祁连山区气候变化的区域差异特征及突变分析

利用8个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:祁连山区在20世纪80年代中后期气温持续升高,90年代以后明显变暖,其中秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,80年代达到最多,90年代又减少,2000年以来又明显增多;气温变化在空间上表现为南北差异,以黑河干流为界,中东部升温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部从南到北呈减小趋势;降水变化的空间差异也明显,东部表现为东西差异,降水量增加幅度从东到西呈减小趋势,而中、西部表现为南北差异,降水量增加幅度从南到北呈减小趋势。在此基础上,利用滑动T检验法、Cramer法、Mann-Kendall法进行气候突变分析,结果表明:祁连山区气温突变比降水突变明显,不同方法检验的结果比较一致;春、夏季气温在1997年发生突变,而秋、冬季在1985年左右发生突变。     

全球升温对中国区域温度纬向梯度的影响

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的气温变化分时间段进行了计算分析。用各个站点52年的气温序列斜率与纬度和海拔分别做了相关分析,发现气温变化幅度和纬度有着很好的相关性,特别是在冬季;但气温变化和海拔没有相关性。另外,通过对不同季节的温度变化情况进行计算和纬向分析,发现随着全球气温的持续上升,气温的纬向梯度在变小,变化的幅度是冬季大、夏季小,高纬度地区大、低纬度地区小。最后指出造成气温纬度梯度减小的主要原因是大陆度随纬度的不同分布。     

1981-2014年西藏各时次气温的变化趋势分析

利用西藏自治区38个气象站点1981-2014年逐日02:00,08:00,14:00和20:00北京时4个时次气温数据,采用线性回归,Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了近34年来西藏时次气温变化的时空分布,突变特征,并探讨了气温变化率与经纬度,海拔高度之间的关系.结果表明:近34年西藏四季各时次气温表现一致的升高趋势,升温率为0.14~0.80 ℃/10a,以冬季升温最为显著.在各时次中,除夏季08时升温率大之外,其他三季均以14时升温率最大.各站年时次气温最大升温率为0.36~0.94 ℃/10a(P < 0.001),只有32%的站点出现在08时,主要分布在昌都市大部,阿里地区大部以及那曲,拉萨,日喀则等站点,其余站点都出现在14时.春,秋季时次气温升温率与经度有关,西部大于东部;冬季时次气温升温最大区域主要在高海拔和纬度较高地区,夏季气温升幅最大区域位于较高纬度.20世纪80年代四季和年各时次气温均为负距平,而21世纪最初的10年各时次气温一年四季都为正距平.在时间转折上,34年来西藏年,季绝大部分时次的气温都发生了气候突变,夏季4个时次气温突变时间都发生在21世纪最初的10年;冬季02时和08时气温突变点发生20世纪90年代末,14时和20时气温的突变点却出现在21世纪最初的10年.影响西藏高原气温变化的因素有很多,主要包括地形,高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

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。     

1960—2019年西北地区气候变化中的Hiatus现象及特征

1998—2012年全球地表平均温度发生变暖停滞（Hiatus）,然而Hiatus现象是否在全球各地均存在尚有争议,其在西北地区的表现及特征缺乏深入研究。本文基于1960—2019年气温地面观测数据,利用累积距平曲线、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验及Yamamoto检验进行气候突变分析,结合线性倾向估计进行气候变化趋势分析,对西北地区气候变化中的Hiatus现象及其特征进行了探讨。结果表明：① 西北地区年均气温在1986年、1996年和2012年分别突变,1996年突变升温后在1998—2012年间保持高位震荡;② 1998—2012年间西北地区年均温变化率为-0.20 ℃/10a,呈现明显Hiatus现象,分季节看,冬季降温幅度最大,夏季仍保持升温,春季均温比秋、冬季提前1年开始和结束停滞期,从空间上看,西北地区东南部降温最显著,青藏高原不存在Hiatus;③ 2012年Hiatus结束后西北地区气温普遍快速升高,季节上以冬季升温最快,空间上以南疆升温最快。综合来看,1998—2012年的Hiatus现象在除青藏高原外的西北地区表现明显,停滞后的快速升温值得高度关注。     

