北疆极端降水事件的区域性和持续性特征分析

基于新疆北部1961—2007年43个站点的逐日降水资料,采用百分位方法定义极端降水事件的阈值,分析了北疆地区极端降水事件的区域性和持续性特征.结果表明:春夏秋冬四季,大范围发生极端降水事件的区域分别位于北疆的东北部地区、北部地区、东北部地区和西北部地区以及东南地区,发生持续性较强的极端降水事件的频数大值中心分别集中在伊犁河谷、中东天山地区、北疆西南部和北疆盆地.持续1d的极端降水对总降水贡献四季分布均匀,夏季略高.差异主要表现为由春季到冬季,大值中心呈现出从北疆的东天山地区向中天山和盆地地区移动的趋势.持续2d的极端降水对总降水贡献四季之间差异较显著,一般夏、冬季的较大而春、秋季的则较小.各类持续性极端降水平均强度表明,北疆地区的强降水灾害多数是由持续时间较长的极端降水事件所造成的,四季北疆地区区域平均的持续性极端降水均为显著的线性上升趋势.     

我国东北地区冬季降水和东亚冬季风的关系研究

利用1961-2011年我国东北地区(包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部)的冬季降水资料,分析了东北地区冬季降水量的时空分布和冬季降水日数的时空分布,对比分析了东亚冬季风对我国东北地区冬季降水的影响. 结果表明：东北地区冬季降水量和降水日数分布有明显的区域差异,以内蒙古东南部、辽宁西北部、吉林西部、黑龙江西南部为低值中心,外围辽宁东部,吉林南部,黑龙江东部、中北部、北部,内蒙古东北部等地区为高值区;冬季降水量年际变化呈增加的线性趋势,1980年代中期以后冬季降水量的高值和低值都有明显的增大;年降雪日数年际变化呈线性增加趋势. 1948-2011年东亚冬季风强度指数的结果表明,东亚冬季风呈明显的线性减弱趋势,弱东亚季风主要集中在20世纪80年代中期以后,除内蒙古东南部等少数区域外,我国东北大部分地区的冬季降水量都和东亚冬季风呈负相关. 对应地,东北地区冬季降水量增大,年际变化的幅度变化增大,降水日数增量较小,这可能与东北地区冬季极端降水天气和干旱天气增加有关. 在东亚范围内,我国东北地区冬季降水多年200 hPa U风增强、500 hPa高压减弱、850 hPa东海南风增强,冬季降水少年则相反.     

黄土高原降水对气候变暖响应的敏感性研究

利用黄土高原地区1951-2004年实测气象资料,采用小波分析、EOF分解等方法,研究了黄土高原降水诸要素对全球变暖的响应,非降水气候要素对降水响应的敏感性问题.结果表明: 秋季干旱化趋势突出,冬季降水增多,夏季高原西部湿润化、东部干旱化.各季节降水量的区域响应敏感程度和敏感区不同,敏感区从春到冬响应由东向西、由北向南移动.降水诸要素在不同时间尺度上的响应敏感性也不相同,但区域响应的年际变化基本同步,年代际变化的趋势、周期、阶段、转折等存在明显差异.大多非降水要素对降水变化响应不够敏感.     

华北地区冬季降水时空分布特征分析

利用华北地区29个测站,57年冬季降水量资料,采用EOF,REOF,小波分析等方法,对华北地区冬季降水量的空间分布特征和时间演变规律进行了诊断分析研究.结果表明:华北地区冬季降水的空间分布在整体一致的基础上,即存在南北分布差异,又有着环渤海湾地区与其它地区的差异;冬季整个华北地区可以划分为五个主要的降水异常区:黄河中下游区、京津唐区、呼伦贝东盟区、黄河河套区、冀北山地区;整个华北在70年代末期有明显的降水减少趋势;各区域冬季降水有不同尺度的年际和年代际周期变化,但基本上都存在着准12～14年、准3～5年的周期振荡.     

新疆40a来气温、降水和沙尘天气变化

根据1961-2001年新疆代表北疆的8个气象站、天山山区的8个气象站、南疆的8个气象站的实测资料, 分析了40 a来新疆气温、降水、沙尘暴、扬沙、浮尘年代际变化特征.结果显示: 40 a来新疆气温呈明显上升趋势, 后10 a(1991-2000年)比前30 a平均气温升高, 北疆偏高0.8℃, 南疆和天山山区均偏高0.℃; 降水变化的总趋势是增湿明显, 后10 a与前30 a相比降水增加, 南疆偏多20.4%, 北疆偏多11.3%, 天山山区偏多9.8%; 南疆与北疆各类沙尘天气年际变化趋势基本相似, 80年代以来呈减少趋势; 南疆沙尘暴、扬沙、浮尘总日数之和与同期的温度、降水在春季有相对较好的线性相关关系.     

