东北地区1965-2015年干湿变化特征分析

本文利用1965-2015年东北地区71个气象站的日平均气温、降水量数据,通过计算干湿指数,利用趋势分析方法对东北地区51 a来干湿时空变化特征进行分析,主要得出了以下结论:东北地区1965-2015年气温上升变化显著,并在未来的一段时间内也将呈上升趋势,在一定程度上能增强光合作用和增加农作物生长所需积温;东北地区降水波动变化显著;东北地区干旱化趋势显著,且以黑龙江省干旱为主,该变化在一定程度上将对水稻、大豆、玉米等主要经济农作物生长产生不利的影响。     

气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

全国大部降水偏少江南、华南干旱持续

2007年11月,全国平均降水量为10.1mm,较常年同期(18.2mm)偏少8.1mm,为1989年以来历史同期最少值.山东11月区域平均降水量为1951年以来历史同期最少值,贵州、陕西为次少值.全国平均气温为3.1℃,较常年同期(2.1℃)偏高1.0℃.东北南部、华北中南部、黄淮、江汉、四川盆地等地出现大雾天气;东北地区出现入冬以来第一场明显降雪天气;云南德钦普降暴雪,遭受严重雪灾;江南、华南等地干旱持续发展. 1 天气概况     

全国大部降水偏少 江南、华南干旱持续——2007年11月——

2007年11月,全国平均降水量为10.1mm,较常年同期(18.2mm)偏少8.1mm,为1989年以来历史同期最少值。山东11月区域平均降水量为1951年以来历史同期最少值,贵州、陕西为次少值。全国平均气温为3.1℃,较常年同期(2.1℃)偏高1.0℃。东北南部、华北中南部、黄淮、江汉、四川盆地等地出现大雾天气;东北地区出现入冬以来第一场明显降雪天气;云南德钦普降暴雪,遭受严重雪灾;江南、华南等地干旱持续发展。1天气概况1.1全国大部地区降水量较常年同期明显偏少11月,全国平均降水量为10.1mm,较常年同期(18.2mm)偏少8.1mm,为1989年以来历史同期最少值。月降…     

开鲁县1954—2011年降水日数及降水量变化分析

利用开鲁气象站1954—2011年逐日降水量数据,分析了近58a降水量和降水日数的年、季变化趋势和气候倾向率以及4—10月不同等级降水日数和降水量的比例。结果表明:(1)开鲁58a平均年降水量为332.5mm,年平均降水日数64d,占全年总日数的17.5%,日降水量强度仅5.2mm;(2)年降水量与降水日数呈显著的正相关关系,降水日数多,降水量则多;(3)近58a年降水日数和降水量均呈显著的减少变化趋势,降水日数减少1.8d/10a,降水量减少13.2mm/10a;特别是1999—2011年日降水强度明显减小,年平均降水量仅277.5mm,比前45a平均减少了2成,春夏季干旱突出;(4)降水量和降水日数季节分配不均,夏季降水量占全年的70.3%,雨季集中,旱季明显;(5)作物生长季(4—10月)降水量级少,有效降水日数少,因此,发生干旱的概率高,特别是季节连旱,不利于作物的生长发育,严重制约着农牧业生产的发展。     

东北地区春季透雨早晚年的环流特征及与前期海温的关系

利用1960—2017年4—5月东北地区109个代表站点逐日降水量资料,NCEP/NCAR-I月平均再分析资料(位势高度场、风场等数据),以及NOAA重构的月平均海温资料,分析了东北地区春季透雨出现典型早、晚年的环流特征及与海温的关系.结果表明:(1)典型透雨偏早年的日期集中在4月中下旬,偏晚年的日期集中在5月中下旬....     

内蒙古夏季不同气候区短时强降水检验及制定

利用1991—2015年夏季(6—8月)内蒙古地区111个国家气象站小时降水量资料,对内蒙古不同气候区(极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润)短时强降水(1 h降水量≥20 mm)进行检验分析,采用累积概率方法定义内蒙古夏季不同气候区短时强降水。检验结果表明:内蒙古地区年平均降水量和小时降水量极值自西部极干旱区向东部半湿润、湿润区递增,高值区位于大兴安岭东部,次高值区位于阴山山脉以南。内蒙古极干旱区小时降水量极值低于20 mm,半湿润区和湿润区小时降水量极值高于50 mm,个别站点甚至达到100 mm以上。但在半湿润区和湿润区东部小时降水量超过20 mm年平均发生仅为1次,其余地区均1次。在内蒙古极干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区小时降水量分别达到6.1、9.8、12.5、15.2和14.3 mm·h~(-1)属于极端降水事件,小时降水量≥20 mm不宜作为内蒙古短时强降水定义。综合上述研究,结合内蒙古地区地形、地貌等因素,将内蒙古极干旱区和干旱区短时强降水定义为5 mm·h~(-1),半干旱区、半湿润区和湿润区短时强降水定义为10 mm·h~(-1)。     

