1961-2013年新疆不同时间尺度降水量的气候特征及其历史演变规律

利用新疆1961-2013年资料完整的89个气象观测站降水量资料, 应用数理统计、线性趋势、突变、小波分析等方法, 对新疆降水量的时空分布和变化特征以及突变性、周期性特征进行了分析. 结果表明: 新疆年降水量空间分布极不均匀, 大值区分布主要在天山山区及其两侧; 降水集中出现在春末至夏季, 其中, 7月在全年所占比例最大. 新疆及其各分区年降水量与降水量距平百分率均呈显著增加趋势, 不同于中国大部分区域同期呈显著减少或无明显线性变化趋势的现象, 增加速率与年降水量有关, 同时年际波动及阶段性变化明显; 四季降水量增加趋势的显著性不如年降水量, 空间分布上年和四季降水量均表现为大部分地区呈增加趋势, 且增加趋势冬季 > 夏季 > 春季 > 秋季. 新疆及天山山区年降水量在1987年发生了突变, 北疆在1984年发生了突变, 而南疆在1981-1986年期间发生了突变; 新疆及北疆年降水量具有3 a、6 a、8 a、11 a、18 a的波动周期, 天山山区存在6 a与10 a的震荡周期, 南疆波动周期为5 a、8 a、18 a, 四季降水量也存在不同的波动周期.     

长沙近50年来降水的多时间尺度分析

利用线性回归、小波分析和M—K突变分析等方法分析了近50年来长沙降水的变化，结果表明长沙近50年来年降水呈增加趋势；夏季降水变化趋势和年降水变化趋势相似；春季降水变化不大；秋冬两季降水也呈增加趋势。通过Morlet小波分析长沙除了冬季外进入本世纪降水都有减少的趋势。通过M—K突变分析，长沙年降水和夏季降水增多是一突变现象．具体开始的时间分别为1992年和1988年；春季、秋季和冬季降水无突变现象。     

新疆阿勒泰地区近50 a夏季极端降水事件变化特征

利用新疆阿勒泰地区近50 a(1961-2010年)7站夏季(6-8月)逐日降水资料、NCEP/NCAR资料及大气环流指数,采用百分位定义法确定各站夏季极端降水事件阈值,运用线性趋势、突变分析、滑动t检验、Morlet小波分析及相关分析等方法来分析该地区夏季极端降水事件的气候变化.研究表明:阿勒泰地区各站夏季极端降水事件阈值为9.0~13.1 mm·d^-1,阈值存在明显的空间分布差异,且地形及海拔高度对该地区夏季极端降水事件阈值均有影响,海拔高度与阈值两者基本呈指数关系.近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水频数及强度的年代际变化具有较好的同步性,均表现为20世纪80年代中期之前频数(强度)偏少(弱),80年代中期以后频数(强度)增多(增强),并于20世纪90年代中期达到最多(最强),但进入2000年后频数(强度)开始减少(减弱).近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水事件年际变化的持续性较好,大部分站均没有出现显著性突变,只有阿勒泰、富蕴站在20世纪80年代末期及90年代初出现了明显的突变.北非大西洋北美副高脊线、北非副高脊线、西藏高原A指数是影响该地区夏季极端降水事件的主要因子.     

元谋干热气候资源特征分析

元谋是云南省金沙江流域区典型的干热河谷盆地。为客观评价元谋干热气候资源和气候特征,选取云南省125个县市的气温、降水、日照、相对湿度进行气象因子的主成分分析,选取元谋县近54年来几个特殊影响时段的气温和降水数据进行气候倾向分析和小波周期分析。结果表明,元谋是云南省的高热量和强光日照区、最干燥区和光热资源高效利用区。热量因子主成分得分在滇中河谷盆地中北部最高,光日照因子主成分得分居云南省最高,干湿因子主成分得分在云南省最低;年降水量趋势变化不明显(-0.64mm/a),2001年后年降水量变化趋势明显,变化周期依次为26a、16a、2～4a;长夏季平均气温有-0.009℃/a的较明显趋势变化,2009年由明显下降变为明显上升,变化周期依次为25a、17a、4～6a;最冷时段平均最低气温有-0.036℃/a的明显趋势变化,变化周期依次为19a、4～6a;11～2月时段平均气温变化周期依次为8a、3a。     