湖南省近46年来降水时空分布特征及趋势分析

利用湖南省86个地面气象台站1960～2005年的月降水资料(在Arcgis中通过Kriging插值方法对少数站点的缺测值进行了插补)分析了湖南塔降水的空间分布特征;采用线性回归方法研究了湖南省降水的变化趋势及区域上的差异.结果表明:(1)湖南省降水的空间分布总体趋势是:西南东三面山地降水多,中部丘陵区和北部洞庭湖平原区降水少.(2)湖南省46年来年降水呈增加的趋势,但7年滑动平均曲线表明今后湖南省降水有减少趋势.湖南省西北部为降水减少区,其它区域均表现为增加.(3)湖南省春秋两季降水呈减少趋势.春季南岭和湘东南山地、秋季湘东北为降水增加区,其它地区为降水减少区.夏冬两季降水呈显著增加的趋势.夏季除攸县、临武和江华等少数站点外其它区域均表现为增加;冬季湖南省86个站点的降水均表现为增加.     

气候变化对阿尔泰山乌伦古河流域径流过程的影响

由于气候变化导致的我国西北地区气温、降水量的变化引起了社会的广泛关注.乌伦古河流域位于阿勒泰地区的东南部,发源于阿尔泰山的东南坡,季节性积雪和夏季降水是乌伦古河的主要补给源.根据乌伦古河50多年的实测水文、气象资料分析,结果表明:50多年来,乌伦古河流域的气温、降水呈波动性上升趋势,上升幅度高于北疆的上升率.4-5月水量有增加趋势,而6-8月水量有减少趋势,说明积雪消融水量提前;径流受气温影响明显,径流对气温的变化较为敏感.气温升高和冬季降水量增多,导致融雪洪水增多,洪峰流量增大,破坏性加大.     

1961—2017年新疆积雪期时空变化特征及其与气象因子的关系

利用新疆89个地面站逐日积雪深度观测资料,研究探讨了1961—2017年新疆区域积雪期、积雪初日、积雪终日的时空变化规律,分析了北疆和天山山区积雪期的年代际和周期变化特征及其与气温、降水的关系。结果表明：新疆各地积雪期、积雪初日和终日存在明显的差异,积雪期以天山为界北多南少;从空间分布看,天山山区和新疆北部阿勒泰、塔城和伊犁河谷的大部地区是新疆积雪最丰富的地区,也是积雪期相对较长的区域。近57年来,北疆和天山山区78%气象站积雪期呈减少趋势,其中塔城地区和阿勒泰东部以及中天山一带的部分地区减少显著;67%气象站积雪初日推迟,显著推迟区域与积雪期显著减少的区域基本一致;积雪终日变化趋势不明显。北疆和天山山区积雪期存在2~3 a的短周期、14~15 a的长周期;积雪初日分别以12 a、15 a长周期振荡为主,但3~5 a短周期振荡出现的时段有所差异,两个区域积雪终日周期信号均较弱。北疆和天山山区积雪期、积雪初日和终日受气温的影响大于降水,其中积雪初日、终日出现的早晚与其所处季节的平均气温显著相关。     

1961—2017年基于地面观测的新疆积雪时空变化研究

选取新疆89个气象站1961—2017年逐日积雪深度观测资料, 分析近60 a新疆冬季最大积雪深度及积雪日数的时空变化特征。结果表明： 新疆冬季最大积雪深度以天山为界, 天山以北多于南部, 北疆北部和伊犁河谷最大达60 ~ 100 cm, 天山山区及天山北坡30 ~ 60 cm, 南疆大部地区不足20 cm; 新疆北部最大雪深多出现在1996年以后, 也是新疆气候由暖干转为暖湿的阶段。近60 a新疆区域尤其是北疆、 天山山区冬季最大积雪深度呈显著增加趋势, 南疆略有增加; 89个气象站中87.6%呈增加趋势, 20个显著增加, 主要分布在天山以北地区。分析不同积雪深度出现的日数, 新疆区域、 北疆地区、 天山山区≤10 cm积雪约占积雪总日数的48% ~ 58%, 10 ~ 20 cm积雪占24% ~ 32%, 20 ~ 30 cm积雪占12% ~ 15%, >30 cm积雪约占5%左右; 南疆地区以≤5 cm积雪为主。新疆区域、 北疆地区以及天山山区积雪日数总体呈减少趋势, 其中≤10 cm积雪日数减少, 尤其北疆显著减少, >20 cm积雪日数显著增加, 南疆变化不明显; 空间变化趋势分布基本与区域变化一致。     

