东亚、北非干旱半干旱区边界层高度的特征研究

采用再分析资料ERA-20C对东亚、北非干旱半干旱区一百多年边界层高度(Boundary Layer Height,BLH)的时空变化特征进行比较研究,结果揭示了两个地区不同气候区BLH空间分布和时间变化的差异性。结果表明,BLH的空间分布与气候干湿程度密切相关,同时受海拔以及河流、湖泊分布等的影响;干旱区、半干旱-半湿润过渡区的BLH在东亚和北非均为升高趋势;极端干旱区、干旱-半干旱过渡区、半干旱区的BLH在东亚为升高趋势,在北非为降低趋势;极端干旱区对干旱半干旱区整体BLH年际变化贡献最小,东亚为11. 05%,北非为3. 68%;东亚半干旱区年际变化贡献最大23. 74%,北非半干旱-半湿润过渡区年际变化贡献最大28. 89%。两个地区BLH的变化均包含周期为60年、30年、10年、5～7年和2～4年的振荡,在长时间尺度的周期变化中,两个地区的BLH基本呈反位相关系,在短时间尺度的周期变化中,呈反位相、同位相交替转换的关系; BLH的长期变化趋势,东亚各季节均为升高趋势,北非只有冬季为升高趋势; BLH年际变化,夏季占主导地位,东亚年际变化贡献率是58. 50%,北非年际变化贡献率是57. 52%,北非秋季年际变化贡献率是东亚地区的2倍多。     

东亚和北美地区温度和降水变化特征

温湿变化的年代际特征及区域差异是全球气候变化研究的重要内容之一。利用1901-2014年东英吉利大学气候研究中心(CRU)TS3.20月地表温度和降水资料分析了东亚和北美地区温度和降水变化的季节性和区域特征,并利用1979-2015年欧洲中心天气预报中心(ECMWF)ERA-Interim日最高/最低温和降水资料进一步分析了东亚和北美地区受极端天气影响的区域所占比例的年际变化。结果发现,近110多年来东亚地区[0.134℃·(10a)~(-1)]的增温趋势高于北美地区[0.102℃·(10a)~(-1)],东亚干旱半干旱区的增温趋势低于东亚地区,而北美干旱半干旱区的增温趋势高于北美地区。季节性特征表现为在冷季增温明显,东亚地区冷季增温约是暖季的2.9倍,北美地区为1.3倍。季节性增温存在明显的纬度差异,在东亚和北美高纬度地区(45°N以北)冷季温度的增长速率通常比暖季大。东亚和北美的降水增加趋势均高于北半球,暖季降水增加明显并且主要发生在东亚和北美高纬度地区(45°N以北)。东亚和北美的干旱半干旱区的降水没有明显增加趋势,分别为0.04 mm·(10a)~(-1)和0.07 mm·(10a)~(-1)。东亚和北美地区及东亚和北美的干旱半干旱区受极端高温影响的面积有增加趋势,受极端低温影响的面积没有明显变化,受极端降水影响的面积有减少趋势。北美和东亚地区以及北美和东亚干旱半干旱区的月平均温度对PDO(Pacific Decadal Oscillation)的响应比ENSO(El Nino Southern Oscillation)明显,月平均降水对ENSO的响应比PDO明显。     

1961-2019年延边州农业气候资源时间变化特征分析

利用1961-2019年延边州8个气象站的观测数据,采用线性倾向估计、突变分析等方法,研究了延边州农业气候资源的时间变化特征.结果表明:1961-2019年延边州作物生长季(5-9月)平均气温呈显著上升趋势(P<0.01),气候倾向率为0.21℃/10a;平均气温在1997年发生了突变,突变后平均气温较突变前上升了0.8℃;活动积温呈显著上升趋势(P<0.01),气候倾向率为32.5(℃·d)/10a;平均气温和活动积温均在20世纪70年代最低;日照时数呈逐年下降趋势,气候倾向率为-6.7h/10a,在20世纪60年代最高,80年代最低;降水量呈上升趋势变化,气候倾向率为0.68 mm/10a;ET0呈下降趋势变化,气候倾向率为-1.51mm/10a;20世纪90年代降水量最高,ET0最低.     

