气候变化对中国集中供暖气候指标的影响

应用高空间分辨率的网格逐日气象数据,根据国家集中供暖有关设计规范定义了集中供暖气候指标,分析了气候变暖对中国集中供暖气候指标的影响。结果表明：近55 a来中国集中供暖初日均呈后延趋势,初日特征线年代际南北移动较小。供暖终日均呈提前趋势,终日特征线在110°E以东地区南北移动较大,2000年以来终日特征线较20世纪60年代北抬了200~300 km。供暖期长度均呈减少趋势,东北、华北地区近55 a减少了10~15 d,西北地区减少了15~20 d;东北、华北、西北地区供暖强度分别减少了12%、20%、15%。从1991~2015年冬季气温变化来看,东北地区最冷冬季与最暖冬季的温度相差可达6.2℃,对供暖强度的影响可达28.9%,华北和西北地区冬季气温最大变幅分别为3.7℃、3.3℃,对供暖强度的影响分别为26.8%和17.6%。气候变暖对中国集中供热气候指标产生了显著的影响。供热部门应该根据天气变化来安排供暖,同时还要注意气候变暖背景下极端冷事件的发生,保证集中供暖安全运行。     

1958-2013年山西降水时空分布

受全球变化的影响,1958-2013年山西的气候呈现了新的变化特点。基于38个气象站最新气候资料,应用线性倾向估计、均值分布和EOF等方法,研究了山西降水的变化特征。结果表明:(1)山西年降水量平均为494.9 mm;年降水量382.8～637.2 mm,呈下降趋势,与全国降水的变化趋势一致,但下降幅度为12.6 mm/10a,显著高于全国水平。(2)春、夏、秋、冬季平均降水量分别为77.6、290.5、114.3、13.0 mm,除冬季平均降水量略微增加外,其他季节均呈下降趋势,这与华北地区一致。(3)春、夏季和冬季降水量年代际特征明显,但各有不同,春冬大部分时段波动为反向特征,近年来逐渐趋于同向;夏季是在显著下降趋势上叠加了年代际变化,且下降幅度最大达9.8 mm/10a;冬季波动最为剧烈,降水量1.1～28.3 mm,最多年是最少年的24.7倍。(4)年及四季降水的总体一致性是山西降水变化的主导特征,近56年大部分年及其四季降水都表现出一致的偏旱或偏涝,但高荷载区具有一定的区域性特点,年降水位于中东部、春季降水位于中南部、夏、秋、冬季降水位于南部。(5)年和夏季降水EOF分解各模态的收敛速度较慢,第一模态的方差贡献分别为33%和49%,前3个模态累计方差贡献分别为69%和70%;春、秋季和冬季EOF分解各模态收敛速度较快,第一模态的方差贡献分别高达65%、62%和74%,前3个模态累计方差贡献分别达到81%、84%和86%。     

中国北方地区四季的时空演变特征

利用中国北方地区及周边58个气象站点1960~2009年的逐日气温资料,结合气候趋势系数和GIS平台,以5 d滑动平均温度作为划分依据,对中国北方地区近50 a来四季的开始时间、长度以及积温的时空变化特征进行分析。结果表明,北方地区四季演变呈一定的径向、纬向和海陆分布规律,且由于地理隔离,存在不连续的高值或低值中心,但整体上呈现以下特征:春夏起始日期提前,秋季推迟,冬季整体变化不大;多数地区春季、秋季和冬季变短,夏季变长,严冬比例减小;多数地区春季温度降低,夏季、秋季和冬季温度升高,严冬平均温度升高。     

近50a内蒙古不同植被类型区生长季变化

气候生长季是植物生长发育可能进行的理论时段,有针对性地评估不同植被类型区生长季时空变化特征具有很强的指示意义和应用价值。基于内蒙古1961-2010年46个气象站点的日平均气温资料,采用线性回归与Mann-Kendall(M-K)趋势性检验法探讨近50 a来内蒙古不同植被类型区生长季时空特征。结果显示:近50 a来,内蒙古荒漠区生长季延长最明显,年际波动最大,分别为22 d和13 d;草原区生长季延长约14 d,以生长季初日提前为主(75%),且由东向西延长幅度增加,年际波动加大;而农业、森林区生长季长度分别增加17d与15d,生长季初日提前与终日推迟幅度相差不大,年际波动小。气候变暖背景下生长季延长不仅可以保证农作物具有较充分的生长时间,而且也将促使高产、优质的晚熟作物品种种植范围扩大。     

