中国西北近50 a来气温变化特征的进一步研究

 利用国家气象信息中心最新整编的西北地区135站1960—2005年逐月资料,通过对该地区温度变化特征的分析,在前人研究成果的基础上,进一步揭示出了近50 a来西北地区气温变化的一些新特征: ①西北地区的年和各季节均表现为一致的增温趋势,但陕西南部在夏季出现降温的趋势。冬季和秋季,从塔里木盆地西侧到河套地区,在35°—40°N的带状区域内是增温趋势最强的区域。西北区域整体年平均气温的变化幅度达0.37℃/10a,冬季增温可达0.56℃/10a。无论是年或四季平均的增温率,西北地区都比全国平均的要高。②西北地区冬季和年的平均气温在20世纪80年代中期以后开始表现为明显上升趋势;但春季、夏季和秋季均到了20世纪90年代中期以后,才开始出现气温明显上升的趋势。③西北地区年气温异常首先表现为全区一致的变化型,然后依次为南北相反变化型和陕南气温变化与其他地区不同的独特性。且整体一致型变化近50 a来呈加强态势,而陕南与西北其他地区气温非同步变化的趋势在逐渐缩小。④西北地区近50 a来年气温可分为南疆-高原区、北疆区、西北东部区3个主要空间异常气候区。且从长期倾向来看,南疆-高原区和北疆区有明显的上升变化倾向,西北东部区则表现为波动式的上升趋势。     

1960—2019年西北地区气候变化中的Hiatus现象及特征

1998—2012年全球地表平均温度发生变暖停滞（Hiatus）,然而Hiatus现象是否在全球各地均存在尚有争议,其在西北地区的表现及特征缺乏深入研究。本文基于1960—2019年气温地面观测数据,利用累积距平曲线、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验及Yamamoto检验进行气候突变分析,结合线性倾向估计进行气候变化趋势分析,对西北地区气候变化中的Hiatus现象及其特征进行了探讨。结果表明：① 西北地区年均气温在1986年、1996年和2012年分别突变,1996年突变升温后在1998—2012年间保持高位震荡;② 1998—2012年间西北地区年均温变化率为-0.20 ℃/10a,呈现明显Hiatus现象,分季节看,冬季降温幅度最大,夏季仍保持升温,春季均温比秋、冬季提前1年开始和结束停滞期,从空间上看,西北地区东南部降温最显著,青藏高原不存在Hiatus;③ 2012年Hiatus结束后西北地区气温普遍快速升高,季节上以冬季升温最快,空间上以南疆升温最快。综合来看,1998—2012年的Hiatus现象在除青藏高原外的西北地区表现明显,停滞后的快速升温值得高度关注。     

云南中部区域气温变化特征及其受城市化影响程度分析

利用云南中部区域1961—2010年逐月气温资料,采用趋势系数、气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波等方法分析该地区气温的时空变化特征,并采用城郊对比法分析城市化对于气温变化的影响程度。结果表明:(1)该地区年均气温上升趋势明显,年均气温存在着24 a的主周期,并于1997年发生了突变,之后进入了一个显著增暖时期。四季平均气温均呈上升趋势,其中冬季气温增幅最大。(2)除西北部的元谋干热河谷存在降温趋势外,其余地区均呈现增温趋势,升温中心位于城市,其中以昆明的升温趋势最为显著。(3)城市化对气温序列变化趋势的影响显著,城市化引起的增温速率在冬季最大,而城市化对气温变化趋势贡献最高的季节则为春季。(4)昆明的城市化增温速率最大,楚雄次之,玉溪最弱;三市的热岛强度从1985年开始逐年增强,2000年后达到最高值,之后趋于平缓;冬春季节的城市化增温速率要明显高于夏秋季节,城市化增温贡献最高的季节为春季。     

全球变暖背景下的南极地区气候变化

南极地区气温冬季,春季和秋季都有上升趋势,而夏季则有下降趋势,年平均气温也趋上升,气温上升趋势最强烈的是冬季,其次是春季;降水各季和全年都有增加趋势。在年际尺度上,年均气温和降水与南极涛动指数是负相关,南极极涛动对不同区域影响的方向和程度也有区别。     

