未来气候变化情景下中国气候生长期演变

利用1971—2010年中国气温数据和区域协同降尺度试验东亚地区项目组RCP 4. 5和RCP 8. 5情景下未来气候预估数据,分析了5℃为界限温度表征的气候生长期演变规律。结果表明:(1) 1971—2010年,全国大部分地区气候生长期略有增加,生长期开始日期提前为主要特征;(2)在RCP 4. 5情景下,气候生长期开始日期的提前主要表现在华东和华中地区以及青藏高原地区,结束日期的推迟表现在青藏高原地区中部、南部和东部以及新疆的“三山地区”,推迟日数均在30 d以上;(3)在RCP 8. 5情景下,气候生长期开始日期受影响范围在RCP 4. 5情景的基础上有所增加,变化日数大幅增加,结束日期则是长江流域以北及青藏高原地区变化日数均较大,长江流域以北和青藏高原地区的气候生长期     

中国极端通用热气候指数的时空变化

利用ERA-Interim再分析资料,分析了1979-2014年中国极端通用热气候指数(Universal Thermal Climate Index,UTCI)时空变化特征。结果表明:(1)从全国平均看,暖指数均显著上升,且暖夜日数升幅(1.50 d/10a)大于暖昼日数(1.32 d/10a),夏季最低UTCI升幅(0.63°C/10a)大于夏季最高UTCI(0.24°C/10a)。暖昼、暖夜日数自90年代初后迅速增多。冷指数中,冬季最高UTCI显著上升(0.42°C/10a),其他指数无显著趋势。冷昼、冷夜日数阶段性特征明显,20世纪80年代和2000年代中期之后均值、波动幅度均较大,其间均值、波动幅度均较小。最近10年,中国夏季极端热应力和冬季极端冷应力均较为显著。(2)从空间分布上看,暖指数在中国绝大多数区域上升。暖昼、暖夜日数的上升中心均位于新疆东部和内蒙古中部地区,升幅分别为3 d/10a~4.80 d/10a、4 d/10a~5.94 d/10a。冷指数中,冬季最高UTCI在82.04%的区域上升,内蒙古中部和西部及陕西北部地区升幅最大,达1.20°C/10a~2.18°C/10a;其他指数的变化趋势在绝大多数区域不显著,且变化幅度较小。(3)极端UTCI指数和极端气温指数均表明,中国多数地区夏季暖昼、暖夜日数上升,冬季冷昼、冷夜日数下降。但极端气温指数揭示的暖昼、暖夜日数升幅更大,且暖夜日数升幅大于暖昼日数的现象更显著,冷昼、冷夜日数下降趋势的范围和降幅也更大。     

1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

利用中国物候观测网观测数据,新编制了哈尔滨地区1985-2012年的自然历。通过与原自然历（1963-1984年）比较,揭示了近30年以来哈尔滨地区21个植物99个物候期的变化特征,并通过物候期与气温的相关分析探讨了物候变化原因。结果表明：自1985年以来,哈尔滨的春季、夏季、秋季的物候期开始日期提前,冬季开始日期推迟。其中春季（以白榆叶芽膨大期为代表）、夏季（以暴马丁香开花始期为代表）、秋季（以金银忍冬果实成熟期为代表）分别提前了7天、6天和19天,冬季（以胡桃楸落叶末期为代表）推迟了2天。各物候期在春季、夏季、秋季的平均日期相较于原自然历提前了3~11天,在冬季推迟了3天。四季各物候期最早日期均以提前为主,夏冬季物候期最晚日期有所推迟。另外,各季节内部分物候期出现的先后次序发生了变化。近30年该地区气温的升高是物候季节开始日期提前的首要原因。且不同植物和物候期对气温变化的响应敏感性不同可解释物候季节内物候期先后次序的变化。     

