塔克拉玛干地区气候变化对全球变暖的响应

从地面水汽压(大气含水量)、平均风速、湿润指数、相对湿度和气压的角度分析在全球变暖的情况下,塔克拉玛干地区气候的年和季节变化特征,结果表明:①年和四季平均风速呈阶梯式下降趋势,具有显著减小的线性趋势,并于1973年发生了由大到小的突变。②夏、秋、冬季和年地面水汽压(大气含水量)自20世纪80年代以来呈较大幅度波动式上升,具有显著的线性增加趋势。夏、秋季地面水汽压于1969年和1973年发生了由少到多的突变。秋、冬季大气含水量的显著增加并没有导致降水量的增加,降水量的变化不能充分反映大气含水量的变化。③夏季湿润指数有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,而降水量夏季和年有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,说明综合反映气候干湿变化的湿润指数变化与单用降水量表示的气候干湿变化不完全一致。④夏、秋季和年相对湿度呈波动式上升趋势,夏季和年相对湿度分别于1970年和1974年发生了由低到高的突变。⑤年和四季的平均气压40a来无变化。     

近40年西藏怒江河谷盆地的气候特征及变化趋势

利用1971-2008年西藏怒江流域9个气象站逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、日照时数等资料,分析了近40a怒江流域年、季气象要素的变化趋势.并计算讨论了变化趋势与经纬度、海拔高度的相关.结果表明:近40a流域年平均气温以0.26℃/10a的速率显著升高,增暖趋势比中国东北和西北弱.比淮河和华南强,与青藏高原相近.最高气温和最低气温都出现了增高的趋势,年平均气温日较差表现为一致的减小趋势,为-0.13-0.57℃/10a:年降水量以21.O mm/10a的速宰显著增加,各季降水均呈现增加趋势;年日照时数平均每10年减少31.7 h,以夏季减幅最突出.减幅比黄河流域、青藏高原东侧大;地温升高明显.流域上游季节性冻土最大冻结深度呈显著变浅趋势,以安多最明显.日照时数与降水量负相关显著.与夏、秋季大气水汽压呈显著的负相关;大部分站点日照时数的减少,与大气水汽压的显著增加和降水量的增多关系密切.总云量与日较差存在显著负相关.与夏季降水量呈显著正相关,相对湿度的变化不是总云量减少的主要原因.随着纬度的增加和海拔高度的上升,年平均气温升温幅度在加大,年降水量增幅也增大.日照时数的变化趋势仅与经度有着很好的正相关,随着经度的增加,冬季和夏季日照时数的减幅都在减小.     

1980~2013年新疆高空大气温度变化特征

基于1980~2013年新疆地区8个探空站逐日观测资料,利用Mann-Kendall非参数检验法,分析新疆30多年来高空大气温度时间序列的变化趋势、突变时间及二者的显著性,探讨其与地面温度变化关系。结果表明：近30多年来,新疆对流层上层至平流层中下层表现为降温趋势,对流层中下层呈升温趋势,对流层上层和平流层中下层降温幅度大于对流层中下层的增温幅度;新疆高空温度的变化存在明显的季节差异;新疆高空各层温度在20世纪90年代初发生显著性突变,晚于北半球地面温度突变年份,早于相对应的地面温度突变时间;新疆对流层中下层温度在不同时段和不同季节与地面温度的变化不同,1980~2013年二者均呈显著的增温趋势,而1998~2013年二者的变暖趋势均减缓,甚至还表现为微弱的下降趋势。     

东北地区大气水汽输送和收支

利用1948-2006年NCEP逐日再分析资料(纬向风速、经向风速和比湿),计算了东北地区大气水汽输送和收支及其年代际变化.东北地区大气水汽输送主要集中在夏季.夏季水汽输送主要以西南风和南风为主,影响水汽输送的两个主要天气系统是西北太平洋副热带高压和东北冷涡.分析水汽通量散度的计算值,发现东北地区是明显的水汽汇集区.东北地区水汽输送和收支有明显的年际变化,并存在13-18 a周期的年代际变化特征.目前,东北地区处于大气水汽净收入低值时期,水汽输送和收支减少的趋势与21世纪以来东北地区连续出现的干旱有着密切的联系.     

