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。     

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。     

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。     

低纬高原地区降水量资源年际变化的特征时间尺度及其时空演变

应用三维数据的时间小波变换方法，分析研究了低纬高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度及其时空演变。结论为：低纬度高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度分别约为2a、7a和15a。2a、78和158特征时间尺度的较大振幅能量活动区，分别主要位于滇西北到滇东南、滇东北到滇西南和滇中一带。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量，表现出了明显的东西向波动的时间演变特征，而与78和158特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量，则表现出了在东西向较为稳定少变的时间演变特征。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量，也表现出了明显的南北向波动的时间演变特征，而与7a和15a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量，则表现出了一种明显向南移动的时间演变趋势。     

夏季风作用下的纵向岭谷区夏季降水量 年际变化的时空特征和规律

应用三维数据的时间小波变换方法, 分析研究了夏季风作用下的纵向岭谷区夏季降水量 在年际变化上的时空特征和规律。结论为: 夏季风作用下的云南纵向岭谷区夏季降水量在年际变 化上的特征时间尺度分别约为2 年、7 年和16 年; 2 年、7 年和16 年特征时间尺度的较大振幅能 量活动区分别与纵向岭谷区的山脉走向一致或正交; 与2 年特征时间尺度相对应的较大振幅能 量活动中心纬度的夏季降水量表现出了明显的东西向波动的时间演变特征, 而与7 年和16 年特 征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的夏季降水量则分别表现出了一种向西和向东 移动的时间演变趋势; 与2 年特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的夏季降水量 也表现出了明显的南北向波动的时间演变特征, 而与7 年和16 年特征时间尺度相对应的较大振 幅能量活动中心经度的夏季降水量则分别表现出了一种明显向北和向南移动的时间演变趋势。     

1971—2018 年陕西省人体舒适度时空分布特征研究

根据陕西省 94 个气象观测站 1971—2018 年逐日气象资料，对人体舒适度指数（I_CHB）时空分 布特征及其影响因子权重进行了统计分析。结果表明：（1）陕西近 48 a 省 I_CHB 呈现显著上升趋势， 线性趋势达到 0.07?a^-1，陕北、关中和陕南地区年际变化与全省变化趋势基本一致。四季 I_CHB 变化均 呈上升趋势，其中春季上升趋势最为显著，冬季次之，秋季最低，四季I_CHB 在 2000 年以来增幅减缓。 各区四季 I_CHB年际变化与全省趋势一致，各区I_CHB 夏季差异最小，冬季最大。I_CHB 月变化呈单峰型，1 月最低，7 月最高。（2）陕西各地 I_CHB介于 26～52 之间，体感属于冷、凉和凉爽等级。I_CHB 空间分布差 异显著，陕南地区最高，其次是关中，陕北地区最低。四季 I_CHB 分布特征与全年分布特征相似，均呈 现自北向南逐步升高的趋势。（3）R/S 分析预测未来气温将升高，风速则呈减少趋势，I_CHB 将继续升 高，四季气候舒适性将发生改变。（4）温度（湿度、风速）与 I_CHB 存在显著的正（负）相关关系，温度和 风速是影响陕西省I_CHB的最主要因子，且二者影响程度基本相当，湿度主要通过温度影响 I_CHB。3 个 地区温度的正影响和风速的负影响均较大，关中地区 3 个要素之间互相影响较大；陕北和陕南地区 各要素之间互相影响较小，对 I_CHB的直接影响较大。     

陕西暖季降水的日变化特征及南北差异

利用2008—2015年CMORPH卫星与自动观测站的逐时降水量融合产品,分析了陕西地区5~10月降水量、降水频次、降水强度的日变化特征,以及陕西南北降水日变化上的差异。结果表明：（1）降水量和降水频次从南向北明显递减,地形作用下的纬向变化是陕西地区降水最重要的特征,但降水强度呈现出南北高、中间低的分布特征,两个高值中心分别位于陕南南部和陕北的东北部,EOF分析表明陕西南部夜雨特征明显。（2）陕西南部降水量和降水频次、降水强度日变化特征一致,均以夜晚至次日清晨为高值区, 而在中午前后达到最低值。陕西北部降水量、降水频次峰值则主要出现在上午,降水强度峰值出现在傍晚。区域对比分析表明,陕西南部降水量日变化主要来自于降水强度的贡献,而陕西北部日变化以降水频次的贡献为主。（3）陕西降水的南北分界线特征明显,34 °N以南地区降水日变化明显且降水主要集中在夜间。34~37 °N之间的中部地区降水日变化较弱,37 °N以北地区降水的日变化特征和陕西南部相反。（4）除榆林、渭南和商洛东部地区外,其他大部分地方白天的降水量都明显低于夜间的降水量,特别是陕南秦巴山区夜间降水量超过白天的一倍以上。     

1965-2005年河北省降水量变化的小波分析

降水变化对农业生产与经济社会发展具有重要意义.根据河北省85个常规地面气象站降水资料,利用小波变换Morlet方法,分析了河北省1965-2005年不同时间尺度下降水序列的主要周期变化过程及其空间变化特征.结果表明:近41年河北省年降水量主要存在3个尺度的变化周期,分别是18a、8a和4a,其中,18a尺度存在于近41a,8a尺度主要集中在20世纪90年代,4a尺度集中在70年代.在时间上,18a尺度经历了5个枯丰交替变化;8a尺度上则有10个丰枯交替.在空间上,不同地区降水的多时间尺度特征具有明显的差异,河北省北部和中东部地区年降水量分别以12～18a大尺度及8～12a中尺度周期变化为主,降水相对稳定;西部地区则主要以3-8a小尺度周期变化为主,降水变率较大.     

