阿拉善高原近60年的气候变化

阿拉善高原处于季风边缘区,生态环境极其脆弱,对气候干湿变化的响应极为敏感。利用近60a的逐月气温和降水量资料,采用非参数Mann-Kendall和Mann-whitney阶段性转换检验方法,分析了其变化趋势。结果表明,研究区气温在1988年前后发生突变,在该跃点后的19882010年的平均气温比19551987年要高1℃以上,有明显的增温趋势。而年降水量则无明显的增加趋势,尽管部分站点在1991年前后有微弱的增加迹象,但是区域尺度的降水突变还不存在,气候仍以暖干化为主,暂不能得出气候向暖湿转变的结论。     

无定河湿地保护区气候变化特征研究

为揭示近40 a来无定河湿地保护区气候变化规律,本文采用气候倾向率、Mann-Kendall检验和滑动t检验法,研究了1981-2019年无定河湿地保护区气温、降水量、相对湿度和风速的变化趋势。结果表明:近40 a无定河湿地保护区气候呈现“暖湿化”趋势,总体呈现气温上升、降水增加和湿度增大的趋势。气温发生突变上升于1996和2012年,年际变化较大,容易出现温度异常;降水量发生突变于2010年;相对湿度发生突变减小于1994年,突变增大的年份较多。气温、降水量与风速在年内呈单峰型分布;雨热同期现象明显,夏季7、8月降水多以暴雨的形式出现;日照时数与相对湿度的年内变化趋势相反。该研究成果为无定河湿地保护区水资源管理和生态环境治理提供科学依据。     

额尔古纳河流域近50年水文气象要素变化分析

应用预置白处理后的Mann—Kendall非参数检验方法及小波分析方法,分析了额尔古纳河流域20个水文气象站点近50年水文气象要素(气温、降水和径流)的变化趋势以及典型站点降雨量、径流量的多时间尺度特征。同时应用聚类分析方法推算了径流量序列的突变点。结果表明,该区域气温呈现明显升高的趋势,其中海拉尔站可能由于城市化进程的影响气温升高幅度最大。流域年降水总量变化趋势不显著,但某些月份降水量存在明显增加或者减小的趋势,其中显著增加的月份为11、12和1月,显著减小的月份为7、8月;降水趋势显著变化的站点主要分布在该流域的呼伦湖水系和海拉尔河水系。流域年径流量有减少趋势但不显著,然而4、5月份大多数站点径流量出现显著减少趋势。小波分析表明,典型站点年降水量存在25a左右的主周期,年径流量存在20～26a的主周期。各个站点径流量序列的显著跳跃点大都发生在1999年,这与通过小波分析得出的有关突变点的结论相一致。     

1981-2013年气候因子变化对西藏拉萨河径流的影响

采用1981-2013年西藏拉萨河流域2个气象站降水量、气温、蒸发量的实测数据,以及拉萨水文站径流序列资料,分析拉萨河流域降水、气温变化及其对径流量的影响.结果显示:近33 a来,拉萨河流域降水量呈增多趋势,冷季增多趋势显著,倾向率达到3.51 mm·(10a)^-1;年、季平均气温、平均最高、最低气温呈显著增高趋势.平均气温倾向率年尺度为0.58℃·(10a)^-1、暖季0.42℃·(10a)^-1、冷季0.74℃·(10a)^-1;年、季蒸发量呈显著减少趋势,倾向率达到年127.7 mm·(10a)^-1、暖季82.2 mm·(10a)^-1、冷季45.5 mm·(10a)^-1.20世纪80年代降水量偏少、气温偏低、蒸发量大,是一个比较寒冷干燥的时期;90年代降水增多、气温增高、蒸发量减少,到21世纪初,降水、气温均达到各年代最高值,蒸发量为各年代最小,拉萨河流域进入一个相对温暖湿润的时期;拉萨河径流量年际变化较小,其变化趋势与降水、气温基本一致,20世纪80年代径流量最小,之后逐年代增大,21世纪初,年、季径流量达到各年代最大.1983年全流域出现的干旱少雨天气,导致20世纪80年代拉萨河年和暖季径流略偏枯,其他时段年、季径流无明显的丰枯变化,处于一个比较平稳的状态;拉萨河流域降水量的大小直接影响着径流量的大小,且暖季降水在拉萨河年径流的形成上起主导作用;气温的显著升高和人类活动对下垫面条件的改变,削减了降水量增多、蒸发量减少对径流形成的有利影响.     