气候变暖下东北地区春玉米生产潜力变化分析

在气候变暖的背景下,依据中国东北地区101个气象站点多年逐日气象数据,利用数理统计分析方法,研究了东北地区1971~2007年春玉米生长季气候变化趋势,包括春玉米生长季平均气温、太阳辐射总量和降水量的变化趋势;利用GIS技术分析了东北地区春玉米光温生产潜力及气候生产潜力的时空变化。结果表明,东北地区春玉米生长季气温呈波动上升趋势,其幅度超过全国平均值,太阳辐射呈减少趋势,降水量年际变化较大,有波动下降趋势。在气温不断升高的情形下,东北地区春玉米的光温生产潜力有所增加,但由于各地区间降水的差异,东北地区春玉米的气候生产潜力在各地区变化差异较大,21世纪以来相对于20世纪70年代,南部地区气候生产潜力减少,而中部地区增加。为此,就如何利用东北地区春玉米生产潜力的特点,以及提高春玉米的实际产量提出了一系列建议措施。     

华北平原下垫面荒漠化和绿化对气候的影响

从大气热力学能量方程,水汽守恒方程以及降水与大气水汽含量和相对湿度的经验关系出发,本文假定大尺度环流不受地表下垫面变化的影响,不考虑大气辐射吸收与水汽和温度的反馈作用,对大气和地表能量过程作参数化处理,建立了一个反映区域年平均温度和降水的变化与地表反射率和波恩比变化之间的关系。计算分析表明,对于线性尺度为550km的华北平原来说,如果地表下垫面从目前状态变成沙漠的话,年平均温度将增加2.14°C,年降水量将减少536.1mm。如果华北平原全部绿化、年平均温度变化不大,年降水量可增加21.2mm。     

黄河上游主要产流区气候变化及其对水资源的影响——以甘南高原为例

 利用黄河上游主要产流区甘南高原地面气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候、水资源变化特征，及其二者的关系，建立水资源气候模式。分析表明：黄河上游主要产流区甘南高原大部分区域降水量年际变化呈下降趋势，降水量变化线性拟合倾向率在-22.6～-9.6 mm/10a之间，降水量递减以秋季降水量递减为主，降水量减少突变点在1980—1990年之间，年际变化主要存在6～7 a短周期振荡和15 a的长周期振荡特征。气温年际变化趋势呈显著上升趋势，增温速度均大于全国增温速度，增温率以冬季最大，气温增高突变点在20世纪70年代。草地年干燥指数变化呈显著上升趋势，近50 a来甘南高原气候趋于暖干化。水资源呈显著下降趋势，水资源存在2～3 a、7～8 a、20～23 a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关，与干燥指数呈显著负相关，降水量减少，草地干燥指数上升，导致水资源减少。     

东北地区冬季降雪的集中度和集中期变化特征

应用1961-2005 年东北地区冬季的台站降水资料,计算并分析了东北地区降雪集中度和集中期的时空变化特征和集中度偏高时的环流特征.结果表明,东北地区降雪集中度呈逐年上升趋势,集中期呈明显下降趋势。从年代际变化上来看,集中期存在着12 年的长周期,在1970 年代中期之后存在8 年左右的短周期。从空间变化的情况来看,东北地区冬季降雪集中度由东向西依次增加,吉林的东部地区出现集中度最低值,辽宁中部、吉林中部存在着集中期的高值中心。对于东北不同区域,东北东部和中部变化趋势一致,集中度呈上升趋势,集中期呈下降趋势。东北西南部和东北北部降水集中度均呈微弱的上升趋势,其中东北西南部地区降雪的集中度上升趋势最弱。东北北部降水集中期的下降趋势最弱。在影响东北降雪集中度偏高时,在高空500 hPa 东北地区均处于东亚大槽控制,东亚大槽在东北西部加深,而在东北东部有高压易于形成并加强,导致东亚大槽东移缓慢。高、低空急流均明显存在,与低空急流相比,高空急流更强,位置偏西南。在太平洋上水汽输送的高值区明显增强,范围也增大,东北地区受沿高值中心北侧向西北向输送的水汽影响。     

