珠江流域实际蒸散发的时空变化及影响要素分析

采用基于互补相关理论的平流-干旱模型,根据60个气象站1961—2010年气象资料,计算并分析了珠江流域实际蒸散发（ETa）的时空变化特征,通过对实际蒸散发的辐射能量项、空气动力学项与主要气象要素的相关分析,对珠江流域实际蒸散发的时空变化进行了归因研究。结果表明:（1） 珠江流域多年平均实际蒸散发量为665.6 mm/a。1961—2010年,珠江流域实际蒸散发量呈明显的下降趋势,下降幅度为-24.3 mm/(10 a)。夏秋季节实际蒸散发的下降对年际尺度实际蒸散发的下降具有明显的贡献。（2） 珠江流域东南沿海地区年实际蒸散发量较高（大于690 mm）,该区年实际蒸散发量呈现显著的下降趋势。流域中部有一条呈东北-西南走向的条带状实际蒸散发低值区,年均实际蒸散发量在630 mm以下,但该区域的时间变化趋势不明显。（3） 气温日较差和日照时数的下降以及大气压的增加使得辐射能量项的下降,是造成实际蒸散发下降的主要原因;平均气温、最高、最低气温的上升使空气动力学项呈现增加趋势,从而在一定程度上贡献于实际蒸散发的下降。春秋冬三季平均风速的下降引起空气动力学项的下降趋势或减缓其增加趋势,反过来在一定程度上减缓了实际蒸散发的下降趋势。      

环渤海地区1961—2010年太阳总辐射时空变化特征

根据1961—2010年环渤海地区4个辐射站太阳总辐射资料和56个台站日照百分率资料,研究了该地区太阳总辐射的时空分布及变化特征。同时利用1991—2010年太阳总辐射数据初步分析了环渤海地区太阳能资源潜力。结果表明：年内太阳辐射呈单峰型,5月最高,4—8月是太阳能资源最丰富的时期;1961—2010年太阳总辐射在1990年之前呈显著下降,之后没有明显变化趋势;太阳总辐射趋势变化在环渤海地区有明显的空间差异,下降幅度最大的集中于京津塘周边地区以及山东中南部地区;四季总辐射均呈显著下降趋势,其中春、夏两季降幅略高,秋、冬两季降幅略低;1991—2010年环渤海地区太阳总辐射呈西北部高,向东、南方向递减的分布特征。     

1961—2010年东北地区夏季降水时空变化的研究

东北地区地处中高纬欧亚大陆东岸,处在东亚季风区的边缘,其降水主要集中在夏季,并且降水量具有显著的地域差异和年际变化。研究东北夏季降水特点,可为降水预报、气候预测和农业生产提供可靠依据。本文利用东北地区27个测站1961—2010年夏季逐月降水资料,通过E-OF和小波分析的方法研究东北地区夏季降水的时空变化规律,结果表明：东北地区夏季降水量主要表现为三种空间分布型：总体一致型、南-北反位相型以及东南-西北反位相型;东北地区夏季降水量存在明显的年际变化,降水变化周期为8—11a;东北地区夏季各月降水量的差异,主要是由地形原因和纬线跨度差异造成的。     

1961—2010年我国夏季高温热浪的时空变化特征

利用全国753个站1961—2010年夏季逐日最高气温资料和基于死亡率明显增加而制定的高温热浪指标的已有研究成果,统计分析了我国高温热浪频次、日数和强度的时空分布特征。结果表明:我国的高温热浪频次、日数、强度高值区基本相同,均在江淮、江南大部和四川盆地东部等地,其中江西北部、浙江北部高温热浪频次最高,高温日数最多;浙江北部高温强度尤为突出。近50年来我国夏季高温热浪的频次、日数和强度总体呈增多、增强趋势,但也呈现明显的阶段性变化特征,20世纪60—80年代前期高温热浪频次和强度呈减少(弱)趋势,80年代后期以来,高温热浪频次和强度呈增多(强)趋势。区域变化特征明显,华北北部和西部、西北中北部、华南中部、长江三角洲及四川盆地南部呈显著增多(强)趋势;而黄淮西部、江汉地区呈显著减少趋势。自20世纪90年代以来,我国高温热浪的范围明显增大。     

