气候变化下淮河流域极端洪水情景预估

利用IPCC第4次评估公开发布的22个全球气候模式在A1B、A2和B1三种典型排放情景下的未来气温和降水预测结果,结合新安江月分布式水文模型,在对模型验证效果良好的基础上,参照集合预报方法,对未来90年(2010～2099年)气候变化下淮河流域的极端洪水进行预估。研究结果表明,从出现概率来看,淮河流域未来可能发生极端洪水年份的密集程度从大到小依次为A2情景、A1B情景、B1情景。A1B情景下,21世纪下半叶出现极端洪水的可能性增大,A2情景在2035～2065年以及2085年以后是极端洪水发生较为集中的时期。B1情景在21世纪70年代左右发生极端洪水的可能性较大。综合各种极端事件的定义方法,将极端洪水划定3个洪水量级。A2情景预估极端洪水的平均洪量在3种情景中最大,B1情景最小。3种情景未来一级极端洪水发生比例都比历史上偏大,A2情景下增加最多。二级极端洪水都较历史略有减少,三级极端洪水减少最显著。3种情景下各个量级极端洪水所占比例各不相同,A1B和A2情景二级以上极端洪水出现比例较大,B1情景下极端洪水量级多为三级,超1954年的一级极端洪水所占比例较小。     

新疆阿尔泰山区克兰河上游水文过程对气候变暖的响应

额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带水汽影响的阿尔泰山南坡,主要由融雪径流补给,年内积雪融水可占年径流量的45%.年最大月径流一般出现在6月份,融雪季节4~6月径流量占65%.流域自20世纪60年代开始明显升温,年平均温度从50年代的1.4℃上升到90年代的5.2℃;年降水总量也呈增加趋势,尤其是冬季和初春增加最多.随着气候变暖,河流年内水文过程发生了很大的变化,主要表现在最大月径流由6月提前到5月,月径流总量增加约15%,4~6月融雪径流量也由占年流量的60%增加到近70%.在多年变化趋势上,气温上升主要发生在冬季,降水也以冬季增加明显,而夏季降水呈下降趋势;水文过程主要表现在5月径流呈增加趋势,而6月径流为下降趋势;夏季径流减少而春季径流增加明显.冬春季积雪增加和气温上升,导致融雪洪水增多且洪峰流量增大,使洪水灾害破坏性加大.近些年来气候变暖引起的年内水文过程变化,已经对河流下游的城市供水和农牧业生产产生了影响.     

青海高原1961-2013年积雪日数变化特征分析

应用1961-2013年逐日积雪深度及气象要素资料,采用REOF、多元线性回归等方法,分析了青海高原积雪日数时空分布特征,探讨了各季节积雪日数与气温和降水的关系.结果表明：（1）青海高原积雪日数呈先增加再减少的变化趋势,1961年至20世纪90年代末呈增加趋势,其中1982年达到峰值为44天,2000-2012年呈减少趋势.（2）青海高原积雪时空分布不均,地域差异大,分为六个积雪气候区,主要特点为高原南部积雪日数最多且呈显著增加趋势;东部农业区、西部柴达木盆地积雪少且呈下降趋势.（3）冬、春季积雪日数有上升趋势,冬季较显著;秋季积雪日数有下降趋势.（4）各季节平均气温均呈上升趋势,是影响秋、春季积雪的关键因子;冬、春季降水量呈上升趋势,是影响冬季积雪的关键因子.青海高原冬、春季有暖湿化趋势.     

青藏高原东北部寒潮次数时空变化特征研究

基于青藏高原东北部1961 - 2015年68个国家气象站点的逐日气温观测资料, 统计了各站月、 季、 年不同时间尺度的寒潮次数, 并用气候诊断方法分析了寒潮次数时空变化特征。结果表明： 在时间尺度上, 20世纪60年代至21世纪00年代, 寒潮各年代的年平均次数大致经历了“多 - 多 - 多 - 多 - 少”的变化过程; 1961 - 2015年青藏高原东北部寒潮年次数的平均值为2.6次, 以0.192次·（10a）^-1速率呈显著的减少趋势; 1981年为突变点, 2005 - 2015年为显著的减少时段, 而1961 - 2004年为较弱的减少时段; 春、 秋、 冬三季寒潮次数的平均值分别为0.7、 0.7、 1.2次, 秋季减少趋势通过了显著性检验, 2月和11月减少的趋势最为明显。在空间尺度上, 年度、 春季、 秋季寒潮次数显著减少的站点数量分别达19、 44和21个。寒潮年次数减少的这种变化特征与青藏高原地区20世纪80年代气候变暖以来气温明显升高的趋势基本一致。     