辽宁省夏季降水量和极端雨量日时空变化特征分析

根据辽宁省23个气象站点1960-2014年的逐日降水量资料,运用线性倾向估计、滑动平均、累积距平、小波分析以及普通克里金空间插值等方法对辽宁省夏季降水量和极端雨量日进行时空变化分析。结果表明：55a来辽宁省夏季降水量整体呈现下降趋势,但降水强度正逐年增大,1984年、1992年和2010年降水趋势回升明显,夏季降水量的变化存在38a左右的主周期和22a左右的次周期。空间分布表现为由辽东南向辽西北逐渐减少;持续干旱天数呈现出显著的增大趋势,大雨日呈现不明显的减少趋势,暴雨和大暴雨日都有不明显的增大趋势。极端雨量日4项指标周期变化具有一致性特征,都在35~40a的时间尺度上存在明显的周期变化。大雨、暴雨、大暴雨在空间分布上具有一致性特征,极端雨量日4项指标的变化倾向率在东北西南方向都存在不同程度的条带性高低交替变化的特征。     

长江中下游夏季降水变化与亚洲夏季风系统的关系

以长江中下游流域实测降水数据和亚洲季风指数为基础,采用Mann-Kendall检验、线性相关和偏相关分析、小波分析等方法,揭示长江中下游夏季降水的时空变化特征及其与亚洲季风系统之间的相互关系和影响差异。结果表明,近50 a来长江中下游夏季降水量呈显著的增加趋势,其与亚洲主要夏季风指数之间均呈负的线性相关关系,且显著性影响范围东亚夏季风大于南海夏季风大于南亚夏季风。不同亚洲夏季风子系统间存在复杂的相互作用关系,尤其是东亚夏季风和南海夏季风之间的相互作用对长江中下游夏季降水产生了重要影响。长江中下游夏季降水量与亚洲主要夏季风指数存在2~4 a时间尺度上的显著相关性,且以反位相关系为主。此外,长江中下游夏季降水量与东亚夏季风的相干性最为突出,在小于8 a的时间尺度上,两者之间的相关性在近50 a来呈现减弱的趋势,特别是自20世纪80年代中后期以来。     

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。     

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。     

秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究

依据1960~2009年秦岭南北地区60个气象站数据,主要应用M-K突变检验、kriging插值法对秦岭南北地区近50a来年平均气温,年极端最高、最低气温的时空变化特征进行了分析。结果显示:①年均气温和极端最高、最低气温的气候倾向率关系为陕南<关中<全国、关中<全国<陕南、陕南≈关中<全国。②秦岭南北地区年均气温突变年份均为1997年,晚于全国;年极端最高温度突变都不显著,年极端最低气温的突变年份都为1978年。③年均气温和极端最低气温的空间分布为南高北低,沿纬向分布;极端最高气温为东高西低,呈经向分布。     

新疆不同季节降水气候分区及变化趋势

利用新疆88个测站1961—2006年逐日降水量资料,采用EOF（主成分分析）、REOF（旋转主成分分析）、线性趋势、kendall-τ检验以及累积距平、t检验、信噪比相结合等方法,对新疆四季降水量的空间特征、变化趋势以及突变时间等进行了对比诊断分析\.结果表明,新疆四季降水量EOF的前3个载荷向量场均表现为全疆一致的降水偏多或偏少型、南北疆反变化的南多（少）北少（多）型以及东西反向的东多（少）西少（多）型等3大整体异常结构;在同一约束条件下,不同季节REOF分析所揭示的降水气候分区不同,冬季大致可划分为3个区,春季6个区,夏季7个区,秋季5个区;除南疆偏西地区冬季降水量未出现显著突变增加趋势外,新疆大部地区于1986年前后冬夏降水量同时显著突变增多,与其上空大气可降水量(APW)的增加有关;北疆春季降水量既没有显著的增加趋势,也未发生过突变;南疆大部地区春季降水量曾出现过显著突变增加,但突变时间早晚不一;从长期变化趋势看,北疆北部、中天山两侧及其以东地区秋季降水量虽增加不显著,但在1978年前后出现过突变增加,是季降水量突变最早区域;北疆西部冬、夏、秋降水量均显著增加,是新疆降水量增加最敏感区域,但秋季降水量的突变增加是从1997年开始的,比冬夏突变晚11 a左右,比其东部地区偏晚30 a左右。     

陕西省区域经济增长差异分析

分别测算了改革开放以来陕西省三大地带(关中、陕南、陕北)、地级行政区域和县级行政区域3个不同层次的陕西省区域经济增长差异,并进行了比较分析.认为1978～2004年间,不论是绝对差异还是相对差异,陕西省区域经济增长差异都呈逐年扩大的变化态势,并表现出不同的阶段性特征;而且区域空间划分得越小(地域空间单元越小),所体现出的差异程度越大.     

秦岭南北地区环境变化响应比较研究

利用气象水文部门截止1999年的气象水文实测数据,计算分析在气候变暖过程中中国秦岭具有的区域响应分界意义。由于气候变暖,在百年时间尺度上,通过旱涝指数分析证明秦岭以北进入干旱期,秦岭以南为湿润期;在10年时间尺度上,陕南气温变化较小,而关中气温增高较快,陕南与关中年均气温差值变小;关中和陕南降水量差值变小,二者同时干旱或陕南更干旱,反映出秦岭在气候变化中显著的分界作用。气候变暖,渭河与汉江年径流系数同步减小,其中渭河径流系数由50年代的02下降为90年代的01以下,渭河流域已变为少水带,即相当于气候上的干旱区。秦岭以北地区较其以南地区环境干暖化的趋势更明显,这对于认识全球变化的区域响应差异有参考意义。