近50年来祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征

利用1960～2009年的日平均气温资料,采用线性趋势、Morlet小波分析、Mann-Kendall法对祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征进行了分析。结果表明:各季节极端高温天气呈显著增多趋势,极端低温天气呈显著减少趋势;各季节极端气温天气的变化周期略有不同,春、夏、秋、冬季极端高温天气的主周期分别为8、14、16、16 a,极端低温天气的主周期分别为14、16、14、6 a;春、夏、秋、冬季极端高温天气分别在2002、1997、1994、1986年突变增多,极端低温天气分别在2002、1997、1987、1986年突变减少,秋、冬季极端气温天气对全球气候变暖的响应比春、夏季早。     

近50 a来祁连山及河西走廊极端气候的时空变化研究

 在全球变暖背景下,极端气候发生的频率增大,气象灾害造成的损失也随之增加。利用20个气象站1960-2009年的日平均气温和日降水量资料,运用线性趋势法、Spline空间插值法、Morlet小波分析法,对祁连山及河西走廊极端气候的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端高温天数呈显著增加趋势,年际变化率为0.79d/a,20世纪90年代中后期之后极端高温天气发生的频率较高;极端低温天数呈显著减少趋势,年际变化率为-0.54d/a, 80年代中后期以来极端低温天气发生的频率较低;极端降水天数也呈显著增加趋势,年际变化率为0.02d/a,70年代中后期之后极端降水天气发生的频率较高。极端气温和降水的年际变化幅度存在区域差异,南部山区比走廊平原对全球气候变暖的响应敏感。极端高温天数和极端低温天数在8a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;极端降水天数在6a、10a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;从22a的周期变化推测,2010年以后11a左右极端高温天数偏少,极端低温天数偏多,极端降水天数偏少。     

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。     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

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。     

近50 年来祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化研究

利用1960~2009年的日降水量资料,选用13项极端降水指数,采用线性趋势、10年趋势滑动、Mann-kendall等方法,对祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端降水日数呈增多趋势,极端降水强度呈减小趋势,极端降水总量呈增加趋势,连续干旱日数、连续湿润日数呈减少趋势,一日最大降水量、五日最大降水量呈增大趋势;极端降水变化存在一定区域差异,走廊平原中西部的降水明显增加,降水变率在减小,走廊平原中部极端降水的日数在增多,降水极值在增大,走廊平原祁连山东部的降水在增加,降水极值在增大,但连续极端降水的总量在减少,祁连山中部的降水在明显增加,降水的极端性在明显增大,对气候变暖的响应最敏感;不同极端降水指数分别在20世纪60年代中期、70年代中期、80年代初期、80年代中后期、90年代中期发生了突变,这些突变点与东亚季风、南亚季风、西风环流等大尺度环流系统强弱变化的时间点是一致的。     

河西走廊近40 a气候生产潜力特征研究

 根据河西走廊20个气象台站1971—2006年4—9月温度和降水资料,采用Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,使用Mann-Kendall检验、EOF经验正交函数、敏感性分析等研究其时空变化特征。分析表明,河西走廊农业气候资源与地理分布显著相关,东南部明显优于西北部。气候变化显著趋暖,气候生产潜力减少趋势明显,减少中心向西偏移,严重限制了西部农业发展。气候生产潜力对温度响应东部比西部明显,特别是祁连山东段增暖增益显著;对降水响应西部比东部明显,尤其是西部及临近沙漠边缘地带干旱区增湿增益显著; 暖湿效应使气候生产潜力普遍增加。在农业集中区降水对气候生产潜力影响比温度显著,从根本上看降水是研究区域农业增产的首要因素。     

河西走廊近50年来地表水资源时间序列的小波分析

小波分析（wavelet Analysis）是时间-频率分析领域近年来迅速发展的一种新技术,具有多时间尺度、多层次和多分辨的特性。应用小波分析原理对甘肃河西走廊近50a来的径流、降水、气温等影响地表水资源时间序列的因素进行了分析,结果表明,水资源具有多尺度振荡的特点,具有2～4a,5～9a,12～15a,以及20a左右的周期变化。径流与降水和气温具有同步的时间序列,但是它们的主要周期尺度不同。小波分析的应用对河西走廊水资源趋势和预测研究提供了一个新的方法和思路。     