新疆大～暴雪气候特征及其水汽分析

应用新疆北部和天山山区50个气象站1961-2002年11月1日至翌年4月15日经过整编的逐日降水量资料,通过统计和诊断分析,揭示了新疆牧区大～暴雪过程的时、空分布特征和年际变化,初步分析了2000-2001年冬季特大雪灾的成因,并选取典型个例分析了新疆暴雪的水汽来源和特征.结果表明:1)有4个大～暴雪过程高频区,即阿勒泰地区、塔城盆地、伊犁河谷、乌苏到木垒的天山北坡一带及天山中部的中山带;前3个区域大～暴雪过程前冬达50%以上,其次为春季和隆冬;天山北坡前冬和春季相当,约为43%左右;2)阿勒泰地区、伊犁河谷和天山北坡大～暴雪过程呈显著的线性增多趋势,增长率分别为0.3次·(10a)^-1、0.7次·(10a)^-1和0.5次·(10a)^-1;3)大～暴雪过程异常偏少和偏少年在20世纪80年代以前,异常偏多和偏多年在20世纪80年代以后,主要在90年代以后;4)由于环流持续3个月的异常,冷空气活动频繁,多次降雪过程导致2000-2001年冬季特大雪灾.冬季降雪水汽由大气环流决定,北方冷空气、中纬西风和较低纬度的西南风带来的水汽均可以影响新疆,700hPa与850hPa的水汽输送相当,500hPa的西方和南方水汽输送也不可忽视.     

黄河流域寒潮天气与凌情关系分析

利用1951～2008年冬季(11月至翌年3月)各月气温资料,统计分析了近50年黄河流域的寒潮天气过程,阐述了寒潮时空分布规律、变化特点、强度和影响范围。分析了寒潮天气与黄河凌情的关系及对凌情的影响,得出黄河流域寒潮天气在时间和空间上的分布是不均匀的,位于高纬度地区的宁蒙河段寒潮发生频率高于黄河下游,寒潮的强度也强于黄河下游,寒潮覆盖的范围也大于黄河下游;黄河流域以一般性寒潮天气最多,历史上强寒潮发生的次数非常少,除了磴口站发生过3次外,流域其他站均未发生过;20世纪80年代中期以后寒潮的活动呈现出逐步减少的趋势,冬季寒潮发生趋于平静;黄河流域50%的封河是寒潮天气造成的;冬季寒潮天气多封河天数也多;冬季寒潮过程次数多、降温幅度大、持续时间长、最低气温低时,黄河下游封河长度将较常年明显偏长。     

1961 - 2018年新疆北部冬季暴雪时空分布及其环流特征

基于1961 - 2018年冬季逐日降水资料, 研究了新疆北部不同类型暴雪的时空分布和环流特征。结果表明, 冬季新疆北部的局地暴雪日数最多（73.1%）, 区域暴雪次之（20.9%）, 大范围暴雪最少（6.0%）。总暴雪、 区域暴雪和大范围暴雪日数呈显著的增加趋势, 局地暴雪的增加趋势不显著。总暴雪、 局地暴雪和区域暴雪日数在12月最多; 大范围暴雪日数在2月最多。20世纪60 - 80年代, 新疆北部冬季以局地暴雪为主, 暴雪中心主要位于伊犁河谷和塔城地区北部; 90年代至今, 区域暴雪和大范围暴雪日数显著增加, 除伊犁河谷和塔城地区北部外, 阿勒泰地区、 天山北坡中段的暴雪日数增加显著, 乌鲁木齐成为天山北坡新的暴雪中心。新疆北部冬季暴雪的环流形势可分为3类6型, 其中锋区波动类最多, 低槽类次之, 低涡类最少。20世纪90年代前, 锋区波动类最多; 进入21世纪后, 低槽类明显增多。     

