1961-2007年云南干季干湿气候变化研究

从影响自然干湿变化的多种因素出发,基于云南省15个站点1961-2007年干季9项气候要素实测数据,应用因子分析法研究云南干季干湿气候变化特征。提取了表征干季干湿气候变化的3个公共因子,阐明了云南干季干湿气候变化特点和原因。结果显示：1960年代以来5个年代干湿气候变化明显,变化原因各异,总变化趋势是湿度缓降、干旱强度渐强;1960-1980年代都处于中等干旱偏弱态势,进入1990年代后降水时间分布不均和气候变暖导致干季气候持续典型偏干;干季总降水量变化趋势有不确定性,年代际变化明显、变率不大,但其年际变化突出造成干季干湿状况年际波动大。     

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     

云南初夏干湿演变特征和基于CMIP6模式模拟的预估分析

使用1961—2020年的观测数据和2021—2080年的模式预估数据,首先分析了云南初夏干燥度指数（aridity index,AI）的演变特征和影响因子相对贡献,然后采用国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）中的20个全球模式,对SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP5-8.5情景下云南初夏未来干湿变化进行了预估研究。结果表明：(1) 1961—2020年云南初夏气候整体湿润,但为变干燥的趋势,有明显的年代际变化特征,1960s、1970s以及2000s气候相对湿润,其余年代相对干燥,2000s（2010s）为1961年以来最湿润（干燥）的10年。(2) 2021—2080年在3种排放情景下,云南初夏气候较1995—2014年均为变干燥的趋势,SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP5-8.5情景下,AI分别减少13.9%、17.9%以及24.9%,西南部将可能是湿润度降幅最大值中心。(3) 1961—2020年,降水对云南初夏气候干湿变化的贡献大于潜在蒸散量;而2021—2080年,潜在蒸散量对气候变干燥的贡献大于降水量,且随排放情景的增高和时间推移,其贡献将逐渐增大。     

1954—2007年云南农业气候变化研究

为弄清主要农业气候要素和农业气候年型变化规律和特征.基于多站点气候资料,对表征云南农业气候特点的17个初选气候因子,进行经验正交(EOF)分解提取主成分因子,再应用系统聚类法划分农业气候年型.结果得到7个相互独立的主成分因子和6种农业气候年型,可客观表述云南主要农业气候变化特征.1954年以来云南农业主要生长季气候变暖趋势明显;降水量和日照时数比气温年际波动大,日照变化又比降水量明显;春旱强度有减弱的趋势,阴雨寡照逐渐加重;1990年代中期以来气候变暖明显加剧,同时日照时数波动振幅大、夏季雨量有递减趋势;1995年以来云南主要受两种农业气候年型影响,1999-2007年的主要气候年型在1950年代、1960年代和1970年代均未曾出现.气候变化对农业的利弊影响都十分显著.     

云南近50 年来的气候变化

利用1961—2008 年云南省124 站及其相邻省市区的37 个地面站的逐日平均气温、降水量资料,客观分析了考虑气温垂直递减率的气温细网格数据。在此基础上,分析研究了云南近50 年来的气候变化。(1)云南近50 年来的气温变化,趋势上与北半球和全国一致,但气候变暖的速率相对缓慢;(2) 云南气候带面积有明显变化,北热带和南亚热带面积增加,而中亚热带、北亚热带和温带的面积减少;(3) 云南冬季是气温上升幅度最大的季节,然后依次是秋季、夏季和春季,虽然近50 年来云南大部分区域气温呈上升趋势,但少数区域气温却呈下降趋势,这些降温区主要集中在低海拔河谷地区;(4) 云南近50 年来降水量年平均变化不大,但季节和空间分布的变化却比较明显,雨季和主汛期降水量呈下降趋势,干季呈上升趋势;在空间分布上,滇东地区呈一致性下降趋势,滇中呈一致性上升趋势;滇西和滇南地区降水量的增减趋势呈交错分布。      

1960-2009年咸宁市气候变化特征分析

利用1960-2009年咸宁市3个地面气象站气象资料,统计分析近50 a来该区域气温、降水等主要气候要素的年变化、四季变化及年代际变化的趋势特征。结果表明：近50 a研究区气温有上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10a,年平均气温在20世纪90年代末发生突变。春秋季平均气温分别在2002年和1999年发生突变,夏季平均气温在2006年发生突变,冬季平均气温早在1990年发生突变。春季与秋季平均气温的变化比较一致,冬季平均气温对全球变暖响应最敏感,春秋与秋季对气候变暖的响应是比较敏感,而夏季对气候变暖的响应最为迟缓。近50 a年降水量呈波动但无明显增降的趋势,其中春夏两季变化趋势较为一致并有下降的趋势,且春夏降水量的变化主导着年降水量的变化;而冬季降水量有上升的趋势。通过对气温与降水变化趋势的比较,发现冬季对气候变化的响应最显著、其余季节无明显相关性。     

