降水变化对中国南方强酸雨分布的影响

Acid rain has been recognized as a serious environmental problem in China since the 1980s, but little is known about the effects of the climatic change in regional precipitation on the temporal and spatial variability of severe acid rain. We present the effects of the re-gional precipitation trend change on the area and intensity of severe acid rain in southern China, and the spatio-temporal distribution characteristics of SO2 and NO2 concentrations are analyzed on the basis of SO2 and NO2 column concentration data. The results are as follows. (1) The emission levels of SO2 and NO2 have reached or passed the precipitation scavenging capacity in parts of southern China owing to the emission totals of SO2 and NO2 increasing from 1993 to 2004. (2) Notable changes in the proportion of cities subject to severe acid rain occurred mainly in the south of the middle-lower reaches of the Yangtze River during 1993-2004. With an abrupt change in 1999, the severe acid rain regions were mainly located in central and western China during 1993-1999 and moved obviously eastward to the south of the lower-middle reaches of the Yangtze River with the proportion of cities subject to se-vere acid rain increasing significantly from 2000 to 2004. (3) The spatial distribution and variation in the seasonal precipitation change rate of more than 10 mm/10a are similar to those of severe acid rain in southern China. An abrupt change in 1999 is seen for winter and summer precipitation, the same as for the proportion of cities subject to severe acid rain in southern China. The significant increase in summer storm precipitation from 1991 to 1999 mitigated the annual precipitation acidity in the south of the Yangtze River and reduced the area of severe acid rainfall. On the other hand, the decrease in storm rainfall in summer ex-panded the area of severe acid rainfall in the south of the Yangtze River in 2000-2006. Therefore, the change in seasonal precipitation is an important factor in the severe acid rain regions moving eastward and expanding in southern China.     

近44年来青藏高原夏季降水的时空分布特征

利用1961-2004 年青藏高原97 个站点的夏季逐日降水数据,通过累积距平、相关分析、回归分析、经验正交函数分解、功率谱方法等,结合GIS 的空间分析功能,分析了夏季 降水的时空分布特征。结果表明：在青藏高原年降水量比较少的地区,夏季降水占全年降水的比例较高,夏季降水与全年降水的相关性也较强;夏季降水相对变率最大的地区位于青藏 高原西北的最干旱地区,最小的地区是三江源区;夏季降水趋势增加和减少的站点分别为54 个和43 个,通过较显著检验的站点占总数的18.6%;在2000m 以下的站点中,海拔和夏季降水气候倾向率存在较强的正相关,相关度达0. 604 (显著性0.01);1961-1983 年和1984-2004 年两个时间段相比,除了3000~3500m 海拔范围外,其余海拔范围夏季降水气候倾向率都表现为增加;夏季降水可大致分为三种类型场：高原东南部类型场、高原东北部类型场和三江 源类型场,高原东南部类型场和高原东北部类型场表现出南北变化相反的降水特点,分界线大致沿着35^oN 线;在90%的置信概率下,三种类型场分别表现出5.33 年、21.33 年和2.17 年的潜在周期;4500 m 以上海拔范围的站点夏季降水周期通过很显著检验(α = 0.01),站点海拔和降水周期存在-0.626 的高相关度;在三江源地区,3500 m 以上的站点夏季降水周期随海拔升高而减小,3500 m 以下的夏季降水周期随海拔高度升高而增加。     

60年来中国农业水热气候条件的时空变化

根据1951-2010年中国824个气象站点逐日观测数据选取与农作物生长密切相关的农业气候指标,按照年代将各指标站点数据空间化,求取前后期数据变化差值,分析中国农业水热气候条件的时空变化;进而对农业水热气候条件进行线性拟合,分析农业气候变化倾向。研究发现:60年来全国年平均气温、0℃积温和最冷月平均气温等值线均在不同程度上向北迁移,三者在全国大部分区域表现为显著增加趋势;全国最热月平均气温分成明显的下降和上升区,显著上升区集中在东北地区、内蒙古高原与东南沿海,黄河与长江中下游地区成为下降区;全国年降水量的增加趋势并没有通过显著检验。虽然对中国农业分布格局至关重要的400 mm等降水量线南段和800 mm等降水量线在整体上相对稳定,但是黄河与长江中下游地区最热月平均气温的下降趋势和最冷月平均气温等值线尤其是0℃等值线逐渐从秦岭—淮河一带北移到黄河一线,这对中国作物的分布、耕作制度等会产生重要影响。因此,高温、低温与农作物生长期热量供应以及水分的复杂变化对农业的影响将因区域差异与作物种类而变化,后续的研究可以考虑更多因素来分析农作物的适宜种植范围及区域农业对气候变化的适应。     

