1961-2015年吉林省极端降水指数时空变化特征

利用1961-2015年吉林省50个气象站的逐日降水量资料,通过RClimDex v1.1软件计算11个极端降水指数,采用线性倾向估计和Morlet小波分析等方法,分析了吉林省极端降水指数的时空变化规律。结果表明：1961-2015年吉林省最长连续无雨日数（CDD）自西向东逐渐降低,其他极端降水指数均呈自西向东逐渐增加的趋势分布。吉林省CDD呈极显著的下降趋势,下降速率为-1.99 d·（10a）^-1,其他极端降水指数波动变化,线性趋势不显著。吉林省各极端降水指数均在20世纪70年代达到最小值。绝大多数极端降水指数存在3 a和12 a左右的周期变化,3 a左右的主周期通过了0.05的显著性水平检验。吉林省极端降水指数除CDD随经度、海拔的增加而显著降低,随纬度的增加而显著增加外,其他大部分极端降水指数随经度、海拔的增加而增加,随纬度的增加而降低。     

1961—2005年河西走廊东部极端降水事件变化研究

利用1961—2005年河西走廊东部5个气象站的逐日降水资料,研究了河西走廊东部近45 a极端降水事件变化的空间分布以及时间变化特征.结果表明:在空间分布上,年极端降水分布与地理位置、海拔密切相关,也与影响本地的天气系统有关.河西走廊东部极端降水总量、降水频数呈南-北走向,最大值出现在乌鞘岭,最小值出现在民勤;极端降水强度也呈南-北走向,但最强中心在古浪,最小在民勤.近45 a来极端降水总量和强度呈增加趋势,总量增加最大的是乌鞘岭,武威最小;强度增加最明显的是武威,最不明显的是古浪;年极端降水频数在古浪和民勤呈减少趋势,其它地区为增加趋势,降水频数增加最明显的也是乌鞘岭,降水频数减少最明显的是民勤.全球大幅度变暖水循环加快使得河西走廊东部年极端降水指数都呈增加趋势,其中年极端降水总量、年极端降水强度、年极端降水频数都是90年代增加最明显;极端降水指数在6~7 a和9~10 a周期上反映明显,在60年代年极端降水指数都发生了突变.     

1970～2014年长江流域极端降水过程的时空变化研究

基于长江流域131个气象站数据,利用Mann-Kendall非参数检验、主成分分析及R/S分析等方法分析了长江流域极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)主要强降水指数变化均呈现增加趋势。20世纪70年代主要极端降水指数呈持续下降趋势,20世纪80年代、90年代和2000年以后降水指数变化趋势年代差异增大,稳定性差。(2)强降水在太湖流域、鄱阳湖流域大部分地区和洞庭湖流域的下游地区呈显著增加。(3)除了弱降水指数外,各极端降水指数之间具有显著的相关性。(4)长江流域降水的主要特点在于弱降水变化不显著,强降水变化幅度较大,降水过程不稳定,容易发生洪涝灾害。     

里下河地区极端降水时空变化及未来趋势分析

随着全球变暖,极端天气事件逐渐增加,影响着社会经济发展,揭示区域极端降水时空变化对防洪减灾具有重要意义。基于1960—2019年的逐日降水,通过MK趋势检验、小波分析、重标极差以及克里金插值方法,从强度、频率和持续性三方面分析里下河地区的极端降水指数,并进一步探究其未来趋势变化。结果表明：（1）里下河地区多年平均降水为1017.25 mm,呈不显著增加趋势;空间分布差异明显,总体呈自西北向东南逐渐增加的分布。（2）研究区内各站点极端降水指数变化不同,总体而言,极端降水强度、频率均呈现增加趋势,持续性呈减少趋势。（3）极端降水指数变化过程中存在3类尺度的周期性变化,在整个时间尺度上存在3个偏多中心和2个偏少中心。（4）除R10mm和R20mm未来变化趋势与过去趋势相反且呈弱持续性,其他极端降水指数未来变化趋势与过去相一致,且过去总体趋势对未来趋势的影响时间长度在9~16年左右。研究结果为里下河地区科学合理应对气象灾害、合理配置水资源提供依据。     

