1951—2009年中国地表湿润状况变化趋势研究

利用1951—2009年中国160站的月降水和月平均温度资料,通过计算地表湿润指数,在分析其与降水及气温联系的基础上,探讨了中国区域平均地表湿润指数的年代际变化特征差异,给出了地表湿润指数年趋势的地理分布。结果表明：1951—2009年,中国北方的西北地区东部、华北和东北地区长江中下游地区及东南部分地区以干旱化趋势为主...     

中国北方干旱区地表湿润状况的趋势分析

利用 1 95 1～ 1 997年中国 1 6 0站月降水和平均气温资料 ,通过计算的地表湿润指数 Hi =PPe(P为观测的月降水总量 ,Pe为月最大潜在蒸发 ) ,对比分析了中国华北、西北两个典型干旱区区域平均地表湿润指数的年代年际变化特征及季节性差异 ,并讨论了它与降水和气温的联系。最后 ,给出了地表湿润指数年及各季节变化趋势的地理分布。研究表明 :西北西部和华北地区的年际及年代际变化趋势基本相反 ,前者地表为变湿趋势 ,后者为变干趋势。华北地区的干化趋势主要发生在夏秋季节 ,而西北除东部的秋季和西部的夏季外 ,其它季节均存在变湿趋势     

1951-2005年中国区域气候变化与干旱化趋势

摘 要：利用1951-2006年中国区域160个站的月降水及月平均气温资料,对中国区域近56 a气候要素的变化及其与干旱化联系的事实进行了分析。结果表明：降水减少的地区主要位于我国北方的西北东部、华北及东北;在南方,西南的降水减少趋势与上述地区具有类似特征。气温基本为增温趋势,而西北东部及西南地区气温也在20世纪80年代发生转折性变化,由80年代中期以前的降温趋势转为其后的增温趋势。地表湿润指数分析的结果指出：我国西北东部、华北、东北及西南地区当前正处于一个干旱化过程,但不同地区干湿变化特征及干旱化的持续时间和位相却有差别。     

近50年中国东部夏季降水与贝加尔湖地表气温年代际变化的关系

最近50年全球变暖,陆地增温幅度大于海洋,主要的增温中心位于亚洲北部、欧洲和北美等地区。因此,全球变暖有可能通过改变大尺度季风环流而影响中国气候变化。利用美国国家航空航天局空间研究中心(GISS)的逐月地表气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及中国604个站逐月气温和降水观测资料,重点讨论了1951—2007年中国东部夏季降水与同期的北半球大陆地表气温年代际尺度变化关系。结果表明,近50年中国东部夏季降水异常主要表现为南旱北涝与南涝北旱两者年代际异常之间的转换,但在1996年之后,伴随北方干旱区向南发展,呈现出华北和长江中下游地区降水同时减少的特征。研究发现中国华北地区夏季降水与同期的环贝加尔湖地表气温在年代际尺度上存在显著的负相关关系;贝加尔湖地区地表气温增暖可能导致蒙古高原对流层出现异常的暖性反气旋,使得位于蒙古高原的气旋频数减少和强度减弱。由于华北降水与蒙古气旋的活动直接相关,从而导致华北地区夏季降水的持续性减少。自1996年开始贝加尔湖地区的地表气温进一步升高,导致中国北方干旱化加剧。由于环贝加尔湖地区是过去50年全球变暖的最显著地区之一,因此,全球变暖可能是通过关键区域的温度变化对中国的气候变化产...     

陕西黄土高原地表湿润状况演变规律研究

利用陕西黄土高原区域均匀分布的27个气象站1951—2011年4—10月的温度、降水和相对湿润度指数,通过Morlet小波、累积距平、GIS作图等方法,分析了陕西黄土高原地区近60a地表湿润指数的地理分布和年代际变化特征。结果表明:陕西黄土高原地表湿润指数春季和秋季分布特征是南部比北部湿润,西部比东部湿润;夏季是北部适中,南部偏干,中部偏湿。上世纪90年代以后,陕西黄土高原各地区陆续进入暖干期,以关中东部持续时间最长。延安南部地表湿润指数年代之间变化较小,可能与大面积森林覆盖有关。地表湿润指数基本上有3a一周期的规律。     

