川西高原夏季降水变化特征及其异常年环流形势

利用川西高原9个观测站的1960—2006年夏季降水资料分析了川西高原夏季降水的气候变化特征及其与大尺度环流的关系。得到如下主要结论:①1960—2006年,川西高原的夏季降水有微弱增加的趋势。20世纪60年代、80年代和近几年,川西高原夏季降水偏多,70年代和90年代川西高原夏季降水明显偏少。②川西高原夏季降水多雨年和少雨年的环流形势存着明显的差异。高原夏季降水与500 hPa乌拉尔山高压脊、亚洲东北部高压脊、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽密切相关,还与100 hPa南亚高压的强弱有关。③川西高原多雨年前期春季OLR距平场上,印度洋中部对流偏强,印尼-南海南部地区对流减弱。OLR的变化可以为川西高原夏季降水的预测提供参考依据。     

西北地区东部干旱半干旱区极端降水事件的变化

应用面积权重方法,利用西北地区东部80个测站1960-2000年的资料,对降水的变化及极端降水事件进行了分析。结果表明:西北区东部的气候在近十几年变得更加极端。降水量虽然没有一致的增加或减少的趋势,但自从1990年开始,降水距平百分率低于气候平均值,变化异常;降水异常偏多的区域呈减少趋势,到20世纪90年代中期以后,就几乎没有出现过降水异常偏多的区域;1960-1962年连续3年降水异常偏少的情况是近40a来少见的,这种偏少主要发生在干旱地区;90年代的异常偏少则是全区域的,特别是在湿润、半湿润地区,降水偏少尤其明显;1997年降水偏少最为明显,偏少的区域达20%以上。而在这种气候背景下,90年代极端降水事件并没有减少。     

宁夏降水变化及其与ENSO事件的关系

分析1959~2001年的月降水数据发现:20世纪60~80年代宁夏降水有较明显的干旱趋势,但90年代降水较80年代有所增加。功率谱分析表明,ENSO和宁夏降水具有一致的变化周期,即14年、3.75年、准2年和1.5年。宁夏降水对EL Nino事件达到最显著响应需要滞后2~4个月,而对LA Nina事件的响应比对EL Nina迅速,只需滞后1~2个月便达到最显著响应。ENSO对宁夏不同季节降水的影响差异很大。EL Nino发生4个月后,春、夏、秋三个季节降水都偏少,但冬季降水却是增加了。LA Nina发生1个月后,夏、秋、冬三个季节降水都偏多,但春季降水减少了。EL Nino事件发生期间,宁夏年降水偏少28 mm,占常年降水量的10%,而LA Nina发生期间,年降水偏多24 mm,占年降水量9%。     

辽宁省近44年夏季降水变化及区域特征分析

利用辽宁省39个气象观测站1961-2004年夏季(6~8月)的降水资料,通过趋势系数、REOF、滑动均方差等方法,对辽宁省近44年夏季降水的时空变化特征进行了分析。结果表明,辽宁夏季降水长期变化呈微弱的减少趋势,以14 mm/10 a的速率减少。20世纪60年代到70年代中期降水以偏多为主,70年代中期到80年代初降水偏少,80年代中期降水偏多,80年代末到90年代初降水偏少,90年代中期降水偏多,90年代后期至今降水一直持续偏少。辽宁夏季降水分为中北部地区及盘锦、抚顺、营口地区、辽河以西部地区、东南部地区3个不同的区域,3个区夏季降水的长期变化趋势都为减少趋势,其中东南部地区降水减少趋势明显大于其他两个区。     

1960-2010年中国降水区域分异及年代际变化特征

利用1960-2010年中国1840个台站年降水量数据,采用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数分解方法(REOF)对降水进行分区,并对各区降水的变化特征进行了研究.结果表明:基于多站点资料结合REOF方法实现的降水分区与中国降水实际区域分异特征比较符合,并与中国气候区划相一致.中国各区降水变化特征分析表明,东部各区降水在20世纪70年代末、80年代末-90年代初和21世纪初发生雨带的南北移动过程,其中夏季雨带的移动主要受东亚夏季风和大气环流年代际变化的影响.西北地区降水以1985/1986年为突变年,西北西部地区降水由前期偏少转为偏多,主要与来自阿拉伯海和里海异常偏多的水汽输送有关;西北东部地区降水由前期偏多转为偏少,主要与季风的年代际减弱有关.东北地区降水在80年代初由前期接近正常转为偏多,90年代末降水由前期偏多转为偏少,主要与季风和西北太平洋水汽输送的年代际变化相关.西南部各区降水阶段性变化明显,2000年以前西南东北部地区降水与西部地区基本呈反向变化,主要受青藏高原地形、东亚季风和副热带高压等因素的影响,降水阶段性变化明显、成因复杂.     

