珠穆朗玛峰地区近34年来气候变化

利用珠穆朗玛峰地区中国境内5个气象站1971~2004年月平均气温、月平均最高、最低气温、月降水资料,采用气候线性趋势分析、滑动平均、低通滤波、累积距平等方法对珠峰地区近34年气候变化的时空分布特征进行了分析。结果表明：(1) 1971~2004年珠峰地区气温呈现出明显的上升趋势,其中海拔最高的定日站增幅最高,且以冬半年非生长季气温增长更为显著;(2) 近34年珠峰地区的变暖要明显早于中国及全球,且升温幅度更大;(3) 珠峰南、北翼降水变化趋势明显不同,北翼4站降水以增加趋势为主,但是总体显著性水平不高,而珠峰南翼的聂拉木降水以减少趋势为主,从90年代初开始降水以较大幅度减少;(4) 与已有研究结果比较发现：珠峰高海拔地区是中国同期升温最显著的区域。设立在海拔5032 m珠峰大本营的世界上海拔最高的无人值守实时自动气象站将会在全球变化监测中发挥重要的作用。     

近 60 a 以来祁连山中部气候变化及其径流响应研究

利用 1960—2017 年水文、气象资料,采用相关分析、Mann-Kendall 和小波分析等方法,研究 了祁连山中部气候和径流量变化特征。结果表明：（1）近 60 a 来祁连山中部气温、降水和径流量总 体呈现出气温上升、降水增加、径流量增大的趋势。年平均气温以 0.39 ℃·（10 a）^-1 的幅度上升,四 季气温升高趋势明显,年平均最低气温和冬季气温的升温幅度最高。降水增加了约 19.2%,降水的 增加主要归因于夏季降水的增多。（2）平均气温在 1993 年出现突变,气温突变时间早于西北其他 地区。气温和降水的主周期分别为 8 a 和 30 a,在径流量周期响应中,短周期（8 a）与平均气温振荡 非常一致,长周期（30 a）与年降水变化较为一致。（3）分析表明,降水和气温都是影响径流量变化 的主要因素,建立的径流量预测模型纳什效率系数为 0.68,能很好的分析和预测径流量,降水和气 温变化分别使径流量增加了 21.1%和 10.9%,降水对径流量的影响作用更大。     

近百年来中国东北与日本北海道地区气温变化对比

利用东北及北海道地区7个气象站点1909~2003年逐月气温数据,建立两地区近百年来年、季气温序列,对近百年来两地区气温变化特征进行对比分析,结果表明:近百年来东北及北海道地区气温变化存在显著的增温趋势,前者进入显著升温期早于后者,其中对年均温上升趋势贡献较大的是冬、春两季,夏季升温幅度最小。两地区年均温表现出强的增温持续性,未来气候将继续变暖;两地区都存在9、28、40~42 a的变化周期,但两者主周期的次序所有不同;近百年来两地区气温变化在不同时间尺度上具有不同突变点。     

近47a塔里木盆地近地面水汽含量的趋势和突变研究

利用塔里木盆地38个站1961-2007年水汽压资料,采用5点3阶平滑趋势线、小波分析,Mann-Kendall趋势统计突变检验等方法分析了盆地近地面大气中水汽变化。结果表明:(1)塔里木盆地近47 a来水汽含量有明显的一致增多趋势,平均趋势值是0.023 8;有3个增多的高值和3个低值中心,从盆地东北到西南,呈条块状交替分布。(2)塔里木盆地年和四季水汽含量变化趋势具有年际和年代际差异。最小值和47 a波动性增长开始时期出现在20世纪60年代末和70年代中,最大值出现在90年代,四季中夏季增多趋势最强,秋季次强,春季的最弱。(3)小波分析表明:塔里木盆地47 a中水汽各尺度内的偏多期和偏少期交替分布,年尺度和季尺度都有明显的周期。年水汽的8 a和4 a周期,春季的8~10 a和4~6 a,夏季的4~6 a,8~10 a和16~20 a,秋季的4~6 a,8 a和20 a,冬季的8~10 a周期明显。突变分析表明:盆地年和四季水汽含量都在1986年发生了突变,都通过了α=0.05的显著性水平检验。(4)塔里木盆地水汽与西风环流、青藏高原环流和塔里木盆地年均气温的趋势变化及突变时期相近。盆地水汽与大气环流和气温相关显著,青藏高原环流和盆地水汽相关最高,四季中春季水汽与大气环流和气温相关最低。     

