决用水不平等的问题还值得商榷和改良。研究表明城市干旱问题涉及气象、水文和供用...     

夏季中国东部副高北缘雨带强度年际变化成因:副热带西风异常的动力强迫

根据中国东部副高北缘雨带的气候平均位置季节移动情况,定义了雨带强度指数,并用回归分析证实此指数能够很好地描述初夏和盛夏雨带的强度.基于定义的雨带强度指数分析发现,初夏副热带西风对雨带强度影响显著,但盛夏无显著影响.进一步研究表明,初夏副热带西风的增强通过作用于雨带上空西高东低的气温场使得对流层中层暖平流增强,进而加速上升运动,从而增强雨带;而到盛夏,环流形势的季节变化导致暖平流在雨带强度变化中起到的作用减小,这减弱了副热带西风对雨带强度的影响.     

2018年1月中国东部季风区降雪异常的特征及原因

2018年1月中国东部季风区发生异常的降雪分布及局地的雨雪冰冻灾害。在分析东部季风区降雪时空分布特征的基础上,模拟典型站点的气团移动轨迹,并利用OLR数据研究水汽源区变化及输送过程对降雪异常的影响。结果表明:1月降雪主要分布在黄河以南地区,降雪范围内呈现出降雪量由南向北降低的规律,且降雪持续时间减小;西北方向西风带混合输送与南向水汽源区及近源局地水汽循环是降雪区主要的水汽来源,随着水汽移动轨迹的变化,降雪的空间分布也随之改变;水汽源区的变化状况通过对水汽输送通量及路径的改变,进而决定着东部季风区降雪量与时空分布特征,2018年1月水汽源区表现出明显La Nina年特征,并与气团的移动轨迹相吻合,La Nina事件应是导致降雪异常的深层次原因。     

日本大震与中国及邻区中强地震的遥相关

将日本从北至南划分为5个区, 分析1900—2011年3月共110 a期间发生的67个M_s＝6.9~9.0大震事件, 与其后4 a在中国及邻区发生的M_s≥6.0(极个别为M_s=5.5~5.8)共569个中强地震的对应比较.得出结论: (1)日本大震和中国及邻区中强震二者有很好的遥相关关系; (2)分析了日本各区与中国及邻区地震相对应的特点; (3)中国地区地震的滞后时间多为0.5~2.0 a, 最长4 a; (4)用"遥相关法"预测2011—2013年期间, 中国及邻区的中强地震危险区.年度预测与实际发生地震检验结果显示: 预测的34个次地震危险区中, "报对"28个次, 约占总预测个次的82%, "虚报"6个次, 约占18%, 显示"遥相关法"对年度地震预测有一定效果; (5)提出"蜘蛛网"逆反应模型解释中国及邻区对日本大震的响应现象.      

黄土记录的中亚干旱区东部全新世气候与环境演化

选取位于中亚干旱区东部新疆天山地区的两个典型黄土沉积剖面,通过磁学参数(XARM/SIRM)、亮度(L*)、有机碳/氮同位素(δ13Corg和δ15N)等记录,对研究区内全新世以来的气候环境进行重建.结果表明:早全新世,XARM/SIRM、L*指示黄土成壤较弱、有机质含量低,δ13Corg记录表明区域降水较少,共同反映...     

中国西北地区的干旱与旱灾——变化趋势与对策

干旱与水资源短缺是西北地区的基本环境特征。西北地区在气候变暖的背景下,区域降水量出现了明显的区域差异:西北西部的新疆地区,20世纪80年代以来降水量增加;西北东部大部分地区降水量持续减少,干旱、连旱趋势增加;黄河流域西北区域降水量减少,干旱化趋势最为显著。在气候干旱化增强的背景下,新疆地区总体上经过70年代的枯水期后,在80年代中期开始较大范围内径流量呈现增加趋势;河西东部、西北东部的黄河流域等地区,70年代以来径流持续减少,大部分河流枯水频率在78%以上,水文干旱化趋势显著。水资源的开发利用、水土保持以及土地利用等人类活动使得西北地区水文干旱进一步加剧。干旱是西北地区最为严重的自然灾害之一,受干旱化气候和水文变化趋势的影响,黄河流域和内陆流域干旱灾害不断加剧,近50a干旱灾害受灾面积急剧扩张,旱灾造成的农业粮食损失不断增加。从创新水资源开发利用途径与管理等角度,提出了提高气候变化的地区适应性和区域水-经济系统旱灾抵御能力的对策与建议。     