全球气候指数与天山地区气温变化遥相关分析

依据天山地区40个气象站点的实测气温资料和同期的全球气候指数,运用线性倾向估计和相关分析等方法,分析近63年来天山地区气温变化特征及其对全球气候变化的响应。初步得到以下结论:天山地区平均升温幅度为0.306℃/10a;南亚季风季风指数(SASMI)是影响天山地区气温变化的主要气候指数,春季SASMI与四季的气温均呈现正相关;夏季SASMI与春季气温呈现负相关,而与夏季气温呈现正、负两种相关;冬季SASMI与夏、秋、冬季气温均呈现正相关,说明春、冬SASMI对四季的升温均有一定影响。太平洋10年涛动(PDO)是影响天山气温变化的另一较为主要气候指数,夏季PDO与夏季气温呈现负相关,与冬季气温呈现正相关;秋季PDO与夏秋季气温均呈现负相关。夏季北大西洋涛动NAO与春季气温呈现负相关,与夏季气温呈现正负两种相关;夏冬季太平洋北美涛动(PNAO)与冬季气温呈现正相关,秋季印度洋偶极子(IOD)与春季气温呈现正相关。此外,上述气候指数对气温变化的影响,在空间上存在一定的差异性。     

近55年来河西地区季节开始日及长短变化特征

利用河西地区15个气象站点1955～2009年日平均气温资料,采用5d滑动平均、气候倾向率、Mann-Kendall和滑动t检验,ArcGIS中的反距离加权插值等方法分析河西地区四季开始日及其长短变化特征,以揭示气候季节变化对全球气候变暖的响应.结果表明:近55年来,河西地区四季开始日主要表现为春、夏和秋季提早,冬季推...     

塔克拉玛干地区气候变化对全球变暖的响应

从地面水汽压(大气含水量)、平均风速、湿润指数、相对湿度和气压的角度分析在全球变暖的情况下,塔克拉玛干地区气候的年和季节变化特征,结果表明:①年和四季平均风速呈阶梯式下降趋势,具有显著减小的线性趋势,并于1973年发生了由大到小的突变。②夏、秋、冬季和年地面水汽压(大气含水量)自20世纪80年代以来呈较大幅度波动式上升,具有显著的线性增加趋势。夏、秋季地面水汽压于1969年和1973年发生了由少到多的突变。秋、冬季大气含水量的显著增加并没有导致降水量的增加,降水量的变化不能充分反映大气含水量的变化。③夏季湿润指数有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,而降水量夏季和年有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,说明综合反映气候干湿变化的湿润指数变化与单用降水量表示的气候干湿变化不完全一致。④夏、秋季和年相对湿度呈波动式上升趋势,夏季和年相对湿度分别于1970年和1974年发生了由低到高的突变。⑤年和四季的平均气压40a来无变化。     

1960—2019年中国沿海地区风蚀气候侵蚀力的变化及其影响因素分析

基于中国主要沿海地区64个气象站点1960—2019年的观测数据,采用风蚀气候侵蚀力计算的FAO公式及Mann-Kendall检验模型、Morlet小波变换等方法,对中国沿海地区的风蚀气候侵蚀力及其变化进行了测算和分析。结果表明：(1)沿海地区年际风蚀气候侵蚀力介于0.34～197.32,平均值为38.78,与内陆干旱半干旱地区相近,其季节差异表现为冬季（14.13）>秋季（11.74）>春季（9.99）>夏季（2.57）;(2) 1960—2019年沿海地区年际、季节风蚀气候侵蚀力明显下降但不存在突变点,年际变化的第1主周期为12 a,季节变化主周期则分别为春季和冬季5 a、夏季与秋季26 a;(3)起沙风日数是中国沿海地区风蚀气候侵蚀力变化的主控正向因素,厄尔尼诺-南方涛动则通过影响降水量而间接负向驱动其变化,干旱和降水主要在风速减弱的冬季对风蚀气候侵蚀力产生较弱的负向影响。     

