夏季风作用下的纵向岭谷区夏季降水量年际变化的时空特征和规律

应用三维数据的时间小波变换方法, 分析研究了夏季风作用下的纵向岭谷区夏季降水量 在年际变化上的时空特征和规律。结论为: 夏季风作用下的云南纵向岭谷区夏季降水量在年际变 化上的特征时间尺度分别约为2 年、7 年和16 年; 2 年、7 年和16 年特征时间尺度的较大振幅能 量活动区分别与纵向岭谷区的山脉走向一致或正交; 与2 年特征时间尺度相对应的较大振幅能 量活动中心纬度的夏季降水量表现出了明显的东西向波动的时间演变特征, 而与7 年和16 年特 征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的夏季降水量则分别表现出了一种向西和向东 移动的时间演变趋势; 与2 年特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的夏季降水量 也表现出了明显的南北向波动的时间演变特征, 而与7 年和16 年特征时间尺度相对应的较大振 幅能量活动中心经度的夏季降水量则分别表现出了一种明显向北和向南移动的时间演变趋势。     

塔里木盆地浮尘时空分布及对环境影响的研究

根据塔里木盆地周边22个气象台站30a浮尘日数资料和塔克拉玛干沙漠腹地4个短期定位站实测浮尘日数资料,综合分析了盆地与沙漠浮尘的时空分布特征,结果表明:①塔里木盆地浮尘年平均日数在40d以上,塔克拉玛干沙漠浮尘年平均达80d以上,居中国各地之首,其中和田年平均浮尘日数达232d,1985年记录极值304d;②盆地浮尘集中于春夏季节出现,平均可占全年的72.6%;③80年代以来盆地除和田、喀什、轮台呈增多趋势外,普遍呈减少趋势。文中还探讨了盆地浮尘形成的原因,阐述了浮尘对盆地环境和人类的影响,并对浮尘灾害防御提出了建议措施。     

低纬高原地区降水量资源年际变化的特征时间尺度及其时空演变

应用三维数据的时间小波变换方法,分析研究了低纬高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度及其时空演变。结论为：低纬度高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度分别约为2a、7a和15a。2a、78和158特征时间尺度的较大振幅能量活动区,分别主要位于滇西北到滇东南、滇东北到滇西南和滇中一带。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量,表现出了明显的东西向波动的时间演变特征,而与78和158特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量,则表现出了在东西向较为稳定少变的时间演变特征。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量,也表现出了明显的南北向波动的时间演变特征,而与7a和15a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量,则表现出了一种明显向南移动的时间演变趋势。     

气候因子对南疆浮尘日数变化的影响

利用1961-2003年南疆36个代表站逐日地面观测资料,分析了浮尘日数的分布特征,并构建多元线性回归影响因子模型,探讨了气温、气温日较差、地气温差、海平面气压、气压差、平均风速、降水量7个气候因子对浮尘日数变化的影响程度。结果表明:南疆浮尘日数具有明显的地域差异性和季节性;43 a内浮尘日数呈明显减少趋势,具有6~9 a的振荡周期,地气温差、平均风速、降水量的相继突变导致1986年浮尘日数突变;3~9月南疆浮尘日数变化的主要影响因子依次是平均风速、气温日较差和降水量,春季气温日较差占主导地位,6~8月是平均风速,9月为降水量。     

