基于日值SPEI的青藏高原干旱演变特征

利用1980-2014年青藏高原74个台站的气象资料,通过Penman-Monteith公式计算了蒸散发及标准化降水蒸散指数（SPEI）,并采用M-K趋势分析和小波分析等方法研究了高原干旱变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明,基于Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发的逐日SPEI指数能够很好地反映青藏高原干旱特征。1980年以来青藏高原SPEI值总体呈上升趋势,即偏于湿润,干旱强度有所降低。高原近35年的干旱演变具有明显的年代际差异,20世纪90年代之前干旱较为严重。小波分析结果表明高原干旱的发生存在2~4 a的振荡周期,在2~4 a的时间尺度上总体表现出干-湿周期变化。在整体小波变化周期中,1983-1997年虽然出现了干旱严重区间,但在1997年以后高原总体上呈现湿润趋势,3.7 a的主周期并没有影响整体变湿的趋势,且三种指标的3.7 a振荡主周期均通过了95%的红噪声检验。     

基于标准化降水指数的内蒙古地区干旱时空变化特征

利用内蒙古及周边地区70个气象站1951~2014年降水数据,采用标准化降水指数等方法,对内蒙古近64年气候干旱时空变化进行分析。结果表明:研究区近64年来除西部年际、春、秋、冬季,中部春、秋季及东部春、冬季气候趋于湿润外,其他均趋于干旱。中、东部年际、植(作)物生长期SPI在2001年和1990年左右发生突变,东部突变后趋于干旱并在2006年左右又发生明显转折后趋于湿润。西部在1960s干旱严重,中、东部在1990s至2000s干旱严重。西部年际SPI由西北向东南、东部由南向北干旱趋势速率呈阶梯状下降,中部干旱趋势速率较西、东部快;植(作)物生长期SPI空间变化与年际一致,但西、中部干旱趋势明显的区域有所扩大。     

基于Z指数的晋中地区干旱变化特征及成因分析

为揭示晋中地区干旱形成机理和发展趋势,通过对历史文献记载的干旱年份进行整理,分析了大旱、特大旱出现的频率以及百余年来发生的干旱链,再利用晋中地区各雨量站1958—2020年逐月降水资料,通过线性回归、Z指数法、小波分析等方法分析季节、年际以及年代干旱变化,并结合历年成灾面积和减产量,分析了农业三大关键期的干旱特征和规律。最后通过地形地貌、气候特征、大气环流、河网密度等因素分析了干旱的成因,为当地抗旱减灾提供参考。     

基于CI指数和K指数的近40a贵州安顺区域干旱演变特征

利用综合气象干旱指数(CI指数)和K干旱指数, 对贵州安顺地区1971-2011年41 a来气象干旱的时空分布状况、演变特征及突变情况进行了比较分析. 结果表明: 对严重的干旱时段, 两种指数均能表现出来, 对历年干旱过程及灾害的评定结果基本一致;CI指数对干旱的评定更为精细, 但K指数延续性更好;分季节的干旱分析中, 两种指数对于夏季出现干旱概率较小的结论一致, 对各季节平均干旱长度的评判基本一致. 对时间演变的线性变化趋势以及M-K检验结果对比分析表明, 春季和秋季干旱强度增强、夏季干旱强度减弱、年度平均干旱长度及春、秋季干旱长度增加的这几个趋势, 两种方法两种指数结果一致, 结论被认为是可信度较高的. M-K曲线检测表明: 年度干旱长度在2008年后为增加的趋势, 20世纪90年代以来春季干旱强度增强, 20世纪末以来夏季干旱强度趋于减轻, 秋季干旱强度增强, 1970年代中期后春季干旱长度有增加的趋势, 秋季干旱长度在20世纪80年代中期到90年代后增加的趋势可能发生了突变. 年度干旱强度存在12~14 a的长周期和年度干旱长度4~6a的短周期较为可信.     