哈密绿洲近55年日照和风速变化特征

利用哈密绿洲1961—2015年6个国家气象站逐日日照时数和风速观测资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法研究该地区近55a日照时数和风速的年际、年代际、季和月的变化特征。结果表明:近55a哈密绿洲日照时数和风速年际、年代际变化幅度都较大,最小值均出现在20世纪90年代,最大值出现时间明显不同,日照时数出现在2011年,风速在1966年。哈密绿洲日照时数呈显著增加趋势,气候倾向率为6.5h/10a,以红柳河增加最突出,气候倾向率达22.0h/10a;年平均风速呈明显的减少趋势,气候倾向率为-0.06(m/s)/10a,以哈密减小的趋势最明显,气候倾向率达到-3.5(m/s)/10a。日照时数没有明显突变,1975年为风速明显减小的突变年。日照时数存在准9a的年际振荡周期和准20a的年代际振荡周期,风速存在准10a、18a年代际振荡周期。     

近50年青海省河南县大风气候特征分析

利用青海省河南县气象站1968—2017年逐日大风观测资料,采用气候统计分析方法,分析河南县大风气候变化趋势。结果表明:近50a河南县年平均风速为2.2m/s,以气候倾向率0.14(m·s~(-1))/10a呈显著下降趋势;最大风速平均值为18.0m/s,以气候倾向率以1.64(m·s~(-1))/10a呈显著性减小趋势;年平均大风日数为38.4d,以气候倾向率6.7d/10a呈显著性减少趋势;一年之中各月均有可能出现大风天气,其中3月出现大风天气最多,9月最少,月变化非常明显;出现大风天气最多的季节为春季,其次冬季,秋季最少;1980年出现大风日数最多,共出现大风日数为75d;1997年出现大风日数最少,仅14d;从年代际来看,70年代为大风天气高值期,年均大风日数为56.7d。     

东亚典型干旱、半干旱区夏季感热通量的年代际变化特征

基于1901—2010年ERA-20C地表感热通量和其他气象要素逐月资料,利用Lanczos低通滤波、多元逐步回归、Mann-Kendall检验和滑动t检验等方法,分析东亚典型极端干旱区、干旱区、半干旱区和湿润偏干区4个区域夏季感热通量的变化趋势及年代际变化特征。结果表明:(1)近110 a,东亚干旱、半干旱区4种类型区域的夏季感热通量变化趋势不尽相同,极端干旱区无明显变化趋势,而其他3个区域均呈显著上升趋势,且随着地表湿润度的增加上升趋势越大;半干旱区和湿润偏干区夏季感热通量在显著上升趋势上还叠加了明显的年代际特征,均在1960年代发生由偏低向偏高的突变,而干旱区夏季感热通量突变时间在1950年代中期。(2)各气象要素对夏季感热通量变化的贡献在东亚干旱、半干旱区不同区域有显著差异。极端干旱区和干旱区夏季感热通量的变化主要由地表净辐射和降水贡献,而半干旱区和湿润偏干区则主要由地气温差和10 m风速贡献,且突变后期的贡献均高于突变前期。(3)大气环流异常对东亚夏季感热通量变化有重要作用。突变前期,东亚干旱、半干旱区大部高空200 hPa为东风异常,低层850 hPa为东南风异常,配合500 hPa正涡度异常,导致辐合上升气流偏强,有利于维持夏季感热通量偏低;反之突变后期,200 hPa为西风异常,500 hPa为负涡度异常,低层850 hPa为西北风异常,导致辐合上升气流偏弱,有利于维持夏季感热通量偏高。     

中国大陆1960～2012年持续干旱日数的时空变化特征

采用1960~2012年508个地面观测站逐日降水量资料,分析了中国大陆近53 a四季持续干旱日数变化趋势。结果表明：近53 a来我国大陆春季和冬季持续干旱日数呈明显下降趋势,其中冬季气候倾向率为-0.7 d/10 a,夏季变化趋势比较平稳,秋季呈明显上升趋势。空间变化上持续干旱日数气候倾向率春季在-0.41~0.41 d/10 a之间,大部分地区呈减少趋势;夏季持续干旱日数气候倾向率508个测站中有59%的测站为减少趋势,41%为增加趋势;秋季大部分地区气候倾向率呈增加趋势,统计有302个测站呈上升趋势,占中国大陆总测站数的69%;冬季持续干旱日数气候倾向率在-0.62~0.44 d/10 a之间,统计508个测站中有66%的测站为减少趋势,34%为增加趋势。     

西北地区近50年气温及降水的时空变化

利用1959-2008年间的实测地面气温和降水资料,通过计算气候趋势系数和气候倾向率等统计量分析了西北地区气候的时空变化特征.结果表明,50年来该区气温有明显的上升趋势,年平均气温以0.32℃·(10 a)-1的幅度升高,全年和四季气温都在上升,冬季升温最明显,达0.37℃·(10a)-1,夏季升温幅度最低,约0.24...     

