吉林近50a来气候的年代际变化特征及其突变分析

利用吉林省50个地面气象站的观测资料对近50 a来吉林气候的年代际变化进行了诊断分析, 结果表明: 吉林省的年平均气温在20世纪50年代呈下降趋势, 60年代为相对低温期, 70年代开始表现出逐渐增温的趋势; 20世纪50年代降水量逐渐减少, 60-70年代为相对降水少的时期, 80年代降水略有增加, 进入90年代以后, 降水量又表现为逐渐减少的趋势. 近50 a来气候的年代际变化经历了一个"冷湿-冷干-暖湿-暖干"的过程.吉林省的最高、最低气温在近50 a内的总体趋势都是上升的, 但从增温率来看, 最低气温大约是最高气温的2.3倍.采用分段线性拟合的方法对吉林省年降水量和年平均气温进行气候突变的检验, 发现年降水量在1977和1987年各有一次突变, 年平均气温只在1969年发生了一次突变.     

1961-2007年四川夏季降水的时空变化特征

基于1961-2007年四川地区119测站逐日降水资料, 利用EOF、REOF分析、趋势分析、M-K突变检验以及Morlet小波分析等方法, 研究了四川地区夏季降水的变化趋势、空间分布特征以及时间变化规律. 结果表明: 近47 a来四川夏季降水呈减少趋势, 在1962、1982年和21世纪初发生突变, 存在22 a和6~8 a的周期.四川夏季降水可分为4个区域: 一区(盆地东部)和四区(川西高原)夏季降水量长期变化呈增多趋势, 二区(盆地中西部)长期变化呈减少趋势, 三区(川西南山)变化趋势较为稳定, 呈小幅度增多趋势. 4个区域的夏季降水周期各有特点, 最长存在的周期为23 a左右, 其次还有16 a、14 a、12 a、8 a、6 a的周期变化.     

五台山高山带植被对气候变化的响应

根据五台山高山带草本群落特征种的生长、分布和高山林线树种的年轮分析,揭示了近20年来气候变暖对高山植被的影响。高山草甸和林线过渡带的某些植物种向上爬升的趋势与同期区域气温升高密切相关。草本群落及其特征种沿垂直梯度的爬升与五台山高山带近年来的增温趋势相符合,进一步说明了高山带植被对气候变暖的响应较为敏感,可作为气候变化的指示体。树木年轮宽度序列分析和响应函数表明夏季降水对五台山的高山带木本植物生长有较大影响。由于夏季温度较高,冻土融化,提高了降水的利用效率,促进了树木生长。根据树轮宽度指数与7月份降水量的相关关系,重建了20世纪五台山地区7月份的降水量,基本反映了其间降水量变化的规律。结果表明:五台山20世纪20年代、30年代中期至40年代是相对比较干旱的时期,30年代初期和50年代是相对湿润期,近年来,降水量有下降趋势。     

祁连山地区大气水循环研究(Ⅱ):水循环过程分析

在前文对祁连山地区水汽输送进行分析的基础上, 应用刘国纬的水文循环大气过程模型, 研究了同期祁连山地区的大气水循环变化特征. 结果表明: 祁连山地区区域总降水量在过去51 a中表现为缓慢增加的趋势, 境外输送水汽对于当地降雨的贡献呈减小趋势, 局地蒸发产生的水汽对于当地降水的贡献增加, 表现为21世纪初期由局地蒸发产生的降水量比1960年代增加33.0 mm; 水文外循环系数表现为明显的下降趋势, 表明境外输送水汽在祁连山地区水文循环中的作用降低; 与之相反, 水文内循环系数呈明显的上升趋势, 表明由蒸发产生的降水使区域水循环加强. 祁连山地区水汽滞留时间表现出明显的下降趋势, 反映出祁连山地区的水汽更新速率加快, 水汽利用效率提高. 区域温度升高是该地区蒸发量增加的主要原因之一; 区域径流量的增加是降水量增多与冰川冻土带融水共同作用的结果, 其中冰川冻土融水的作用更加明显.     

