近115a中亚干湿气候变化研究

利用1901—2015年东英吉利大学气候研究中心(CRU)提供的月平均气温、降水、潜在蒸散量以及西班牙比利牛斯生态研究所(IPE-CSIC)创建的12个月尺度的标准化降水蒸散指数SPEI_(12),对中亚地区近115 a气候要素进行综合分析,并探究中亚地区干湿气候的时空变化。结果表明,中亚地区年平均气温的空间分布表现为东、西部高,中部低,全区呈显著增温趋势,其气候倾向率为0.15℃·(10 a)~(-1);年降水量表现为中南部多,东、西部少,除北部哈萨克斯坦平原地区外其他区域降水量均为增多趋势;全区年潜在蒸散量远大于年降水量,且与地形及下垫面联系密切,表现为东西部沙漠地区大,中部山区相对较小的特征;考虑水热平衡的干湿指数SPEI_(12)在哈萨克平原为弱的减小(略变干)趋势,其他区域呈增大(变湿)趋势。利用旋转经验正交函数(REOF)对SPEI_(12)进行分解得到6个子区域,各分区气温突变时间东边早于西边,降水量西边显著增多早于东边,且SPEI_(12)突变时间西边早于东边。利用集合经验模分解(EEMD)对SPEI_(12)和降水量不同时间尺度及其变化周期进行分析,得到SPEI_(12)存在准14 a的显著振荡周期,降水量存在准3 a、14 a的显著振荡周期。     

策勒绿洲区1960-2008年气温及降水变化特征分析

应用策勒绿洲区气象站1960－2008年逐月平均气温和降水量资料,采用线性倾向估计、Morlet连续小波、滑动t检验法分析了49a来绿洲区的气温、降水趋势变化、周期及突变特征。结果表明：年、四季及各月气温均呈明显的上升变化趋势,上世纪90年代起的升温在2000-2008年达到最高,年气温线性增暖率达0.34℃/10a,表现出准31a、5～8a左右的振荡周期,并在1996年发生显著的暖突变;年、四季降水亦呈明显的增湿趋势,增湿在2000-2008年最明显,年降水量线性增湿率为2.1mm/10a,准14a、准8a左右的周期十分明显,发生两次增加(1986、2001年)和两次减少(1966、1996年)突变。     

1961—2018年内蒙古平均气温突变前后变化特征

文章选用1961—2018年内蒙古109个气象站的气温数据,采用线性趋势、Mann-Kendall检验、气候倾向系数等方法,对内蒙古平均气温突变前后的变化特征进行了分析。结果表明:(1)1961—2018年内蒙古年平均气温的增暖趋势非常明显,时间序列在1990年前后发生突变,而且平均气温在突变前、后存在时间变化和空间变化。(2)四季平均气温均呈明显增温趋势,但存在季节差异。春季平均气温的增温速率为0.428℃/10a,高于全年平均水平,突变时间在1996年;夏季平均气温的增温速率为0.312℃/10a,近58a夏季平均气温上升约1.8℃,与其他季节相比突变时间最晚,发生在1998年;秋季平均气温的增温速率最小,为0.297℃/10a,近58a秋季平均气温上升1.7℃,气温突变时间在1989年;冬季平均气温的增温速率最大,为0.463℃/10a,近58a冬季平均气温上升2.7℃。(3)从58a的增温空间分布上看,增温幅度差异明显:突变前的30a里,大部地区年平均气温增温速率在0.20℃/10a以上,其中,赤峰市大部地区的增温趋势不显著,其余地区的年平均气温都是显著或极显著的增温趋势;突变后的28a里,大部分地区的年平均气温增温速率0.10℃/10a和0.20～0.40℃/10a,其中,呼伦贝尔市的大部、赤峰市的大部地区平均气温增温趋势不显著,其余地区都在显著或极显著的增温趋势。     

近36年果洛地区各气象要素变化趋势分析

利用果洛地区6个气象站1976—2011年逐月气温、降水量、蒸发量、日照时数等资料,探讨了果洛地区气候资源的空间分布和年代纪变化特征。结果表明:果洛地区地域广袤、地形复杂,各站的变化趋势各不相同。平均气温、平均最高气温和平均最低气温均呈上升趋势,分别以0.456℃/10a、0.571℃/10a和0.385℃/10a的速率增暖。20世纪70年代末平均气温,平均最高气温和平均最低气温都较低,之后逐渐上升,21世纪达到最大值。果洛地区降水量以0.419mm/10a的速率增加,而日照时数确以-28.332h/10a的速率减少。由于平均气温的上升、降水量的增加和日照时数的减少,导致蒸发量以-10.381mm/10a的速率减少。滑动T检验结果表明,平均气温在1998年和2005年发生了两次由冷向暖的突变,平均最高气温在1997年发生了由冷向暖的突变,平均最低气温2004年和2005年发生了由冷向暖的突变,降水量在2004年(α=0.10,显著水平为1.86)发生了由少增多的突变。     

