中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

1981-2014年西藏各时次气温的变化趋势分析

利用西藏自治区38个气象站点1981-2014年逐日02:00,08:00,14:00和20:00北京时4个时次气温数据,采用线性回归,Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了近34年来西藏时次气温变化的时空分布,突变特征,并探讨了气温变化率与经纬度,海拔高度之间的关系.结果表明:近34年西藏四季各时次气温表现一致的升高趋势,升温率为0.14~0.80 ℃/10a,以冬季升温最为显著.在各时次中,除夏季08时升温率大之外,其他三季均以14时升温率最大.各站年时次气温最大升温率为0.36~0.94 ℃/10a(P < 0.001),只有32%的站点出现在08时,主要分布在昌都市大部,阿里地区大部以及那曲,拉萨,日喀则等站点,其余站点都出现在14时.春,秋季时次气温升温率与经度有关,西部大于东部;冬季时次气温升温最大区域主要在高海拔和纬度较高地区,夏季气温升幅最大区域位于较高纬度.20世纪80年代四季和年各时次气温均为负距平,而21世纪最初的10年各时次气温一年四季都为正距平.在时间转折上,34年来西藏年,季绝大部分时次的气温都发生了气候突变,夏季4个时次气温突变时间都发生在21世纪最初的10年;冬季02时和08时气温突变点发生20世纪90年代末,14时和20时气温的突变点却出现在21世纪最初的10年.影响西藏高原气温变化的因素有很多,主要包括地形,高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

乌鲁木齐市城区和郊区气温分布及廓线特征

利用乌鲁木齐市5座100 m气象塔10层气温观测资料,通过统计方法详细分析了乌鲁木齐市城区和郊区近地层不同高度气温季节变化和日变化特征。研究表明：乌鲁木齐市四季均存在逆温,北郊逆温最明显。近地层100 m内主城区气温日较差较小,约为3.5～5.5 ℃;郊区气温日较差较大,约为4.2～7.0 ℃。夏季郊区气温高于城区,冬季北郊气温最低、南郊最高;白天大气基本上为超绝热不稳定状态,夜间城区气温高于郊区。春、秋季,白天城区和郊区温差小、夜间大,且愈近地面温差愈大;春季城区与南郊温差可达2.4 ℃、秋季可达3 ℃。城区和郊区各季节各层最高气温与最低气温出现时间几乎不同步达到。夏季、秋季、冬季和春季最高气温分别约在17:00～18:10、16:00～17:20、14:30～15:50（北郊滞后1.5 h）、17:00～18:00（南郊提前1.5 h）出现,最低气温分别约在7:10～8:20、8:00～9:00、冬季为多个时段（这与出现逆温有关）、7:30～8:40出现。     

吐鲁番迁站前后气温和风速差值精细化分析

选取吐鲁番新旧站2017年逐小时气温、风速对比观测资料计算小时差值并进行分级;同时选择1988—2018年逐月平均气温、风速做t检验。结果表明:(1)吐鲁番新旧站气温和风速差值均为偏态分布,多数为正且差值分布较分散,仅40.7%的气温差值在-1℃△T1℃之间,32.1%的气温差值在±2℃之外;46%的风速差值在-1 m·s~(-1)△S1 m·s~(-1)之间,21.4%的风速差值在±2 m·s~(-1)之外。(2)气温负差值多发生在白天11:00—18:00,冷季10月—次年5月负差值略大,平均负差值最低可达-1.5℃。气温正差值多发生在18:00—次日11:00之间,差值较大值(△T≥2℃)主要发生在暖季4—11月,逐时平均气温差值最高可达5℃;正是因为暖季夜晚新旧站气温差值较大,造成2016年吐鲁番迁站时春、夏、秋季3—11月月平均气温出现断点(通过P0.01的显著性t检验)。(3)与同处干旱区的阿克苏站比较发现,下垫面及其观测环境对气温的影响是导致这种结果的根本原因。风速正差值△S≥1 m·s~(-1)多发生在暖季3—9月;风速差值较小值(-1 m·s~(-1)△S1 m·s~(-1))在冷季(10—12月和1—3月)比例较多。t检验显示(P0.01),2016年迁站各月平均风速均出现了断点。     

