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.     

内蒙古夏季不同气候区短时强降水检验及制定

利用1991—2015年夏季(6—8月)内蒙古地区111个国家气象站小时降水量资料,对内蒙古不同气候区(极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润)短时强降水(1 h降水量≥20 mm)进行检验分析,采用累积概率方法定义内蒙古夏季不同气候区短时强降水。检验结果表明:内蒙古地区年平均降水量和小时降水量极值自西部极干旱区向东部半湿润、湿润区递增,高值区位于大兴安岭东部,次高值区位于阴山山脉以南。内蒙古极干旱区小时降水量极值低于20 mm,半湿润区和湿润区小时降水量极值高于50 mm,个别站点甚至达到100 mm以上。但在半湿润区和湿润区东部小时降水量超过20 mm年平均发生仅为1次,其余地区均1次。在内蒙古极干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区小时降水量分别达到6.1、9.8、12.5、15.2和14.3 mm·h~(-1)属于极端降水事件,小时降水量≥20 mm不宜作为内蒙古短时强降水定义。综合上述研究,结合内蒙古地区地形、地貌等因素,将内蒙古极干旱区和干旱区短时强降水定义为5 mm·h~(-1),半干旱区、半湿润区和湿润区短时强降水定义为10 mm·h~(-1)。     

基于3种指数的全球干湿变化年代际特征

通过对比AI指数、PDSI指数和土壤湿度的变化发现,3种指数能够较为一致地反映全球干湿变化的时空分布特征,在此基础上,研究了全球及不同气候区干湿变化的长期变化趋势和周期信号,并重点分析干湿指数的年代际演变及其变化机制。结果表明:近67 a来,全球整体呈现干旱化趋势,其中半湿润区干旱化最为显著,其次为极端干旱区、湿润区和半干旱区,而干旱区表现为变湿趋势;全球干湿变化存在准20 a的显著周期信号,但不同气候区的主要变化周期存在差异,其中干旱区、半干旱区和湿润区的主周期为准20 a,而极端干旱区和半湿润区为准30 a;潜在蒸散量的显著增加趋势是导致全球干旱化的主要原因,而全球干湿变化的准20 a周期主要由降水振荡所控制。     

中亚干旱区降水准两年周期振荡及突变特征

依据东英吉利大学气候研究中心（CRU）1930-2009年0.5°×0.5°分辨率的月降水量及NCEP/NCAR 1948-2009年2.5°×2.5°分辨率再分析逐月位势高度资料,分析了中亚干旱区年降水和季节降水的准两年周期振荡（TBO）特征和突变的时空变化及其可能影响机制。结果发现,中亚干旱区降水具有显著的TBO特征,其I区(哈萨克斯坦西区)、II区(哈萨克斯坦东区)、IV区（吉尔吉斯斯坦区）的年降水TBO相对具有连续性,而III区（中亚平原区）和V区（伊朗高原区）大致以20世纪60-70年代为分界点,存在相反变化。对季节降水而言,除II区年降水的TBO信号主要由夏季的变化决定,其他分区年降水TBO主要由冬季决定。降水突变分析发现,中亚干旱区降水的突变与TBO信号变化有很好的一致性,突变点上降水周期都有向TBO的跃变。另外,对整个亚洲中部干旱区而言,中亚干旱区西部降水突变发生在20世纪50年代初,东部于60年代末发生突变,新疆自80年代末出现气候转型,时间间隔为20年左右。季风区和受西风环流控制的亚洲内陆干旱区降水尽管都表现出TBO基本特征,但其控制因子可能有很大差异,对流层中上层的西风强度TBO可能是导致亚洲中部干旱区降水TBO的重要因子。     

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。     

近30年来中国气候的干湿变化

本文利用1951—1980年的月平均温度,计算了中国各地水分需要量。根据水分需要量和降水量大小,将我国划分成潮湿、湿润、半湿润、半干燥和干燥5类气候区;并对这5个气候区1950年前后各30年时段的气候干湿状况进行讨论;此外还对影响气候干湿变化的重要因子,我国近30年来的降水进行了分析。 近3O多年来,各气候区的降水及气候状况呈现了不同的变化:潮湿和湿润气候区50年代降水较多,60年代降水偏少,70年代降水呈多变态;半湿润和半干燥气候区50年代至60年代中期为多雨时段,1965年始,降水偏少,处于少雨阶段,     

