气候变化背景下陕西冷暖冬事件的多尺度特征研究

基于陕西省1960-2019年94个气象站点冬季逐日气温资料,分陕北、关中和陕南3个气候区,从时间和空间2种尺度分析了陕西冷、暖冬事件的变化特征。结果表明:近60 a陕西冬季增温明显并在1987年前后发生突变,冬季平均0℃等温线北抬1~2个纬度,增温幅度以陕北最强陕南最弱。从时间尺度上,气候变化导致暖冬指数以9.5%·(10a)-¹增加、冷冬指数以9.6%·(10a)^-1减少,20次区域性暖冬事件在冬季气温突变后发生16次,而19次区域性冷冬有16次发生在突变之前。从空间尺度看,陕北和陕南的冷、暖冬发生频次相对较高,但强暖冬区域主要集中在关中,强冷冬区域分布在陕南和关中。后期应重点关注区域性暖冬事件引发的作物安全越冬、疾病传播以及病虫害发生等不利影响。     

近50a青藏高原东部夏半年强降水事件的气候特征

基于青藏高原东部47个站点1963-2012年的5~9月逐日降水资料,分析了近50 a该区夏半年强降水的时空分布特征和相对强度。结果表明:青藏高原东部夏半年强降水事件在7月出现的频次最多,以持续1 d的单站暴雨为主;强降水量和频次在近50 a呈弱增长趋势,其存在准12 a的年代际震荡,且在1978年之后,强降水量同时存在大致准3 a的演变周期,在各自然分带强降水量和频次的变化趋势存在差异;夏半年强降水量和频次呈现出自东南向西北阶梯性递减的分布特征;青藏高原东部夏半年强降水的相对强度与强降水量呈反向特征,其中以柴达木地区相对强度为最大,藏东川西区为最少;各自然分带的强降水量和频次与夏半年降水量有很好的相关关系,而强降水的相对强度与夏半年降水量表现出不同的正负相关性。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

陕西区域性气象干旱事件及变化特征

以陕西省为例,探讨了区域性气象干旱事件的识别和综合评估方法。采用陕西省96个国家级气象站1961-2013年逐日降水量和平均气温资料,计算了各站逐日综合气象干旱指数CI值,在此基础上定义了区域性气象干旱事件,并构建了以事件的极端强度、累积强度、累积面积、最大面积和持续时间5个指标的区域气象干旱事件综合评估模型,确定了区域气象干旱事件综合强度等级划分标准。历史干旱事件验证表明,采用的建模方法和评估等级划分合理。分析表明:陕西区域性气象干旱事件的持续时间以10~20 d为主,最长可达218 d。区域性干旱事件主要出现在春夏季。近53 a区域干旱事件频次呈弱的增加趋势,累积日数呈增多趋势,但年际差异大,阶段性特征显著。20世纪90年代持续性干旱事件频繁,强度强。干旱事件地域分布特征显示关中为陕西干旱事件发生的高频、高强中心区域。     

异常干旱气候事件及其对农业影响评估模式

分析华北地区干旱的特点,指出干旱是该地区最突出的气象灾害;采用降水量距平百分率和干旱指数分别确定了单站及区域干旱等级标准,并对近40年主要干旱事件强度(等级)进行评定;最后依据干旱指数建立了干旱受灾面积和成灾面积评估模式,以及干旱经济损失评估模式.评估结果与实际基本吻合.     