策勒绿洲区1960-2008年气温及降水变化特征分析

应用策勒绿洲区气象站1960-2008年逐月平均气温和降水量资料,采用线性倾向估计、Morlet连续小波、滑动t检验法分析了49 a来该绿洲区的气温、降水趋势变化、周期及突变特征.结果表明:年、四季及各月气温均呈明显的上升变化趋势,20世纪90年代开始的升温在2000-2008年达到最高,年气温线性增暖率迭O.34℃/10 a,表现出准31 a、5-8 a的振荡周期,并在1996年发生显著的暖突变;年、四季降水亦呈明显的增加趋势,增加在2000-2008年最明显,年降水量线性增加率为2.1 mm/10 a,准14 a、准8 a左右的周期十分明显,发生两次增加(1986、2001年)和两次减少(1966、1996年)突变.     

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.     

博斯腾湖流域气候变化对开都河径流量的影响

利用线性回归分析法、突变检验法等分析博斯腾湖流域1980～2018年的年均气温、年降水量、年蒸发量等气候因子变化趋势和突变现象及其对开都河径流量的影响.结果表明:1980～2018年博斯腾湖流域年均气温呈波动中上升趋势,其变化速率为0.15℃(10a)-1,年降水量则以0.765mm(10a)-1的速率增加,而年蒸发量...     

洞庭湖区近百年降水序列构建及其变化特征

采用统计方法结合气象台站历史沿革信息,对1910—2010年洞庭湖区逐月降水量观测资料进行均一化处理,并利用洞庭湖周边气象台站资料对洞庭湖区1951年以前缺测的降水资料进行插补,构成完整均一的降水序列。在此基础上,构建洞庭湖区近百年降水序列并分析其变化特征。结果表明：1910—2010年洞庭湖区年及春、夏、秋三季降水量的变化趋势不显著,冬季降水量呈显著上升的趋势;年降水量存在准3、6、8 a和20 a等多时间尺度的振荡周期;小波分析显示,近百年洞庭湖区年降水量和冬季降水量均存在显著增多的突变。     

近45a郑州夏季大气可降水量及其降水转化率分析

根据郑州站1964—2008年月平均探空资料及地面降水资料,分析了近45a郑州夏季大气可降水量和地面降水量的演变特征,并在此基础上讨论了与该站夏季降水转化率的关系。结果表明：（1）郑州站夏季可降水量和降水量存在明显的年际变化,可降水量存在准2a的振荡,而降水量主要表现出准4～6a的振荡周期;（2）在长期线性趋势上,可降水量呈微弱的下降趋势,而降水量呈线性上升趋势,两者都在1990年代末发生突变;（3）郑州站夏季降水转化率与降水量存在相同的年际振荡周期和线性增加趋势,其降水转化率在21世纪初发生突变。     

1954-2011年盐城市气温和降水变化特征

根据盐城市2个观测站点1954-2011年逐月平均气温和降水资料,采用线性趋势分析、M-K检验、滑动t检验等方法,分析了盐城市气温和降水的气候变化特征。结果表明:盐城市年平均气温以0.24℃/10a的速率显著增加,其中,春季的升温速率最大(0.32℃/10a),秋季和冬季次之(分别为0.27℃/10a和0.28℃/10a),夏季最小(0.08℃/10a)且不显著。年降水量以17.1 mm/10a的速率呈弱的下降趋势,春、夏、秋季降水量均呈弱的下降趋势,而冬季降水量则呈弱的增加趋势。全年和四季(除春季)平均气温在20世纪90年代后升高明显,进入21世纪后升温幅度明显加大。年降水量具有"减-增-减"的年代际变化特征,四季降水距平各自波动特征不同,春、夏季降水量偏多期在20世纪50年代中后期和90年代,秋季降水量偏多期在50年代中后期、60年代和80年代,冬季降水量偏多期为90年代以后,其余年代为降水量偏少期。年平均气温在1993年发生突变式增温,春、夏、秋、冬四季气温突变时间分别在1993年、2000年、1997年和1991年。全年和四季降水量都没有明显突变现象。     