1960—2009年咸宁市气候变化特征

利用1960—2009年咸宁市3个地面气象站气象资料,统计分析近50 a来该区域气温、降水等主要气候要素的年变化、四季变化及年代际变化的趋势特征。结果表明：近50 a研究区气温有上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10 a,年平均气温在20世纪90年代末发生突变。春秋季平均气温分别在2002年和1999年发生突变,夏季平均气温在2006年发生突变,冬季平均气温在1990年发生突变。春季与秋季平均气温的变化较一致,冬季平均气温对全球变暖响应最敏感,春季与秋季对气候变暖的响应较敏感,而夏季对气候变暖的响应最为迟缓。近50 a咸宁市年降水量呈波动但无明显增降的趋势,其中春夏两季变化趋势较为一致并有下降的趋势,且春夏降水量的变化主导着年降水量的变化;而冬季降水量有上升的趋势。通过对气温与降水变化趋势的比较,发现冬季对气候变化的响应最显著,其余季节无明显相关性。     

近48年抚州地区气候干湿状况分析

利用抚州市11个气象观测站的气温、降水量与蒸发量资料,计算分析气候干早指数时空变化特征,同时分析降水、降水距平、蒸降差等特征变化,以揭示1962-2009年抚州地区气候干湿变化状况.结果表明,抚州市各地的干湿变化基本一致,干早指数的变化是波动的且呈下降趋势.20世纪60年代、80年代中后期至90年代中期,是抚州市干早出...     

白银市近48 a地表干湿状况及变干趋势

利用1958~2005年48 a白银市4个站的月降水量、月平均气温和相对湿度资料,计算了各站历年的湿润度指数,并利用湿润度指数对地表干湿状况进行分析。结果表明,白银市地表状况整体上反映出明显的干旱特征。在此背景下,不仅呈现“北干南湿”地域分布上的差异性,而且在干湿交替中出现了景泰、白银、靖远偏北地方有8~10 a的年代际准周期变化,偏南地方有3~5 a的年际准周期变化,并在年际变化中呈缓慢变干趋势,这种状况可能是由于降水量减少和气温升高直接造成的。     

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.     

云南雨季和干季小时降水的时空特性分析

利用云南省2325个国家级台站和区域自动观测站逐小时降水数据,分析了2014~2018年云南雨季和干季的降水量、降水频次和降水强度的空间分布特征以及关键区域的降水日变化演变特征。结果表明:受复杂地形影响,云南不同区域降水特征差异显著,且与我国东部地区显著不同。年均降水量大体呈西南高、西北低的分布特征。对于云南西北部的怒江河谷地区,干、雨季降水均为夜间峰值,降水频次高,但强度较弱。对于云南最西部（99°E以西）的保山德宏地区,该地区累计降水量为云南最大,这一区域各台站日变化峰值均较为一致地出现在上午,在陆地地区较为少见。相邻的普洱和元江河谷位于云南南部（23°N以南）,雨季两区域降水相当,但元江河谷在干季与雨季均为突出的夜间至清晨降水峰值,普洱地区雨季则是明显的午后降水峰值。云南中部地区降水量较周边地区明显偏小,该地区降水频次在雨季主要表现为清晨峰值,而在干季却是午后峰值更为突出,这也与我国东部地区降水日变化特征差异明显。      

云南雨季的时空特征及与大气环流变化的关系

为了系统了解和认识云南雨季变化的气候特征、年际特征及其影响因子,利用云南116个气象观测站1961—2015年20时—20时的逐日降水资料,根据新定义的西南雨季单站标准,系统分析云南雨季变化的时空特征以及相应的大气环流特征。结果表明:（1）对于1981—2010年的气候平均,云南全省平均雨季的开始和结束日期分别为5月22日和10月15日,雨季变化的空间差异较大,雨季开始大致表现为从东南向西北推进,结束则从西北和东南逐渐向西南推进,由此导致云南雨季长度和雨季总降水量变化由南至北逐渐减小;（2）云南雨季变化的年际差异显著,全省平均雨季开始日期最早在5月8日,最晚在6月8日,结束日期最早在9月30日,最晚在11月2日,早晚相差近1个月;（3）云南雨季开始日期主要受西南季风和中纬度冷空气活动的共同影响,季风建立偏早和中纬度冷空气活动频繁有利于雨季开始早,反之有利于雨季开始晚;而雨季结束日期主要受热带季风环流变化的影响,夏季风向冬季风季节转换早则云南雨季结束早,反之雨季结束晚。      

