中国干湿状况和干湿气候界限变化研究

选取全国616个地面气象台站1975-2004年的地面资料,通过Penman-Monteith公式计算的参考蒸散确定湿润指数（W）,按W为0．03、0．2、0．5和1．0把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润5个干湿区,给出了湿润指数的变化趋势和变异状况的地理分布,讨论了湿润指数的年代际变化特征。结果表明：湿润状况显著增加的地区主要为新疆西北部和中国的西南部,干旱化显著的地区主要在青海的东部、甘肃的南部和四川北部;干湿状况变化从中国的东部向西部逐渐增大,中国的西南地区干湿状况最为稳定;20世纪80年代初全国的平均干湿状况发生变化,由干旱趋向湿润,30a来半湿润、湿润地区干湿状况年际变化大,半干旱区和湿润区增多,半湿润区减少。     

近40年河北省地表干燥度的时空变化

利用河北省1970-2007年48个气象台站逐日资料, 采用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量, 由潜在蒸散量和降水量之比构建干燥度指数, 并采用Kriging插值法进行空间插值以分析其区域特征。结果表明:1970-1985年, 由于降水量减少和潜在蒸散量减少, 蒸散量的减少速率大于降水量的减少速率, 地表干燥度指数呈下降趋势, 潜在蒸散量的显著减少是地表干燥度下降的主要原因, 而风速和日照时数的显著降低决定了潜在蒸散量的显著下降; 1986-2007年, 由于年平均气温的显著升高, 潜在蒸散量增加, 使得地表干燥度略呈上升趋势。河北省地表干燥度高值区分布在张家口地区的桑洋盆地和坝西高原, 而低值区主要在燕山南麓低山丘陵地区的承德西南部、唐山的北部和秦皇岛中北部大部分地区。干燥度减少区域主要集中在河北省东北部至河北省西部的带状区域。     

1961—2010年云南干湿气候变化

利用15个站点1961—2010年日照时数、降水量和平均温度等气候资料,计算云南5个区域各季节相对湿润度指数,分析云南干湿气候变化特征。结果表明,相对湿润度指数可定量、准确地表达云南各区域自然气候干湿程度,能客观反映云南干湿气候的波动变化和区域性差别。20世纪90年代中期以来,云南干季、雨季潜在蒸散量呈增大变化趋势,同期降水量有减小的趋势变化,从而在气候变暖背景下引发云南气候的干旱化趋势。干季各地相对湿润度指数年际波动变化大,年代际差异明显;雨季各地干湿状况年际波动相对较小,且呈现明显的周期性波动变化趋势。云南5个区域的干湿气候变化既有一致性也有差异性：滇中和滇西南比较一致,滇西北与滇东南差异明显,滇西北与滇东北雨季差异突出、干季较为相似。     

近46年青藏高原干湿气候区动态变化研究

利用青藏高原62个气象站1961～2006年逐日气象资料, 用世界粮农组织 (FAO) 在1998年推荐的、并唯一承认的Penman-Menteith模式计算潜在蒸散量; 比较了降水量、积温降水比、气温降水比、蒸散降水比和降水蒸散比5种湿润度指标在青藏高原的适用性, 用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析青藏高原各气候区干湿状况及其界线的动态变化。结果表明: 5种指标中, 用降水蒸散比得到的青藏高原湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱气候区的分区结果比较合理; 近46年来青藏高原大部分地区湿润度和每个气候区的平均湿润度均呈增加趋势, 半干旱和半湿润气候区的界线呈向西北推进趋势, 气候在向暖湿方向发展。     

黄淮海地区1961~2006年干湿状况时空变化

自20世纪60年代以来,黄淮海地区的气候出现了降水减少、气温升高的变化趋势,分析气象要素之间的关系及其变化规律,对于合理规划水资源,保障经济可持续发展具有积极的意义.利用干燥度指数对该地区的干湿状况进行了分析,将该地区划分为湿润、半湿润、半湿润半干旱、半干旱半湿润和半干旱5个干湿气候区,其中以半干旱区范围最大.不同干湿类型区域间有明显的纬向分布特征,地势起伏亦对于湿区域的空间分布产生影响.对季节间干湿状况差异分析结果表明,该地区以夏季最为湿润,而冬春两季最为干燥.对年代间干湿状况变化分析表明,20世纪60年代和80年代半干旱区的范围相对较大,80年代半湿润和半湿润半干旱区的范围最大.对逐年干燥度变化趋势的分析表明,随着时间的推移.黄淮海地区干湿区域间的差异有变得更加显著的趋势,即半干旱区干燥度指数逐渐增大,而半湿润和湿润区的干燥度指数趋向减小.     

