参加第4届风送沙尘对气候影响试验会议总结

1会议概况 2000年，中国科学院和日本科学技术厅签署了“风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境影响的研究”项目的实施协议。作为中国沙尘四大源区之一的新疆成为了本项目的重点研究地区。研究的目的是通过多种手段全方位对沙尘暴的形成机制进行多学科的观测研究，为今后研究沙尘暴的形成、输送机制以及对环境和气候的影响积累窜啬的其础咨料．     

天山西部中山带积雪变化趋势与气温和降水的关系——以巩乃斯河谷为例

根据位于巩乃斯河谷的天山积雪雪崩研究站近30年来的年最大雪深、月平均气温、月降水量观测记录，用平均差值法、最小二乘法、自回归滑动平均法检验了天山西部中山带积雪、冷季降水、冷季平均气温的变化趋势，结果表明，天山西部中山带积雪呈增加趋势，近30年来年平均增加1.43%，与青藏高原、南极大陆及格陵兰冰盖表面积雪积累增加相一致。天山西部中山带冷季气温和降水的变化趋势也是增加的，其中冷季降水平年平均增加0．12％，而冷季气温升高了0．8℃，积雪与冷季气温之间存在着弱的负相关关系，而与冷季降水呈显著的正相关关系。积雪的增加主要是因为气候变暖引起的冷季降水的增加对积雪增加的贡献大于由于冷季气温升高而造成积雪减少的贡献的结果。     

中国西北地区季节性积雪的性质与结构

中国内陆地区积雪分布十分广泛。根据西北地区大陆性气候条件下形成的“干寒型”积雪的特征 ,对中国天山和阿尔泰山山区的季节性积雪进行了观测与分析。结果表明 ,该区最大积雪深度达 15 2cm(1997) ,积雪层一般由新雪 (或表层凝结霜 )、细粒雪、中粒雪、粗粒雪、松散深霜、聚合深霜层和薄融冻冰层组成。与“湿暖型”积雪相比 ,“干寒型”积雪的性质具有密度小 (新雪的最小密度为 0 .0 4 g/cm3 )、含水率少 (隆冬期 <1% )、温度梯度大(最大可达 - 0 .5 2℃ /cm)、深霜发育层厚等特点 ,并且变质作用以热量交换和雪层压力变质作用为主。据中国科学院天山积雪与雪崩研究站 (43°2 0N ,84°2 9E ,海拔 1776m)的观测资料 ,中国内陆干旱区冬季积雪期雪面太阳辐射通量以负平衡为主 ,新雪雪面反射率达 96 % ,短波辐射在干寒型积雪中的穿透厚度达 2 8cm。春季积雪消融期 ,深霜层厚度可占整个积雪层厚度的 80 %。随着气温的升高 ,雪粒间的键链首先融化 ,使积雪变得松散 ,内聚力、抗压、抗拉和抗剪强度降低 ,积雪含水率也随之增大 ,整个积雪层趋于接近 0℃的等温现象 ,因此 ,春季天山、阿尔泰山等山地全层性湿雪崩频繁发生     

1396—2005年天山南坡阿克苏河流域降水序列重建与分析

利用2005年采白天山南坡阿克苏河流域的树轮样本,建立了该流域6个树轮年表.相关计算表明,天山南坡阿克苏河流域英阿特河树轮标准化年表与该区域上年8月到当年4月的降水相关最为显著.利用该年表较好地重建了阿克苏气象站1396-2005年上年8月到当年4月的降水序列,经多方面验证表明其具有较好的可信性.分析表明:在过去600 a中,天山南坡阿克苏河流域降水以2～2.5a、12～13 a、45 a、50 a、58 a的周期最为显著;在1584年,1615年,1685年,1722年和1753年前后曾发生了突变,15、19、20世纪天山南坡阿克苏河流域的降水相对稳定.在1416-1990年经历了9个偏湿期及9个偏干期,阿克苏河流域过去600 a来降水有增加的趋势;降水年际变化极不均匀,洪水、干旱、雪灾等自然灾害频繁发生.     

利用树轮密度重建新疆北部5-8月温度变化

利用新疆北部5个采样点的树轮密度年表主序列和新疆北部33个气象站观测气温平均值进行相关分析,结果显示其与新疆北部5-8月平均温度存在很强一致相关性,相关系数为0.667（p<0.001, n=49）。温度重建方程能够解释校准期（1960-2008年）内44.5%的温度变化方差。空间相关分析揭示该温度重建序列能够表征新疆北部过去353 a （1656-2008年）5-8月温度总体变化特征。重建序列揭示新疆北部5-8月平均温度大致经历了6个偏暖阶段,即1656-1664年、1667-1692年、1711-1734年、1804-1832年、1855-1956年、2000-2008年,中间为偏冷阶段,这些阶段中间多个小幅度变化。温度重建结果发现新疆北部温度变化与太阳活动、火山喷发有着紧密联系。温度重建序列与全球海温场的相关分析显示当西风带海区及热带大西洋地区的海温偏高时,研究区气温偏高。与海温、火山喷发和云量变化的相关分析都指示在西风环流的作用下,上述因子对于该地区温度变化有着重要影响。该温度重建序列在低频变化上与北半球气温具有显著正相关,说明中亚地区温度变化与北半球整体温度变化具有较好的一致性。     

