亚非地区近百年干旱时空变化特征

利用1901—2010年帕默尔指数(PDSI)和1981—2010年CMAP降水、NCAR 700 h Pa位势高度等格点资料,分析亚非干旱、半干旱带中北非、中东、中亚西部、中亚东部至中国西北地区西部及中国西北地区东部、华北和东北等7个区域PDSI的时空演变特征。结果表明:北非至中东地区大部,前20 a(1901—1920年)PDSI为-1~2,干旱较轻或相对不旱;1920年代以后PDSI为-4~-2,干旱较重。与其他地区不同的是,中亚东部至中国西北地区西部1980年代以后PDSI0,这与该区同时期700 h Pa位势高度下降及夏季降水量增加有关。PDSI≤-2的干旱期,有从北非地区到中国东北地区逐区向东扩展的趋势,后延推移间隔约为24~31 a,这对干旱气候预测有一定的参考意义。     

1961～2018年西北地区降水的变化特征

邻接青藏高原地区的中国西北地区是最大的欧亚干旱区,其降水变化对全球变化的响应和对干旱环境及其青藏高原气候变化都具有特殊的指示意义。基于1961～2018年中国西北地区144个站的逐日降水、逐月气温观测资料,分析了西北地区的降水变化特征及趋势。结果表明:（1）近60年以来,西北地区92%站点的年降水量呈现增加的趋势,只有甘肃东南部不到10%的站点呈下降趋势;（2）季节尺度上,春、夏、秋季中超过75%站点的降水呈现增加的趋势,但最显著的是,几乎所有站点在冬季的降水为增加趋势,秋、冬季降水的增加相对较少,反映了冬季风对西北地区降水影响的特点;（3）进入21世纪以来,西北地区夏季和年降水量仍然维持准3 a周期特征,春、秋季的周期具有阶段性、冬季降水量具有较稳定的约3 a周期,因此,自然周期变化对降水增加的贡献并不大。西北地区降水量在过去60年来确实呈现出增加趋势,尤其21世纪以来降水量持续增加,但增加的量是有限的,不足以改变其干旱半干旱的气候特征。     

中国西北地区6月降水量最近30年明显递增

通过分析１９６１－１９９０年中国西北地区５省（区）８９个测站月降水量资料，指出６月降水量最近３０的递增明显。     

1960—2015年中国西北地区大气可降水量变化特征

采用中国西北地区1960—2015年113个地面气象站及24个探空站气象资料,建立西北地区大气可降水量与地面水汽压的经验关系式,计算西北地区各气象站点的大气可降水量,结合反距离加权插值、Mann Kendall检验、小波分析等方法,对西北地区近56年大气可降水量的时空分布特征及其与气象要素的关系进行分析。结果表明：近56年中国西北地区大气可降水量总体呈增加趋势,平均每10年增加0.11 mm,大气可降水量的月变化呈明显单峰型;空间分布上,大气可降水量的高值区主要分布在西北东部地区,低值区主要分布在西北中部地区;空间变化上,西北大部分地区大气可降水量呈增加趋势,以陕西南部、甘肃东南部、青海西北部、新疆等地增加趋势明显;西北地区年平均大气可降水量存在明显的突变特征和周期性变化特征,在1983年左右发生突变,主振荡周期为4 a左右;西北地区大气可降水量与平均气温、相对湿度呈正相关性,与平均风速呈负相关性。     

