气候变暖背景下祁连山区秋季层状云变化特征

利用祁连山区及周边29 个气象观测站近41 年秋季云形状和气温观测资料, 分析了祁连山区秋季层状云出现频率的空间分布与时间变化特征, 探讨了秋季层状云出现频率与气候变暖的关系, 并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料, 对祁连山区秋季层状云的环流特征和水汽输送进行了分析。结果表明:①祁连山区秋季层状云出现频率为8%～26%, 呈西少东多的空间分布。②近41 年来, 祁连山区秋季增温1.2℃, 气温变化的倾向率为0.29℃/10a, 80 年代中期以后发生了增温的突变。③祁连山区秋季层状云的出现频率呈明显的减少趋势, 近41 年来减少约11%, 倾向率为-2.7%/10a, 尤其在20 世纪80 年代中期以后与同期祁连山区显著增温相对应, 层状云出现频率减少更为明显, 层状云出现频率与气温呈明显的反相变化趋势。④在气候变暖的背景下, 祁连山区的层状云出现频率减少, 减少的幅度从西北向东南递增。当祁连山区秋季平均气温在升高1℃ 时, 祁连山区层状云出现频率减少2%～10%, 祁连山西段、中段减少2%～4%, 祁连山东段减少4%～10%。⑤祁连山区秋季层状云偏多与偏少年在欧亚500 hPa 环流场上存在明显的差异, 层状云偏多年, 极涡向亚洲北部伸展, 东亚大槽较偏弱, 乌拉尔山高压脊偏强, 脊前偏北气流引导极地冷空气沿偏西北路径向中国西北地区输送, 中亚地区到高原上不断有低值系统发展东移, 同时南支槽加强, 来自阿拉伯海、南海、东海的暖湿气流向内陆地区的输送明显加强, 与进入高原北部的冷空气交绥, 从而使祁连山区层状云出现频次增多;层状云偏少年, 中亚-中国西北地区暖性高压异常加强, 东亚大槽偏强, 冷空气活动路径偏东, 亚洲大陆至西太平洋冬季风特征明显, 偏北风加强, 不利于东南暖湿气流向西北内陆地区的输送, 冷暖气流在祁连山区交绥次数减少, 从而使祁连山区层状云出现频次减少。⑥印度洋沿孟加拉湾的向北的水汽输送, 副热带西太平洋的偏东气流在南海和中南半岛附近转为向北的水汽输送, 地中海、里海的西风带纬向水汽输送是3支影响祁连山区秋季层状云多寡的水汽输送通道, 进而对祁连山区秋季降水产生影响。     

气候变暖背景下祁连山区夏季积雨云变化特征

利用祁连山区及其周边26个气象观测站1961-2005年夏季积雨云形状和气温观测资料,采用线性趋势分析、墨西哥帽小波分析等方法,分析了祁连山区夏季积雨云出现频率的空间分布与时间变化特征,探讨了与气候变暖的关系,并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料,对祁连山区夏季积雨云的环流特征进行分析.结果表明:①祁连山区夏季积雨云出现频率明显高于河西走廊和柴达木盆地.②祁连山区夏季平均气温呈逐年上升趋势,20世纪90年代以来,上升趋势更为明显.祁连山区夏季积雨云出现频率明显减少,近45年来祁连山区夏季积雨云出现频率减少近8%.③在3和20年尺度上,祁连山区夏季气温和积雨云出现频率为反相位变化结构为主;在气温振荡最强的10a时间尺度上,20世纪80年代初期以前2者为反相位关系,而之后随着祁连山区显著增温,2者则呈现出同相位变化特征.④在年代际尺度和年际尺度上,祁连山区夏季气温和积雨云出现频率均为显著的负相关关系.分析表明,在气候变暖的背景下,祁连山区和河西走廊的夏季积雨云出现频率减少,而柴达木盆地为增多.⑤祁连山区夏季积雨云出现频次的多少,是对欧亚500hpa环流异常的响应.     

