长江流域径流量变化过程及其对ENSO和PDO的响应

根据宜昌站、汉口站和大通站的径流量数据,运用M-K检验和小波分析等方法,对1900年以来长江流域径流量的趋势和周期变化进行分析,探究径流量变化对厄尔尼诺?南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡（PDO）的响应。结果表明：1900 年以来长江流域径流量呈显著的减少趋势,并具有2~8 a的年际周期变化和14~17 a的年代际周期变化。流域径流量与ENSO具有相同的2~8 a周期变化,在El Ni?o发生期,径流量较低,在La Ni?a发生期,径流量较高。14~17 a的周期变化与PDO相关,在暖位相期径流量偏少,在冷位相期径流量偏多。PDO影响着ENSO和径流量之间的相关性,在暖位相期,El Ni?o对径流量的影响增强,在冷位相期,La Ni?a对径流量的影响增强。因此,在分析和预测流域径流量长时间尺度上的变化时要综合考虑ENSO和PDO的影响。     

1960―2013 年华南沿海海洋站SST 变化及其影响因子

根据 1960―2013 年华南沿海 7 个海洋站的实测海表温度（SST）及全球平均表面温度、太平洋年代际涛动（PDO）、ENSO、南海高压、华南沿海近海面风速等资料,采用线性回归、Yamamoto 突变检验、小波分析、相关分析等方法,研究了近 54 a 华南沿海 SST 时空变化及其影响因子,结果表明：1）近 54 a 华南沿海的年平均 SST呈准同步变化和显著增暖趋势,其气候倾向率为 0.08~0.17℃/10 a,平均为 0.12℃/10 a,以冬季增暖最为显著;2）SST 变化在 1997/1998 年出现突变现象;3）SST 变化有多时空尺度的变化特征,其中最显著的变化周期是 2~4 a的年际变化;4）SST 变化深受 ENSO 事件的影响,约滞后于 MEI 指数 2~4 个月;5）影响 SST 变化趋势的主要因子有全球气候变暖、PDO、南海高压、华南沿海近海面层风速等。     

西北太平洋海区年际至十年际海面变化尺度耦合与波动转型

利用多通道奇异谱分析(MSSA)等多尺度分析方法,对西北太平洋海区14个站位验潮序列的年际到十年际尺度海面波动的时空特征进行探讨.结果表明:2.5a周期和4.5a周期在振幅与相位上表现出与ENSO指数波动的尺度耦合,并存在显著的由低纬向高纬的振幅、能量递减的纬向传递特征.4.5a周期和8a周期与PDO变化同样表现出一定的尺度耦合波动,高纬各站位海面波动也表现出一定的自东向西的径向传递.在空间维上,PDO作用下的传播型波动的响应范围明显小于ENSO事件,反映了二者驱动机制的差异.该海区约在1973年和1998年左右发生过两次明显的海面波动转型,并与太平洋年代际涛动(PDO)存在一定关联.     

1960―2012年安徽省降水和气温变化特征及其与ENSO的相关性分析

使用安徽省1960―2012年气温与降水资料,采用线性倾向估计法、反距离加权插值法、最小二乘法和相关分析法分析安徽省近53年来气温和降水的时空变化特征及其与ENSO的关系。结果表明：1）近53年来安徽省年降水量和年平均气温分别以0.93 mm/a和0.02℃/a的倾向率呈增加趋势;季节变化表明,夏季和冬季降水量呈明显的增加趋势,而春、秋两季则呈减小趋势;四季气温均有所升高,春季气温增幅最大。2）不同季节降水量的年代际变化特征并不明显,降水主要集中在夏季,约占全年降水量的45.95%;与降水量年代际变化不同,年均温和四季气温的年代际变化呈波动上升趋势。3）降水存在显著的空间差异,夏、冬两季降水量由北向南减小幅度逐渐增大,春季降水量由北向南增加幅度逐渐增大;气温的空间变化并无一定规律,但宿州是四季以及全年增温幅度最大的地区。4）不同时间尺度的降水和气温均与Nino 3.4区海表温度距平和南方涛动均存在一定的相关性,其中3、9和11月的降水与Nino 3.4区海表温度距平以及南方涛动有较为显著的相关性,而在9月,气温受Nino 3.4区海表温度距平和南方涛动影响较显著;Nino 3.4区海表温度距平对年降水量和年均温的影响更明显。5）近53年来,El Nino事件和La Nina事件的出现频数分别为16和15次,La Nina事件对降水的增加的影响强于El Nino事件,而El Nino和La Nina事件对气温的影响均不显著。     

