西北地区5—9月极端干期长度异常的气候特征

利用西北地区107个测站1960—2004年逐日降水资料,统计5—9月连续无雨日数 (日降水量小于0.1 mm),得到西北地区5—9月的逐年极端干期长度,在此基础上分析了极端干期长度的基本时空分布特征;对资料标准化后进行经验正交展开（EOF）和旋转经验正交展开（REOF）,研究其异常的空间结构及时间演变规律;并利用小波分析方法,分析了极端干期的周期性及突变的时间。结果表明：西北地区极端干期长度的气候平均分布与海拔高度及地理位置有较大的关系。西北地区极端干期长度异常在空间上主要表现为整体一致型,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场（RLV）反映出极端干期长度的5个异常气候区：高原东北区,南疆区,青海区,北疆区和西北东南区。5个异常区极端干期长度均存在较明显的2~3 a高频振荡;其次西北东南区存在明显的16 a低频变化周期,而其他各区存在明显的8~11 a低频变化周期。新疆及青藏高原20世纪80年代后极端干期有缩短之趋势。高原东北区,青海区,北疆区的极端干期长度的分布有两个突变点;南疆区、西北东南区则各有一突变点。     

1971——2010年中国西北地区秋季降水变化特征

本文采用1971—2010年9—11月逐月NCEP/NCAR再分析数据和国家气候中心全国台站资料,通过常规统计分析、趋势分析、Morlet小波变换、M-K 检验以及奇异值分解,对中国西北地区秋季降水量与降水日数两个方面进行了较为详细的分析,得到了较为全面的中国西北地区秋季降水时空分布特征,并分析了500 hPa环流异常对其可能的影响。结果表明：1971—2010年间西北地区秋季降水量与降水日数均为上升趋势,相对来说,秋季降水日数在这40年间的变化趋势更为显著;西北地区秋季降水量及降水日数整体呈现出增加的趋势,主要是受青海、甘肃两省大部分站点的降水量及降水日数明显增多引起的;西北地区秋季降水量、降水日数变化幅度较大区主要位于青海东南部与陕西南部;降水日数在未来将会有减少的变化趋势;500 hPa东高西低的异常环流形势越明显,甘肃东南部、宁夏、陕西大部秋季降水量越大,北高南低的异常环流形势则在中国西北地区大部易造成秋季降水量偏多。     

西北地区4月降水异常的环流特征及前兆海温信号

利用1981—2019年西北地区4月降水站点资料、美国国家环境预报中心第二套再分析资料(NCEP/DOEⅡ)、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)海温场资料,研究了西北地区4月降水的异常特征以及对应的同期环流场特征,寻找可能的前兆海温信号并讨论其影响机制.结果表明:(1)西北地区4月降水以全区一致性分布为主,具有明显的...     

中国西北地区夏季降水分区客观预报

本文在降水分区的基础上,对西北地区夏季降水进行预报。利用2007—2010年的6—8月T639资料和相应时段的实况资料,通过概率回归降水等级方案进行建模,对2011年6—8月进行了试报。结果表明:与单站建模预报相比,分区建模降水预报TS评分在各时效、各量级上均有提高,并且在空报和漏报上有较大减少,特别是中雨预报改善明显。分区建模比单站建模所选因子更丰富,利用了模式产品的有用信息,因此预报效果更好。分区建模降水预报与模式直接输出降水预报的对比分析表明:分区建模的降水预报效果优于模式直接输出降水预报,尤其小雨预报效果显著,中雨和大雨36 h和60 h预报的空报现象明显减少。     