中国西北地区夏季降水及其东部降尺度预测模型

利用中国气象局提供的降水数据和NCEP/NCAR再分析资料,分析了1961-2018年中国西北地区降水的气候特征,并构建了西北地区东部降水短期预测的统计降尺度模型。结果表明,1961-2018年西北地区降水整体呈现增加趋势,尤其是2000年以后降水明显偏多;西北地区降水呈西少东多的特征,但西部降水增加明显,而东部降水无明显趋势变化。针对西北地区东部夏季降水进行归因分析,找到了影响西北地区东部降水的4个同期关键影响因子——中亚地区200 hPa位势高度、北太平洋850 hPa V风、北大西洋850 hPa U风、南印度洋海平面气压,这4个因子分别反映了西风急流的特征、北太平洋海平面气压的“-+”结构、北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation, NAO）的特征及马斯克林高压的强度;当西风急流偏北偏强、北太平洋海平面气压“-+”结构减弱、 NAO偏强或马斯克林高压偏弱时,有利于西北地区东部降水。在降尺度模型建立阶段,模型结果与西北地区东部夏季降水量平均偏差为17.5 mm,平均偏差率为10.3%;在模型检验阶段,模型结果与西北地区东部夏季降水量平均偏差为26.2 m...     

近几十年中国西北夏秋季干湿年代际变化及成因初步分析

本文利用观测和再分析资料，分析了1961～2014年中国西北地区（35°N～50°N,75°E～95°E）夏秋季节干湿线性变化趋势特征，定量计算了蒸散量和降水量对干湿变化趋势的贡献，同时分析了其年代际变化特征及其相关的大尺度环流和水汽收支变化。结果表明，西北夏季和秋季干旱变率在四季中最大，是干旱最易发生季节。西北地区在1961～2014年夏秋季显著变湿，其中蒸散和降水在西北地区的线性变湿趋势中占主要作用，降水量的增加和蒸散量的减少对西北变湿都有正贡献，二者趋势总贡献率夏季为93.4%，秋季为67.5%。夏秋季西北干湿变化的年代际转折在1987年前后，自1987年后，夏季西北年代际变湿，主要受到蒸散量和降水量变化影响，地面风速减小所造成的蒸散量降低有利于该地区年代际变湿；西北地区水汽输送通量异常辐合导致其降水量增加。水汽诊断分析进一步表明，夏季降水量的增加主要来自于局地蒸发的增强，贡献率达到约80%，表明局地蒸发是降水的重要水汽源。此外，夏季水汽平流项为正值（即水汽通量辐合加强），有利于降水量增加，该贡献主要由与风速有关的动力学分量引起。而秋季，1987年后西北地区的净辐射通量和地面风速...     

西北地区近40年降水量和云量的变化及其相互关系分析

利用我国西北地区东、西部两个样本区100个站点从1970—2010年逐日云量及降水资料,计算分析了西北地区降水量和云量的变化及其相互关系。结果表明:近40a我国西北地区降水量和云量发生了很大变化,区域差异显著,年代际特征明显,降水量和云量有增加趋势。西北地区降水以低云降水为主,但是降水强度小持续时间短。总云量、低云量、降水量的时间分布特征:冬半年平均云量和降水较少,6—8月份平均云量和降水为每年的最大值期。西北地区降水量分布取决于低云量的分布。     

中国西北地区春季降水异常的特征分析

利用陕、甘、宁、青、新和内蒙西部共１０６个测站的１９６０～１９９０历年春季（３～５月）的季总降水量资料,通过ＥＯＦ、ＲＥＯＦ、功率谱分析等方法,对我国西北干旱半干旱地区春季降水异常的时空特性进行了分析研究。结果表明,包括内蒙古西部在内的中国西北干旱半干旱地区的春季降水有６个主要的异常区域：高原东侧及渭水流域区、河套区、北疆区、柴达木盆地区、青海高原区、南疆河西区;内蒙西部的春季降水变化趋势与我国西北地区基本一致,准３年Ｘ周期也是其主要周期。     

干旱、半干旱区域降水趋势可预报期限的初步研究

应用中国西北和美洲大陆中部干旱、半干旱区域７个长记录站的月降水量记录，分析了降水趋势的可预报期限问题。结果表明：月降水量标准化系数序列的可预报尺度为３个月左右。将该序列进行差分运算后，误差倍增时间会显著加长。     