Precipitation changes in wet and dry seasons over the 20th century simulated by two versions of the FGOALS model

Seasonal precipitation changes over the globe during the 20 th century simulated by two versions of the Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System(FGOALS) model are assessed. The two model versions differ in terms of their AGCM component, but the remaining parts of the system are almost identical. Both models reasonably reproduce the mean-state features of the timings of the wet and dry seasons and related precipitation amounts, with pattern correlation coefficients of 0.65–0.84 with observations. Globally averaged seasonal precipitation changes are analyzed. The results show that wet seasons get wetter and the annual range(precipitation difference between wet and dry seasons) increases during the 20 th century in the two models, with positive trends covering most parts of the globe, which is consistent with observations. However,both models show a moistening dry season, which is opposite to observations. Analysis of the globally averaged moisture budget in the historical climate simulations of the two models shows little change in the horizontal moisture advection in both the wet and dry seasons. The globally averaged seasonal precipitation changes are mainly dominated by the changes in evaporation and vertical moisture advection. Evaporation and vertical moisture advection combine to make wet seasons wetter and enhance the annual range. In the dry season, the opposite change of evaporation and vertical moisture advection leads to an insignificant change in precipitation. Vertical moisture advection is the most important term that determines the changes in precipitation, wherein the thermodynamic component is dominant and the dynamic component tends to offset the effect of the thermodynamic component.     

Enhanced spring convective barrier for monsoons in a warmer world?

Twenty-first century climate model projections show an amplification of the annual cycle in tropical precipitation with increased strength in both wet and dry seasons, but uncertainty is large and few studies have examined transition seasons. Here we analyze coupled climate model projections of global land monsoons and show a redistribution of precipitation from spring to summer in northern (North America, West Africa and Southeast Asia) and southern (South America, Southern Africa) regions. The annual cycle changes are global in scale. Two mechanisms, remote (based on tropospheric stability) and local (based on low level and surface moisture), are evaluated through the annual cycle. Increases in tropospheric stability persist from winter into spring and are reinforced by a reduction in surface moisture conditions, suggesting that in spring both remote and local mechanisms act to inhibit convection. This enhanced spring convective barrier leads to reduced early season rainfall; however, once sufficient increases in moisture (by transport) are achieved, decreases in tropospheric stability result in increased precipitation during the late rainy season. Further examination of this mechanism is needed in observations and models, as the projected changes would have substantial implications for agriculture, water management, and disaster preparedness.     

Observed changes of drought/wetness episodes in the Pearl River basin, China, using the standardized precipitation index and aridity index

Monthly precipitation data of 42 rain stations over the Pearl River basin for 1960–2005 were analyzed to classify anomalously wet and dry conditions by using the standardized precipitation index (SPI) and aridity index (I) for the rainy season (April–September) and winter (December–February). Trends of the number of wet and dry months decided by SPI were detected with Mann-Kendall technique. Furthermore, we also investigated possible causes behind wet and dry variations by analyzing NCAR/NCEP reanalysis dataset. The results indicate that: (1) the Pearl River basin tends to be dryer in the rainy season and comes to be wetter in winter. However, different wetting and drying properties can be identified across the basin: west parts of the basin tend to be dryer; and southeast parts tend to be wetter; (2) the Pearl River basin is dominated by dry tendency in the rainy season and is further substantiated by aridity index (I) variations; and (3) water vapor flux, moisture content changes in the rainy season and winter indicate different influences of moisture changes on wet and dry conditions across the Pearl River basin. Increasing moisture content gives rise to an increasing number of wet months in winter. However, no fixed relationships can be observed between moisture content changes and number of wet months in the rainy season, indicating that more than one factor can influence the dry or wet conditions of the study region. The results of this paper will be helpful for basin-scale water resource management under the changing climate.     