南方遭受严重旱灾 大雾频发影响交通——2007年11月——

2007年11月,全国平均气温为3.1℃,较常年同期(2.1℃)偏高1.0℃.全国平均降水量为10.1mm,较常年同期(18.2mm)偏少8.1mm,为1989年以来历史同期最少值.山东11月区域平均降水量为1951年以来历史同期最少值,贵州、陕西为次少值.月内,江南、华南等地干旱持续发展;东北南部、华北中南部、黄淮、江汉、四川盆地等地出现大雾天气;东北地区出现入冬以来第一场明显降雪天气;云南德钦普降暴雪,遭受严重雪灾.     

第三讲:干旱气候与农业

一、干旱区的分布及其在农业生产中的地位通常将年降水量<200(或250)毫米的地区划为干旱区,年降水量200(或250)—500毫米的地区划为半干旱区,年降水量500—600毫米的地区划为半湿润易旱区。用这种降水量指标衡量,干旱是一个世界性的问题。世界大陆干旱、半干旱区的总面积约为4800万平方公里,占大陆面积的1/3,遍及世界各大洲50多个国家的地区。其主要分     

基于scPDSI的东北地区气象干旱时空特征分析

干旱已成为全球陆地生态系统面临的普遍问题,其发展具有明显的地域特征,了解区域干旱的时空分布特征是防灾减灾、应对气候变化的基础。基于scPDSI数据集,采用经验正交函数和统计分析方法,分析2002-2017年东北地区气候干湿状况的时空分布和演变特征,探讨了干湿状况的季节变化对年际变化的贡献率,结果表明:东北地区4个季节的干旱面积为52.27%-62.03%,虽然季节和年际尺度的干旱均有减弱趋势,其中冬季干旱程度显著减弱,但干旱仍然是东北地区的主要气候背景;春季和夏季scPDSI的协同作用对年际scPDSI变化的贡献率达88.64%,夏季的贡献率达86.13%;东北地区的西部干旱程度高于东部的,其中呼伦贝尔草原中部和浑善达克沙地东部以严重干旱和中等干旱为主;EOF分析表明,东北地区4个季节和年度的干湿状况呈现一致的正变化趋势,高值中心主要出现在南部地区。     

东北地区夏季干旱的年际—年代际变化特征

利用国家气候中心提供的1951—2012年160个标准站的逐月降水和温度资料,计算了表征东北地区干旱的SPEI指数,并对该指数进行EMSD分解,研究了东北地区干旱的年际—年代际变化特征。结果表明,东北地区夏季干旱年际—年代际变化特征明显,年际变化中具有显著的准2 a、准5 a和准7 a振荡周期;年代际变化中则具有显著的准17 a和22 a振荡周期。进一步分析发现,1975—1984年和1994—2008年为相对干旱阶段,其中1994—2008年旱情比较严重,1953—1975年、1984—1994年以及2009—2012年为相对湿润阶段。Mann-Kendal检验结果表明,东北地区夏季旱涝突变发生在1975年和1994年。     

基于ECHAM5模式预估2050年前中国旱涝格局趋势

 利用ECHAM5/MPI-OM气候模式输出的2001-2050年逐月降水量资料,考虑IPCC采用的3种排放情景（A2：温室气体高排放情景;A1B:温室气体中排放情景;B1：温室气体低排放情景）,计算其标准化降水指数,分析了中国2050年前3种排放情景下的旱涝格局。结果表明：3种情景下旱涝趋势空间分布不同,其中A2情景下旱涝格局同1961-2000年观测到的旱涝格局相似,均存在一条由东北向西南的干旱带;而A1B和B1情景下旱涝格局则发生了很大的变化,尤其B1情景下出现了"北涝南旱"的格局。未来50 a干旱面积在A2情景下呈略增加趋势;A1B和B1情景下为减少趋势。3种情景下干旱频率的空间分布也各不相同。     