云南月季气温时空变化特征

用主分量分析研究云南气温变化特点,结果表明,气温变化在空间上区域分布特点明显,时间变化呈升温趋势,且秋、冬升温明显。月、季气温空间分布呈现全省一致型、东西型、东北西南型等3种主要分布类型。通过对主分量的分析,冬季用较少的主分量就能描述气温的空间分布,而夏季需要较多的主分量才能描述气温的空间分布。不同季节的气温变化趋势不尽相同,夏季主分量有下降趋势,其它季节有上升趋势。20世纪70年代中期开始夏季气温逐渐上升,90年代中期开始秋、冬气温明显上升,且月间变化振幅较大。     

基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的毛乌素沙地1981—2020年干旱特征研究

大气干旱是影响半干旱沙区植被建设、生态恢复及社会经济可持续发展的重要因素。基于1981—2020年毛乌素沙地10个气象站点的逐月气象资料,计算了月、季和年尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI）,分析了该沙区近40年降水和气温的变化趋势、干旱事件及其频率的时空特征。结果表明：（1）毛乌素沙地近40年降水量和气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）;秋季和冬季降水量呈现显著的上升趋势（P<0.05）,四季气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）。（2）毛乌素沙地总体上呈现出不显著的湿润化趋势（P>0.05）,但秋季呈显著的湿润化趋势（P<0.05）;中、西部地区呈现出湿润化趋势,而东部地区则呈现干旱化趋势。（3）近40年毛乌素沙地的月尺度下干旱总频率达32.71%,各等级发生频率为轻旱>中旱>重旱>特旱,季节发生频次为冬季>夏季、秋季>春季;轻旱主要发生在毛乌素沙地的北部、中部、东南和西南部,中旱在东部、北部和西部边缘,重旱在东部、中部以及南部地区,特旱在西北部、南部和东南部区域。     

近50 年中国光合有效辐射的时空变化特征

基于中国陆地区域1961-2007 年逐年/季节平均光合有效辐射(PAR) 的空间化数据(10km×10km),结合GIS 空间分析技术与Mann-Kendall 趋势分析方法对近50 年年/季节平均PAR进行时空变化特征分析。结果表明：① 全国PAR的空间分布差异明显,总体上呈现东南低、西部高的特点,年均PAR在17.7~39.5 mol m^-2 d^-1之间。② 全国像元平均的年/季节平均PAR表现出一个较明显的波动下降过程,年均PAR降幅为0.138 mol m^-2 d^-1/10a,不同季节下降幅度存在差异,夏季降幅最大。③ 逐像元分析显示全国大部分地区PAR呈现显著下降趋势(α = 0.05),东部趋势变化较西部明显,夏冬两季在PAR年际变化中的贡献最大。华北地区在不同季节都是下降区域,而青藏高原西北地区在不同季节都表现为上升趋势。④ PAR年际变化率空间分布在不同时段差异明显,同一地区PAR年际变化率不仅在不同季节存在差异,而且在不同时段也不相同,总体上1990年代之前PAR下降较快,之后下降趋势变缓。     

气候变化对阿拉善荒漠植被的影响研究

利用1982—2003年NASA GIMMS归一化植被指数(NDVI)数据集和阿拉善左旗、右旗和额济纳旗气温和降水资料,对阿拉善地区NDVI变化和气候变化特征及其相互关系进行了分析。结果表明：①1982—2003年东部地区(左旗植被指数略有增加,而中部(右旗)和西部地区(额济纳旗)则呈下降趋势。季节变化东、中、西部表现不同。左旗和额济纳旗多年平均NDVI的月变化和右旗相反。②东部地区升温率最大,其次是西部和中部地区。降水表现为东部和西部地区(额济纳旗)稍有增加,而中部地区(右旗)呈缓慢减少趋势。季节变化东、中、西部表现不同。多年平均气温和降水量的月变化趋势东、中、西部一致,呈单峰型曲线。③东部地区和中部地区,降水量与植被指数存在明显的年相关、隔季和当季相关,而西部地区额济纳旗没有明显的相关性。阿拉善地区NDVI同温度的相关性不好。     

