青藏高原与中国其他地区气候突变时间的比较

基于1961～2006年中国地面观测气温和降水资料,对青藏高原地区以及中国其他6个地区地表气温、降水的变化趋势和突变时间进行了检测和比较。结果发现,(1)地表气温:1961～2006年青藏高原地区年和四季的地表气温都呈增加趋势。年平均地表气温在20世纪80年代中期开始变暖,但显著快速增暖的突变发生在90年代中期,该时间比东北、华北、西北和淮河地区晚,与长江中下游和华南地区接近,不同季节青藏高原地区与其他地区变暖突变时间的差别也各有不同,但所有季节快速变暖突变的时间都比东北地区晚,中国东部陆地地区年和冬季平均地表气温表现出北早南晚的经向差异;(2)降水:1961～2006年青藏高原地区年降水量没有检测到显著的变化趋势,冬春降水量显著增加,而夏季降水有微弱的减少,秋季降水显著减少。降水突变的信号明显比温度突变的信号弱,年降水量和春季降水都没有检测到突变的发生,降水突变方向(增或减)和突变时间在区域与区域之间以及不同季节之间都存在较大差异。由上可见,青藏高原气候的显著快速变化比中国东部长江以北地区有明显的滞后现象,尤其是冬春温度变化,这可能是由于青藏高原地区积雪增加导致的反照率增加和冰川融化吸热对青藏高原变暖的减弱作用所致。     

党河水库入库径流量的变化特征及对气候变化的响应

气候变化对陆地水文系统有着重大影响。利用1955—2015年我国西北干旱区党河水库入库流量资料,结合下游敦煌站1951—2015年平均气温与降水量逐月数据,采用线性趋势分析、滑动平均、Mann-Kendall法与R/S法等分析方法,分析了党河水库入库径流量及气温和降水量的变化特征,以及其未来可能变化趋势,并探讨了入库径流量对气温和降水量变化的响应关系。结果表明:(1)1955—2015年党河水库入库径流量年际变化大,丰枯水年出现频率符合正态分布特征,入库径流量呈显著增加趋势,其线性增加率为0.16亿m~3·(10 a)-1,且这种增加趋势在未来变化中持续性极强;(2)1951—2015年,敦煌地区年均气温与年降水量均呈上升趋势,显著升温和降水微弱增加的趋势在未来变化中持续性极强,且二者均发生突变,突变年前者是1997年前后,后者为1970年和1986年前后;(3)年入库径流量对年均温度和年降水量变化的响应分析发现,年均温度变化是导致党河水库入库径流量变化的主要因素,降水是次要因素。     

1981—2018年呼和浩特地区大青山南、北侧气温和降水量变化特征分析

文章利用1981—2018年呼和浩特地区大青山南侧（呼和浩特市城区）和北侧（武川县城）的气象观测资料,通过对其年变化趋势、季节变化动态以及相关性进行分析,揭示大青山南、北两侧降水量和气温在不同季节和年际间的变化,为更好地应对气候变化以及进行气候预测提供科学依据。结果表明：大青山南、北两侧年平均气温均呈现升高的变化趋势,且北侧升幅大于南侧;这一升温过程主要是由春、秋季节升温幅度较大所致。就降水而言,大青山南侧年降水量高于北侧,年降水量在年际间同样波动差异较大;大青山北侧伴随气温升高,年降水量存在下降的变化趋势。总体来看,大青山南、北两侧气温升高,气候逐渐趋于干旱,雨热同期的同时,气温和降水存在负相关关系,春、秋季节气温增幅较大将会导致生长季或无霜期延长。     