贵州主汛期极端降水事件及其环流特征分析

利用贵州地区52个测站1961-2006年历年主汛期(6-8月)逐日降水资料,定义了不同台站的极端降水阈值,统计了贵州近46年主汛期极端降水事件发生的频次,并分析了极端降水的时空分布特征、周期振荡特征以及极端降水事件典型多年、少年的环流特征.结果表明:贵州主汛期极端降水自北向南逐渐增大,极端降水事件存在着明显的年际、年代际变化特征,并存在2.9 a、20 a的周期振荡特征,在贵州主汛期极端降水事件偏多和偏少时期,其环流特征存在着显著的差异.     

西北东部极端降水事件及异常旱涝季节变化倾向

利用西北地区东部100个气象观测站1960\_2000年逐日降水资料,对降水、极端降水事件及异常旱涝区域面积的季节变化倾向进行了分析。结果表明:春、秋、冬季,虽然极端降水事件频次的变率小于降水距平百分率的变率,但两者的变化趋势一致,春、秋季呈上升趋势,冬季呈下降趋势,表明极端降水事件出现的多与少,基本决定了季节降水趋势的变化;夏季,暴雨出现的多与少不能完全决定夏季降水量的趋势,而大雨频次的变化趋势与降水距平百分率的变化趋势一致,略呈上升趋势。夏季降水异常偏少的区域面积呈减少趋势,表明干旱发生的区域面积缩小了;秋季降水异常偏少的区域面积从20世纪80年代中期开始明显的扩大,表明干旱发生的区域面积增大了;春、冬季,降水异常偏多、偏少的区域面积是对称变化的,即降水异常偏多的区域面积增多,则异常偏少的区域面积减少;反之亦然。     

太湖流域上游降水特征分析

利用太湖入流区域的湖州和宜兴两地46年(1957～2002)的降水观测资料,分析了降水在不同季节内的分配情况及多年变化规律和周期性特征.研究发现,46年来在整个全年降水中,汛期降水量约占60%左右,且有逐年递减的趋势;夏季和冬季降水量分别占全年降水量的35%和15%左右,并逐年递增.就递增趋势而言,冬季较夏季平缓.从早涝等级的分析结果判断,1974年以前基本以轻旱为主,1974～2002年间具有旱涝交替特征.在所有灾害年中,84.8%的年份为厄尔尼诺或拉尼娜年.从谱分析结果判断,年降水量具有20年的主振荡周期和3.3年、2.2年的次周期,并出现与太阳黑子变化反位相的特征.研究表明,20世纪50年代末至70年代中期为少雨期,70年代末至本世纪初为多雨期.根据降水的周期性特点,本世纪初的20年中,太湖流域将呈现少雨特征,但并不排除气候异常造成在部分年份出现较大洪涝灾害的可能性.     

山西降水与ENSO的相关性研究

基于山西38个测站1958-2013年的逐月降水资料、CPC南方涛动指数、NOAA逐月太平洋海温等资料,应用趋势分析和相关分析等统计方法分析了近56年山西年及四季降水对ENSO事件的响应。结果表明:1 La Nina年,山西年降水、秋、冬季降水易偏多,春、夏季易偏少;El Nino年,春季降水易偏多,年降水、夏、秋和冬季易减少。La Nina次年,冬季降水易偏多,年降水、春、夏和秋季易偏少;El Nino次年,年降水、春、夏季降水易偏多,秋、冬季易偏少。2山西年降水与上年太平洋海温在Nino 3,4区存在小区域的正相关,上年对应海域海温偏高(低),年降水易偏多(少),与同期太平洋海温在Nino 3区存在负相关,对应海域海温偏高(低),年降水易偏少(多);春季降水与前期冬季(同期)太平洋海温在Nino 3,4(Nino C)区存在正相关;夏季降水与前期春季(同期)太平洋海温在Nino 3区存在负相关;秋季降水与前期夏季(同期)太平洋海温在Nino C(Nino 3和Nino C)区存在负相关区;冬季降水与前期秋季(同期)太平洋海温在Nino 3,4(Nino C)区存在大面积负相关。3 SOI与山西大部分地区的降水趋势指数为显著负相关,中西部、东北部局部地区相关系数达-0.5以上,SOI为正(负)值时,上述地区月降水易偏少(多);SOI与东北部滞后1个月的降水趋势指数有相关系数达-0.45以上的负相关区域;SOI与滞后2(3)个月的降水趋势指数的相关分析表明,不同区域对SOI变化的响应不同,相关系数分别为-0.38~0.29和-0.43~0.22。     