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。     

基于MODIS白天地温产品的青藏高原海拔依赖型变暖特征分析

基于2001～2018年中分辨率成像光谱仪（MODIS）探测的白天地面温度（简称MODIS 白天地温）资料,与青藏高原（简称高原）122个气象站点观测的最高气温资料,在年尺度上评估了MODIS 白天地温在高原的适用性,研究了高原五个干湿分区下MODIS 白天地温的海拔依赖型变暖特征,得到以下主要结论:（1）MODIS白天地温能够基本再现观测的最高气温的时空以及海拔依赖型变暖特征;（2）高原整体上,MODIS白天地温存在显著的海拔依赖型变暖特征,平均海拔每增加100 m,其趋势增加0.02°C (10a)?1,且受积雪—反照率反馈主导;（3）干湿分区下,海拔依赖型变暖特征在高原表现为偏湿润地区强于偏干旱地区;季风区强于西风区。海拔依赖型特征强弱:半湿润地区＞湿润半湿润地区＞半干旱地区＞湿润地区＞干旱地区。平均海拔每增加100 m,以上区域的地温趋势分别增加0.06,0.03,0.03,0.01,0.01°C (10a)?1。半湿润和湿润半湿润地区年均温在0°C左右,在气候变暖背景下积雪—反照率反馈作用最为强烈,是其海拔依赖型变暖的主导因素;干旱与半干旱地区年均温相对更低,气候变暖程度对积雪影响相对较小,积雪—反照率反馈作用被限制,但仍对上述地区的海拔依赖型变暖起主导作用;而湿润地区的积雪覆盖率的上升可能是由于降雪（固态降水）增加抵消了积雪融化损耗,云辐射、水汽等其他因素主导了其海拔依赖型变暖。     

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。     

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。     

中国干旱半干旱地区的冷季快速增温

利用中国713个观测站均一化的月平均温度资料,详细分析了近55年中国温度变化的季节性及区域特征,并进一步分析了中国干旱半干旱区冷季增温前后的大气环流特征。年际变化结果表明,中国的增温现象主要是从20世纪80年代中期开始,90年代快速增长,21世纪初增温变缓,其中干旱半干旱区的年均增温速率是湿润半湿润区的1.7倍。季节性特征为冷季增温速率是暖季的1.9倍,干旱半干旱区的冷季增温速率较大,都超过了0.3℃·(10a)-1,其中青藏高原、内蒙古中部、东北和华北增温尤其显著,湿润半湿润区的冷季增温相对较慢,其中中西部地区比东部沿海增温较慢。干旱半干旱区的冷季温度在1986年左右发生显著暖突变,突变前后的大气环流对比分析表明,极涡强度减弱、东亚大槽和欧洲浅槽变浅、极地冷高压和西伯利亚高压偏弱、气旋性异常环流和东部地区的异常东南气流都有利于干旱半干旱区冷季的快速增温。     

黑龙江省林业气候区划

使用84个观测站1961～1990年的气候资料阐述了黑龙江省热量资源、降水资源、光资源及风资源的分布状况。根据气候资源分布状况,针对林业生产的需求把黑龙江省分成七个林业气候区：温暖半干旱区、温暖半湿润区、温暖湿润区、温和湿润区、温凉湿润区、冷凉湿润区、寒冷湿润区；同时分析了各个林业气候区森林火灾的发生状况。为合理开发利用气候资源和森林资源提供了一定的依据。     

贵州气温近五十年变化趋势与突变分析

采用二项式平滑分析方法,较全面地分析了贵州四季平均气温、及年平均气温近五十年（１９５１￣１９９７年）变化趋势;还采用滑动ｔ检验法即Ｍｔｔ检验,对气温突变作了分析。结果表明,九十年代以来,与全球变暖相反,贵州气温呈略微下降趋势。气温变化较平缓,除１９５６年秋季,１９８６年冬季存在突变外,其它季节和年气温序列没有突变年份。     