昆明市近50a降水变化特征分析

基于昆明市1967~2016年逐日降水资料,采用M-K突变检验、小波分析法和降水相对变率等方法对昆明市降水变化特征进行分析。结果表明:昆明市年降水量整体上呈减少趋势,并表现出"增加-减少-增加-减少-增加"的年际波动变化;年降水量存在三个突变点,且年降水量呈现15 a和34 a的周期变化;冬季降水量呈增加趋势,其它3季(春、夏、秋)降水量逐渐减少;不同季节降水量相对变率介于21.71%~51.76%之间,冬、春季降水量相对变率较大,容易发生干旱灾害;小雨、中雨年降水日数呈现减少趋势,大雨、暴雨年降水日数有增多趋势且有明显年际波动变化。     

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。     

1960-2016年黄土高原多尺度干旱特征及影响因素

明晰黄土高原干旱特征对于生态工程建设和社会经济可持续发展具有至关重要的作用。基于1960—2016年黄土高原59个气象台站数据和标准化降水蒸散指标（SPEI）,本文分析了黄土高原多尺度干旱时空变化特征,并探讨了遥相关指数对黄土高原干旱变化的影响。结果表明：① 黄土高原SPEI指数呈下降趋势,其中70年代初和90年代末为显著干旱时期,80—90年代初为较湿润时期;② 年尺度SPEI呈下降趋势的区域遍布整个黄土高原,以山西西部、宁夏北部和甘肃中东部最为显著,而黄土高原西北和西南部则表现为变湿趋势;③ 春、夏和秋三季SPEI均呈下降趋势,且夏、秋季下降趋势较大,趋势系数均为-0.03/10a。春季干旱趋势与年际变化较为一致,秋季干旱趋势范围较大,占总面积的64.53%,冬季干旱范围较小且不显著;④ 多尺度干旱同时受IOD、NAO、PDO、AMO和ENSO3.4等遥相关指数的共同影响,且该影响存在明显的年际和年代际相位转换特征。多元回归分析显示,IOD和NAO对黄土高原干旱解释率较高,分别为22.98%和12.23%,而ENSO3.4解释率较低,表明黄土高原降水变化与西南季风具有较好的关联性。     

格尔木河流域近60 a降水、蒸发及温度变化特征分析

以西部内陆柴达木盆地格尔木河流域近60 a气候变化特征为主题,以流域水循环理论为指导,应用趋势分析、Morlet小波函数等技术手段,采用定性判断和定量分析相结合方法,首先,对研究区大气降水、气温、蒸发多年监测资料进行系统分析,包括深入了解研究区水文、水资源开发利用状况,分析其年际、年内变化规律。结果表明：（1）近60 a研究区气候由冷干向暖湿转变,研究区气温呈波动上升趋势。自1955年至今气温累积上升0.37℃,1967年之后区域气温升高速率明显增加。自1968年开始降雨量显著增加,多年平均降雨量为38.27 mm·a^-1,其中7、8月份降水量增加对全年降水量增加的贡献率最大。自1956年开始蒸发量显著下降,由1956年的3 278.2 mm·a^-1下降至2014年的2 211.57 mm·a^-1,平均减速为18.08 mm·a^-1。（2）利用Morlet小波变换对气候变化特征进行了动态周期分析,分析得出研究区内降水、蒸发和温度都存在多时间尺度特征。其中降水存在14~16 a和32~36 a左右周期,蒸发量存在9~12 a和24~27 a时间尺度的周期,而温度存在7~8 a尺度和25~27 a两个时间尺度的周期特征。根据降水周期特征,可以推测出2016-2030年左右年降水量将经历几年降水偏多期,然后呈减少趋势,温度在未来几年内呈增多趋势,而蒸发则呈减少趋势。研究成果为该区水资源合理开发利用提供科学依据。     

三沙市美济礁滨珊瑚记录的近百年海面温度变化

利用南沙群岛美济礁滨珊瑚Sr/Ca建立与海面温度（SST）的关系式,后报近百年南沙群岛海区高分辨率的SST序列。结果显示：美济礁近百年SST的年平均值为28.4℃,最高值为29.2℃（1998 AD）,最低值为27.6℃（1917 AD）,相差1.6℃。近百年SST呈增暖趋势,升温速率为0.025℃/10 a,但存在年代际的温度波动,其中1906―1927 AD呈降温态势,1928―1938 AD呈增温态势,1939―1957 AD呈降温态势,1958年后SST呈波动上升趋势。近百年SST呈现3.5 a、33 a周期,显示受ENSO和太平洋年代际涛动（PDO）影响。     