1961-2010年青藏高原降水时空变化特征分析

利用青藏高原69个气象台站的降水量资料,采用旋转经验正交函数分析（REOF）、线性趋势分析和累积距平法,系统地研究了1961-2010年青藏高原降水的时空变化规律,揭示了青藏高原不同区域降水变化的差异性.研究表明：近50 a来青藏高原降水量总体呈现增加趋势,增长率为6.7 mm·（10a）^-1;青藏高原降水季节分配极不均匀,雨季和旱季非常明显,雨季降水占有主导作用;青藏高原降水由东南向西北递减,而且年际变化具有一定的多元化特征;青藏高原降水量变化空间分布差异显著,采用REOF法将整个高原划分为10个小区,每个小区降水变化都具有不同的特征,除了青海东北部区和青海东南部-川北区降水呈减少趋势外,其他8个小区降水均呈增加趋势.     

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.     

中国西北干旱区降雪和极端降雪变化特征及未来趋势

降雪是中国西北干旱区水文系统中关键的组成要素, 同时也是对气候变化极为敏感的因子。利用中国西北干旱区的89个气象站点逐日气象资料结合IPCC-CMIP5气候情景数据, 研究了该区域降雪和极端降雪的时空变化特征, 并分析了其对气候变化的响应机理及未来变化趋势。结果表明： 1971—2010年, 我国西北干旱区年降雪量显著增加, 但降雪次数却明显减少; 年极端降雪发生次数占总降雪次数的比例不足3%, 但其对年降雪量的平均贡献可达1/4, 且极端降雪量和发生次数的增加是近40年西北干旱区降雪总量增加的主要原因。极端降雪发生时的气温要比非极端降雪发生时的气温平均高3.3 ℃; 当气温在1 ℃以下, 降雪强度随气温升高而增大, 该变化特征基本符合克劳修斯-克拉伯龙方程理论, 气候变暖是导致极端降雪显著增加的主要原因。在RCP4.5气候情景下, 我国西北干旱区未来年降雪次数将大幅减少, 年降雪量将在（2040±5）年前后达到峰值随后下降, 年极端降雪量和发生次数预计（2060±5）年左右达到峰值; 相比基准期, 2050s西北干旱区所有站点的年降雪发生次数都将明显减少, 区域平均年降雪量将减少5%, 而年极端降雪量和发生次数有微弱的增加, 分别增加约2%和4%。     

1971-2012年珠穆朗玛峰地区极端降水事件变化研究

利用西藏珠穆朗玛峰地区5个气象站点1971-2012年逐日降水量资料,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波分析等方法,分析了珠穆朗玛峰地区极端降水事件的时空变化特征. 结果表明：1971-2012年42 a来,珠穆朗玛峰地区大部分极端降水指数呈现出自东向西逐渐增大的空间分布格局, 连续干旱日数、连续湿日和降水强度表现为增加趋势,其他极端降水指数趋于减少. 其中,强降水量、极强降水量和年降水总量减幅较大,分别为-5.74 mm·（10a）^-1、-1.20 mm·（10a）^-1和-5.32 mm·（10a）^-1,在喜马拉雅山南坡的聂拉木站表现的最为明显. 大部分极端降水指数在21世纪最初的10 a减幅最大,在30 a际尺度上也表现为减少趋势. 除连续干旱日数外,极端降水与年降水总量关系密切. 各项极端降水指数都存在3～4 a显著周期,也存在10 a、12 a和15 a的周期. 在时间转折上,各项极端降水指数均未发生气候突变.     

广东省近50年极端降水事件的时空特征及成因分析

利用广东省境内25个测站1961~2010年逐日降水资料,综合运用Mann-Kendall检验、正交分解函数和Morlet小波分析等方法,剖析了广东省极端降水的空间结构分布与时间变化特征,并从水汽辐合的角度解释了极端降水的时空特征。结果表明:全省极端降水事件的总量、频次、强度空间分布差异较大,从北到南,极端降水总量和强度增加,频次减少;全省大部分区域极端降水总量和频次都有增加的趋势;广东省极端降水受大尺度天气系统的影响,存在全区一致的多雨或少雨,但也存在东西、四周、中心以及南北的差异;极端降水空间异常可分为4个气候区(异常型),即粤东北区,粤西区,粤中部区以及粤东沿海区,各降水异常区存在20a左右的长周期、10a左右较长周期的和3~4a的短周期振荡;广东省极端降水与极端水汽辐合对应关系较好,区域内水汽辐合的改变可能是影响广东省极端降水变化的重要气候因子。     