1951-2010 年中国气温变化分区及其区域特征

以中国623 个测站1951-2010 年逐日气温观测资料为基础数据, 通过正交旋转因子分析对1951-1980、1961-1990、1971-2000、1981-2010 年4 个时间段的年、冬、夏半年气温变化特征进行分区, 并探讨分区结果的季节和年代际差异。结果表明:依据年、夏半年气温变化特征, 可将全国划分成8 个不同的区域, 且研究时段内年、夏半年气温变化的空间结构比较稳定;而依据冬半年气温变化特征, 可将全国划分为7 个变化区, 且冬半年气温每30 年分区结果存在着明显变化。另外, 通过对区域平均气温距平序列的变化趋势分析可以得出:1951-2010 年间, 中国各区域气温均呈上升趋势, 升温趋势最快的是东北区(0.30 ℃∕10a), 最慢的是华南区(0.13 ℃∕10a);各区域升温过程不同步, 东北区与滇藏高原区显著增暖趋势在1961-1990 年开始出现, 而其他区域则发生在1971-2000 年及1981-2010 年。     

甘肃张掖市冬季气温变化的时空特征

依据张掖市近50年来的冬季气温观测资料,运用Mann-Kendall法、小波分析、空间插值等方法,对张掖市冬季气温的时空分布规律和变化周期进行分析。结果表明:冬季气温总体上呈现增暖的趋势(β值为0.08),线性增长率为0.56℃/10a,相当于近50年冬季气温升高了2.8℃,冬季增温对全年升温的贡献率高达89%。1985年冬季气温发生突变,之后进入偏暖期,1987年后增温趋势更加显著。冬季气温存在10年左右和22年左右的振荡周期,其中22年左右的振荡周期较强。冬季气温空间分布不均,呈现出由东南向西北逐渐增温的趋势。冬季气温从20世纪70年代起就开始增温,东部增温速度明显高于西部,冬季气温增暖主要发生在最近的20余年内。     

中国中东部秋季PM10时空变化及其与日气温的关系

利用2000-2010年秋季中国中东部83个重点城市的PM10浓度数据以及其中63个城市的逐日气象资料,分析了PM10浓度的时空变化以及晴空条件下PM10浓度与日气温之间的关系,讨论了不同云量条件下二者关系的稳定性以及辐射的相应变化.结果表明:(1)近11年来,秋季PM10浓度呈现下降趋势,全部天气条件下和晴空条件下的线性趋势值分别为-2.87 μg·m-3/年、-4.92 μg·m-3/年;空间分布上,中国中东部重点城市的秋季PM10浓度普遍下降,其中华北地区的下降最快最显著.(2)秋季PM10浓度与日气温的波动之间存在显著相关,定量统计表明:当PM10浓度偏高10 μg·m-3时,日最高气温、日最低气温和日平均气温分别偏低0.15℃、0.14℃和0.16℃,同时气温日较差减小0.01 ℃.(3)秋季日气温的上述变化可能主要与气溶胶的直接效应有关.PM10增多会造成地面总辐射和地表净辐射的显著减少,进而造成日最高气温、日平均气温的显著下降;同时,PM10增多对近地面的影响总体上是致冷效果.     

三江平原气温降水变化分析——以建三江垦区为例

气温及降水与人类生产生活密切联系,其变化必然会对生态系统和社会经济等产生重大影响。利用三江平原建三江垦区15个农场气象站1965～2002年气温和降水资料,运用气候趋势系数和一元回归分析法进行气候变化分析。结果表明:近40年来本区气温呈显著上升趋势,平均气温以0.50℃/10a幅度升高,不同季节平均气温均呈上升趋势,且冬季增幅最大,达0.82℃/10a。气温升高存在显著的区域差异,最大的增温中心位于南部边缘,气温倾向率大于0.60℃/10a。降水趋势性变化不显著,但仍呈弱减少趋势,年降水量倾向率为-1.90mm/10a,四季降水量以秋季减少最为显著。在此基础上进行气候突变分析,结果表明气温突变出现在1987年,降水突变出现在1980年和1997年,但降水突变不明显。研究三江平原建三江垦区的气候变化对于保障区域粮食安全具有重要的指导意义。     