1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征及其影响因素

基于秦岭—淮河南北气象站点逐日降水数据和全国0.5°×0.5°逐月降水格网数据,选取16个极端降水指数,辅以趋势分析、Mann-Kendall检验和相关分析等气候诊断方法,分析了1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征,探讨了极端降水变化与ENSO事件的关系。结果表明:11960-2013年秦岭—淮河南北除长江下游降水呈增加趋势外,其他区域降水均呈下降趋势;2极端降水变化主要表现为:降水日数减少,降水强度上升,突发性强降水事件增多,连续性干旱事件增多;在空间上,秦巴山地、长江下游和黄河下游以极端降水强度上升为主,关中平原、巫山山区和四川盆地以极端干旱强度上升为主;3在影响因素方面,秦岭—淮河南北极端降水与ENSO事件关系密切。在厄尔尼诺年,秦岭—淮河南北春季极端降水偏多,夏季和全年偏少;在拉尼娜年,春季极端降水偏少,秋季和全年偏多。就各个区域而言,在厄尔尼诺年,黄河下游、关中平原、秦巴山地和四川盆地极端降水呈下降趋势,淮河平原极端降水呈上升趋势,长江下游和巫山山区响应并不明显。     

1735—1911年汉江流域季节旱涝等级序列的重建与特征分析

基于汉江流域雨雪分寸等史料记录的特点,以发生地区、影响程度和持续时间为衡量标准,提出了利用史料重建汉江流域季节旱涝等级序列的方法,重建了1735—1911汉江流域7府（州）四季的旱涝等级序列,据此分析了各府（州）1735—1911年季节上的旱涝变化特征。结果表明：① 汉中府、兴安府、商州和南阳府有更多的春季、夏季、冬季偏旱年,而郧阳府、襄阳府和安陆府有更多的春季、夏季偏涝年和秋季偏旱年;② 夏季和秋季旱涝等级的波动明显,而春季和冬季旱涝等级的波动较小;③ 年代际尺度上来看,汉江流域,1820s—1840s偏涝,1850s、1870s偏旱;④ 影响较大的季节连旱事件多发生在19世纪,而影响较大的季节连涝事件多发生在夏季和秋季。这一研究,对汉江流域定量化气候研究具有一定的价值,也为汉江流域未来的降水变化研究提供了数据支持。     

湖北省近500年区域干湿序列重建及其比较分析

在历史旱涝记载资料可靠性检验的基础上,重建了湖北省3个区域近500年来的干湿气候变化序列,并比较分析了各区域干湿气候变化的趋势特征、准周期性及跃变现象。结果表明:在3个区域中,鄂东区1570~1770、1890~1950年两个时段偏湿,1470~1520、1790~1830年则偏干;鄂北区偏湿时期主要在1470~1530、1710~1750、1850~1910年三个时段,1470~1530、1770~1830年则偏干;鄂西南区有1550~1610、1650~1710、1830~1890、1930~1990年4个主要偏湿时期,而无明显的偏干时段。运用功率谱和小波分析对3个干湿序列研究后发现,3个区域干湿变化具有多个气象周期,区域间周期类型差异显著,但50~70年左右的周期在3个区域上均表现突出;采用滑动t检验方法辨识干湿气候跃变现象,在"世纪尺度"和 30年尺度上检测到各区域干湿变化存在多个跃变事件,且同一跃变事件对不同区域向干(或向湿)影响的趋势相同。     