1961—2017年新疆积雪期时空变化特征及其与气象因子的关系

利用新疆89个地面站逐日积雪深度观测资料,研究探讨了1961—2017年新疆区域积雪期、积雪初日、积雪终日的时空变化规律,分析了北疆和天山山区积雪期的年代际和周期变化特征及其与气温、降水的关系。结果表明:新疆各地积雪期、积雪初日和终日存在明显的差异,积雪期以天山为界北多南少;从空间分布看,天山山区和新疆北部阿勒泰、塔城和伊犁河谷的大部地区是新疆积雪最丰富的地区,也是积雪期相对较长的区域。近57年来,北疆和天山山区78%气象站积雪期呈减少趋势,其中塔城地区和阿勒泰东部以及中天山一带的部分地区减少显著;67%气象站积雪初日推迟,显著推迟区域与积雪期显著减少的区域基本一致;积雪终日变化趋势不明显。北疆和天山山区积雪期存在2～3a的短周期、14～15a的长周期;积雪初日分别以12a、15a长周期振荡为主,但3～5a短周期振荡出现的时段有所差异,两个区域积雪终日周期信号均较弱。北疆和天山山区积雪期、积雪初日和终日受气温的影响大于降水,其中积雪初日、终日出现的早晚与其所处季节的平均气温显著相关。     

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.     

新疆降水特征及其对水资源和生态环境的影响

新疆位于欧亚大陆腹地,空中水汽来源少,水资源匮乏,生态环境脆弱,降水有其独特的时空分布特征,且对水资源形成和生态环境有着十分重要的影响和作用.利用全疆106处水文、气象站1956-2005年的降水资料以及相关分析研究成果,从水资源的角度对新疆降水的形成条件、时空分布特征和对水资源、生态环境的影响进行了分析.结果表明:多年平均年降水总量为2588×10⁸m³,折合降水深157.4 mm;90%以上的站点年降水量变差系数在0.2～0.7之间;连续最大4个月降水量在40%以上,平均降水产流系数为34%.新疆降水的稀少导致了其生态环境的极端脆弱,绿洲面积仅占全疆总面积的9%,而沙漠面积却达全疆的25.7%.未来新疆地区仍然是干旱、半干旱地区,大气降水资源有限,必须通过其它途径来解决新疆水资源短缺问题.     

中国区域干旱的持续性特征研究

利用1961-2012年中国区域586个气象站的降水、气温、日照时数、相对湿度、风速等资料计算了逐月K干旱指数, 在此基础上, 对全国16个区的干旱持续性特征进行了研究. 结果表明: 华北、河套、西北地区东部、西南地区北部、黄淮及新疆南部地区干旱的持续性较强, 常发生3个月以上的长期干旱过程, 并且容易在旱情解除后的短期内(1个月)再次出现干旱; 而南方、东北和新疆北部地区干旱的持续性较弱, 以1个月的短期干旱为主, 且干旱过程之间的时间间隔相对较长, 大多为3个月以上; 华北、河套、西北地区东部、西南地区北部和南部、以及华南地区的干旱过程在冬、秋季开始的频次最高, 且大部分在春季结束, 而冬、春两季的干旱明显比夏、秋两季偏多. 100°E以西(新疆北部除外)的广大地区干旱过程的开始时间主要集中在秋季, 结束时间集中在春、冬两季; 同时, 冬季和秋季干旱多发, 其次是春季, 夏季出现的干旱频次最少.     

新疆21世纪气候变化的高分辨率模拟

使用一个25 km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3),嵌套MIROC3.2_hires全球气候模式结果,进行了IPCC SRES A1B情景下,东亚区域21世纪气候变化的模拟,针对新疆地区进行了分析.首先对模式模拟的当代（1981-2000年）气候进行检验,结果表明:模式对年平均气温、降水的空间分布和数值均具有较...     

