开封地区宋元时期洪涝灾害与气候变化

整理分析历史文献资料,提取出北宋和元代开封地区的洪涝灾害信息,对比探讨两个时期洪涝灾害发生特征及其反映的气候变化。结果表明,宋元开封地区洪灾频发,平均2.75~2.89 a发生1次,北宋以中度雨涝为主,元代以河流决溢大灾为主。北宋前70 a洪灾频发,元代则两头少中间多。宋元洪灾主要集中于夏秋季节,夏季风降水增多或集中是其主要驱动力。北宋洪灾空间差异较小,元代则因距离黄河改道远近而差异较大。北宋前期约40 a气候偏干,之后干湿波动频繁,元代相对湿润并延续至后期;宋元洪灾均具有共同的准3、7 a周期。     

鄂尔多斯高原地区清代旱灾与气候特征

通过对鄂尔多斯高原地区文献资料的搜集整理, 研究了该区清代旱灾等级、频次、周期和气候特征。结果表明, 鄂尔多斯高原地区清代旱灾频次较高, 约0.34 次/a, 以轻、中度旱灾为主。该区旱灾的发生具有明显的阶段性, 1701-1780 年、1821-1845 年和1876-1911 年为多发阶段, 1644-1700 年、1781-1820 年和1846-1875 年为低发阶段。约90%的旱灾发生在春、夏季或春夏连旱。该区清代旱灾有7 a 左右的短周期, 23-29 a 左右的中周期和54 a左右的长周期;各等级旱灾有准5 a 短周期, 特大旱灾的第1 主周期是17 a。干冷多风的区域气候环境, 以及农业活动是该区旱灾发生的两个主要原因。推测该区清代发生大旱灾和特大旱灾年份的年降水量约为200~250 mm, 年蒸发量约为2400~2600 mm。该区清代气候可划分为6 个阶段:1644-1700 年→1701-1780 年→1781-1820 年→1821-1845 年→1846-1875 年→1876-1911 年, 对应的年降水量特征为:多→少→多→少→多→少, 而蒸发量和风沙天气特征为:少→多→少→多→少→多。确定1762-1766 年、1875-1878 年、1899-1902 年为3 个干旱气候事件, 推测这3个干旱气候事件期间年平均降水量为230 mm左右, 蒸发量为2500 mm左右, 大风沙尘天气频繁。     

基于小波分析的地下水水位与降水的周期性特征研究

选取北京西山地区2000-2010年6个第四系承压水长观孔逐月观测水位及气象站降水数据,运用连续小波变换方法,对降水量和地下水水位的多时间尺度变化特征进行分析,并采用交叉小波变换探讨了二者关系。结果表明:1)北京西山地区降水具有9~16个月的主振荡周期,持续时间较长,不同季节的多周期特征明显;2)承压水水位存在12个月左右的振荡周期,但持续时间较短,且各观测孔水位周期性特征差异较大;3)交叉小波变换结果表明该地区降水量和承压水水位具有显著的共振关系,地下水水位峰值出现时间一般滞后降水峰值约5~7个月。     

近44 a宁夏严重干燥事件对气候变暖的响应

 利用1961—2004年宁夏20个测站逐日降水资料，分析近44 a来不同时间尺度严重干燥事件对气候变暖的响应特征。结果表明：宁夏发生严重干燥事件的频次高，持续时间长，自北向南逐渐减少。冬季出现频次远高于其他季节，跨季节出现最多的是秋冬两季和秋冬春三季；在川区春小麦和山区冬小麦生长的农事关键期，严重干燥事件频发对其生长造成严重影响，夏季偶发的严重干燥事件会导致严重的旱灾发生；小波分析表明，严重干燥事件存在8 a左右的振荡周期。在全球气候变暖背景下，发生严重干燥事件的次数明显增多，尤其是n≥90 d的严重干燥事件在20世纪90年代中期明显进入增多阶段，目前正处于高发时段，进一步印证了极端干旱气候事件频发的事实。     