科尔沁沙地奈曼旗1970—2010年降水的多时间尺度分析

利用回归分析、小波分析和Mann-Kendall （M-K）突变分析研究了1970—2010年奈曼旗的降水变化特征。结果表明：（1） 不同雨量级中,0~5 mm降水事件最多,占全年降水事件的70%以上,其降水量也最多,占全年降水量的18%;降水间隔期以0~5 d为主,占全年无降水期的73%。（2） 1970—2010年奈曼旗年降水及季降水波动较大,基本呈相对少雨期和相对多雨期相间分布的特征;年降水及春、夏、秋和冬季降水的倾向率分别为-12.4、0.8、-3.2、-1.3 mm/10a和-0.3 mm/10a; 年降水及春、夏和秋季降水在1990年左右以正距平为主,而在1985年之前和1995年以后以负距平为主;冬季降水基本随年份增加呈减少的趋势。（3） 1月降水量最少,7月最多。7月降水量约占年降水量的30%以上,且与其他各月相比均有显著差异。（4） 通过小波分析发现,奈曼旗年降水存在6~8年的较短周期和17年左右的较长周期变化;年降水和夏、秋及冬季降水在进入21世纪后都有减少趋势。（5） M-K突变分析表明,奈曼旗年降水减少及春季降水增加的突变点分别为 2004年和2006年。     

中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

根据中国西北地区东部59个气象台站1965-2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明：（1）西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量（日）达到了全年大雨量（日）的72.15%（69.19%）;（2）西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3 a的短周期;（3）西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。     

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。     

黄河中上游流域夏季异常降水的变化特征及环流分析

 从中国气象局信息中心提供的全国地面台站逐日观测资料中选取黄河中上游流域66 个台站资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,运用小波分析等统计方法,对黄河中上游流域夏季降水异常的变化特征、周期分布及影响降水的因子进行分析,研究结果表明：（1）流域旱涝年夏季降水空间分布上差异显著,易涝区位于河套平原,易旱区位于黄土高原东北部;（2）1960-2008年,流域夏季降水量线性趋势变化不明显,但年际间波动较大,多雨年少雨年相间出现,近50 a中降水整体呈现平稳—少雨—多雨—平稳—多雨—少雨的过程;（3）黄河中上游流域降水变化周期复杂多样,总体以2 a周期振荡为主,异常少雨年多表现为9 a周期振荡,异常多雨年多表现为15 a周期振荡,且流域主周期的空间分布可能与地形地貌、海拔高度及流域分布等地理因素有关;（4）丰、枯雨年环流形式差异显著,影响流域降水的环流系统有季风,西太平洋副高,温带气旋及贝加尔湖低压。     

中国西北地区大范围极端高温事件的大气环流异常特征

 利用中国西北5省(区)90个台站1961—2005年的逐日气温资料,分析了西北五省(区)发生大范围极端高温事件时的大气环流异常特征。结果表明,当出现大范围极端高温事件时,100 hPa南亚高压强度偏强并北移至西北地区上空,副高脊线偏北,同时500 hPa高度场上有一与温度暖中心相匹配的闭合高压单体控制着西北地区,西北地区上空大气高(中低)层为负(正)温度距平。此外,西北地区上空下沉气流强度明显偏强,下沉运动加强中心在300 hPa高度左右。与此同时,除了新疆西南部,西北其他地区的散度场形势都是大气上层辐合,下层辐散,并且辐合辐散强度都偏强,其中的辐合带主要位于150～300 hPa高度,辐合中心及其加强中心在200 hPa高度左右。     

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。     

Anomaly feature of seasonal frozen soil variations on the Qinghai-Tibet Plateau

The seasonal frozen soil on the Qinghai-Tibet Plateau has strong response to climate change, and its freezing-thawing process also affects East Asia climate. In this paper, the freezing soil maximum depth of 46 stations covering 1961-1999 on the plateau is analyzed by rotated experience orthogonal function (REOF). The results show that there are four main frozen anomaly regions on the plateau, i.e., the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau and Qaidam Basin. The freezing soil depths of the annual anomaly regions in the above representative stations show that there are different changing trends. The main trend, except for the Qaidam Basin, has been decreasing since the 1980s, a sign of the climate warming. Compared with the 1980s, on the average, the maximum soil depth decreased by about 0.02 m, 0.05 m and 0.14 m in the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau, but increased by about 0.57 m in the Qaidam Basin during the 1990s. It means there are different responses to climate system in the above areas. The spectrum analysis reveals different change cycles: in higher frequency there is an about 2-year long cycle in Qaidam Basin and southern part of the plateau in the four representative areas whereas in lower frequency there is an about 14-year long cycle in all the four representative areas due to the combined influence of different soil textures and solutes in four areas.     