云南小时降水的时空分布变化研究

利用2005—2018年125个国家级台站小时降水观测数据研究云南小时降水时空分布特征。结果表明:云南年总降水量、不同持续时间降水量、极端强降水量及降水日变化空间分布差异很大。年降水量自西北向南增加,雨强自北向南增强,降水时长西部大于东部、南部略大于北部,年降水量受降水时长和雨强共同影响,降水时长影响最强,雨强影响较弱,这种特征在滇西北最突出,但滇东北的降水量与雨强相关更好。云南大部夜雨量多于昼雨量,滇东北和北部边缘夜雨特征最显著;降水日变化特征在云南北部为夜间单峰,西部边缘为清晨单峰,中部为夜间与午后峰值相当的双峰,南部也为夜间和午后双峰,但南部不同区域间主峰和次峰出现时间不同。云南南部降水贡献以短、中历时降水为主,北部则以长、超长历时降水为主。云南短时强降水发生次数的空间分布表现为自西北向东南增加;年发生站次数具有增加趋势,日变化特征为显著单峰,多在傍晚至入夜出现,且极端短时强降水更易在凌晨出现。这些小时降水时空分布特征很大程度上代表了低纬高原地区的降水特征。由于低值天气系统多影响低纬高原中北部,热带天气系统多影响南部,且低纬高原地形复杂,局地热力条件差异明显,这些因素造成该区域小时降水时空分布特征差异显著。     

非自然因素引起的增温趋势的时空分布特征

基于数据长程相关性,利用相对变化趋势,构建气温相对变化趋势的概率密度函数及超越概率,研究并计算了1951～2017年中国气温相对变化趋势基于一定置信水平下属于自然变率范畴的置信限,判别相对变化趋势是否由非自然因素引起（增温是否显著）,探讨不同地区非自然因素引起的温度变化的阈值、相应的转折时间段及演变趋势。结果表明:（1）中国160站温度资料中有10%的站点趋势显著性被传统线性回归方法高估了,这些站点主要位于西北、西南和东部沿海地区。（2）从全国温度趋势的空间分布来看,除新疆中西部地区呈现降温趋势之外,其他地区均为增温趋势,其中东北、内蒙及晋北地区非自然趋势大,增温显著。（3）从不同年代际增温显著区域的空间演变来看,华北、东北地区率先增温显著,之后逐渐向南向西扩展,1966~2001年时段中国大部分区域表现为非自然增温显著;1971~2006年时段,东北地区以及内蒙东北部增温显著区域开始逐渐减少,同时中国西南地区增温显著区域开始逐渐增多;1976~2011年增温显著区域最大;1981~2016年,增温显著站点主要集中在黄河、长江流域及两大流域之间和中国南方地区。综上,中国非自然因素引起的增温显著区域在时间和空间上均存在显著的年代际转折。本研究为中国气温变化的归因及其预测研究,为加强气候变化研究成果向短期气候预测的转化及联系提供新视角、新途径。     

中国不同气候区土壤湿度特征及其气候响应

为获得中国不同气候区各层深度土壤湿度变化特征及其对气候变化的响应,利用中国区域台站观测土壤湿度资料、降水及气温资料,采用趋势、相关性分析及突变检验等方法,讨论了东北、河套、江淮区域1981~1999年不同深度土壤湿度变化特征及其对气温、降水的响应。结果表明:东北、江淮地区为土壤湿度高值区,河套地区为土壤湿度低值区,土壤湿度由浅层至深层呈上升趋势;东北、河套地区降水和土壤湿度变化呈正相关,江淮地区降水和土壤湿度呈负相关;东北、河套地区气温和土壤湿度变化呈负相关,江淮地区气温与土壤湿度呈正相关关系。土壤湿度对降水的响应比对气温变化的响应更加显著。      

1957~2000年沈阳地区气温和降水变化特征分析

利用1957～2000年沈阳地区逐日平均气温、降水量资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检测法和Morlet小波变换等方法,分析了近44a来沈阳地区气温和降水变化的总体特征及趋势,并利用极端气温和降水指数探讨了其变化特征。结果表明:近44 a来沈阳地区气温呈显著的上升趋势,气温变化有较明显的突变特征,突变时间出现在1981～1982年;降水呈波动下降趋势,自20世纪80年代以来,极端降水事件的强度和频率均呈上升趋势。     

蕉岭县近40年气温及降水的气候特征

从蕉岭县气象局1966～2005年,历年和各季的平均气温、平均最高气温、最低气温和降水量资料入手,分析探讨其气候变化趋势和特征。结果表明：近40年蕉岭县气温呈波动上升趋势,经历了冷暖期交替的过程,不同季节气温的变化趋势不同。年降水变差系数较小,逐年降水量较稳定。而春季和夏季的降水量呈上升趋势,秋季和冬季的降水量则逐年下降。降水的年变化趋势与气温变化之间有反位相关系。     

栾川县近40年气候变化分析

利用1961～2000年栾川站气象资料,分析了栾川县气候变化特征,结果表明近40年来栾川气温呈上升趋势,年降水量和平均湿度呈下降趋势,光照呈增加趋势;降水的年变化趋势与气温年变化之间,有气温偏低时期降水偏多、气温偏高时期降水偏少的反相位关系.     