江苏地表湿润状况的变化趋势与区域特征分析

为了了解江苏省地表湿润状况,利用江苏省60个气象站1961-2005年月降水和月平均气温资料,通过构造一个既包含降水变化又考虑温度变化对潜在蒸发影响的干湿指标一地表湿润指数Hf=P/Pe(P为观测的月降水总量,Pe为月最大潜在蒸发),采用M-K法,对比分析了江苏省区域平均地表湿润指数的年代际变化特征及季节性差异,并讨论了它与降水和气温的联系,突出了在全球变暖背景下温度变化对干湿变化的重要影响.最后给出了地表湿润指数各季节变化趋势的地理分布.结果表明:苏北和苏南地区的年际变化趋势基本相反.由于温度的升高苏北苏中地区均出现变干趋势,苏南部分地区降水显著增加却没有呈现显著变湿趋势.江苏地区的干化趋势主要发生在春秋季节.     

宁夏地表湿润状况演变规律研究

利用1961-2004a宁夏23站月降水和平均气温资料,通过计算地表湿润指数,分析了宁夏区域平均及不同区域地表湿润指数的年代际变化特征及季节性差异.最后,给出了地表湿润指数年及各季节变化趋势的地理分布.结果表明:近40a来宁夏年地表湿润指数总趋势是下降的,即地表在变干;地表湿润指数的变化具有明显的阶段性特征,即1970s末期以前的冷湿期,1970s末至1980s中期的冷干期,1980s中期以来的暖干期;宁夏的干化趋势主要发生在秋季;宁夏年、秋季地表显著变干的中心区域主要集中在中部干旱带及南部山区的北部;冬季南部山区存在显著变湿趋势,春、夏季各地均无显著干、湿变化趋势.     

西藏近35年地表湿润指数变化特征及其影响因素

利用1971-2005年西藏25个气象站月平均最高气温、最低气温、风速、相对湿度、日照时数、降水量等资料,应用Penman-Monteith模犁计算了最大潜在蒸散、地表湿润指数,分析了其空间分布、年际变化特征及季节差异,并讨论了影响地表湿润指数变化的气象因子.研究表明:近35年,西藏年降水量表现为显著的增加趋势,增幅为15.0 mm/(10 a);年最大潜在蒸散呈不同程度的减小趋势,为-4.6--71.6 mm/(10 a).阿里地区西南部、聂拉木年地表湿润指数为不显著的减小趋势,其他各地均呈增大趋势,增幅为0.02-0.09.就西藏平均而言,年地表湿润指数以0.04/10 a的速率显著增大,尤其足近25年增幅更为明显.各季节地表湿润指数也表现为增大趋势,以夏季增幅最明显.20世纪70年代剑80年代主要表现为以低温低湿为主的年际变化特征,进入90年代后,气温持续升高,地表湿润指数明显增加,呈现山暖湿型的气候特征.降水量和相对湿度的明显增加,以及平均气温日较差的显著减小是地表湿润指数显著增加的主要原因,平均风速和日照时数的明显减少,在湿润指数增加趋势中也起着重要作用.     