近48 a新疆干湿气候时空变化特征

 根据新疆101个气象台站1961—2008年的逐月气候资料,采用线性回归、Morlet小波、自然正交分解（EOF）、累计距平、t-检验和Kriging空间插值等方法,对近48 a反映新疆干湿气候的年降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等要素的时空变化特征进行了分析,结果表明:①新疆年降水量在空间分布上表现为山区多于平原和盆（谷）地,北疆多于南疆,西部多于东部的格局;近48 a,新疆各地年降水量均为增多趋势,增多倾向率的空间分布为:天山山区>北疆>南疆,全疆平均年降水量以9.123 mm/10a的倾向率增多;新疆年降水量空间异常分布主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;全疆平均年降水量主要存在3～4 a、6～8 a、11 a和16 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的增多。②新疆年潜在蒸散量总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年潜在蒸散量总体为减少趋势,其中南疆为递减倾向率高值区,北疆大部和天山山区为递减倾向率低值区,全疆平均年潜在蒸散量以-23.8 mm/10a的倾向率减少;新疆年潜在蒸散量空间异常分布也主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;潜在蒸散量主要存在准22 a的振荡周期,并于1984年发生了突变性的减小。③受降水量和潜在蒸散量时空变化的共同影响,新疆年干燥度指数总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年干燥度指数均表现为不同程度的减小趋势,其中,吐鲁番、哈密盆地以及塔里木盆地东部地区是干燥度指数减小最明显的区域,全疆平均年干燥度指数以-3.164/10a的倾向率减少;新疆年干燥度指数空间异常分布主要表现为“全疆一致型”;干燥度指数主要存在准5 a、8 a和18 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的减小。     

中南半岛植被物候与极端降水的变化特征及关联

利用MCD12Q2数据提取中南半岛的植被物候指标,采用Sen+Mann-Kendall法、灰色关联分析及R/S分析等方法,分析中南半岛地区生长季开始、生长季结束、生长季长度及极端降水指标的时空分布特征及其关联,并预测物候指标的未来变化趋势。结果表明：1) 2001—2018年中南半岛生长季开始及结束时间均表现出东部地区早于西部的空间特征,半岛生长季长度多保持在8～9个月左右;除暴雨日数指标,极端降水指标的空间分布特征与年总降水量的空间分布相似,大致呈西高东低;2）生长季始期与生长季末期以提前趋势为主,生长季长度以缩短趋势为主;年尺度降水量与强度无明显变化,但单日最大降水量、极强降水量和暴雨日数指标呈下降趋势,中雨日数、大雨日数和连续有雨日数指标均呈上升趋势,表明中南半岛极强降水事件减少,中等强度极端事件增多,降水事件的持续时间变长;3）各物候指标的主控极端降水指标类型空间分布模式相似且集中,植被物候与区域气候密切相关;4）中南半岛各物候指标未来变化趋势与过去变化趋势相反,且以延后趋势为主。     

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。     

中国日降水量小于不同阈值日数时空分布特征

利用中国672 个站点1951-2010 年的逐日降水资料,系统分析了全国各地日降水量小于0.1 mm、1 mm、5 mm和10 mm不同阈值的日数、平均持续日数、最长持续日数和持续10 天以上过程出现频次等要素的时空分布特征,并分别选择齐齐哈尔、乌鲁木齐、北京、昆明、常德、南京、汕头和海口8 个代表站点,分析了各变量的历史演变趋势。结果表明,全国日降水量小于0.1 mm、1 mm、5 mm和10 mm日数、平均持续日数、平均最长持续日数、极端最长持续日数以及日降水量小于0.1 m持续10 天以上过程发生频次的时空分布特征基本相似,空间上自西北向东南方向递减,时间上冬、秋季多,春、夏季少,这与我国气候干旱的时空分布特点基本一致;而全国日降水量小于1 mm、5 mm和10 mm持续10 天以上过程出现频次的时空分布特征,与我国实际干旱灾害的发生规律基本一致,高值中心出现在华北、黄淮、江淮、江南等地,发生时间集中在春、夏季。全国主要区域代表站点日降水量小于0.1 mm日数、平均持续日数、最长持续日数基本都呈增加趋势,且南方强于北方;日降水量小于1mm、5 mm和10 mm日数、平均持续日数和最长持续日数在西部地区,特别是西北地区表现出较为明显的减少趋势,其中乌鲁木齐日降水量小于5 mm和10 mm平均持续日数线性减少趋势分别达2.0 d/10a 和7.5 d/10a,最长持续日数线性减少趋势分别达9.3 d/10a 和11.8 d/10a,呈现出明显的湿润化趋势。     