新疆不同季节降水气候分区及变化趋势

利用新疆88个测站1961—2006年逐日降水量资料,采用EOF（主成分分析）、REOF（旋转主成分分析）、线性趋势、kendall-τ检验以及累积距平、t检验、信噪比相结合等方法,对新疆四季降水量的空间特征、变化趋势以及突变时间等进行了对比诊断分析\.结果表明,新疆四季降水量EOF的前3个载荷向量场均表现为全疆一致的降水偏多或偏少型、南北疆反变化的南多（少）北少（多）型以及东西反向的东多（少）西少（多）型等3大整体异常结构;在同一约束条件下,不同季节REOF分析所揭示的降水气候分区不同,冬季大致可划分为3个区,春季6个区,夏季7个区,秋季5个区;除南疆偏西地区冬季降水量未出现显著突变增加趋势外,新疆大部地区于1986年前后冬夏降水量同时显著突变增多,与其上空大气可降水量(APW)的增加有关;北疆春季降水量既没有显著的增加趋势,也未发生过突变;南疆大部地区春季降水量曾出现过显著突变增加,但突变时间早晚不一;从长期变化趋势看,北疆北部、中天山两侧及其以东地区秋季降水量虽增加不显著,但在1978年前后出现过突变增加,是季降水量突变最早区域;北疆西部冬、夏、秋降水量均显著增加,是新疆降水量增加最敏感区域,但秋季降水量的突变增加是从1997年开始的,比冬夏突变晚11 a左右,比其东部地区偏晚30 a左右。     

近55年来河西地区季节开始日及长短变化特征

利用河西地区15个气象站点1955～2009年日平均气温资料,采用5d滑动平均、气候倾向率、Mann-Kendall和滑动t检验,ArcGIS中的反距离加权插值等方法分析河西地区四季开始日及其长短变化特征,以揭示气候季节变化对全球气候变暖的响应.结果表明:近55年来,河西地区四季开始日主要表现为春、夏和秋季提早,冬季推...     

20世纪以来强火山喷发对中国温度变化区域差异的影响

本文根据1901年以来的62次强火山(VEI≥4)喷发年表和英国东安格利亚大学气候研究中心发布的格点气温资料(CRU TS v.3.22),采用时序叠加分析方法,辨识了不同纬度、不同季节强火山喷发对中国温度变化区域差异的影响。结果表明：不同纬度强火山喷发后的1~2年,中国温度基本以下降为主,但降温强度存在显著的区域与季节差异。高纬火山喷发后的显著降温区域发生在东北和东南地区,冬半年温度下降达1.2°C,夏半年温度下降2.0°C;中低纬火山喷发后,冬半年温度的显著下降区域发生在青藏、东南和东中部地区,幅度为1.3~2.2°C,夏半年温度下降幅度比冬半年小;赤道火山喷发后,冬半年温度显著下降区域发生在东北、东南和青藏地区,且降温幅度均大于1.2°C,夏半年西北和东中部地区降温幅度偏小。此外,强火山喷发后第3年,部分地区还出现二次降温现象,降幅甚至超过第一次;然而,同一纬度强火山喷发后,其所造成的降温幅度和降温区域差异与强火山喷发的季节关系不大。     

1961—1987年与1988—2014年辽宁省气候区划界线变化及可能气候成因

基于同一区划方法、指标体系,使用1961—2014年辽宁省52站气象观测资料,分析辽宁省气温、气候区划指标、范围及界线的变动特征。结果表明：辽宁省年均气温在1988年发生一次突变,突变后气温开始显著上升;≥10 ℃积温日数比较显著地响应气温突变,而干燥指数、7月平均气温变化不显著。在空间分布上区划指标值均存在不同程度的变化。① 全省≥10 ℃积温日数均出现增加,但在中西部地区显著增加;② 在盘锦-抚顺一线以北（南）,气候总体呈不显著变湿（干）趋势;③ 7月平均气温呈缓慢上升趋势。区划范围及界线位置出现更加显著地变化：① 暖温带范围主要向北向东扩展,中温带向东收缩;② 半湿润区范围主要向北向西扩展,半干旱区向西北方向收缩,湿润区范围基本不变;③ Tb范围显著向北向东扩展,Ta范围向北向东收缩。在此基础上分析了气候格局变化的可能气候成因,发现突变后≥10 ℃积温日数期间500 hPa高度场增加与4月和10月东亚冬季风减弱,4—10月东北冷涡持续天数增加和7月500 hPa高度场增加,可能分别是温度带,Tb区、Ta区和半湿润区、半干旱区变化的原因。     