"西北地区人工增雨基地工程建设”项目通过论证

我国西北地区处于干旱、半干旱气候带,大部分地区地形复杂,土地贫瘠,自然降水量少。随着全球气候变暖,蒸发量增加,降水减少,干旱日益频繁发生,成为制约西北地区国民经济发展的严重因素。为实现我国国民经济的可持续发展,落实党中央关于西部大开发的战略决策,多渠道开发水资源,在合理利用现有水资源的同时,在西北地区开辟新的水资源成为当务之急。鉴于此,国家发展计划委员会于２０００年１１月上旬即下达了“西北地区人工增雨基地工程建设”项目,其可行性论证会于２０００年１１月２３日由中国气象局科技教育司组织在北京召开,…     

吉林省气候变化及其对粮食生产的影响

应用气候观测、再分析资料和吉林省粮豆单产资料,研究了气候变化对粮食生产的影响。结果表明：近40多年来在北半球中纬度地区,吉林省是夏季农业生长季（5-9月）的平均温度上升趋势最显著的地区,该省中西部、南部和辽宁省为东北地区年降水量线性减少趋势较显著的地区,气候变化以暖干倾向为主;吉林省东部为年降水量线性增加趋势的显著地区。吉林省气候变暖对自20世纪80年代以来粮豆单产的持续增长起着重要的作用,但在20世纪末期至21世纪初,这种有利作用已不明显,呈现出粮豆单产年际变化随降水量的多寡而振动的特点。     

Climate Change and Its Impacts on Grain Production in Jilin Province

 The climate observation data, reanalysis data, and grain/soybean yields per unit area were used to analyze and interpret the impact of climate change on grain production. The results show that Jilin Province was located in a remarkable increase area of temperature during the growing season (May-September) from 1948 in the middle latitudes of the Northern Hemisphere. The mid-west and south of Jilin Province and Liaoning Province were located in a clear linear decrease tendency area of annual precipitation, wherein a warm/dry tendency of climate change dominated, while the east of Jilin Province lay in a clear linear decrease tendency area of annual precipitation. The climate warming played an important role in continuous increase in the grain yield per unit area since the1980's in the main grain production areas of Jilin Province, however, from the end of the 20th century to the beginning of the 21st century, the beneficial effect seemed to be not obvious any longer, the grain yield per unit area fluctuated with annual precipitation.     

Annual precipitation forecast for west, southwest, and south provinces of Iran using artificial neural networks

Rainfed agriculture plays an important role in the agricultural production of the southern and western provinces of Iran. In rainfed agriculture, the adequacy of annual precipitation is considered as an important factor for dryland field and supplemental irrigation management. Different methods can be used for predicting the annual precipitation based on climatic and non-climatic inputs. Among which artificial neural networks (ANN) is one of these methods. The purpose of this research was to predict the annual precipitation amount (millimeters) in the west, southwest, and south of Islamic Republic of Iran with the total area of 394,259?km², by applying non-climatic inputs according to the long-time average precipitation in each station (millimeters), 47.5?mm precipitation since the first of autumn (day), t _47.5, and other effective parameters like coordinate and altitude of the stations, by using the artificial neural networks. In order to intelligently estimate the annual amount of precipitation in the study regions (ten provinces), feedforward backpropagation artificial neural network model has been used (method I). To predict the annual precipitation amount more accurately, the region under study was divided into three sub-regions, according to the precipitation mapping, and for each sub-region, the neural networks were developed using t _47.5 and long-time average annual precipitation in each station (method II). It is concluded that neural networks did not significantly increase the prediction accuracy in the study area compared with multiple regression model proposed by other investigators. However, in case of ANN, it is better to use a structure of 2–6–6–10–1 and Levenberg–Marquardt learning algorithm and sigmoid logistic activation function for prediction of annual precipitation.     