喀什市196 1—2007年浅层地温的变化

利用1961-2007年喀什0-40cm各层逐月平均地温,采用气候倾向率和累积距平气候统计方法,研究了近47a喀什浅层平均地温年代际、年际和各季的气候变化特征。结果表明：各层年平均地温以0．1～0．4℃／10a的升温率显著上升,15cm深度的升温率最大;浅层各季节平均地温均呈现为显著的升高趋势,升温率为0．1～0．5℃／10a,春季最大、夏季最小。     

河西西部地区气候变化的时空特征分析

选取河西西部地区及周边14个站点1958-2013年的气温、降水、相对湿度和风速等气象数据,运用多元线性回归模型、反距离加权插值和Mann-Kendall等方法,对其时空变化规律进行了较为系统地分析。结果表明,平均气温呈持续上升趋势,年际倾向率为0. 25℃·(10a)~(-1),以春季增温率最大,突变发生在1989年;空间上呈中部高、南北低的特点。降水量总体在波动中增加,年际倾向率为1.30mm·(10a)~(-1),秋季降水增加的倾向率最大,其突变点不显著;空间分布上西北少、东南多。相对湿度波动中略有增加,年际倾向率为0. 09%·(10a)~(-1),其中春季和夏季呈下降趋势,秋季和冬季则呈上升趋势,同时未发生明显突变;空间上自西向东呈增加趋势。平均风速变化阶段性显著,1985年前后发生明显的减小突变,突变前后均值相差0. 56 m·s~(-1),各季节中冬季突变前后均值差值最大;空间上自北向南逐渐减小。     

近51a漳州市极端最低气温变化特征分析

利用福建省漳州市10个气象站1962—2012年1、2、12月逐日最低气温资料,分析漳州极端最低气温变化特征。结果表明:①漳州多年冬季平均极端最低气温以0.397℃/10 a线性倾向率增加。②各年代际气候倾向率差异明显,20世纪80年代年极端最低气温增加最快(气候倾向率2.715℃/10 a),21世纪以来气候倾向率最小(0.006℃/10 a),20世纪70年代内极端最低气温变化相对稳定(变异系数为0.85),20世纪90年代气温变化剧烈(变异系数为1.72)。③极端最低气温(5℃)日数以-1.6℃/10 a的气候倾向率减少,多年低温日数平均值为7.5 d。④漳州市区、郊区极端最低气温显著增加,漳州市区极端最低气温以0.546℃/10 a气候倾向率增加,郊区以0.381℃/10 a气候倾向率增加。⑤漳州市区与郊区极端最低气温(5℃)日数平均差值5 d,市区低温日数以-2.427 d/10 a的气候倾向率减小,郊区低温日数以-1.509 d/10 a的气候倾向率减少。     

和田河流域气候变化特征分析

利用和田河流域和田市气象站1961-2000年的气温和降水量资料，分析了和田河流域气温和降水量的年代际以及线性趋势变化。分析表明和田河流域气候演变存在非常明显的年际和年代际变化，近40年和田市年平均气温呈上升趋势，倾向率为0．26℃／10a，降水量总体呈增多趋势，其倾向率为1．56mm／10a。20世纪90年代增温十分明显，1999年是近40年来和田河流域最暖的一年。     

枣庄地区热度日和冷度日的变化特征

利用枣庄1958—2006年49年逐日平均气温计算枣庄月、年的热度日（HDD）和冷度日（CDD）。通过统计分析发现：枣庄平均月热度日1月最大,10月最小;平均月冷度日7月最大,5月最小。HDD长期变化趋势呈下降趋势,趋势系数为-0．62,达到1％的板显著水平,其气候倾向率为-73．15度日／10a,反映枣庄冬季温度为上升趋势,冬季供暖的能源将可能减少;CDD呈上升趋势,趋势系数为0．21,不显著,其气候倾向率为12．58度日／10a,即反映枣庄夏季温度为缓慢上升趋势,夏季空调降温的能源将可能增加;枣庄HDD和CDD年际变化都存在突变现象,HDD的突变点发生在1988年,CDD突变点发生在1993年,与枣庄气温突变点接近;年平均HDD和CDD与年平均气温相关性较好;年代际HDD变化趋势与平均气温年代际变化呈反位相;年代际CDD与平均气温年代际变化具有同位相发展趋势。     