塔克拉玛干地区气候变化对全球变暖的响应

从地面水汽压(大气含水量)、平均风速、湿润指数、相对湿度和气压的角度分析在全球变暖的情况下,塔克拉玛干地区气候的年和季节变化特征,结果表明:①年和四季平均风速呈阶梯式下降趋势,具有显著减小的线性趋势,并于1973年发生了由大到小的突变。②夏、秋、冬季和年地面水汽压(大气含水量)自20世纪80年代以来呈较大幅度波动式上升,具有显著的线性增加趋势。夏、秋季地面水汽压于1969年和1973年发生了由少到多的突变。秋、冬季大气含水量的显著增加并没有导致降水量的增加,降水量的变化不能充分反映大气含水量的变化。③夏季湿润指数有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,而降水量夏季和年有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,说明综合反映气候干湿变化的湿润指数变化与单用降水量表示的气候干湿变化不完全一致。④夏、秋季和年相对湿度呈波动式上升趋势,夏季和年相对湿度分别于1970年和1974年发生了由低到高的突变。⑤年和四季的平均气压40a来无变化。     

1960—2019年中国沿海地区风蚀气候侵蚀力的变化及其影响因素分析

基于中国主要沿海地区64个气象站点1960—2019年的观测数据,采用风蚀气候侵蚀力计算的FAO公式及Mann-Kendall检验模型、Morlet小波变换等方法,对中国沿海地区的风蚀气候侵蚀力及其变化进行了测算和分析。结果表明：(1)沿海地区年际风蚀气候侵蚀力介于0.34～197.32,平均值为38.78,与内陆干旱半干旱地区相近,其季节差异表现为冬季（14.13）>秋季（11.74）>春季（9.99）>夏季（2.57）;(2) 1960—2019年沿海地区年际、季节风蚀气候侵蚀力明显下降但不存在突变点,年际变化的第1主周期为12 a,季节变化主周期则分别为春季和冬季5 a、夏季与秋季26 a;(3)起沙风日数是中国沿海地区风蚀气候侵蚀力变化的主控正向因素,厄尔尼诺-南方涛动则通过影响降水量而间接负向驱动其变化,干旱和降水主要在风速减弱的冬季对风蚀气候侵蚀力产生较弱的负向影响。     