黄河源区径流长期演变特征与趋势预测模型研究

利用小波分析方法对黄河源区径流数据系列的多尺度变化特征、突变点及变化趋势进行了分析.结果表明:黄河源区年径流量具有8a、15a、22a和36a左右的变化周期,其中8a、36a左右的周期变化最为显著.这些周期变化表明,2007年后流量将呈增加的趋势;1928、1982年和1985年是径流变化趋势重要的转变点.在小波分解的基础上,基于BP神经网络模型构建了黄河源区年径流量的长期动态预报模型,利用该模型对未来10a的流量变化进行了预测,并对其预报结果进行了分析.     

黄河上游地区气候变化及其对黄河水资源的影响

通过对1961年以来黄河上游地区气候变化的分析,发现黄河源区进入80年代中后期以后,年平均气温上升趋势非常明显,特别是1998年的年平均气温竟达到-2.1℃,是40年来年平均气温最高的一年;进入90年代,春季和夏季温度急剧回升.黄河上游地区年平均降水量及秋季降水量无明显的变化趋势,且其年际间的波动趋于缓和;冬季(12～2月)和春季(3～5月)降水量的变化趋势呈现出逐年增多的趋势;夏季(6～8月)降水量变化趋势却表现出显著的减少趋势.同时,分析了38年黄河上游径流量及其与流域降水、气温的关系,着重分析了干旱气候对黄河水资源的影响.结果表明,黄河上游地区水资源呈减少趋势,其减少趋势进入90年代后尤为明显.这一变化趋势与黄河上游地区夏季降水量变化趋势有着一致性,说明汛期降水量的减少是黄河上游流量减少的最直接的气候因子.     

湖南省近46年来降水时空分布特征及趋势分析

利用湖南省86个地面气象台站1960～2005年的月降水资料(在Arcgis中通过Kriging插值方法对少数站点的缺测值进行了插补)分析了湖南塔降水的空间分布特征;采用线性回归方法研究了湖南省降水的变化趋势及区域上的差异.结果表明:(1)湖南省降水的空间分布总体趋势是:西南东三面山地降水多,中部丘陵区和北部洞庭湖平原区降水少.(2)湖南省46年来年降水呈增加的趋势,但7年滑动平均曲线表明今后湖南省降水有减少趋势.湖南省西北部为降水减少区,其它区域均表现为增加.(3)湖南省春秋两季降水呈减少趋势.春季南岭和湘东南山地、秋季湘东北为降水增加区,其它地区为降水减少区.夏冬两季降水呈显著增加的趋势.夏季除攸县、临武和江华等少数站点外其它区域均表现为增加;冬季湖南省86个站点的降水均表现为增加.     

近40年来珠江流域降水量的时空演变特征

为阐明珠江流域降水量的时空演变特征,利用中国气象局1961～2000年80个观测站的逐月降水资料,采用克里格插值法(Kriging)对珠江流域各月降水量进行插值,并用Mann-Kendall法分析降水序列的变化趋势及其突变分量。结果表明：①40年来,流域总降水量呈微弱的增加趋势,增加率为5．5mm/10a,且具有明显的11年主周期振荡,但不存在突变现象：在空间上表现为东半部以增加为主,西南部以减少为主。②从降水变化趋势的季节来看,春、夏、冬三季降水都呈不显著增加趋势,而秋季降水则呈不显著下降趋势。③汛期(4～9月)降水量呈不显著减少趋势,主汛期(5～7月)与非汛期(10～翌年3月)则呈不显著增加趋势。④从月降水量变化来看,1、2、3、7四个月份是增加明显的月份,其余各月都呈不显著减少趋势。这种变化加剧了降水年内分布的不平衡,即枯水期8～12月份降水更少,而雨水较多的7月降水增加较多,增加了流域洪涝和干旱灾害发生的几率。     