基于多源遥感数据集的近30a西北地区植被动态变化研究

基于重构后的AVHRR GIMMS NDVI、MODIS NDVI、GLC 2000数据产品和研究区的128个气象站点的气温、降水数据,利用回归分析、相关性分析法,研究了西北地区近30 a(1984-2013年)以来不同植被NDVI的时空变化及其与气候的相关性。结果表明:(1)研究时段内,西北地区植被NDVI变化整体上呈上升趋势,将整个研究分为两个时段,1984-1997年呈小幅上升趋势,且波动起伏较大,最大值在1993年,最小值出现在1995年;1997-2013年也呈波动上升趋势,且上升趋势大于前一阶段。(2)空间上,西北地区植被NDVI变化存在明显的区域差异,大部分区域植被NDVI变化显著性较弱,昆仑山、塔里木盆地北部、祁连山、青海的中东西部、甘肃东部、陕西北部等地区植被NDVI显著增加;阿尔泰山、天山、伊犁哈萨克自治州等干旱地区植被NDVI下降趋势明显。(3)除甘肃的祁连山、青海东南部、陕西的秦岭等地植被NDVI的变化主要受气温的驱动外,西北地区植被NDVI变化与气温整体上呈弱相关,干旱半干旱地区植被与气温呈负相关;除甘肃南部、祁连山西段和陕西中部等一些年降水量较多以及灌溉农业区或草地以外,西北地区植被与降水呈较强正相关,降水是影响植被变化的主要自然因素;(4)不同植被类型NDVI的变化具有时空差异性,且与气温和降水的相关性不尽相同,与气温由强到弱:耕地灌丛草地沼泽湿地林地;与降水由强到弱:耕地草地灌丛林地沼泽湿地。     

内蒙古地区气温变化的季节和区域差异

利用内蒙古地区1961~2003年101个气象站的月平均气温资料和旋转经验正交函数分解的方法,根据四季气温变化的一致性进行区域的划分,并分析气温变化的季节和区域差异。结果表明:内蒙古地区的四季气温变化存在着明显的东、西分异,春、秋、冬季的气温场划分为东部和西部两大区域,而在夏季,则划分为西部、东南部和东北部三大区域;在年际波动方面,除夏季的东南区以外,近43年中各区四季气温的变化都经历了一次显著的由降而升的转折,转折点大致出现在80年代中、后期或90年代初、中期;在线性趋势方面,东部区春、夏季的升温幅度和显著性大于西部区,而西部区秋、冬季的升温幅度和显著性则大于东部区。一般而言,冬季和夏季升温最为显著,其次是春季,秋季升温最为微弱。     

Changes of citrus climate risk in subtropics of China

Based on the citrus temperature, precipitation, sunlight and climate risk degree, the article divides subtropics of China into three types: the low risk region, the moderate risk region and the high risk region. The citrus temperature risk increases with increasing latitude (except for the western mountainous area of subtropics of China). The citrus precipitation risk in the central part of subtropics of China is higher than that in the northern and western parts. The distributions of citrus sunlight risk are not consistent to those of the citrus precipitation risk. The citrus climate risk is mainly influenced by temperature. There is latitudinal zonal law for the distribution of the climate risk, that is, the climate risk increases with increasing latitude. At the same time the climate risk in mountainous area is high and that in eastern plain area is low. There are differences in the temporal and spatial changes of the citrus climate. In recent 46 years, the citrus climate risk presents a gradual increasing trend in subtropics of China, especially it has been increasing fast since the 1980s. Because of the global warming, the low risk region in the eastern and southern parts has a gradual decreasing trend, however, the high risk region in the northern and western parts has an increasing trend and the high risk region has been extending eastward and southward. The article analyses the distribution of the citrus climate risk degree of reduction rates of >10%, >20% and >30% in subtropics of China, and studies their changes in different time periods. Results show that the risk is increasing from southeast to northwest.     

中国亚热带地区柑桔气候风险变化(英文)

Based on the citrus temperature, precipitation, sunlight and climate risk degree, the article divides subtropics of China into three types: the low risk region, the moderate risk region and the high risk region. The citrus temperature risk increases with increasing latitude (except for the western mountainous area of subtropics of China). The citrus precipitation risk in the central part of subtropics of China is higher than that in the northern and western parts. The distributions of citrus sunlight risk are not consistent to those of the citrus precipitation risk. The citrus climate risk is mainly influenced by temperature. There is latitudinal zonal law for the distribution of the climate risk, that is, the climate risk increases with increasing latitude. At the same time the climate risk in mountainous area is high and that in eastern plain area is low. There are differences in the temporal and spatial changes of the citrus climate. In recent 46 years, the citrus climate risk presents a gradual increasing trend in subtropics of China, especially it has been increasing fast since the 1980s. Because of the global warming, the low risk region in the eastern and southern parts has a gradual decreasing trend, however, the high risk region in the northern and western parts has an increasing trend and the high risk region has been extending eastward and southward. The article analyses the distribution of the citrus climate risk degree of reduction rates of >10%, >20% and >30% in subtropics of China, and studies their changes in different time periods. Results show that the risk is increasing from southeast to northwest.     