全球变暖对新疆水循环影响分析

随着全球气候变暖,新疆地区降水量、冰川数量、径流量、地下水位等自20世纪80年代中后期以来发生了很大的变化.通过对61个国家水文、气象站点20世纪50年代到2000年的降水量、气温、冰川、径流量、湖泊水量、地下水位的变化资料分析,探讨了新疆水循环的变化趋势和原因.结果表明:新疆地区降水量增加主要是由于全球水循环速度加快引起的.通过分析新疆高山冰川的变化,试图揭示全球气候持续变暖对新疆乃至整个西北地区水资源可能造成的巨大影响.     

全球变化背景下新疆地区气候跃变的可能影响因素分析

基于新疆过去50a气温和降水时间序列长期趋势的研究结果,结合对1986年及附近时段对全球气候产生重大影响的一系列事件（厄尔尼诺、火山爆发、核电站爆炸事故、温室气体增加等）的分析,探讨了1986年新疆气温和降水出现跳跃式变化的原因.具体表现为：当厄尔尼诺现象发生时,常常出现暖冬、早春,在该现象消退过程,往往降水有所增多;...     

全球变暖背景下新疆地区近45 a来最大冻土深度变化及其突变分析

利用覆盖新疆大部分地区资料完整的93个站点资料,对1961-2005年新疆地区最大冻土深度进行了分析. 结果表明：新疆地区月最大冻土深度有明显的季节变化,低海拔区域(海拔<1 800 m)最大值出现在1月份,而高海拔区域(海拔≥1 800 m)的最大值出现在2月份,比低海拔区域要滞后. 新疆地区最大冻土深度的地理分布特征表现为北疆深于南疆,山区深于平原,且与气温的分布有很好的一致性. 全年和冬、春季最大冻土深度与气温场的空间相关系数分别为-0.795、-0.736和-0.848. 年际变化表明,近45 a来的最大冻土深度出现了较为明显的下降. 高海拔区域与低海拔区域年最大冻土深度的倾向率分别为-15.65 cm·(10a)^-1和-9.48 cm·(10a)^-1,且与气温的相关系数分别为-0.51和-0.69,均通过了0.001的信度检验. 同时发现,高海拔区域冬季下降多,而低海拔区域春季下降多. 新疆地区年最大冻土深度在近45 a有明显的突变现象,高海拔区域和低海拔区域突变发生年份分别为1996/1997年度和1978/1979年度,说明新疆地区高海拔区域的年最大冻土深度对气温变化的响应比低海拔区域要滞后. 突变年后高海拔区域与低海拔区域年最大冻土深度比突变年前的平均值分别降低了61.12 cm和26.67 cm.     

新疆夏季变湿的大气环流异常特征

利用1961-2003年NCEP/NCAR再分析资料和中国气象局整编的新疆夏季(6~8月)月降水量资料,分析了新疆夏季1971-1986年干旱期和1987-2003年湿润期的大气环流变化异常特征.结果表明:在平均环流场上,中亚-巴尔喀什湖槽及上下游地区脊的增强是新疆地区夏季变湿的环流场特征之一,且中亚-巴尔喀什湖槽随高度增加强度明显增强,200 hPa达到最强;源于低纬阿拉伯海向北直至中亚对流层低层偏南的强气流是湿润期环流异常、降水增多的又一特征,也是水汽重要来源之一;中亚上空高空急流轴南压是新疆夏季湿润期与干旱期高空急流最重要的差异特征.     

1961-2004年新疆气候突变分析

利用1961-2004年新疆53个气象台站逐日平均最高气温、平均最低气温和降水数据,采用Mann-Kendall法分别对北疆、天山山区和南疆气温、日较差和降水年序列进行了突变分析,同时利用滑动t检验和Yamamoto法对突变点的真伪做了验证.结果表明:1961-2004年北疆、天山山区和南疆年平均最低气温上升速率均明显高于年平均最高气温,年平均日较差均呈显著下降趋势,年降水量均有增加趋势.北疆年均最低气温、年平均日较差及年降水量分别在1988年、1979年和1984年发生了突变;天山山区年均最低气温、年平均日较差及年降水量分别在1985年、1983年和1992年发生了突变;南疆年平均最高气温、年均最低气温及年平均日较差分别在1993年、1991年和1981年发生了突变.20世纪80年代中期以来北疆、天山山区、南疆均进入增温多雨时期.这些结果对进一步研究和预测新疆气候有着重要意义,为研究全国甚至全球气候变化提供重要依据,同时也为决策者提供决策依据.