中国西北干旱半干旱区近46 a秋季气候变暖分析

 利用中国西北干旱、半干旱区137个测站,近46 a年平均地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了西北区秋季气温对气候变暖的响应。结果表明：①中国西北干旱、半干旱区秋季气温增温明显,近46 a增温率0.36 ℃/10a. 从1971年开始气温呈增加趋势,1988年有一次显著突变,其后达到一个更显著的增暖时期。②秋季气温标准差在青海高原西部、新疆东部—北疆和内蒙古是一个高值区。③秋季区域平均气温单调增温而无明显转型期,全区性的前10个偏热年,80%出现在1990年以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右和22 a的周期,无论从年代际的变化来看,还是从20 a以上的气候变化层次来看,振幅向高温增大,气温趋势仍在居高不下的位置。④秋季气温存在演变的地域差异,新疆区和蒙陕甘宁青区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区秋季气温异常细分为蒙陕甘宁区、北疆区、南疆区和高原区。西部干旱、半干旱区秋季气温的转折大致在20世纪60年代末期至70年代初期,由下降转为上升;各区秋季气温在1987—1988年发生一次突变。     

CMIP5模式对中国西北干旱区模拟能力评价

气候模式是研究气候系统和气候变化的重要工具,气候模式结果是进行气候预测和气候变化风险评估的重要依据。基于中国西北干旱区78个气象站点1960-2005年的观测数据,对最新公布的CMIP5的39个模式在中国西北干旱区1960-2005年平均气温、降水的模拟能力进行评估。结果表明:多个模式模拟年平均气温与观测值的相关系数达到0.39,夏、秋季节的相关系数好于春、冬季,年平均气温模拟大多偏低2℃以上,其中MIROC4h、CCSM4和CMCC-CM对年平均气温的模拟绝对误差较小。模拟的年、季降水量与观测值的相关系数很差,均不到0.1。年降水量模拟普遍偏高100 mm以上,其中CMCC-CM、CNRM-CM5和MRI-CGCM3对年降水量模拟绝对误差较小。年际变化趋势上,模拟的平均气温升高趋势和降水量增加趋势均比观测趋势要低,模拟的冬季平均气温升高趋势偏低最明显,达-0.21℃/10 a,模拟夏季的降水量增加趋势偏低最明显,相对误差达-99%。CMIP5模式对中国西北干旱区的模拟效果整体上偏差较大,未来无论从物理过程还是模式算法都需要进一步研究和改进。     

西北干旱区气候变化对水文水资源影响研究进展

西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一,研究分析全球变暖背景下的西北干旱区水资源问题,对应对和适应未来气候变化带来的影响具有重要意义。本文通过对西北干旱区气候变暖影响下的水资源形成、转化与水循环等关键问题最新研究成果的总结分析,得出如下结论：(1) 西北干旱区温度、降水在过去的50年出现过“突变型”升高,但进入21世纪,温度和降水均处于高位震荡,升高趋势减弱;(2) 西北干旱区冬季温度的大幅升高是拉动年均温度抬升的重要原因,而西伯利亚高压活动和二氧化碳排放是引起冬季升温的重要影响因素;(3) 西北干旱区蒸发潜力在1993年出现了一个明显的转折变化,由显著下降逆转为显著上升的趋势。气候变暖、蒸发水平增大对西北干旱区生态效应的负作用已经凸显;(4) 西北干旱区冰川变化对水资源量及年内分配产生了重要影响,部分河流已经出现冰川消融拐点。在塔里木河流域,冰川融水份额较大 (50%),可能在未来一段时期,河川径流还将处在高位状态波动。全球气候变暖在加大极端气候水文事件发生频率和强度的同时,加剧了西北干旱区内陆河流域的水文波动和水资源的不确定性。     

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。     

西北干旱区水资源问题研究思考

 气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点,也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上,指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响;进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题;最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容,主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响;(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响;(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