参考作物蒸散量的多种计算方法及其结果的比较

分别用 FAO Penman- Monteith公式 (模型 1 )、FAO Penman 修正式 (模型 2 )和国内Penman修正式 (模型 3)计算了泰安和西峰两地的参考作物蒸散量 ,对 3种方法的计算结果进行了比较 .模型 1得到的参考作物蒸散量大于后 2种模型 ,导致不同模型计算偏差的原因是 3种模型各自选用了不同的辐射项和动力项计算式 ,且计算偏差随季节和地理条件而变 .建议计算区域参考作物蒸散量用模型 1 ,计算单站逐日参考作物蒸散量 3种模型都可用 .     

中国北方季风边缘区边界位置的年代际变化

利用中国东部和北部地区155站1961-1999年月平均温度和月平均降水量资料,根据Thornthwaite公式计算水分需要量和湿润度指数,定义了-20和0的湿润指数等值线分别为季风边缘区的上、下边界线,然后分析了上、下边界线的10 a际平均位置及其变化情况,并比较了上、下边界线的10 a际平均位置与39 a平均位置,发现中国东部季风边缘区上、下边界线的波动具有明显的地域性特征,下边界的波动还具有显著的年代际变化特征.此外,分析了季风边缘区3个分区(东北、华北和西北东部区)的降水变化,发现各区的降水变化趋势与边界线的波动趋势一致.     

农业旱涝指标及在江淮地区监测预警中的应用

该文提出了一个可业务应用的农业旱涝监测预警气象指标———累积湿润指数。该指标以相对湿润度指数为基础, 用作物需水量取代参考作物蒸散量, 并考虑前期旱涝程度对当前旱涝状况的累积影响, 具有农业意义。为方便农业气象业务应用, 采用FAO Penman-Monteith模型的简化方法计算参考作物蒸散量, 用气温资料对简化式进行校准, 将误差减小到可满足应用要求; 通过求算不同区域农田作物系数的加权平均值, 得到宏观农田作物需水量, 并确定了该指标分区域的旬旱涝等级标准。该指标用于旱涝监测, 与土壤墒情的定性符合率为80%~90%, 定量符合率为60%~70%, 在旬时间尺度比土壤墒情指标更符合旱涝实况; 用于下一旬旱涝预警, 尽管受到中期降水量预报准确度影响, 但由于含有前期旱涝实况信息, 预警趋势大体正确, 提高了旱涝预警的准确度。     

近几十年中国西北夏秋季干湿年代际变化及成因初步分析

本文利用观测和再分析资料，分析了1961～2014年中国西北地区（35°N～50°N,75°E～95°E）夏秋季节干湿线性变化趋势特征，定量计算了蒸散量和降水量对干湿变化趋势的贡献，同时分析了其年代际变化特征及其相关的大尺度环流和水汽收支变化。结果表明，西北夏季和秋季干旱变率在四季中最大，是干旱最易发生季节。西北地区在1961～2014年夏秋季显著变湿，其中蒸散和降水在西北地区的线性变湿趋势中占主要作用，降水量的增加和蒸散量的减少对西北变湿都有正贡献，二者趋势总贡献率夏季为93.4%，秋季为67.5%。夏秋季西北干湿变化的年代际转折在1987年前后，自1987年后，夏季西北年代际变湿，主要受到蒸散量和降水量变化影响，地面风速减小所造成的蒸散量降低有利于该地区年代际变湿；西北地区水汽输送通量异常辐合导致其降水量增加。水汽诊断分析进一步表明，夏季降水量的增加主要来自于局地蒸发的增强，贡献率达到约80%，表明局地蒸发是降水的重要水汽源。此外，夏季水汽平流项为正值（即水汽通量辐合加强），有利于降水量增加，该贡献主要由与风速有关的动力学分量引起。而秋季，1987年后西北地区的净辐射通量和地面风速...     