伊犁河流域水汽含量时空变化及其和降水量的关系

利用1976-2006年伊宁探空站的实测资料计算了逐月水汽含量,结合地面水汽压建立适合于伊犁河流域的W-e模型,结合DEM重建了1961-2009年伊犁河流域的月均水汽含量,利用EOF和交叉谱方法分析水汽含量和降水量的时空分布特征,并分析夏季干湿年、典型强降水过程中水汽输送特征。结果表明：大气水汽含量在空间分布上表现为西部多于东部、平原多于山地、迎风坡大于背风坡,下游平原及上游河谷地带是高值区,水汽含量在13～15 mm,这与地形和绿洲城镇的分布有关;在850 hPa至700 hPa的高度上存在一个最大水汽含量带,对应海拔约2 000 m。水汽含量年代际变化呈上升趋势,夏季增加明显（0.48 mm/10a）。降水量和水汽含量标准化场EOF分解表明两者的时空分布极为相似,存在气候振动的一致性和河谷南北相反的分布型式。雨季水汽含量源地以热带海洋为主,同时也受北冰洋为源地的西北向水汽输送的影响。     

2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征及其影响因素

基于中国自动气象站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量0.1°×0.1°网格数据集通过逐时降水量、降水频率和降水强度等指标研究了2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征,并结合ERA-Interim再分析资料分析了气象要素对降水日变化的影响。结果表明：① 祁连山区逐时平均降水量和降水频率的时空分布特征较为一致,即东中段大于西段,且7月最大,6月次之,8月最小;降水强度的空间分布则与降水量和降水频率的存在差异,且6月的降水强度平均值最大。② 白天和夜间的降水量均表现出东中段多于西段、山区多于平原的特点,并有明显的夜雨现象;从年际差异来看,2008-2014年白天和夜间的降水量均呈增加趋势。③ 祁连山区夏季降水平均相对变率介于5%~38%之间,全区20:00平均相对变率最大;逐时降水量和降水频率普遍存在较好的相关性,尤其是在东中段。④ 对比再分析资料发现,祁连山区降水日变化与相对湿度和地面温度等气象要素有关。     

塔里木盆地沙尘天气日数的变化及其与北大西洋涛动的联系

基于塔里木盆地35站1961-2007年的沙尘暴、扬沙日数的观测资料,分析了塔里木盆地春、夏季沙尘天气日数的时空变化特征及其变化的可能原因。结果表明,沙尘暴和扬沙日数呈显著减少趋势,沙尘暴日数在盆地的西南部,扬沙日数在盆地的东北部,减少幅度最大。春、夏季沙尘暴日数的气候突变发生在20世纪80年代的中后期,而扬沙日数在90年代的中后期。春、夏季沙尘天气日数以单月发生为主,连续2月及以上发生概率较大的区域集中在天山南坡,尤其在阿克苏地区。近20 a来,沙尘天气日数异常站数迅速减少,尤其在2000年后。相关分析表明,前冬北大西洋涛动指数与春、夏季沙尘暴日数有较好的相关关系,可以作为其短期气候预测的一个因子。     

塔里木盆地沙尘气溶胶对短波辐射的影响——以塔中为例

利用2006年8—9月塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站的80 m铁塔上,距地1.5 m的KIPP & ZONEN自动辐射仪获取的监测资料,根据沙尘暴资料中PM10的小时浓度变化,参照TSP的变化趋势和塔中地面气象站的能见度和风速,将天气划分为晴空、浮尘和扬沙、沙尘暴三种类型,并分别选取其代表性天气,分析以塔中为代表的沙漠腹地,沙尘气溶胶浓度的变化对短波辐射的影响。结果表明：沙尘气溶胶减弱到达地面的总的太阳辐射,在大气总的透过率上表现为晴空是沙尘暴的2.04倍;直接辐射表现在大气透明系数的变化与沙尘暴、浮尘PM10呈显著负相关,相关系数分别为-0.714,-0.771;沙尘气溶胶改变散射辐射波形,由遁形平顶型改为倒“V”型,增加散射日总量,沙尘暴是晴空的1.68倍,浮尘是晴空的2.12倍。     

