2000~2010年陕北地区植被NDVI时空变化及其与区域气候的关系

采用相关关系分析、空间统计分析和叠置分析,研究陕北地区2000~2010年植被NDVI的时空变化特征,并从温度和降水2个方面分析植被NDVI变化与区域气候的关系。研究表明,该地区植被NDVI经历了从相对快速增长到小幅波动,再到平稳增长3个阶段。其中,陕北中东部区域植被覆盖增加显著,北部变化不大,南部略微下降。同期该区域气候干热化趋势有所改善,植被覆盖变化与区域气候相关性不高,气候对植被覆盖的影响主要表现为对植被生长期年内韵律的控制方面。     

1960～1997年新疆北部降水序列的趋势探测

利用非参数统计检验法（Mann-Kendall法）分析了新疆北部地区13个气象台站1961-1997近40年降水序列的趋势。因季节性差异，对1月、4月、7月、10月的降水序列也进行了分析。结果表明，1961-1997年新疆北部地区年降水序列大致存在增加的趋势，但不是很普遍；多数测站的年降水序列无趋势。以4月、10月为代表的春秋季降水量没有趋势存在；在少数测站以1月为代表的冬季降水序列出现了上升趋势，说明1961-1997年间新疆北部冬降水量有一定量的增加；3个测站在以7月以代表的13个夏季降水序列中出现了上升趋势，还有一个测站出现了下降趋势，说明新疆北部地区夏季降水在1961-1997年间有少量的增加，并且降水变化趋势存在一定的地区差异。     

基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的毛乌素沙地1981—2020年干旱特征研究

大气干旱是影响半干旱沙区植被建设、生态恢复及社会经济可持续发展的重要因素。基于1981—2020年毛乌素沙地10个气象站点的逐月气象资料,计算了月、季和年尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI）,分析了该沙区近40年降水和气温的变化趋势、干旱事件及其频率的时空特征。结果表明：（1）毛乌素沙地近40年降水量和气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）;秋季和冬季降水量呈现显著的上升趋势（P<0.05）,四季气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）。（2）毛乌素沙地总体上呈现出不显著的湿润化趋势（P>0.05）,但秋季呈显著的湿润化趋势（P<0.05）;中、西部地区呈现出湿润化趋势,而东部地区则呈现干旱化趋势。（3）近40年毛乌素沙地的月尺度下干旱总频率达32.71%,各等级发生频率为轻旱>中旱>重旱>特旱,季节发生频次为冬季>夏季、秋季>春季;轻旱主要发生在毛乌素沙地的北部、中部、东南和西南部,中旱在东部、北部和西部边缘,重旱在东部、中部以及南部地区,特旱在西北部、南部和东南部区域。     

近50年南海西沙地区的气候变化特征研究

采用西沙台站1958~2005年基本气象观测资料,系统分析西沙地区近50a来主要气象要素(温度、降水、风速、日照和云量)变化特征。结果表明,近50a来年均地面气温增暖幅度约1.0℃,增温速率0.19℃/(10a),与全国平均的增温率接近。四季的平均气温也都呈上升趋势,其中冬季和春季的上升趋势最明显,秋季次之,夏季的变化最小。降水的波动性很大,年降水量变化趋势不明显,四季中只有春季降水呈明显增加趋势。地面风速主要呈减小的趋势,特别是在近30a年平均风速比常年值明显偏小。四季风速均减小,尤其在秋、冬季。年日照时数、总云量均呈显著下降趋势,而低云量略有增加。     

华南地区1961-2014年夏季长周期旱涝急转特征

根据华南地区110个气象站1961-2014年5-8月逐月降水资料,计算夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI),经与降水量和灾情比对,LDFAI能反映出华南夏季的旱涝急转特征.采用旋转经验正交函数,趋势系数计算,线性倾向计算,T检验,M-K检测等方法,对华南地区夏季LDFAI的时空变化特征进行了研究.结果表明:① 从整体上看,华南区域平均的LDFAI趋势变化不明显,但其强度呈显著的阶段性变化特征,存在2个偏强时期和1个偏弱时期.② 从区域变化特征上可以分为5个主要空间区域,通过对各空间区域代表站的资料进行分析,1区(粤北和桂东北)和2区(粤西和桂东南)夏季LDFAI呈下降趋势,且1区下降趋势显著并在1988年发生了显著下降的突变;3区(粤东)和5区(海南岛)LDFAI呈显著上升趋势,且3区在1980年发生了显著上升的突变;4区(桂西)LDFAI呈现阶段性变化特征.③ 从年代际特征看,1区和2区LDFAI随年代下降,相应5-6月降水随年代增多.3区和4区LDFAI在1990s和2000s为较大值,该时段7-8月降水明显偏多.5区LDFAI随年代上升,相应7-8月降水随年代增多.     