祁连山东部188 a上年8月至当年6月降水量的树轮重建

 通过在祁连山东部互助地区采集的油松样本,建立标准树轮（STD）年表,重建该地区近188 a上年8月到当年6月的降水,解释方差为48.8%。根据重建结果,历史上的湿润时期有1850s—1860s、1930s末—1950s、1970s—1990s以及2000s;干旱时期有1830s—1840s、1900s、1920s,其中1920s的干旱在北方大范围内普遍存在。根据本文重建结果与周围地区降水和PDSI重建比较,发现该地区降水变化与贺兰山地区干湿变化最为相近,尤其是1940s以前,在1940s之后与青海省德令哈和祁连山中西部地区的重建结果更为相似。因此推测,祁连山东部地区在1940s前后受不同的气候类型主导。     

河南省气候变化特征及其对旱涝的影响

根据河南省21个气象站点1960-2013年的气温和降水资料,运用趋势线法、Mann-Kendall突变检验、Z指数法、马尔科夫模型、经验正交函数分解等研究了河南省气候变化特征及其对旱涝的影响。结果表明:(1)河南省气温呈现上升趋势,气温突变点是1997年;降水量呈现弱减少趋势。气温从南部向北部逐步降低,中部地区增温趋势明显;降水量由东南向西北逐步减少,中东部地区呈现增加趋势,北部、西部、南部呈现减少趋势。(2)河南省干旱化趋势不断加重。气温变化与旱涝发生次数具有同步性。气温突变点1997年前后对比发现,极端涝灾发生次数明显减少,极端旱灾发生次数明显增加。运用马尔科夫模型预测旱涝随时间变化的趋势,河南省以正常状态概率最大,旱灾状态概率大于涝灾。(3)河南省主要的旱涝空间分布型态分别为整体一致型、南北反位相型、东西反位相型。年际旱涝趋势空间变化与降水量趋势空间变化基本一致;春季的变干趋势从北部向南部逐步加重;夏季的增湿趋势,从西华-南阳一线,分别向东南和西北逐步减轻;秋季整个区域有变干趋势;冬季的增湿趋势从西南向东北逐步加重。     

1736-1911年中国水灾多发区分布及空间迁移特征

重建历史时期极端气候灾害的时空格局,对于认识当前和未来的灾害演变趋势,辨识灾害高风险区,更好地应对气候变化的挑战具有重要意义。本文基于《清史·灾赈志》中的历史水灾记录,以县级政区为单元,逐年提取了1736-1911年间中国境内的8582个水灾发生地点;利用核密度估计法对这一时期及3个特征时段(1736-1795、1796-1850和1851-1911年)的水灾空间分布特征进行分析,并结合风险理论框架讨论水灾多发区的分布及迁移的影响因素。主要结论如下：①1736-1911年水灾多发区主要集中在华北平原北部的海河、黄河下游,淮河下游,长江中下游三大平原及沿江地带,与现代分布格局存在一定差异;②华北平原北部是清代水灾最为集中的区域,这与当时华北平原降水偏多有关,而进入19世纪后,当地社会经济系统的高脆弱度也大大加重了灾情;特别是1855年黄河改道后,因政府应对不力,使得1851-1911年间鲁西北地区沿黄河下游河道出现一个条带状水灾多发区;③19世纪长江中下游地区水灾频次激增,其原因除梅雨变化导致的极端降水事件增多外,人类不合理的农业开发活动大量挤占湿地和水体,也在相当程度上增大了当地面对水灾时的物理暴露度。     

Dry/wet variation recorded by shrub tree-rings in the central Badain Jaran Desert of northwestern China

The dendrochronological study of shrubs is a new field, particularly with respect to desert areas. Using a dendrochronological perspective, we studied the radial growth and the climatic response model of the common beancaper (Zygophyllum xanthoxylum Maxim) in three sampling sites in the Badain Jaran Desert of northwestern China. The results showed that the radial growth of the common beancaper was primarily affected by precipitation during the pre-growing and growing seasons, especially during July. Variation in wet/drought periods over the last 160 years in the study area was analyzed using a radial growth climatic response model and data on regional chronology. Using decadal time scales, three wet periods were identified in the Badain Jaran Desert: the 1840s to early 1850s, the early 1890s to the 1900s and the late 1970s to the mid-1980s. Similarly, transitions from dry to wet periods over the last 160 years occurred in the late 1850s, mid-1870s, early 1880s, early 1900s, mid-1920s, early 1950s, early and late 1970s and early 1990s. These results are helpful for understanding regional climate change and the desertification process in arid desert regions.     