近47a塔里木盆地近地面水汽含量的趋势和突变研究

利用塔里木盆地38个站1961-2007年水汽压资料,采用5点3阶平滑趋势线、小波分析,Mann-Kendall趋势统计突变检验等方法分析了盆地近地面大气中水汽变化。结果表明:(1)塔里木盆地近47 a来水汽含量有明显的一致增多趋势,平均趋势值是0.023 8;有3个增多的高值和3个低值中心,从盆地东北到西南,呈条块状交替分布。(2)塔里木盆地年和四季水汽含量变化趋势具有年际和年代际差异。最小值和47 a波动性增长开始时期出现在20世纪60年代末和70年代中,最大值出现在90年代,四季中夏季增多趋势最强,秋季次强,春季的最弱。(3)小波分析表明:塔里木盆地47 a中水汽各尺度内的偏多期和偏少期交替分布,年尺度和季尺度都有明显的周期。年水汽的8 a和4 a周期,春季的8~10 a和4~6 a,夏季的4~6 a,8~10 a和16~20 a,秋季的4~6 a,8 a和20 a,冬季的8~10 a周期明显。突变分析表明:盆地年和四季水汽含量都在1986年发生了突变,都通过了α=0.05的显著性水平检验。(4)塔里木盆地水汽与西风环流、青藏高原环流和塔里木盆地年均气温的趋势变化及突变时期相近。盆地水汽与大气环流和气温相关显著,青藏高原环流和盆地水汽相关最高,四季中春季水汽与大气环流和气温相关最低。     

京津风沙源区1959-2011年潜在蒸散气候敏感性的时空变异

基于Penman-Monteith公式和京津风沙源区及周边46个气象站1959-2011年逐日气象数据,分析了潜在蒸散对气温、风速、日照时数和相对湿度的敏感性及其时空变化规律。结果表明:(1)年尺度潜在蒸散对最高气温最为敏感,其次是相对湿度,对风速最不敏感;季节尺度最高气温和日照时数敏感系数的高值发生在夏季,最低气温、风速和相对湿度敏感系数的高值发生在冬季。(2)空间尺度潜在蒸散对最高气温、最低气温和相对湿度的敏感性表现为从东北向西南减少,而对日照时数表现为增加。(3)京津风沙源区1959-2011年潜在蒸散对气温的敏感性呈下降趋势,而对风速、日照时数和相对湿度的敏感性呈增加趋势。(4)气温的敏感性随温度升高而下降,而日照时数和相对湿度的敏感性随光照和湿度下降而升高。     

定量遥感地表净辐射通量所需大气下行长波辐射估算模型改进

利用半湿润季风气候类型夏季近地层气象观测资料,对得到广泛应用的十种晴天大气下行辐射估算模型和两种昙天大气下行辐射估算模型进行检验。指出其中Iziomon(2003)晴天大气下行辐射估算模型是半湿润季风气候类型夏季较适用的估算模型。然而,在有云天空,Iziomon(2003)昙天估算模型误差比较大。本文依据实测资料,对Iziomon(2003)昙天大气下行辐射估算模型进行修正,修正后的模型估算值与实测值非常接近。由于应用常规气象站的大气温湿度来估算大气下行辐射仅代表近地层大气对其的贡献,不能反映整层大气的贡献,尤其在近地层与高空大气的水汽状况不一致时,上述模型将有较大的误差。为此本文结合Iziomon(2003)晴天模型中大气比辐射率的表达式,提出了运用红外辐射计以37°高度角对天空的观测值,来推算大气下行辐射的新方法。小汤山的试验数据表明,新模型的反演精度优于上述传统模型。     