基于VOSviewer的塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究进展分析

作为中国最大和世界第二大流动沙漠，塔克拉玛干沙漠是我国主要的沙尘暴中心之一，其沙尘天气对当地及周边地区的生产生活会造成巨大影响。利用VOSviewer可视化分析工具，以中国知网（CNKI）数据库和Web of Science核心数据库中塔克拉玛干沙漠沙尘暴相关355篇文献为对象，从发文时间、作者、关键词、期刊来源与学科分布、发文机构（国家）等方面进行可视化与计量分析，进而综述了塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的现状及发展趋势和未来展望。结果表明：塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的中英文文献产出分为2个阶段，即1996—2005年为起步阶段，2006—2020年为稳步发展阶段；塔克拉玛干沙漠沙尘暴的成因、传输特征及发展规律、沙尘暴过程数值模拟预报研究、沙尘天气及沙漠气象等问题受到了国内外众多学者的高度关注；相关论文主要发表在《沙漠与绿洲气象》、《中国沙漠》及Journal of Geophysical Research Atmospheres等期刊，其中《沙漠与绿洲气象》为中文发文量最多的核心期刊，Journal of Geophysical Research Atmospheres为SCI发文量最高的...     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴发生条件分析

利用塔中气象站1997—2002年的气象资料, 从沙尘源丰富程度、风动力条件和空气稳定度等方面分析了塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的成因。结果表明:在塔克拉玛干沙漠腹地, 沙尘源极为丰富, 为沙尘暴发生提供了必要条件, 降水基本不能改变沙面的湿润状况, 沙尘源丰富度不是沙尘暴发生的限制因子; 风动力是沙尘暴发生的重要条件, 而月平均风速和大风日数是风动力的重要定量表征指标; 空气稳定性也是沙尘暴发生的重要条件, 温度和天气过程是其重要标志, 沙尘暴发生与温度呈正相关, 沙尘暴多发生在夏季和午后; 降水是沙漠腹地天气过程的重要指标, 月降水日数和降水总量与沙尘暴日数呈正相关; 20世纪90年代以来沙尘暴逐年减少, 这种变化趋势可能与全球气候变化有关。     

中国黑戈壁地区日照时数时空变化及影响因素

利用1960～2011年中国黑戈壁地区11个气象站日照时数数据,分析了该地区日照多年变化特征。研究表明,该地区近52a来日照时数减少的变化并不明显,其趋势变化率为-2．0h／10a,远小于周边地区。四季之中,春季日照时数呈增加趋势,其他三季呈减少趋势。从空间分布上看,不同区域,年日照时数变化也不相同。黑戈壁地区年日照时数的减少与年降水量的显著增加和年平均风速的减小密切相关。     

塔克拉玛干沙漠腹地逐日太阳总辐射模拟计算 -以达理雅博依绿洲为例

基于塔克拉玛干沙漠腹地面积最大的天然孤立绿洲达理雅博依2015年1月—2016年2月太阳总辐射观测资料,运用H.L.Penman经验公式模拟计算了该地区2015年逐日总辐射累计量,模拟值与实测值的误差分析显示:本气候学方法成功模拟了沙漠腹地总辐射的年内变化趋势。使用模拟值估算得到达理雅博依绿洲2015年太阳总辐射累计量约为5 332.23 MJ·m-2。又以相同方法模拟了塔中气象站2015年3—5月总辐射变化,结果较达理雅博依的模拟更接近实测值,说明本模拟在塔克拉玛干沙漠腹地不同地点结果有效。     

The climate of the coast and fog zone in the Tarapacá Region, Atacama Desert, Chile

In the Atacama Desert, the narrow littoral plain and the adjacent mountain range have a unique climate. This area is locally called the “coastal desert with abundant cloudiness”, and extends from the coastline up to an elevation of 1000 m. The climate is designated as being BWn according to Köppen's Climate Classification as adapted for Chile. In the original classification the acronym (Bn) is used for foggy environments. Toward the east a “normal desert” climate (BW) is found. This is known as one of the most extreme deserts of the world. In the BWn areas there are meteorological differences between low and high elevation zones. The climate of the coastal plains and the mountains is described in this paper in order to show that there is an area where the climate differs from those classified as BWn and BW in the Chilean Climate Classification. This area is located between 650 and 1200 m a.s.l. and contains several fog oases or lomas vegetation, rich in biodiversity and endemism.The weather is warmer near sea level, with an annual average temperature of 18 °C. At high elevation sites like Alto Patache, the temperature decreases at a rate of 0.7 °C for every 100-m increase in altitude. The average annual minimum temperature often approaches 1 °C in winter, while the mean annual temperature range is significant (8.3 °C in Los Cóndores). The mean monthly relative humidity in Alto Patache is over 80%, except during the summer months. During autumn, winter and spring high elevation fog is present in the study area at altitudes ranging from 650 m up to 1060 m, giving annual water yields of 0.8 to 7 L m^− 2 day^− 1. If vegetation is used as an indicator, the foggy zone lies between 650 m a.s.l. and 1200 m a.s.l. About 70% of the mountain range experiences the foggy climate, as opposed to the coastal plains that are characterized by a cloudy climate.     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴过境时近地层风速、温度和湿度廓线特征