河西内陆河流域山区近50余年来气温变化的多尺度特征和突变分析

基于青藏高原东北部边缘祁连山区及附近有关气象站1960—2011年的气温观测数据,利用线性倾向分析、滑动平均法、Mann-Kendall法等方法,对甘肃河西内陆河流域石羊河、黑河、疏勒河三大水系上游祁连山区气温系列的多尺度变化特征与突变进行了分析。结果表明,近50余年来,该区域气温变化与青藏高原整体的气温变化基本一致,但又有着鲜明的区域差异。具体表现为:三大水系上游山区气温的年代际、年际、各个季节的变化总体上均呈现显著的上升态势,但受区域地理环境的影响,各水系上游山区气温上升的幅度有所不同,气温的气候倾向率总体上呈现出由东向西逐渐增加的趋势。位于祁连山区东部的石羊河上游山区年平均气温突变发生时间在1980年代中期前后,位于祁连山区中、西部的黑河、疏勒河水系上游山区年平均气温发生突变的时间为1990年代后期。但东部的石羊河上游山区气温跳跃幅度较小,中、西部的黑河、疏勒河水系上游山区,尤其是西部的疏勒河水系上游山区气温跳跃幅度较大。2000年代是近50余年来河西内陆河三大水系上游山区最暖的10 a。与年平均气温和其他各季节气温相比,各水系山区冬季(11月至次年2月)气温升幅最大,黑河、疏勒河山区春季气温升幅最小,石羊河山区夏季气温升幅最小。     

近50年来中国北方沙尘暴的分布及变化趋势分析

为了得到中国北方沙尘暴分布的总体认识,了解它的变化特征和近期动向,利用1952-2000年间中国西北及华北的强及特强沙尘暴资料等进行了分析。主要结论如下:中国北方的沙尘暴源区主要分布在河西走廊和阿拉善高原、南疆盆地南缘以及内蒙古中部三地区;近50年来中国沙尘暴频数变化的特点是,20世纪60~70年代波动上升,80~90年代波动减少,2000年后又急剧上升,未来可能将进入新一轮沙尘暴活动的活跃期;沙尘暴活动的变化与东亚大气环流的年代际变化和生态环境的变化有关。     

河西走廊50a治沙措施应用中出现的问题及未来思路

河西走廊的防沙治沙在我国西北沙区具有一定的代表性。50a的防沙治沙也是对所采用治沙措施的检验。50a来河西走廊沙区采用的治沙措施主要有植物治沙、机械沙障固沙、封沙育草、机械沙障与栽植灌木相结合以及营造沙区护田林网等。治沙措施的应用在实践中表现出来的问题主要是:①植物治沙的适用范围不清,提取地下水造林成为生态环境继续恶化的因素之一;②造林密度过大,导致人工固沙植被大面积衰败死亡;③机械沙障的应用受到限制;④封沙育草的预期结果不明,实际应用存在盲目性;⑤措施的选用和措施之间的搭配凭借主观经验,其功能得不到充分发挥;⑥打井开荒大量提取地下水,是治沙进一步生态环境退两步的最主要因素。解决上述问题的根本出路是综合治沙。综合治沙是防沙治沙的唯一正确之路,是今后治沙科技进步的突破口。     

河西走廊东部近50a沙尘暴成因、危害及防御对策

利用我国沙尘暴多发区,甘肃省河西走廊东部民勤、武威等四站建站以来近50a的气象资料,详细分析了河西走廓东部沙尘暴天气发生的时空特点、成因及造成的危害情况,指出河西走廊东部的沙尘暴天气主要是由大风天气过程与其特殊的地形地貌、干旱气候背景相互作用的结果,它造成河西走廊东部两亿多元的经济损失,使50多人丧生。为了有效地预防或减轻沙尘暴的危害和损失,最后提出沙尘暴天气的防御对策是:建立沙尘暴天气的监测和预报预警系统,早发现早预防;开发空中云水资源,实施人工增雨增雪作业;恢复生态植被,控制土壤沙化,减轻沙尘暴危害。     