气候变暖背景下祁连山区春季积雨云变化特征

利用祁连山区及其周边26个气象观测站1961-2005年春季云形状和气温观测资料,采用线性趋势分析、小波分析等方法,分析了祁连山区春季积雨云出现频率的空间分布与时间变化特征,探讨了与气候变暖的关系,并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料,对祁连山区春季积雨云的环流特征进行分析。结果表明:① 祁连山区春季积雨云出现频率在20%～24%,为河西走廊和柴达木盆地的3～6倍,山区东、南侧多于西、北侧,与该区大气水汽含量分布呈现相一致。② 近45年来,祁连山区春季平均气温增温0.9 ℃,气温变化经历了低—高—低—高的4个变化阶段,气温变化的倾向率为0.18 ℃/10a。③ 近45年来,祁连山区春季积雨云出现频率与同期气温变化反相,经历了多—少—多—少4个变化阶段,总体呈弱的减少趋势,倾向率为0.2%/10a。④ 在25a时间尺度上,祁连山区春季气温和积雨云出现频率为反相位变化结构为主,表明在长期气候变化上,气温偏低时期对应积雨云出现偏多时期,气温偏高时期对应积雨云出现偏少时期。⑤ 祁连山区春季积雨云偏多与偏少年在欧亚500 hPa环流场上存在明显的差异,积雨云出现频次的多少是对欧亚500 hPa环流异常的响应。     

红水河流域2009年后汛期8～10月降水偏少环流特征分析

选用国家气象局气候中心系统诊断预测室每月提供的500百帕环流指数、环流特征量资料等资料,对2009年红水河流域8～10月份降水偏少成因的主要环流特征进行分析,得出2009年8～10月500百帕亚洲地区中高纬以纬向环流为主;极涡中心偏向东、西半球,强度比常年偏强,位置偏北,不利于冷空气南下到低纬地区。南海夏季风爆发及结束时间比多年平均偏晚,强度较常年偏弱;副高位置偏西、偏北,强度偏强;热带气旋活动路径偏西、偏北。在这种大型环流形势的配置下,使得低纬大部地区产生较大降水的条件受阻,是造成红水河流域后汛期降水偏少的主要原因。     

近50年来祁连山冰川变化——基于中国第一、二次冰川编目数据

基于修订后的祁连山区第一次冰川编目(1956-1983年)和最新发布的第二次冰川编目数据(2005-2010年),对祁连山区冰川变化进行分析。结果表明:1祁连山区现有冰川2684条,面积1597.81±70.30 km2,冰储量约84.48 km3。其中,甘肃省和青海省各有冰川1492条和1192条,面积分别为760.96 km2和836.85 km2。2祁连山区冰川数量和面积分别以面积1.0 km2的冰川和面积介于1~5 km2的冰川为主;冰川平均中值面积海拔为4972.7 m,并自东向西由4483.8 m逐渐上升为5234.1 m。3疏勒河流域冰川面积和冰储量最大,占祁连山冰川总量的31.91%和35.11%;其次是哈尔腾河流域,巴音郭勒河流域冰川面积最小,为2.20 km2;黑河流域是祁连山区冰川平均面积最小的四级流域,冰川平均面积仅0.21 km2。4近50年间祁连山冰川面积和冰储量分别减少420.81 km2(-20.88%)和21.63 km3(-20.26%)。面积1.0 km2的冰川急剧萎缩是该区冰川面积减少的主要原因,海拔4000 m以下山区冰川已完全消失,海拔4350~5100 m区间冰川面积减少量占冰川面积总损失的84.24%。冰川数量和面积在各个朝向均呈减少态势,其中朝北冰川面积减少最多,朝东冰川面积减少最快,而西北朝向冰川变化最为缓慢。5祁连山冰川变化呈现明显的经度地带性分异,东段冰川退缩较快,中西段冰川面积减少较慢。     

中国西北地区大范围极端高温事件的大气环流异常特征

 利用中国西北5省(区)90个台站1961—2005年的逐日气温资料,分析了西北五省(区)发生大范围极端高温事件时的大气环流异常特征。结果表明,当出现大范围极端高温事件时,100 hPa南亚高压强度偏强并北移至西北地区上空,副高脊线偏北,同时500 hPa高度场上有一与温度暖中心相匹配的闭合高压单体控制着西北地区,西北地区上空大气高(中低)层为负(正)温度距平。此外,西北地区上空下沉气流强度明显偏强,下沉运动加强中心在300 hPa高度左右。与此同时,除了新疆西南部,西北其他地区的散度场形势都是大气上层辐合,下层辐散,并且辐合辐散强度都偏强,其中的辐合带主要位于150～300 hPa高度,辐合中心及其加强中心在200 hPa高度左右。     

祁连山空中云水资源开发利用研究综述

分析了祁连山空中云水资源开发利用的科学重要意义,介绍了空中云水资源开发利用研究的国际现状,系统概括了国家科技攻关计划重大项目"祁连山空中云水资源开发利用研究"在地形云野外科学试验、云水资源监测方法、地形云形成物理模型、云水资源和地面降水的分布特征及影响机制、地形云的微物理特征、祁连山人工增雨概念模型等方面取得的最新研究进展,初步评估了祁连山区人工增雨的效果和效益,讨论了祁连山空中云水资源开发的一些科学问题.     