基于MODIS数据的青藏高原气温与增温效应估算

利用2001-2007 年MODIS地表温度数据、137 个气象观测台站数据和ASTERGDEM数据, 采用普通线性回归分析方法(OLS)及地理加权回归分析方法(GWR), 研究了高原月均地表温度与气温的相关关系, 最终选择精度较高的GWR分析方法, 建立了高原气温与地表温度、海拔高度的回归模型。各月气温GWR回归模型的决定系数(Adjusted R²) 都达到了0.91 以上(0.91~0.95), 标准误差(RMSE) 介于1.16~1.58℃;约70%以上的台站各月残差介于-1.5~1.5℃之间, 80%以上的台站的残差介于-2~2℃之间。根据该模型, 估算了青藏高原气温, 并在此基础上, 将高原及周边地区7 月份月均气温转换到4500 m和5000 m海拔高度上, 对比分析高原内部相对于外围地区的增温效应。研究结果表明:(1) 利用GWR方法, 结合地面台站的观测数据和MODIS Ts、DEM等, 对高原气温估算的精度高于以往普通回归分析模型估算的精度(RMSE=2~3℃), 精度可以提高到1.58℃;(2) 高原夏半年海拔5000 m左右的高山区气温能达到0℃以上, 尤其是7 月份, 海拔4000~5500 m的高山区的气温仍能达到10℃左右, 为山地森林的发育提供了温度条件, 使高原成为北半球林线分布最高的地方;(3) 高原的增温效应非常突出, 初步估算, 在相同的海拔高度上高原内部气温要比外围地区高6~10℃。     

季节性冻土水热对融雪及气温的响应

近年来,随着气候变化,伊犁河谷积雪消融加快,极端水文事件的频度和强度也在加大。通过利用中国科学院天山积雪站附近小流域的土壤水热和积雪融雪观测数据,对研究区积雪消融规律、冻土水热变化特征及其对气温和融雪量的响应进行了分析。结果表明:在冻土融解阶段,土壤温度的变化依赖大气温度的变化,而土壤水分受融雪量和气温的影响较大,高度相关。表层土壤含水率的变幅最大,而深层土壤水分值较稳定,土壤水热的季节性变化自秋-冬-春大致呈现"下降-平稳-上升"的趋势。在冻土层上边界,土壤含水率随着累积融雪量的增加而增加并达到饱和值,而冻土层下边界(40 cm深度)土壤水分保持非饱和稳定状态。在山区,降雪量是水资源形成的主要来源。融雪量与大气温度的相关性显著(系数为0.785),融雪量对水资源形成的贡献率为40%左右。研究冻土水热对融雪和气温的响应过程,对于新疆水资源形成机理、转化利用以及洪水预报具有重要的参考价值。     

积雪对南极冰盖自动气象站气温观测影响的研究

随着冰盖表面雪的累积或消融,自动气象站(AWS)传感器相对地表的高度随之发生变化,故所记录的观测资料不能直接反映相对地表固定高度上的气象参数。为了使南极冰盖上AWS所获取的气象资料具有可靠性,在积累率对AWS观测气温影响的基础上,将东南极冰盖上中山站至DomeA断面3个AWS的连续观测气温修正到相对于雪表面的某一真实高度上。结果表明:(1)DomeA,Eagle和LGB69年平均1m气温分别为-53.19℃,-41.33℃和-26.29℃,年平均积累率分别为0.11m、0.30m和0.49m,对应的1m气温年平均修正量分别为0.34℃、0.29℃和0.35℃,2m和4m气温的年平均修正量均小于0.1℃;(2)积累率变化对离地表最近层次上的气温影响最大,越往上层影响越小;(3)气温的修正量大小与积累率并非成简单的正比关系,它与气温本身的季节变化特征以及局地近地表逆温强度有很大的关系。气温的平均修正量冬季为正,夏季修正量的正负由局地是否存在逆温决定,修正量值的大小主要由逆温强度和积累率决定。     

近百年广州中心城区(天河)地表年平均气温变化趋势

根据实际资料,首先通过对建筑物查证,新、旧地图对比,实地访问群众,确定了1908-1944年粤海关气象观测场的确切地理位置为23°06'N,113°05'E。通过对气温对比分析、差值订正、回归分析、置信度检验,得出1908-1944年粤海关的地表年平均气温比天河高0.392℃;据1960-1997年同步资料比较得出,作为研究气温的气候变化趋势,1998年以后的天河站地表年平均气温可用番禺站作参考。对订正后具有连续性、代表性、均一性的资料序列进行趋势分析得出,广州中心城区天河1914-2013年的地表年平均气温上升率为1.75℃/100 a,高于同一时段全球地表年平均气温上升率(0.72℃/100 a),原因与20世纪80年代末出现热岛现象及快速城市化有关。     