乌鲁木齐河流域气候变化的区域差异特征及突变分析

利用乌鲁木齐河流域气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析。结果表明:乌鲁木齐河流域的年平均气温在20世纪60-80年代偏低,90年代以后偏高,即80年代前呈下降趋势,90年代后呈上升趋势,并且秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,2000年以来迅速增多;气温变化在空间上表现出上游气温低于下游,秋、冬季气候变暖明显早于春、夏季;降水变化的空间差异也明显。在此基础上,利用滑动T检验法、YAMAMOTO检验信噪比(SNR)、Mann-Kendall法、Cramer法和Pettitt法进行气候突变分析。结果表明:乌鲁木齐河流域气温降水突变不明显,不同方法检验的结果不太一致;春、夏季气温可能在1997年发生突变,而秋、冬季在80年代末90年代初发生突变。     

1981-2017年西藏“一江两河”流域5cm地温及其界限温度时空变化特征

利用西藏“一江两河”流域9个气象站点1981-2017年逐日5 cm地温资料,采用线性回归、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了该流域5 cm地温及其界限温度的时空分布、突变特征,并探讨了地温变化率与经纬度、海拔高度之间的关系。结果表明：“一江两河”流域年、季平均5 cm地温总体呈自西向东递增分布,并随海拔升高而降低。1981-2017年流域月平均5 cm地温均呈显著升高趋势,升温率为0.23~0.98 ℃/10a,以4月最大,7月最小。年平均5 cm地温以0.58 ℃/10a的速率显著升高,各季地温也都趋于上升,其中春季升温率最大,夏季最小。5 cm地温≥ 12 ℃表现为初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的年际变化趋势。同样,≥ 14 ℃界限温度也有类似的变化,但变幅比≥ 12 ℃的要大。在10年际变化尺度上,流域年、季平均5 cm地温表现为逐年代际升高的变化特征。5 cm地温≥ 12 ℃和≥ 14 ℃界限温度在21世纪前10年呈初日提早、持续日数延长和积温偏多的态势。M-K检验显示,除夏季外,其他三季平均5 cm地温均发生了气候突变,其中春季和秋季的突变点分别出现在2004年和2005年,而冬季发生在1997年;年平均5 cm地温在2003年出现了突变。5 cm地温≥ 12 ℃初日的突变点在2004年,终日发生突变时间较晚,为2014年;持续日数突变点较早,在1997年;积温在2005年发生了突变。而5 cm地温≥ 14 ℃界限温度的突变点发生在2004年前后。相对于气温的变化,5 cm地温的升温幅度更大,突变时间较晚。     

最近50年来山东地区夏季降水的时空变化及其影响因素研究

利用山东地区16个气象站1961~2012年逐月降水资料以及同期大气环流指数资料,采用Mann- Kendall非参数检验法、累积距平法、有序聚类分析法以及Mann-Whitney-Pettitt(MWP)法等方法,对最近50 a来山东地区夏季降水及其占全年降水比例的时空变化及影响因素进行了研究。结果表明,最近50 a来,山东地区夏季降水呈现总体下降趋势,但有显著的阶段性。其中,沿海地区变化幅度小于内陆,其阶段转换和突变也早于内陆,内陆中山区又早于平原。沿海地区夏季降水占年降水比例呈现总体上升趋势,但无明显的阶段性和突变现象;而内陆地区呈现总体下降趋势,但存在阶段性和突变现象,其中山地与平原间又有差异。分析表明,山东地区夏季降水变化与同期东亚夏季风、南方涛动和北极涛动之间有显著的响应关系,但在沿海与内陆、山地与平原之间存在差异。     

近50年来河西走廊平原区气候变化的区域特征及突变分析

近50年来,河西走廊平原区的气温在20世纪60~80年代偏低,90年代以后明显偏高,其中冬季升温显著,而降水在60年代偏少,70年代最多,80年代又偏少,90年代以后又偏多,2000年以来秋季降水增加显著。在全球变暖背景下,走廊平原区的气温突变明显,而降水突变不明显;区域气温突变比较一致,春、夏、秋季在90年代中后期发生升温突变,冬季在80年代中期发生升温突变,年平均气温在80年代中期和90年代中后期也发生升温突变;降水突变存在一定的区域差异,东、西部降水在60年代中后期发生突变,突变后降水量增多。     