祁连山南坡灌丛草甸生物量变化与水热因子的关系研究

通过野外调研和室内实验,研究了祁连山南坡灌丛草甸地上生物量的生长季变化,并对地上生物量与水热因子的关系进行了探讨。结果表明：在不同区域群落结构有所不同,覆盖度越低,上层和下层的植物高度越低,丰富度和多样性越小。但均匀度还受草场退化阶段的影响,群落结构相对稳定,植物的均匀度越高;地上生物量的年内变化是单峰曲线,乌鞘岭和门源的地上生物量在7月份最大,祁连和野牛沟的地上生物量在9月份最大;地上生物量的积累与前1月和前2月的气温和降水正相关,与前4月的气温也正相关,并且对气温变化的敏感性大于降水,但与地温和土壤水分的相关性不明显,前1月表层地温较高对地上生物量的积累有积极作用;对于地上生物量积累,日气温、日相对湿度、降水量有直接正向作用,而日最高气温、日最低气温、日水汽压有直接负向作用,5 cm、20 cm地温和0~10 cm、20~30 cm土壤水分也有直接正向作用,而10 cm地温和10~20 cm土壤水分也有直接负向作用。     

岷江上游山地森林生态气候效应

为探讨岷江上游地区山地气候特征及森林生态气候效应，利用岷江上游南、北坡林内外的小气候观测资料，对该地区南、北坡向山地的太阳辐射、气温(1．5m)、地表温、水汽压、相对湿度、风速等小气候特征及森林生态气候效应进行了比较分析，探讨了其分布规律以及彼此间的内在联系。结果表明：不同坡向，不同季节，各山地气候要素分布存在区别；而山地森林具有较显著的生态气候效应，可以降低气温和地表温，增加湿度，减小风速，其生态效应在不同季节和不同坡向存在差异；通过林内、外气象要素的回归分析，得知：林内外的气象要素除4月风速之外，大多数气象要素存在显著的林内外相关关系；其中，以气温和相对湿度的相关性最好。     

江淮下游汛期降水与ENSO冷暖事件的关系——以里下河腹部地区为例

应用综合Niño指数,分析了江淮下游里下河腹部地区1957-2006年间汛期降水与ENSO冷暖事件的关系及环流形势。结果显示:汛期降水与ENSO冷暖事件的遥相关具有较为显著的阶段性特征。El Niño、La Nina的翌年汛期降水分别以负、正距平偏多,汛期降水的正负距平转换出现在1970年代末左右。汛期降水与Niño指数具有2-7 a左右的相似周期,且二者在1980年前后出现了明显的相位转换。El Niño翌年汛期降水为正距平的环流场显示,东亚环流经向呈“+、-、+”高度距平配置,且副高范围扩大,偏西偏北,存在典型的梅雨锋面,雨带停留在江淮下游地区,利于降水形成。而La Nina翌年汛期降水为正距平的环流场表明,副高位置偏东偏北收缩,东亚经向环流呈“-、-”位势高度距平,低、中层分别为西南风、偏东南风距平,缺少梅雨锋面,汛期降水偏多的程度较小。     

陇中黄土高原土壤水分变化特征及其机理分析

基于兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）2010年全年的观测资料,对陇中黄土高原半干旱区土壤水分的年变化和日变化特征进行了研究,并通过计算水汽通量与蒸散量,探讨了土壤-地表-大气间水分的交换和运移机理。结果表明：土壤湿度的季节变化主要受降水影响,各季节的平均土壤湿度均呈现出表层和深层低、中间层高的特点,最高值出现在地下10 cm附近;在无降水的情况下,土壤5~20 cm处的含水量呈现出夜间逐渐降低、白天逐渐上升的波形变化,这种变化与土壤水汽通量具有很好的一致性,而水汽通量的方向则受温度梯度的影响;在白天,地表温度高于气温与较深层地温,水汽在向空气蒸散的同时也由地表流向土壤深部,夜晚地表温度则低于较深层地温,水汽由土壤深部流向地表。因此土壤内部的水分蒸发主要出现在夜晚,且主要发生在地表40 cm以内的土壤孔隙中,而白天地表的实际蒸发主要存在土壤浅层0~5 cm,5 cm以下土壤水分的蒸发十分微弱。本研究结果对于改进半干旱区陆面计算模式以及当地的生态环境建设具有一定的参考价值。     

