文献记录的河西地区小冰期旱涝变化及其机制探讨

基于文献资料重建了河西地区AD 1436-1949旱涝灾害等级序列,结果表明所研究的500余年内河西地区大体出现三次明显的干旱时段,分别为AD 1460-1539、AD 1616-1665和AD 1907-1949,而AD 1725-1748以及AD 1879-1906则为相对湿润时期。重建的旱涝等级序列与毗邻祁连树轮记录的干湿变化存在高度一致的对应关系;将其与NAO指数对比发现,冷期NAO高指数年对应旱灾多发,NAO低指数年对应涝灾多发。     

北疆西部近50 a来气候、水文变化趋势及其与北大西洋/北极涛动的关系

 根据北疆西部11个气象站点1957—2007气象资料,主要代表性河流1960—2006年流量数据以及1957—2007年NAO和AO时间序列数据,采用趋势分析,Mann-Kendall检验以及相关分析等方法,研究了北疆西部地区近50 a来气候、水文的变化趋势,分析了气候变化对径流的影响,初步探讨了NAO和AO对区域气候变化的影响。研究结果表明,近50 a来,北疆西部地区增温、增湿显著,但二者变化幅度存在季节差异。受气候变化的影响,奎屯河年径流量表现出显著增加趋势。进一步分析发现,奎屯河、四棵树河年径流量的变化主要受温度因子控制,卡琅古尔河、精河和博尔塔拉河的年径流量则主要受降水因子控制。研究表明,艾比湖水域面积同样受气候变化的影响,尤其是与年降水量增加紧密相关,二者相关系数为0.584。相关分析证实NAO和AO确实对北疆西部地区的气候变化具有显著影响。具体体现在,NAO和AO显著的影响研究区冬季温度和全年的温度变化;NAO对整个区域年降水具有显著影响。温度比降水对NAO和AO的响应更敏感。     

西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。     

NORTH ATLANTIC OSCILLATION SIGNATURES IN WESTERN IBERIAN TREE-RINGS

Exactly dated ring-width chronologies derived from Pyrenean oak and sweet chestnut trees growing in northern Extremadura, Spain, were evaluated for their potential as proxies for regional precipitation and North Atlantic Oscillation variability. The relationships among tree-rings, instrumental climatic records, and three versions of the NAO index were computed for different time subperiods over the last century. The results indicate that tree-ring records reflect, with variable intensity, both short-term and long-term variations in climate. Multiple correlation and regression analysis revealed that summer precipitation appeared to be the major factor affecting tree growth at inter-annual timescales. Moreover, since fluctuations in accumulated variability in annual rainfall over southwest Iberia are controlled by winter precipitation, the accumulated rainfall (August of the year n -1 to July of year n ) and winter NAO indices are also strongly correlated with tree-ring records at interdecadal timescales. This relationship appears to be especially strong during the second half of the 20th century, which is consistent with an increase of the NAO signal in the annual precipitation during the later part of the century. These results indicate that tree-rings from western Iberia are potential proxies of the NAO variability, useful to be included in palaeoclimatic model studies.     

冬季北极涛动和北极海冰变化对东亚气候变化的影响

本文简要回顾了冬季北极涛动 (北大西洋涛动 )和北极海冰面积变化对东亚气候变化的影响、研究中存在的问题以及目前亟待解决的科学问题。     

新疆洪旱灾害与大尺度气候强迫因子的联系

通过对新疆洪灾灾害历史资料和太阳黑子、ENSO事件年数据以及北大西洋涛动指数的分析,表明在太阳黑子极低值年或不活跃年,新疆易发生重大洪灾,而在太阳黑子低值年或相对不活跃年,新疆也易发生重大旱灾。近200a来,新疆重大洪旱灾害绝大部分都发生在太阳黑子的低谷时期。ENSO事件对新疆夏季降水的影响效应明显。因而该事件对新疆的洪旱灾害也产生了影响。对近50年来灾害统计资料分析显示,与拉尼娜年相比,在厄尔尼诺年新疆更易发生洪旱灾害。20世纪后半段新疆洪旱灾害指数与北大西洋涛动指数进行对比可以发现．夏季NAO指数与新疆洪水灾害之间存在大致上的反相关系。而冬季NAO指数与新疆干旱灾害之间存在比较明显的反相关系。     