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。     

1961-2009年西北地区基于SPI指数的干旱时空变化特征

利用西北五省区137个测站的1961-2009年逐月降水量资料计算标准化降水指数(SPI), 统计了逐月、春末夏初、初夏、夏季及秋季的干旱、重旱、特旱的频率及面积率, 分析其时空变化特征.结果表明: 新疆北部、青海的中部及甘肃河西是西北地区干旱频率较高的区域, 干旱频率在15个月以上, 新疆南部除个别月份干旱发生频率较高外, 总体干旱发生频率较低;干旱发生区域随月份有由南到北、由西向东变化的趋势;除新疆、青海、及甘肃个别区域重旱频率超过5月外, 其他区域基本上都在5月以下;新疆南部重旱频率仍然较低;夏季发生范围高于其他季节;新疆北部、甘肃河西是特旱的高发区. 不同等级的月及季节干旱面积率其逐年变化具有相似的特征, 西北干旱面积率的变化总体上可以分为3个阶段: 1961-1980年干旱面积率比较高, 平均在35%左右;1981-1990年为转折期, 干旱面积率下降到15%左右;而1991-2009年为稳定期, 干旱面积率变化不大.全球气候变暖导致西北地区降水量、冰川融水量、河川径流量增加和湖泊水位上升、面积扩大, 是1987年以来干旱面积率下降的原因.     

定量评估我国西北干旱区土地利用变化对植被指数的影响

在全球变化的背景下,定量区分人类活动和气候波动对干旱区植被的影响具有重要意义。采用多种统计学方法,分析了我国西北干旱区1990-2010年土地利用/覆被变化（LUCC）和1982-2010年归一化植被指数（NDVI）的时空变化特征,并定量评估了LUCC对NDVI变化的影响。结果表明：1990-2010年,西北干旱区耕地增加量最多,高达13 476 km²,其次是林地和水域,各地类增加的面积主要来自草地（12 590 km²）和未利用地（6 025 km²）。各土地类型变化速度快慢依次为：耕地 > 建设用地 > 水域 > 林地 > 草地 > 未利用地。2000-2010年,研究区土地利用程度综合指数（0.79）明显高于1990-2000年（0.23）,表明近年来人类活动对土地利用变化的影响程度显著增强。1982-2010年,西北干旱区NDVI呈增加态势,但近年来（2002-2010年）NDVI略有下降。其中,1990-2000年,LUCC对西北干旱区NDVI总变化的贡献率较低,仅为2.9%;而1990-2010,LUCC的贡献率为26.7%,表明气候变化对植被指数变化的贡献率高达73.3%。     

新疆阿勒泰地区近50 a夏季极端降水事件变化特征

利用新疆阿勒泰地区近50 a(1961-2010年)7站夏季(6-8月)逐日降水资料、NCEP/NCAR资料及大气环流指数,采用百分位定义法确定各站夏季极端降水事件阈值,运用线性趋势、突变分析、滑动t检验、Morlet小波分析及相关分析等方法来分析该地区夏季极端降水事件的气候变化.研究表明:阿勒泰地区各站夏季极端降水事件阈值为9.0~13.1 mm·d^-1,阈值存在明显的空间分布差异,且地形及海拔高度对该地区夏季极端降水事件阈值均有影响,海拔高度与阈值两者基本呈指数关系.近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水频数及强度的年代际变化具有较好的同步性,均表现为20世纪80年代中期之前频数(强度)偏少(弱),80年代中期以后频数(强度)增多(增强),并于20世纪90年代中期达到最多(最强),但进入2000年后频数(强度)开始减少(减弱).近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水事件年际变化的持续性较好,大部分站均没有出现显著性突变,只有阿勒泰、富蕴站在20世纪80年代末期及90年代初出现了明显的突变.北非大西洋北美副高脊线、北非副高脊线、西藏高原A指数是影响该地区夏季极端降水事件的主要因子.     