基于气象干旱综合监测指数(MCI)的陕西省干旱灾害风险评估与区划北大核心CSCD

利用陕西省94个国家气象站1961—2018年逐日气象资料,根据干旱灾害气候背景和社会经济环境,结合灾害风险评估相关理论方法,选取致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露度、防灾减灾能力4个方面指标,建立干旱灾害风险评估指数,基于GIS平台,对陕西省不同季节进行干旱灾害风险区划。结果表明:(1)陕西各区域干旱致灾因子危险性季节差异明显,陕北北部除夏季外各季节干旱危险性较高,关中地区易发生伏旱。陕南的汉中各季节干旱危险性均较大,安康东部和商洛各季节干旱危险性则较小。(2)春季、夏季和秋季,陕南的汉中平原及安康的汉江河谷地带,关中的西安和渭南地区,陕北北部榆林地区为干旱孕灾环境高脆弱性区或较高区;冬季陕南大部、秦岭地区的高脆弱性区较其他三季范围有所减小;海拔较高的秦岭山地,关中平原和陕北北部各季节皆为低脆弱性或较低脆弱性地区。(3)承灾体暴露度的高风险区主要分布于关中地区。(4)全省抵御干旱风险能力最高地区为陕北黄河沿线、关中各地的城镇地区。(5)干旱灾害综合风险的高风险区主要在陕南巴山地区、秦岭南北两侧、陕北南部,陕南汉江平原、关中平原及陕北延安、榆林等地为干旱较低、低风险区。     

1957—2019年山西省暴雨时空分布特征与暴雨灾害风险评估

利用1957—2019年山西省27个气象站点逐日降水数据,使用小波分析等方法对山西省暴雨时空分布特征进行分析,并基于自然灾害理论使用决策分析法（AHP）进行暴雨灾害风险评估。结果表明：（1）从时间尺度上看,山西省暴雨发生时间呈现周期性和季节性;暴雨年际变化存在4 a、9 a、14～15 a和27～28 a 4个时间尺度震荡,且震荡周期在缩短,暴雨发生的频次呈增加趋势;暴雨季节分配不均匀,多集中在夏季且形成暴雨灾害的几率较大,每年6—8月期间累积暴雨日数占全年比重高达85.23%,其中7月占比最大,达到45.18%。（2）从空间尺度上看,暴雨多发生在山西省中南部和海拔较高的山区,整体呈现出由东南向西北递减的规律,地区差异明显;以恒山为界,以南区域强降水发生的概率以及暴雨量普遍要高于北部区域,其中垣曲、五台山、阳城年平均暴雨量在65 mm以上,累积暴雨日数超过60 d。（3）通过对山西省暴雨灾害风险进行评估,发现山西省暴雨灾害综合风险等级空间上呈现出由南向北逐渐递减的趋势,运城盆地东北部属于高风险区,而山西省东北、西北地区则属于低风险区,其余大部分地区属于中风险区和次高风险区。     

近50年西藏冷暖冬的气候变化特征

依据中国国家标准《暖冬等级》,参照单站、区域暖冬等级标准,确定了单站和区域冷冬等级。在此基础上,分析了1961-2010 年西藏18 个站冷、暖冬事件的气候变化特征。结果表明:近50 年西藏各地冬季平均气温呈明显的升高趋势,升幅为0.29~1.04 oC/10a,以班戈最大;尤其是近20 年升温更强烈,达0.73~2.36 oC/10a。西藏区域暖冬指数表现为显著的上升趋势,线性趋势为16.0%/10a,明显高于东北、华北、西北等区域。各站暖冬频率为32%~52%,强暖冬事件频率为6%~26%;区域暖冬共出现了21 次(年),其中强暖冬事件10 次(年),主要出现在21 世纪初;2006年和2009 年是50 年中范围最广、强度最大的暖冬。各站冷冬频率为18%~40%,强冷冬事件频率为2%~20%;区域冷冬站数约以每10 年12%的速率减少。区域冷冬共发生了16 次(年),以20 世纪60 年代居多,其中区域强冷冬事件出现了8 次(年),1962 年是近50 年中范围最广、强度最大的冷冬,1968 年和1983 年次之。     

中国西北近45 a来极端高温事件及其对区域性增暖的响应

 利用中国西北五省（区）1960—2004年100个台站逐日最高温度资料,根据百分位值法定义了不同台站逐日极端高温阈值,然后统计出了逐年逐站极端高温事件的发生频次,并进行了时空特征诊断,同时也分析了同期西北区域性增暖的响应程度。结果表明：一致性异常分布是西北年极端高温事件发生频次的最主要空间模态;西北年极端高温事件发生频次的异常空间分布可分为以下5个关键区：青海北部区、北疆区、南疆区、西北东部区及青南高原区;在西北年极端高温事件发生频次的5个空间分区中,年极端高温事件发生频次均表现为增加趋势,除青海北部区外,其他分区年极端高温事件发生频次均未发生突变现象;在西北年极端高温事件发生频次的5个空间分区中, 12~14 a的周期振荡表现得比较显著;另外西北年极端高温事件发生频次同区域性增暖呈显著的正响应。     