1980~2013年新疆高空大气温度变化特征

基于1980~2013年新疆地区8个探空站逐日观测资料,利用Mann-Kendall非参数检验法,分析新疆30多年来高空大气温度时间序列的变化趋势、突变时间及二者的显著性,探讨其与地面温度变化关系。结果表明：近30多年来,新疆对流层上层至平流层中下层表现为降温趋势,对流层中下层呈升温趋势,对流层上层和平流层中下层降温幅度大于对流层中下层的增温幅度;新疆高空温度的变化存在明显的季节差异;新疆高空各层温度在20世纪90年代初发生显著性突变,晚于北半球地面温度突变年份,早于相对应的地面温度突变时间;新疆对流层中下层温度在不同时段和不同季节与地面温度的变化不同,1980~2013年二者均呈显著的增温趋势,而1998~2013年二者的变暖趋势均减缓,甚至还表现为微弱的下降趋势。     

中国东北地区及不同典型下垫面的气温异常变化分析

利用6个代表站1905-2001年较长时期的月平均气温,对缺测年代的数据进行了插补,建立了东北地区近百年平均季、年气温序列。对所建温度序列与同一区域内26个代表站平均温度序列的近46年同期资料做了相关分析,检验了序列的代表性。在所建序列基础上,分析了东北百年气温的年代、年和季节等不同时间尺度变化特点和地域分布特征,采用谱分析方法探讨了序列的周期性变化特征,并采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对经过滑动平均的气温序列进行了突变分析。结果表明,东北近百年年平均温度表现为明显的增暖趋势,但为起伏式增暖;冬季增温非常强烈,夏季在1995年以前不仅没有升温,反而有明显降温趋势,但1995年以后夏季气温明显升高,春秋季的升温趋势与冬季类似,但幅度小得多;在区域内,增温强度似乎并不随纬度增大,纬度较低的沈阳增温最强;三种典型下垫面中以山地的增温幅度最强;功率谱分析表明了百年气温变化的2.3年和4.2年的主周期,其中2.3年周期比较显著。     

基于多种高分辨率卫星数据的TRMM降水数据降尺度研究——以内蒙古地区为例

利用内蒙古地区2001~2010年42个站点实测降水数据作为“真值”,采用LOO（Leave-One-Out）交叉验证、多元逐步回归等方法,构建TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）降水数据与地形及气候等要素之间的多元回归关系,在此基础上,利用回归值+残差值的方法,获得空间分辨率为1 km×1 km的TRMM年降水数据,并对降尺度TRMM数据进行精度检验。研究表明：① TRMM数据可用于区域年降水量估计,且与实测年降水量呈显著线性关系;② 通过建立不同年份、不同空间分辨率TRMM数据与其它遥感数据的多元统计模型,研究发现在中尺度下TRMM与观测年降水数据拟合效果较好,且在空间分辨率为0.50°×0.50°时的拟合效果最好;③ 降尺度分析提高了TRMM数据对研究区降水时空特征的描述能力,确定性系数、标准误差和偏差均有明显改善,表明降尺度算法在将TRMM降水数据空间分辨率提高到1 km×1 km的同时,并能提高降水数据的精度。     

1960—2012年内蒙古降水集中度和降水集中期时空变化

利用内蒙古46个气象台站1960-2012年逐日降水数据,以表征降水年内分配非均匀特征的降水集中度(PCD)和降水集中期(PCP)指标,分析了内蒙古降水年内时间分配特征及变化趋势。结果表明:(1)近53 a内蒙古PCD平均值为0.70,呈显著减少趋势。PCP平均值为194.65°,呈不显著的提前趋势。(2)PCD高值区在阿拉善高原、锡林郭勒高原东部、呼伦贝尔高平原、大兴安岭以东地区,低值区在大兴安岭北部、乌兰察布高原、鄂尔多斯高原。全区PCP则以192°等值线为界,表现出西晚东早的空间分异格局。(3)PCD普遍呈下降趋势,以呼伦贝尔高平原、乌兰察布高原减小趋势最显著。PCP也以提前趋势为主,贺兰山、乌兰布和沙漠一线以东地区为主要的PCP提前区。(4)各站PCD与年降水量均为正相关,通过显著性检验的站点占到了60.8％。PCP与降水量的相关系数较小,显著相关的地区仅占到全区的34.7％。     