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。     

中国沙尘天气变化的时空特征及其气候原因

根据中国大陆1954-1998年338站沙尘天气频次（日数）资料、1948-1999年NCEP/NCAR850hPa位势高度资料、1950-1998年中国160站月降水和气温资料分析了中国沙尘天气与降水、气温及扰动涡旋的相关关系，分析发现，沙尘天气的出现与气温和扰动涡旋的关系密切，表现为沙尘天气频次与冬春气温存在显著的负相关，而与春季850hPa上的扰动涡旋有显著的正相关，基于上述关系建立了一个描述中国沙尘天气特征的指数：沙尘指数，通过分析发现沙尘指数能较好地反映中国北方除新疆以外地区沙尘天气的变化规律。     

1960-2009年中国降雨侵蚀力的时空变化趋势

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,因此降雨侵蚀力已经成为土壤侵蚀、产沙和水环境建模的主要参数之一。利用中国590个气象站1960-2009年逐日降雨量资料估算了中国每个气象站的降雨侵蚀力,并使用趋势系数、气候倾向率和Kriging空间插值方法分析了中国降雨侵蚀力的时空变化趋势。结果表明:我国年均降雨侵蚀力从东南沿海向西北内陆逐渐递减,与年均降水量空间分布基本一致;近50年来我国大部分地区年降雨侵蚀力呈现不显著的上升趋势,存在四个明显的上升区域和两个明显的下降区域;59个气象站年降雨侵蚀力变化趋势通过了0.05显著水平的置信度检验,年降雨侵蚀力显著增加的气象站主要分布在青藏高原中东部、东缘、天山山脉以及东南沿海区域。青海省的诺木洪-都兰-曲麻莱-伍道梁一带近50年来年降雨侵蚀力增加趋势最为显著,有可能加剧长江、黄河源头土壤侵蚀的风险。     

库姆塔格沙漠周边地区极端降水的时空变化特征

根据中国气象局信息中心提供的库姆塔格沙漠周边地区20个气象站1960-2014年逐日降水量资料,分析了库姆塔格沙漠周边地区1960-2014年极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）库姆塔格沙漠周边地区极端降水主要集中在夏季且存在很大的地域性差异。（2）1960-2014年库姆塔格沙漠周边地区极端降水事件、年大雨频次、年大降水事件降水量和年降水量显著增加。（3）库姆塔格沙漠周边地区西部极端降水主要由频数很少的暴雨贡献,而东部极端降水则由暴雨和大雨共同贡献。（4）库姆塔格沙漠周边地区极端降水指数在夏季和年尺度的空间分布相似,且强降水指数在年和夏季尺度的空间分布均呈“鞍型场”型。     

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％。     

1956-2000年中国潜在蒸散量时空变化特征

1 Introduction Evaporation is one of the important components in the water and heat balances. The transpiration of vegetation and evaporation from soil are collectively called evapotranspiration. Potential evapotranspiration is not only the theoretical li…     

Effects of precipitation variation on severe acid rain in southern China

Acid rain has been recognized as a serious environmental problem in China since the 1980s,but little is known about the effects of the climatic change in regional precipitation on the temporal and spatial variability of severe acid rain.We present the effects of the regional precipitation trend change on the area and intensity of severe acid rain in southern China,and the spatio-temporal distribution characteristics of SO2 and NO2 concentrations are analyzed on the basis of SO2 and NO2 column concentration data.The results are as follows.(1) The emission levels of SO2 and NO2 have reached or passed the precipitation scavenging capacity in parts of southern China owing to the emission totals of SO2 and NO2 increasing from 1993 to 2004.(2) Notable changes in the proportion of cities subject to severe acid rain occurred mainly in the south of the middle-lower reaches of the Yangtze River during 1993-2004.With an abrupt change in 1999,the severe acid rain regions were mainly located in central and western China during 1993-1999 and moved obviously eastward to the south of the lower-middle reaches of the Yangtze River with the proportion of cities subject to severe acid rain increasing significantly from 2000 to 2004.(3) The spatial distribution and variation in the seasonal precipitation change rate of more than 10 mm/10a are similar to those of severe acid rain in southern China.An abrupt change in 1999 is seen for winter and summer precipitation,the same as for the proportion of cities subject to severe acid rain in southern China.The significant increase in summer storm precipitation from 1991 to 1999 mitigated the annual precipitation acidity in the south of the Yangtze River and reduced the area of severe acid rainfall.On the other hand,the decrease in storm rainfall in summer expanded the area of severe acid rainfall in the south of the Yangtze River in 2000-2006.Therefore,the change in seasonal precipitation is an important factor in the severe acid rain regions moving eastward and expanding in southern China.     