中国西天山季节性积雪热力特征分析

利用中国天山积雪雪崩站干、湿雪雪层内每隔5min一次的10层雪温数据,探讨了一次降雪过程后干、湿雪的雪层温度特征,对比分析了干、湿雪的雪面能量平衡方程中各分量的差异。结果表明:(1)整个冬半年积雪各层温度基本<0℃,雪温日变化振幅由雪面向下逐渐减小,积雪深层温度的波峰(谷)值稍滞后于积雪浅层温度极值1～2天。(2)湿雪冷中心的出现时间早于干雪,暖中心的出现时间晚于干雪,太阳辐射对湿雪的穿透深度大于干雪。(3)雪层温度振幅变化与能量吸收随雪深都呈指数衰减分布。积雪密度越大,吸收系数越小,穿透深度越大。(4)干雪雪面的感热通量和潜热通量几乎都为负值,积雪积累。湿雪雪面的潜热通量与感热通量方向相反,互相抵消,所以净辐射是导致湿雪消融的主要因素。     

近50年新疆气温和降水量变化及其与NAO指数的交叉小波谱分析

利用1961—2008年的逐日降水和气温资料,采用线性趋势、小波功率谱和交叉小波谱等方法分析了新疆降水和气温的变化,以及与北大西洋涛动(NAO)变化之间的关系。结果表明,近50年新疆存在降水增多和气温上升的趋势,有暖湿化现象,这与西北地区由暖干趋于暖湿的结论相一致。同时,新疆平均年降水量与NAO存在准2年和准6年周期,夏季降水量与NAO存在准3年和准5年周期,冬季降水量与NAO存在准3年周期。新疆年均气温与NAO存在准3年周期,夏季气温与NAO存在准3年周期,冬季气温与NAO存在准3年和准8年周期。新疆全年、冬季和夏季的降水与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关大多集中在20世纪80年代;而气温与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关也大多集中在80年代。     

中国天山西部山区森林积雪消融过程观测分析——以巩乃斯河谷为例

通过对2013年春季中国科学院天山积雪与雪崩研究站区内阳坡无林地和阴坡不同开阔度森林内积雪深度、融雪速率以及常规气象的观测,分析了融雪期不同开阔度森林积雪的消融过程以及积雪表面能量平衡特征。结果表明:不同开阔度林冠下积雪深度具有相同的变化趋势,森林的林冠开阔度越大,林下积雪深度越大,林下积雪开始消融和完全消融的时间越晚,消融期也越长。森林积雪融雪开始和结束时间比阳坡无林地区晚20~30 d左右。融雪前期林冠开阔度越大,其林下融雪速率越小。融雪后期则森林开阔度越大,森林积雪的融雪速率越大。不同时期由于不同开阔度林冠下雪面能量收支以及雪层深度等物理特性的差异,从而使不同开阔度林冠下森林积雪融雪速率的相对大小,融雪速率最大值出现时间和日变化特征均不相同。晴天森林积雪的消融速率和日变化特征取决于净短波辐射和长波辐射变化特征。降水期间,其融雪速率的变化则主要受降水形式、降水量以及积雪深度等雪层特性的影响。     

中国天山山区235 a气候变化及降水趋势预测

  利用4个降水重建序列与天山山区10个气象站降水变化的响应关系,重建了天山山区近235 a来气候变化的年降水序列,重建序列的方差解释量达到47.7%。对过去235 a天山山区气候变化中降水变化的特征分析发现：降水大致经历了7干7湿的变化阶段,其中偏湿年份为124 a,多于偏干年份;天山山区的降水量以2.1 a、3.0 a、5.8 a、6.0 a的高频变化和24~25 a的低频变化周期最为显著。研究表明,近百年天山山区气候变化中的降水变化分为两个阶段,20世纪初到80年代,降水量逐渐减少,导致冰川退缩、河流径流量减少、湖泊萎缩、沙漠面积增大、植被覆盖率减少;80年代后期至今,降水量迅速增加,导致河川径流量增加、湖泊面积增大和沙尘暴日数减少,生态环境趋于好转,但同时造成洪水和地质灾害频繁。采用基于方差分析的周期叠加方法对天山山区未来23 a气候变化中降水的演变趋势进行预测,结果表明：未来23 a气候变化中天山山区以湿润为主,期间有部分年份可能较常年干旱。     

基于CloudSat卫星资料的新疆三大山区不同类型云高特征研究

作为空中水资源的重要组成部分,云在地球水循环过程和气候系统中扮演着重要角色,不同高度的云因其物理特性和动力过程的不同而对人工增水作业具有不同的指示意义. 采用2007年1月至2008年12月的美国宇航局（NASA）云卫星（CloudSat） 2B-CLDCLASS资料,从不同类型云的高度分布特征分析了新疆阿尔泰山、天山和昆仑山区的云水资源情况.结果表明：各个季节三大山区高层云所占比例均较大,在20%以上,其中,天山山区和昆仑山区雨层云所占比例也较大,在15%以上. 三大山区不同云的云顶和云底高度年变化趋势基本一致,昆仑山区各类型云的平均云顶和云底的高度最大,阿尔泰山区的最低.