蒙古国植被物候特征及其对地理要素的响应

蒙古高原是中国重要的北方生态屏障。在全球气候变化的背景下,研究蒙古国植被物候变化特征对于认识蒙古国草地生态系统对气候变化的响应和促进区域畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究利用非对称高斯拟合法对蒙古国2001—2019年MOD13Q1产品中的归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）数据拟合,得到较为平滑的NDVI时间序列数据;基于TIMESAT平台,采用动态阈值法分析获得蒙古国连续19a植被物候数据。研究分析了蒙古国植被物候的空间分布及年际变化趋势,发现蒙古国植被返青期（Start of growing season,SOS）主要集中在110~150d,总体呈微弱推迟趋势,植被枯黄期（End of growing season,EOS）主要集中在270~310d,总体呈提前趋势,从而导致蒙古国生长季长度（Length of growing season,LOS）呈缩短趋势,且缩短时间最长可达2d以上。采用偏相关分析方法分析了植被物候对地形、降水、地表温度等地理要素的响应,表明蒙古国植被物候具有明显的空间异质性和海拔依赖性,不同植被物候对降水、地表温度（Land Surface Temperature,LST）的响应不同,SOS与日间LST呈显著正相关,EOS与夜间LST呈显著正相关,而LOS与年均降水呈显著负相关关系。     

近40年气候变化及其空间分异的多尺度研究——以内蒙古自治区为例

利用小波变换对内蒙古27个气象台站40年(1956~1995)的年平均气温和降水数据进行多尺度分析,结果表明,1956~1958是40年中最冷的年份,20世纪60年代初和90年代初是两个主要的气温升高和降水增加时期。在大时间尺度上,气温和降水基本处于相对高值,气温有逐渐增加趋势,部分气象台站的降水有减少趋势;中小尺度上气温和降水变化具有更多的表现形式,体现在气温冷暖变化和降水多少变化的频率和强度上。内蒙古气温变化的空间分布格局具有明显的沿纬度分布的特征,降水变化基本上体现了一种沿经度分布的空间格局。对内蒙古3~5月气候干湿状况研究表明,20世纪50年代末和80年代初是两个相对湿润时期,1994年后气候最为干燥,大时间尺度存在非常明显的气候由湿润到干燥的变化趋势;中小尺度上干湿状况变化较频繁。     

1961-2007年内蒙古降水时空分布

利用1961-2007年内蒙古43个气象站点长时间序列的降水资料,采用EOF(经验正交函数)、功率谱方法等,结合GIS的空间分析功能,分析了内蒙古自治区47 a里年、季降水量的时空分布特征.研究结果表明:内蒙古年降水大致存在三种主要的类型场:总体一致型、东北一西南向多区域反位相型、相间混合型.四季降水主要有:总体一致型...     

近50年内蒙古东部水热变化及对农业的影响

利用内蒙古东部农业区25个气象站近50 a降水量、气温、日照时数和相应的产量资料,研究内蒙古东部主要产粮区水热变化与农业的关系。结果表明:近50 a该区气温增温速率高于全国平均增温速率,降水和日照时数存在减少趋势,增温幅度从西向东递增,有明显时段差异,尤其20世纪90年代以后暖干化趋势明显,水热匹配格局发生变化。降水是影响产量的主导因素,其次是温度因子。降水在Ⅰ-Ⅲ区主要影响时段是6~8月,而Ⅳ区是4~5月;生长季或夏季温差和平均最高气温对产量影响较显著,水分短缺和高温胁迫是造成减产的重要原因。     

Investigating long-term trends of climate change and their spatial variations caused by regional and local environments through data mining

Climate change is a global phenomenon but is modified by regional and local environmental conditions. Moreover, climate change exhibits remarkable cyclical oscillations and disturbances, which often mask and distort the long-term trends of climate change we would like to identify. Inspired by recent advancements in data mining, we experimented with empirical mode decomposition (EMD) technique to extract long-term change trends from climate data. We applied GIS elevation model to construct 3D EMD trend surface to visualize spatial variations of climate change over regions and biomes. We then computed various time-series similarity measures and plot them to examine spatial patterns across meteorological stations. We conducted a case study in Inner Mongolia based on daily records of precipitation and temperature at 45 meteorological stations from 1959 to 2010. The EMD curves effectively illustrated the long-term trends of climate change. The EMD 3D surfaces revealed regional variations of climate change, while the EMD similarity plots disclosed cross-station deviations. In brief, the change trends of temperature were significantly different from those of precipitation. Noticeable regional patterns and local disturbances of the changes in both temperature and precipitation were identified. The trends of change were modified by regional and local topographies and land covers.     