青海高原不同生态功能区气候突变时间的比较分析

根据地理位置和地貌特征将青海省划分为东部农业区、 环青海湖区、 三江源区和柴达木盆地4个生态功能区, 利用这4个生态功能区1961-2010年的月平均气温和降水量资料, 对年和四季的平均气温及总降水量进行了突变检测.结果表明: 4个生态功能区年平均气温和四季气温都呈显著的上升趋势, 其中冬季气温上升最明显, 其次为秋季, 春季和夏季相对较小.气温突变时间检测表明, 年平均气温为柴达木盆地的突变时间最早, 其次为东部农业区和环湖区, 三江源区突变时间最晚.不同生态功能区四季气温突变时间不尽相同.年降水量除柴达木盆地上升趋势明显外, 其余三个地区变化趋势都不明显; 四季降水量变化趋势除冬季降水量变化明显(除东部农业区)外, 其余三季变化趋势基本不明显.降水量突变信号较气温突变信号弱, 只有个别地区的个别季节降水量发生了突变.     

青藏高原雪水比例时空变化特征

为厘清青藏高原地区不同相态降水及其变化规律,本文基于第三极地区长时间序列(1979—2020年)高分辨率(1/30°,日)地面气象要素驱动数据集,采用基于表面高程和气象条件的雨雪识别方法,识别了青藏高原地区的降雨和降雪,分析了青藏高原雪水比例(SPR)的分布特征和时空演变规律。结果表明：(1) SPR空间分布差异显著,西高东低;(2) SPR整体呈下降趋势,平均以1.11%/(10 a)的速率显著降低;(3)冷、暖季均呈现降雨增加、降雪减少、SPR降低趋势,但暖季的变化速率和显著性高于冷季;(4)高原东西部降雪量在冷、暖季相当,高原中部以暖季降雪为主,高原暖季降雨量约占全年的90%,高原大部分地区暖季降雪占全年降雪的比例呈下降趋势(-0.29%/(10 a))。研究结果有望为区域气候变化和水科学研究提供科学依据。     

1961-2013年新疆不同时间尺度降水量的气候特征及其历史演变规律

利用新疆1961-2013年资料完整的89个气象观测站降水量资料, 应用数理统计、线性趋势、突变、小波分析等方法, 对新疆降水量的时空分布和变化特征以及突变性、周期性特征进行了分析. 结果表明: 新疆年降水量空间分布极不均匀, 大值区分布主要在天山山区及其两侧; 降水集中出现在春末至夏季, 其中, 7月在全年所占比例最大. 新疆及其各分区年降水量与降水量距平百分率均呈显著增加趋势, 不同于中国大部分区域同期呈显著减少或无明显线性变化趋势的现象, 增加速率与年降水量有关, 同时年际波动及阶段性变化明显; 四季降水量增加趋势的显著性不如年降水量, 空间分布上年和四季降水量均表现为大部分地区呈增加趋势, 且增加趋势冬季 > 夏季 > 春季 > 秋季. 新疆及天山山区年降水量在1987年发生了突变, 北疆在1984年发生了突变, 而南疆在1981-1986年期间发生了突变; 新疆及北疆年降水量具有3 a、6 a、8 a、11 a、18 a的波动周期, 天山山区存在6 a与10 a的震荡周期, 南疆波动周期为5 a、8 a、18 a, 四季降水量也存在不同的波动周期.     

1980-2012年青藏高原土壤湿度时空演变特征

基于美国气候预测中心（CPC）土壤湿度资料和80个青藏高原气象观测站的降水、气温资料,对青藏高原土壤湿度时空演变、突变,及土壤湿度与降水、气温的关系进行了分析.结果表明：青藏高原土壤湿度呈自东南向西北递减的分布特征,土壤湿度与降水量在空间上有很好的对应关系,在时间上存在2~4个月的时滞相关.1980-2012年高原土壤湿度呈显著增多趋势,土壤湿度变化发生突变的年份为2003年.在土壤湿度变化过程中,降水和气温的作用明显,5-10月降水量和1-6月气温是影响高原土壤湿度变化的主要因素.5-10月降水量决定了多水期的土壤湿度,而多水期土壤湿度和1-6月气温共同决定了少水期的土壤湿度.     