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。     

增暖背景下中国东北地区极端降水事件的演变特征

利用中国东北地区93站1959~2002年逐日降水资料,研究该区极端降水事件时空演变特征,结果表明:东北地区极端降水事件阈值由东南沿海向西北内陆逐渐减小,6~9月是极端降水事件集中出现月份;1985~2002年是极端降水事件偏多,且为一突变现象;东北地区短时间内连续发生极端降水事件概率较大,其中1~5天时间间隔极端降水事件占23.7%;80年代中期后东北地区增暖背景下,极端降水事件和有1~5天时间间隔的极端降水事件明显增加,特别是松花江下游和牡丹江流域及西辽河上游地区,频次和强度存在增加或增强趋势。     

Analysis of the Spatio-temporal Changes in Acid Rain and Their Causes in China (1998-2018)

With the rapid development of the economy, acid rain has become one of the major environmental problems that endanger human health. Being the largest developing country, the environmental problems caused by acid rain are of increasing concern with the rapid industrialization and urbanization in China. Recently, many researchers have focused on acid rain. To better understand the temporal and spatial dynamics of acid rain in China, the monitoring data on acid rain from 1998 to 2018 were studied using ArcGIS 10.2. The results show that the proportion of acid rain cities, the frequency, and the area of acid rain were decreasing, however, the situation still remains serious. Overall, the chemical type of acid rain was mainly sulfuric acid rain. However, the concentration ratio of SO₄ ^2-/NO₃ ^- decreased by 81.90% in 2018 compared with 1998, and presented a decreasing trend, which indicates that the contribution of nitrate to precipitation acidity has been increasing year by year. This research will help us to understand the distribution characteristics and causes of acid rain in China, and it may provide an effective reference for the prevention and control of acid rain in China.     

新疆近50a来降水量时空变化及其突变分析

基于新疆53个气象台站1960—2005年逐月降水资料,通过Mann-Kendall非参数趋势检验方法,对新疆近50 a来年降水量和12个月降水量的趋势进行了分析,并计算12个月对年降水量的贡献率,同时通过SequentialMann-Kendall方法分析了27个台站年降水量显著增加趋势发生的时间突变点。结果表明,新疆近50 a来年降水量显著增加,北疆和南疆趋势最为明显;其中冬半年(1、2、11月和12月)这4个月的降水量增加趋势显著,对新疆年降水量的贡献较大;新疆大部分台站年降水量趋势发生突变的时间点在20世纪80年代以后。     

1961-2014年张掖市降水变化趋势

选取张掖气象站1961-2014年逐日降水观测资料,采用线性趋势分析和Mann-kendall 检验等方法分析了张掖市年降水量、年最大降水量、冬季降水量和其他季节降水量的变化趋势和突变特征。结果表明：1961-2014年张掖市年降水量总体呈增加趋势,其中1982-1984、1995-1996、2007-2013年降水量增加趋势显著。年最大降水量和冬季降水量增加趋势明显,分别发生了6次和1次突变,其中年最大降水量突变点分别发生在1963年、1980年、1982年、1984年、1987年和1991年;冬季降水量1964年后呈显著增加趋势,1969年降水量突变增加。而其他季节降水量呈波动增加趋势,突变增加分别在1963年、1967年和1969年发生。     

北京地区长序列季节尺度降水研究

本文采用线性回归,11年滑动平均,Mann-Kendall,连续Morlet小波分析等方法对北京地区286年长降水序列在季节尺度上进行了趋势与周期分析。分析结果表明：（1）在过去的将近300年,北京地区四季除了冬季之外降水呈上升趋势;（2）夏季降水和年降水的上升趋势在17世纪80年代后上升的非常明显并且在很长的一段时间是显著的;（3）夏季降水和年降水的突变点发生分别发生在1764和1768年,这之后北京夏季降水和年降水从下降趋势变为上升趋势;（4）四季降水表现出不尽相同的周期特征。130–170年, 80–95年, 75–95年和 55–65年被认为是春夏秋冬四季降水的最主要周期;（5）153年,85年,83年,59年分别为北京地区春夏秋冬四季降水的第一主周期;（6）夏季降水与年降水变化阶段基本相似,夏季降水完全控制年降水;根据两者85年第一主周期判断北京地区在2009–2030年这个时段正处于一个少降水期。     

中国近46年来冬半年日降水变化特征分析

中国总体冬半年降水总量、日降水强度以及强降水日数都有不同程度的增加趋势。西北地区的变化相对显著,其平均降水量、降水日数及日降水强度都呈增加趋势,特别是20世纪80年代后期发生跃变。华北和中部地区降水总量趋于减少。南方3区多为增加趋势,其中东南和华南与冬季风及欧亚遥相关型有显著的负相关关系,而西南地区日降水参数则与温度和北极涛动指数显著相关。东北地区降水指标没有明显的一致趋势。     

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.