云南省2009/2010年秋冬季罕见干旱诊断分析

利用气候诊断方法,对云南省2009/2010年秋冬季干旱的成因进行初步分析。结果表明:云南出现严重干旱与西太平洋副高、西风带环流等大气环流系统出现异常有直接关系。副高出现明显异常,较常年同期偏强、偏西,700hPa流场上孟加拉湾长时间为东北气流控制,不利于将暖湿气流输送到云南;2009/2010年秋冬北半球500hPa极涡偏于西半球,强度偏弱,不利于冷空气向云南输送,由于冷空气和暖湿气流的输送都受到阻碍,冷暖空气难以在云南上空交汇;云南上空为较干燥的气流控制、云南及孟加拉的OLR值偏高,对流活动受到抑制,降水云系偏少等是云南降雨异常偏少,高温干旱的重要原因。     

祁连山区近50a来的气温序列及变化趋势

利用河西祁连山区东段乌鞘岭、中段祁连和西段托勒气象站20世纪50年代以来的气温观测资料分别建立了祁连山区东段、中段和西段三个区域的年及冬季(11~2月)、春季(3~5月)和夏秋季(6~10月)的气温时间序列,并对其变化特征和趋势进行了分析研究。结果表明:祁连山区的平均气温的变化既与全球升温存在着某种程度的一致性,又有着鲜明的区域和季节差异,具体表现为:冬季(11~2月)平均气温序列的上升趋势较年平均气温和其它季节平均气温更为显著,并且20世纪90年代为近50a来最暖的10a;总体上祁连山区的平均气温呈不连续地缓慢地波动状上升趋势,但升幅不是很大。因此,预计祁连山区平均气温的这种变化对出山径流将不会产生大的影响。     

北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响

利用西北地区东部沙尘暴日数资料、北极涛动指数资料、东亚高低空大气环流形势场资料,分析了沙尘暴日数与北极涛动的关系,进而研究了北极涛动异常年东亚大气环流分布特征,探讨了北极涛动影响西北地区东部沙尘暴的可能途径。结果表明：西北地区东部沙尘暴频次呈波动减少之势,20世纪80年代中期发生气候突变;北极涛动指数与西北地区东部沙尘暴频次显著负相关,二者年际、年代际变化都有较好的应关系,北极涛动正位相年,西北地区东部沙尘暴偏少,反之亦然。究其原因：北极涛动异常对东亚冬季风强度、东亚高低空气压场、风场分布形势有重要影响：北极涛动正位相年,东亚冬季风、蒙古高压均偏弱;500 hPa高度场上,春季西风带纬向环流占优势,极涡面积偏小,强度偏弱,贝加尔湖阻塞高压异常强盛,蒙古国及我国华北和西北地区位于贝加尔湖阻塞高压底部的暖区里,地面至高空西北风偏弱;在这种形势下,整个中高纬度冷空气势力较弱,活动次数偏少,不利于大风、寒潮天气的发生,因此沙尘暴频次也偏少。而北极涛动负位相年基本相反。     

2001—2017年祁连山积雪面积时空变化特征

科学监测祁连山积雪面积及变化特征对该区域气候研究、雪水资源开发利用、环境灾害预报及生态环境保护等具有重要意义。基于2001—2017年MOD10A2积雪产品和气象数据,分析祁连山积雪面积动态变化特征及与气温降水关系。结果显示:(1) 2001—2017年祁连山积雪面积年际波动趋势较大,呈减小趋势,多年平均积雪面积约为5×104km2,占祁连山总面积的25. 9%;年内变化成"M"型,即在一个积雪年中有两个波峰和波谷,波峰出现在11月和1月,波谷出现在7月;季节变化波动趋势较大,夏冬季积雪面积减小趋势大于春季,秋季呈现略微增加趋势。(2)祁连山区积雪面积主要分布在3 000～4 000 m及4 000～5 000 m,积雪覆盖率随着海拔上升呈现逐渐增大的趋势;祁连山区不同坡向积雪覆盖面积差异较大,积雪覆盖率差异较小;积雪频率高值区呈典型的条带状分布,与祁连山地形相一致,呈西北—东南分布,且分布西部大于东部。(3)初步分析认为祁连山积雪面积变化对气温要素更敏感。     