陕西省碳足迹时空变化研究

为了解近年来陕西省碳足迹的状况,采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和中国《省级温室气体编制指南》推荐的方法测算了陕西省及其各市的碳足迹。结论如下：1995~2009年,陕西省碳足迹从4 129.38×10⁴t上升到22 460.23×10⁴t,增加了443.91%。从空间上全省碳足迹可分为3类：陕南始终为负值;陕北和渭南市较高;关中除渭南市以外的地区较低。14 a间全省人均碳足迹由1.18 t增加到5.95 t;各市人均碳足迹,陕北较高,关中较低,陕南为负值。全省碳足迹密度从2.00 t/hm²增高到10.90 t/hm²。陕西省的人均和单位面积的碳足迹远高于应对全球气候变化的目标,但空间上差异很大。以2009年为例,全省人均碳足迹是应对全球气候变化目标的2.98倍,而陕北则超过10倍,高于美国;关中为1.29~4.57倍。全省2009年碳足迹密度是应对全球气候变化目标的4.89倍;渭南、咸阳、西安3市高达9.63~16.95倍;榆林、铜川、延安和宝鸡4市为3.54~7.10倍;陕南植被的固碳作用消除了当地的碳排放外,还有剩余碳汇,但尚不能抵消陕北及关中的较高的碳足迹,因此总体看,对气候变化有负面影响,陕西的碳减排任务仍较重。     

长株潭地区20世纪50年代以来极端气候事件变化特征

基于长沙、株洲、湘潭3个气象站1951-2006年期间的气温、降水资料,分析了长株潭地区极端高温、极端低温、暴雨和干旱事件的变化特征.结果表明:该地区极端高温、低温和干旱事件变化总体皆呈显著下降趋势;暴雨频次略有上升,但不显著;基于Morlet函数的小波分析显示,本区50年代以来的极端气候事件表现为较明显的3～6a周期和较弱的8～14a周期.     

1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征

基于京津冀及周边34个气象站点逐日气温、相对湿度和降水数据,辅以Mann-Kendall趋势分析、SatScan时空重排扫描等数理统计方法,对1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征进行分析。结果表明：① 1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪变化具有阶段性,2000年之前干旱-热浪频次多为负距平,暴雨频次相对较多;2000年后干旱和热浪频次呈上升趋势,暴雨频次呈下降趋势;② 综合考虑多种致灾因子,京津冀地区高致灾因子区集中于东部沿海区和西部太行山地区,低致灾因子区分布于中部平原区;③ 1960~2013年京津冀地区干旱和热浪空间分布具有明显的重叠性,两者空间叠加区主要分布于5个区域：北部沿海区、北部燕山山区、西部太行山区、南部平原区。对于北京、天津、保定等中部平原区的城市而言,其为多灾种叠加的“平静区”,干旱-暴雨-热浪灾害时空群集事件相对较少。     

近15a陕西省植被时空变化与影响因素分析

利用2000—2014年MODIS/NDVI时间序列数据，采用栅格像元趋势分析、稳定性评价的方法，研究了陕西省近15 a植被的时空变化特征和规律；利用Hurst指数对陕西省植被未来变化趋势进行了预测；并利用相关性分析法分析了NDVI与年均温度和降雨量的关系。结果表明，2000年、2015年陕西省NDVI均值分别为0.4273、0.4942， 15 a来增加了0.067，增长了16.0%，其中陕北地区NDVI增加明显，关中部分地区出现负增长，陕南地区NDVI总体依旧维持在较高水平。陕西省植被变化趋势具有明显的空间差异性，全省植被未变化的占52.0 %，改善部分占44.27 %，退化部分占3.73%，说明15 a间陕西省植被覆盖改善面积大于退化面积，植被状况有所改善；其中陕北地区植被呈明显改善区域面积较大，关中地区植被覆盖面积有所减少，陕南地区植被变化幅度较小。陕西省植被稳定区域占50%以上（0 0.2)，说明15a间陕西省植被较为稳定，变化程度不大；其中陕西省植被最稳定地区主要集中在陕南、延安南部，榆林部分、西安、渭南少部地区变化幅度较大。Hurst指数分析表明陕西省44.54%面积的植被未来有可能面临退化，主要分布在陕北和关中地区的北部，植被未来有可能退化也有可能改善的面积占49.78%，主要分布在延安和陕南地区。陕西省近15 a气温和降水量总体呈增加趋势，增加速率分别为0.48 ℃·(10 a)-1和69.5 mm ( a)-1；相关性分析结果表明，年均降雨量是影响NDVI的主要气象因子，同时陕西省植被变化也受到了退耕还林还草、防沙治沙、生态政治等人为因素的影响。     