云南气候特征与主要经济作物种植适宜性的关系

基于云南省、贵州省和广西壮族自治区共163个站点气候资料和主要经济作物产地分布数据,应用作物生态学和农业气象学原理,分析云南气候特征与经济作物种植的气候适宜性关系。结果表明,受季风气候、高原山地气候、低纬气候的影响,云南干湿季节分明、夏季气温偏低、春秋季长、气温日较差大、干季日照较多,具有气候区域性和层次性差异特点,由此云南各气候带的经济作物种植适宜性也不同,其中,低纬高原气候最适宜云南烤烟和滇中花卉产业发展,低纬高原南亚热带季风气候区的滇西南适宜种植喜湿润、要求强光少的南亚热带深根类作物,高原山地气候叠加季风气候带则适宜发展多种(类)经济作物,然而高原气候和季风气候也给云南经济作物种植带来夏秋光热欠足、冬春干旱和短时段低温冷害的不利影响。     

近30年来中国气温、降水和水分盈亏的趋势及其变化

解析气候变化的主要特征可为认识气候变化如何影响生态系统过程提供基础数据,也可为气候变化应对提供科技支撑。近几十年来,中国区域内的气温快速升高,对生态系统造成了极大的影响。但关于温度和降水时间变化趋势是否存在转折以及区域上是否存在差异的研究还较少。并且过去几十年的气温和降水变化已引起了水分盈亏的显著改变,而关于我国水分盈亏变化趋势的研究仍显不足,充分了解不同地区水分盈亏的变化,可以帮助我们更好地理解该地区的干湿变化,提升水资源的管理和利用效率。本文基于中国2479个气象站点的观测数据,利用分段回归方法分析了1981～2015年间年平均温度、年降水量以及水分盈亏的时间变化趋势及其转折点的时空格局,主要结果如下：（1）1981～2015年全国平均温度显著增加,且具有明显的阶段变化特征和地区差异：1991～1995年云南、东北北部温度变化发生转折,云南1991年之后开始显著增温。东北南部、华北大部分地区温度发生转折的时间为1996～2000年,南部沿海地区温度发生转折的时间为2001～2005年,转折点之前温度显著增加,转折点之后温度增加停滞。（2）1981～2015年中国降水量的时间变化趋势...     

云南各量级雨日的气候特征及变化

利用1959-2005年云南125个测站的雨量资料,通过计算趋势系数等现代统计诊断方法,研究了云南中雨日、大雨日、暴雨日、大暴雨日及各量级降水量的气候特征和变化,并与雨日的气候变化做了对比分析.结果表明,云南中雨以上强降雨日有明显的干、雨季之分,雨季中雨、大雨、暴雨、大暴雨日数分别占全年中雨、大雨、暴雨、大暴雨日数的84%,90%,94%,99%,特别是6～8月大雨以上强降雨日占全年的61%以上,强雨日的集中程度相当高,且降雨量级越大集中越高.云南大雨日、暴雨日、大暴雨日在增多;大雨日的增多趋势不明显,暴雨日、大暴雨日的增多趋势较明显,且大暴雨日比暴雨日的增多趋势大.雨日、中雨日在减少;雨日的减少趋势十分明显.以每10年平均计算,云南省内总大雨日增多6.9天,暴雨日增多4.3天,大暴雨日增多0.7天,中雨日减少75.4天;云南省内站平均雨日减少7.6天.云南年降水量有减少的趋势,全省减少量是每10年平均减少15.3 mm;大雨量、暴雨量和大暴雨量稍有增多,但变化趋势不明显;小雨量、中雨量有较明显的减少趋势.     

CMIP6模式对云南区域性干旱过程的模拟评估及预估

21世纪以来,云南频繁发生全省性干旱过程,造成严重的灾害。未来在气候变化背景下云南全省性干旱过程将如何变化尚未得到充分研究。基于16个第六次耦合模式比较计划(CMIP6)的模式结果和区域性干旱过程监测评估方法,研究了云南省区域性干旱过程历史时期的特征和未来不同排放情景下的可能变化。结果显示,适当订正后的CMIP6模式能较好地模拟出近54年云南省区域干旱事件的特征,模式偏差主要表现为夏季降水偏多、10—11月降水偏少。未来54年在三种排放情景下,云南省区域性干旱过程发生次数将增加1.1～4.7次,持续日数将增加2.6～4.0日,影响范围将增加0.2～0.6站,累计强度将增加0.1～0.2。未来发生在干季内的干旱过程次数将减少,但持续日数、影响范围、累计强度都将增加;由干季延伸至雨季的干旱过程次数、持续时间、累计强度都将增加;发生在雨季内的干旱过程次数和影响范围将增加、累计强度将减小。滇西北、滇东北等受干旱过程影响较轻的地区未来也将更容易受到干旱过程的影响。上述结果表明未来云南省全省性干旱过程将加强。