近51a山西大风与沙尘日数的时空分布及变化趋势

利用地面气象观测数据,以瞬时风速≥17.0m.s-1或风力≥8级的大风日数和沙尘天气发生日数为指标,分析了山西大风、沙尘天气的时空分布特征,沙尘天气的变化特点及趋势,并从现代气候变化、大气环流特征及大风日数变化等方面,初步探讨了沙尘天气日数变化的气候原因。分析结果表明,山西的沙尘暴、扬沙与大风日数具有同位相、一峰一谷的逐月变化特征,峰值均出现在4月,谷值均出现在8—9月。浮尘日数具有两峰两谷的逐月变化特征,主峰与主谷与大风出现的时间一致,次峰和次谷则分别出现在每年的12月和2月。大风日数的峰值分别是沙尘暴、扬沙日数峰值的8.39倍和2.31倍;大风日数的谷值分别是沙尘暴、扬沙日数谷值的83.3倍和18.98倍。沙尘暴、扬沙与大风日数均有北部多于南部的空间分布特征,浮尘则与大风相反具有南部多于北部的空间分布特征。山西的沙尘暴、扬沙总日数在20世纪90年代初期以后比50年代到70年代初期分别减少了84.9%和77.1%。多沙尘日数年大气环流的经向度较强,乌拉尔山高压脊偏强,东亚大槽位置偏西且加深,少沙尘日数年则相反。比较发现,沙尘暴、扬沙和大风日数的变化趋势有很好的一致性,线性相关系数分别达到0.80和0.82。这表明,山西沙尘暴和扬沙的变化趋势主要是随大风的变化而变化,高纬冷空气向南爆发的频数减少、势力偏弱、路径偏北导致山西风力条件的减弱是近51a沙尘暴、扬沙发生频数下降的主要原因。     

四川盆地降水变化的区域差异

利用四川盆地实测气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NCDC全球气温距平资料,分析了四川盆地降水变化的区域差异。结果表明:盆地降水空间异常分布主要呈东西振荡特征,近46 a来,盆西降水显著减少,盆东降水总体变化趋势不明显。青藏高原夏季风指数、西太平洋副热带高压北界和脊线指数与盆地夏季降水的相关场表现为盆西和盆东反号分布,表明高原夏季风和西太副高可能是盆地降水东西振荡分布的重要原因。通过与全球气温变化的回归分析发现,盆地降水变化趋势的区域差异,特别是盆西地区的暖干化可能是对全球变暖的区域响应。     

Spatial and temporal variability of daily precipitation in Haihe River basin, 1958–2007

The seasonal variability and spatial distribution of precipitation are the main cause of flood and drought events. The study of spatial distribution and temporal trend of precipitation in river basins has been paid more and more attention. However, in China, the precipitation data are measured by weather stations (WS) of China Meteorological Administration and hydrological rain gauges (RG) of national and local hydrology bureau. The WS data usually have long record with fewer stations, while the RG data usually have short record with more stations. The consistency and correlation of these two data sets have not been well understood. In this paper, the precipitation data from 30 weather stations for 1958–2007 and 248 rain gauges for 1995–2004 in the Haihe River basin are examined and compared using linear regression, 5-year moving average, Mann-Kendall trend analysis, Kolmogorov-Smirnov test, Z test and F test methods. The results show that the annual precipitation from both WS and RG records are normally distributed with minor difference in the mean value and variance. It is statistically feasible to extend the precipitation of RG by WS data sets. Using the extended precipitation data, the detailed spatial distribution of the annual and seasonal precipitation amounts as well as their temporal trends are calculated and mapped. The various distribution maps produced in the study show that for the whole basin the precipitation of 1958–2007 has been decreasing except for spring season. The decline trend is significant in summer, and this trend is stronger after the 1980s. The annual and seasonal precipitation amounts and changing trends are different in different regions and seasons. The precipitation is decreasing from south to north, from coastal zone to inland area.     