新疆阿图什市1950-2018年降水变化趋势分析

结合新疆阿图什市主要降水站点近68年降水数据,对其降水变化趋势进行分析。结果表明:阿图什市年降水量下降趋势明显,年降水递减率为6. 5 mm/a,非汛期降水有所增加,增加幅度较小;夏季降水的递减变化是年降水变化的主因,递减率为2. 9 mm/a,春季降水有所增加,但趋势不明显。综合全年降水量分析,年降水递减变化趋势较强,未来一段时间内区域年降水还将处于偏少阶段,应加强区域节水规划,降低降水偏少带来的干旱损失。     

珠江三角洲年际潮差长期变化趋势

对20世纪50年代以来珠江三角洲网河内17个主要控制水文站的年际潮差变化趋势进行了显著性检验和突变点分析.通过Trend Free Pre-Whitening方法削除了水文时间序列中的自相关成分,利用非参数的Mann-Kendall检验研究了珠江三角洲年均潮差的变化趋势,指出潮差在珠江三角洲的变化趋势存在着空间变异性.在网河内的中、上游河段,潮差呈现明显的增大趋势,且越往上游,潮差的增大趋势越为显著;而在下游的口门区,由于受到围垦等人类活动影响,大部分站点的潮差表现为显著的下降趋势.Pettitt检验的结果表明,珠江三角洲潮差发生突变的时间段主要在20世纪80年代,这基本与河网内大规模的无序采沙开始的时间是同步的,表明挖沙是引起珠江三角洲内潮差变异的主导因素.潮差显著增大的趋势表明航道网内潮流动力明显增强,这亦是近年来珠江三角洲咸潮频发的机理原因之一.     

1971-2015年青藏高原东北边坡降水特征及主要影响因子分析

利用1971-2015年青藏高原东北边坡20个站的降水观测资料和美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,分析了青藏高原东北边坡年、季降水量空间分布和变化趋势,并采用相关系数法分析和讨论其所受的影响因素。结果表明：青藏高原东北边坡地区的年、季平均降水量空间分布极为不均,总体上是从南向北递减,东北部最少;青藏高原东北边坡年、夏、秋季平均降水量北部呈上升趋势,南部呈下降趋势;青藏高原东北边坡地区年平均降水量呈下降趋势,气候倾向率为-3.1 mm·（10a）^-1,其中春、秋、冬季平均降水量呈上升趋势,夏季平均降水量呈明显下降趋势;青藏高原东北边坡地区年、季降水量的显著周期为2～3 a、4～5 a及10～15 a;南亚季风对青藏高原东北边坡地区降水量影响显著,为明显的正相关,西风指数对高原东北边坡地区降水量有一定影响,相关不是很明显,与其北部降水量呈正相关,南部降水量呈负相关。     

1961 - 2018年青海高原昼夜雨量时空变化特征分析

基于青海高原1961 - 2018年47个气象站昼夜雨量数据, 分析了青海高原及各生态功能区的昼夜雨量及雨日的时空变化特征。结果表明： 近58年来, 青海高原昼夜雨量空间分布基本一致, 总体表现为东南向西北减少, 夜雨日多于昼雨日分布。青海高原昼夜雨量总体均呈增多趋势, 昼雨量的增加速率大于夜雨量; 从空间分布来看, 柴达木盆地西部、 东部农业区大部及青南牧区南部少数地区昼夜雨量呈减少趋势, 而柴达木盆地东部、 环青海湖地区、 青南牧区大部昼夜雨量均呈增多趋势。青海高原昼雨日略有增加, 夜雨日有减少趋势; 在地域上, 柴达木盆地昼夜雨日增多趋势明显, 而东部农业区昼夜雨日减少趋势明显。青海高原昼夜雨量分别呈2 a、 3 a的周期。近58年来, 青海高原、 东部农业区、 环青海湖地区、 柴达木地区昼雨量均无明显的突变现象, 仅青南牧区昼雨量在2003年前后存在明显突变现象; 青海高原、 东部农业区、 青南牧区夜雨量无明显突变现象, 环青海湖地区、 柴达木盆地夜雨量分别在1979年、 2003年出现了突变现象。     

青藏高原及其毗邻地区降水中稳定同位素成分的经向变化

分析了从南亚经青藏高原到毗邻的我国西北地区一个经向剖面上降水中稳定同位素成分的时空分布以及与温度、降水量、水汽来源的关系.在青藏高原南部和南亚,温度效应均不存在.在所统计的站点中,大约一半的取样站具有降水量效应,但降水中稳定同位素比率的季节变化并不与降水量强度的变化相一致.在季节变化中,δ¹⁸O的最大值往往出现在雨季到来之前的春季,最小值则出现在雨季后期或雨季结束的秋季.在青藏高原中、北部和毗邻的我国西北地区,各取样站均具有显著的温度效应,且降水中δ¹⁸O的季节变化与温度的季节变化几乎一致.说明在这些地区,温度是制约降水中稳定同位素变化的主要影响因子.由于来自源区水汽的直接凝结,南亚地区降水中平均稳定同位素成分相对较重.稳定同位素比率的季节差异较小;从青藏高原南坡的坚景到唐古拉山,由于翻越喜马拉雅山时水汽受强烈的洗涤作用,降水中稳定同位素比率急剧减小,达经向分布中δ¹⁸O的最低值段;从31°N到青藏高原北部,降水中稳定同位素比率随纬度而增大,并最终过渡到与我国西北地区降水中稳定同位素比率的变化型相类似.     