城市化与北京地区降水分布变化初探

根据北京地区城市化进展的程度,以1980年为分界点,将1961～1980年划分为城市化慢速期,1981～2000年划分为城市化快速期。利用北京地区14个标准气象站40年的降水量资料,研究了城市化对北京地区降水分布的可能影响。初步的研究结果表明:北京地区冬季降水量分布发生了显著的系统性的变化,即城市化缓慢期北京地区南部为降水较多地区,北部为降水偏少地区;城市化快速期相对降水量的分布则正好相反,南部地区变为降水较少地区,而北部变为降水偏多地区。其他季节,北京地区的相对降水量分布并未发生整体性的显著变化。造成冬季降水分布变化的原因可能是随着城市规模的扩大,北京冬季"城市热岛"和"城市干岛"效应增强进而使云下蒸发过程增强,造成城区及南部地区地面降水量减少。至于夏季降水分布并未发生系统性的变化,还需深入研究。以上结果与国内外的相关研究结论大相径庭。     

气候暖干化对西北四省(区)农业种植结构的影响及调整方案

利用陕、甘、宁、青四省(区)141个气象站1961-2008年的气象要素值计算和分析得出,暖干化是西北四省(区)现代气候变化的基本特征。年平均气温表现为一致的增温趋势,每10年增温0.27℃,1996年是突变年。年降水量自1961年以来呈持续下降趋势,1986年是转折年,1987-2008年年平均降水量比1961-1986年平均减少20～40mm。以黄河为界,黄河以东降水量呈减少趋势,每10年减少10～40mm;黄河以西呈增多趋势,每10年增加10mm左右,减少的幅度明显高于增加的幅度。进入21世纪,气候暖干化的势头有所减缓。在分析不同区域自然资源特点和气候暖干化及其对农作物影响特征的基础上,运用系统规划理论,采用气候生态相似原理,提出了陕、甘、宁、青四省(区)13个不同地域农业种植结构调整方案。为了加快农业结构调整进程,使农业结构调整方案收到明显的生态、社会和经济效益,提出了四个方面的保障措施。     

近30a山西不同相态降水的统计特征及概念模型

利用山西省1981~2010年108站的地面降水观测数据,以降水量≥0.1 mm的日数为指标,对山西108个县市不同相态降水的时空分布特征进行了分析,结果表明:五寨(山西西北部)和陵川(山西东南部)平均降雨日数、平均降雪日数、平均雨夹雪日数都位于全省之首;30 a间山西的降雨日数和降雪日数分别以3.333 d/10 a和1.529 d/10 a的趋势减少,而雨夹雪日数则以0.34 d/10 a的趋势增多;山西区域降雪和降雨日数变化趋势的空间分布都具有西部减少趋势高于东部的特征,雨夹雪日数变化趋势的空间分布则具有东部增多趋势高于西部增多趋势的特征;朔州和忻州西部是降雪日数减少趋势最强的区域,运城是降雨日数减少趋势最强的区域,晋城是雨夹雪日数增多趋势最强的区域。应用328个多相态降水过程资料和NCEP再分析资料进行统计分析,结果表明:冷空气侵入导致中低空温度下降,0℃层高度降低是降水相态发生变化的主要原因;-3℃和0℃是山西中南部降水相态转变时850 hPa和925 hPa的临界值;3.5℃则是山西北部和高海拔地区降水相态发生转变时850 hPa温度的临界值;西北路冷空气侵入多相态降水过程,地面冷锋是降水相态的分界线,东路冷空气侵入多相态降水过程,低空切变线则是降水相态的分界线。     