黄河流域1961—2010年极端气温指数的时空变化特征

根据黄河流域67个气象观测站1961—2010年逐日气温资料,采用线性回归分析和M-K检验等方法,研究了黄河流域6个核心极端气温指数的时空变化特征。结果表明:1)黄河流域平均最高气温、平均最低气温、暖日阈值和冷夜阈值均呈现显著的上升趋势,上升速率分别为0.28℃/10a、0.37℃/10a、0.19℃/10a和0.60℃/10a;气温日较差呈现不显著的下降趋势,下降速率为0.08℃/10a;霜冻日数以3.36天/10a的速率呈现显著下降趋势。2)平均最高气温与平均最低气温(暖日阈值与冷夜阈值)的上升呈现明显的不对称性,这是引起气温日较差下降的主要原因,而黄河流域变暖和霜冻日数的减少主要是由平均最低气温的快速上升引起的。3)在空间上,黄河流域变暖趋势较为显著的区域为呼和浩特、乌拉特中旗、包头、惠农、鄂托克旗、东胜一带和绥德、离石、太原、太谷、延安、延长、隰县、吉县一带。4)黄河流域6个气温指数的年内变化以冬季最为明显,而且变化趋势显著,冬季变暖对黄河流域年内气温升高贡献最大。     

黄河流域1961—2010年极端气温指数的时空变化特征

根据黄河流域67个气象观测站1961—2010年逐日气温资料,采用线性回归分析和M-K检验等方法,研究了黄河流域6个核心极端气温指数的时空变化特征。结果表明:1)黄河流域平均最高气温、平均最低气温、暖日阈值和冷夜阈值均呈现显著的上升趋势,上升速率分别为0.28℃/10a、0.37℃/10a、0.19℃/10a和0.60℃/10a;气温日较差呈现不显著的下降趋势,下降速率为0.08℃/10a;霜冻日数以3.36天/10a的速率呈现显著下降趋势。2)平均最高气温与平均最低气温(暖日阈值与冷夜阈值)的上升呈现明显的不对称性,这是引起气温日较差下降的主要原因,而黄河流域变暖和霜冻日数的减少主要是由平均最低气温的快速上升引起的。3)在空间上,黄河流域变暖趋势较为显著的区域为呼和浩特、乌拉特中旗、包头、惠农、鄂托克旗、东胜一带和绥德、离石、太原、太谷、延安、延长、隰县、吉县一带。4)黄河流域6个气温指数的年内变化以冬季最为明显,而且变化趋势显著,冬季变暖对黄河流域年内气温升高贡献最大。     

1961-2010年环渤海地区寒潮时空分布及变化特征

利用1961-2010年环渤海地区58个站的逐日平均气温、日最低气温资料,按照寒潮国家标准统计寒潮次数和寒潮强度,分析环渤海地区单站寒潮和区域寒潮的气候变化特征。结果表明：环渤海地区单站寒潮出现频次的地域差异很大,大体上呈现自北至南递减态势,年平均次数最多的为张北21次,最少的京津地区不足2次。近50 a来环渤海地区共有233次区域性寒潮,出现在当年9月至次年4月,其中11月最多。区域寒潮呈显著减少趋势。20世纪60-70年代区域性寒潮事件频发,80年代开始明显减少并在1983年出现了突变。区域特强寒潮不多,20世纪60年代出现了2次,自70年开始特强寒潮平均每个年代出现1次。在气候变暖背景下,环渤海地区区域寒潮次数明显减少,但特强寒潮亦极端寒潮事件并未减少。     

1961—2010年北京地区降水变化特征

采用15个常规气象站1961-2010年逐日降水数据资料,分析了北京地区降水量、降水日数和降水强度的变化趋势,包括年和各季节的总降水量和降水日数,不同降水级别降水量、降水日数和降水强度变化趋势的时空特征。结果表明：在近50年内,北京地区平均年降水量和年降水日数、年降水强度均呈下降趋势;各季节中,夏季的降水量呈明显下降趋势,春季降水日数略有增加,夏季略有减少;降水强度在春季增大和夏季减小趋势明显;小雨雨量变化不明显,中雨雨量呈增加趋势,大雨和暴雨雨量呈明显降低趋势;小雨降雨日数略呈减小趋势,中雨降水日数呈显著增加趋势,大雨和暴雨降水日数呈较明显降低趋势;小雨降水强度略呈上升趋势,而大雨和暴雨的降水强度呈明显的降低趋势。     