2009年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

2009年总体来看,全国天气气候的特征为气温偏高,平均降水偏少,夏季为近10多年来降水最少的年份,区域性和持续性干旱非常显著:黄淮、华北发生了严重的秋冬季连旱,东北西南部夏秋旱严重,江南西部、华南西部和西南南部夏秋旱明显等。2009年在南海和西太平洋生成的热带气旋个数明显偏少,但是登陆的偏多,初次登陆时间偏早。分析发现,2009年赤道中东太平洋春季前处于冷水位相,4月以后进入暖水位相,6月开始了一次厄尔尼诺事件。受海洋异常强迫和海气相互作用的影响,北半球大气环流表现出的主要特征是:500 hPa西太平洋副高强度和位置变化较大;东亚冬季风偏弱,夏季风偏强;西太平洋暖池区冬春季热带对流活动偏强,夏秋季正常;亚洲中高纬度经纬向环流交替转换,其中5月纬向环流盛行,6月、10月和11月经向环流盛行。这些环流异常是影响2009年中国气候异常的主要原因。     

Dry-wet variations and cause analysis in Northeast China at multi-time scales

Global warming has caused unevenly distributed changes in precipitation and evapotranspiration, which has and will certainly impact on the wet-dry variations. Based on daily meteorological data collected at 91 weather stations in Northeast China (NEC), the spatiotemporal characteristics of dry and wet climatic variables (precipitation, crop reference evapotranspiration (ET₀), and humid index (HI)) are analyzed, and the probable reasons causing the changes in these variables are discussed during the period of 1961–2014. Precipitation showed non-significant trend over the period of 1961–2014, while ET₀ showed a significant decreasing trend, which led to climate wetting in NEC. The period of 2001–2012 exhibited smaller semiarid area and larger humid area compared to the period of 1961–1980, indicating NEC has experienced wetting process at decadal scale. ET₀ was most sensitive to relative humidity, and wind speed was the second most sensitive variable. Sunshine hours and temperature were found to be less influential to ET₀ in the study area. The changes in wind speed in the recent 54 years have caused the greatest influence on ET₀, followed by temperature. For each month, wind speed was the most significant variable causing ET₀ reduction in all months except July. Temperature, as a dominant factor, made a positive contribution to ET₀ in February and March, as well as sunshine hours in June and July, and relative humidity in August and September. In summary, NEC has experienced noticeable climate wetting due to the significantly decreasing ET₀, and the decrease in wind speed was the biggest contributor for the ET₀ reduction. Although agricultural drought crisis is expected to be partly alleviated, regional water resources management and planning in Northeast China should consider the potential water shortage and water conflict in the future because of spatiotemporal dry-wet variations in NEC.     

Modeling of the Second Indirect Effect of Anthropogenic Aerosols in East Asia

This study investigated the second indirect climatic effect of anthropogenic aerosols,including sulfate,organic carbon(OC) ,and black carbon(BC) ,over East Asia.The seasonal variation of the climatic response to the second indirect effect was also characterized.The simulation period for this study was 2006.Due to a decrease in autoconversion rate from cloud water to rain as a result of aerosols,the cloud liquid water path(LWP) ,and radiative flux(RF) at the top of the atmosphere(TOA) changed dramatically,increasing by 14.3 g m-2 and decreasing by-4.1 W m-2 in terms of domain and annual average.Both LWP and RF changed most in autumn. There were strong decreases in ground temperature in Southwest China,the middle reaches of the Yangtze River in spring and autumn,while maximum cooling of up to-1.5 K occurred in the Chongqing district.The regional and annual mean change in ground temperature reached-0.2 K over eastern China.In all seasons except summer,precipitation generally decreased in most areas north of the Yangtze River,whereas precipitation changed little in South China.Precipitation changed most in summer,with alternating bands of increasing(～40 mm) and decreasing(～40 mm) precipitation appearing in eastern China.Precipitation decreased by 1.5-40 mm over large areas of Northeast China and the Huabei Plain.The domain and annual mean change in precipitation was approximately-0.3 mm over eastern China.The maximum reduction in precipitation occurred in summer,with mean absolute and relative changes of-1.2 mm and-3.8%over eastern China.This study revealed considerable climate responses to the second indirect effect of aerosols over specific regions of China.     

Simulations of Water Resource Changes in Eastern and Central China in the Past 130 Years by a Regional Climate Model

Anthropogenic influences on regional climate and water resources over East Asia are simulated by using a regional model nested to a global model. The changes of land use/land cover (LULC) and CO₂ concentration are considered. The results show that variations of LULC and CO₂ concentration during the past 130 years caused a warming trend in many regions of East Asia. The most remarkable temperature increase occurred in Inner Mongolia, Northeast and North China, whereas temperature decreased in Gansu Province and north of Sichuan Province. LULC and CO₂ changes over the past 130 years resulted in a decreasing trend of precipitation in the Huaihe River valley, Shandong Byland, and Yunnan-Guizhou Plateau, but precipitation increased along the middle reaches of the Yangtze River, the middle reaches of the Yellow River, and parts of South China. This pattern of precipitation change with changes in surface evapotranspiration may have caused a more severe drought in the lower reaches of the Yellow River and the Huaihe River valley. The drought trend, however, weakened in the mid and upper reaches of the Yellow River valley, and the Yangtze River valley floods were increasing. In addition, changes in LULC and CO₂ concentration during the past 130 years led to adjustments in the East Asian monsoon circulation, which further affected water vapor transport and budget, making North China warm and dry, the Sichuan basin cold and wet, and East China warm and wet.     