青藏高原夏季上空水汽含量演变特征及其与降水的关系(英文)

By using the observed monthly mean temperature and humidity datasets of 14 radiosonde stations and monthly mean precipitation data of 83 surface stations from 1979 to 2008 over the Tibetan Plateau(TP),the relationship between the atmospheric water vapor(WV) and precipitation in summer and the precipitation conversion efficiency(PEC) over the TP are analyzed.The results are obtained as follows.(1) The summer WV decreases with increasing altitude,with the largest value area observed in the northeastern part of the TP,and the second largest value area in the southeastern part of the TP,while the northwestern part is the lowest value area.The summer precipitation decreases from southeast to northwest.(2) The summer WV presents two main patterns based on the EOF analysis:the whole region consistent-type and the north-south opposite-type.The north-south opposite-type of the summer WV is similar to the first EOF mode of the summer precipitation and both of their zero lines are located to the north of the Tanggula Mountains.(3) The summer precipitation is more(less) in the southern(northern) TP in the years with the distribution of deficient summer WV in the north while abundant in the south,and vice versa.(4) The PEC over the TP is between 3% and 38% and it has significant spatial difference in summer,which is obviously bigger in the southern TP than that in the northern TP.     

青藏高原夏季上空水汽含量演变特征及其与降水的关系

利用青藏高原(以下简称高原) 近30 年(1979-2008 年) 14 个探空站的温度和湿度观测资料以及83 个地面台站的月平均降水资料,分析了高原夏季上空水汽含量与地面降水的联系以及高原地区的降水转化率问题。结果表明：1) 高原夏季水汽含量在空间分布上表现出随海拔高度增高而减少的特征,其中东北部为最大值,东南部为次大值,而西北部为最小值。夏季降水整体上由东南向西北递减;2) EOF分解表明,高原夏季水汽含量存在两种主要的空间分布型：即全区一致变化型和南北反向变化型,其中以唐古拉山脉北侧为界呈现出的水汽含量南北反向型与降水的第一特征向量场表现出的南北反向型在空间分布上十分相似;3) 在年际变化上,高原夏季水汽含量的南北反向型与降水的南北反向型之间存在较一致的对应关系：即水汽含量出现南多北少时,高原南部降水普遍偏多而北部降水普遍偏少,反之亦然;4) 高原夏季平均降水转化率在3%~38%之间,其空间差异非常明显,高原南部降水转化率明显大于北部地区。     

金塔绿洲风场与温湿场特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3.6非静力平衡模式,采用三重嵌套的降尺度方法,模拟研究了甘肃河西走廊金塔绿洲风场与温湿场特征。结果表明:由于绿洲的存在,绿洲沙漠系统产生的次级环流对局地环流有一定影响;平流作用将沙漠中的干热空气送向绿洲,绿洲近地层会出现逆温,感热向地表输送;沙漠上由于临近绿洲的水汽平流作用,上层大气湿度比低层更大,这就是逆湿现象。     

亚洲降水中δ18O沿不同水汽输送路径的变化

利用IAEA/WMO全球监测网和青藏高原的监测站,建立了由赤道地区经我国西南水汽通道至长江中下游的南方水汽输送路径、沿西风带自我国西部经华北至日本的北方水汽输送路径以及自南亚穿喜马拉雅山到我国青藏高原的水汽输送路径的取样剖面,比较了三条水汽路径在不同季节降水中啄18O的变化及其与温度、降水量的关系。沿南方水汽路径,低纬度地区取样站降水中平均啄18O的季节差异较小。沿北方水汽路径,郑州以西取样站平均啄18O的季节差均大于郑州以东的取样站。随着经度的增加,降水中平均啄18O的季节差减小。沿高原水汽路径,印度次大陆南部降水中的啄18O相对较高,随着纬度的增加,降水中啄18O逐渐减小。在翻越喜马拉雅山后,由于强烈的洗涤作用,降水中啄18O急剧下降。