蒙古东部野火时空格局及其影响因素

基于MCD64A1过火迹地产品、土地覆盖、植被指数和气候等数据,采用空间统计分析和相关分析方法研究了 2001-2017年蒙古东部野火时空动态及其影响因素.结果表明:(1)4-6月是野火发生最主要的时段,10月野火灾害也较严重,特别集中于年内第107-127、145-189、279-301 日 3个时段;2001-20...     

大气环流因子对北半球气温变化影响的研究

首先分析了北大西洋涛动(NAO)、北太平洋涛动(NPO)和南方涛动(SO)对北半球气温影响的空间分布特征。冬季大气涛动对温度方差贡献主要是在低纬和中高纬大陆地区及北太平洋部分区域,40°N以北大部分陆地总的贡献率达30%以上,热带3/4地区也在30%以上。近百年气温和大气涛动关系表明,三个涛动对北半球冬季、夏季和年平均气温的变化贡献分别达31.8%、2.6%和12.8%,也是以冬季影响最大。用大气涛动可以解释近20多年来气温上升的很大一部分方差,这说明可能在原有气温上升的趋势上,由于叠加了近期大气环流引起的气温变化,所以才形成了70年代末以来的加速变暖现象。     

东疆北部全新世气候不稳定性的湖泊沉积记录

对新疆东疆北部巴里坤湖2.5 m深的沉积剖面进行了年代学、沉积物粒度、TOC、磁化率和CaCO₃含量分析,对比研究确定了巴里坤湖的碳库年龄约为750 a,据此建立了研究剖面的年代序列。研究表明,各气候代用指标序列揭示了巴里坤湖地区全新世期间存在多次干湿气候波动,并伴随着一系列突发气候事件,其中有6次事件可以与全新世北大西洋浮冰碎屑事件及GISP2冰芯氧同位素记录进行良好对比,且呈现出显著约1.6 ka的变化周期,表明高纬度北大西洋地区的气候变化可能通过对西风环流的影响与中国西北干旱区的气候变化密切相关。谱分析揭示出研究区气候变化还具有显著的200 a,133 a,108 a和77 a周期,可能与太阳活动周期有关。6300—5200 cal a BP和4300—3500 cal a BP期间巴里坤湖地区气候较为干旱,结合广泛的区域对比认为,中全新世干旱事件具有普遍性。     

Precipitation variability in Hulunbuir,northeastern China since 1829 AD reconstructed from tree-rings and its linkage with remote oceans

Precipitation is the main factor limiting the radial growth of Pinus sylvestris var. mongolica in the Hulunbuir region, northeastern China. We used tree-ring width data to reconstruct precipitation from prior August to current July during the 1829–2009. The reconstruction was verified by the jackknife method, and accounts for 60.49% of the actual precipitation variance during their common period (1951–2009). Over the past 181 years, the climate in the Hulunbuir region has experienced distinct dry–wet alternations at the decadal scale. The Hulunbuir area experienced seven wet periods and seven dry periods, and there was no significant long-term increase or decrease in precipitation. The reconstructed precipitation sequence for Hulunbuir was largely consistent with the precipitation sequence of Helan Mountain and Baiyinaobao in China. Multi-taper method spectral analysis found periodicities of 18.6, 7.2, 4.0, 2.7–2.8, 2.4 and 2.2 years in 0.05 significant level and 10.2, 8.9, 5.0 and 2.0 years at 0.1 significant level. Our reconstructions are significantly correlated with the intensity of the East Asia Summer Monsoon, El Niño/Southern Oscillation, Pacific Decadal Oscillation, Arctic Oscillation and North Atlantic Oscillation.     