祁连山北麓地貌信息熵与山体演化阶段分析

利用定量化的手段分析地貌演化的阶段和趋势,是地貌学研究领域的一个重大的理论课题。在地理信息系统软件ArcGIS和ArcView的支持下,利用数字高程模型提取祁连山北麓的河网和流域。利用Strahler积分计算了各个流域的地貌信息熵,按照主夷平面的高度将祁连山北麓的各个流域分为不同的部分,它们具有不同的地貌信息熵值。结果显示,祁连山地区正在进入戴维斯侵蚀旋回的幼年期阶段。     

祁连山冰川服务价值评估及其时空特征（英文）

Glaciers provide essential resources and services for human well-being and socio-economic development in arid regions. It is of great significance for regional socioeconomic sustainable development and environmental protection to conduct a glacier service value assessment and to analyze its spatiotemporal characteristics. Based on the first and second Chinese glacier inventories of the Qilian Mountains, a glacier service value evaluation system was established. Then the glacier service value and its spatiotemporal variation were assessed by combining the methods of unit area service price, value equivalent factor, and the glacier service value change index(GSCI). Three key results were obtained.(1) The total service value of glaciers in the Qilian Mountains for 2016 was 24.354 billion yuan. The main services provided were climate regulation and runoff regulation, which accounted for 60.58% and 33.14% of the total service value, respectively. Minor services were freshwater supply and hydropower, which accounted for 3.47% and 1.75% of the total value, respectively. The value of other types of services was about 0.259 billion yuan.(2) Among the various river systems in the Qilian Mountains, the Shule River basin had the highest glacier service value(7.771 billion yuan, 31.91%), followed by the Haltang River basin(4.321 billion yuan, 17.74%) and the Beida River basin(3.281 billion yuan, 13.47%). In terms of administrative divisions, the glacier service value of the Qilian Mountains in Qinghai Province was 1.138 billion yuan higher than that of Gansu Province at 11.608 billion yuan, of which the services in the Haixi Mongol and Tibetan Autonomous Prefecture and Jiuquan City were valued at 11.124(45.68%) and 7.758(31.86%) billion yuan, respectively.(3) During the period from 1956 to 2010, the service value of glaciers in the Qilian Mountains declined by 435 million yuan, with an acceleration in the decreasing trend from west to east.     

祁连山东部188 a上年8月至当年6月降水量的树轮重建

 通过在祁连山东部互助地区采集的油松样本,建立标准树轮（STD）年表,重建该地区近188 a上年8月到当年6月的降水,解释方差为48.8%。根据重建结果,历史上的湿润时期有1850s—1860s、1930s末—1950s、1970s—1990s以及2000s;干旱时期有1830s—1840s、1900s、1920s,其中1920s的干旱在北方大范围内普遍存在。根据本文重建结果与周围地区降水和PDSI重建比较,发现该地区降水变化与贺兰山地区干湿变化最为相近,尤其是1940s以前,在1940s之后与青海省德令哈和祁连山中西部地区的重建结果更为相似。因此推测,祁连山东部地区在1940s前后受不同的气候类型主导。     

景电灌区移民对祁连山植被恢复的相对生态价值

近些年来,生态系统的服务价值研究已成为生态学以及生态经济学领域中的一个热点问题。祁连山被称为伸进西北干旱区的一座湿岛,在我国“一带一路”建设中占有重要地位。景电灌区兴建以来从祁连山移出了大量农牧民。那么,景电灌区移民对祁连山植被恢复的生态价值如何呢？以景电灌区移民涉及到的祁连山东端景泰、古浪、天祝3县山区为研究区,用价值工程方法对从祁连山区向景电灌区移民退耕退牧还林还草的生态价值做了分析,并与模型因子当量法的计算结果进行了比较。结果表明：祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态价值为37.458 1×10⁸元。其中,退耕还林还草的生态价值为37.438 6×0⁸元,退牧后草场植被盖度增加的生态价值为194.79×104元。计算结果为用COSTANZA和谢高地模型因子当量法计算得的祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态服务价值40.054 0×0⁸元的93.52%。两种方法计算结果祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态价值为景电工程年总成本1.45×0⁸元的25.8~27.6倍。两种计算结果一致表明,景电灌区生态移民对祁连山植被恢复的生态价值十分突出。由此也可以看出,COSTANZA和谢高地模型因子当量法适用于祁连山的生态服务价值分析。     