近40年来烟台地区气温与降水量变化的关系研究

利用烟台地区1960～1999年的气象资料.分析了近40年来该区气温与降水之间的关系.结果表明,从20世纪60年代至90年代,气温呈上升趋势,而全年、夏季、秋季降水量则随温度上升而减少,二者之间表现出显著线性相关.春季降水与气温相关性不明显,二者不迭显著水平.冬季降水量与冬季平均气温之间相关性显著,降水随温度升高而增加,可用二次多项式回归方程量化表示.这样,该区气温状况如何,为预测未来降水趋势提供了信息,对合理利用本地气候资源具有实际意义.     

长江源沱沱河区45a来的气候变化特征

利用1959—2003年长江源区沱沱河气象站气温、降水、积雪等地面观测资料,对年代际的气候变化特征及其影响进行了分析.结果表明:该区域45 a来夏季增温比较明显.20世纪90年代四季平均气温、平均最高和平均最低气温比最冷的80(或60)年代偏高0.6~1.2℃;降水量(含积雪量)冬季呈增加的趋势,夏季呈减少的趋势,秋、春季降水量增加而积雪量减少;年大风日数80—90年代较60—70年代偏多.80年代是夏季温度升高、降水减少、大风日数增多的暖干气候背景,90年代以来继续加剧,并逐步扩展到春、秋季节,使得该区域的草场退化、冰川和冻土消融加快、湿地资源减少、生态环境恶化.     

新疆不同区域牧业雪灾损失时频变化特征

选用新疆1952-2013年75个县707条雪灾害资料, 采用灰色关联评估模型以县为单位将新疆分为特重雪灾区、 重雪灾区、 一般雪灾区、 小雪灾区. 用气候趋势系数与五阶函数分析各雪灾区牲畜死亡数额的长期变化趋势, 并用morlet小波分析其振荡周期. 结果表明: 全疆及各雪灾区牲畜死亡数额基本都存在23 a左右的长周期, 14～17 a中周期, 10 a左右的小周期, 另外, 还存在5～7 a的小波动, 各区周期振荡的强弱及时间范围不同. 全疆及特重雪灾区牲畜死亡数额长期以来有减少趋势; 而重雪灾区和一般雪灾区牲畜死亡数额长期以来有微弱的增加趋势. 特重雪灾区牲畜死亡数额长期变化趋势决定了新疆雪灾牲畜死亡数额的长期变化趋势, 全疆平均每年因雪灾牲畜死亡数额以0.4%的速率递减, 特重雪灾区每年按上一年度总额1.4%的速率递减. 由于20世纪80年代开始, 新疆有计划、 大规模推行牧民定居工程, 从而大大提高了新疆牧业抗御自然灾害的能力, 以及冬春气温升高的缘故, 使得全疆及各雪灾区牲畜死亡数额大大减少. 因为各牧业区实施牧民定居工程开始的时间不同, 使全疆各雪灾区牲畜死亡数额高值期(年代际与年际尺度振荡的活跃期)进入低值期(少发时期)的临界时间存在差异.     

新疆阿尔泰山地区极端水文事件对气候变化的响应

新疆北部阿尔泰山地区受西风带气流影响, 降水丰沛, 尤其冬季积雪厚而稳定, 山区产流发育了额尔齐斯河与乌伦古河, 从西到东形成主要支流十余条. 在全球气候变化下, 山区气温上升明显, 极端降水增多, 气候变暖带来的水循环加快, 极端水文事件也趋于增多. 由于冬季气温升高, 春季积雪消融提前, 春季融雪洪水提前, 洪峰流量增强; 夏季极端降水增加, 使得暴雨洪水增多. 由于冬、 春季积雪增多, 雪灾发生频率增加, 春季的融雪洪水灾害危害增强. 极端水文事件引起的自然灾害已经威胁到阿勒泰地区的牧业生产、 交通安全和水资源供给, 应加强水文水资源安全对气候变化的应对措施, 提高水资源安全保障, 减缓气候变化的危害.     