陕甘宁及内蒙古西部地区夏季降水的异常气候特征

利用陕西、甘肃、宁夏和内蒙古西部地区64个气象站1961-2000年夏季(6～8月)降水资料,通过Mann-Kendall法和Morlet小波法分析其空间分布和时间变化特征,并选取5个典型多雨年和5个典型少雨年,用NCEP/NCAR资料进行降水异常的对比分析.结果表明:陕甘宁及内蒙古西部地区夏季降水具有明显的空间差异,东南部降水多、西北部降水少,降水整体呈缓慢增多的趋势,线性趋势为2.3 mm/10 a;1976年前后区域内降水发生突变,存在14～16 a的长周期和2 a、2～4 a和准5 a的短周期.多雨年北半球欧亚500 hPa高度距平场中贝加尔湖至我国西北地区为负距平区,东亚沿海为正距平区;温度距平场中贝加尔湖地区为负距平区,距平零线位于西北地区东部.少雨年北半球欧亚500 hPa高度距平场中冷空气主体偏北,贝加尔湖至我国西北地区为正距平区,东亚沿海为负距平区;温度距平场中冷空气活动的区域偏北,贝加尔湖至我国西北地区为正距平区.     

近40年阿拉善高原大风天气时空分布特征

以l96l-2000年阿拉善高原10个气象站气象记录为主要数据源,运用气候统计学方法,对阿拉善高原40年大风天气的时空变化特征及其区域差异,结合地形地貌和大尺度天气系统变化,导致大风天气自然环境进行了分析。分析结果表明:大风天气高值区位于阿拉善高原的西部,从年内分布看,研究区年内大风天气集中于4~7月,占全年大风天气的54.3%,3月和8月次之,占全年的18.0%。从年际变化看,阿拉善大风天气年际变化的共同特点是:20世纪60年代大风天气是逐渐上升的,70年代或80年代达到峰值,90年代逐步下降,90年代为40年来的最小值。阿拉善高原大风天气受全球气候变化、大尺度天气系统及局地地形和下垫面性质的影响,沙尘天气多发期与反厄尔尼诺事件和干冷气候期相对应。     

塔里木河流域TRMM降水数据精度评估

利用塔里木河流域24个气象站降水数据,分析了2000-2013年TRMM多卫星降水数据(TRMM 3B43 v7)在塔里木河流域的适用性。检验结果表明:全年来看,TRMM数据对研究区所有站点的年均降水量拟合较好(R²=0.8846),流域内24个站点平均年降水量相对偏差为19.02%,其中60%的站点表现为TRMM年降水量高于地面实测年降水量;月降水方面,除个别站点(于田、且末、乌恰)较差外,大部分站点的拟合度都较好;就季节而言:春季拟合效果最好,夏、秋季的TRMM数据存在低估问题,而冬季则偏高估;流域降水量由东南向西北递增,并在西北部边缘地区增加较显著,形成一个相对丰水带;而向沙漠腹地方向延伸的降水量则呈减少趋势。同时流域最大降水区域在一年中变化存在一定的规律。     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据,采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法,分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明:(1)塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势,以2008年为转折存在明显阶段变化。(2)植被分布存在明显地域差异,"北高南低,西高东低",植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3)全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区,植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4)气温和降水量对NDVI的综合影响从东北向西南逐渐增强,且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

南疆沙尘暴气候特征分析

根据新疆地面气象记录月报表,整理出1961-1999年39a南疆42个气象观测站的沙尘暴天气现象资料并进行统计分析,给出南疆地区沙尘暴的时空分布特征。结果表明:①南疆沙尘暴的高发区在塔克拉玛干沙漠,沙漠南缘高于其它周边地区;②沙尘暴的多发年代在20世纪70年代,90年代沙尘暴的发生明显减少;③沙尘暴主要出现在3~8月,最活跃的是4~6月;④塔里木盆地全天都有沙尘暴发生,主要是在2~6时、11~15时、19~24时三个时段,其它地区在15~22时;⑤塔里木盆地周边地区多数沙尘暴持续时间在25h以内,其它地区大多数沙尘暴持续在30min以内。沙尘暴的最长持续时间盆地周边超过20h,其它地区在10h之内。