1970~2008年安徽省气温时空格局变化

采用协同克里格(Co-kriging)指数模型对安徽省1970~2008年平均气温、日极端最高、低气温进行空间插值。结果表明:全省平均日极端最高气温的分布与平均气温分布基本相反,平均日极端最低气温的分布与平均气温分布基本一致,前者反映日极端最高气温时空格局是不稳定的,后者反映日极端最低气温时空格局是稳定的。20世纪全省日极端最低气温具有1970年代低、80年代高、90年代低、21世纪头10年高的年代际变化周期;全省年平均气温和日极端最高气温是70年代升高、80年代下降、90年代和21世纪头10年继续升高,但值得注意的是21世纪头10年代年平均气温增长量比90年代小0.1℃。芜湖、安庆、马鞍山等沿江城市对气温升高贡献率突出,90年代年平均气温和日极端最高气温分别比80年代增加0.7℃和0.25℃,21世纪头10年年平均气温和日极端最高气温分别比90年代增加0.8℃和1.13℃,已超过大别山区相应的增长量一倍以上。     

基于GIS的宜昌市近50年来气温与降水时空演变规律研究

基于ArcGIS的Spatial Analyst Tools反距离加权平均方法,对宜昌市7个站点1960-2009年气温和降水日数据进行时空演变规律分析和空间化展示,结果表明:(1)宜昌市近50年年均气温为16.26℃,1977-2009年变化较为剧烈,各区均呈增温态势;代际变化与总体变化趋势相同,自20世纪80年代后...     

中国东北主要生态系统气温变化趋势比较

全球变暖是当前人类社会面临的主要环境问题,对同一区域不同生态系统气温变化差异的认知,是服务于当地生态环境评价和经济建设规划的基础。以1961-2012年的气温数据为基础,用Mann-Kendall(M-K)秩次相关法对中国东北地区纬度相差极小的农业(海伦站)、森林(博克图站)、草甸草原(海拉尔站)、干草原(满洲里站)4类生态系统的气温变化进行了比较分析。结果表明:(1)1961-2012年东北地区主要生态系统年最高气温变化趋势最显著,其次是年平均气温,年最低气温变化趋势不显著。(2)不同生态系统年平均气温、年最高气温、年最低气温的变化趋势具有一致性,同一生态系统年平均气温、年最高气温和年最低气温的变化趋势存在差异。(3)从年平均气温来看,草甸草原生态系统变化趋势最显著,气温变化率最大(0.44℃/10a),发生气温突变的时间最早;从年最高气温来看,农业生态系统一直呈上升趋势,20世纪90年代后期上升趋势显著,气温突变点出现的时间最早。     

气温变暖对西北西风带冬季气温的影响分析

利用中国西北西风带139个气象站1961—2006年历年冬季气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、滑动t-检验、子波分析和功率谱分析等方法,分析了46 a西北西风带冬季气温对气候变暖的响应。结果表明:①中国西北西风带冬季气温近46 a增温率为0.55 ℃/10a. 增温显著的地方是陕西西部、甘肃、宁夏、内蒙古大部、青海中北部-塔里木盆地。仅青海的河南州局地有显著的下降趋势。表明除青海高原局部地区外其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖。②大部分区域冬季气温的年际变化稳定性差,青海高原相对稳定。③冬季气温的演变在西风带一致性程度较高。从20世纪60年代中期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期,21世纪初略有回落;全区性的前10个偏热年,80%出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右的年际周期,在20 a以上的气候变化层次上,气温趋势还处在偏高的位置。④冬季气温演变存在地域差异。一是蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反;二是蒙陕甘宁区和青海新疆区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区冬季气温异常细分为蒙陕甘宁区、高原区、北疆区和南疆区4个分区。冬季气温的转折高原区有异于其他区域,高原区单调增温,无明显转折,而其他区基本一致,在70年代初期转为上升,90年代中期转为下降阶段;冬季气温的突变也是高原区有异于其他区域,高原区1997年发生一次突变,而其他区域则一致为1986年突变。     

1960—2015年山西省“数九”时节气温时空变化特征

基于山西省24个气象站点1960—2016年逐日最高、最低、平均气温数据,运用线性倾向估计法、Mann-Kendall非参数检验法、Morlet小波分析等方法,分析了山西省近56 a"数九"时节气温的时空变化特征。结果表明:(1)近56a山西"数九"时节气温均呈上升趋势,其中平均最高气温上升趋势最大,约为0.5℃·(10 a)^-1。就平均气温变化而言,"五九"变化趋势最大,约为0.703℃·(10 a)^-1,就分布而言,"四九"值最低,"五九"开始回暖,"六九"回暖幅度最大。20世纪90年代前后各"九"各项平均气温对比发现,最低值延后,回暖时间提前,"数九"冷期缩短。(2)"数九"时节气温高值区主要集中在晋南山间盆地、河谷区,以运城盆地最为明显,低值区主要分布于以晋东北五台山为中心的山地丘陵区,增温幅度分布情况大致与此相反。(3)在1990年左右气温均出现暖突变,平均最高气温突变前后变化最大,约为1.73℃。(4)气温周期变化明显,均存在4~8 a短时间尺度周期。本研究填补山西省对"数九"时节气温变化研究的空白,为山西省气候资源评价和农业生产布局提供科学依据。     

