气候变暖背景下2015年夏季新疆极端高温过程及其影响

用新疆105个气象站监测资料,分析了2015年夏季高温过程的极端特征.2015年夏季新疆区域出现高温过程,从7月上旬后期开始,南疆东南部以及东疆最早出现日最高气温≥35℃的高温天气,进入中旬后高温范围迅速向西、向北蔓延发展,下旬初期范围达最大,南北疆均出现高温天气.新疆区域该次高温过程在7月中下旬最为强盛,全疆84.8%的测站（89站）出现高温;52.4%的测站（55站）的高温持续日数位居历史第1位;全疆21.9%的测站（23站）极端最高气温位居历史第1位,极端最高气温出现在吐鲁番东坎,达到47.7℃.这次高温过程造成8站夏季温度位居同期第1位,南疆及天山山区的7月平均气温位居历史同期第1位,有54.3%的测站（57站）7月平均气温突破同期历史极值.海拔3544 m的天山山区大西沟站7月份日最高气温连续突破历史极值,22日达到20.7℃.高温过程中,新疆区域7月0℃层高度位居1991年以来同期第1位,其中,7月19-23日连续6 d位居1991年以来的第1位.天山开都河流域日0℃层高度持续33 d高于1991-2015年平均值. 7月上旬到下旬,在500 hPa高空,伊朗高压东移并控制新疆,是造成此次高温过程的直接原因.在100 hPa高空,南亚高压的形态、中心位置、强度变化与新疆此次高温过程演变关系密切.高温过程造成新疆高山区冰雪迅速消融,引发塔里木河流域出现融雪（冰）型洪水.     

1999年夏季中昆仑山北坡诸河冰雪大洪水及其成因分析

1999年盛夏中昆仑山北坡大多数河流出现了有正式水文记录以来的最大洪峰,各河流最大洪峰出现时间存在不一致性,洪峰变化复杂.应用主要河流出山口水文站的逐日流量和降水量,和田气象站的逐日0℃层高度,500 hPa气温以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场资料,分析了1999年夏季中昆仑山北坡诸河出现的历史特大洪水特性及其气象成因.这次特大洪水是高空持续高温引起的冰雪融水与产流区出现的暴雨共同作用下的混合型洪水.洪水前期春季到初夏该区域山区降水偏多,高空气温和0℃层高度持续偏低,对高山区的积雪积累极为有利;7月底至8月初和田高空气温和0℃层高度迅速上升并维持数日,使冰雪快速消融,同时山区出现大降水是引发洪水的直接气象成因.在青藏高原东部柴达木盆地上空存在有500 hPa稳定高压,使中亚副热带大槽东移中昆仑山北坡是这次特大洪水发生的环流系统特点.     

0℃层高度与夏季阿克苏河洪水的关系

应用阿克苏河两条支流的出山口水文站日流量资料, 以及流域及其周边3个探空站的0 ℃层高度资料, 分析了1999年夏季阿克苏河流域特大洪水期间0 ℃层高度与日流量的关系. 阿克苏等3站的0 ℃层高度逐日变化与阿克苏河两条支流逐日流量之间有显著的相关关系. 托什干河日流量与超前2～3 d、持续3～4 d的0 ℃层高度累积值之间的相关系数最大; 库玛拉克河日流量则与超前3～4 d、持续4～5 d的0 ℃层高度累积值之间的关系最为密切. 阿克苏河流域东部库车站的0 ℃层高度与托什干河日流量之间的关系最密切; 中部的阿克苏站、西部的喀什站的0 ℃层高度与库玛拉克河日流量之间的关系更加显著. 1999年特大洪水中, 阿克苏河日流量与0 ℃层高度之间呈指数函数关系. 以0 ℃层高度为因子, 建立了阿克苏河两条支流4个日流量序列的非线性多元回归模型.     

盖孜河流域洪水特征及成因分析

盖孜河是喀什噶尔河水系的第二条大河。以盖孜河为例,对该流域历史洪水成果进行调查,并对洪水成因及洪水特征进行分析,结果可知:盖孜河的洪水形成、发生、发展跟其特定的地理环境、水文气象等因素有关。流域内的洪水主要以冰雪消融型洪水、暴雨型洪水、暴雨-消融混合型洪水和泥石流堵塞型洪水为主。而冰雪消融型洪水则是盖孜河历次暴雨洪水中发生频次最高的一类洪水。通过掌握流域洪水发生规律,加强洪水预测预报和防洪工程建设,可以为区域防洪减灾和水资源合理开发利用提供技术依据。     

2001年新疆河流水文情势

2001年北疆降水量偏多南疆偏少,年平均气温为偏高,北疆大多数站偏高1℃以上,南疆大部分站偏高4℃.主要的河流水量统计,全疆水量略偏多,其中北疆偏多20%,南疆正常略多.2001年有一个明显与历年不同的秋季,由于新疆大部分地区秋季降水量充沛,加之部分地区秋季高温,出现了退水期水量仍很丰沛的反常现象.洪水的特点是:北疆春洪不大,只有阿勒泰地区5月中旬发生了两次中小洪水,夏季中小河流暴雨洪水频繁;南疆基本上没有春洪,夏季洪水主要是暴雨洪水.     