夏季长江中下游地区降水持续性年(代)际变异及其与环流和Rossby波活动的联系

旱涝异常不仅与降水的频次和强度有关,在多种时间尺度上,其与降水的持续性亦存在较好的对应关系。基于1979～2013年6～7月中国东部249站点逐日降水资料及ERA-interim逐月再分析资料,研究了长江中下游地区近35年降水持续性的长期变化及其相联系的大尺度环流型和Rossby波能量频散特征。结果表明:近35年长江中下游地区降水时段平均持续时间变短而无雨时段变长,体现出了降水持续性的减弱趋势。进一步研究发现,该趋势变化与长江中下游地区在1980和1990年代持续性降水事件偏多,而在2000年以后偏少的年代际变化有关。在年代际和年际尺度上,与长江中下游地区降水持续特征变异相联系的异常环流型在我国东南部及南海地区分布较为类似,而在偏高纬度和偏低纬度地区存在较大差异。相似之处在于:在两个时间尺度上,在对流层中高层均存在显著的反气旋性环流控制我国东南部地区,而在中低层均存在由海洋向长江中下游地区的气流辐合,并在高层由长江中下游地区向海洋辐合。不同之处是:年代际尺度上,自对流层低层到高层在乌拉尔山以东及蒙古地区分别存在反气旋性环流和气旋性环流,且赤道印度洋地区的对流层中低层存在显著的气旋性环流;而在年际尺度上,由低层到高层位于贝加尔湖东、西侧均为反气旋性环流异常,但海洋性大陆的东北部,低层出现向长江中下游地区辐合的气流的源,高层则为由长江中下游地区向低纬度地区辐合的气流的汇。Rossby波扰动能量频散特征在年代际和年际尺度上亦呈现出明显的差异。年代际尺度上,中纬度地区自大西洋至蒙古地区存在一个正—负—正—负的Rossby波列,波能东传,对长江中下游地区产生影响,而在中低层,自低纬地区向长江中下游地区的波能传播相对较弱;在年际尺度上,影响长江中下游地区降水的Rossby波活动的局地性特征更为明显。在低层,波扰能量经由南海向长江中下游地区传播更明显,而在对流层高层源于贝加尔湖西侧的波扰能量传播相对较强。这些结果有助于深刻认识长江中下游地区降水的异常持续及与之相联系的洪涝灾害的形成机理。     

全球增暖背景下中国干湿气候带变化规律研究

用中国区域561个气象站1961—2010年的逐日气象资料,计算了多时间尺度的湿润指数。用ArcGIS软件平台对站点的降水量和湿润指数进行反距离加权插值,得到其空间分布图,进而分别从全球气候变暖背景下和年代际两个角度分析了湿润指数与干湿气候带界线的变化特征。结果表明:在气候变暖背景下,新疆的极干旱区范围缩小;内蒙东部半干旱区东伸增大,西部干旱区南移扩大;山东半湿润区南移扩大;陕西半干旱区加大,湿润区缩小。从年代际变化而言,湿润指数和干湿气候带界线分布有明显的区域特征。东北地区总体呈现干湿交替特征;1970s起,西北地区总体趋湿;华北东南部持续趋干;新疆南部(极干旱区)持续趋湿;南方地区在2000s四川南部和贵州中南部趋干,出现部分半干旱区。另外,根据中国农业区划方案,分别计算7个一级农业类型区湿润指数。发现7大农业区50 a来湿润指数都呈下降趋势(青藏区除外),尤其西南地区在2000s湿润指数下降最为显著,其主要原因是2001年以来该地区潜在蒸散增加和降水偏少造成的。     

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     

Regional trends in recent precipitation indices in China

Summary Regional characteristics of recent precipitation indices in China were analyzed from a daily rainfall dataset based on 494 stations during 1961 to 2000. Some indices such as precipitation percentiles, precipitation intensity, and precipitation persistence were used and their inter-decadal differences were shown in this study. Over the last 40 years, precipitation indices in China showed increasing and decreasing trends separated into three main regions. A decreasing trend of annual precipitation and summer precipitation was observed from the southern part of northeast China to the mid-low Yellow River valley and the upper Yangtze River valley. This region also showed a decreasing trend in precipitation intensity and a decreasing trend in the frequency of persistent wet days. On the other hand, increasing trends in precipitation intensity were found in the Xinjiang region (northwest China), the northern part of northeast China, and southeast China, mainly to the south of the mid-low Yangtze River. The indices of persistent wet days and strong rainfall have contributed to the increasing frequency of floods in southeast China and the Xinjiang region in the last two decades. Persistent dry days and weakening rainfall have resulted in the increasing frequency of drought along the Yellow River valley including North China. Regional precipitation characteristics and trends in precipitation indices indicate the climate state variations in the last four decades. A warm-wet climate state was found in northwest China and in the northern part of northeast China. A warm-dry climate state extends from the southern part of northeast China to the Yellow River valley, while a cool-wet summer was found in southeast China, particularly in the mid-low Yangtze River valley over the last two decades.     