青藏高原地区积雪年际变化异常中心的季节变化特征

利用青藏高原1980-2009年SMMR、SSM/I和AMSR-E被动微波遥感反演得到的逐日积雪深度资料, 应用EOF方法分析了近30 a青藏高原地区冬春季积雪年际变化异常的时空变化. 结果表明: 青藏高原冬春季积雪年际异常敏感区随季节有着显著变化, 并具有多尺度性. 其在大尺度上最主要的空间特征是从秋末(10-12月)到隆冬(12-翌年2月)位于青藏高原腹地和东南缘的河谷; 后冬和前春年际异常变化的敏感区显著变小, 整个青藏高原地区的积雪稳定少变; 而春季(3-5月), 随着青藏高原气温的回升, 敏感区出现在青藏高原东部. 青藏高原冬春季积雪年际变化在局地尺度上存在着季节变化, 表现为青藏高原积雪年际变化的异常与年际变化趋势相反的特征, 以及积雪年际变化东西反向异常随季节的演变. 青藏高原冬春季积雪年际变化的异常敏感区在空间范围上的变化, 反映了冬春季积雪在季节尺度上受冬季风和南来的暖湿气流之间相互消长和进退影响的特征. 青藏高原冬春季积雪具有显著的年代际变化, 在20世纪80年代处于多雪期, 80年代后期进入一个积雪较少期. 秋末至隆冬(10-翌年2月)的积雪在20世纪90年代后期出现明显转折, 进入多雪期, 2000年后又进入一个少雪期.     

1960-2003年新疆山区与平原积雪长期变化的对比分析

对新疆91个地面站44a(1960—2003年)的>0cm积雪日数、冬季最大积雪厚度、冬季降水量和冬季平均温度统计分析,结果发现:伴随着20世纪80年代以来明显的增温增湿变化,新疆积雪呈轻度增长趋势,90年代增加明显.积雪日数和厚度与冬季降水量呈正相关,但与冬季平均温度没有明显相关关系.将91个地面站分成24个山区站和67个平原站的进一步分析表明,山区积雪增幅大于平原,而平原的冬季温度和降水增幅大于山区.60年代和90年代山区和平原呈两个相反方向的同步变化(60年代少雪、少降水和降温;90年代多雪、多降水和增温),但幅度略有不同.70年代和80年代山区和平原无论积雪还是温度、降水量都呈现明显不同的变化.     

青海南部冬春季雪灾的气候诊断与预测

根据青海省气象台站的历史积雪等资料, 依据气候诊断方法分析了降水、 积雪的变化特征和2012年冬春季雪灾形成的气候成因.结果表明: 2012年后冬~初春北半球乌拉尔山阻塞高压稳定维持、 青藏高原高度场偏低、 高原低槽和印缅槽活跃、 极地冷空气向南不断扩散, 冷暖空气在高原地区汇合, 在青海南部和北部地面温度梯度大、 锋区强的零温度线两侧形成大量的降水和积雪.期间的降雪量与降雪日数突破历史极值, 最高气温偏低, 积雪持续难以融化, 出现了历史少见的冬、 春季两季连续积雪, 导致玛沁、 甘德、 达日、 玛多等县出现不同程度雪灾, 1982年、 1993年、 1995年、 2008年、 2012年1-3月青海南部牧区的雪灾过程都基本属于这种类型. 1961-2009年高原牧区积雪与环流因子的气候诊断分析显示, 在1-3月北半球环流场上, 若北极涛动负值偏大、 乌拉尔山高压脊偏强、 印缅槽和高原低槽偏深时, 青海南部牧区降雪量大、 积雪量多, 积雪持续的时间长、 雪灾也相对比较严重, 在上述环流因子相反的配置下, 青海南部牧区的雪灾则比较轻.     

1965-2012年甘肃平凉地区大雪天气气候特征

利用甘肃平凉地区7个气象自动站1965-2012年的逐日气象整编资料, 统计出近48 a来大雪天气出现次数, 分析了平凉大雪天气的统计特征和气候变化规律, 然后用近14 a历史天气图资料对31次大雪过程进行对比分型, 总结出三类天气形势的特征. 结果表明: 1965-2012年48 a来, 平凉大雪天气出现次数总体变化趋势不显著; 大雪天气多集中出现在秋冬、冬春冷暖季节交替的时期, 冬春交替期间出现次数多于秋冬交替期间, 隆冬季节出现次数相对较少. 平凉产生大雪天气的主要天气形势有三类: 高原低槽型、西风带小槽型和阻高-横槽型, 三类形势中最多的是高原低槽型, 其他两类出现概率相差不到10个百分点.     