丽江近51年暴雨异常气候特征

利用丽江地区常规观测资料,对丽江地区近51年来暴雨事件发生的频次及强度进行分析,研究结果表明：（1）丽江地区暴雨事件全部发生在汛期内（5～10月）,呈单峰型分布,7月、8月为暴雨集中发生时期,连续性暴雨事件在丽江地区属于极小概率事件.（2）暴雨事件发生频次与降水量均呈现一致上升趋势,在年际尺度上具有3～5年的周期性.（3）丽江地区小雨发生频次最多,占总降水频次比率超过63％.暴雨频次所占比率较小,最高发生在7月,仅为2.69％.大雨与暴雨的频次占总降水频次不足9％,但由极端降水事件产生的降水量却占总降水量超过35％.（4）小雨、中雨的降水量年际变化稍小,呈下降的趋势;大雨、暴雨的降水量年际变化明显,有明显的上升趋势.     

陕西区域环境空气质量时空特征

利用陕西省的环境空气质量自动监测站2017—2021年的监测数据,分析了陕西区域空气质量的逐月变化特征、季节变化特征、年变化特征以及不同污染物的空间分布情况,对不同区域发生重度污染时段的环境空气质量污染特征和成因进行了探讨。结果表明：(1)2017—2021年陕西省空气质量逐步改善,空气质量改善幅度关中>陕南>陕北,SO₂浓度年均下降12.5%,CO浓度年均下降9.9%,PM_2.5年均下降7.2%。(2)关中区域和陕北北部污染较重,陕北南部和陕南区域污染较轻,城市污染程度重于郊县。(3)陕西省空气质量具有明显的季节变化特征,重污染天多在采暖季和春季(1月、2月、3月、11月、12月)。不同区域发生重度污染时的首要污染物具有明显差异。陕北区域重度及以上污染天的首要污染物为PM₁₀(100%),关中区域为PM_2.5(82%)、PM₁₀(17%)、O₃(1%),陕南区域为PM_2.5(81%)、PM₁₀(19...     

1960~2005年西北地区低云量的时空变化及成因分析

基于西北地区177个站点1960~2005年逐日的低云量观测资料,运用地统计学、交叉小波分析和多元回归分析,分析了近46 a来西北地区低云量的时空变化特征及影响因素。结果表明：近46 a来西北地区低云量呈较显著上升趋势,1997年之后上升显著。低云量空间呈自东南向西北递减的趋势。低云量与降水、相对湿度等呈显著的正相关,与昼夜温差、日照时数等呈显著的负相关。低云量存在2~4 a、准6 a、准11 a的周期变化,与宇宙射线在1982~1993年存在5~8 a的共振周期,与NOI指数存在2~4 a、准5 a、准11 a的共振周期,和太阳黑子的共振周期为9~11 a。     

近50 年来祁连山及河西走廊降水的时空变化

利用1960-2009 年的日降水量资料,采用线性趋势、5 年趋势滑动、IDW 空间插值、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 突变检验等方法,对祁连山及河西走廊地区不同等级降水日数和降水强度的时空变化特征进行了研究。结果表明:不同等级降水日数和降水强度的多年平均在空间上既表现出东西分异,也表现出南北分异;不同等级降水日数的年际变化在绝大部分区域呈增多趋势,且自东向西增幅减小,大雨强度的年际变化在绝大部分区域呈增大趋势,其它等级降水强度为部分区域呈增大趋势,部分区域呈减小趋势;小雨、中雨日数的年际变化呈显著增多趋势,大雨日数呈明显增多趋势,暴雨日数呈不明显增多趋势,小雨、大雨强度的年际变化呈不明显减小趋势,中雨、暴雨强度呈不明显增大趋势;不同等级降水日数变化的周期集中在2a、5a、8a、11a、19a,不同等级降水强度变化的周期集中在2a、5a、11a、15a、25a;除小雨强度突变减小外,其它等级降水日数均突变增多,降水强度均突变增大,降水量的增加主要是降水日数的增多造成的,其中小雨、中雨日数的增多贡献最大。     