华北降水变化研究进展

由于近60 年来华北降水量呈现减少趋势, 使该地区本已紧张的水资源形势更加严峻, 给工农业生产、居民生活、城市运行造成严重威胁, 已引起政府和科学界的高度关注, 例如为缓解华北用水紧张形势, 国家实施了南水北调工程。华北降水发生变化的机理是什么, 搞清这个问题对认识华北降水未来变化趋势及转型很有借鉴意义。本文重点从华北降水年代际变化特征出发, 回顾了海温、东亚夏季风、副热带高压、积雪和海冰变化影响华北夏季降水的机制。在归纳总结的基础上, 指出了未来研究方向, 主要包括华北降水什么时间发生转型, ENSO影响华北降水的机制以及ENSO长期变化趋势对华北降水年代际变化的影响, 印度洋海温异常影响华北夏季降水的机制, 如何更好地定量描述东亚夏季风季节内、年际、年代际变化及其影响华北夏季降水的机制, 副热带高压季节内变化、长期变化对华北夏季降水的影响。     

阿克苏河径流变化与北大西洋涛动的关系

使用小波、交叉小波多尺度分析、相关和突变检验以及线性趋势等方法研究了阿克苏河天然径流与北大西洋涛动的关系。结论如下：（1）对NAO与阿克苏河径流的年代际变化、周期、相关等分析表明两者关系密切;（2）交叉小波谱表明：阿克苏河径流与NAO在年、冬季和夏季各周期尺度上的20世纪90年代相关性高,相关显著区多集中在90年代;（3）阿克苏河径流与NAO年代趋势强弱变化具有一致性;（4）NAO突变影响阿克苏河径流突变;（5）NAO通过大气环流变化来影响阿克苏河流域温度和降水,进而影响其径流。     

中国干旱内陆河出山径流对流域气象要素与全球气象指数的响应特征研究

干旱内陆河出山径流及其影响因素分析对于流域水资源评价、流域经济生态安全保障具有重要意义。基于1960-2012年塔里木河流域"三源流"与黑河流域的出山径流、降水、气温资料及4个全球气象指数监测数据,采用小波分析方法研究了各水文气象要素的周期特征,以及流域出山径流对气象要素与气象指数的响应特征。结果表明：（1）各水文气象因子多具有1~2个显著周期,周期多在2~7 a尺度范围内。（2）叶尔羌河、黑河出山径流与流域降水分别在6~17 a、2~16 a周期上关系显著。各出山径流与流域降水、气温的多尺度共振周期性差异,反映了各径流来源构成及其与气象要素年际动态方面的差异。（3）各流域出山径流对气象指数的响应特征不同,这在显著时频域以及径流响应时滞等方面均有表现。此研究可为气候变化条件下干旱内陆河流域生态-水文过程响应及水资源管理提供依据。     

1637—1643年华北地区极端干旱事件中的粮食危机

粮食作为自然生态系统与社会经济系统的关联点,能够有效地揭示极端干旱事件对自然-经济-社会复合生态系统影响的过程和机理。以粮价异动为切入点,通过粮价通胀指数和“无透雨”的持续时间,分析农业旱情及其对粮食生产的影响,对1637—1643年华北地区极端干旱事件中的粮食安全进行深入剖析。结果显示:华北地区无透雨天数超过150 d,年降水量与5—9月降水量的距平值均≤-30%,水分异常短缺,土壤严重失墒,危及粮食生产安全。因此,降水量距平值≤-30%是华北地区粮食生产安全的临界阈值。此次极端干旱事件是历史同类事件之最,连续无透雨日数最长,地表径流枯竭记录最多,水资源的短缺导致伴生灾害相继发生,超过生态系统的忍耐极限,粮食生长期缩短,减产歉收,绝产绝收,粮食供给链条断裂。粮价通胀指数最低9.50,最高26.70;货币发行与粮食供给失衡,通货膨胀严重,粮价飞涨,市场倒闭,粮食安全体系崩塌,自然-经济-社会复合生态系统发生质变成为历史必然。     