黑河山区气温与降水的季节变化特征及其区域差异

基于黑河干流上游山区(以下简称黑河山区)及周边有关台站的观测数据,对该区域1960—2013年气温、降水的季节变化特征及区域差异进行分析。结果表明:黑河山区干、支流各区的气温变化与全球气温变化有着较好的一致性,气温升幅率明显高于过去50 a全球与中国平均气温的升幅,年平均气温的年代际变化的上升趋势比年际变化的更为显著,但不同区域年与各季气温的上升幅度存在着一定的差异,各区气温的气候倾向率变化呈现出一种由南向北逐步减小的趋势。其中,位于中高山地区的东、西支流域冬季气温升幅最大,位于中低山区的干流区则以秋季气温升幅最大,且各区均以春季气温升幅最小。东、西支流各区年平均与各季节气温发生变暖的突变时间基本上出现在1990年代中后期;干流区年平均与各季节气温发生变暖的突变时间差异较大。尽管山区干、支流各区各季节降水均呈波动增长的态势,但年降水量增幅差异较大。其中,以东支增幅最大,干流区增幅最小;各区各季降水量的年际变化总体上亦呈波动增长的态势;夏秋季降水增加比较明显,冬、春季降水量变化趋势不明显。各区年与各季降水量的年代际的变化较年际变化波动更为剧烈。冬春季降水波动幅度大于夏、秋季降水;各区各年代降水量增加或减少并不完全同步。东、西支两区年降水量系列均在1974年发生降水量增加的突变,而干流区年降水则无明显的突变点;东、西支两区春、夏、秋三季降水量系列均有明显增加或减少的突变点,但出现时间不一致;干流区除夏季降水在1970年初发生明显增加的突变外,其他各季降水量均无明显突变点;除西支冬季降水量在1970年中期后发生明显增加的突变外,整个山区冬季降水量均无明显突变点。总体上讲,黑河山区气候持续转向暖湿,受其影响,黑河出山径流目前的丰水态势仍将会持续下去。     

Spatio-temporal variation in China’s climatic seasons from 1951 to 2017

In this paper,meteorological industry standard,daily mean temperature,and an improved multiple regression model are used to calculate China's climatic seasons,not only to help understand their spatio-temporal distribution,but also to provide a reference for China's climatic regionalization and crop production.It is found that the improved multiple regression model can accurately show the spatial distribution of climatic seasons.The main results are as follows.There are four climatic seasonal regions in China,namely,the perennial-winter,no-winter,no-summer and discernible regions,and their ranges basically remained stable from 1951 to 2017.The cumulative anomaly curve of the four climatic seasonal regions clarifies that the trend of China's climatic seasonal regions turned in 1994,after which the area of the perennial-winter and no-summer regions narrowed and the no-winter and discernible regions expanded.The number of sites with significantly reduced winter duration is the largest,followed by the number of sites with increased summer duration,and the number of sites with large changes in spring and autumn is the least.Spring advances and autumn is postponed due to the shortened winter and lengthened summer durations.Sites with significant change in seasonal duration are mainly distributed in Northwest China,the Sichuan Basin,the Huanghe-Huaihe-Haihe(Huang-Huai-Hai) Plain,the Northeast China Plain,and the Southeast Coast.     

1961-2007年内蒙古降水时空分布

利用1961-2007年内蒙古43个气象站点长时间序列的降水资料,采用EOF(经验正交函数)、功率谱方法等,结合GIS的空间分析功能,分析了内蒙古自治区47 a里年、季降水量的时空分布特征.研究结果表明:内蒙古年降水大致存在三种主要的类型场:总体一致型、东北一西南向多区域反位相型、相间混合型.四季降水主要有:总体一致型...     

1980—2019年中国西北地区降雪和融雪时空变化特征北大核心CSCDCSSCI

西北地区降雪和融雪特征的长期变化对于融雪洪水过程的准确模拟具有重要意义。本研究基于1961—1979年站点观测的日降水和气温等数据,首先对比了湿球温度法、KS方法和双临界气温法计算的降雪量,确定了精度最高的双临界气温方案,进而计算了1980—2019年的日雪雨比,最后分析了雪雨比、降雪开始日期和融雪开始日期的变化规律。结果包括:①春季平均气温呈显著上升趋势,随海拔上升升温速率减小,青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区春季气温上升速率略低于北疆、南疆、河西走廊及内蒙古西部,春季雪雨比在海拔1000 m以上呈显著下降趋势,在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈显著下降趋势;秋季平均气温显著上升,随海拔上升升温速率增大,空间上在青藏高原地区上升速率最快,秋季雪雨比在不同海拔和部分气候分区都呈不显著下降趋势;冬季平均气温在海拔2000 m以上呈现显著升温,且随着海拔的升高升温速率加快,空间上在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈现显著升温,降雪量在1000~2000 m呈现显著增加趋势,空间上在北疆地区呈现显著增加趋势。②降雪开始日期随着温度的升高在所有区域都没有显著的推迟,每一年的降雪开始日期在不同高程带和不同气候区之间的差别没有变化,仍为30~40d。③融雪开始日期在所有海拔区间和气候分区都呈现出显著的提前趋势,每一年的融雪开始的日期在不同高程带和不同气候区的差别仍为25~30d。降雪和融雪特征的变化说明气候变化可能已经对融雪洪水的特征产生了明显的影响。     