祁连山大野口流域气温、降水、河川径流特征分析

水库底层深入基岩层,无地下潜流等优势可准确地测得流域河川径流量。通过大野口流域气温、降水和流域河川径流18 a(1994-2011)的长期监测,采用特征值参数计算、回归分析、线性倾向分析、百分比排位等方法对其数据进行处理和分析,结果表明:(1)从特征参数看,气温年际变异最大、河川径流次之,年降水最小;年均气温、年降水量和年河川径流量分别在1.16~2.08℃、307.43~440.69 mm、129.04~204.42 mm区间内变动的年份占68%左右,大气降水的44.57%形成了河川径流。(2)从回归模型看,如年均气温1.62℃、年降水量为374.06 mm,则流域年河川径流量的估计值为165.47 mm。(3)从线性倾向分析法,气温、降水和河川径流均呈波动性上升趋势,其中气温,平均趋势变化率约为0.23℃·(10 a)-1、降水和流域河川径流平均趋势变化率均为18 mm·(10 a)-1左右。(4)从月份相关函数分析,气温、降水和河川径流在1月份最小,平均值分别为-11.91℃、2.74 mm和0.32 mm;7月份最大,平均值分别为14.38℃、82.48 mm、37.48 mm。通过研究,可为中等流域尺度上进一步揭示水源涵养功能机理及其流域产流机制提供参考和科学依据。     

1962-2011年长江流域极端气温事件分析

根据1962-2011 年长江流域115 个气象站点的逐日最高气温、日最低气温资料,利用线性倾向估计法、主成分分析及相关分析法,并根据选取的16 个极端气温指标,分析了该地区极端气温的时间变化趋势和空间分布规律。结果表明:(1) 冷昼日数、冷夜日数、冰冻日数、霜冻日数、冷持续日数分别以-0.84、-2.78、-0.48、-3.29、-0.67 d·(10a)^-1的趋势减小,而暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.24、2.86、2.93、1.80、0.83 、2.30 d·(10a)^-1的趋势增加,日最高(低) 气温的极低值、日最高(低) 气温的极高值和极端气温日较差的倾向率分别为0.33、0.47、0.16、0.19、-0.07 ℃·(10a)^-1;(2) 冷指数(冷夜日数、日最高气温的极低值、日最低气温的极低值)的变暖幅度明显大于暖指数(暖夜日数、日最高气温的极高值、日最低气温的极高值),夜指数(暖夜日数、冷夜日数) 的变暖幅度明显大于昼指数(暖昼日数、冷昼日数);(3) 空间分布上,长江上游区域冷指数的平均值大于其中下游区域,而暖指数和生物生长季则是中下游多年平均值大于上游区域(暖持续日数除外);(4) 因子分析的结果表明,除了极端气温日较差之外,各极端气温指数之间均呈现很好的相关性。     

红河流域气温和蒸发量时空变化分析

使用研究区44个气象站1960-2000年的逐月20cm蒸发皿蒸发量、气温的实测资料,分析了红河流域气温和蒸发量的时空变化特征。结果表明：（1）红河流域年均气温呈上升的趋势,1960-2000年间年均气温上升了约0．52℃;其中20世纪60年代和70年代气温变化不大,80年代和90年代急剧上升;季节上以夏季上升趋势最为显著,气候倾向率为0．14℃／10a。（2）红河流域年均蒸发量呈下降的趋势,40年间下降了约45．52mm;其中60年代和70年代相差不大,80年代急剧下降,到90年代有所上升;季节上以春季和夏季下降趋势显著,气候倾向率分别为-1.63mm／10a和-7．63mm／10a。（3）年均气温和蒸发量变化的趋势具有明显的空间分布差异。全流域气温的气候倾向率在-0．21℃／10a-0．35℃／10a,主要的增温区域分布在李仙江和藤条江地区。蒸发量的气候倾向率在-48mm／10a～11mm／10a,蒸发量明显减少区域主要分布在李仙江下游的江城、元江流域的楚雄、元阳、河口和盘龙河流域的文山地区。