近50年关中西部24节气气温变化特征及突变分析

利用关中西部渭滨区、太白县、陇县3个国家气象站1970—2019年气温数据,运用线性变化趋势分析、Mann-Kendall检验法和滑动T检验法,分析关中西部不同地域24节气气温变化和突变特征。研究表明：近50 a关中西部24节气气温呈单峰型分布,大暑气温最高,小寒最低。春季型节气增温最快,秋季型节气降温最快,春季增温快于秋季降温。惊蛰和清明气温升幅最大,立冬降幅最大。气温日较差冬季型（川塬区）和秋季型节气（南北山区）最小,夏季型（川塬区和北部山区）和冬季型节气（南部山区）最大。春季型节气除立春外,平均气温、最高气温、最低气温均为显著增温趋势,其他季节型节气仅最低气温多呈显著增温趋势。24节气气温年代变化呈波动上升趋势,气温距平为“负—正”变化特征。4个物候性节气中惊蛰、清明气温呈极显著上升趋势,小满、芒种呈显著上升趋势。惊蛰1973、2004—2019年显著增温,1999年为气温转暖突变年;清明2005—2019年显著增温,1999年为转暖突变年;小满1981—1982、2001—2019年显著增温,1976年为转暖突变年;芒种2005—2007、2009、2011—2019年显著增温,1995年为转暖突变年。     

干旱区荒漠-绿洲过渡带3种典型灌木气孔导度对环境变化的响应及其对蒸腾的调控

利用LI-6400XT便携式光合作用测定系统和Model 1505植物压力室对河西走廊中部荒漠-绿洲过渡带3种优势种C_4植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)和C_3植物泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)的水分交换过程和叶片水势(Ψ)变化进行了观测试验,对比了荒漠植物生长季降水前后水分传输因子的变化;模拟了气孔导度对主要环境因子和叶片水势的响应;从饱和水汽压差(VPD)对气孔导度的制约作用研究了荒漠植物蒸腾的调控机制。结果表明:影响3种灌木气孔导度的主要因子依次为VPD、气温(T)和Ψ,气孔导度随着VPD和T的升高而降低,随着Ψ的降低逐渐减小;不同荒漠植物气孔导度对环境因子和叶片水势的综合响应模拟研究表明,模型能够很好地模拟气孔导度日内变化,C_3植物泡泡刺对这些因子变化的响应比C_4植物梭梭和沙拐枣更敏感;通过类比于欧姆定律,表明可用气孔导度和VPD的乘积来对蒸腾速率进行线性模拟,相关性很强。     

青藏高原及其周边干旱区气候变化特征与GLDAS适用性分析

青藏高原及其周边干旱区的水循环过程对全球变化的响应十分敏感.基于观测资料驱动的全球陆面数据同化系统(GLADS)能为区域尺度水循环变化研究提供更全面的数据.利用GLADS数据,首先对青藏高原及其周边干旱区进行气候区划分,分析了各气候区内气温和降水的时空分布和变化特征;然后检验了GLDAS数据在青藏高原地区的适用性;最后探讨了模拟期间地表水循环关键要素的时空变化特征及区域水资源分配格局.结果表明,各气候区在2000-2007年比1979-1994年平均气温上升了0.65～0.97℃,增幅明显提高.不同区域降水量变化各异,干旱区和半干旱区2000-2007年比1979-1994年平均年降水量分别升高了14 mm和25 mm.1979-1994年间GLDAS气温、降水数据在青藏高原及其周边地区适用性较高;极端干旱区气温数据与中国地面气温格点数据之间的均方根误差仅为0.41℃;在各气候区GLDAS数据与APHRODITE平均降水差值均小于0.18 mm·d-1,但2000-2007年数据质量有待提高.研究时段内研究区域水循环处于动态平衡状态.2000年以来青藏高原及其周边干旱区径流量、蒸发量呈增长趋势的区域明显扩大,且幅度大幅上升,但变化量级存在不确定性.新疆大部分地区水循环变化特征表现为暖干向暖湿转变.青藏高原及其周边干旱区自2000年以来水循环有所加强,降水仍主要用于蒸发,多年平均径流系数大多小于0.2.     