明代山西霜雪低温灾害特征与周期规律分析

通过对山西明代历史文献资料的搜集和统计分析,研究了该地区霜雪低温灾害的等级、阶段、周期与成因。结果表明,明代山西共发生霜雪低温灾害114次,其中轻、中、重度分别为22,66,26次。灾害变化可分为2个阶段,公元1368—1519年为第一阶段,频次较少,强度较弱,以轻、中度灾害为主;1520—1644年为第二阶段,频次较高,强度较大,以中度和重度灾害为主。小波分析显示,灾害存在3个明显的周期,即2～3 a,9～14 a和45～55 a。明代山西在1531—1533年、1578—1588年、1591—1607年和1631—1642年共发生了4次寒冷气候事件。寒冷气候事件都发生在1520年之后,说明明代中晚期的气候比早期寒冷。     

县域尺度下的陕西省洪涝灾害风险评估及区划

洪涝灾害风险评估和区划研究对区域洪灾综合管理具有重要意义。以陕西省洪涝灾害气候背景和社会经济环境为基础,利用辖区内34个气象测站1954-2015年、月降水数据和2015年社会经济统计资料,运用自然灾害风险评估理论及方法,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力4个子系统选取17个评价指标,建立洪涝灾害风险评价指标体系,借助GIS技术进行洪涝灾害风险评估和区划。结果表明：（1）陕西省洪涝灾害致灾因子危险性等级自北向南呈递增趋势,高和次高危险区分布在陕南地区和关中盆地西部。（2）孕灾环境脆弱性空间分布差异较大,高和次高脆弱区分布在榆林北部长城沿线各县、延安市区、关中盆地渭河沿岸主要区县、陕南汉中盆地和安康市区。（3）承灾体暴露性各区县分布不均,大部分市区和农业发达地区暴露程度较高。（4）城市和经济发达地区防灾减灾能力较高,其他地区相对较低。（5）陕西省洪涝灾害综合风险等级表征为陕南汉江谷地、丹江流域和关中盆地渭河沿岸区县偏高,其他区县相对偏低。总体来看,中等以上风险区县占陕西省所辖区县的61.54%,其中陕南汉江谷地、丹江流域、关中盆地西部和渭南市应为陕西省洪涝灾害防范的重点区域。     

1960—2016年黄土高原干旱和热浪时空变化特征

基于1960—2016年黄土高原49个气象台站日最高气温和月降水数据,论文利用百分位高温阈值和标准化降水指标对黄土高原干旱和热浪时空变化特征进行了分析,识别并探讨了干旱和热浪同时发生事件的演变规律。结果表明：① 黄土高原热浪频次整体呈增加趋势,日高温热浪增加趋势最大,增速达到0.29次/a,1995年之后增加趋势更为明显,显著增加区域集中在山西东北部、青海省东部和甘肃中南部;② 1960—2016年黄土高原旱涝指数呈下降趋势,即表现为由涝转旱,20世纪90年代初为旱涝变化的转折点,年旱涝指数下降趋势显著区占整个研究区的62%,其中黄土高原沟壑区南部、陕北南部、山西南部、甘肃东部干旱趋势较为明显;③ 干旱和热浪同时发生事件总体呈现增加趋势,增速为0.66次/10 a,其中1960—1979年呈下降趋势,降速为-0.26次/a,1980—2002年呈增加趋势,2003年之后变化趋势较为平稳;空间上,山西东部、陕北南部和甘肃东南部发生频次较高,并且显著增加区主要位于山西东北部、甘肃中东部和宁夏北部。