近50 a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水, 分析了新疆区域极端洪水变化; 以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律, 并用14站资料分析了天山山区气候变化特征, 讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应. 结果表明: 受气候变暖影响, 1957-2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势, 尤其南疆区域极端洪水明显加剧, 北疆区域也有加重趋势, 但相对较缓. 全疆及北疆、 南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段. 近50 a来, 在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下, 发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加, 但是变化趋势较缓. 以年最大洪峰流量发生转折年为界, 天山典型流域托什干河、 库玛拉克河、 玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比, 呈现出相似的变化特征: 年最大洪峰流量明显增大, 年际间变化更加剧烈, 洪水年更频繁. 以年最大洪峰流量发生转折年份为界, 玛纳斯河、 托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2~9 d, 库玛拉克河却提前5 d. 玛纳斯河、 乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%~8.3%, 托什干河减小1.1%. 1961-2010年, 新疆天山山区气温明显上升, 升温率为0.34 ℃·(10a)^-1, 1997年以后明显增暖; 天山山区降水显著增加, 增加速率15.6 mm·(10a)^-1, 同时极端降水强度增大、 频数增多. 近50 a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.     

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.     

乌鲁木齐河山前区河道地质与洪水渗漏损失分析

乌鲁木齐河由南向北纵贯乌鲁木齐市区, 洪水成因主要为冰雪消融与降水形成的混合型洪水, 对城市危害较大. 为预防和减轻洪水对城市造成灾害, 依据水文站大量实测洪水、 气象资料, 并以河流地质资料为基础, 对洪水过程的渗漏损失量进行了估算, 对河流出山口以后山前区河流洪水演变、 洪水波的运动规律进行了分析. 乌鲁木齐河洪峰衰减量随洪水量级增大而增加, 但洪峰相对衰减量却随洪水量级增大而减少. 这种洪峰衰减损失与河流山前带地质结构及洪水到达乌拉泊站前所经山前冲洪积扇的砂卵砾石层分布有关. 连续发生数日洪水时, 由于出山口以后下垫面中含水量的增加, 相对衰减量会变逐渐减少. 相关关系分析表明, 利用乘幂关系可对河流出山口乌拉泊站的洪峰流量进行预报. 基于该关系对下游洪水过程的预报, 可以为下游水利工程、 城市防洪管理等提供决策依据.     

渭干河流域"2002·7"特大洪水分析

渭干河是塔里木河流域第六大源流, 位于天山西部南麓, 渭干河干流起点有新疆最大的流域性控制工程--克孜尔水库. 2002年7月下旬天山中西部山区出现大暴雨(雪)过程, 渭干河流域山区降水持续时间长达30 h以上, 山区降水量50 mm左右, 导致5条支流和渭干河干流出现有水文记录以来的最大洪峰, 流量超过警戒流量和危险流量的2～3.5倍, 暴雨(雪)过程结束之后, 融雪型洪峰长时间居高不下. 洪水过程中, 各支流以及暴雨与融雪等多种洪峰遭遇现象很明显. 克孜尔水库入库洪峰流量达3 660 m3*s-1, 经水库调洪错峰, 出库峰值流量为1 000 m3*s-1, 削峰率72.7%.     

阿克苏河洪水类型及其形成的500hPa环流特征

利用阿克苏河两条支流和干流的月径流量以及年最大洪峰流量资料,分析了阿克苏河的洪水特征.阿克苏河西支托什干河主汛期在5~8月,北支库玛拉克河与阿克苏河干流的主汛期在7~8月,库玛拉克河的洪水对阿克苏河干流洪水作用更大.托什干河洪水以融雪型、融雪叠加暴雨型两种类型为主,库玛拉克河洪水以融雪(冰)型、融雪(冰)叠加冰湖溃坝型为主,阿克苏河干流洪水以混合型最多见,其次是融雪(冰)型.年最大流量排名前15位的洪水中,阿克苏河两条支流与干流在1987年以后分别出现了7~9a,在此基础上分析归纳了三类形成阿克苏河流域主要洪水的500hPa环流模型.阿克苏河流域主汛期形成混合型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊稳定在天山山区中部及以东地区,5880gpm等高线北界稳定在天山上空或天山以北,西部边界在帕米尔高原以东的南疆盆地上空,中亚地区为副热带低槽活动区,环流形势相对稳定.主汛期形成融雪(冰)型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊向北发展且稳定维持3d以上,5880gpm等高线北界稳定在天山以北,西部边界在帕米尔高原以西.春季形成融雪型洪水的500hPa环流特征为:帕米尔高原及西天山受新疆高压脊控制,稳定维持3d以上,高压脊内5840gpm等高线北边界维持在40°N以北.     