中国北方荒漠区降水空间结构型及变异性研究

依据中国北方荒漠区35个站点1951—2005年降水资料,运用(旋转)经验正交函数分解(EOF/REOF)、主成分分析、分形理论及地统计学等方法探讨了北方荒漠区降水空间结构型及空间变异性。结果表明,降水空间分布以“相间复杂”型和“东西相反”型为主（对总体方差贡献分别为35.8%和20.4%）;降水趋势自西向东逐渐减弱,有西部增加、中部地区小幅增大而东部地区趋于干旱的可能。新疆地区对全区降水波动方差贡献率达70.4%。新疆地区及青海-河西-河套地区变异函数曲线符合球状模型,内蒙古高原中东部地区符合指数模型;随机因素引起的空间异质性占0.01%~1.62%。20世纪50年代和70年代青海-河西-河套地区变异性最强,新疆地区次之,内蒙古高原中东部地区最弱,90年代以后新疆地区最强,内蒙古高原中东部地区次之,青海-河西-河套地区最弱。新疆地区、青海-河西-河套地区及内蒙古高原中东部地区降水分别在南北方向、东西方向及东北-西南方向异质性最强。     

内蒙古植被覆盖度的时空动态变化及其与气候因子的关系(英文)

The vegetation coverage dynamics and its relationship with climate factors on different spatial and temporal scales in Inner Mongolia during 2001-2010 were analyzed based on MODIS-NDVI data and climate data.The results indicated that vegetation coverage in Inner Mongolia showed obvious longitudinal zonality,increasing from west to east across the region with a change rate of 0.2/10°N.During 2001-2010,the mean vegetation coverage was 0.57,0.4 and 0.16 in forest,grassland and desert biome,respectively,exhibiting evident spatial heterogeneities.Totally,vegetation coverage had a slight increasing trend during the study period.Across Inner Mongolia,the area of which the vegetation coverage showed extremely significant and significant increase accounted for 11.25% and 29.13% of the area of whole region,respectively,while the area of which the vegetation coverage showed extremely significant and significant decrease accounted for 7.65% and 26.61%,respectively.On inter-annual time scale,precipitation was the dominant driving force of vegetation coverage for the whole region.On inter-monthly scale,the change of vegetation coverage was consistent with both the change of temperature and precipitation,implying that the vegetation growth within a year is more sensitive to the combined effects of water and heat rather than either single climate factor.The vegetation coverage in forest biome was mainly driven by temperature on both inter-annual and inter-monthly scales,while that in desert biome was mainly influenced by precipitation on both the two temporal scales.In grassland biome,the yearly vegetation coverage had a better correlation with precipitation,while the monthly vegetation coverage was influenced by both temperature and precipitation.In grassland biome,the impacts of precipitation on monthly vegetation coverage showed time-delay effects.     

蒙古高原草地利用特征及其国别差异

内蒙古草原是蒙古高原草原带的南部组成部分,是我国北方重要的生态屏障,草原生态修复任务重、压力大。本文以蒙古高原典型草原乌珠穆沁—温都尔汗样带为例,以1988—2016年5期TM数据为信息源,获取2016年样带草地利用信息基础上,按国别和年限对样带草地利用特征进行分析,揭示草地主要干扰因素,探寻有效的修复途径和可借鉴的国际经验。研究发现：① 草地面积占样带95.05%,均匀覆盖于整个样带;其他用地类型占比均不大,但分布相对集中,其中耕地集中于样带西北部蒙古国段,工矿用地、沙地、盐碱地集中于样带东南部内蒙古段。② 1988—2016年样带耕地面积减幅最大,为35.71%,集中位于蒙古国段;草地、水域面积逐年减少,在中国境内、境外变化趋势相同,但内蒙古段草地减幅大于蒙古国段且多转为未利用地;工矿用地面积增幅最大,为初期的近367倍,集中分布于内蒙古段;盐碱地、沙地面积逐年增加,在中国境内、境外的变化幅度相当。③ 草地是高原主要土地利用类型,放牧是草地主要利用方式,开矿是除放牧以外中国草地的主要干扰因子,蒙古国则为垦殖,内蒙古的草地干扰远大于蒙古国。草地退化与干旱化是蒙古高原面临的主要生态环境问题,在中国境内尤为突出。