大凌河流域朝阳地区1955～2014年降水趋势变化及突变分析

为了掌握辽西大凌河流域的降水变化规律,更加科学地利用和管理水资源,以大凌河流域朝阳地区为研究典型区域,根据研究区域内19552014年的降水实测资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、滑动平均法和线性回归法从年降水量和季降水量两个角度分析了大凌河流域朝阳地区降水量的变化。结果表明,朝阳地区近60年年降水量呈下降趋势,夏季、秋季、冬季三个季节的降水量均呈下降趋势,其中降水量夏季的减少最多,而春季降水量呈显著的增多趋势;年降水量分别在1982年和2007年发生了两次突变,四季降水量的突变发生年份各不相同。     

1961—2005年黄土高原地区积温演变

为揭示黄土高原积温区域变化特征,采用EOFS、小波分析和分形分维分析等方法,研究了该区域在近45 a的年正负积温变化.结果表明:黄土高原正负积温变化的区域一致性程度较高;负积温存在以3-4 a为主的年际振荡,正积温存在以2-4 a为主的年际振荡;负积温在1982年左右发生突变,年总量呈明显减少,3 a周期加强;正积温在1985/1986年突变后呈明显增加趋势,2 a周期消逝,4 a周期衰减,3 a周期突出.积温大振幅区集中在黄土高原腹地,变化信息由高原中部向周边传播;负积温分维数大于正积温,负积温变化全程复杂于正积温,这可能与冬夏季大气环流活跃程度和冷暖空气在近地面运动受大地形影响有关.     

近50多年来我国西部地区降水的时空变化特征

利用1954-2006年我国西部225个气象站的年平均降水量资料, 应用经验正交函数和旋转经验正交函数方法将我国西部分为9个降水类型, 研究了我国西部地区降水的时空变化特征. 结果表明: 南疆盆地、甘肃河西西部和内蒙古西部是我国西部降水年际间变动最大、降水最不稳定的地区, 而四川省西部地区的降水年际变动最小、降水比较稳定. 1954-2006年我国西部地区降水总体呈增加的趋势, 降水空间分布大致以100°E为界, 以西降水增加明显, 以东降水减少. 降水量显著增加的区域是南疆型, 而西北地区东部的关中型的降水减少最为显著. 1980年代中期是我国西部大部分地区降水量变化的转折期. 我国西部的降水变化主要分为5种类型, 年降水量变化存在较为显著的准8~9 a和4~5 a的周期振荡.     

1961-2016年四川地区不同量级不同持续时间降水的 时空特征分析

利用四川地区122站逐日降水数据,采用均值、气候趋势系数等统计方法,对1961-2016年不同量级不同持续时间降水的空间和时间变化特征进行了分析,结果表明：盆地和攀西地区小雨、中雨、大雨和总暴雨所占年降水量比例接近,高原地区小雨降水量约占50%以上,中雨约40%,大雨约10%;整个四川地区小雨日数占总降水日数75%以上,量级越高降水日数越少。年降水量在盆地和攀西地区为减少趋势,高原则相反,年降水日数除了在高原局部微弱增加外其他地区皆减少且大部分区域减少趋势通过99%的显著性水平检验,这种趋势显著性主要体现在小雨量级降水。随着降水量级的增加,高原、盆地东北、攀西和盆地东南的部分地区出现了降水量和降水次数增加趋势,这可能说明高原地区年降水量的增加由小雨量级降水效率以及中雨和大雨降水次数增加导致,盆地和攀西部分地区年降水量的增加主要由降水量级大的降水次数增加导致。     

天山山区近40a夏季降水变化及与南北疆的比较

利用新疆1959-1998年的降水资料,分析了天山山区近40a来夏季降水变化特征,并与南疆、北疆进行了比较.结果表明:天山山区近40a来的夏季降水在干湿阶段、最干最湿年份、降水变化的周期方面均与南北疆有别;天山山区夏季降水空间上的同步性变化比南疆及北疆弱一些;天山山区近40a来夏季降水年代际变化与北疆较为相近.新疆近40a来夏季降水最多的年代是90年代,天山山区偏多12%,南疆偏多25%,北疆偏多21%.     