利用塔中80m梯度观测塔探测系统采集的资料,详细的分析了2006年4月10日沙尘暴过境时,塔克拉玛干沙漠腹地近地层风速、温度和湿度廓线的演变特征。结果表明:风速廓线满足风速值随高度增高而增大,风速梯度随高度增高而减小的对数律关系;沙尘暴由爆发前到过境时,温度廓线的温度值由随高度增高而增大转变为温度值随高度增高而减小,同时在贴地层2m处存在一微弱拐点;沙尘暴过境时,近地层大气出现微弱逆湿现象,并在不同高度上存在多处拐点,比湿增减在时间上与风速的增减呈负相关性,且整个沙尘暴天气是一个降温增湿的过程。     

人工绿地与自然沙地蒸散的计算与变异研究

利用中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地2014—2015年自然沙地与人工绿地加密观测试验时次数据,采用GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法,详细计算自然沙地、人工绿地以时次为单位的蒸散值。计算过程中采用多种参数算法,增加了观测数据的利用率,提高了计算精度,并尝试通过影响因子的变量赋值研究,量化蒸散的计算增减。结果表明:（1）自然沙地与人工绿地蒸散计算值都较好地刻画出了蒸散的年内变化,自然沙地计算值量级更贴近实际观测值,这与蒸散计算方法适用性有关。（2）人工绿地蒸散计算值在植被生长季与观测值的差值较大,自然沙地与观测值的差值较小;冷季人工绿地蒸散计算值与观测值接近,自然沙地计算值与观测值的差相对较大。（3）饱和水汽压与实际水汽压之差、2 m平均气温、2 m平均风速、饱和水汽压的斜率是计算蒸散的主要影响因子,其中饱和水汽压与实际水汽压之差和2 m平均风速随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值呈线性增长。2 m平均气温随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值表现比较稳定,饱和水汽压的斜率随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值略有递减。因此,GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法在塔克拉玛干沙漠的适用性较好,人工绿地比自然沙地计算精度更高。      

塔克拉玛干沙漠与撒哈拉沙漠沙尘气溶胶光学特性对比研究

基于2007—2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶光学特性时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明：（1）两大沙漠的沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;（2）塔克拉玛干沙漠气溶胶光学厚度AOD的峰值出现在春季（春季>夏季>秋季>冬季）,而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季（夏季>春季>秋季>冬季）;（3）撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。     

塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估

沙尘起沙、沉降、传输均受到沙漠地区大气边界层条件的制约。沙漠地区观测资料匮乏,限制大气边界层模拟效果的检验和评估。利用WRFV3.7.1中尺度数值模式中5种边界层参数化方案(ACM2、BL、MYJ、MYNN2.5、YSU),模拟2014年4月塔克拉玛干沙漠大气边界层特征,并与塔中80 m塔及风廓线雷达晴朗天气下的观测资料对比分析。结果表明:5种方案均能模拟出近地面气温及地表温度,边界层高度,感热、潜热、地表热通量的变化趋势,但未能模拟出边界层风速的日变化趋势,温风湿廓线能较好的反映晴日沙漠地区边界层结构的变化特征,但未模拟出风速随高度变化趋势。沙漠地区下垫面干燥,热容量低,晴天极易形成对流不稳定边界层,非局地湍流参数化方案,ACM2方案是沙漠地区大气边界层模拟较为合理的选择。     

塔克拉玛干沙漠腹地流沙下垫面土壤呼吸特征及影响因素分析

通过LI-COR8100A土壤碳通量观测系统分别于2013年1月、5月、10月和11月进行了塔克拉玛干沙漠腹地塔中流沙下垫面土壤呼吸速率测定试验,并分析了相应的土壤水热因子对呼吸速率的影响。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地土壤呼吸速率整体偏低,但具有明显的昼夜波动性和季节变化特征。研究区流沙土壤中可能存在的无机碳过程是导致夜间及凌晨的土壤呼吸速率为负值,白天为正值的主要原因。不同时段的土壤呼吸速率(Rs)分别与土壤表层0~5 cm平均土壤温度(T)和湿度(W)间存在较为同步的昼夜变化趋势且具有良好的回归关系。相对于单因素影响的回归分析,土壤温、湿度的协同作用能够从整体角度更好地解释土壤呼吸速率的变化情况。回归方程Rs=a+bT+cW和Rs=a+bT+cW+dTW可解释不同时段土壤呼吸速率76.0%以上的变化情况。这说明土壤温、湿度是控制土壤呼吸速率的主要环境因子。沙漠腹地土壤极低的水分条件成为土壤呼吸的限制性因子,呼吸速率对于作为限制性因子的土壤湿度的变化响应则更加直接,而对于土壤温度变化的敏感性就有所下降,导致土壤呼吸速率与土壤温度回归关系出现明显的时滞环现象。