Climate Change in China from 1880 to 1998 and its Impact on the Environmental Condition

The global mean surface air temperature (SAT) or the Northern Hemisphere mean SAT has increased since the late nineteenth century, but the mean precipitation around the world has not formed a definite tendency to increase. A lot of studies showed that different climate and environmental changes during the past 100 years over various regions in the world were experienced. The climate change in China over the past 100 years and its impact on China's environmental conditions needs to be investigated in more detail.Data sets of surface air temperature and atmospheric precipitation over China since 1880 up to the present are now available. In this paper, a drought index has been formulated corresponding to both the temperature and precipitation. Based on three series of temperature, precipitation, and drought index, interdecadal changes in all 7 regions of China and temperature differences among individual regions are analyzed. Some interesting facts are revealed using the wavelet transform method. In Northeast China, the aridification trend has become more serious since 1970s. Drought index in North China has also reached a high value during 1990s, which seems similar to that period 1920s–1940s. In NorthwestChina, the highest temperature appeared over the period 1930s–1940s. Along the Yangtze River valley in central eastern China and Southwest China, interdecadal high temperature occurred from 1920s to 1940s and in 1990s, but the drought climate mainly appeared from 1920s to early 1940s. In South China, temperature remained at a high value over the period 1910s–1940s,but the smaller-scale variation of drought index was remarkable from 1880 to 1998. Consequently, the quasi-20-year oscillation (smaller-scale variation) and the quasi-70-year oscillation (secular variation) obviously exist in temperature and precipitation series in different regions over China.Climate change and intensified human activity in China have induced certain environmental evolutions, such as the frequency change of dust-storm event in northern China, no-flow in the lower reaches of the Yellow River and the runoff variation in Northwest China. On the other hand, frequent floods along the Yangtze River and high frequency of drought disaster have resulted in tremendous economic losses in the last decade in China. The primary reason for these happenings may be attributed to the evolution of the monsoon system in East Asian.     

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。     

RCP4.5情景下中国未来干湿变化预估

本文采用国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)中21个气候模式的试验数据, 利用土壤湿度以及由其他8个地表气象要素计算所得的干旱指数, 预估了RCP4.5(Representative Concentration Pathway 4.5)情景下21世纪中国干湿变化。结果表明:全球气候模式对1986～2005年中国现代干湿分布具备模拟能力, 尽管在西部地区模式与观测间存在一定的差异。在RCP4.5情景下, 21世纪中国区域平均的标准化降水蒸散发指数和土壤湿度均有减小趋势, 与之对应的是短期和长期干旱发生次数增加以及湿润区面积减小。从2016到2100年, 约1.5%～3.5%的陆地面积将从湿润区变成半干旱或半湿润区。空间分布上, 干旱化趋势明显的区域主要位于西北和东南地区, 同时短期和长期干旱发生次数在这两个地区的增加幅度也最大, 未来干旱化的发生时间也较其他地区要早;只在东北和西南地区未来或有变湿倾向, 但幅度较小。在季节尺度上, 北方地区变干主要发生在暖季, 南方则主要以冷季变干为主。造成中国干旱化的原因主要是由降水与蒸散发所表征的地表可用水量减少。     

中国气候过渡带干旱化发展趋势与东亚夏季风、极涡活动相关研究

利用国家气候中心1961~2000年中国160个测站降水量和NCEP/NCAR全球再分析资料,采取线性趋势变化、相关和水汽输送等分析方法,揭示中国大陆40 a的年和季降水变化趋势显著区域的时空分布特征,探讨与东亚夏季风和极涡活动的某些相关。结果表明:(1)经内蒙古中东部、山西省、河南省、陕西省和甘肃省东部至湖北省西部、四川省西北部和重庆市年降水量线性下降趋势较显著(其中相当部分为中国的气候过渡带),并明显向东与华北大部、东北地区中南部、环渤海地区、山东省和江苏省北部线性下降较显著区连成一片,构成占中国国土面积约1/5的气候变化干旱化区域,其中20世纪90年代年平均降水量负距平为50~100 mm的面积约达90万km2,其季节变化主要为夏、秋两季降水锐减,长江中下游、东南部沿海和广东省大部年降水量线性上升趋势显著,其中江西省20世纪90年代年降水量正距平在200 mm以上;(2)20世纪90年代夏季1000~300 hPa水汽输送积分负距平区与中国40 a气候变化干旱化区域总体相吻合;(3)中国西部地区东部与华北、东北地区中南部、环渤海地区降水干旱化区域连成一片,原因是多方面的,文中初步揭示了与影响中国的东亚夏季风在30°N以北地区活动和太平洋区极涡强度指数自20世纪70年代前后减弱相关显著。     