中国极端通用热气候指数的时空变化

利用ERA-Interim再分析资料,分析了1979-2014年中国极端通用热气候指数(Universal Thermal Climate Index,UTCI)时空变化特征。结果表明:(1)从全国平均看,暖指数均显著上升,且暖夜日数升幅(1.50 d/10a)大于暖昼日数(1.32 d/10a),夏季最低UTCI升幅(0.63°C/10a)大于夏季最高UTCI(0.24°C/10a)。暖昼、暖夜日数自90年代初后迅速增多。冷指数中,冬季最高UTCI显著上升(0.42°C/10a),其他指数无显著趋势。冷昼、冷夜日数阶段性特征明显,20世纪80年代和2000年代中期之后均值、波动幅度均较大,其间均值、波动幅度均较小。最近10年,中国夏季极端热应力和冬季极端冷应力均较为显著。(2)从空间分布上看,暖指数在中国绝大多数区域上升。暖昼、暖夜日数的上升中心均位于新疆东部和内蒙古中部地区,升幅分别为3 d/10a~4.80 d/10a、4 d/10a~5.94 d/10a。冷指数中,冬季最高UTCI在82.04%的区域上升,内蒙古中部和西部及陕西北部地区升幅最大,达1.20°C/10a~2.18°C/10a;其他指数的变化趋势在绝大多数区域不显著,且变化幅度较小。(3)极端UTCI指数和极端气温指数均表明,中国多数地区夏季暖昼、暖夜日数上升,冬季冷昼、冷夜日数下降。但极端气温指数揭示的暖昼、暖夜日数升幅更大,且暖夜日数升幅大于暖昼日数的现象更显著,冷昼、冷夜日数下降趋势的范围和降幅也更大。     

鄂尔多斯高原近40a气候变化研究

鄂尔多斯高原特殊的地理位置对全球气候变化更为敏感,利用1961-2000年地面气温和降水记录,通过计算气候趋势系数和气候倾向率描述鄂尔多斯高原气候空间变化特征。结果表明,40 a来本区气温有明显上升趋势,平均气温以0.43℃·(10a)^-1幅度升高。全年各月气温都在上升,但冬季升温最剧烈,达0.82℃·(10a)^-1,其中12月可达1℃·(10a)^-1,为全年之首。夏季最弱,仅0.31℃·(10a)^-1。本区增温幅度比较剧烈,大于内蒙古全区平均水平。冬、夏增温差异导致气温年较差减小。20世纪60年代年平均气温是下降的,从70年代开始上升,90年代上升最剧烈。冬季温度变化与年均温一致,但夏季不同,90年代以前夏季温度是降低的,到90年代夏季温度上升趋势十分明显。温度升高的程度存在区域差异,西北部最强,东南部最弱。降水的趋势变化不很明显,年降水量略有减少,秋季降水量减少比其他季节明显。降水变化也有区域差异,南部比北部降水量减少明显,毛乌素沙漠及以南降水倾向率为-18.3 mm·(10a)^-1,而北部接近于零。气候变暖会使蒸发量增大,从而导致干旱,气温持续增高再加上降水量减少则形成干旱化,对生态环境和地方经济会产生重大影响。     

1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

利用中国物候观测网观测数据,新编制了哈尔滨地区1985-2012年的自然历。通过与原自然历（1963-1984年）比较,揭示了近30年以来哈尔滨地区21个植物99个物候期的变化特征,并通过物候期与气温的相关分析探讨了物候变化原因。结果表明：自1985年以来,哈尔滨的春季、夏季、秋季的物候期开始日期提前,冬季开始日期推迟。其中春季（以白榆叶芽膨大期为代表）、夏季（以暴马丁香开花始期为代表）、秋季（以金银忍冬果实成熟期为代表）分别提前了7天、6天和19天,冬季（以胡桃楸落叶末期为代表）推迟了2天。各物候期在春季、夏季、秋季的平均日期相较于原自然历提前了3~11天,在冬季推迟了3天。四季各物候期最早日期均以提前为主,夏冬季物候期最晚日期有所推迟。另外,各季节内部分物候期出现的先后次序发生了变化。近30年该地区气温的升高是物候季节开始日期提前的首要原因。且不同植物和物候期对气温变化的响应敏感性不同可解释物候季节内物候期先后次序的变化。     