Anomaly feature of seasonal frozen soil variations on the Qinghai-Tibet Plateau

The seasonal frozen soil on the Qinghai-Tibet Plateau has strong response to climate change, and its freezing-thawing process also affects East Asia climate. In this paper, the freezing soil maximum depth of 46 stations covering 1961–1999 on the plateau is analyzed by rotated experience orthogonal function (REOF). The results show that there are four main frozen anomaly regions on the plateau, i.e., the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau and Qaidam Basin. The freezing soil depths of the annual anomaly regions in the above representative stations show that there are different changing trends. The main trend, except for the Qaidam Basin, has been decreasing since the 1980s, a sign of the climate warming. Compared with the 1980s, on the average, the maximum soil depth decreased by about 0.02 m, 0.05 m and 0.14 m in the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau, but increased by about 0.57 m in the Qaidam Basin during the 1990s. It means there are different responses to climate system in the above areas. The spectrum analysis reveals different change cycles: in higher frequency there is an about 2-year long cycle in Qaidam Basin and southern part of the plateau in the four representative areas whereas in lower frequency there is an about 14-year long cycle in all the four representative areas due to the combined influence of different soil textures and solutes in four areas.     

1951-2008年中国西北干旱区降水时空变化及其趋势

在全球气候变化背景下,地处生态脆弱区的中国西北干旱区降水响应特征及其未来变化趋势的量化研究极为重要,依据中国西北干旱区95个站点1951-2008年月降水资料,运用自然正交分解法(EOF)、Morlet小波分析、轮次分析、游程理论、极差分析、季节性指数分析、Mann-Kendall检验及气候趋势系数分析等方法分析了西北干旱区降水时空变化特征及其未来趋势。结果表明:西北干旱区降水场前4个特征向量累计方差贡献率达81.61%,第一特征向量最高为48.53%,属"相间复杂"型,依据其荷载空间分布特征将研究区划分为北疆子区、南疆子区、河西子区、青海子区及内蒙古子区;西北干旱区及各子区降水存在9年及12年主周期;各地的极大丰水历时均小于极限枯水历时,单独丰水年的概率高于单独枯水年,连枯年的概率高于连丰年,干旱主要发生在新疆和河西地区;降水序列具有长期相关性,Hurst系数在0.629～0.845间波动;西北干旱区40.0%的地区降水具有明显的季节性分布;61%地区重现性指数大于0.7,降水年内分配的年际差异较小;86.3%地区降水量呈增加趋势,其中20.0%通过信度0.01的显著性检验,48.4%通过了0.05显著性检验,增幅16.6～0.1 mm/10a;11.6%地区呈减少趋势,减幅为5.2～0.3 mm/10a。     

华北地区降水量的小波分析

由于华北各地区受气候影响不同,不同地区的降雨变化也有很大差异,因此为全面分析华北地区的未来水资源量的变化趋势,本文将华北地区划分为6个代表区域,利用小波分析方法研究了华北地区降水分布的特征和年代际变化,在此基础上,对今后几年华北降雨的演变趋势怍一初步的探讨和估计。这对掌握华北地区水资源量的演变规律是一个有益的探索。     

西北地区东部冬季降水与次年沙尘暴发生的关系

选用1970-2000年西北地区88个气象站的冬季降水量和1971-2000年沙尘暴日数资料, 用自然正交分解(EOF)分析了冬季降水的时空分布特征。结果表明, 西北冬季降水第一载荷向量分布有一定差异, 第二载荷向量零线位置基本以干旱和半干旱区界限为准, 各自然气候区冬季降水的时空分布具有不一致性的特征; 以民勤为代表站的A区、以敦煌为代表站的C区冬季降水量与次年沙尘日数呈相反的变化趋势。说明冬季降水对次年沙尘多发的春季下垫面土壤湿度、地表粗糙度等特征有一定的影响, 从而对代表了沙漠气候特征的A区和代表西风带影响的沙漠戈壁C区的沙尘暴发生起到抑制作用。     