利用树木年轮重建公元1639—2013年青南高原5~9月相对湿度变化

利用采集自青海省杂多县昂赛乡分布的大果圆柏建立树轮宽度差值年表（RES）。相关分析结果表明：青南高原5~9月平均大气相对湿度与树轮宽度差值年表具有显著的正相关关系,相关系数达0.65（建模期,1969-2013年）。利用差值年表重建了青南高原过去375 a的5~9月平均相对湿度变化序列,重建方程方差解释量达42.3%,且方程稳定。在重建的375 a中,显著的偏湿阶段有5个：1694-1710年、1753-1778年、1830-1847年、1892-1908年和1978-1989年;显著的偏干阶段有8个：1646-1673年、1682-1693年、1711-1731年、1735-1752年、1796-1809年、1817-1829年、1848-1861年和1873-1886年。采用多窗谱分析（MTM）发现,重建序列具有28~30 a的长周期,6~9 a和2~5 a的短周期。此次重建序列与其他一些能反映青藏高原地区干湿状况的树轮重建序列在低频上存在较好的一致性,而且与同期相关格点夏季帕尔默干旱指数（MADA）在公共区间（1639-2005年）的相关系数达0.489（P<0.001,n=367）,进一步证明了本文重建序列的准确性。     

1766～1911年黄河中游汛期水情变化特征研究

根据1766～1911年万锦滩汛期涨水情况的历史文献记录,重建研究时段内黄河三门峡断面逐年汛期流量R(109m3/a)和汛期开始时间T(侯尺度),其平均水平分别为径流量R=51.06×109m3/a,汛期开始时间T平均情况为7月上旬(7月第2个侯),对应于梅雨结束平均日期。研究时段内,1840 s前流量平,汛期开始时间总体较稳定;1840～1850 s流量普遍偏丰,汛期到来偏晚;1860 s开始流量减少,汛期提前,此阶段持续约40 a左右,是近300 a中黄河中游产流微弱持续最长的1个时期。     

500 Years of rainfall variability and extreme hydrological events in southeastern Spain drylands

The semiarid SE fringe of the Iberian Peninsula is considered one of the most sensitive to extreme floods and droughts in the western Mediterranean area. The controlling climatic mechanisms are nevertheless difficult to predict and model. A combined documentary-sedimentary-instrumental 500 years comprehensive register of climatic data (rainfall and flooding) was collated for analysing the decadal to centennial scale hydrological response. Wet years are closely linked to the presence of autumn (SON) positive anomalies (e.g. early 18th century). However, continuous, decadal wet periods seem to correspond in time to both autumn and spring (MAM) positive rainfall anomaly years (e.g. 1570/90, 1830/40, 1870/1900). High frequencies of large floods were registered during the late Medieval Warm Period (AD 950–1200), and during some decades of the Little Ice Age with an average of 0.22 floods/year (1440–1490, 1520–1570, 1600–1740, 1770–1800, 1820–1840, 1870–1900), but flood frequency decreased in the 20th Century (1945–1973; 0.14 floods/year). During wet phases (e.g. late 19th century), large floods occurred during all seasons, whereas a predominantly autumn extreme flooding (>70%) is linked to a rainfall patterns with higher inter-annual variability (e.g. 1945–1973). The recurrence of dry phases is higher since early 17th century, and the frequency of continuous wetter phases lower than the ones with marked annual variability. This results in a trend with less frequent high magnitude catastrophic floods. This study confirms a shift from autumn rainfall maxima towards winter since the early 1990's. The tendency towards longer dry periods and increased inter-annual variability (with 1–3 years maximum wet spells) and a changing seasonal rainfall distribution are thought to be key in modelling projections for this specific arid Mediterranean region.     

从动乱与水旱灾害的关系看清代山东气候变化的区域社会响应与适应

文章分析了清代中后期山东发生动乱与旱涝的时空关系及该时期山东人口、田赋、政策等因素,以期了解气候变化背景下的区域适应行为方式的变化和机制.结果显示:1800～1850年,山东动乱与干旱在时空分布上都呈现较好的对应关系,动乱是封建社会农民对气候变化所采取的一种极端响应方式.随着人地矛盾深化和赋税的日益增重,1870年后动乱与干旱的对应关系反而不再显著,移民作为一种新的适应方式改变了山东省对气候变化的适应机制,减缓了气候变化对动乱的影响.