祁连山区气候变化的区域差异特征及突变分析

利用8个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析,结果表明:祁连山区在20世纪80年代中后期气温持续升高,90年代以后明显变暖,其中秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,80年代达到最多,90年代又减少,2000年以来又明显增多;气温变化在空间上表现为南北差异,以黑河干流为界,中东部升温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部从南到北呈减小趋势;降水变化的空间差异也明显,东部表现为东西差异,降水量增加幅度从东到西呈减小趋势,而中、西部表现为南北差异,降水量增加幅度从南到北呈减小趋势。在此基础上,利用滑动T检验法、Cramer法、Mann-Kendall法进行气候突变分析,结果表明:祁连山区气温突变比降水突变明显,不同方法检验的结果比较一致;春、夏季气温在1997年发生突变,而秋、冬季在1985年左右发生突变。     

2000-2012年祁连山植被覆盖变化及其与气候因子的相关性

研究祁连山地区植被覆盖变化及其与气候因子的响应关系对这一地区土地利用总体特征以及对区域及全球气候和环境变化都将产生深远的意义。利用2000-2012年美国国家航空航天局提供的MODIS NDVI数据并结合相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用均值法、斜率分析法、相关分析法,研究了2000-2012年不同季节祁连山植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明:13 a来祁连山植被覆盖整体上呈增加趋势,其中春季植被改善最为明显,秋季次之;植被覆盖变化在不同季节都存在明显的空间差异;不同季节植被与气温、降水的时滞效应不尽相同;祁连山春季大部分地区NDVI与气温呈显著正相关,夏季NDVI与降水呈显著正相关,秋、冬季NDVI与降水、气温的相关性不明显。     

向极跨越70°N气旋的主要特征分析

北极地区以南生成并向北移动进入极区的气旋,在移动发展过程中常伴随大风、降水和升温等过程,对中低纬度地区物质和热量向极地输送起着重要作用,并对极区大气、海洋和海冰的变化产生一定影响。基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的1979—2015年的海平面气压再分析数据产品,利用气旋自动识别和追踪算法,开展气旋的识别和追踪,获得向极跨越70°N气旋的数量、强度、活动轨迹及北向运动纬距等主要特征如下:该类气旋在数量上,春、冬季多于夏、秋季,年总数量和春、秋、冬季均呈减少趋势;强气旋易发于冬季,弱气旋多发于夏季;该类气旋活动轨迹,冬季集中分布在海上,夏季在陆地上;该类气旋北向运动纬距整体平均为9.2°,冬季平均最大,为10.2°,夏季平均最小,为7.3°;在年际变化上,年平均和春、冬季平均呈增长趋势,夏、秋季平均呈减少趋势;在年代际变化上,年平均和夏、冬季平均从1979—1988年到1989—1998年阶段都是减小的,到1999—2008年阶段是增大的,其后再减小,春、秋季则无明显趋势变化。     

玉溪干旱季节分布特征及成因分析

1971～2009年玉溪市干旱发生概率最大的是冬季为85.0%,依次是春季、秋季和夏季,出现频率分别为74.4%、66.7%和33.3%。2000年以来,随着全球气候变暖,干旱发生的概率增大,特别是重旱到特旱年发生次数与20世纪相比明显增多,其中除春季变化不大外,冬、夏季分别增加了8%、6.7%,秋季增加最大为12.8%。造成玉溪干旱灾害的原因主要是冬春季受较强的偏西气流控制,夏秋季西太平洋副热带高压异常偏强、印度季风异常活跃等大气环流异常,另外自然地理复杂、生态环境遭破坏也是干旱增多的因素之一。     