巴丹吉林沙漠周边地区近50 a来气候变化特征

 利用巴丹吉林沙漠周边9个气象站的1960—2009年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度和日照时数及1960—2008年逐月平均风速的观测资料,运用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区近50 a来气候变化特征。结果表明,近50 a来,巴丹吉林沙漠周边地区年平均气温以0.40 ℃/10a的速率显著升高;四季平均气温的升高亦很显著,以冬季的升温速率最大;年、季节平均最高气温和平均最低气温均呈显著升高趋势;年、季平均日较差则显著减小,且以最低气温的升温速率大于最高气温的升温速率为特点。年降水量以0.87 mm/10a的速率呈不显著增加趋势;各季节降水量变化略有差异且均不显著,春季降水量略有减少,夏、秋和冬季略有增加。湿润指数的变化不明显,总体来看,年和冬季湿润指数略有增大,春、夏和秋季湿润指数略有减小。年日照时数以34.8 h/10a的速率显著增加,各季节日照时数亦均有增加趋势,其中春季增加最为明显。年平均风速以-0.092 m·s-1·(10a)-1的速率呈显著减小趋势;各季节平均风速均显著减小,以冬季的减小速率最大。     

西北干旱区山区融雪期气候变化对径流量的影响

利用8 个山区气象站1960-2010 年日平均气温、降水和7 个出山口水文站的年径流数据(1960-2008), 统计分析了山区融雪期开始时间、结束时间、天数、温度和降水的变化趋势及其空间差异性, 并定量评估了年径流量对融雪期温度和降水变化的敏感性。结果表明, 近50年来, 山区融雪期平均提前了15.33 天, 延迟了9.19 天;其中, 天山南部山区融雪期提前时间最长, 为20.01 天, 而延迟时间最短, 仅6.81 天;祁连山北部山区融雪期提前时间最短(10.16天), 而延迟时间最长(10.48 天)。这显示山区融雪期提前时间越长, 延迟时间则越短。山区融雪期平均降水量增加了47.3 mm, 平均温度升高了0.857℃;其中天山南部山区降水增量最大, 达65 mm, 昆仑山北部山区降水和温度增量均最小, 分别为25 mm和0.617℃, 而祁连山北部山区温度增量最高(1.05℃)。河流径流量对融雪期气候变化敏感, 降水变化诱发年径流量变化了7.69%, 温度变化使得年径流量改变了14.15%。     

中国西北半干旱区土地景观变化成因--以榆林市为例

1 Introduction Landscape change is a result of the complex interactions between physical, biological, political, economic and social driving forces (Moody and Woodcock 1995; Apan et al., 2002). Landscape in arid and semi-arid China is extremely vulnerabl…     

中国西北干旱区小冰期的湿度变化特征

选取中国西北干旱区11 条具有明确古湿度指示意义的气候记录, 结合冰芯、地层沉积、 湖泊沉积、树木年轮、河流阶地等各种研究资料和历史记载, 研究中国西北干旱区小冰期的湿 度变化。结果表明研究区小冰期(1400-1920 AD) 从整体而言处于相对湿润的阶段: 区内高大 山系降水处于较高时段- -西昆仑山古里雅冰芯积累量增大, 天山山间湖泊水位回升, 祁连山 敦德冰芯孢粉总浓度增加; 而盆地内流系统水量也出现了相应的变化- -塔里木盆地克里雅 河和塔里木河流量增大, 准噶尔盆地艾比湖水位上升, 巴丹吉林沙漠地下水补给量上升, 居延 海入湖水量增大, 湖面扩展, 青海湖盆地降水增加, 有效湿度增大, 苏干湖水体盐度降低, 入湖 水量/ 蒸发量之比升高。同时, 较高分辨率的湿度资料显示, 研究区东-南边缘地带在小冰期 内部存在次一级的干湿波动, 两个湿度较高的时期出现在16 世纪和18 世纪, 分别与小冰期内 部的两个相对温暖时期有很好的对应。中国西北相对湿润的小冰期主要是西风带强度增加和 位置南移造成该区域降水增多和全球性普遍降温导致有效湿度增大两个因素共同作用的结果, 研究区边缘地带小冰期内部冷干暖湿的配置则主要体现了夏季风的影响。     

Daily precipitation changes in the semi-arid region over northern China

The semi-arid area in northern China is an agro-pastoral transition zone. The environment there is sensitive to climate variation, particularly to precipitation change. Daily precipitation records of 30-gauge stations from May to September during 1956–2000 are analysed in this study. The precipitation amounts show only slightly decreasing trends; however, some aspects of the rainfall characteristics display significant changes. Compared to the 1950s, rainy days have been reduced by about 8 days in the 1990s. Significant change is observed in the number of days when there is light rain (<10 mm day⁻¹). The days with light rain also show a significant tendency toward a stronger intensity, whereas those days with moderate and above moderate rains do not. At the same time, the long duration precipitation (3days) event is found to decrease remarkably with a linear trend of −5.6% per 10 years. In contrast, the frequency of long dry spells (10 consecutive days without rainfall) is becoming more frequent at a rate of 7.2% per 10 years. Taking 30 stations as a whole the maximum daily rainfall displays no evident trend. But the median of the maximums shows a step-like drop beginning in 1979 and the low values are notable until the early 1990s. This is coincident with the large-scale climate regime shift over East Asia, probably suggesting a response of regional daily precipitation extremes due to the change of the East Asian summer monsoon system.     