Change trends of air temperature and precipitation over Shanxi Province, China

A dataset of air temperature and precipitation time series (1959?C2008) from 61 stations across Shanxi, China is used to analyze the climate change. The monotonic trends and step (abrupt) trends for annual and seasonal series data of mean air temperature and total precipitation are tested by using Mann?CKendall test and Mann?CWhitney test, respectively. The results show that annual mean air temperature has increased by 1.20°C during the past 50?years. Winter, spring, and autumn have experienced a significant increase in air temperature. The step trend for annual mean air temperature is different from, but closely related with, those for seasonal mean air temperature. Spatially, there is an enhanced warming trend from south to north in Shanxi, and the most remarkable warming occurs in northern Shanxi. Annual precipitation has decreased by 99.20?mm during the past half century. The decrease is mainly caused by precipitation decline in rainy season (June?CSeptember), though precipitation in post-rainy season (October?CNovember) also tended to decrease. An abrupt decrease in precipitation has occurred since late 1970s. Decrease in precipitation is highest in central Shanxi and in the area along the west fringe between Sanchuan River and Fenhe River in western Shanxi.     

1961-2020年西北地区夏季降水趋势变化特征

采用1961—2020年我国西北地区364站逐日降水观测数据,从降水量和降水日的角度对比分析我国西北地区夏季降水趋势时空变化特征。结果表明：西北地区夏季降水量占全年总降水量的50%以上。从整体上来看,西北地区降水量呈现显著增多的线性趋势,但并非全区一致性增多。降水量增多（减少）的站数约占区域内总站数的57%(43%),降水日数呈现增多（减少）的站数约占总站数的43%(57%);降水量、降水日数同时增加的站点主要位于南疆盆地、北疆西部及青海中部和北部等地,两者同时减少的站点主要位于甘肃东南部、宁夏、陕西中部偏东等地,而两者反相变化的站点主要位于新疆北疆地区、青海省西南部边缘地区和陕西南部。近60年来,西北地区极端降水量和降水日数呈线性增加趋势。西北地区各个区域降水量和降水日数除年际变化外,还存在年代际变化特征,不同区域变化位相存在一定差异。     

1961-2020年西北地区夏季降水趋势变化特征

采用近60年西北地区364站逐日降水观测数据,从降水量和降水日的角度对比研究了西北地区夏季降水趋势时空变化特征。结果表明：平均而言,西北地区夏季降水量占全年总降水量的50-70%。整体上西北地区降水量呈现显著增多的线性趋势,但并非全区一致性增多。降水量增多（减少）的站数约占区域内总站数的57%（43%）,降水日数呈现增多（减少）的站数约占总站数的43%（57%）。两者同时增加的站点主要位于南疆盆地、北疆西部及青海中部和北部等地,两者同时减少的站点主要位于甘肃东南部、宁夏、陕西中部偏东等地,而两者反相变化的站点主要位于新疆北疆地区、青海省西南部边缘地区和陕西南部。近60年西北地区极端降水量和降水日数也呈现出线性增加的趋势。西北地区各个区域降水量和降水日数除年际变化外,还存在年代际变化特征,但不同区域变化位相存在一定差异。     

云南气候舒适度分布和变化特征及未来变化趋势预估

文章使用云南1961—2015年观测气象资料和RegCM4区域气候模式模拟的RCP4.5和RCP8.5情景下2016—2099年气候变化预估资料,计算了云南逐日气候舒适度指数,采用线性趋势和通径分析等方法分析了云南近55年气候舒适度的时空演变特征和变化成因,最后对未来变化趋势作了预估。结果显示：(1)云南观测资料多年平均值舒适日数最多,占全年的55%,南多北少,夏季最多;寒冷日数次多,占全年的23%,北多南少,冬季最多;冷日数比寒冷日数稍少,占全年的20%;热日数仅占全年的1%,闷热日数多年平均值为零。(2) 1961—2015年寒冷(舒适)日数年际和空间变化都呈明显的减少(增加)趋势,冷和热日数没有明显的变化趋势,闷热日数没有变化。(3)气温是云南气候舒适度各等级日数变化的主要因素,其次是风速,相对湿度只在温度高的情况下影响明显。(4) RCP4.5和RCP8.5两种情景下,2016—2099年云南寒冷(舒适)日数年际和空间变化都是减少(增加)的趋势;冷日数年变化是减少的趋势,空间变化为西北部增加;热日数只在RCP8.5情景下增加明显,主要是南部地区增加。     