Simulations of Water Resource Changes in Eastern and Central China in the Past 130 Years by a Regional Climate Model

Anthropogenic influences on regional climate and water resources over East Asia are simulated by using a regional model nested to a global model. The changes of land use/land cover (LULC) and CO₂ concentration are considered. The results show that variations of LULC and CO₂ concentration during the past 130 years caused a warming trend in many regions of East Asia. The most remarkable temperature increase occurred in Inner Mongolia, Northeast and North China, whereas temperature decreased in Gansu Province and north of Sichuan Province. LULC and CO₂ changes over the past 130 years resulted in a decreasing trend of precipitation in the Huaihe River valley, Shandong Byland, and Yunnan-Guizhou Plateau, but precipitation increased along the middle reaches of the Yangtze River, the middle reaches of the Yellow River, and parts of South China. This pattern of precipitation change with changes in surface evapotranspiration may have caused a more severe drought in the lower reaches of the Yellow River and the Huaihe River valley. The drought trend, however, weakened in the mid and upper reaches of the Yellow River valley, and the Yangtze River valley floods were increasing. In addition, changes in LULC and CO₂ concentration during the past 130 years led to adjustments in the East Asian monsoon circulation, which further affected water vapor transport and budget, making North China warm and dry, the Sichuan basin cold and wet, and East China warm and wet.     

Droughts near the northern fringe of the East Asian summer monsoon in China during 1470–2003

Historical annual dry–wet index for 1470–2003 combined with instrumental precipitation since 1951 were used to identify extremely dry years and events near the northern fringe of the East Asian summer monsoon in China—the Great Bend of the Yellow River (GBYR) region. In total, 49 drought years, of which 26 were severe, were identified. Composites of the dry–wet index under the drought years show an opposite wet pattern over the Southeast China. The longest drought event lasted for 6?years (1528–1533), the second longest one 4?years (1637–1640). The most severe 2-year-long drought occurred in 1928–1929, and the two driest single years were 1900 and 1965. These persistent and extreme drought events caused severe famines and huge losses of human lives. Wavelet transform applied to the dry–wet index indicates that the severe drought years are nested in several significant dry–wet variations across multiple timescales, i.e., the 65–85?year timescale during 1600– 1800, 40–55?year timescale before 1640 and 20–35?year timescale mainly from 1550 to 1640. These timescales of dry–wet variations are discussed in relation to those forcing such as cycles of solar radiation, oscillation in the thermohaline circulation and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). Comparing 850?hPa winds in Asia in extremely dry and wet years, it was concluded that dry–wet variability in the GBYR region strongly depends upon whether the southerly monsoon flow can reach northern China.     

长江流域大范围旱涝与南亚高压的关系

利用１９５８～１９９９年月平均气象资料，分析了４２　ａ以来长江流域大范围旱涝的时空分布特征， 发现长江流域降水具有非常明显的年代际变化，年代际的转折发生于２０世纪７０年代末，６０年 代的持续干旱和９０年代的多发性洪涝形成鲜明对比。依照降水标准差大小，从４２　ａ降水资料 中划分出６个严重涝年和５个严重旱年。合成分析表明旱涝年大气环流和全球海温均有明显差 异，涝年高 低层副热带高压偏南偏强，全球海温呈大范围正距平，旱年则相反。文中对比分析了南亚 高压和海温两个异常因子与夏季长江流域降水的关系，发现南亚高压强度指数与长江流域降 水有显著相关，二者的年代际变化趋势非常一致，２０世纪７０年代末当南亚高压由弱变强，长 江流域由相对干旱转为相对多雨。而赤道太平洋ＳＳＴＡ与长江流域降水的关系不甚确定。超前 ／滞后相关分析表明，前期冬春季１００　ｈＰａ副热带高压强度与夏季长江流域降水呈显著的正相 关，前期冬春季赤道东太平洋ＳＳＴＡ与长江流域降水也呈正相关，但相关不显著。分析结果表 明，由于中国特殊的地理环境、地形和海陆分布特征，将南亚高压作为一个异常强信号并加 以关注，对中国短期气候尤其是灾害性气候的预测具有重要意义。