CONTRASTING TREE‐RING GROWTH RESPONSE OF PICEA ABIES TO CLIMATE VARIABILITY IN WESTERN AND EASTERN ESTONIA

Climatic variations and changes regulate arboreal growth. In Estonia, the tree‐ring growth variability of coniferous and deciduous trees has been linked with various climatic variables in different parts of the country. However, the dendroclimatic signals of Norway spruce (Picea abies (L.) H.Karst.) have not been explored across the region. Here we compare the growth variability of this species, growing under various site conditions in Estonia, with records of temperature, precipitation, and indices of the North Atlantic Oscillation over a period of 50 years (1956–2005). Western chronologies correlated positively and significantly (p<0.01) with early‐summer (June) precipitation, while eastern chronologies showed positive and significant (p<0.05) correlation with mid‐winter (January) precipitation. Moreover, the eastern chronologies correlated positively and significantly (p<0.05) with the North Atlantic Oscillation index in January. First, our results indicated that the previously established geobotanical division, rather than forest site types, most probably explains the spatial patterns in spruce growth variability. Second, our findings agreed with the late Quaternary pollen studies showing that the vigour of spruce is limited in the western forests by a combination of climatic (i.e. summer moisture) and edaphic factors. Third, our results complement those of previous investigations, suggesting that the impacts and threats the changing climate will pose on spruce may be different in western and eastern Estonia, with more severe effects envisaged in the western part of the region through drought‐induced physiological stress.     

1960～2017年华北地区气候生长季变化特征及成因分析

基于华北地区1960~2017年逐日气温数据,运用Mann-Kendall非参数检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,分析了华北地区气候生长季指标生长季开始（GSS）、生长季结束（GSE）、生长季长度（GSL）、生长季内≥10℃活动积温（AT10）及其对应的天数（DT10）的时空变化特征及其影响因素。结果表明:① 华北地区GSS呈显著的提前趋势,变化速率为-2.43 d/10a,GSL呈现出明显延长,AT10和DT10表现为显著增加趋势,变化速率分别为2.95 d/10 a、67.14℃/10a和2.31 d/10a,GSE变化趋势不明显。近60 a来华北地区GSL的延长主要归因于GSS的明显提前。② 生长季指标变化趋势在空间上存在明显差异,其中GSS与GSL,AT10与DT10变化趋势的空间分布格局较为相似。③ 生长季指标普遍在20世纪90年代中后期发生了明显的突变,GSS、GSE和GSL的突变年份为1994~1995年,AT10和DT10的突变年份为1997~1998年。④ 近60 a来华北地区生长季指标变化存在着2~3 a、5~6 a的主周期。生长季指标Hurst指数都大于0.7,表现为较强的持续性,其过去变化趋势将在未来继续延续。⑤ 北大西洋年代际振荡指数（AMO）是影响近60 a来华北地区生长季指标（GSS、GSE与AT10）变化的主要大气环流因子。     

最近50年来山东地区夏季降水的时空变化及其影响因素研究

利用山东地区16个气象站1961~2012年逐月降水资料以及同期大气环流指数资料,采用Mann- Kendall非参数检验法、累积距平法、有序聚类分析法以及Mann-Whitney-Pettitt(MWP)法等方法,对最近50 a来山东地区夏季降水及其占全年降水比例的时空变化及影响因素进行了研究。结果表明,最近50 a来,山东地区夏季降水呈现总体下降趋势,但有显著的阶段性。其中,沿海地区变化幅度小于内陆,其阶段转换和突变也早于内陆,内陆中山区又早于平原。沿海地区夏季降水占年降水比例呈现总体上升趋势,但无明显的阶段性和突变现象;而内陆地区呈现总体下降趋势,但存在阶段性和突变现象,其中山地与平原间又有差异。分析表明,山东地区夏季降水变化与同期东亚夏季风、南方涛动和北极涛动之间有显著的响应关系,但在沿海与内陆、山地与平原之间存在差异。     