新疆不同区域洪灾受灾面积变化趋势及多尺度分析

选用新疆1950-2006 年84 个县2038 份洪水灾害资料, 采用灰色关联评估模型以县为单位将新疆分为重洪灾区、次重洪灾区、一般洪灾区、小洪灾区、微洪灾区。采用自回归滑 动平均模型ARMA (p, q) 与二阶主值函数分析受灾面积的长期变化趋势, 并用morlet 小波 分析其振荡周期发现, 全疆及各区洪灾受灾面积基本上存在12~15a 的周期变化, 1980 年代之后处于气候背景上的年代际与年际尺度的洪灾频发振荡期, 7~8a、2~3a 的小周期振荡叠加比较频繁。从新疆洪灾变化趋势上说, 前景不容乐观, 因为总体上洪灾受灾面积呈现显著的增加趋势, 目前各洪灾区仍处于频繁发生期的气候变化背景中。天山南北麓洪灾受灾面积的 分布趋势和周期振荡对新疆洪灾受灾面积的年际变化趋势和周期振荡起了决定性作用, 是增加防洪设施和防洪力度的重点地区。另外, 一般洪灾区2000 年以来对全疆洪水受灾面的影响也较大, 而且未来无论从短中长周期变化都有增加趋势。     

1960—2009年湖南省暴雨极端事件的气候特征

本文采用湖南省88个地面气象站点1960-2009年的逐日降水资料,运用一元线性回归、M-K突变分析及小波分析等方法分析了湖南省50年来区域暴雨极端事件的时空分布特征及变化趋势。研究表明：过去50年暴雨极端事件增多、强度增大。暴雨极端事件有波动上升的趋势,20世纪60年代和80年代偏少,70年代和90年代偏多;在80年代末到90年代初暴雨极端事件由小变大是一突变现象,且存在2年、5年、7年和21年左右的周期振荡。降水量明显高于平均值的月份集中在4—8月,而暴雨降水量和暴雨总次数明显高于平均值的月份集中在5-8月。降水量湘西地区可能更加少雨,湘北洞庭湖区和湘中部分地区有可能向多雨转变的趋势;湘东和湘南有可能向干旱转变。暴雨降水量、最大日降水量、暴雨次数、暴雨强度和降水集中率在湘中、湘西南和湘西北个别地区可能比原来更少,其余地区均可能增多。     

近55 a渭河流域气候变化

利用渭河流域21个气象站点1960-2015年逐日气象资料,应用一元线性趋势分析、Penman-Monteith模型和Morlet小波分析等技术手段分别研究年、月地表湿润指数,并对其进行标准化和气温、降水以及极端干旱事件的变化趋势计算,并分析年内变化规律,以期更好的揭示渭河流域近55 a气候的变化规律。结果表明：（1）渭河流域近55 a的气温总体上在波动中呈小幅增加的趋势,其中20世纪80年代中期到90年代初期气温的增长幅度较大,为气温升高的主要时期,年均降水量和极端干旱频率呈现小幅减少的趋势,下降的主要时期集中在80年代中后期到90年代初期和21世纪初。（2）小波周期分析发现渭河流域极端干旱事件的震荡周期尺度为13～15 a和25～30 a,气温震荡周期的时间尺度为13～15 a和25～30 a,年降水量的小波振荡周期为15～17 a和25～30 a。主震荡周期的时间尺度均为25～30 a,次震荡周期的时间尺度也较为接近,为13～15 a和15～17 a,说明三者的变化规律在一定程度上有一定的相似性。（3）研究区内5个区域的气候变化特征同时存在着一定的差异性,天水-西吉流域的年均降水量和极端干旱事件发生频率的减少幅度和年均气温的增加幅度是5个区域里变化最大的,吴其-状头区域的年均降水量和极端干旱事件的减少频率和年均温度的增加频率是5个区域里变化幅度最小的,但在总体上各区域气候要素变化趋势上是保持一致的。     

清代汾河上游自然灾害时空研究

通过整理和分析清代汾河上游灾害的频次、类型和等级,运用小波分析、相关性分析等方法对其时空特点及原因展开探讨。结果表明:研究区在清代共发生自然灾害111次,灾害类型包括水灾、旱灾、冰雹、地震、蝗灾和霜冻,灾害等级分为重度、中度、轻度。中度水灾频次最多。水灾、旱灾、霜冻之间有显著的相关性。自然灾害的年际变化呈现出高—低—高3个时段,整体呈递减趋势,10 a频次在公元1690—1699年最高,主周期变化为37～38 a。灾害种类的空间分布较为一致,阳曲最多。其原因与明清小冰期、ENSO事件和区域内的小气候、落后的农业条件、人口增多导致的植被破坏、水土流失等有关。     