吉林省气候变化及其对粮食生产的影响

The climate observation data,reanalysis data,and grain/soybean yields per unit area were used to analyze and interpret the impact of climate change on grain production.The results show that Jilin Province was located in a remarkable increase area of temperature during the growing season(May-September)from 1948 in the middle latitudes of the Northern Hemisphere.The mid-west and south of Jilin Province and Liaoning Province were located in a clear linear decrease tendency area of annual precipitation,wherein a warm/dry tendency of climate change dominated,while the east of Jilin Province lay in a clear linear decrease tendency area of annual precipitation.The climate warming played an important role in continuous increase in the grain yield per unit area since the 1980's in the main grain production areas of Jilin Province,however,from the end of the 20th century to the beginning of the 21st century,the beneficial effect seemed to be not obvious any longer,the grain yield per unit area fluctuated with annual precipitation.     

天山山区近40a年降水变化特征与南、北疆的比较

本文分析了天山山区近40 a来年降水变化的基本特征，并与南疆、北疆进行了比较，所得的主要结果如下：(1)天山山区在年降水量干湿变化阶段上与北疆的相似性强于南疆。(2)年降水量的空间分布的同步变化性以北疆为最好，南疆最差，天山山区居中，而年降水量的空间分布的反向变化性，以天山山区为最大，北疆最小，南疆居中。(3)天山山区与南疆从60年代到90年代，年降水均表现出了持续的增加的趋势，北疆年降水从60年代到90年代，除70年代外，不断增多。     

中国降水极值变化趋势检测

利用中国２９６个分布均匀的测站的逐日降水资料,研究了中国过去４５ａ中降水量、降水频率、降水强度等方面的极值变化趋势。结果表明,总体上讲,中国年降水量、１日和３日最大降水量以及不同级别的强降水总量没有发现明显的极端化倾向,但伴随着降水日数极端偏多的区域范围越来越小的变化趋势,平均降水强度极端偏高的区域范围表现为扩大的趋势。中国降水极值变化还反映出明显的区域性特点。在中国东部,平均降水强度极值出现的范围趋于扩大。如华北地区在年降水量明显趋于减少的同时,年降水量极端偏多的范围减少,１日和３日最大降水量、日降水≥５０ｍｍ和１００ｍｍ的暴雨日数极端偏多的情况也趋于减少,而平均降水强度极值显著增加。在年降水明显趋于增多的西北西部地区,降水日数的极值变化趋势不明显,但年降水量、１日和３日最大降水量以及日降水≥１０ｍｍ的降水总量极端偏多的区域范围均反映出趋于增加的变化趋势。     

近50 a来中国不同流域降水的变化趋势分析

利用我国612个气象站1961—2010年逐日降水量资料,借助地理信息系统Arc GIS,分析了我国十大流域的年、季节降水量的时空变化趋势特征。结果表明,我国降水主要集中在珠江、东南诸河和长江流域,西北诸河流域降水最少;四季降水量与年降水量的空间分布特征高度相似;降水量均为夏季最多,冬季最少。就年降水量而言,西北诸河流域有变湿趋势,海河流域和黄河流域有变干趋势。就降水季节而言,西南诸河、松花江、西北诸河流域春季有变湿趋势;东南诸河流域和长江流域夏季有变湿趋势,海河流域和西南诸河流域夏季有变干趋势;西北诸河流域秋季有变湿趋势,长江流域、黄河流域和淮河流域秋季有变干趋势;松花江流域、西北诸河流域和长江流域冬季有变湿趋势。     