隋唐时期气候冷暖特征与气候波动

本文依据物候、动物分布、孢粉、雪线和海平面等相关资料,对隋唐时期气候冷暖特征进行了深入研究,重新肯定了竺可桢关于中国近5000年来气候变迁研究的基本结论,并对隋唐温暖期的起讫时代作了修正。在此基础上,对这一时期气候波动状况也作了相应探讨。结果表明,隋唐时期气候冷暖特征是以温暖为主,如与现代气候相比较,则当时年平均温度高1℃左右,气候带的纬度北移1°左右。包括南北朝晚期、五代、北宋中前期在内的隋唐温暖期(550～1050年)存在由温暖－寒冷－温暖的气候波动,其中的寒冷期持续时间约为150年左右(800～950年),第1个温暖期(550－800年)和第2个温暖期(950－1050年)则分别为250年和100年左右。这一现象反映了在持续时间约500年的隋唐温暖期中有渐趋寒冷的趋势,而这正与中国近5000年来气候总体上由暖转寒的趋势相吻合。     

海流兔河径流量年内分配及变化趋势分析

采用不同方法对黄河中游典型风沙滩河流海流兔河19572007年的径流资料进行了分析。采用年内分配不均匀系数法分析表明,海流兔流域径流年内分配均匀,集中度低。应用Mann-Kendall秩次检验法,证明年径流序列存在明显下降趋势。而同时期的降雨量不存在显著的趋势,且降水年内分配十分不均,主要集中在夏季的79月,冬季少雨。利用情势变化指数法（RSI）分析得到海流兔河年径流变化的几个阶段分别为19571967年、19681988年、19892000年、20012007年。通过对比降水资料和径流资料的变化趋势和年内分配,发现降水对径流变化的影响不明显。     

论气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险特征与管理策略

干旱是全球影响最广泛的自然灾害,给人类带来了巨大的危害,近百年气候显著变暖使干旱灾害及其风险问题更加突出。目前,对干旱和干旱灾害风险的内在规律理解并不全面,对气候变暖背景下干旱和干旱灾害风险的表现特征认识也比较模糊。在系统总结国内外已有干旱和干旱灾害风险研究成果的基础上,归纳了干旱灾害传递过程的基本规律及干旱灾害的本质特征,综合分析了干旱灾害风险关键要素的主要特点及其相互作用关系,讨论了气候变暖对干旱和干旱灾害风险的影响特点,探讨了干旱灾害风险管理的基本要求。在此基础上,提出了干旱灾害防御的主要措施及干旱灾害风险管理的重点策略。     

气候模式应用中的不确定性分析

为了分析和评价气候变化对水文水资源的影响,根据中国东部地区1956～2000年实测年降水量系列数据,采用多年均值、系列趋势变化指标和反映系列可持续特性的Hurst系数等3项指标,对CGCMA3、MPI-ECHAM5和平均GCM等3种气候模式模拟的同期年降水系列数据进行了检验。检验结果表明,3种气候模式模拟结果与实测值之间,以及不同模式模拟结果之间,不仅定量方面差异很大,而且在定性方面甚至出现相悖的结果,不确定性十分显著。同样,根据3种气候模式预测的未来2001～2050年年降水量和季平均气温推得的未来年径流量系列数据,其多年均值、系列趋势变化指标和干旱年年径流量多项指标也存在明显的不确定性。据此对气候模式及其应用提出了相应的建议。     

沙漠流动性的气候评价

流动性是沙漠或沙丘的突出特征之一,是风沙运动的产物,与气候关系密切.然而,目前尚没有被广泛接受的沙漠或沙丘流动性与气候关系的研究成果和评估方法.本文简要评述了在沙漠流动性和气候关系方面的一些代表性研究工作,讨论了目前研究存在的问题,展望未来发展趋势.研究者们曾提出风蚀气候指数、输沙势以及沙丘活动指数,试图表达沙漠流动性与主要气候要素,如风速和降水量之间的关系.风蚀气候指数主要针对土壤风蚀,根据风沙活动强度与风速以及土壤湿度的经验关系,通过风速和降水-蒸发指数表达气候侵蚀性.输沙势针对流动沙丘的形成和发育环境,适用于表达干旱流动沙丘区的潜在风沙活动强度.沙丘活动指数与风蚀气候指数类似,但更适用于流动或固定沙丘区,是判断沙丘流动程度的指数.沙漠的流动性不仅与气候特征有关,而且与当地总体地理环境背景、地表沉积物物理化学性质等有关.沙漠的流动性变化相对于气候变化具有滞后性,因而在气候变化的背景下,沙漠流动性与气候的对应关系变差.如何针对不同区域,表达气候要素对沙漠流动性的影响,以及沙漠流动性对气候变化的响应是需要深入研究的问题.     