中国地区地面观测积雪深度和遥感雪深资料的对比分析

比较了气象台站观测和卫星遥感(SMMR、 SSM/I、 AMSR-E)的积雪深度两种资料在空间分布、 年际变化及其与中国夏季降水之间关系的异同性.结果表明: 两种资料在积雪稳定区的分布比较一致, 积雪深度的大值区位于东北地区、 新疆北部和青藏高原地区; 对于季节性积雪区且积雪深度不大的区域而言, 二者之间存在着较大的差异, 尤其在江淮流域及长江中下游地区, 台站观测的积雪深度大于遥感得到的积雪深度; 平均而言, 两种资料获得的积雪深度在各地区基本一致.在新疆北部和高原南部, 二种资料的年际变化存在着差异, 在新疆北部, 台站观测大于遥感得到的积雪深度, 而在高原东南部遥感大于台站观测积雪.近30 a来, 两种资料获得的积雪深度在新疆北部和青藏高原的年际变化趋势基本一致, 新疆北部为增加趋势, 青藏高原有减少的趋势.值得注意的是, 在东北地区, 近30 a来两种类型资料的年际变化趋势呈相反变化.两种资料在新疆北部的相关最强; 东北、 青藏高原其次; 而高原东南部最差, 在使用时应加注意.青藏高原地区的两种积雪资料与中国夏季降水的相关"信号"基本一致.青藏高原地区积雪与东北西部地区和长江中下游夏季降水之间的相关最为显著.资料间的差异性并不影响高原地区积雪对中国夏季降水"信号"的应用.     

青藏高原气候变化的若干事实及其年际振荡的成因探讨

利用1961-2012年青藏高原88个气象台站逐月气温、降水以及温室气体等气候系统监测资料和CMIP5输出的未来气候变化情景数据,分析了近52年来青藏高原气候变化暖湿化的若干事实,揭示了其年际振荡与温室气体、高原加热场、高原季风、AO等气候系统因子的关系,预测了未来20~40年青藏高原可能的气候变化趋势。研究表明：近52年来青藏高原在总体保持气候变暖的趋势下自2006年以来出现了某些增暖趋于缓和的迹象,较全球变化滞后了8年左右;降水量的增加在青藏高原具有明显的普遍性和显著性,气候变湿较变暖具有一定的滞后性,降水量变化的5年短周期日趋不显著,而12年、25年较长周期逐渐明显且仍呈增多趋势。由于温室气体、气溶胶持续增加、高原夏季风趋强、ENSO事件和太阳辐射减少,青藏高原气候持续增暖但有所缓和;春季高原加热场增强、高原夏季风爆发提前且保持强劲,使得高原春、夏季和年降水量增加,而秋、冬季AO相对稳定少动,东亚大槽强度无明显变化,高原冬季风变化不甚显著,导致了高原秋、冬季降水量无明显变化。未来20~40年青藏高原仍有可能继续保持气温升高、降水增加趋势。     

近21年青藏高原植被覆盖变化规律

利用GIMMS NDVI遥感数据和GIS技术，结合多种统计、计算方法，定量分析了1982—2002年青藏高原植被覆盖随时间和空间的变化规律，评定了植被变化的自然和人类的影响。结果表明，21年来，青藏高原植被覆盖呈总体增加的变化趋势，平均增长率为3 961.9 km2/年，仅局部出现退化现象，人类对高原植被覆盖未造成破坏性影响。1982—1991年，高原植被呈现良好增加趋势，增加幅度从东部南部向西部北部逐渐减弱，表明由东南向西北逐步减弱的有利气候条件具有经向和纬向的变化规律。1992—2002年，高原中部和西北地区植被呈现退化趋势，强烈退化的地区集中在长江、黄河、澜沧江和怒江的源头地区，显示了高原中部和西北地区的气候条件向不利于植被生长方向转变，高原中部和西北地区植被是响应气候变化的最敏感区。高原植被变化具有7年、3.5年两个显著周期，均为温度所致，表现对温度的变化敏感性。21年期间，高原的8种主要植被类型中有7种类型表现为波动上升的趋势，且寒区旱区植被表现出脆弱性和难恢复性。     