中国西北干旱区TRMM遥感降水探测能力初步评价

西北干旱区雨量站点稀少且分布不均,为水文过程研究带来一定困难。TRMM遥感降水数据覆盖范围广、时空分辨率高,是很有潜力的降水替代品,但其在西北干旱区应用的可靠性需要评价。对TRMM网格降水量与地面实测降水量在日尺度和月尺度上进行比较,通过FBI（frequency bias index）、POD（probability of detection）、FAR（false alarm ratio）、偏差和相关系数等指标分析TRMM对降水的探测能力。结果表明：TRMM对降水的探测能力因区域、海拔和冷暖季而异,月时间尺度上TRMM对降水事件的发生频率和降水量的估计比日时间尺度更为准确,但二者探测能力都非常有限;76个格点中,日降水的[FBI]值都远离最优值1,POD值和FAR值则分别在0.72以下和0.37以上,离最优值较远,相关系数几乎都在0.4以下,只有14个格点的偏差在±10%之间,其余格点最大偏差高达389%。最多有9个格点的月降水[FBI]值达最优,14个格点的POD值达最优,24个格点的FAR值达最优,67个格点的相关系数在0.4以上,14个格点的偏差在±10%之间,只有极少数格点的全部指标都在可接受范围之内,多数站点是某些指标达最优值,而某些指标在可接受范围之外。总体来讲,TRMM遥感降水数据在西北干旱区难以直接应用,需要进一步纠正处理。     

近50 a新疆粉红椋鸟栖息地气候演变特征

新疆是粉红椋鸟（Sturnus roseus L.）在中国境内的繁殖区,对新疆草原蝗虫具有显著的控制作用。采用线性回归、最小二乘法及趋势分析等方法,分析粉红椋鸟栖息地近50 a来年均温度与降水特征和变化趋势,结果表明：（1）近50 a来粉红椋鸟栖息地年均温度为5.65±1.70 ℃,春夏秋冬四季平均温度分别为7.23±1.91 ℃、20.27±1.78 ℃、6.24±1.83 ℃和-11.11±3.89 ℃;年均降水量为266.23±103.37mm、春夏秋冬四季平均降水量分别72.18±36.33 mm、96.12±49.56 mm、62.57±23.74 mm和35.22±17.69 mm;（2）粉红椋鸟栖息地50 a来增温显著（P<0.01）,冬季温度增幅最大（0.726 ℃/10 a）,夏季温度增幅小、变异小;年均降水显著上升（P<0.01）,冬季降水增幅最大（4.50 mm/10 a）,春夏两季降水稳定。     

基于相对湿润度指数的西北地区春季第一场透雨研究

目前西北四省区春季第一场透雨标准的确定主要来自业务人员长期的工作经验积累,针对此,利用陕西、甘肃、青海、宁夏249个气象站1960—2016年的日资料,通过分析西北地区相对湿润度指数,结合潜在蒸散特征,确定了春季第一场透雨阈值.与已有研究相比,本方法充分考虑了研究区各地相对湿润度指数的气候特征与各地的能量及水热平衡,理...     