1671—2006年伊犁尼勒克地区7—8月降水序列的重建与分析

通过对新疆伊犁尼勒克地区3个采点的雪岭云杉树轮宽度标准化年表与尼勒克气象站月降水的单相关普查发现,树轮宽度标准化年表与上年7—8月降水呈显著正相关,且具有明确的树木生理学意义.将树轮宽度标准化年表进行平均得到区域树轮宽度年表,再考虑到上年7—8降水对当年、次年及再次年树木年轮生长的影响,建立区域年表对上年7—8降水的重建方程,重建了1671—2006年336a来的7—8月降水序列,经多方面验证,重建结果是可信的.336a来,尼勒克地区7—8月降水经历了6个偏干阶段和7个偏湿阶段,其中偏湿年数多于偏干年数;最干旱年份为1713年,7—8月降水比多年均值偏少69.4%;最湿润年份为1783年,7—8月降水比多年均值偏多63.5%;7—8月降水长序列变化存在2.0a、2.2a、3.8a、4.9a、9.7a的显著准周期,且在1757年、1852年、1899年前后降水由多向少发生突变,1718年、1778年、1873年前后降水由少向多发生突变,1757年、1778年前后的突变与前人的研究结果相一致.     

近54年定西市降水趋势及突变分析

以定西市1956～2009年降水资料为基础,采用线性趋势、Mann-kendall、滑动t检验等方法,分析了定西市近54年降水的变化特征。结果表明:定西市年降水量存在减少趋势,平均递减率为11.7mm/10a;西部地区递减率最大,而北部地区的减少趋势最为明显;定西市年降水量系列1986年发生了显著突变,突变后均值相对减少了47.7mm;除中部地区外,其他各地区也发生了显著性突变,突变减少量在71.1～81.4mm之间,其中西部地区突变量最大;各地区的突变年份不相一致,东部和北部地区发生在1968年,南部地区发生在1993年,西部地区发生在1980年。     

50 a来我国东北及邻近地区年降水量的年代际异常变化

利用中国东北地区195个和蒙古国6个气象台站的年降水量资料, 利用EOF、 REOF和分段线性拟合等方法, 分析了50 a来东北及其邻近地区年降水量的年代际异常变化. 结果表明: 1)50 a来的降水变化, 东北演变过程为多-少-多; 华北的演变过程为多-少. 自1980年代起, 东北地区由干变湿, 而华北地区则由湿变干. 2)降水主要呈3种分布形式: 全区一致型; 南北反向型; 南北部一致与中部相反分布型. 3)降水量总体呈下降趋势, 但近30 a来东北北部有增湿趋势, 而南部的干旱化一直在加剧. 4)大部分地区的降水量在1970年代中期和1980年代初期经历了一次突变, 但是变化的方向、范围及时间各地不尽一致.     

用树木年轮重建天山中部近350 a来的降水量

单相关普查表明，乌鲁木齐河谷树轮年表与上年7月至当年2月降水相关显著.西白杨沟及波尔钦沟两个树轮差值年表可较好地重建出天山中部近350 a来该时段的降水量，解释方差达62％.经用统计参数、独立降水资料、历史气候记载、冰川及其它资料多方面验证，表明近350 a的降水重建序列是可信的.降水特征分析指出：天山中部降水可划分出3个偏湿期(1671(?)一1692年，1716－1794年，1825－1866年)和3个偏干期(1693－1715年，1795－1824年，1867－1969年).其后两个偏湿期与乌鲁木齐河源1号冰川前的第二、第三道终碛垄相对应，经推算，相应年降水量比现今分别偏多约59 mm及30 mm.天山中部上年7月至当年2月的降水具有5、10、53～54、3.7及3.3 a的变化准周期，在1716－1969年间存在着明显的变干趋势，并在1831年发生过突变.重建降水序列对乌鲁木齐、昌吉州天山北坡一带的降水具有较好的代表性.     

利用树轮资料重建青海都兰地区过去1835年的气候变化

根据青海都兰地区树木年轮样本,建立了上前我国最长的年轮年表序列（１８３５a）,系 统地与所在地区气候资料进行了综合分析。通过响应函数计算得出,该年表对温度因子的反映更为第三一些。在响应面分析中发现,温度、降水与年轮宽度的关系呈现出随温度和降水的不同而不同。在温度低而降水量少的情况下,其线性相关性明显;但在温度较高和降水量较多时,树轮与两要素间的关系就显得不明显。另外,还对该年表玮秋季平均温度的关系进     

用树木年轮重建天山北坡中西部7～8月379a的降水量

天山北坡中西部的两个树轮年表与该区域7～8月的降水显著相关.考虑到降水对次年和再次年树木年轮生长的影响,较好地重建了该区域7～8月379a的降水序列,经多方面验证,表明其具有较好的可信性.在379a中,以6.6、6.5、5.4a的周期最为显著,有1734年、1759年、1819年、1872年、1963年5个突变年份,且经历了6个偏湿期及6个偏干期,与伊犁地区重建降水有很好的一致性.     