柴达木盆地降水的时空分布特征

利用柴达木盆地11个国家气象站(2017年3月—2018年2月)及28个区域气象站(2017年6—8月)月降水量资料,运用线性回归订正法和比值订正法推算柴达木盆地的年降水量,进一步分析柴达木盆地降水量季节变化及空间分布特征。结果表明:(1)柴达木盆地降水量年内分配极不均匀,呈单峰性,峰值出现在7月,5—9月(汛期)降水量占全年的87.4%。季节差异非常明显,降水主要集中在夏季;(2)年降水量空间分布特征:柴达木盆地年降水量各地差异极为显著,降水量整体表现为从东向西逐渐减少。最大值出现在天峻,最小值出现在冷湖。用2种方法推算的年降水量最大值出现在柴达木盆地东北部祁连山南麓的木里镇,其次在格尔木市南部出现了两个相对的大值中心,中间区域(93°～97°E)由四周山区向盆地中心逐渐减少的形势表现得更加清晰。夏季降水量的空间分布与年降水量的空间分布完全一致。(3)国家气象站模型中降水量分布只受经度和海拔高度的影响,而线性回归法和比值订正法模型中降水量的分布不仅受经度和海拔高度的影响,还受纬度的影响,三者的贡献率由大到小的排序是经度海拔高度纬度。     

STUDY ON THE MAIN CLIMATE MODES OF SHANDONG PRECIPITATION AND THEIR RELATIONS WITH THE EAST ASIAN WESTERLY JET

Summer precipitation patterns of Shandong Province are relatively independent with regard to the whole eastern China region.To study the rules and causes of precipitation variations,three main climate modes-on the annual,seasonal,and climatic intra-seasonal oscillation(CISO) scales-are extracted using a harmonic analysis method based on daily precipitation of Shandong during 1965-2009 and multi-year averaged pentad precipitation at 722 stations in China during 1971-2000.Among the three precipitation climate modes,the annual mode is closely related to the annual cycle of Earth-Atmosphere thermal system,which is characterized by the periodic dry and wet seasons.The seasonal mode reflects the monsoon effect on precipitation and the main flood season’s contribution to annual precipitation variations.As an important climatic signal,the CISO mode is more evident during summer monsoon.The gradual modulations of the CISO mode,seasonal mode,and annual mode control the annual variation of precipitation.To study the relationship between precipitation climate modes and atmospheric circulations,an East Asian Westerly Jet Index(EAWJI) is defined in this paper.It is revealed that precipitation of Shandong is closely related to EAWJI in all climate modes.A wet or dry phase of each climate mode corresponds to a specific atmospheric circulation pattern.The phase of the annual mode is reverse to that of EAWJI.During the wet phase of the seasonal mode(weak phase of EAWJI),the atmospheric circulation in and around Shandong is characterized by upper-level divergence and low-level convergence.A reversed atmospheric circulation exists for the dry phase(strong phase for EAWJI).In the summer wet phase of CISO mode(strong phase of EAWJI),Shandong is controlled by upper-level divergence and low-level convergence.Again,the dry phase is corresponding to a reversed circulation structure.The methodology employed in this research,i.e.studying the precipitation climatic variations in terms of independent components of different temporal scales,provides a new approach for annual and seasonal precipitation prediction.     

澜沧江源区气温与降水对径流变化的影响

为研究澜沧江源区水文气候变化特征,采用线性回归拟合分析方法、M-K非参数检验法对1960—2010年间澜沧江源区的水文气候变化趋势进行分析,计算了各季节气温变化对年气温变化的贡献量,并基于Pearson相关分析法和贡献率的计算讨论了降水量和气温对径流量变化的影响。结果表明:澜沧江源区年平均气温和各季节平均气温均呈显著上升趋势,其中,冬季的增温对年平均气温增加贡献最大(38%)。澜沧江流域源区年降水量无明显增减趋势,但春季降水量显著增加。澜沧江流域源区年径流量未呈现显著变化趋势,冬季和春季径流量呈现出显著的增加趋势。年际尺度上,径流量的主控因素是降水量,降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对丰沛的6—10月份;冬季和初春季节气温上升对径流量的改变存在一定的影响,且气温的贡献率要比降水的贡献率大,原因是气温升高加剧研究区内冰雪的消融,进而导致澜沧江源区的径流增加。