西北干旱区夏季大气边界层逆温强度和高度的频率密度研究

利用敦煌干旱区陆气相互作用外场加强观测试验数据,分析了夏季干旱区边界层高度、逆温层逆温强度以及频率密度的特征.结果表明,虚位温垂直变化的极值可以确定对流边界层(CBL)、稳定边界层(SBL)和残留层顶(RLT)的高度.夏季敦煌干旱区CBL、SBL和RLT的高度平均为2.09 km、594 m和3.53 km,三者逆温层强度(△θv,zi)平均为0.084～0.088 K·(10 m)-1.CBL高度基本遵从均匀分布,SBL和RLT高度分别遵从显著的伽玛分布和极值分布,三者的△θv,zi均遵从显著的伽玛分布.CBL高度与△θv,zi的联合频率密度在0.05≤△θv,zi≤0.1 K·(10 m)-1的线状区域中最大,SBL高度与△θv,z.的联合频率密度在SBL高度＜1 km、△θv,zi=0.1 K·(10 m)-1和0.025 K· (10 m)-1附近的两区域中较大,RLT高度与△θv,zi的联合频率密度则在RLT高度等于3.5 km附近且△θv,zi=0.11或△θv,zi=0.06～0.08 K· (10 m)-1的区域中较大.     

近50a来洮河流域气候变化和干旱演变过程

利用洮河上游碌曲、中游岷县和下游临洮3站降水和气温观测资料,结合中游和下游2个水电站年径流量资料,分析近50 a来洮河流域气候及干旱变化特征。结果表明:近50 a洮河流域年平均气温整体呈现显著上升趋势,尤其在1997年前后明显升温,上游碌曲增幅最大,中游岷县、下游临洮增幅明显偏低,3站气温倾向率分别为0.43、0.15、0.14℃·(10 a)~(-1),且在1990年代中期以后发生突变;年降水量整体呈缓慢减少趋势,但1990年代中期以后有微弱增加,与年径流量变化基本一致;干旱指数显示,近41 a洮河流域大多数年份无旱,仅个别年份出现干旱,且程度较轻,下游地区干旱相对较重。     

全球变暖背景下亚非典型干旱区降水变化及其与水汽输送的关系研究

分析比较了中蒙(35°N~50°N,75°E~105°E)、中亚(28°N~50°N,50°E~67°E)和北非(15°N~32°N,17°W~32°E)三个典型干旱区水汽输送特征的异同,及其1961~2010年间的降水时空变化,分析了水汽来源和输送变化及其可能原因。结果显示,由于受不同的气候系统影响,中蒙、北非和中亚干旱区的降水在年内变化上有着显著不同。中蒙和北非干旱区降水呈现夏季风降水的特征;而中亚干旱区降水则为更多受到冬季风的影响。1961~2010年,随着全球气温上升,中蒙干旱区冬季纬向水汽输送增加而经向输送减少,总水汽输送增加;中亚干旱区冬季纬向输送减少而经向增加,总水汽输送减少;北非干旱区冬季纬向输送增加而经向输送减少,总水汽输送增加。夏季中蒙和北非干旱区经向、纬向输送均减小,中亚干旱区夏季纬向输送减少而经向减少,总输送增加。相应的,中蒙干旱区年、冬季和夏季降水分别以4.2、1.3和1.0 mm/10 a的趋势增加;而中亚干旱区冬季(1.2 mm/10 a)和夏季(0.1 mm/10 a)降水增加,年降水则呈减少趋势(-0.8 mm/10 a);北非干旱区年降水和夏季降水分别以0.5 mm/10 a和0.1 mm/10 a的速率增加。冬季中蒙干旱区主要水汽来源是水汽经向输送,而中亚干旱区水汽主要为纬向输送,经纬向水汽均为净输出是北非干旱区降水极少的主要原因,平均总水汽输送量约为-9.48×104 kg/s。冬季低纬度和高纬度环流通过定常波影响干旱区冬季降水。中蒙和中亚干旱区冬季降水主要受西太平洋到印度洋由南向北的波列影响,北非干旱区冬季降水主要和北大西洋上空由北到南的波列相联系。各干旱区的降水对海温变化有着不同的响应:中蒙干旱区冬季降水与冬季太平洋西海岸和印度洋海温呈显著正相关,夏季与海温相关不显著;中亚干旱区与地中海和阿拉伯海温相关,且与阿拉伯海温为正相关。     