1951年以来ENSO事件对中国西北不同气候区的影响

通过对中国西北典型半湿润区、半干旱区、干旱区和半荒漠区4个不同气候区1951-2015年降水和气温资料的搜集、整理和处理,分析研究区1951年以来降水和气温的变化,并对其进行M-K突变检验,总结ENSO事件对气候与旱涝灾害的影响.研究结果表明:①4个气候区降水量逐年变化幅度差异明显,半干旱区为变化幅度最小区域,半湿润区和干旱区变化幅度最大但出现降低的趋势,而半荒漠区则是降水量增长最明显的区域;降水的集中度由东往西变化逐渐增大,东部比西部滞后5d左右.②4个气候区气温上升幅度存在差异,半湿润区气温上升幅度最大,干旱区气温上升幅度最小.③El Ni(n)o事件使4个气候区发生不同程度的降水减少、气温升高,而La Ni(n)a事件则使降水增加、气温降低.④El Ni(n)o事件会给4个气候区当年带来旱灾,次年带来涝灾;La Ni(n)a事件则会给当年带来涝灾,次年带来旱灾.     

气候变暖背景下祁连山西部山区水循环要素的变化——以疏勒河干流上游山区为例

根据祁连山区西部托勒气象站与疏勒河上游昌马堡水文站、鱼儿红雨量站的气温、降水、径流等观测数据,对近50年来疏勒河山区流域气温、降水、径流等水循环要素的变化特征与趋势进行了分析.结果表明,近50年来祁连西部山区年平均气温呈持续上升的态势,并在1990年代中期后出现一个突变,突变后气温上升速率较突变前明显加快.从气温的季节变化上看,冬季升温的幅度明显大于其他各季,从气温的区域变化来看,中低山地带的气温升幅要大于中高山地带.分析结果还显示,祁连山区西部年降水量总体上亦呈增长的态势,但年际波动比较剧烈.少雨年主要在1990年代以前,多雨年在近20 a;从季节变化上看,夏季降水量变化比较稳定,增减趋势不明显,其他各季降水量均有明显的上升趋势,冬季降水量增幅明显.受降水与气温加速上升所带来的冰雪融水增加的影响,疏勒河出山径流的年平均与四季流量亦呈显著增加的态势.考虑到山区夏季降水并未增加,故占年径流量比重较大的夏季径流量的增加主要是冰雪融水的贡献.     

中国北方近57年气温时空变化特征

通过分析中国北方近57年来气温时空变化特征,结合GIS空间分析技术和数理统计理论,对中国北方气温变化进行定量化分析,阐述其时空演变规律。结果表明:近57年来中国北方气温总体呈上升趋势,升温趋势最快的是东北地区(0.25℃/10a),最慢的是西北东区(0.12℃/10a)。各区年均、1月、7月气温的增温趋势呈非对称性,年均气温的升高主要得益于1月气温的贡献,7月各区升温趋势普遍较慢;中国北方年均气温变化存在突变现象,东北区是在1994年(a=0.05),华北区是在1997年(a=0.05),西北西和西北东分别为在1996年和1997年(a=0.05);年均气温变化具有明显的周期性,东北区分别以21a、6a、11a为第一、第二、第三主周期,华北区气温周期为22a,西北西区周期为12a,西北东区第一、第二、第三主周期分别为15a、8a、5.5a;中国北方各区气温变化一致性较强,都呈现上升趋势,但各区之间相关关系存在差异,东北和华北年均气温相关系数达到0.79(a=0.01),1月东北区和西北西区相关系数为0.19,7月东北区和西北东区的相关系数为0.26,未达到显著水平。     

中国天气发生器降水模拟参数的气候变化特征

利用中国672个站点1951-2007年的逐日降水资料,分1951-1978和1979-2007两个时段分析了中国天气发生器BCC/RCG-WG降水模拟参数的气候变化特征.结果表明,在气候变化背景条件下,我国各地干日到湿日的降水转移概率P(WD)和湿日到湿日的降水转移概率P(WW)除了西部部分地区有增大的趋势外,其余大部地区均有减小的趋势.相对于P(WW),全国各地P(WD)的减小幅度更大.日降水量GAMMA分布形态参数ALPHA除西北地区西部部分地区有减小趋势外,其余大部地区略有增大趋势,尺度参数BETA在全国各地基本都保持增大的趋势,其中西北地区西部等地增大趋势尤为明显.相对于BETA的变化幅度,ALPHA的减小幅度较小,基本在6%以内.     