扫描式t检验的新应用:对美国西部近8000年干湿期的划分*

①中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081;②中国气象局培训中心,北京 100081; ③Joint Institute of Marine and Atmospheric Research, University of Hawaii, Honolulu, HI 96822 USA;④Pacific Fisheries Environmental Laboratory, NOAA/NMFS, Pacific Grove, CA 93950 USA)     

青海省海西州德令哈地区近千年来年降水量变化特征分析

试图揭示位于我国青藏高原东北部的青海省海西州德令哈地区近千年来世纪尺度年降水量变化规律。分析结果表明,该地区近千年年降水量变化存在显著的多尺度周期变化特征,其中以13～18世纪中的200年主控周期最为明显,并在15～17世纪达到最强,而近200年则以准120年的周期振荡为主,且在19世纪两种主要周期变化趋势相反,在近百年又趋向一致。年降水量序列的均值突变一般以30～100年尺度最为明显,世纪尺度的均值突变时段分别为公元1100～1111年、1403～1449年及1615～1661年,表现为年降水量的减少,以及公元1321～1348年、1497～1557年、1728～1743年及1885～1891年,表现为年降水量的增加。200年以上时间尺度的方差突变主要表现为序列的低频变化幅度,从公元1220年前后至1580年前后持续增大,且以15世纪的方差突变最为明显。     

青海都兰地区1835年来的气候变化──来自树轮资料

根据在青海都兰地区采集的树轮所建立的树轮年表资料，分析了年表与气候要素间的相关关系，讨论了1835年来的冷暖变化，得出：在近2000年间，该地区有10次冷期和11次暖期。其中，最长的暖期是819～1086年间，持续长达268年，显示了中世纪暖期某些特征；最长的冷期是623～818年间，长达196年。而且，持续时间在100年以上的暖期只有两次，而冷期有5次。作者认为，在这1835年间，该地区是以寒冷气候为主的，但是自小冰期以来，气候明显转暖，这种变暖的趋势一直持续到现在。     

1962-2007年广东干湿时空变化特征分析

利用广东省74个气象站点1962-2007年的月降水与气温数据,计算多时间尺度的标准化蒸散发指数,采用旋转经验正交函数(REOF)、Mann-Kendall趋势检验和小波分析等方法分析广东近50年来的干湿时空变化特征。研究结果表明:① 广东20世纪70年代以来干旱发生事件随时间持续增多,空间范围扩展;② 根据REOF时空分解的前6个空间模态,可以将广东划分成6个干湿特征区域,分别位于珠江三角洲、韩江流域及东江流域上游、西江流域及北江中下游流域、粤东沿海区域、北江上游区域和粤西沿海区域;③ 广东干湿发展具有明显的东西部差异性,其中西江流域和北江中下游流域、雷州半岛为主的粤西沿海流域存在着显著的干旱趋势;④ 6个分区干湿变化普遍具有2~8年的振荡周期,但最强振荡周期有所差别。     

我国北方农牧交错带的环境演变

中国北方农牧交错带在１０～８．５ｋａＢ．Ｐ．经历了三次阶段性增暖后进入全新世暖期。８．５～８．０ｋａＢ．Ｐ．和４～３．５ｋａＢ．Ｐ．暖期的开始与结束事件中降水变化落后于温度变化３００～５００ａ；暖期盛期时的年均温较现代高２～３℃，降水多１００ｍｍ左右；暖期中存在多次短期寒冷事件，年均温最冷时较现代低３℃以上。３．５ｋａＢ．Ｐ．以来冷干趋势之上叠加着大致由３００ａ稳定与５００ａ波动构成的约８００ａ的周期性变化。全新世暖期原始农业文化的阶段性发展与暖期内环境波动相对应；暖期结束时发生了由农业向牧业文化转换的事件；暖期以后的冷干期为农牧交错文化时期，农业经济随冷干程度的变化而兴衰     