中国近30a臭氧气候场特征

利用1979—2005年TOMS（total ozone mapping spectrometer）和2006—2007年OMI（ozone mo-nitoring instrument）的卫星观测资料,分析中国地区对流层臭氧含量（tropospheric ozone residue,TOR）、整层臭氧含量（total ozone,TO）的空间分布和季节变化特征,利用二项式加权平均法、Mann-Kendall突变检验法以及小波分析法分析南方典型地区广州臭氧序列的趋势、突变以及周期特征。结果表明,中国地区多年平均对流层臭氧柱含量为35.89DU,东中部地区高于西部,四川东部和重庆西部存在极高值区,青藏高原为极低值区;对流层臭氧夏季平均值最高,冬季最低,春季高于秋季。中国地区多年平均臭氧总量为298.61DU。臭氧总量随着纬度增大而增大,成带状分布,青藏高原为极低值区;臭氧总量春季平均值最大,秋季为最低。南方广州地区的对流层臭氧在1979—2007年之间存在明显的上升趋势,时间变率为0.38DU/（10a）;TOR时间序列在1997年发生突变,存在显著的1a及2a的周期。臭氧总量在1979—2007年之间存在明显的下降趋势,变化率为-2.1DU/（10a）;TO在1993年发生突变,存在显著的2a周期     

柴达木盆地灌木林地和高寒草甸蒸散发特征研究

柴达木盆地属于高寒干旱内陆盆地,水资源短缺,生态环境十分脆弱,蒸散发是生态系统水分耗散的主要方式,研究其变化特征对区域水资源合理开发与生态环境保护具有重要意义。本研究以柴达木盆地灌木林地和高寒草甸为观测点,采用涡动相关仪观测的2020年通量资料计算实际蒸散发量,分析不同下垫面实际蒸散发量在不同时间尺度的变化特征,并探究了气象因子与实际蒸散发量的相关性。结果表明：（1）灌木林地和高寒草甸蒸散发过程主要集中在生长季,呈正态分布,但变化范围有一定差异,高寒草甸实际日蒸散发量和实际月蒸散发量大于灌木林地。其中,灌木林地日平均蒸散发量为0.48 mm,高寒草甸日平均蒸散发量为1.28 mm;灌木林地蒸散发量8月达到峰值,为40.47 mm,高寒草甸蒸散发量7月达到峰值,为88.92 mm。（2）对于不同下垫面,气温和土壤温度变化趋势大致相同,饱和水汽压差和风速有一定差异,实际日蒸散发量与气温、土壤温度、饱和水汽压差显著相关,但是与风速相关性不大,各季节蒸散发量对各气象因子敏感程度不同,此外高寒草甸蒸散发量与土壤含水量呈显著相关。（3）不同下垫面水分消耗变化特征表明灌木林地各月水汽交换以下垫面水分...     

1961—2010年饶平气温的变化特征分析

利用饶平1961—2010年气温资料,通过线性拟合、M-K突变分析、小波分析等方法,对饶平近50年气温变化进行特征分析。结果表明：近50年饶平气温显著上升,增温速率为0.017 6℃/年,在1995年发生增温性突变,突变前后平均上升0.7℃。近50年秋冬季增温速率明显大于春夏季;冬季在20世纪80年代末发生突变,其他季节都在20世纪90年代发生突变;秋冬季突变前后增温大于春夏季。气候变暖对饶平极端气温及高温（低温）日数的影响：高温日数在1994年发生增加性突变,近50年来呈显著增加趋势,其中进入21世纪以来高温日数明显增多;低温日数在1983年发生减少性突变,极端最低气温呈显著上升趋势。小波分析得出饶平年平均气温在不同时段存在准6、13、20、28年年际变化周期。     

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。