1974-2012年陕西省榆林市气候变化统计特征

利用1974—2012年榆林市年均气温、年降水量观测资料,采用线性趋势分析、累积距平分析等方法分析了该市39年来的气候变化特征及其趋势,采用Morlet小波分析方法分析了气候序列的变化周期,还综合累积距平分析、Mann-Kendall检验以及不同子序列尺度的Yamamoto分析、滑动t检验等多种方法以准确判断气温、降水量序列的突变点。结果表明：39年间榆林市升温幅度高于减湿幅度,年均气温和年降水量变化呈负相关,2006年以来出现弱度的减温增湿;气温、降水量变化分别存在冷暖与干湿位交替的多时间尺度变化特征,其主周期分别为13、8～9、30、5年和3年、8～9年;39年间榆林市气温和降水量序列突变点不一,而且降水量序列突变不明显;判断气候序列突变点时,宜采用多种诊断方法以提高判断结果的准确性。     

青海东部史前文化对气候变化的响应

对青海东部史前文化的分布进行比较研究,表明史前文化在空间上不断扩大,较为显著的扩大曾发生过两次;同时以黄河谷地和湟水谷地为通道,史前文化从东向西不断扩展。青海东部史前文化分布与温度有显著的正相关,尤其是与日平均气温 ≥10 ^oC期间的积温关系最密切;且史前文化变迁与气候变化在时相上具有一致性。初步证明了史前文化的发展、扩张与气候变化呈显著的相关性,而气候变化是引起这种变化的深层原因,因此气候成为青海史前文化变迁的重要激发因子,它对文明的分布、传播、扩展、演变都产生了重要影响。     

1973—2015年努尔苏丹气温变化与城市热岛效应

基于1973—2015年努尔苏丹市和阿科尔镇逐日气温数据,以及努尔苏丹2000—2015年城市发展数据,采用回归分析、七点二次平滑、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验等分析方法研究了该区域气温和城市热岛强度的变化特征及成因.结果表明:(1)在同期北半球和中亚地区气温显著增长的大背景下,努尔苏丹年平均气温并无显...     

中国内陆热带地区近40年气候变化特征

用西双版纳6个气象站40余年观测资料,探讨中国内陆热带地区气候变化特征及趋势。结果表明:西双版纳地区的平均气温、平均最低气温、平均最高气温总体上呈逐年增暖的趋势,其中平均气温上升率0.016 5～0.033 4℃/a,平均最低气温上升率0.008 6～0.038 7℃/a,平均最高气温上升率-0.001 4～0.018 6℃/a;降水长期变化特征则较复杂,规律不如气温明显,但总体趋势减少,年降水量变化主要决定于雨季降水量变化;相对湿度呈现逐年降低趋势。说明该地区气候向干热型转变。     