全新世中期7 ka前后降温事件对中国北方植被生态的影响

大量研究表明,随着气候变暖,全球生态环境发生了巨大变化。然而,在相对温暖的气候条件下,假若发生重大降温事件,生态环境尤其是植被生态会如何响应,值得深入探讨。利用近年来发表的全新世高分辨率古气候记录以及孢粉记录的植被变化,对全新世中期7 ka(1 ka=1000 cal.a B.P.)前后的降温事件及其对植被生态的影响进行了综合分析。结果表明,7 ka前后降温事件在北半球很大范围都有记录,在季风边缘区伴随着气候的干旱,而在西风主导的区域总体表现为气候湿润。中国北方季风区山地以及高纬度地区表现为建群种的变化,如阔叶树种的减少以及针叶树种的增加;在季风边缘区总体表现为干旱气候下植被盖度的降低;而在西北内陆山地高山区域表现为林线的降低或树种的变化,低山地区森林下限表现为森林成分的增加以及耐旱树种的减少;在山前草原和盆地荒漠草原区域,植被的响应表现为植被盖度的增加和喜湿成分的增加。降温直接影响湿度较大的高山地区的森林成分和林线高度,而在低山干旱半干旱地区,降温则通过抑制蒸发、增加有效湿度影响植被盖度和组成。由于不同钻孔年代的不确定性、不同植被类型对气候变化的敏感性不同等,不同区域发生植被转型的时间不尽一致。全新世中期7 ka降温事件的触发机制有待深入研究,可能与大型火山喷发以及太阳活动变化有关,夏季太阳辐射的持续降低以及地球系统内部反馈也是共同的原因。     

中国东部6区域近1000年干湿序列的重建和气候跃变分析

本文利用我国的历史气候记载，为东部6区域重建了最近1033年的时间分辨率为1年的区域于湿气候序列，讨论其可靠性，并分析其变化的准周期性和跃变特征。跃变分析采用移动t检验方法，分析各区域干湿气候的世纪尺度和10～20年尺度的跃变现象，辨识跃变信号的参考年代，指出北方各区域的跃变趋势相同，但有时与长江下游地区相反，以及跃变信号在寒冷气候背景下较多出现等特点。     

A 1286‐year hydro‐climate reconstruction for the Balkan Peninsula

We present a June–July drought reconstruction based on the standardized precipitation index (SPI) for the Balkan Peninsula over the period 730–2015 CE. The reconstruction is developed using a composite Pinus heldreichii tree‐ring width chronology, from a high‐elevation network of eight sites in the Pindus Mountains in northwest Greece, composed of living trees and relict wood. The dataset includes the ring width series of Europe's currently oldest known living tree, dendrochronologically dated to be more than 1075 years old. The spatial coverage of the reconstruction is improved by using an averaged gridded SPI data target derived from a response field that is located north of the study region. Justification for this approach includes the remoteness of instrumental data, the spatial variability of precipitation and synoptic scale circulation patterns. Over the past 1286 years, there have been 51 dry and 43 pluvial events. The driest year during the 1286‐year‐long period was 1660 and the wettest year was 1482. Comparison with shorter reconstructions and documentary evidence validates the new reconstruction, and provides additional insight into socioeconomic impacts and spatial patterns of extreme events. Fifty‐nine of 72 previously undescribed extremes occurred prior to the 17th century. The new reconstruction reveals long‐term changes in the number of extremes, including substantially fewer drought and pluvial events in the 20th century. Additional tests on the long‐term effects of age structure, replication and covariance changes support the heteroscedastic nature of the reconstructed hydro‐climatic extremes.     

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。     

2000年来我国旱涝气候演化的阶段性和突变

过去气候的突变以地质方法得到很多证据，但在历史时期则发现不多。本文利用文献档案资料建成2000年来的旱涝气候序列，发现280年和1230年前后有过两次突变。本工作着重给出突变前后的旱涝气候分布类型的差别，即从空间分布上探讨被突变界开的气候阶段所具有的特色，280～1230年间，我国气候大趋势是不稳定的，而且涝的界线一再受到NE-SW走向的等高线阻挡。气候突变事件的证据说明，气候系统的运动具有两种模式：渐变和突变。