1979-2016年祁连山地区大气水汽含量时空特征及其与降水的关系

采用1979-2016年ECMWF1.5°×1.5°逐月再分析资料及同期37个气象站点的降水资料,利用一元线性回归、累积距平、Kriging及IDW（反距离加权）等方法分析了祁连山地区大气水汽含量时空分布特征、降水转化率空间变化规律以及风场分布规律,并对比分析了中国西部不同地区降水转化率的变化趋势。结果表明：（1）1979-2016年祁连山地区大气水汽含量整体呈增加趋势,且季节变化明显。其中夏季是各层大气水汽含量最多的季节,高达329.24 mm,占多年平均大气水汽含量的48.1%。（2）近38 a来,祁连山地区的大气水汽含量呈东南多、西北少的空间分布,且随海拔的升高而逐渐减少,整层大气水汽主要集中在5 000 m以下。（3）祁连山地区的降水转化率从空间上表现出由东向西递减的趋势,说明该地区空中云水资源的开发潜力自东向西逐渐增强,空中云水资源的开发潜力区域差异明显;季风所携带的水汽对其影响区域的降水贡献率较高,西风所携带的水汽则对其影响区域的降水贡献率较低。（4）中国西部地区降水转化率呈向心式递减的趋势,且区域空间波动较大。     

基于 SRP 概念模型的祁连山地区生态脆弱性评价

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度（SRP）概念模型,从地形、气候、植被和社会经济 因子选取 8 个评价指标,利用遥感和 GIS 技术,采用主成分分析方法求取权重,对祁连山地区启动 水源涵养区生态环境保护和综合治理规划研究前后近 10 a 的生态脆弱性程度进行系统、定量地评 估,旨在揭示生态脆弱性的分布特征、时空演变及动因,为区域生态保护、资源利用和可持续发展 提供参考。结果表明：（1）从研究区生态脆弱性分布来看,祁连山地区主要以轻度和重度脆弱为 主,脆弱性程度从西北向东南地区逐渐减弱,西北地区植被覆盖度小,海拔高,生态环境较为恶劣 是导致脆弱性程度较高的原因;（2）祁连山地区 3 期生态脆弱程度呈逐渐下降趋势,综合指数分别 为 3.307、3.118 和 3.103;2005 年 生 态 脆 弱 性 较 高 ,极 度 脆 弱 面 积 为 28 610 km²,2010 年 下 降 为 11 723 km²,2015 年降低为 6 174 km²,极度脆弱面积逐渐减少;（3）从祁连山地区生态脆弱性演变动 因来看,8 个指标对生态脆弱性影响均较为显著,但在不同的时间影响程度各不相同,2005—2015 年 3 期数据中对生态脆弱性影响最大的均为植被指数,降水次之,地形因子影响最小。总体来看, 近年来祁连山地区生态脆弱性程度有所降低,但仍然需要加强保护力度,促进生态环境可持续 发展。     

Movement and variation of four typical glaciers in the Qilian Mountains, northwestern China

We selected four typical glaciers in the Qilian Mountains and investigated their movements and variation using advanced technologies such as remote sensing,photographic measurements,and global positioning systems.The velocity of glacier movements in the Qilian Mountains is relatively low,and there has been no significant variation during the past 50 years.Glacier motion has maintained a normal style.The movement velocity of Laohugou Glacier No.12 presented a decreasing trend(by 48%) from 1960 to 2012.The movement velocity of the Qiyi Glacier also presented a decreasing trend(by 48.1%) from 1958 to 2012; it decreased by 29.4% from 1958 to 1977 and by 26.5% from 1977 to 2012.Therefore,the Qiyi Glacier's movement velocity varied greatly over the earlier 20 years(1958–1977),but presented a small decreasing trend during the latter 30 years(1977–2012).By comparing the movement velocity variation of these typical glaciers,we determined that the extent of variation was consistent among large glaciers(such as Laohugou Glacier No.12) and small glaciers(such as the Qiyi Glacier and Yanglonghe Glacier No.5),despite their different sizes.