中国干旱区温度带界线对气候变暖的响应

在全球气候变暖大背景下,热量资源的改变与温度带界线的动态变化将会影响到干旱区天然植被的生长与分布,而农业气候资源的变化将对干旱区农业生产的布局与种植制度的调整产生深刻影响。本文采用1961-2007 年均一化气温数据与MPI_ECHAM5 模式输出的21 世纪上半叶A1B情景下的区域降尺度格点数据,选取保证率为80%的日均温≥ 10 ℃持续日数等值线和日均温≥ 10 ℃等积温线为干旱区温度带北界指标,探讨了过去近50 年及21 世纪上半叶气候变暖背景下中国干旱区温度带界线的动态变化。研究表明,(1) 1961-2007 年,干旱区夏、冬半年气温呈显著增加趋势,且冬半年较夏半年增温幅度要大;各年代日均温≥ 10 ℃积温与≥ 10 ℃持续日数的等值线动态变化一致,均表现为显著向北或向高海拔推移;(2) 通过对温度带北界指标变化的判断,1961-2007 年干旱区暖温带和中温带北界普遍北移,北移幅度最大者为阿拉善地区,超过1 个纬度;21 世纪上半叶,暖温带和中温带北界将继续北移,且暖温带移动趋势更为显著;无论是过去近50 年,还是21 世纪上半叶,干旱区暖温带和中温带北界均有向高海拔区域移动趋势;(3) 与温度带北界的变动相对应,干旱区生长期起始日期和终霜日等气候指标显著提早,天然植被与作物种植北界向北向西推移,并呈现向高海拔区域扩展的态势。因此,综合考虑农业气候资源变化以及人类活动的影响,从而确定气候条件与农业生产种植之间的反馈关系,这将是下一步研究的重点。     

中国西北地区气候转型的新认识

近年来,中国西北地区的气候变化问题引起了社会各界的广泛关注,施雅风曾在2002年提出中国西北气候可能会从暖干向暖湿转型,自此学者们对中国西北气候“变暖变湿”现象的关注也逐渐增多,对于近20 a来气候转型的时间、范围和程度有了一些新的认识。基于此,选用1960—2019年逐月气温和降水量资料对中国西北地区气候变化特征进行了再分析。结果表明：（1） 1960—2019年中国西北地区平均气温和降水量均呈上升趋势,增暖趋势显著,增湿趋势较弱。（2） 自1997年后气温和降水量迅速增加,尤其是中国西北地区的东部地区降水量的增加速率超过同时期的西部地区。且研究初步认为,1997年以来中国西北气候的确出现了向暖湿转型的趋势且转型时间较前人预期的更早。（3） 气候转型的范围相较前人研究也有所变化,甘肃陇东地区由未转型区转变为显著转型区,青海东、西部地区由原来轻度转型区转变为显著转型区,而祁连山中西段地区由之前的显著转型区转变为轻度转型区。     

中国西北近45a来夏季无雨日数的诊断分析

利用中国西北五省(区)1960-2004年125个台站夏季(6-8月)逐日降水资料,从中统计出夏季无雨日数,通过EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析等方法进行了时空特征分析,结果表明：中国西北夏季无雨日数空间分布高值区在新疆的南疆地区,而低值区在青海南部;整个西北地区一致性异常特征是其夏季无雨日数的最主要的空间分布型,高原东部和新疆北部的少部分地区同其它地方呈反向变化的空间分布型也是比较重要的;中国西北夏季无雨日数的空间分型主要有：高原东部型、南疆型、北疆型、青海高原型、河西走廊型及西北东部型;在中国西北夏季无雨日数的6个主要空间异常分区中,近45a来其夏季无雨日数北疆区呈微弱的下降趋势,南疆区和青海高原区表现为较明显的下降趋势,河西走廊区、高原东部区呈较明显的上升趋势,西北东部区呈明显的上升趋势;中国西北夏季无雨日数的各主要空间异常分区中,近45a来其夏季无雨日数11 -13a和7-9a的周期震荡表现得比较明显,而3-5a的高频震荡大多分区也有所反映。     

近50a青藏高原东部夏半年强降水事件的气候特征

基于青藏高原东部47个站点1963-2012年的5~9月逐日降水资料,分析了近50 a该区夏半年强降水的时空分布特征和相对强度。结果表明:青藏高原东部夏半年强降水事件在7月出现的频次最多,以持续1 d的单站暴雨为主;强降水量和频次在近50 a呈弱增长趋势,其存在准12 a的年代际震荡,且在1978年之后,强降水量同时存在大致准3 a的演变周期,在各自然分带强降水量和频次的变化趋势存在差异;夏半年强降水量和频次呈现出自东南向西北阶梯性递减的分布特征;青藏高原东部夏半年强降水的相对强度与强降水量呈反向特征,其中以柴达木地区相对强度为最大,藏东川西区为最少;各自然分带的强降水量和频次与夏半年降水量有很好的相关关系,而强降水的相对强度与夏半年降水量表现出不同的正负相关性。