河西走廊东部沙尘暴气候特征及短时预报

沙尘暴是河西走廊东部多发的灾害天气之一。利用河西走廊东部5个气象站1961-2014年月沙尘暴资料,运用统计学方法分析了河西走廊东部沙尘暴日数的时空分布特征及变化趋势;选取1990-2009年逐日NCEP再分析资料,依据气流的南北配置对沙尘暴天气进行了环流分型;采用诊断方法、因子组合和日常的经验预报等方法对不同层次、不同物理量进行分析和计算,构建了具有经验性的预报因子库,利用线性相关、经验预报和最大靠近原则等诊断分析方法建立了沙尘暴诊断预报模式。结果表明:受天气系统、地形以及海拔等影响,低海拔地区沙尘暴日数多于高海拔地区。年、年代沙尘暴日数呈显著减少趋势,递减率为民勤 >凉州 >永昌 >古浪 >天祝。年沙尘暴日数的时间序列存在着5~6 a的准周期变化,北部年沙尘暴日数发生了突变,而南部没有发生突变。沙尘暴日数月变化也比较一致,峰值出现在4月,谷值出现在9-10月。 沙尘暴日数均为春季最多,秋季最少。沙尘暴的环流形势分为西北气流型、西南气流型和西风气流型。确定了各型沙尘暴的预报指标和阈值,诊断预报模式的预报准确率在73.3%以上,达到了较高的预报水平,填补了沙尘暴精细化预报的空白,可为沙尘暴的业务预报预警提供客观有效的指导产品。     

近40年来渭干河-库车河三角洲绿洲气候变化特征分析

利用库车、沙雅、新和气象站1961～2000年日照、气温、降水和蒸发观测资料,分析渭干河-库车河三角洲绿洲近40年来日照、气温、降水和蒸发量年际变化、季节变化及特征.结果显示:近40年来年均日照总体呈减少趋势,减少倾向率为31.64 h/10a,减少幅度从大到小依次为冬、夏、秋和春季;近40年来年均气温总体呈增加趋势,增长倾向率约0.17℃/10a,年内冬、秋两季呈上升趋势,春、夏两季呈下降趋势;近40年来年降水量总体呈增长趋势,增长倾向率约10.16 mm/10a,年内除秋季外,夏、春、冬季降水均呈增长趋势;近40年来年蒸发量总体呈减少趋势,减少倾向率约149 mm/10a,年内蒸发量减少幅度从大到小依次为夏、春、秋和冬季.     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

河西走廊沙尘暴频数的时序分形特征

对1961-1990年河西走廊沙尘暴频次资料进行的分形研究发现,沙尘暴发生的时序分布具有分形特征,计算所得其相空间的关联维数为5.52,表明要恰当地描述河西地区沙尘暴变化特征,需构造至少6个状态变量的动力学系统;在分析了沙尘暴频数时间序列的Kolmogorov熵为0.18、平均可预测时间尺度为5~6 a的基础上,运用R/S分析方法对1961-1990年中各时段沙尘暴的变化趋势进行了预测,预测结果与实际沙尘暴的变化趋势十分吻合,表明上述方法是进行河西地区沙尘暴时间序列分形研究的有效途径。     

鄂尔多斯高原近40a气候变化研究

鄂尔多斯高原特殊的地理位置对全球气候变化更为敏感,利用1961-2000年地面气温和降水记录,通过计算气候趋势系数和气候倾向率描述鄂尔多斯高原气候空间变化特征。结果表明,40 a来本区气温有明显上升趋势,平均气温以0.43℃·(10a)^-1幅度升高。全年各月气温都在上升,但冬季升温最剧烈,达0.82℃·(10a)^-1,其中12月可达1℃·(10a)^-1,为全年之首。夏季最弱,仅0.31℃·(10a)^-1。本区增温幅度比较剧烈,大于内蒙古全区平均水平。冬、夏增温差异导致气温年较差减小。20世纪60年代年平均气温是下降的,从70年代开始上升,90年代上升最剧烈。冬季温度变化与年均温一致,但夏季不同,90年代以前夏季温度是降低的,到90年代夏季温度上升趋势十分明显。温度升高的程度存在区域差异,西北部最强,东南部最弱。降水的趋势变化不很明显,年降水量略有减少,秋季降水量减少比其他季节明显。降水变化也有区域差异,南部比北部降水量减少明显,毛乌素沙漠及以南降水倾向率为-18.3 mm·(10a)^-1,而北部接近于零。气候变暖会使蒸发量增大,从而导致干旱,气温持续增高再加上降水量减少则形成干旱化,对生态环境和地方经济会产生重大影响。