1961-2004年新疆气候突变分析

利用1961-2004年新疆53个气象台站逐日平均最高气温、平均最低气温和降水数据,采用Mann-Kendall法分别对北疆、天山山区和南疆气温、日较差和降水年序列进行了突变分析,同时利用滑动t检验和Yamamoto法对突变点的真伪做了验证.结果表明:1961-2004年北疆、天山山区和南疆年平均最低气温上升速率均明显高于年平均最高气温,年平均日较差均呈显著下降趋势,年降水量均有增加趋势.北疆年均最低气温、年平均日较差及年降水量分别在1988年、1979年和1984年发生了突变;天山山区年均最低气温、年平均日较差及年降水量分别在1985年、1983年和1992年发生了突变;南疆年平均最高气温、年均最低气温及年平均日较差分别在1993年、1991年和1981年发生了突变.20世纪80年代中期以来北疆、天山山区、南疆均进入增温多雨时期.这些结果对进一步研究和预测新疆气候有着重要意义,为研究全国甚至全球气候变化提供重要依据,同时也为决策者提供决策依据.     

天山南坡清水河与阿拉沟流域径流变化特征及其对气候变化的响应

依据1956-2012年天山南坡清水河流域的克尔古提水文站以及阿拉沟流域的阿拉沟水文站资料,采用Mann-Kendall非参数检验法和交叉小波变换法,分析了清水河与阿拉沟出山径流的趋势、突变、周期变化等特征,并进一步探讨了出山径流对气候变化的响应。结果表明：清水河与阿拉沟流域年径流量均呈上升趋势,其中1988年为径流突变年,该年前后年均径流变化态势不同,1988年以后径流升幅显著。同时,流域径流过程呈现多时间尺度的周期变化,以32 a以上大周期为主,2 a和8 a小周期变化为辅。因流域下垫面特征等差异,清水河出山径流对降水变化的响应程度强于阿拉沟,而阿拉沟出山径流对气温敏感性高于清水河。且受冰川径流调节作用与多年冻土退化的影响,阿拉沟径流过程对气温的滞后性强于清水河。     

基于中国气象资料的趋势检验方法对比分析

结合全国317个气象站1956-2005年气象资料,分别利用普通Mann-Kendall、预置白Mann-Kendall、去趋势预置白Mann-Kendall趋势检验方法分析了年降水量、年平均气温和年蒸发皿蒸发量的趋势检验结果及自相关系数变化规律。其中,年降雨序列的自相关性不显著,3种趋势检验方法的分析结果差异不大;年平均气温和年蒸发皿蒸发量自相关性显著,其3种方法的检验结果差异性较大,需要剔除自相关性后进行趋势检验;空间特征上,北方站点气象要素的自相关显著性较高。数据分析和数学推导表明,序列正自相关性会放大序列趋势的显著性,序列的趋势项会增大计算的自相关系数。     

基于小波变换的郑州降雨量与太阳黑子活动关系分析

为探究太阳黑子活动与地区降雨量的关联性,采用连续小波变换方法,分析了1980年以来郑州地区(新郑站点)降雨量和太阳黑子数的数据变化,并对不同时段两者的相关性进行研究;进一步对两者进行交叉小波变换和小波相干谱分析,并根据两者关系通过太阳黑子数观测值对降雨量进行预测。结果表明：(1)不同时段降雨量和太阳黑子数的相关性存在正负差异的现象。降雨量的第一主周期尺度是21 a,在此主周期尺度下得到14 a主周期;太阳黑子数的第一主周期尺度是16 a,在此主周期尺度下得到11 a主周期(与经验值相符)。降雨量与太阳黑子数的主周期相差了3 a,因此导致两者的相关性在不同时段存在正负差异。(2)降雨量与太阳黑子数在1992—2008年的8～12 a时间尺度上关联性显著,且降雨量比太阳黑子数存在规律性的时间滞后,两者在2～4 a和7～10 a的时间尺度上关联性较好;降雨量比太阳黑子数分别在1991—2004年和2006—2013年这两个时间段上呈现规律性的滞后,两者在其他时间段的各时间尺度上关联性不明显。(3)根据延迟年数经验公式,由太阳黑子数观测值对降雨量进行预测,最近的降雨量峰年在2022年附近,与2...     