Spatio-temporal variation in China’s climatic seasons from 1951 to 2017

In this paper,meteorological industry standard,daily mean temperature,and an improved multiple regression model are used to calculate China's climatic seasons,not only to help understand their spatio-temporal distribution,but also to provide a reference for China's climatic regionalization and crop production.It is found that the improved multiple regression model can accurately show the spatial distribution of climatic seasons.The main results are as follows.There are four climatic seasonal regions in China,namely,the perennial-winter,no-winter,no-summer and discernible regions,and their ranges basically remained stable from 1951 to 2017.The cumulative anomaly curve of the four climatic seasonal regions clarifies that the trend of China's climatic seasonal regions turned in 1994,after which the area of the perennial-winter and no-summer regions narrowed and the no-winter and discernible regions expanded.The number of sites with significantly reduced winter duration is the largest,followed by the number of sites with increased summer duration,and the number of sites with large changes in spring and autumn is the least.Spring advances and autumn is postponed due to the shortened winter and lengthened summer durations.Sites with significant change in seasonal duration are mainly distributed in Northwest China,the Sichuan Basin,the Huanghe-Huaihe-Haihe(Huang-Huai-Hai) Plain,the Northeast China Plain,and the Southeast Coast.     

乌鲁木齐河流域气候变化的区域差异特征及突变分析

利用乌鲁木齐河流域气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析。结果表明:乌鲁木齐河流域的年平均气温在20世纪60-80年代偏低,90年代以后偏高,即80年代前呈下降趋势,90年代后呈上升趋势,并且秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,2000年以来迅速增多;气温变化在空间上表现出上游气温低于下游,秋、冬季气候变暖明显早于春、夏季;降水变化的空间差异也明显。在此基础上,利用滑动T检验法、YAMAMOTO检验信噪比(SNR)、Mann-Kendall法、Cramer法和Pettitt法进行气候突变分析。结果表明:乌鲁木齐河流域气温降水突变不明显,不同方法检验的结果不太一致;春、夏季气温可能在1997年发生突变,而秋、冬季在80年代末90年代初发生突变。     

1735—1911年汉江流域季节旱涝等级序列的重建与特征分析

基于汉江流域雨雪分寸等史料记录的特点,以发生地区、影响程度和持续时间为衡量标准,提出了利用史料重建汉江流域季节旱涝等级序列的方法,重建了1735—1911汉江流域7府（州）四季的旱涝等级序列,据此分析了各府（州）1735—1911年季节上的旱涝变化特征。结果表明：① 汉中府、兴安府、商州和南阳府有更多的春季、夏季、冬季偏旱年,而郧阳府、襄阳府和安陆府有更多的春季、夏季偏涝年和秋季偏旱年;② 夏季和秋季旱涝等级的波动明显,而春季和冬季旱涝等级的波动较小;③ 年代际尺度上来看,汉江流域,1820s—1840s偏涝,1850s、1870s偏旱;④ 影响较大的季节连旱事件多发生在19世纪,而影响较大的季节连涝事件多发生在夏季和秋季。这一研究,对汉江流域定量化气候研究具有一定的价值,也为汉江流域未来的降水变化研究提供了数据支持。     

黑河流量对祁连山气候年代际变化的响应

利用祁连山区8个气象站自建站至2003年观测的月降水、气温资料, 在分析各站气候要素互相关的基础上, 建立了代表祁连山整体气候变化的1944-2003年历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列, 以及黑河上游莺落峡水文站观测的径流量, 分析了黑河流量与祁连山区降水、气温的年代际变化。结果表明: 祁连山气候演变存在非常明显的年际和年代际变化。自1970年代以来, 除夏季降水量呈上升趋势外, 秋、冬、春三季均表现出明显的变干, 尤其是秋、冬两季。本世纪初降水量又有增加趋势。比较过去60a气温变化, 1940年代最暖, 1960年代最冷。自1980年代以来, 祁连山区气候明显变暖, 各季气温显著升高, 尤以冬季升温最快, 目前已超过1940年代的暖期。1980年代的流量是过去60a中最大的10a, 1990年代有所减小。1990年代后期流量明显增加, 目前除春季外, 夏、秋、冬季已转入上升趋势。