1965~2005年泾河流域极端温度事件变化特征

利用18个气象站点1965~2005年的日气温数据,基于Mann-Kendall检验、小波分析等方法,分析黄土高原泾河流域极端温度事件的频次、平均强度、年极值和气温日较差的变化趋势、年代际变化和振荡周期等。结果表明,41a以来泾河流域极端高温事件增多而极端低温事件减少,极端低温平均强度显著降低,年极值呈增长趋势。各变量均发生突变,一般在1990年有明显趋势转变。较1965~1990年,90年代以来各变量的变幅较大,极端高(低)温的发生频次变化+9.5d(-8.6d),极端高(低)温的平均强度变化+0.8℃(-1.3℃),气温年极大(小)值增加1.8℃(0.2℃),日较差增大了0.4℃。极端温度事件有3、8~9和17a的振荡周期。     

近48 a新疆干湿气候时空变化特征

 根据新疆101个气象台站1961—2008年的逐月气候资料,采用线性回归、Morlet小波、自然正交分解（EOF）、累计距平、t-检验和Kriging空间插值等方法,对近48 a反映新疆干湿气候的年降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等要素的时空变化特征进行了分析,结果表明:①新疆年降水量在空间分布上表现为山区多于平原和盆（谷）地,北疆多于南疆,西部多于东部的格局;近48 a,新疆各地年降水量均为增多趋势,增多倾向率的空间分布为:天山山区>北疆>南疆,全疆平均年降水量以9.123 mm/10a的倾向率增多;新疆年降水量空间异常分布主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;全疆平均年降水量主要存在3～4 a、6～8 a、11 a和16 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的增多。②新疆年潜在蒸散量总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年潜在蒸散量总体为减少趋势,其中南疆为递减倾向率高值区,北疆大部和天山山区为递减倾向率低值区,全疆平均年潜在蒸散量以-23.8 mm/10a的倾向率减少;新疆年潜在蒸散量空间异常分布也主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;潜在蒸散量主要存在准22 a的振荡周期,并于1984年发生了突变性的减小。③受降水量和潜在蒸散量时空变化的共同影响,新疆年干燥度指数总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年干燥度指数均表现为不同程度的减小趋势,其中,吐鲁番、哈密盆地以及塔里木盆地东部地区是干燥度指数减小最明显的区域,全疆平均年干燥度指数以-3.164/10a的倾向率减少;新疆年干燥度指数空间异常分布主要表现为“全疆一致型”;干燥度指数主要存在准5 a、8 a和18 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的减小。     

新疆博州地区降水时空分布特征及典型旱涝年

利用新疆博尔塔拉蒙古自治州地区4个气象站1971—2000年的逐日降水资料,用静态统计论观点分析了博州地区降水时空变化特征,并按适应于西北地区的Z指数旱涝标准统计出了典型的旱涝年。结果表明：①博州地区降水量西多东少,海拔在1 200 m以上的地区为半干旱区,其余绝大多数地区为干旱区或重干旱区,多极端降水事件,自然灾害以旱灾为主洪灾其次,自然生态环境极其脆弱;②年（月）降水量以少于30 a的年（月）平均值为多;③12月至次年2月降水量极小,空间分布呈东多西少型,其他月份则反之;④多雨期出现在夏半年4—9月。其中5—7月大面积干旱与局地洪灾往往并存;⑤山区有两个雨季共5个旬次,平均降水量的月际分布为双峰型,主峰在7月,次峰在5月;其他地区仅1个雨季共两个旬次,平均降水量的月际分布为单峰型,峰值出现在5月;⑥同一气候背景中,博州各个地貌单元的旱涝程度不一,降水空间分布极其复杂。     

陕甘宁地区暖冬气候特征分析

利用陕甘宁地区22个气象观测站1961—2015年的冬季日气温资料,分析该地区的冬季气温变化,并依据中国国家标准《暖冬等级》,分析陕甘宁地区暖冬事件的变化特征,结果表明:近55年陕甘宁地区冬季平均气温呈明显的升高趋势,升幅为0.451℃/10a,1980年后冬季气温增加更加明显。区域暖冬指数表现为显著上升趋势,线性趋势为10%/10a,各站点的暖冬发生频率在22%~33%之间。陕甘宁地区区域性暖冬事件发生共16次(年),其中区域强暖冬事件共5次(年),暖冬强度最大、范围最广,暖冬现象存在2 a、4 a短时间以及9 a、15 a长时间振荡周期。利用NCEP再分析资料进一步分析表明,在温室效应导致全球变暖的大背景下,500 hpa位势高度场偏高,东亚大槽减弱,冷空气活动减弱以及厄尔尼诺现象的发生可能是造成陕甘宁地区暖冬事件发生的主要原因。     