青海省近50年极端降水事件时空分布特征

基于线性倾向估计、小波分析、Mann-Kendall检验及空间插值等方法,对1962—2013年28个均匀分布在青海省内的气象站点数据近50 a(1962—2013年)极端降水事件的时空特征进行了分析。结果表明,在长期趋势上青海省极端降水事件呈上升趋势,其强度与频数变化分别具有28 a和15 a±的主周期,并且少数站点在20世纪90年代发生突变;青海省内的极端降水事件在空间上存在明显差异,整体呈自西向东逐渐增强的特征,极端降水事件在南部地区发生频率总体高于北部地区,东南部发生极端降水的频率最高;近50 a青海省内大部分地区极端降水事件的强度与频数均呈上升趋势,其中东北部地区极端降水事件的强度上升趋势较为明显,仅有东南端与西北端呈现下降趋势,极端降水事件频数的上升趋势由东南端及西北端分别向中部加强。     

兰州雨量谱的气候变化与极端化趋势

利用兰州站1951-2005年逐日降水观测资料,进行雨量划分级别,分析了55 a来兰州分级降水雨量谱和极端降水的气候变化和发展趋势.研究表明:兰州年降水量逐年波动下降,长期变化趋势为每10 a下降9.0 mm,近20 a达到每10 a下降22.6 mm;年降水日数的长期变化趋势为每10 a下降3.6 d,近20 a为每10 a下降3.7 d.主要是由于小、中雨级的降水减少明显造成.兰州近20 a大雨以上级别的极端降水量增多,变化趋势为每10 a增加9.9 mm,年降水日数的变化趋势为每10 a增加0.4d.兰州年降水强度的长期变化趋势为每10 a上升0.1 mm·d1,其中小雨、中雨级别的贡献并不明显,主要的增加贡献是由大雨以上级别的降水强度增加所导敢的.极端降水的强度在近20 a的变化趋势为每10 a增加5.7 mm·d-1.兰州近20 a的年降水量中极端降水量占的比例由15.9%上升至1 6.2%;极端降水日数增加,其比例从1.8%上升至2.0%,在2000年极端降水所占的比例更是达到雨量的25.4%和雨日的4.0%水半,呈现出向极端降水增强的发展趋势.     

天山玛纳斯河冬季径流对暖冬和冻土退化的响应

天山高山地区大范围为冻土区,冻土的存在对水文过程有极大的影响.20世纪90年代以来,玛纳斯河流域气温10 a升高了0.54℃,以冬季升温为主,降水量没有增加趋势.应用1957—2004年近48 a的气候和水文月资料,研究了具有多年冻土的高海拔河流的冻土和水文响应.检测到12月至翌年2月气温升高0.8~0.9℃时冬季径流量响应显著,冬季径流在12至翌年2月份增加了14%~26%,其中1月份增加26%.遥相关分析表明,10~11月的水量增大也可导致冬季河流水量增多,1.5~3.0 m的活动层的深度和温度变化导致了这些响应.冻土区的冬季径流水文响应比气温更快、更显著.但冻土和积雪观测的不足使冬季水文变化具有不确定性.     

气候变化背景下海河流域干旱特征及趋势

为了深入研究近60年来多种气候、水文要素对海河流域干旱变化的影响,采用Mann-Kendall非参数检验法对流域内气温、降水、径流等要素进行了分析,并采用Z指数法对流域的干旱特征进行了研究。结果表明：20世纪50年代以来,海河流域经历了湿润-正常-干旱的变化过程;21世纪初,流域北部地区出现偏旱现象,多次干旱的面积覆盖率低于40%,少部分干旱覆盖率较高,最高达98%;从时间上看,1980年是发生干旱现象的一个临界点,无论是从发生次数还是覆盖面积上,1980年以后要明显大于1980年以前。从干旱发生频率上分析,海河流域发生轻度和一般干旱的高频地区多分布在滦河流域以及北部山区,中部平原地区干旱爆发频率相对较低,重大干旱事件则在中南部平原地区发生频率更高。综合全部干旱事件,滦河流域为干旱频发区,其次为海河流域东部地区,西部地区则频率相对较低。     

气候变化对山东降水及极端天气气候事件的影响分析

根据新中国成立以来山东省气温资料进行分析,从温度变化来反映山东气候变暖的趋势;在此基础上根据山东省近60年的水文资料分析气候变化对山东降水及极端天气气候事件的影响。结果表明,60年来山东气候呈变暖趋势,随着气候的变化,山东省年降水量呈减少的趋势,并导致极端天气气候事件出现频率及强度呈增大趋势。