毛乌素沙区1961-2016年降水特征

基于毛乌素沙区10个气象站1961-2016年观测资料,应用Mann-Kendall方法和t检验法对各气象站年降水量进行了突变检验,借助小波分析讨论了各气象站年降水量的周期特征,根据降水量等值线划分结果对整个研究区分区分析了年、季、月和日尺度上的降水变化特征,并在两个时段上分析了季节性降水的差异。结果表明：毛乌素沙区年降水量空间特征差异明显,东部亚区呈上升趋势,中西部亚区呈下降趋势,但变化趋势不显著且无突变发生;降水年内分配不均,干湿季分明,降水集中在5-9月,夏秋季降水占全年降水比重大,季、月和日尺度降水量存在梯度递减变化;年降水量的年际变化过程存在多重时间尺度的自相似结构;近26年的冬春季降水增加显著,但降水波动幅度小于前30年。     

Extreme climate events over northern China during the last 50 years

Climate extremes for agriculture-pasture transitional zone, northern China, are analyzed on the basis of daily mean temperature and precipitation observations for 31 stations in the period 1956-2001. Analysis season for precipitation is May-September, i.e., the rainy season. For temperature is the hottest three months, i.e., June through August. Heavy rain events, defined as those with daily precipitation equal to or larger than 50 mm, show no significant secular trend. A jump-like change, however, is found occurring in about 1980. For the period 1980-1993, the frequency of heavy rain events is significantly lower than the previous periods. Simultaneously, the occurring time of heavy rains expanded, commencing about one month early and ending one month later. Long dry spells are defined as those with longer than 10 days without rainfall. The frequency of long dry spells displays a significant (at the 99% confidence level) trend at the value of +8.3%/10a. That may be one of the major causes of the frequent droughts emerging over northern China during the last decades. Extremely hot and low temperature events are defined as the uppermost 10% daily temperatures and the lowest 10% daily temperatures, respectively. There is a weak and non-significant upward trend in frequency of extremely high temperatures from the 1950s to the mid-1990s. But the number of hot events increases as much as twice since 1997. That coincides well with the sudden rise in mean summer temperature for the same period. Contrary to that, the frequency of low temperature events have been decreasing steadily since the 1950s, with a significant linear trend of -15%/10a.     

近50年华北地区极端气候分析

Climate extremes for agriculture-pasture transitional zone, northem China, are analyzed on the basis of daily mean temperature and precipitation observations for 31 stations in the period 1956-2001. Analysis season for precipitation is May-September, i.e., the rainy season. For temperature is the hottest three months, i.e., June through August. Heavy rain events, defined as those with daily precipitation equal to or larger than 50 mm, show no significant secular trend. A jump-like change, however, is found occurring in about 1980. For the period 1980-1993, the frequency of heavy rain events is significantly lower than the previous periods. Simultaneously, the occurring time of heavy rains expanded, commencing about one month early and ending one month later. Long dry spells are defined as those with longer than 10 days without rainfall. The frequency of long dry spells displays a significant (at the 99% confidence level) trend at the value of 8.3% /10a. That may be one of the major causes of the frequent droughts emerging over northern China during the last decades. Extremely hot and low temperature events are defined as the uppermost 10% daily temperatures and the lowest 10% daily temperatures, respectively. There is a weak and non-significant upward trend in frequency of extremely high temperatures from the 1950s to the mid-1990s. But the number of hot events increases as much as twice since 1997. That coincides well with the sudden rise in mean summer temperature for the same period. Contrary to that, the fiequency of low temperature events have been decreasing steadily since the 1950s, with a significant linear trend of-15%/10a.     

气候与地表覆被变化对梭磨河流域水文影响的分析

分析了1960～1990年长江上游梭磨河流域气候和地表覆被变化及其对流域水文的影响。30年来，流域降水有所增加，有林地面积1957～1974年大幅下降，以后有所回升。有林地每公顷蓄积量由1957年的423m^3下降到1998年的177m^3，40年来林地质量不断下降，流域水文发生了明显的变化；年均流量自1972年以来不断上升，洪水频率、洪峰流量和土壤侵蚀模糊明显增加。     

1961—2009年新疆极端降水事件时空差异特征

选用1961—2009年新疆61个测站的逐日降水资料,根据百分位值方法定义不同台站的极端降水阈值,用一元线性回归、M-K突变检验及EOF分析等方法分析各区域50年来极端降水的时空分布特征及变化趋势。结果表明：（1） 过去50年新疆极端降水事件总体表现出了波动上升的趋势,但各区域的极端降水量相差悬殊,极端降水量受地形因素影响大;（2） 阿尔泰山区、准噶尔盆地和天山山区的极端降水量分别在1986年、1983年和1989年发生显著的上升突变;（3） 极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度呈现山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域,极端降水对年降水量的贡献越大。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