中国西北干旱环境的形成时代与成因探讨*

西北干旱环境的形成时代是我国古环境研究的重要问题。干旱环境的存在可据地层中风成沉积、风化沉积、水成沉积、古生物等信息综合确定。对塔里木、准噶尔、柴达木、河西走廊、陕甘宁等盆地的中、新生界干旱环境沉积记录分析表明,我国西北干旱沉积及其时代可上溯到晚侏罗世初期(约160Ma以来),其间可分为三大阶段:1)晚侏罗世至古近纪(约160~24Ma),以红色干旱沉积与亚热带干旱环境为主; 2)晚第三纪(约24.0~2.5Ma),以红色干旱沉积与亚热带干旱环境向灰、黄色干旱沉积与温带干旱环境逐渐过渡为特征;3)第四纪(约2.5Ma以来),以灰、黄色干旱沉积与温带干旱环境为主。干旱环境在晚侏罗世的大范围出现主要是侏罗纪全球气温回升、北亚热带北界北推引起的。相比可见,新近纪温带干旱环境的形成主要与古特提斯海关闭、青藏高原及盆地外围山脉的隆升等构造运动引起内陆盆地干旱效应的加强有关。进而推知,我国西北在新近纪出现的温带内陆干旱环境既是盆地外围高原、山脉隆升的重要直接结果,也是亚洲季风系统的重要直接形成因素。     

热带雨林和干旱戈壁不同景观铜矿的生物地球化学找矿

1试验区自然景观南方热带雨林实验区为云南西双版纳南坡砂岩铜矿区,西北干旱戈壁试验区为甘肃公婆泉斑岩铜矿区。前者属热带气候区,年均温度22℃,年降雨量>1500mm,相对湿度80%;为中低山山地,沟谷发育,海拔在700～1200mm,比高200～500m,地表水极其发育;土壤类型为森林     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究.1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏.通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨.结果表明:(1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重...     

东亚夏季风北部边缘区近260年以来的极端干旱事件

基于高分辨率的树轮年表数据集, 分析了近260年东亚夏季风北部边缘区发生的极端干旱事件, 并利用统计算法分析了极端干旱事件的强度及影响范围。结果显示, 区域在1890~1894年、1898~1905年、1926~1932年及1991~1997年发生极端干旱事件, 其中1890~1894年的极端干旱事件在部分年表中表现显著, 1898~1905年的极端干旱事件在大部分年表中均有所记录, 1926~1932年的极端干旱事件几乎在所有年表中均有记录, 是近260年来发生的强度最强、波及范围最广的干旱事件, 1991~1997年的极端干旱事件影响范围不大, 但在其影响区域强度较高。     

中国早震旦世至晚三叠世海陆变化的定量研究

在野外经常能看到一些具有“韵律”性的沉积。Ramsbottom(引自T.Neville George,1978)运用造海运动的观点对这一地质现象进行了成功的解释,因此这一学说引起了越来越多的地质工作者的重视。造海运动,也就是全球海平面的变化,在地质历史中,对沉积作用具有重要的影响。对造海运动的研究,无疑也会作为一种手段,更好地从事地层对比、古环境、古气候以及成矿时代等方面的研究。     

藏东南树木年轮记载的公元1560年以来的极端干旱事件

青藏高原的极端干旱事件会导致高原内部河流的水文异常, 进而对流域内的农业生产和人类生活产生巨大影响。然而, 干旱事件发生的时空规律及其与全球变化的关系尚不明确。气象器测资料相对较短是极端干旱事件研究中的一个重要限制因素。本文利用西藏昌都地区3个采样点(马秀、热玉和腊久)的大果圆柏(Sabina tibetica Kom.)树轮宽度数据, 分析了自1560年以来该区域极端干旱事件发生的特征。分析结果表明, 树轮宽度可指示5~8月标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index, 简称SPEI), 3个采样点树轮年 表20世纪共同的极低生长年份(1972年、1984年和1995年)与藏东南地区20世纪的区域干旱事件一致(1954~2006年); 在过去447年间(1560~2006年), 3个采样点共同的极端干旱事件发生最频繁的时期为1650~1700年间, 多达6次/50年, 发生最少的时期有1600~1650年、1800~1850年和1950~2000年, 每50年仅有1次; 在20世纪, 极端干旱事件的发生频率低于历史上的平均值。极端干旱发生最频繁的1650~1700年对应于太阳活动较弱的蒙德极小期(Maunder Minimum)。研究结果有助于进一步认识青藏高原极端干旱事件的发生规律及其与全球气候变化的关系。