云南近50 年来的气候变化

利用1961—2008 年云南省124 站及其相邻省市区的37 个地面站的逐日平均气温、降水量资料,客观分析了考虑气温垂直递减率的气温细网格数据。在此基础上,分析研究了云南近50 年来的气候变化。(1)云南近50 年来的气温变化,趋势上与北半球和全国一致,但气候变暖的速率相对缓慢;(2) 云南气候带面积有明显变化,北热带和南亚热带面积增加,而中亚热带、北亚热带和温带的面积减少;(3) 云南冬季是气温上升幅度最大的季节,然后依次是秋季、夏季和春季,虽然近50 年来云南大部分区域气温呈上升趋势,但少数区域气温却呈下降趋势,这些降温区主要集中在低海拔河谷地区;(4) 云南近50 年来降水量年平均变化不大,但季节和空间分布的变化却比较明显,雨季和主汛期降水量呈下降趋势,干季呈上升趋势;在空间分布上,滇东地区呈一致性下降趋势,滇中呈一致性上升趋势;滇西和滇南地区降水量的增减趋势呈交错分布。      

1961～2013年中国蒸发皿蒸发量时空分布特征及其影响因素

分析了1961～2013年中国1302个台站的蒸发皿蒸发量（Pan Evaporation,PE）的时空分布特征并探讨了影响PE变化的主要气候因子。结果表明:站点平均PE在全年和四季都呈明显下降趋势,且在1978年发生了突变。PE在华北平原、新疆、广东、广西及海南等地呈现出显著的下降趋势,而在福建、浙江和贵州等地为显著上升的趋势。用年平均PE距平场经验正交函数做经验正交函数（EOF）分解得到:在第一模态（EOF1）中,1981年时间系数由负转正,EOF1的空间模态与PE的变化有较好的一致性;第二模态（EOF2）中PE距平呈南北反向分布,2002年以后PE在北方减小,在南方增大。通过计算PE与近地面5个气象因子（降水、气温、风速、湿度、日照时数）的偏相关系数后发现:除了降水外,其余4个因子都和PE有很好的相关性。风速与PE为显著正相关,且相关系数最大的区域与EOF1中PE变率最大的区域吻合;相对湿度与PE为显著负相关;PE与气温的相关系数都为正值,且相关系数最大的区域对应于PE显著增加的地区,而与日照时数的相关系数在除春季以外的其他季节都大于0.6。进一步分析发现,风速和日照时数与PE的关系受两个气象因子的线性趋势影响较大,以此推断出PE的下降趋势应该很大程度是受风速和日照时数减小的影响。此外,干旱发生时,PE明显偏大,降水、气温、湿度和日照时数的变化也都对PE增大有明显的贡献,PE对干旱有很好的指示作用。     

1961—2018年中国主要江河枯季径流演变特征与成因

枯季是水旱、水生态和水资源问题的重要时期,枯季径流的变化直接影响着河流生态和流域水资源管理。基于中国网格气象数据和主要江河枯季径流资料,初步分析了1961—2018年中国气候变化趋势和主要江河枯季径流演变特征与成因。结果表明,全国枯季平均气温显著上升,北方地区升温较早,南方地区2001—2018年升温明显。全国约84%的地区枯季降水有增加趋势,其中约42.2%的地区增加显著;全国枯季降水呈现西北、东北和东南显著增加,中部变化不显著格局。黄河中游和海河枯季径流下降显著,2001—2018年黄河中游枯季径流较1961—1980年减少了34%,同时期海河流域枯季径流量减少幅度均超过80%;松花江上游和长江流域枯季径流增加显著,2001—2018年松花江上游枯季径流量增加了约67%,长江流域枯季径流量增加了约16%。枯季降水增加主导了松花江上游、辽河、淮河、长江以及珠江枯季径流的增加;气温的显著上升对黄河中游和海河等地枯季径流有显著负向作用;人类活动是松花江中游、黄河和海河枯季径流下降的主要影响因素。尽管全国枯季降水的增加对于缓解流域生态和水资源问题有积极作用,但人类活动和气温显著上升加速了水资源的消耗,加大了流域水资源脆弱性。