中国气温变化对全球变暖停滞的响应

1998-2012年出现的全球变暖停滞（global warming hiatus）现象,近年来受到各界的广泛关注。基于中国622个气象站的气温数据,研究了全国及三大自然区气温变化对全球变暖停滞的响应。结果表明：① 1998-2012年间,中国气温变化率为-0.221 ℃/10 a,较1960-1998年增温率下降0.427 ℃/10 a,存在同全球变暖停滞类似的增温减缓现象,且减缓程度更明显,其中冬季对中国增温减缓的贡献最大,贡献率为74.13%,夏季最小;② 中国气温变化对全球变暖停滞的响应存在显著的区域差异,从不同自然区看,1998-2012年东部季风区和西北干旱区降温显著,其中东部季风区为中国最强降温区,为全国增温减缓贡献了53.79%,并且具有显著的季节依赖性,减缓期冬季气温下降了0.896 ℃/10 a,而夏季上升了0.134 ℃/10 a。青藏高寒区1998-2012年增温率达0.204 ℃/10 a,对全球变暖停滞的响应并不显著;③ 中国增温减缓可能受太平洋年代际振荡（PDO）负相位、太阳黑子数与太阳总辐照减小等因素的影响;④ 1998-2012年中国虽出现增温减缓现象,但2012年之后气温快速升高,且从周期变化看,未来几年可能持续升温。     

近121 a来土库曼斯坦气温变化特征

利用土库曼斯坦7个代表性气象站的1891-2011年逐月平均气温资料,采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法,研究了土库曼斯坦近121 a来气温变化总体趋势和特征。结果表明：近121 a以来,土库曼斯坦年、四季平均气温均呈上升趋势且多次出现冷暖波动过程,20世纪80年代以后增温尤为明显,其中,秋季增温最为明显;20世纪90年代温度发生由降转升的突变,突变点为1994年,通过了99%显著水平;土库曼斯坦年均气温主要存在55、35和18 a的振荡周期,55 a在时间尺度上的震荡是全时域的,而18 a尺度上的震荡在20世纪30年代以前和80年代以后震荡较强。     

近60a来新疆不同海拔气候变化的时空特征分析

全球变暖是当前全球气候变化研究的热点之一，新疆深居亚欧大陆内陆，地形气候复杂，探讨该区域气候变化与海拔的关系对全球气候变化研究具有重要的参考意义。基于1958—2017年新疆41个气象站的月和年平均气候数据，采用一元线性回归、Mann Kendall（M-K）趋势分析和突变检验等方法分析该地区气候变化的时空分布与海拔的关系。结果表明：1958—2017年新疆年均气温、年均降水量均呈上升趋势，但增加幅度具有时间和空间差异。在时间上，北疆四季平均气温增温幅度均大于南疆（冬季除外），四季降水量增幅北疆大于南疆（夏季除外）；在空间上，北疆气温和降水的增幅均大于南疆。研究区各个站点气温呈现出南部高而北部低的空间格局，年均降水量北部多，南部低。各个站点气温倾向率总体随海拔增加而减少，年均降水量变化率随海拔升高而增加，在不同海拔带内部存在差异。综上所述，受全球气候变暖的影响，近60 a来新疆年均气温和年均降水量均呈上升趋势，尤其是北疆对全球气候变暖的响应较为敏感。     

近34 a青藏高原年气温变化

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日日平均气温、日最高气温和日最低气温资料进行了统计，用REOF方法进行了分区，并讨论了趋势变化，结果表明：①无论年平均气温，还是年平均最高气温和最低气温，以35°N为界的南北变化的区域特征明显。在年平均气温和年最低气温中，西藏地区的累计方差比青海地区大，年最高气温中青海地区的累计方差比西藏地区大。②青藏高原地区年温度的分布主要取决于海拔高度、地理位置和地形的影响，而年温度的标准差与高原地区年降水的分布相似,但趋势相反，标准差大的区域主要在高原的西北部和四川的西南部。③高原大部分地区年平均气温、年最高和最低气温基本上是以增温的趋势为主，高原的西北部地区年平均气温增温幅度最明显，尤其以柴达木盆地增温幅度最大，增加幅度为0.8℃·(10a)-1以上。年最高温度青海的增幅比西藏明显，而年平均最低温度西藏的增幅比青海明显。     