气溶胶光学厚度的分布特征及其与沙尘天气的关系

 利用MODIS卫星遥感光学厚度资料，分析了中国大气气溶胶光学厚度的时空分布特征，并与同期沙尘天气进行了对比和相关分析，结果表明：①中国主要内陆地区的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Thickness，简称AOT)分布有4个高值区：①分别位于南疆盆地和青海\,甘肃、内蒙古中西部地区、四川盆地和长江黄河下游地区。②春季北方特别是西北的AOT值明显高于南方，冬季南北AOT值差别不大。③南疆盆地和内蒙古中东部地区AOT值随季节变化明显，而四川盆地、长江黄河下游地区AOT值没有明显的季节变化。④南疆盆地、青海、内蒙古等地区沙尘天气过程与AOT值同步变化。⑤在沙尘天气的多发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气有较好的相关性；沙尘天气的少发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气基本不相关。因此可以推断，中国北方，特别是干旱荒漠区，大气气溶胶主要来自沙尘天气过程引起的地面沙尘释放。     

Modern dust storms in China: an overview

This paper discusses the sources, spatial distribution, frequency and trend of dust storms in China. Most dust storms in China originate from one of three geographic areas: the Hexi (River West) Corridor and western Inner Mongolia Plateau, the Taklimakan Desert, and the central Inner Mongolia Plateau. Dust is most likely from deteriorated grasslands, Gobi, alluvial, lacustrine sediments and wadis at the outer edge of deserts. But deserts themselves contribute only slightly to the dust storm directly. Two geographic areas frequently have dust storms: one is in the western Tarim Basin, a ground surface of deteriorated land and wadi, but it only affects its neighboring areas, and the other one is in the western Inner Mongolia Plateau, a ground surface of Gobi, alluvial and lacustrine sediments, but it causes most of the dust storms in north China. Generally speaking, dust storms have reduced in most regions of China from the 1950 to 2000. Dust storms are highly correlated with human activities and climate changes.     

西北地区东部汛期降水季节内分布特征分析

基于西北地区东部1961-2015年54个台站汛期（5~9月）逐日降水资料,通过表征时间分配特征的参数-降水集中度和集中期,对西北地区东部5~9月逐旬降水的季节内非均匀性分布特征进行分析,结果表明：西北地区东部5~9月降水集中度和集中期的平均空间分布存在明显差异,从集中度来看,其东北部降水较集中,西南部较分散,而集中期主要在7月中旬到8月上旬,相比较甘肃陇东地区集中期较晚;从降水集中度与集中期的异常特征来看,第一模态均表现为全区一致性,第二模态均表现西北和东南反向变化特征,而集中度第三模态表现为东北和西南反向变化特征,集中期第三模态表现为东西反向变化特征;从降水集中度与集中期的变化趋势来看,近50 a来降水集中度越来越小,而降水集中期越来越早;另外从汛期降水量同同期降水集中度与集中期的关系来看,其与两者均存在正相关,其中集中度与降水的显著相关区在内蒙古西部以及陕西和宁夏北部,而集中期与降水的显著相关区在陕西和甘肃南部。另外利用前期大气环流指数对降水集中度和集中期建立的预报模型具有一定的预测能力,从而为西北东部汛期降水的季节内非均匀性分布特征的短期气候预测提供参考依据。     