黄河源区径流量与区域气候变化的多时间尺度相关

采用交叉小波变换方法,分析了黄河源区实测径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区径流与区域气候变化之间的多时间尺度相关.结果表明,黄河源区径流和区域气候变化具有多时间尺度结构,两者都存在准2a、4a、6～8a、12～14a和20a以上尺度的显著变化周期,不同尺度周期振荡能量的强弱和时域分布的位相差异是两者相关不稳定和存在时延相关的重要原因.径流与区域降水量之间正相关振荡的凝聚性最强,区域降水量对径流变化起主控作用,前期降水异常对后期径流变化具有持续性影响.径流变化与区域蒸发量存在显著负相关振荡,年际尺度相关存在不稳定和时延现象.年代际尺度上径流与最高气温的负相关比其与最低气温的正相关凝聚性更强,最高气温升高对增大流域蒸发量导致径流补给的减少作用大于最低气温升高引起冰雪融水补给的增大作用;两者年际尺度相关不稳定,径流对气温变化的响应时间不同.分析认为,区域降水量是黄河源区径流变化的主导因子,最高气温是重要因子;在区域降水量逐年减小的背景下,气温升高进一步加剧了径流量的减小.区域蒸发量和最低气温变化对径流量也有不同程度的影响,气候因子的综合作用是黄河源区径流变化的根本原因.     

1959-2008 年黄土高原地区年内降水集中度和集中期时空变化特征

本文基于黄土高原地区1959-2008 年51 个地面气象台站的逐日降水资料, 计算了降水集中度(PCD)和集中期(PCP), 并结合EOF、趋势分析以及相关分析等方法对我国黄土高原地区年内降水不均匀性特征及其趋势进行了分析。结果表明:①黄土高原地区PCD在0.53~0.75 之间, 自东南向西北逐渐增加, 而PCP变化不大, 主要集中在7 月中旬和下旬;②近50a 黄土高原地区PCD主要以南北反向型分布为主;③从变化趋势来看, PCD增加趋势较明显的区域主要分布在宁夏的同心和山西的五台山等地, PCD减小比较明显的区域主要分布在山西的阳泉以及青海的门源等地区;而PCP整体上呈现提前趋势, 只有青海的门源站附近有小幅推迟趋势;④年降水量与PCD有较好的相关性, 大部分地区都通过了显著水平为0.05 的检验;而年降水量与PCP的相关性并不显著, 通过显著水平0.05 检验的区域仅分布在山西的兴县、陕西的洛川以及宁夏的固原等地。     

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。     

甘肃省黄土高原区夏季极端降水的时空特征

借助ArcGIS和Matlab数据软件平台,运用复值Morlet小波分析和数理统计方法对甘肃省黄土高原区夏季极端降水的频数和强度在时空上的变化特征进行分析。结果表明:①近半个世纪以来,该区极端降水事件发生的频数和强度在6、7月周期较长,8月周期较短:即6、7月极端降水事件发生的主周期是11~12 a,8月是4~5 a的周期。②从空间尺度来看,该区夏季极端降水带移动由西向东表现为:大致以庄浪、秦安、天水一线为界,6月频数和强度大值区在这一线以西海拔相对高的山区,而7—8月在这一线以东地区,尤其是陇东地区的东南部。③总体趋势是6月极端降水频数和强度明显呈上升趋势;7月极端降水频数和强度呈下降趋势;8月极端降水频数呈下降趋势,强度呈微弱上升趋势。     

1960—2017年中国北方气候干湿变化及其与ENSO的关系

基于中国北方424个气象站实测数据，应用FAO Penman-Monteith模型计算潜在蒸散（Potential evapotranspiration，ET₀），使用降水和潜在蒸散数据计算得到标准化降水蒸散发指数（SPEI），以此研究了1960—2017年中国北方干湿时空变化特征，分析了ENSO对北方气候干湿变化的影响。结果表明：中国北方干湿变化的线性趋势总体不显著，四季中春季和冬季变湿趋势明显。空间上，西北西部存在明显的变湿趋势，干旱化趋势主要发生在黄土高原、内蒙古东部和东北东部地区。全区各级干旱事件呈减少趋势，各级湿润事件呈增加趋势，其中以中等干旱的减少最为显著。西北西部中等干旱和极端干旱明显减少，东北北部和新疆部分地区极端湿润明显增加。全区四季3类干旱事件均表现为减少的趋势，3类湿润事件均表现为增加的趋势，西北西部四季3类干旱事件均呈减少趋势。ENSO对北方干湿的影响存在一定程度的滞后性。El Ni?o翌年气候湿润，La Nina翌年气候干旱。在年际和春季2个尺度上，SSTA与翌年SPEI存在显著的正相关关系。     