中国西部及邻区现代年降水时空分布初步研究

传统上认为中国东部、西南以及青藏高原南部的降水主要受亚洲夏季风的控制,以夏季降水为主;而青藏高原北部以及新疆受西风带的影响,以冬、春季降水为主。最近一些地质记录和数值模拟结果显示,在万年时间尺度上新疆降水在地质历史时期的间冰期增加,和亚洲季风区类似。用TRMM 3B43降雨数据和气象台站观测降水数据,研究了中国西部及邻区现代年降水的时空分布。研究结果显示现代中国西部地区以夏季降水为主,中国边境线以西的中亚干旱区(介于25°⁴5°N,58°45°N,58°⁷0°E之间)以冬、春季降水为主。中国新疆的降水模式不同于西风带影响区,但其降水也不全是亚洲夏季风带来的。     

基于SPEI的中国东北地区1961-2014年干旱时空演变

利用中国东北地区84个气象站1961-2014年逐月气温、降水资料,采用标准化降水蒸散指数（SPEI）、气候倾向率及M-K统计检验方法,从不同时间尺度（年、季、月）探讨了东北地区干旱频率、干旱站次比和干旱强度的演变特征,研究了干旱指数与不同环流指数 （亚洲极涡面积指数I_APV、亚洲纬向环流指数I_AZC、东亚槽位置指数I_EAT、极地-欧亚遥相关型指数I_POL）的相关关系。结果表明：东北地区多年平均的干旱发生频率为26%～36%,不同等级干旱发生频次以重旱和特旱的增速最快。春、夏、秋三季干旱站次比和干旱强度都有所增强,其中秋旱变化最为显著,通过了0.95水平的显著性检验。从SPEI与各环流指数的相关来看,亚洲极涡面积指数与SPEI表现为全区一致的正相关关系,而其他3个指数与SPEI则表现出明显的反向变化。4个指数与SPEI的对应关系还存在明显的季节变化,其中亚洲极涡面积指数、亚洲纬向环流指数与SPEI在春、夏季的相关性更好,东亚槽位置指数、极地-欧亚遥相关型指数则是在秋、冬季与SPEI的相关性更显著。     

Sunspot-like and ENSO/NAO-like periodicities in lacustrinelaminated sediments of the Pliocene Villarroya Basin (La Rioja,Spain)

This is a study of an extremely good outcrop of 1745 varves inthe Villarroya Pliocene Basin (Spain). The thicknesses of the light and darklayers, which were obtained from enlarged photograph negatives, are dealt withseparately, and three time series, of light, dark, and the sum of both layers,are performed. Periodicities of about 12, 6–7 and 2–3 years havebeen obtained. The origin of the recurrent behaviour of the sediments withthese periods could be related to natural phenomena like sunspot cycles, ElNiño-Southern Oscillation (ENSO), North Atlantic Oscillation (NAO) andQuasi-biennial Oscillation (QBO), as these phenomena are capable of modulatingthe climate in this frequency band. From our point of view, there could be aclose relationship between sedimentation in the Villarroya Basin and thesenatural phenomena, which is moved through climate. The light layers record therun-off of gastropods, ostracods and charophytes from a seasonal productivitycycle, and are generated during late summer and autumn. It seems clear that theclimatic information provided by these cycles corresponds mainly to summertime, which would be translated into a variation of the light layer thicknessdue to a more or less intense development of the flora and fauna, being thickerin years of higher temperatures and thinner in years of lower temperatures.Considering the results, we would suggest that the sedimentation of thesematerials in the Pliocene was driven by solar activity or/and ENSO, NAO, andQBO phenomena. Nowadays these phenomena produce rainfall and temperaturechanges with the cyclicities shown in this study and we think they could haveoperated in the same way in Pliocene times.