1961—2010年博乐市热量资源变化特征

根据新疆博乐国家基本气象站1961-2010年的气温、无霜冻期以及≥10℃积温等资料,使用线性回归、t检验突变检测等方法,对博乐市近50a热量资源的变化特征进行了研究。结果表明, 近50a来博乐市热量资源呈明显的增加趋势：年均气温以0.43℃/10a的趋势极显著升高,年均最高、最低气温亦呈极显著升高趋势,最低气温的上升速率为最高气温的2.3倍;四季中,冬、秋季气温上升最明显,其对年气温的持续升高贡献最显著。终霜冻提前,初霜冻推迟,无霜冻期延长20d。≥10℃的初日提前,终日推迟,活动积温以94.2℃.d /10a的速率极显著地增加。1961-2010年间,各热量要素先后发生了气候突变;热量资源增加对博乐市农业生产具有积极影响,但同时也会产生一些负面作用,因此,应采取趋利避害的技术手段,促进农业生产的稳定而持续发展。     

1961—2010年锡林郭勒盟极端气温事件变化分析

根据1961—2010年锡林郭勒盟的平均气温及逐日最高、最低气温资料,详细分析了年平均气温、年季平均最高、最低气温以及极端气温的变化规律和特点。结果表明:锡林郭勒盟的年平均气温与全国同步,呈显著上升趋势;年平均最高、最低气温都呈增温趋势,季平均最高、最低气温的变化存在较大的季节性差异,冬季和秋季的增暖趋势异常明显,日较差整体呈现减小趋势;高温日数呈上升趋势,低温日数均呈下降趋势。     

1961—2010年南方双季稻区气候资源变化分析

中国南方双季稻播种面积占到全国水稻的85%以上, 研究该区域对气候变化的响应有助于科学地规划和管理双季稻生产。以江南、华南双季稻区为研究对象, 选取1961—2010年南方双季稻区275个数据完整性较好的气象观测站点, 对双季稻区平均气温、日照时数、降水量等气候资源演变规律及其可能变化的分析表明: 该研究区域正处于气温显著上升阶段, 气候倾向率为2℃/(10 a), 尤其是1997年气温突变之后升温幅度进一步增大, 气候倾向率增大为5℃/(10 a), 且秋冬季增温更为显著。研究区域降水年际波动较大, 无明显增减趋势; 从季节上看, 春秋降水有减少趋势, 而冬夏有增加趋势, 且使降水分布更为集中。从空间演变看, 双季稻区气候资源的演变趋势存在较大的差异, 其中华南稻区呈暖湿化, 对喜温好水的双季稻生产是利大于弊; 而江南稻区则呈暖干化趋势, 对水稻生产不利; 同时秋旱风险加大, 尤其是西部地区将面临水资源减少、水稻种植用水不足。另一方面, 随着双季稻区气候变暖, 早稻适宜播种期提前、早晚稻生长季延长, 热量资源增加以及薄膜育秧技术广泛应用等, 都将使双季稻种植格局调整。双季稻区高温日数增多, 早晚稻生长发育无效热量也随之增加, 整体上江南热量资源的有效性低于华南, 尤其是江西和湖南两省, 热量有效性均 < 85%;华南大部地区热量有效性均高于95%。因而, 各地可根据所处区域气候资源要素演变规律及热量有效性分布选取产量与品质更好的中晚熟品种种植, 提高水稻种植积极性, 促进早晚稻安全生产。      

1961-2010年广东省高温天气时空变化特征分析

利用广东省27个地面观测站1961-2010年的日平均气温、日最高气温以及日最低气温等观测资料,采用线性倾向、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验、EOF及REOF等统计方法,分析了广东省高温天气的气候变化特征。结果表明：广东省多年平均高温日数由北向南递减,并且递减趋势明显;近50 a广东省各地区的高温日数基本为上升趋势,中部高温日数的上升幅度最为明显;从全省平均情况来看,高温日数长期演变为显著的上升趋势,在20世纪90年代末之前处于偏少期,90年代末期以后进入偏多期,2005年后高温日数上升趋势较为显著;高温日数在1998年出现了突变现象;高温日数存在20-23 a的振荡周期,但这种周期性变化并不显著;广东省高温日数的标准化距平场可分为中部、北部和南部3区。     