东北地区作物生长季降水异常特征分析

采用东北地区52个测站1951-2000年4-9月降水量资料,对东北地区作物生长季降水异常进行了诊断分析。结果表明：东北地区生长季降水存在减少趋势,旱灾略多于涝灾,主要存在3-7、12和30a左右的周期变化;可划分为7个降水异常区,其中相邻的3个区（东北中部、南部和东部的大范围地区）有变旱倾向,辽西地区的旱涝灾害最频繁。根据降水减少的趋势,提倡发展旱作农业和节水农业。     

新、旧气候态差异及对中国地区气候和极端事件评估业务的影响

利用1961—2020年中国区域2089个地面观测站资料,分析了1991—2020年和1981—2010年新、旧气候态下,平均气温、最高气温、最低气温和降水量等变量的空间变化特征,探讨对气候距平值、极端事件等评估结果的影响。结果表明：新气候态下,全国三类气温年和季节平均均一致升高,年降水增加,空间上气温偏高（低）、降水偏多（少）的特征将弱（强）化;华北东部、华东中部和北部以及青海西南部的年平均风速和日照时数距平增加;极端高温年减少,低温年增多,其中平均气温和最低气温受到的影响较最高气温更大;夏季南北方两条雨带极端强降水年的发生概率降低,冬季东北中部和南部、华北、华东北部、西北东部极端弱降水年概率显著增加;全国超过一半的站点极端日高温、低温和强降水事件的历史频次发生改变;新气候态还减弱了极端日高温事件的增速,加快了极端日低温事件的降速。     

气候过渡带温度变化与淮河流域夏季降水的关系

淮河流域是我国南北气候的过渡带,气候过渡带位置的南北变动对淮河流域的降水有显著的影响。利用1952～2001年的温度和降水资料,计算了气候过渡带位置的变化和淮河流域降水与旱涝的关系,发现气候分界线位置的南北移动与淮河流域夏季降水呈显著负相关,即气候分界线北移夏季降水减少、气候偏旱;气候分界线南移则夏季降水增加、气候偏涝。气候分界线与淮河流域夏季降水的这一对应关系反映了春季冷空气活动的强度和时间对淮河流域夏季和梅雨降水有重要影响,即春季(特别是3月下旬)冷空气南下活动较强年份的夏季降水可能异常偏多。     

梅里雪山地区气温和降水的时空分异及海拔效应

梅里雪山地区是中国地形起伏最大的地区之一,其气候环境复杂多变、空间分异特征显著,对区域气温和降水的系统分析有助于揭示区域内冰川变化的原因和水文循环过程。站点观测的缺乏和再分析资料的低空间分辨率是精细刻画该地区气象条件的主要制约因素。研究中首先基于有限站点观测,采用尺度因子法和月尺度的回归校正对ERA5-Land产品进行校准;然后,考虑气温和降水的海拔效应,采用Anusplin插值的方式对校准后的结果进行统计降尺度。最终获得了梅里雪山地区近30年(1990—2020年）1 km空间分辨率的气温、降水数据,并以此分析了这一地区降水、气温的时空异质性及其在不同海拔梯度上的表现特征。结果表明,区域气温以0.15℃/(10 a)的速率呈显著上升趋势,且各季节升温的幅度及分布范围各异;降水则以-41.19 mm/(10 a)的速率呈显著下降趋势,整个区域呈“变暖变干”的倾向。区域增温具有明显的海拔依赖性,海拔低于4000 m和>5000 m时,增温不随海拔变化而变化,当海拔处于4000~5000 m时,增温幅度随海拔升高而增加。区域降水也具有显著的海拔梯度效应,当海拔<5000 m时,西坡降水随海拔的升高而减少,当超过该海拔后降水随海拔升高而增加;东坡降水始终随海拔升高而增加。梅里雪山气候变化的时空分异特征是大气环流背景和复杂地理环境共同作用的结果。区域持续的变暖及降水的减少可能会进一步加重该区冰川水资源的流失。