玛纳斯河流域气候变化对参考蒸散量的影响

蒸散量是内陆水循环的重要环节,探索西北干旱半干旱区气候因素对蒸散量的影响,有助于深入研究内陆水循环对气候变化的响应。本文利用玛纳斯河流域1964—2010年6个气象台站的日气温、风速、相对湿度等气候资料,通过Penman-Monteith公式估算玛纳斯河流域的参考作物蒸散量(RET),利用回归分析、Mann-Kendall等方法分析研究参考作物蒸散量的时空变化特征。结果表明:(1)玛纳斯河流域参考作物蒸散量空间差异明显,除石河子外南部绿洲区参考作物蒸散量均大于北部绿洲边缘区,季节变化趋势也较北部明显。从季节上来看,玛纳斯河流域参考作物蒸散量季节变化差异显著,夏季是参考作物蒸散量变化的主要贡献者,其次是秋季大于春季,冬季的变化最小。(2)南部绿洲区平均风速的减小是参考作物蒸散量减少的主要原因,北部绿洲边缘区相对湿度的增加是参考作物蒸散量减少的主要原因。     

基于GIS陕南商洛地区农业气候资源垂直分层

以陕南商洛地区为例, 选取适当的农业气候区划及垂直分层指标, 利用GIS空间分析及制图功能, 在实现指标空间化基础上, 采用模糊综合评判方法, 实现山区农业气候垂直分层。结果表明:商洛地区在不同气候带内可分别划分3个垂直气候层:北亚热带山区有温热易旱层 (低于700 m)、温暖半湿润层 (750~1250 m) 和温凉冷凉湿润层 (1250~1800 m); 暖温带山区包括温暖易旱层 (800~1100 m)、温凉半湿润层 (1100~1500 m) 和冷凉湿润层 (1500~2500 m)。并对各层适宜发展农业生态类型进行了评述。     

Fluctuations of the Semi-Arid Zone in China, and Consequences for Society

Herein, we calculate an aridity index, D, based on annual precipitation, P, and measured evaporation, PET, from φ20 evaporation pans: D = P/PET. The data were collected between 1951 and 1999 at 295 meteorological stations operated by the Chinese Meteorological Administration. On the basis of the index, three climatic regions are recognized in China: an arid zone in which D ≤ 0.20, a semi-arid zone with 0.20 < D ≤ 0.50, and a humid zone in which D > 0.50. Temporal fluctuations of the climate boundaries are substantial, and differ significantly regionally, and have the shifting features in the same direction in some areas and in opposite directions in others over the past 50 years. The semiarid zone lies along the border of the monsoon, and is thus highly susceptible to environmental change in China. In the period from the late 1960s to the early 1970s, the climate became drier in most parts of the regions of northern China. Moreover, the drought has an increasing trend. The fluctuations of climatic boundaries and the alternation from drier to wetter climate have substantial inter-decadal features. The main factors affecting the fluctuations in climate boundaries are the East Asian summer monsoon, the Indian Monsoon, the plateau monsoon in Tibetan Plateau, the westerly circulation, and the West Pacific Subtropical High. The different types of circulation and the strength of these circulations result in regional and temporal differences in aridity. Inter-decadal variations of the dry- and wet climate boundary fluctuations and of the arid and humid climate result from the inter-decadal changes of East Asian summer monsoon, Indian Monsoon, plateau monsoon, westerly circulation, and West Pacific Subtropical High. The anomalous general atmospheric circulation in the Northern Hemisphere during the late 1960s to the early 1970s is the cause of the remarkable change in arid and humid climate in China. Major natural disasters produced by arid and humid change are drought and flood disasters. They cause enormous economic losses to agriculture and industry. Furthermore, the loss has a substantial increasing trend. More than 110 cities are in severe water-deficiency conditions because of shortage of water resource in China. Drought has been a limiting factor of economic and social development in China.     

The analysis of aridity in Central Serbia from 1949 to 2015

In this study, we apply De Martonne and Pinna combinative indices to analyze the aridity in Central Serbia. Our dataset consists of mean monthly surface air temperature (MMT) and mean monthly precipitation (MMP) for 26 meteorological stations during the period 1949–2015. MMT and MMP are used for calculating monthly, seasonal, and annual aridity indices for period of 66 years. According to the De Martonne climate classification, we determine five, three, and four types of climate on the monthly, seasonal, and annual basis, respectively. During the observed period, winter was extremely humid, spring and autumn were humid, and summer was semi-humid. Humid and semi-humid climate with Mediterranean vegetation are identified by the annual Pinna combinative index. We find that there is no change in aridity trend in Central Serbia for the period 1949–2015. Aridity indices are additionally compared with the North Atlantic Oscillation and El-Niño South Oscillation in order to establish a possible connection with the large-scale processes. Results are further compared with several earlier studies of aridity in Serbia. With this study, the analysis of aridity in whole Serbia has become complete.     