1961-2010年中国AngstrOm-Prescott系数时空变化特征

利用中国51个站1961—2010年和94个站2001—2010年的逐日总辐射和日照时数资料,基于目前最常用的AngstrOm-Prescott 公式,采用最小二乘法计算各站历年逐月a、b系数,分析其时空变化规律,主要结果表明：各地a、b系数均存在不同程度年变化,a系数与b系数呈反向变化,b系数的年变化幅度大于a系数;我国不同季节的多年平均a+b系数随海拔升高而增加;近50 a来,全国不同季节多数站的b和a+b系数呈减少趋势,a系数呈增加趋势（春季除外）,37%~63%的站,其变化趋势通过0.05的显著性检验;华北地区四季的a+b系数均呈减少趋势,海口站四季的a、b和a+b系数均呈增加趋势;全国各区域逐月a、b系数近50 a平均值与近10 a平均值存在一定的差异,其中华北地区a+b值10月至下一年4月近10 a平均值小于近50 a平均值;全国大部分地区雾霾天气在加重,尤其是华北地区。给出了我国不同区域不同年代逐月的a、b系数参考值,为相关领域的理论研究和实际应用提供基础信息支撑。     

1961—2009年辽河流域水文气象要素变化特征

依据1961—2009年辽河流域5个气象观测站点逐日降水和气温观测资料,运用非参数检验方法（Mann-Kendall法）,对辽河流域降水和气温的变化趋势进行了分析。利用2006—2010年夏季共162d降水日的铁岭站日降水量与铁岭水文站径流量资料,探讨了日降水量与径流量之间的相关关系。结果表明：辽河流域年降水量减少趋势明显,降水量偏少年份明显增加,其主要原因为占全年降水量65%的夏季降水以7.4 mm/10 a的气候趋势倾向率递减,呈现出明显的减少趋势;辽河流域的年平均气温是在波动中逐渐上升的,且升温趋势明显,春季呈明显的升温趋势,夏季略有下降,秋季变化不大,冬季是气温上升最明显的季节;日降水量与径流量存在正相关关系,且日降水量与降水第二日的径流量相关显著。     

1961—2010年阿拉善盟沙尘天气时空分布特征

利用阿拉善盟1961—2010年8个站的气象观测资料,分析了近50a阿拉善盟沙尘暴、扬沙、浮尘天气的年平均、四季的空间分布特征、增减趋势及形成原因。结果表明:阿拉善盟沙尘天气的时空分布具有很强的季节和地区性差异,与地理位置、地形特征及地表生态系统等有很大的关系。沙尘暴区以拐子湖为中心向东南和西北递减,而扬沙、浮尘与沙尘暴有所不同,具有3个高值区,向四周递减,形成鞍型场。沙尘暴多发地扬沙、浮尘天气较少。四季的分布特征与年平均特征基本一致,春季最多,夏季多于冬季,秋季最少,且近50a沙尘暴发生次数呈波动性减少趋势。     

1961—2010年贵州冬季路面持续凝冰时间时空分布变化特征

利用1961—2010年贵州冬季的日最低地表温度以及日降水资料分析了近50 a路面持续凝冰时间的统计特征.结果表明：位于贵州26.5~27.5°N纬度带西部的地区高频发生持续凝冰,每年平均发生6~9次轻级凝冰(持续凝冰1~3 d)、3~6次中级凝冰(4~6 d)、2~4次重级凝冰(7~11 d)和1~2次特重级凝冰(12 d以上).总体来看,在全省范围内各级凝冰发生频次都有不同程度的下降趋势.极端持续凝冰事件集中发生在1月以及2月上半月,且贵州中西部以及西北部阈值在10 d以上,受凝冻影响大.     