近50年新疆日照时数时空变化分析

利用新疆101 个气象站1961-2010 年的逐月日照时数、总云量和低云量资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall 检测以及基于ArcGIS 的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年日照时数的变化趋势、突变特征以及日照时数多年平均值和突变前后变化量的空间分布及其与云量的关系进行了分析,结果表明：（1）新疆春季日照时数总体呈现“从东北向西南递减”的空间分布特点;夏季为“北疆多,南疆少,东部多、西部少,平原和盆地多,山区少”的格局;秋季呈现“由东南向西北递减”的分布格局;冬季具有“东部多,西部少”的特点。新疆各地年日照时数2450~3450 h,其空间分布总体呈现“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的格局。（2）1961-2010 年,除春季日照时数呈不显著的略增趋势外,新疆夏季、秋季、冬季和年日照时数分别以-4.27 h·（10a）^-1、-4.30 h·（10a）^-1、-14.36 h·（10a）^-1和-19.42 h·（10a）^-1的倾向率呈显著的减少趋势。并且,夏季、秋季、冬季和年日照时数分别于1988 年、1986 年、1987 年和1982 年发生了突变。突变年前后,全疆各地日照时数的变化具有明显的区域性差异,以年日照时数为例,1982 年后较其之前,除吐鲁番、哈密盆地,塔里木盆地南缘等少部分区域年日照时数有所增多外,全疆大部为减少的态势。（3）云量是影响新疆日照时数的主要因素,总体来说,新疆总云量和低云量较少的区域日照时数相对较多;反之,亦然。近50a,新疆总云量变化不明显,但低云量明显增多,这是导致日照时数减少的主要成因。     

温度与降水变化的小波分析及其环境效应解释——以东北农牧交错区为例

中国东北农牧交错区属于环境变化的过渡区域和敏感区域 ,是最容易感受气候变化的地带之一。该文运用小波分析方法 ,对 5 0年代以来东北农牧交错区典型站点的温度和降水变化情景进行了分析 ,主要分析了其变化的多尺度特征和规律 ;区域和样地分析结果表明 ,降水与温度的时空变化是导致土地退化和环境变化的重要驱动力     

1960-2007年红河流域强降水事件频次和强度变化及其影响

利用中国境内红河流域23个气象站点1960-2007年的逐日降水数据,分析流域强降水事件频次和强度的变化特征及其相关影响。结果表明:①强降水频次和强度在空间上表现出由东南向西北逐渐递减的趋势,流域下游的河口-金平-绿春-江城一带为高值区,上游的巍山-南涧-弥渡一带则为低值区。②强降水频次和强度的变化趋势存在空间差异,趋势增加的站点大多分布在李仙江上游、元江中上游和藤条江流域,趋势减少的站点大多分布在李仙江下游、元江下游和盘龙河流域。③从流域整体来看,在α=0.05的显著性水平下,近48年来强降水频次和强度没有明显的上升趋势,频次和强度的趋势变化幅度分别为0.26 days/10a和0.18 mm·day^-1/10a;研究时段内频次和强度在时间变化上没有显著突变点。④基于相关统计数据分析强降水变化的影响,表明近20年间强降水频次和强度的增加,增大了局部地区滑坡泥石流、洪涝灾害的风险,河流泥沙含量也随之增加。     

基于CERES的宁夏空中云水资源特征及其增雨潜力研究

利用2009-2014年NASA地球观测系统(EOS)云与地球辐射能量系统(CERES)云资料和气象站降水资料,对宁夏北部引黄灌区、中部干旱带及南部山区3个具有不同地形、地貌、气候特征的地区云水资源及增雨潜力特征进行了对比研究。结果表明:宁夏地区大气可降水量在空间分布上呈现从东南向西北方向递减,从季节变化看表现出随夏秋春冬依次递减的特征。在东亚季风和贺兰山地形的共同影响下,全年总云量和低云量在南部山区最大,北部川区最小。云光学厚度与水云粒子半径及冰云等效直径呈显著的负相关关系,其中中部干旱带相关关系最强是开展人工增雨效果最显著的地区。随着全年四季天气气候变化,宁夏人工增雨主要潜力区会逐渐由春季的贺兰山沿山、中部干旱带地区,移动到夏季的银川以南同心以北和固原西南部地区,秋季缩减到海原、西吉一带。     