蒙古高原中部气候变化及影响因素比较研究

利用蒙古国中部6个气象站1940~2004年和中国内蒙古自治区中部6个气象站1951~2004年的温度和降水资料,对两地的气候变化及其影响因素作了对比研究。结果表明:20世纪90年代与60年代相比,中国内蒙古6站平均升温1.35℃,蒙古国6站上升1.13℃,2000~2004年与60年代相比:中国内蒙古6站上升1.89℃,蒙古国则为1.37℃,中国内蒙古6站的升温速率高于蒙古国6站。对温度变化趋势作突变性检验,结果表明:温度发生突变时间是纬度较高地区早于纬度较低的地区,大城市早于中小城镇,城市化对温度变化影响比较明显。相对于温度变化,降水变化没有显著性的突变,但有周期变化,中国内蒙古降水变化有2.8年周期,蒙古国有4年、8年的周期,这可能因为中国内蒙古降水水汽主要来源于太平洋,而蒙古国降水的水汽主要来源于北冰洋。     

中国土壤湿度的时空变化特征

基于中国155个农业气象观测站1981-2010年逐旬土壤湿度资料,分析了全国和12个气候区域0~50 cm逐层的土壤湿度时空分布规律,采用趋势分析和Cramér-von Mises（CVM）方法探究了土壤湿度的变化趋势及突变性。结果表明：西南、江淮、东北、江南、江汉、黄淮和华南地区各层土壤湿度均高于全国平均值,内蒙古地区最低;随着深度增加,西南地区土壤湿度增加最明显,仅青藏高原地区土壤湿度减小。不同区域0~50 cm各层土壤湿度年变化和季节变化差异明显,并具有阶段性特征,大部地区深层土壤湿度高于浅层;总体上,新疆、华南、华北、青藏高原、东北、黄淮地区1981-2010年土壤湿度减小趋势显著,其中新疆地区减小最为明显。除江淮地区外,各区域土壤湿度均存在较为明显的年际差异,突变时段主要集中在20世纪80年代后期至90年代初期、90年代后期两个时间段。     

中国北方荒漠区降水空间结构型及变异性研究

依据中国北方荒漠区35个站点1951—2005年降水资料,运用(旋转)经验正交函数分解(EOF/REOF)、主成分分析、分形理论及地统计学等方法探讨了北方荒漠区降水空间结构型及空间变异性。结果表明,降水空间分布以“相间复杂”型和“东西相反”型为主（对总体方差贡献分别为35.8%和20.4%）;降水趋势自西向东逐渐减弱,有西部增加、中部地区小幅增大而东部地区趋于干旱的可能。新疆地区对全区降水波动方差贡献率达70.4%。新疆地区及青海-河西-河套地区变异函数曲线符合球状模型,内蒙古高原中东部地区符合指数模型;随机因素引起的空间异质性占0.01%~1.62%。20世纪50年代和70年代青海-河西-河套地区变异性最强,新疆地区次之,内蒙古高原中东部地区最弱,90年代以后新疆地区最强,内蒙古高原中东部地区次之,青海-河西-河套地区最弱。新疆地区、青海-河西-河套地区及内蒙古高原中东部地区降水分别在南北方向、东西方向及东北-西南方向异质性最强。     

中国近30年气候要素时空变化特征

利用1971~2000年中国603个气象站点逐日平均温度和降水量数据,借助ArcGIS空间分析工具,采用自组织特征映射模型(SOFM),对中国气候变化的时空特征进行分析。研究结果表明:近30年中国气候变化的总体特征以增温为主,增温增湿的地区面积最为广大;季节变化构型也以增温增湿为主,秋季略有异常;从年代际变化来看,1971~1980年间,中国的气候以降温为主,而从1981年开始的20年间,全国的气候变化转为增温占主导。SOFM网络分类结果可以描述为缓增温少降水、剧增温平降水、缓增温缓降水和剧增温剧降水等四种类型。