Responses of phreatophyte transpiration to falling water table in hyper-arid and arid regions,Northwest China

Quantitative assessment of the impact of groundwater depletion on phreatophytes in (hyper-) arid regions is key to sustainable groundwater management. However, a parsimonious model for predicting the response of phreatophytes to a decrease of the water table is lacking. A variable saturated flow model, HYDRUS-1D, was used to numerically assess the influences of depth to the water table (DWT) and mean annual precipitation (MAP) on transpiration of groundwater-dependent vegetation in (hyper-) arid regions of northwest China. An exponential relationship is found for the normalized transpiration (a ratio of transpiration at a certain DWT to transpiration at 1 m depth, T_a*) with increasing DWT, while a positive linear relationship is identified between T_a* and annual precipitation. Sensitivity analysis shows that the model is insensitive to parameters, such as saturated soil hydraulic conductivity and water stress parameters, indicated by an insignificant variation (less than 20% in most cases) under ± 50% changes of these parameters. Based on these two relationships, a universal model has been developed to predict the response of phreatophyte transpiration to groundwater drawdown for (hyper-) arid regions using MAP only. The estimated T_a* from the model is reasonable by comparing with published measured values.© 2021 China Geology Editorial Office.     

亚洲中部干旱区积雪时空变异遥感分析

亚洲中部干旱区的大尺度遥感积雪信息研究,可在跨界河流水资源分配利用方面提供数据支持,对国家重大战略的生态安全保障有重要作用。采用数据融合方法,将MOD10A2和MYD10A2数据进行融合去云处理,结合气象站点积雪数据评估去云后的积雪识别精度;提取积雪覆盖率(SCP)与积雪日数(SCD)信息,分析SCP与SCD年际、年内变化差异;结合数字高程模型,分析不同高程带下SCP的时空变化规律。结果表明:(1)MOD10A2与MYD10A2融合去云处理,可有效去除云的干扰,准确提取亚洲中部干旱区积雪变化信息。(2)年内SCP最大值范围为55.7%~77.4%,最小值范围为1.6%~2.9%,融雪期SCP下降速率具有明显地域差异,总体SCP呈缓慢增加趋势。(3)总体SCD呈略微下降趋势,32.2%的区域呈下降趋势,30.9%的区域呈增加趋势,36.9%的区域保持稳定不变。(4)海拔1 000 m以下,SCP年内随季节变化呈U型,年际变化显著;1 000~4 000 m区域,SCP年内均随季节的变化呈现出V型,年际变化呈现出稳定性波动;6 000 m以上为永久性积雪,季节、时空变化差异性均不明显。     

中国西北近45a来极端低温事件及其对区域增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年100个台站逐日最低温度资料,通过百分位法定义了不同台站的逐日极端低温阈值,对近45 a来西北地区逐年极端低温事件发生频次进行了时空诊断,并分析其同西北区域性增暖的响应.结果表明:一致性异常分布是中国西北年极端低温事件发生频次的最主要空间模态;中国西北年极端低温事件发生频次的空间分布可分为以下5个关键区:北疆区、青海北部区、西北东部区、南疆区及青南高原区;年极端低温事件发生频次除了青南高原区表现为微弱的减少趋势外,北疆区、青海北部区、西北东部区和南疆区均表现为显著的减少趋势,并且发生了突变现象.在年极端低温事件发生频次的各主要空间分区中,13～15 a和7～8 a的周期在所有分区中反映得比较清楚;年极端低温事件发生频次对西北区域性增暖呈显著负响应.     

中国极端降水事件的区域性和持续性研究

利用中国542个站1960-2003年逐日降水资料,分析中国极端降水事件的区域性和持续性,研究发现:滇西藏东一带极端降水的持续性较好,但该地区极端降水的区域性较差;长江以南地区夏季极端降水的区域性与持续性均较好,容易导致区域性洪涝灾害的发生;东南沿海冬季极端降水的区域性与持续性均较好,易形成成片且持续时间在3d或3d以上的极端(较强)降水事件;黄河中下游秋季极端降水的区域性与持续性均较好,该地区秋季发生洪涝的可能性较大;除新疆以外,东北、华北以及西北等大部分北方地区极端降水的持续性以及区域性均较差。