黑河流域日降水格局及其时间变化

利用10个气象站1950—2000年日降水资料,对黑河流域的降水及其时空格局进行了研究。结果表明:①降水事件以≤5 mm的降水为主,占全年降水事件的82%,0～10 d间隔期占全年无降水期的40.7％,＞10 d间隔期占59.3％;②年降水日数与降水量之间存在显著的正相关性(r=0.78,P<0.01),＞10 mm降水总量与年降水量呈显著正相关,而≤5 mm降水总量与年降水量的相关性差;③＞10 mm和≤5 mm的降水总量变化范围分别为:0～262.6 mm,20.3～172.7 mm ,变异系数分别为0.25～0.92,0.17～0.25;④近50 d来,黑河流域近50 d降水量的变化总体上呈平稳上升趋势,≤5 mm的降水日呈现小幅下降的趋势,≥10 mm的降水日呈小幅上升的趋势。0～10 d的降水间隔期出现的频率总体保持不变,＞10 d间隔期出现的频率出现明显的下降趋势,年内总降水日数保持不变。     

1961-2010年新疆极端降水过程时空特征

采用新疆50个气象测站1961-2010年逐日降水资料,选用14个极端降水指数探讨新疆极端降水事件的发生与变化。结果表明：无论平均降水过程还是极端降水过程,均能反映新疆明显的湿润化趋势。伴随降水量的增加,降水强度及降水频率均增大,除CDD变化表现为下降趋势外,其他指数变化均呈上升趋势。分析各极端降水指数序列变化,20世纪60-70年代年际变化幅度小,稳定性好;80-90年代年际差异大,稳定性差;新疆东部各极端降水指数上升与下降趋势小幅交替出现,而北疆、南疆及全疆极端指数序列则呈明显且单一的上升趋势。各极端降水指数最大概率变异年为1986年、2009年;降水变异后,新疆弱降水过程变化不明显,但强降水过程变幅增大,易导致洪旱灾害等极端气象水文事件的发生。     

黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力时空分布特征及其影响因素研究

通过采用Mann-Kendall趋势分析法、小波分析方法、地统计插值等方法,基于黄土高原塬面保护区及临近的21个站点的逐日降水量数据,对区域内降雨侵蚀力的时空变化,趋势及主要影响因素进行了分析。结果表明：(1) 黄土塬面保护区1960—2017年多年平均降雨量为599.2 mm;多年平均降雨侵蚀力为1 871.91 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,降雨侵蚀力在过去60 a来呈微弱上升趋势且变化的季节差异显著。(2) 黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力的空间分布大体呈由南部向两侧递减的趋势,Mann-Kendall Z值除研究区北部、东部呈下降趋势,其余区域都为上升趋势。(3) 黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力多年存在32 a的大周期,在大周期内还存在13 a、52 a的小周期。(4) 影响北半球中高纬度地区的主要的大气环流因子中仅Cold & Warm Episodes by Season因子的波动对整个区域和陕西塬区的降雨侵蚀力有一定影响,二者存在一定的负相关性,其余环流指数与降雨侵蚀力没有显著的关联性;此外太阳黑子与陕西塬区降水侵蚀力变化规律存在一定的正相关,与其他塬区并无显著关联性。     

1960-2012年西藏林芝气温和降水变化

基于1960-2012年日平均气温和日降水量数据,利用小波分析和Mann-Kendall突变分析方法,分析了西藏林芝气温和降水的变化特征。结果表明：林芝年平均气温增长速率0.028℃·a^-1;年平均气温受3~4 a尺度波动的影响,无明显主周期;年平均气温序列有3个突变点,分别是1972-1973年、1975-1976年和1977-1978年。年降水量增长率1.218 mm·a^-1;年降水量受4 a、10 a和20 a尺度波动的影响;有两个主周期,分别为2 a、19 a;年降水量序列有4个突变点,分别为1960-1961年、1965-1966年、1977-1978年、1982-1983年。     

Spatio-temporal Characteristics of the Extreme Climate Events and Their Potential Effects on Crop Yield in Ethiopia

Extreme climate events exhibit an increasing spatio-temporal trend globally, and the increasing intensity and frequency may have severe impacts on the human society and natural ecosystems. This study analyzed the extreme temperature and precipitation variability from 1956 to 2016, and evaluated their potential effects on crop yield in Ethiopia. Relative extreme temperature indices exhibited a decreasing trend with low-temperature events, but a significantly upward trend with extreme high temperature events. The frequency of annual warm nights increased to a greater degree than that of cold days. The total annual wet-day precipitation decreased significantly at a rate of -46 mm/decade. Further, the succession of dry days gradually increased by 5.6 day/decade, while an opposite trend of wet days was found with a decline of 1.4 day/ decade. The correlation between annual precipitation and crop production was 0.422, indicating that extreme precipitation indices may have higher explanatory power than extreme temperature indices in the crop yield variations. Moreover, the extreme climate changes have induced significant adverse impacts on crops yield particularly in Ethiopia where no proper adaptation measures have been implemented.