青藏高原湖泊变化遥感监测及水量平衡定量估算研究进展

青藏高原湖泊是气候变化的重要指示器,20世纪90年代中期以来,在暖湿化环境下降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征。值得注意的是,湖泊水位变化的空间分布特征和西风带及印度季风带影响区的降水量变化具有高度的空间一致性。严酷的自然环境导致对青藏高原内陆湖泊的实地观测变得难以企及,而遥感技术的发展正好可以克服以上局限,该技术已经成为青藏高原湖泊变化监测的主要研究手段。本文围绕遥感监测技术与方法,综述了青藏高原湖泊面积、水量、冰物候、水体参数以及水量平衡定量估算等方面的研究进展。部分研究以流域为尺度应用多源遥感与水文模型进行水量平衡定量评估,结果表明青藏高原内陆地区的湖泊水量增加的主要贡献因素是降水增多,而冰川融化、冻土消融及其他因素的贡献程度却相对较小。当前,学术界一般认为：大尺度的降水年代际变化是青藏高原湖泊近期变化的主要原因,而冰川冻土加速消融又进一步加速湖泊扩张或抑制了部分湖泊收缩。过去,关于青藏高原湖泊变化的气候响应机制研究大多停留在对降水、蒸发、温度、风速、冰冻圈融化等气候因素的定性描述上;现在,在湖泊水量平衡方面,越来越多的研究开始在定量化方面取得进展;将来,随着更多遥感数据的开放共享,以及更多水文与气象站点的投入使用,将为青藏高原湖泊的水量平衡定量研究提供更好的数据条件。     

我国西南山区降雨侵蚀力时空变化趋势研究

降雨是我国西南山区土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,研究降雨侵蚀力的时空变化趋势对我国西南山区土壤侵蚀的监测、评估、预报和治理具有重要意义。利用1960—2009年129个气象站逐日降雨量资料,计算出西南山区各气象站逐年降雨侵蚀力。采用趋势系数、气候倾向率和克吕格插值等方法对西南山区降雨侵蚀力50年来的时空变化趋势进行了探讨。结果表明:西南山区降雨侵蚀力空间分布特征与年降水量的空间分布特征一致;西南山区西北部的青藏高原区域降雨侵蚀力年际变化明显,变差系数Cv一般高于0.40;西南山区大部地区降雨侵蚀力呈上升趋势,说明由降雨侵蚀力引起的土壤侵蚀风险在增加,但在成都平原附近降雨侵蚀力在明显下降;降雨侵蚀力变化趋势系数随海拔高度升高而不断增加,在海拔2 500 m以上地区尤为明显,西南山区西北部的高海拔地区海拔高度对降雨侵蚀力增加具有放大效应。     

ENSO年代际变化对全球陆地生态系统碳通量的影响

使用动态植被陆面模式AVIM2,以NCEP (National Centers for Environmental Prediction)再分析气象资料作为大气强迫场,模拟了1953-2004年全球陆地生态系统净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP) 的空间分布及时间变化特征。结果得到,1953-2004年陆地生态系统NPP和NEP全球总量52 a的C平均值分别为65 Pg/a和1.2 Pg/a,NPP呈明显的上升趋势,而NEP的上升趋势不明显。虽然NPP和NEP的年代际增长趋势不同,但是在20世纪70年代中期,NPP和NEP的年代际变化都出现了一个明显的突变,突变点后的增长趋势都没有之前的增长趋势高。这是由于太平洋的年代际振荡(PDO)冷暖位相影响了厄尔尼诺与南方涛动（El Nin~o Southern Oscillation,ENSO)的年代际变化,对NPP和NEP的年代际变化也产生了重要的影响。1976年以前PDO处于冷位相年,增加了ENSO冷位相的强度和频率,使热带地区的气候偏凉爽湿润,从而利于NPP和NEP趋势增长,而1976年以后PDO进入暖位相年,El Nin~o发生频繁,赤道地区多为干热的气候异常,会降低NPP和NEP的增长趋势。     