近50年黄土高原侵蚀性降水的时空变化特征

利用黄土高原及其附近地区99个站点逐日降水观测资料,分析了1956～2005年黄土高原年降水量、侵蚀性降水量、暴雨量的变化趋势和空间特征.研究表明:1956～2005年黄土高原降水在波动中呈现下降趋势,尤其自1980年年以来,降水减少趋势显著.黄土高原地区降水变化具有显著的空间差异,降水偏少最为显著区域位于黄河中游的河口-龙门区间,尤以无定河流域、汾河流域和山西中北部最为典型,年降水量和侵蚀性降水偏少10%以上.存在从北向南沿朔州-离石-临汾-三门峡一带的暴雨异常偏少地带,偏少在20%以上.     

辽宁省大雨以上降水日数分布与趋势分析

大雨以上降水日数反映了降水的非平均状况,对于气候异常变化和预报预测都有非常重要的意义。以辽宁省作为研究区域,根据1957-2013年辽宁省内23个和省外4个雨量站点的逐日降水数据,利用趋势系数法计算大雨以上降水日数的变化趋势,通过Mann-Kendall检验法检测突变。采用Morlet小波技术分析年际与各季节的变化周期;借助ArcGIS软件工具的Kriging插值和IDW插值模块对研究区进行空间分析。结果表明：辽宁省大雨以上降水日数的空间变化表现为由东南向西北递减;年际以及春、夏两季的周期大约为38年,秋季周期约为15年;大雨以上降水日数的年际变化呈现微弱的减少趋势,不同季节略有差异。57年来,辽宁省大雨以上降水日数变化总体呈现下降趋势,辽中地区下降趋势略有滞后,辽西地区变化情况较其他区域相对复杂。     

中国黄土高原地区降水时空演变

为揭示黄土高原地区降水资源在全球气候变化背景下的演变特征,利用黄土高原地区7省区51站43 a的降水资料,主要采用EOF、CEOF和小波分析等方法,研究了黄土高原降水近43 a的时空演变及其资源信息在空间的流动。结果表明：黄土高原年季降水对全球变化区域响应不同;年降水和秋季降水在1985年附近发生气候突变,降水明显减少;降水年际变化存在2～4 a振荡和11～18 a的年代际振荡,以2～4 a短周期振荡为主;降水响应敏感区在黄土高原腹地,空间演变信息在向东传播。     

Variations of the alpine precipitation from an ice core record of the Laohugou glacier basin during 1960-2006 in western Qilian Mountains,China

The net accumulation record of ice core is one of the most reliable indicators for reconstructing precipitation changes in high mountains. A 20.12 m ice core was drilled in 2006 from the accumulation zone of Laohugou Glacier No.12 in the northeastern Tibetan Plateau, China. We obtained the precipitation from the ice core net accumulation during 1960-2006, and found out the relationship between Laohugou ice core record and other data from surrounding sites of the northeastern Tibetan Plateau. Results showed that during 1960-2006, the precipitation in the high mountains showed firstly an increasing trend, while during 1980 to 2006 it showed an obvious decreasing trend. Reconstructed precipitation change in the Laohugou glacier basin was consistent with the measured data from the nearby weather stations in the lower mountain of Subei, and the correlation coefficient was 0.619 (P<0.001). However, the precipitation in the high mountain was about 3 times more than that of the lower mountain. The precipitation in Laohugou Glacier No.12 of the western Qilian Mountains corresponded well to the net accumulation of Dunde ice core during the same period, tree-ring reconstructed precipitation, the measured data of multiple meteorological stations in the northeastern Tibetan Plateau, and also the changes of adjacent PDSI drought index. Precipitation changes of the Laohugou glacier basin and other sites of the northeastern Tibetan Plateau had significantly positive correlation with ENSO, which implied that the regional alpine precipitation change was very likely to be influenced by ENSO.