青藏高原植被NDVI对气候因子响应的格兰杰效应分析

多变的气候和复杂的地理环境使得青藏高原植被对气候变化响应敏感,因此分析高原植被与气候因子之间的动态关系对气候变化研究和生态系统管理具有重要意义。论文基于1982—2012年青藏高原气象数据(气温、降水)以及GIMMS NDVI3g遥感数据,在像素级别上运用格兰杰因果关系检验方法,在月尺度和季节尺度上分析了高原植被NDVI(主要是草原)与平均气温、降水量之间的响应情况及因果关系。研究表明：① 月尺度上NDVI与平均气温之间、NDVI与降水量之间的时序平稳性比例高于季节尺度,月尺度下达到平稳性的植被区域分别占99.13%和98.68%,季节尺度下分别占64.01%和71.97%;② 月尺度下高原平均气温和降水量对NDVI影响的滞后期都集中在第12~13个月,荒漠草原、典型草原和草甸3种植被类型的滞后期一致,季节尺度下平均气温和降水量对NDVI影响的滞后期主要分布在第3~4和第6个季度,3种植被类型的滞后期差异性较大;③ 月尺度下,青藏高原约98.95%的植被覆被区的平均气温是引起NDVI变化的格兰杰原因,反之,大部分地区(约89.05%,除高原东南区域)内NDVI也是引起平均气温变化的格兰杰原因;季节尺度下,青藏高原中部以外植被区域(约92.03%)内的平均气温是引起NDVI变化的格兰杰原因,而在东部和西部部分地区(约50.55%)中NDVI也是引起平均气温变化的格兰杰原因;④ 月尺度下,高原东北和西北地区(约72.05%)内的降水量是引起NDVI变化的格兰杰原因,大部分地区(约94.86%,除东南部少量区域)中NDVI是引起降水量变化的格兰杰原因;季节尺度下,高原东南部(约61.43%)地区内的降水量是引起NDVI变化的格兰杰原因,高原中东部地区(约48.98%)中NDVI是引起降水量变化的格兰杰原因。总之,高原植被NDVI与气温、降水的相互作用显著,彼此均可构成格兰杰因果效应,但总体上气候因子的影响程度大于植被的反馈作用,月尺度的效应区域大于季节尺度的效应区域。     

黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用数值模拟

区域尺度土地覆盖变化是自然变化和人类活动共同驱动的结果,同时又对区域气候环境产生反馈。利用欧洲中值数值预报中心（ECMWF） ERA-Interim再分析资料,驱动RegCM4.5区域气候模式,进行了两个时间段（1980-2014、2005-2014）的数值模拟试验。以1：250 000土地利用图为基础,结合植被图、土壤图制作具有高精度、极强现势性的土地覆盖资料,区域模式中陆面过程模式采用BATS,模拟了现实的土地覆盖改变对气候要素的影响,分析了黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用。结果表明：（1） RegCM4.5不但能够较好描述黄土高原气温、降水的时间空间分布特征,也能够模拟土地覆盖变化对黄土高原局地气候变化的反馈。（2）不同土地覆盖变化特征对气候反馈作用不同,荒漠化会引起局部地区气温升高和降水减少,并通过正反馈机制,致使自然植被生长发育受阻;水域旱化会导致夏季气温升高和降水增加,从而加剧干旱洪涝灾害风险;草地覆盖增加会导致春夏季降水量与气温的降低,秋冬季降水量与气温升高。（3）土地覆盖变化对气温与降水的影响在夏季较强。该研究可促进对黄土高原生态治理环境效应的理解,也能深化对土地利用-气候变化之间互馈作用的过程认识,并为区域生态建设对策选择提供参考。     

CROP RESPONSE TO CLIMATE CHANGE IN THE SOUTHERN GREAT PLAINS: A SIMULATION STUDY*

This study utilizes global climate models and crop growth models to estimate the potential agricultural effects of climate change caused by a doubling of atmospheric carbon dioxide for the southern Great Plains. Projected climate changes cause simulated wheat and corn yields to decrease in the study area. Decreases in modeled grain yields are caused primarily by temperature increases which shorten the duration of crop life cycle and curtail the harvestable biomass production. While physiological effects of carbon dioxide and changing cultivars offer some hope of climate change mitigation, detrimental consequences to regional crop production, including need for increased irrigation, are suggested.     

树木年轮资料的可靠性分析——以陕西华山松为例

依据陕西华山的华山松树木年轮宽度、最大密度与最小密度年表，以及对树木生长模拟结果，本文分析了树木径向生长对气候因子（气温和降水）的响应状况。结果表明树木年轮生长的多种指标均能相互印证，并具有生理学意义，从而证实了它们作为气候变化的代用资料是可靠的。这不仅强调了树木年轮多途径分析的必要性，而且为重建过去气候变化提供了依据。     

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.     

通过数据挖掘调查气候变化的长期趋势及其因区域和地方环境而产生的空间差异（英文）

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 3 D 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 3 D 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.