新疆地区25 a地面风场特征分析

 地面风除了受大范围环流影响外,还受地形影响较大。新疆既有大的盆地,又有高山垭口,造就了特殊的新疆地面风场。利用新疆54个气象站1980—2004年,每日4个时次的地面风资料,分析了该地区地面风场的长期特征,并进行经验正交函数分解。研究表明,新疆长期地面风场北疆、东疆和南疆有显著差别,主要表现在风向的转变,即北疆总体表现为西北风,南疆表现为偏东风,东疆表现为由西北风向偏东风转换的反气旋性弯曲气流;新疆经向风的长期变化表现为南风距平加强,而纬向风则表现为东风距平加强;经向风在整个时间序列上有3~5 a的短期变化,而纬向风在整个时间序列上有3~6 a的短期变化,且都表现为随时间延续周期变长;经向风南风距平增大趋势的最大值发生在七角井,而北风距平增大趋势的最大值则在阿拉山口。纬向风西风距平增大趋势的最大值在七角井,东风距平增大趋势的最大值位于安德河;EOF分析表明,第一特征向量的贡献达到87.5％,而第一特征向量对应的时间系数的距平值以1987年和1999年为界,表现为“正负正”的趋势。     

基于植被分区的秦岭年降水分区验证及其年际变化

通过旋转经验正交分解方法对秦岭年降水量进行分区,比较秦岭降水量客观分区与植被南北分界线的一致性,运用滑动t检验、累积距平和小波方法分析了各分区的气候变化特征。主要结论为：秦岭区域可以按年降水量分为4个区域,其中秦岭中段南北分区与植被分区界线相近,走向相同;秦岭各分区多年降水量一致表现为减少趋势,近57年来,各区大约减少了一成左右的降水量;秦岭区域年降水量在近57年里发生了多次转折,最明显的转折期发生在20世纪80年代,2001年前后秦岭区域降水出现了波动增加的趋势,但增加的趋势强度还比较弱,难以达到20世纪80年代的丰水顶峰时期;秦岭各分区最显著震荡周期2~4年。建议在开展气候区划和气候变化研究时,应该考虑年降水量分区与植被自然分区的一致性。     

华北地区降水变化的多时间尺度分析

利用功率谱、小波分析及突变分析方法分析了我国华北地区25个台站68月降水量115年的变化。结果表明其存在着2～5a左右的甚低频振荡,10～20a和60a左右两个主要长周期振荡,上世纪末至本世纪10年代、50年代至70年代末为多雨时段,20年代至40年代末、80年代至90年代为少雨阶段。由突变分析结果表明,华北地区降水量具有明显的阶段性变化,在20世纪10年代和20世纪60年代左右发生了两次突变,其旱涝阶段同小波分析的结果具有很好的一致性。     

黄土高原甘肃区降水变化与气候指数关系

基于黄土高原甘肃区34个气象站1961~2010年的逐日降水资料,结合线性趋势法、Mann-Kendall法和反距离加权插值等方法,对黄土高原甘肃区降水量时空变化进行分析,利用Morlet小波、交叉小波变换和小波相干谱分析其周期特征及其与太平洋年代际涛动（PDO）、厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）指数相关关系。结果表明：研究区年降水量呈下降趋势,变化倾向率为-15.4 mm/10a,特别是20世纪90年代以来降水量下降趋势明显;就季节变化而言,降水量除冬季呈轻微增加外,其他各季均呈减少趋势,其中以秋季减少最为明显,其次为春、夏季。从空间分布来看,年降水量总体呈减少趋势,其东南地区降水量减少幅度高于西北部。研究区降水量存在2~3 a、4.3~5 a的年际振荡周期特征,呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征;降水量与两大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性,与PDO和ENSO存在5~5.6 a左右共振周期,位相谱月降水量变化位相比PDO和ENSO提前;低能量区降水量与PDO有3~3.5 a年的显著共振周期且接近同位相变化,与ENSO存在0~3 a和3~6 a呈负位相的共振周期。