1961 - 2018年青海高原昼夜雨量时空变化特征分析

基于青海高原1961 - 2018年47个气象站昼夜雨量数据, 分析了青海高原及各生态功能区的昼夜雨量及雨日的时空变化特征。结果表明： 近58年来, 青海高原昼夜雨量空间分布基本一致, 总体表现为东南向西北减少, 夜雨日多于昼雨日分布。青海高原昼夜雨量总体均呈增多趋势, 昼雨量的增加速率大于夜雨量; 从空间分布来看, 柴达木盆地西部、 东部农业区大部及青南牧区南部少数地区昼夜雨量呈减少趋势, 而柴达木盆地东部、 环青海湖地区、 青南牧区大部昼夜雨量均呈增多趋势。青海高原昼雨日略有增加, 夜雨日有减少趋势; 在地域上, 柴达木盆地昼夜雨日增多趋势明显, 而东部农业区昼夜雨日减少趋势明显。青海高原昼夜雨量分别呈2 a、 3 a的周期。近58年来, 青海高原、 东部农业区、 环青海湖地区、 柴达木地区昼雨量均无明显的突变现象, 仅青南牧区昼雨量在2003年前后存在明显突变现象; 青海高原、 东部农业区、 青南牧区夜雨量无明显突变现象, 环青海湖地区、 柴达木盆地夜雨量分别在1979年、 2003年出现了突变现象。     

川西盆地演化及盆地叠合特征研究

川西盆地位于青藏高原松潘甘孜构造带东缘龙门山前陆地带,是四川盆地的一部分。自震旦纪以来,川西盆地经历了海相盆地与陆相盆地两个时期的演化,其中陆相盆地演化与松潘-甘孜构造带及龙门山的形成发展密切相关。晚三叠世以来,川西盆地与松潘-甘孜构造带、龙门山构造带之间经历了盆岭耦合与盆山耦合两期构造动力学演化过程,形成了结构复杂、多期演化的叠合盆地,其盆地性质、类型在不同地质时期各不相同。总的说来,川西盆地经历稳定克拉通海盆发展时期(震旦纪-中三叠世)、海陆交互相断陷盆地发展时期(上三叠世须家河组一段-须家河组三段)、陆相坳陷盆地发展时期(须家河组四段-中侏罗纪世)、前陆盆地发展时期(晚侏罗世-现今),最终形成了4期单型盆地的有序叠置。     

四川盆地降水日变化特征分析和个例模拟

利用台站观测降水资料,分析四川盆地及周边地区降水分布和日变化特征,得到以下结论:四川地区降水存在2个高值中心,均位于盆地周围的山地;盆地降水"夜雨"特征明显;川西高原降水峰值以午夜前降水量的贡献为主;盆中与盆地西南边缘山地的降水峰值由夜间降水量与降水频率共同作用;盆地东北边缘的山地是午前降水频率与后半夜的降水量均有贡献。其次,结合WRF模式的数值试验,对2008年9月23～24日发生在盆地的夜间暴雨过程进行模拟研究和综合分析。结果表明WRF模式较好地模拟了此次天气过程降水的空间分布和日变化规律,通过分析模拟的环流场与温湿场发现,夜雨的形成与大尺度环流场的影响和地形强迫关系密切。     

1962-2007年广东干湿时空变化特征分析

利用广东省74个气象站点1962-2007年的月降水与气温数据,计算多时间尺度的标准化蒸散发指数,采用旋转经验正交函数(REOF)、Mann-Kendall趋势检验和小波分析等方法分析广东近50年来的干湿时空变化特征。研究结果表明:① 广东20世纪70年代以来干旱发生事件随时间持续增多,空间范围扩展;② 根据REOF时空分解的前6个空间模态,可以将广东划分成6个干湿特征区域,分别位于珠江三角洲、韩江流域及东江流域上游、西江流域及北江中下游流域、粤东沿海区域、北江上游区域和粤西沿海区域;③ 广东干湿发展具有明显的东西部差异性,其中西江流域和北江中下游流域、雷州半岛为主的粤西沿海流域存在着显著的干旱趋势;④ 6个分区干湿变化普遍具有2~8年的振荡周期,但最强振荡周期有所差别。