挪威山地冰川上雪和粒雪中δ18O的解释及对区域气候的指示意义

Variations of δ18O in the snow which accumulates at a Nordic temperate glacier during the win-ter are not entirely eliminated after a few months of ablation in the following summer. Survive of isotopicsignals closely relates to the re-freezing capacity of snow accumulated in winter when its temperature wasbelow 0 ℃. The melt-water re-freezing ice layers formed in winter hindered subsequent melt-water percolation in summer when snow temperature was at melting point and, therefore, varied isotopic record wasreserved between these ice layers. The isotopic record in snow pack can provide an estimate of the ap-proximate trend of the most recent winter season temperatures. The relationship between regional tem-perature changes and δ18O values in the snow pack is affected by many natural factors, but 1989-1990 (aglacier balance year) winter air temperatures were reflected in the snow which remained on the glacierAustre Okstindbreen at an altitude of 1 350 m in July 1990. There was larger amplitude of variations ofδ18O values in the 4. 1 m of snow above the 1989 summer surface, but variations in the underlying firnwere relatively small. Melt water percolation modifies the initial variations of δ18O values in the snowpack. At a site below the mean equilibrium line altitude on Austre Okstindbreen, increased isotopic bom-ogenization within a ten-day period in July accompanied an increase of the mean δ18O value. Although theisotopic record at a temperate glacier is likely to be influenced by more factors than is that at polar glac-iers, it can provide an estimate of the approximate trend of recent local temperature variations.     

近40a来新疆河流洪水变化

随着全球变暖,水循环加快,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,导致20世纪90年代以来新疆河流各类洪水频繁发生,且呈现出峰高量大的特征.近40a来洪水灾害的频次呈逐年增加趋势,尤其是1987年以来,洪灾发生的频次增高,灾害损失成10倍增加.其原因主要是由于天山中西部为主的地区气候由暖干向暖湿转型所致.     

新疆天山北坡中段河流冰凌洪水特征分析

冰凌洪水(冰洪)是新疆天山北坡中段河流冬季的一种特殊洪水,其暴发主要受气温、逆温带范围、冬季河流来水量、冰情冰厚、地势.河道弯曲率和河床条件等多种因素影响."冰洪"具有随机性、规律性和不重复性三种特性,冰凌洪水的峰型类似于暴雨洪水具有陡涨陡落的特点,峰前陡峭而落峰则相对缓一些.以四棵树河为典型流域,对冰凌洪水的成因、发展和运动规律进行研究,并发现冰凌洪水具有"水鼓冰开"现象.对四棵树河1967-2006年冰洪流量的年内、年际分布情况看,20世纪70-80年代由于冬季气候寒冷,是"冰洪"发生最多的时期;自进入20世纪90年代以来由于受全球气候变暖等因素影响,冰凌洪水呈现衰退趋势,气候变暖对冰洪影响非常大.     

地形对天山积雪冻融变化的影响分析

天山积雪是新疆水资源的重要来源,地形对积雪的空间分布和消融有重要影响,分析地形对天山积雪冻融过程的影响具有重要的理论意义.基于2005-2014年的MODIS/Terra积雪8 d合成数据（MOD10A2）与数字高程模型（DEM）数据,分析了天山积雪覆盖随高程、坡度和坡向的季节变化规律.分析结果表明：（1）在不同季节里,不同高程中的融雪和积雪过程同步发生,其中在春季和冬季,雪盖变化较大的区域主要分布在低海拔和高海拔地区;而在夏、秋两季,雪盖变化较大的区域主要分布在中海拔地区.（2）在不同季节,不同坡度的积雪冻融过程也同步进行,但春季和冬季积雪呈线性变化,在缓坡和陡坡地区变化明显;夏季和秋季积雪变化缓慢,在中坡变化显著.（3）天山积雪变化随坡向具有对称性和周期性.积雪变化呈现北坡大、南坡小,春、冬季大,夏、秋季小的特点.在波动周期内,夏秋季积雪变化波动较大,变化趋势与春、冬季相反.研究结果可为融雪型洪水预报提供科学依据.     

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.     

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。     

西天山山区气候变化与灌区绿洲气候效应

对近40a西天山山区气候变化的特点及其变化趋势进行了分析,并以阿克苏源流区、阿克苏灌区以及叶尔羌河灌区的14个气象站的观测资料(1961—2000年)为基础,重点研究了灌区的气候变化及绿洲气候效应.20世纪90年代以来,各区域的气温增高,降水增多,其中在源流地区降水增加幅度最大,而沙尘暴、浮尘和大风日数都有明显的下降.最后,讨论了气候变化与绿洲发展的关系.