A 20th-century record of climatologically modulated sediment accumulation rates in a Canadian Fjord

The geochronology of a gravity core collected from an anoxic, high sedimentation rate (>2.5 cm/yr) setting near the head of the Saguenay Fjord in Quebec has been established for the period 1900–1979 to a resolution of better than 1 yr using a constant flux ²¹Pb model. Interannual variations of the sedimentation rate of between 28 and 50% are caused by rapid inputs of coarse silt and fine sand during spring freshet events. A significant correlation between sand percentage and sediment accumulation rate reflects the increase in stream competence during the spring freshet; the sand percentage parameter can be used in conjunction with sediment size parameters to estimate temporal variations in river discharge intensity. Between 1914 and 1979 sediment accumulation rates were about 60% higher during the spring and summer compared to fall and winter seasons. Both the magnitude of the Saguenay River spring discharge and the quantity of precipitation stored as snow decrease through the 20th century suggesting that the freshet intensity was governed largely by natural rather than anthropogenic (e.g., dam construction) factors. A direct correlation between sand flux, peak river discharge, and a snow storage parameter provides a link between sediment texture and climate. Detailed analyses of the grain-size distributions for dated core intervals offer a method for the reconstruction of a proxy record of paleodischarge for the Saguenay River spring freshets.     

1979-2014年东北地区雪深时空变化与大气环流的关系

基于被动微波遥感反演的雪深数据集（1979-2014年）,利用Mann-Kendall检验、R/S分析、相关分析和小波分析等方法研究了东北地区雪深时空变化特征及其与大气环流的关系。结果表明：1979-2014年,东北地区年均雪深总体呈减小趋势,减小速率为-0.084 cm·（10a）^-1。其中,春季雪深减小速率最大,为-0.19 cm·（10a）^-1（P<0.05）,其次是冬季[-0.17 cm·（10a）^-1],而秋季雪深减小速率最小,仅为-0.05 cm·（10a）^-1。空间上,平原区（东北平原和三江平原）与少部分高原区（呼伦贝尔高原西南部）年均雪深呈增大趋势,山地（大、小兴安岭和长白山）与高原大部（内蒙古高原）雪深呈减小趋势,而且雪深增大区域的面积和变化速率均小于雪深减小的地区。东北地区年均雪深变化的Hurst指数为0.85,表明雪深未来减小的持续性很强;同时雪深变化具有22 a的主周期。春秋季雪深变化与东亚槽强度及北半球极涡面积呈显著负相关性,而冬季雪深与北半球副高强度关系密切。     

辽宁省不同等级降雪变化特征

利用辽宁省52个站逐日降水量及降雪天气现象资料提取出逐日降雪数据,采用多种统计方法分析了近53 a(1961-2013年)不同等级降雪的时空变化特征,研究表明:降雪量和降雪日数空间分布上山地要大于平原地区,由东部山区向沿海地区减少;降雪强度中心位于辽宁中部城市群所在的平原地区。降雪量、降雪日数年内分配分别呈双峰型和单峰型分布,中雪等级以上的降雪多发生在冬末春初。年降雪量增加,年降雪日数(降雪强度)显著减少(减小);降雪日数的显著减少主要表现为微量降雪日数和小雪日数的减少,尤其是微量降雪日数,降雪强度的显著增大主要是暴雪强度的增大。1960s和1970s为降雪偏多时段,1990s以来降雪量增加,降雪日数减少。不同区域各级降雪占总降雪的比例,辽东地区以微量降雪日数最大,其他区域均以小雪日数和暴雪降雪量最大。全省降雪量有65.4%站点呈增加趋势,降雪日数96.2%的站点呈减少趋势,降雪强度90.4%站点呈增大趋势,辽西地区降雪变率要大于辽东山区。小雪降雪量和微量降雪日数贡献率均呈下降趋势,其他不同等级降雪贡献率均呈上升趋势。随着纬度升高(海拔增高),总降雪量(降雪日数)和各等级降雪量(降雪日数)均增加,总降雪强度和小雪强度减小。