中国西北地区气候转型的新认识

近年来,中国西北地区的气候变化问题引起了社会各界的广泛关注,施雅风曾在2002年提出中国西北气候可能会从暖干向暖湿转型,自此学者们对中国西北气候“变暖变湿”现象的关注也逐渐增多,对于近20 a来气候转型的时间、范围和程度有了一些新的认识。基于此,选用1960—2019年逐月气温和降水量资料对中国西北地区气候变化特征进行了再分析。结果表明：（1） 1960—2019年中国西北地区平均气温和降水量均呈上升趋势,增暖趋势显著,增湿趋势较弱。（2） 自1997年后气温和降水量迅速增加,尤其是中国西北地区的东部地区降水量的增加速率超过同时期的西部地区。且研究初步认为,1997年以来中国西北气候的确出现了向暖湿转型的趋势且转型时间较前人预期的更早。（3） 气候转型的范围相较前人研究也有所变化,甘肃陇东地区由未转型区转变为显著转型区,青海东、西部地区由原来轻度转型区转变为显著转型区,而祁连山中西段地区由之前的显著转型区转变为轻度转型区。     

全球升温对中国区域温度纬向梯度的影响

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的气温变化分时间段进行了计算分析。用各个站点52年的气温序列斜率与纬度和海拔分别做了相关分析,发现气温变化幅度和纬度有着很好的相关性,特别是在冬季;但气温变化和海拔没有相关性。另外,通过对不同季节的温度变化情况进行计算和纬向分析,发现随着全球气温的持续上升,气温的纬向梯度在变小,变化的幅度是冬季大、夏季小,高纬度地区大、低纬度地区小。最后指出造成气温纬度梯度减小的主要原因是大陆度随纬度的不同分布。     

极点对称模态分解下陕西气候变化特征及影响因素

全球变暖背景下,受人类活动和气候系统波动共同影响,气候要素响应具有非线性、非平稳特征,如何识别气候变化多时间尺度信息,是当前研究的热点话题。基于1970-2017年气温和降水逐日数据,辅以滑动平均、趋势分析和极点对称模态分解(ESMD)等方法,对陕西3大地理单元气候时空特征进行分析,进而探讨不同海区厄尔尼诺指数与气温、降水变化的响应关系。结果表明:1970-2017年,陕北气候变化经历“暖干-冷湿-暖湿”的变化过程;关中和陕南气候在20世纪80-90年代末呈现暖干化,随后增温停滞,降水增多,近期再次呈现暖干化;利用ESMD对陕西气温和降水变化信号进行分解,发现区域气温响应变暖停滞,是受年代波动影响,周期为9.2~11.5 a左右;从趋势项分析,除陕北气温平稳波动之外,关中和陕南气温增速并未减缓;在影响因素上,不同海区海温异常与陕西气温、降水变化相关性存在差异。其中,气温影响主要在中国东部海区,且与NINO A区、黑潮区海温显著正相关;影响降水变化的关键海区在赤道太平洋,即赤道太平洋中部海温异常偏高时,关中和陕南降水呈现下降,而赤道太平洋东部海温异常偏高,陕北降水减少更为明显。     

Changes in air temperature over China in response to the recent global warming hiatus

The 1998-2012 global warming hiatus has aroused great public interest over the past several years. Based on the air temperature measurements from 622 meteorological stations in China, the temperature response to the global warming hiatus was analyzed at national and regional scales. We found that air temperature changed -0.221℃/10a during 1998-2012, which was lower than the long-term trend for 1960-1998 by 0.427℃/10a. Therefore, the warming hiatus in China was more pronounced than the global mean. Winter played a dominant role in the nationwide warming hiatus, contributing 74.13%, while summer contributed the least among the four seasons. Furthermore, the warming hiatus was spatial heterogeneous across different climate conditions in China. Comparing the three geographic zones, the monsoon region of eastern China, arid region of northwestern China, and high frigid region of the Tibetan Plateau, there was significant cooling in eastern and northwestern China. In eastern China, which contributed 53.79%, the trend magnitudes were 0.896℃/10a in winter and 0.134℃/10a in summer. In the Tibetan Plateau, air temperature increased by 0.204℃/10a, indicating a lack of a significant warming hiatus. More broadly, the warming hiatus in China may have been associated with the negative phase of PDO and reduction in sunspot numbers and total solar radiation. Finally, although a warming hiatus occurred in China from 1998 to 2012, air temperature rapidly increased after 2012 and will likely to continuously warm in the next few years.