近55a南宁冬末春初日照时数气候变化特征分析

利用南宁1961-2015年1-3月逐日日照时数资料,运用气候倾向率、M-K突变检验方法和Morlet小波分析等方法,分析近55a南宁1-3月总日照时数、总无日照日数的气候变化特征,以及影响南宁日照变化的气象因子。结果表明:1-3月南宁总日照时数呈显著减少趋势,气候倾向率是-16.13h·(10a)~(-1),年际变化较大,最多年与最少年相差321.9h,存在明显的11-12a周期;而南宁1-3月无日照日数序列的变化趋势与日照时数相反,呈显著增加趋势,趋势系数为2.21d·(10a)~(-1),存在20-21a变化周期;南宁1-3月总日照时数和总无日照日数分别在1973年和1978年发生了突变;近55a来1-3月日照时数减少而无日照日数增加的趋势明显,使南宁冬春季低温寡照的气候特征更加突显。低云量和总云量是影响南宁日照变化的主要因素。     

喀什地区1961—201O年最大冻土深度变化

利用1961—2010年喀什地区所属喀什市、莎车县、巴楚县、塔什库尔干县等4个代表性站50a的年最大冻土深度、冬季平均气温、极端最低气温、极端最低地温等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来喀什地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明,喀什地区平原多年平均最大冻土深度为48．1cm,年际最大值与最小值深度差为82cm,年际变化总体呈明显的减小趋势,其变化倾向率为-3．8cm／10a,年代际变化呈阶梯状逐渐减小,冻土深度减小主要受冬季平均气温升高的影响,气温每升高1℃,冻土深度减小7．75cm;山区多年平均最大冻土深度为148．8cm,年际最大值与最小值深度差为88cm,年际变化总体呈明显的减小趋势,其变化倾向率为-2．5cm／10a。     

百里风区代表站大风资料的连续性及其特征分析

选取新疆百里风区代表站51495旧站址(七角井国家基本气象站)1956—1998年和新站址(十三间房国家基本气象站)1999—2016年逐月大风日数、平均风速、最多风向,以及迁站前后对比观测和平行观测等资料进行分析,采用线性回归、相关分析、均一性检验等方法,分析资料的连续性及大风的年、季、月变化特征及趋势。结果表明:迁站后资料序列呈现出不连续性,未通过t检验,资料无法连续使用。十三间房站在迁站前年大风日数呈显著的波动上升趋势,倾向率为6.74 d·(10 a)~(-1),其中夏季增加最明显;年平均风速呈微弱的减小趋势,倾向率为-0.01 m·s~(-1)·(10 a)~(-1),秋季下降最显著;年主导风向以北风(N)和静风为主。迁站后年大风日数呈显著减少趋势,递减率为-6.72 d·(10 a)~(-1),其中春季减小最明显;年平均风速减小趋势较迁站前明显,倾向率为-0.31 m·s~(-1)·(10 a)~(-1),除了冬季其它三季下降趋势基本相似;年和各季主导风向发生频率基本一致,以偏北风(N、NNW、NNE)为主。     

1961—2020年青海高原气候变化特征

选取1961—2020年青海高原50个地面气象观测站逐月气温（平均、最高、最低）、降水和风速资料，利用气候变化趋势转折判别模型（Piecewise Linear Fitting Model,PLFIM）、气候倾向率等方法，分析青海高原气候变化的时空分布和年代际趋势转折变化等特征。结果表明：〖JP2〗①近60年来青海高原年平均气温呈显著上升趋势，其中平均最低气温的升温速率尤为明显，为0.62 ℃〖DK〗·（10a）-1;年降水量呈波动上升趋势，进入21世纪后呈显著增加趋势，速率为39.9 mm〖DK〗·（10a）-1;年平均风速整体呈减小趋势，其中以茫崖站最为明显，风速减小速率为-0.56 m〖DK〗·s-1〖DK〗·（10a）-1。〖JP〗②年平均气温和平均最高气温在1972年和1983年发生了年代际趋势转折，平均最高气温第3次转折发生在2009年，平均最低气温没有发生明显的年代际趋势转折。年降水在1972年、1983年和2000年发生年代际趋势转折;年平均风速发生在1998年和2009年。③与旧气候态（1961—1990年）相比，新气候态下（1991—2020年）青海高原年平均气温、平均最高气温和平均最低气温的均值分别上升了1.16 ℃、1.22 ℃和1.81 ℃，向高温方向漂移，且概率密度分布形状更加偏平，气候趋于不稳定;④在全球变暖背景下，青海高原年平均气温和年降水量均呈增加趋势，其中年平均气温的增温速率远超中国、同纬度地区及全球平均水平;降水量年际波动较大，但整体呈增加趋势。