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。     

明清时期宝鸡地区旱涝灾害链及其对气候变化的响应

通过对明清时期宝鸡地区旱涝灾害资料的统计和整理,利用滑动平均、累积距平及小波分析等方法探讨分析了1368-1911年宝鸡地区旱涝灾害链及其对气候变化的响应。结果表明：① 1368-1911年,宝鸡地区共发生297次旱涝灾害事件,其中旱灾和涝灾分别发生191次和106次,占旱涝灾害发生总次数的64.31%和35.69%。② 宝鸡地区旱涝灾害具有较为明显的阶段性特征,1368-1644年为偏旱阶段,1645-1804年为旱涝灾害波动阶段,1805-1911年为偏涝阶段,整体上呈现出干旱—湿润期的交替特征。旱涝灾害在时间尺度上大致存在70年、110年和170年左右3个振荡周期,与太阳黑子活动周期相对应。③ 旱涝灾害具有显著的空间差异性特征。渭河流域以北、以东地区既是旱灾的多发区,也是涝灾的多发区。④ 明清时期宝鸡地区旱涝灾害链的相继发生是对全球气候变化的响应。18世纪60年代以来,全球气候环境变化导致极端旱涝灾害事件频繁发生。     

孢粉分析定量重建燕山地区5 000年来的气候变化

利用燕山地区几个主要植物的花粉-气候响应面模型,定量恢复了燕山南部5000a B．P．来的气候变化。5000a B．P．以来,燕山南部的气候曾发生过两次明显的降温事件,一次发生在4500～3600a B．P．,7月份平均气温比今低2．0℃左右;一次发生在2750～1750a B．P．,7月份平均气温比今低3．7℃左右;2000a B.P.以来年均降水量一直呈下降趋势,年均降水量比2000a B．P．前减少50～100mm。孢粉分析表明,燕山南部人工栽培板栗的历史可以追索到1600a B．P．,种植水稻的历史可以追索到700a B．P．。     

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。     

明代山西霜雪低温灾害特征与周期规律分析

通过对山西明代历史文献资料的搜集和统计分析,研究了该地区霜雪低温灾害的等级、阶段、周期与成因。结果表明,明代山西共发生霜雪低温灾害114次,其中轻、中、重度分别为22,66,26次。灾害变化可分为2个阶段,公元1368—1519年为第一阶段,频次较少,强度较弱,以轻、中度灾害为主;1520—1644年为第二阶段,频次较高,强度较大,以中度和重度灾害为主。小波分析显示,灾害存在3个明显的周期,即2～3 a,9～14 a和45～55 a。明代山西在1531—1533年、1578—1588年、1591—1607年和1631—1642年共发生了4次寒冷气候事件。寒冷气候事件都发生在1520年之后,说明明代中晚期的气候比早期寒冷。     

基于小波变换的陕西夏季降水量变化特征研究

利用陕西省18个站1959—2004年的逐月降水量资料和小波变换方法,对陕西46 a来的降水量的气候特征及夏季降水量变化特征进行了研究,并对未来夏季降水量变化趋势进行了估计。结果表明：①陕西三个不同气候带的夏季降水量主要集中在7—9月,陕北、关中和陕南7—9月的降水量值分别占全年总量的60.9％、51.2％和51.5％。②三个气候带中,关中和陕南的夏季降水量变化特征较为接近,都有12 a、6 a和2 a左右的主要时间尺度;陕北高原则明显的不同,主要是21.1 a和2.3 a的时间尺度。③根据三个地区夏季降水量变化的主要时间尺度,估计关中地区近期的夏季降水量可能偏多,陕南大致处于正常时期,陕北则是总体偏少的趋势。     

东北地区近百年降水时间序列变化规律的小波分析

利用1905~2005年东北地区哈尔滨、长春、沈阳和大连的降水时间序列资料,采用距平和Morlet小波分析方法,研究了东北地区降水变化的多时间尺度的周期性性变化规律,并对东北地区近期降水状况进行了预测。结果表明:近百年来东北地区年降水量呈现较显著下降趋势,整个东北地区降幅为-5.2mm/10a;长春为-12.7mm/10a;哈尔滨为-7.1mm/10a;大连为-2.7mm/10a;沈阳略为上升趋势为1.3mm/10a。东北地区的年降水量存在着区域性的多重时间尺度下的周期变化特征,2a~3a、5a~6a,10a和50a左右的长期振荡周期具有全域性;长春、哈尔滨年降水的主要控制周期是20a左右;5a~6a的短周期和50年的长周期变化也对年降水有较大影响。     

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。