1961—2010年饶平气温的变化特征分析

利用饶平1961—2010年气温资料,通过线性拟合、M-K突变分析、小波分析等方法,对饶平近50年气温变化进行特征分析。结果表明：近50年饶平气温显著上升,增温速率为0.017 6℃/年,在1995年发生增温性突变,突变前后平均上升0.7℃。近50年秋冬季增温速率明显大于春夏季;冬季在20世纪80年代末发生突变,其他季节都在20世纪90年代发生突变;秋冬季突变前后增温大于春夏季。气候变暖对饶平极端气温及高温（低温）日数的影响：高温日数在1994年发生增加性突变,近50年来呈显著增加趋势,其中进入21世纪以来高温日数明显增多;低温日数在1983年发生减少性突变,极端最低气温呈显著上升趋势。小波分析得出饶平年平均气温在不同时段存在准6、13、20、28年年际变化周期。     

1961—2010年额济纳绿洲日照时数变化特征分析

利用1961—2010年额济纳旗日照时数资料,使用趋势分析、滑动平均、累积距平、滑动t检验等方法,分析了额济纳旗日照时数变化的主要特征。结果表明:1971—1990年是额济纳旗日照时数丰富期,20世纪60、90年代日照时数明显偏少,近些年来减少幅度略有下降;1961—2010年额济纳旗年日照时数线性增长率为-9/10a,即每10a减少约9h,呈现不明显的减少趋势;作物生长期(4—10月)日照时数线性增长率为2.32h/10a,即每10a减少2h略多,减少趋势不明显;可大致判断额济纳旗日照在1976年前后出现了突变现象。     

1961—2010年中国气候生产潜力时空格局变化及其潜在可承载人口分析

以气温、降水格点数据为基础,采用Thornthwaite Memorial模型计算了中国气候生产潜力(CPP),并从气候的角度估算了耕地上气候资源潜在可承载的人口数,以便增强了解气候变化的影响及气候资源最大人口支撑能力。结果表明:1961—2010年中国CPP总体呈突变性增加趋势,1987年为突变点,年最低、最高及平均值分别为689. 18、814. 56和744. 05 g·m^-2·a^-1。空间上呈现出从西北向东南逐渐递增的带状分布,其中高值区主要分布在华南大部,最高值达2103. 56 g·m^-2·a^-1;低值区主要分布在西、北部地区,最低值为39. 28 g·m^-2·a^-1。2001—2010年中国大部分地区CPP年平均值相对于1961—2010年多年平均值变化幅度不大,变化比例高的地区基本上分布于中国西、北部,其中增加的区域达82%,主要分布在华东地区、新疆西部、西藏北部及青海大部,远大于缩减的区域(17%)。1995—2010年,基于公里网格的耕地气候潜在可承载人口为46—2180人·km^-2,全国平均值最低的年份为1130人·km^-2,对应的实际人口为0—49729人·km^-2,全国平均值均不高于137人·km^-2;全国实际总人口为11. 43—13. 04亿,耕地气候潜在可承载总人口为19. 72—20. 22亿,前后比值为58%—65%。这表明,中国耕地生产力未达到气候生产潜力,尚有一定的开发潜力;实际人口在中国大部分地区均没有超出气候资源潜在可承载的最大人口,然而在少数省市(如生态环境脆弱的青海省以及经济发达的大城市及沿海地区)已超出。     

1961—2010年中国华南地区夏季降水结构变化分析

利用1961—2010年华南地区64个气象站的逐日降水资料,通过计算降水集中度指数Q,分析了华南夏季降水的结构。结果表明：夏季华南地区北部（南部）大部分地区降水集中度较小（大),表明该地区降水较为分散（集中)。在趋势变化上,近50年华南大部分地区夏季降水量和降水集中度都是增多的。北部和南部的降水量也均呈增加的趋势,北部增加更明显。另外,降水集中度在华南北部和南部也均呈增加的趋势,即降水呈现更集中的趋势,尤其是华南南部降水集中度增加更明显。此外,无论降水量为1 mm以上、25 mm以上还是50 mm以上的降水,持续1 d降水的雨日都在减少,而超过1 d的持续性降水过程都在增多。在空间分布上,华南大部分地区1 mm以上降水的雨日呈减少的趋势,而25 mm以上和50 mm以上的持续性降水过程呈增加的趋势。