1961-2012年辽宁省极端气温事件气候变化特征

利用辽宁省52个气象台站逐日平均气温、 最高气温和最低气温数据, 使用国际通用的10种极端气候指数, 研究了1961-2012年辽宁省极端气温事件的气候变化特征. 结果表明: 年平均极端气温事件空间分布存在明显的地区差异. 时间尺度上, 1961-2012年辽宁省年及四季极端暖事件(暖昼日数、 暖夜日数、 夏季日数、 热带夜数和热浪持续指数)呈增加趋势, 极端冷事件(冷昼日数、 冷夜日数、 结冰日数、 霜冻日数和寒潮持续指数)呈减少趋势; 极端暖事件在20世纪90年代中期开始明显增加, 极端冷事件在20世纪80年代末期开始显著减少; 极端暖事件的变化速率要小于极端冷事件. 辽宁省气温日较差有增大的趋势, 极端暖(冷)事件的增加(减少)在秋季(冬季)最为显著. 空间变化上, 极端气温事件在全省基本都呈一致的增加或减少的分布. 多数极端气温事件均存在8 a左右的周期, 检测到的突变的时间大致在20世纪80年代中期到90年代末期. 20世纪80年代末期辽宁省气候变暖后, 极端暖事件和冷事件均有明显的增加和减少.     

1961-2010年青藏高原降水时空变化特征分析

利用青藏高原69个气象台站的降水量资料,采用旋转经验正交函数分析（REOF）、线性趋势分析和累积距平法,系统地研究了1961-2010年青藏高原降水的时空变化规律,揭示了青藏高原不同区域降水变化的差异性.研究表明：近50 a来青藏高原降水量总体呈现增加趋势,增长率为6.7 mm·（10a）^-1;青藏高原降水季节分配极不均匀,雨季和旱季非常明显,雨季降水占有主导作用;青藏高原降水由东南向西北递减,而且年际变化具有一定的多元化特征;青藏高原降水量变化空间分布差异显著,采用REOF法将整个高原划分为10个小区,每个小区降水变化都具有不同的特征,除了青海东北部区和青海东南部-川北区降水呈减少趋势外,其他8个小区降水均呈增加趋势.     

青藏高原东北部寒潮次数时空变化特征研究

基于青藏高原东北部1961 - 2015年68个国家气象站点的逐日气温观测资料, 统计了各站月、 季、 年不同时间尺度的寒潮次数, 并用气候诊断方法分析了寒潮次数时空变化特征。结果表明： 在时间尺度上, 20世纪60年代至21世纪00年代, 寒潮各年代的年平均次数大致经历了“多 - 多 - 多 - 多 - 少”的变化过程; 1961 - 2015年青藏高原东北部寒潮年次数的平均值为2.6次, 以0.192次·（10a）^-1速率呈显著的减少趋势; 1981年为突变点, 2005 - 2015年为显著的减少时段, 而1961 - 2004年为较弱的减少时段; 春、 秋、 冬三季寒潮次数的平均值分别为0.7、 0.7、 1.2次, 秋季减少趋势通过了显著性检验, 2月和11月减少的趋势最为明显。在空间尺度上, 年度、 春季、 秋季寒潮次数显著减少的站点数量分别达19、 44和21个。寒潮年次数减少的这种变化特征与青藏高原地区20世纪80年代气候变暖以来气温明显升高的趋势基本一致。     

我国过去50a来降水变化趋势及其对水资源的影响(Ⅱ):月系列

应用全国范围内的678个气象站1951-1998年长系列逐月降水资料, 用线性回归方法研究降水量的变化趋势, 同时结合长江、黄河和松花江主要控制水文站同期的径流资料, 研究径流对气候变化的响应. 结果表明: 降水的年内变化表现出较大的区域特性, 最显著的变化特点是秋冬季 (8～12月) 东部地区降水量普遍减少, 1～3月江南地区降水有增加趋势. 气候的上述变化趋势对我国干旱的西北地区有利, 该区河流径流量有明显增加; 另一方面, 夏季降水的增加可能会导致洪水事件的濒发, 与此同时, 降水量的年内不均匀变化, 特别是在 8～12月长时间的降水减少趋势, 导致枯水期径流的减少, 从而加剧秋冬季水资源的供需矛盾. 长江、黄河和松花江主要控制水文站6个站1～4月径流基本上表现为增加趋势, 而6～12月大多表现为减少趋势, 只有黄河上游唐乃亥站6月, 长江下游大通站7月和松花江哈尔滨站8月径流为增加; 另外, 气候变暖使发源于青藏高原的长江(宜昌站3、 4月)和黄河上游(唐乃亥站4～6月)的春季的融雪过程提前, 融雪期径流增加.