近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果     

Changes in Climate Regionalization Indices in China during 1961–2010简

The regionalization of climate in China is based on a three-level classification in terms of lasting days for accumulated temperature （AT）,aridity index,and July mean temperature.Based on daily meteorological observational data from 756 stations,trends and interdecadal variation in indices for classifying temperature zones,moisture regions and climatic subregions in the period 1961-2010 are discussed.Results reveal that the nationwide AT ≥ 10℃C （AT10） and its lasting days are basically increasing,while aridity in northern Xinjiang is decreasing.The increasing trend of July mean temperature in North China is found to be notably larger than in South China.In terms of their national averages,a marked step increase of AT10 and its lasting period,as well as July mean temperature occurred around 1997,while the aridity index presents no such clear change.By comparing regionalization areas for 1998-2010 with those for 1961-97,it is found that the semi-humid,semi-dry and dry regions in the sub-temperate zone,as well as the humid region in the middle subtropical zone,have experienced substantial shrinkage in terms of area.In contrast,the areas of semi-dry and dry regions in the warm temperate zone,as well as the humid region in the south subtropical zone,present drastically increasing trends.Owing to the influence of such step changes that took place in 1997,that particular point in time should be given close attention in future studies regarding the regionalization of climate in China.     

中国干湿区变化与预估

本文采用干湿指数对1962~2011年中国干湿区范围变化进行了集中分析,并利用CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）模式对其变化趋势开展了预估研究。结果表明,1962~2011年平均极端干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区分别占中国陆地总面积的2.8%、11.7%、22.4%、32.6%和30.5%。期间,中国区域年干湿指数总体上呈现下降趋势,空间上表现为西部湿润化和东部干旱化的特征。显著缩小的是湿润区和极端干旱区,半湿润区、半干旱区和干旱区则显著扩大,这表明中国气候敏感区域在扩张。春季和秋季干湿指数变化趋势的空间分布与年平均的较为一致,冬季西北呈干旱化,夏季东南部地区为湿润化。相对于参考时段1986~2005年,在RCP4.5（Representative Concentration Pathway 4.5）情景下18个气候模式中位数的预估结果中,降水仅在东南南部减少,而潜在蒸散发在全区域增加,由于潜在蒸散发的增量超过了降水的增幅,中国区域将整体趋于干旱化,仅在西北地区呈湿润化特征;未来湿润区、干旱区和极端干旱区缩小,气候敏感性高的半湿润区和半干旱区仍将扩大。     

暴雨落区的统计与分析研究

用34 a的降水资料对安徽省4—9月暴雨落区进行了统计分析,结果表明安徽暴雨主要集中在6月到7月,暴雨日数多寡和暴雨范围大小,基本决定了汛期降水多少和旱涝趋势。汛期暴雨落区集中出现在582—584 dagpm的500 hPa等压面斜坡上,因此暴雨带的位置预报大致可以用584 dagpm线的移动作参考。并用2003年梅雨期20场暴雨与一些实况物理量场进行对比,得出西风急流北侧以及500 hPa上升运动中心南侧到850 hPa上升运动中心北侧,有利于暴雨发生发展。     

安徽省农业干旱综合监测技术及其业务试用

针对安徽省农业干旱业务服务需求,利用已业务应用的农业干旱指标:土壤墒情、累积湿润指数、植被供水指数,配合阶段降水量和降水日数,进行农业干旱综合监测指标和方法研究.综合指标中各因子权重的确定采用层次分析法.根据安徽省气候过渡区下垫面地表特征差异和云天状况,分别确定了湿润区、半湿润区的晴空和云覆盖4种状态下的各因子权重序列,均通过了一致性检验;建立了相应的农业干旱综合监测模型;确定了4要素和5要素农业干旱监测等级标准.综合模型概括了各单指标主体监测结果,有利于对农业旱情的综合判断,监测模型检验效果良好,可业务应用.