黄河源区地表湿润指数及与气象因素的敏感性分析

应用Penman-Monteith模型计算了黄河源区地表潜在蒸散,分析了区域1961-2009年49 a来地表湿润指数的变化特征和趋势,并进行影响地表湿润指数的气象因素敏感性分析.结果表明:49 a来黄河源区年地表湿润指数呈减小趋势,其中20世纪60年代相对湿冷,70年代半湿冷,80年代为弱暖湿型,90年代暖干化明显.但进入21世纪初,特别是2003年以来,黄河源区降水增多,湿润指数上升,表现为暖湿型的气候特征.不同季节湿润指数变化略有不同,比较而言,49 a来地表湿润指数在冬春季呈增加趋势,夏秋季呈减小.湿润指数对降水量、日照时数和相对湿度的响应最为敏感.     

祁连山及河西走廊地表干湿变化的时空分布

利用20个气象站1960-2006年的逐日气象资料, 采用FAO Penman-Monteith模型, 计算出祁连山及河西走廊各气象站的月潜在蒸发量, 在此基础上计算各气象站的月湿润指数, 然后进行季节、年地表湿润指数的统计, 进而对研究区地表干湿状况的时空变化进行分析.结果表明: 祁连山及河西走廊在20世纪80年代之前地表相对干旱, 之后相对湿润, 自60年代以来地表湿润指数有逐年增大的趋势; 年地表湿润指数的年际变化率为0.001 4 a-1, 相关系数为0.428 1, 通过了0.01的置信度检验, 表明地表湿润状况有明显改善, 其中春季和冬季增加趋势明显, 夏季增加趋势和秋季减小趋势不太明显.地表干湿变化趋势在空间上有差异, 东部表现为东西差异, 自东向西逐渐变湿, 乌鞘岭以东呈变干趋势, 其他大部分地区显著变湿, 中部大部分地区呈不明显的变干趋势, 而托来南山以北地区显著变干, 张掖绿洲显著变湿, 西部除敦煌以西呈不显著的变湿趋势, 其他大部分地区显著变湿.      

1956-2012年黄河源区流量演变的新特征及其成因

利用黄河源区唐乃亥水文站1956-2012年的逐月流量实测资料,通过趋势分析、小波分析以及不均匀系数和贡献的计算,分析了1956-2012年57 a来黄河源区流量的趋势、年内双峰型变化新特征及其主要成因.结果表明：近57 a来黄河源区流量演变包括2个上升时段（1956-1967年和2002-2012年）、1个下降时段（1989-2002年）和1个振荡调整时段（1967-1989年）.流量年内分配不均匀性最大的是1980年代,最小的是1990年代.流量年内分配主要表现为双峰型,峰值点主要出现在7月和9月,但出现月份存在年际、年代际变化,且峰值点的月份也随着丰、枯水年存在着变化.降水对流量的正贡献呈7、9月双峰型,温度的负贡献则使9月峰值消失.当夏季高原附近区域,尤其是高原北侧低层600 hPa位势高度场降低,高原夏季风偏强时,有利于黄河源区降水增加、流量增大,出现流量年内分配的峰值点,且夏季高原高度场的变化对流量年内分配第二个峰值点（秋季）的出现有一定的指示意义.     

黄河源区气候向暖湿转变的观测事实及其水文响应

基于黄河河源区干流各水文站和有关气象站、雨量站的气温、降水与径流观测资料, 分析了该区域的气候变化特征与趋势及其水文响应. 结果表明: 在全球变暖的大背景下, 自20世纪80年代后期开始西北地区西部新疆、甘肃河西走廊西部等地降水量显著增加、气候明显由"暖干"转向"暖湿"后, 到21世纪初的年代中期后黄河源区降水量亦出现明显的增长, 气候明显转向暖湿. 最新的观测数据显示, 2005年以来河源区平均年降水量已连续多年超过多年均值进入一个多雨期, 河源区各断面来水量也于2008年后连续多年超过多年均值, 进入一个连续丰水段, 并于2012年达到了自1989年以后20余年来的最大值. 这种变化的前景如何, 目前尚不能确定, 尚需对未来河源区气候在时间与空间上变化的速度和程度进一步观察和分析. 根据对与该区域气候关系密切的东亚季风活动的研究成果以及对河源区气候与径流变化的观测事实及趋势推测, 未来黄河源区气候向暖湿的转化在时间尺度上年代际的可能性较大.     

长江黄河源区积雪空间分布与年代际变化

应用长江黄河源区及其周边地区16个气象站逐日积雪资料,分析了长江黄河源区积雪的空间分布和年代际变化特征.结果表明:以巴颜喀拉山主峰为中心的黄河源头和长江源东南部地区是年积雪深度高值中心,黄河源头以西和五道梁以东的长江源东北部和黄河源西北部广大地区是低值中心.冬春累积积雪深度占年累积积雪深度的比例>71.0%,夏半年(6~9月)对其的贡献小,但夏半年的积雪日数占年积雪日数的1/3.曲麻莱达日一线以南地区积雪主要发生在1月份,以北地区一年有两个高值期:前冬10~11月和春季3~5月.长江源和黄河源头地区积雪建立早,积雪季节长,结束晚,消退过程缓慢;而黄河源东部地区,积雪建立稍晚,积雪发展比较缓慢,消退过程迅速.近40 a来长江黄河源区积雪呈确定的增长态势,长江源区冬春积雪增长了62.11%,黄河源区增长了60.18%.但二者积雪变化位相基本相反,变化幅度长江源大起大落,而黄河源比较平缓,多雪年份出现也不一致.整个源区20世纪60年代至70年代初为积雪偏少期,70年代中期至90年代是积雪偏多期.从20世纪70年代中至80年代末,积雪明显增加,90年代积雪增加速度有所放慢,近40 a江河源区平均冬春累积积雪深度增加了60.95%.长江源区对整个源区积雪变化起主导作用,源区平均冬春累积积雪深度变化主要表现长江源的特征.     

1975-2011年渭河上游径流演变规律及对气候驱动因子的响应

为探讨渭河上游径流的变化特征及其对气候变化的响应,选取1975-2011年河流实测径流量进行计算和分析. 结果表明：近40 a来,渭河上游径流总体呈明显下降趋势,其中,20世纪90年代前处于丰水期,90年代后进入枯水期,进入21世纪有明显增多趋势. 径流年际丰枯变化激烈,枯水年的发生概率高、持续性强,最长的连枯年份达8 a. 径流量集中在汛期,各年代的分配峰型有所不同,在70、80年代为7、9月双峰,之后变为单峰型分布. 流域内气候增暖明显,降水减少,蒸发加剧;90年代为明显的暖干型气候,21世纪初期气候向暖湿型转变的过程对径流的增加十分有利. 径流对气候变化有较强响应,但响应程度随时间变化而变化. 通过定量分析气候因子对径流变化的贡献值,发现由于气候增暖导致潜在蒸散量的加剧对径流变化的负贡献达60%以上,绝对值高于降水量的正贡献.     

影响黄河源区迳流变化的因素分析

黄河源区生态环境退化，造成上游来水量逐年减少。黄河源区生态体系的脆弱性及高寒环境对气侯变化异常敏感。近几十年来，源区气温呈明显上升趋势，当年平均气温升高1℃时，年蒸发量增加87.6mm，增加幅度为5.2%；地表产水量减小19.25×10     

中国西北地区地表干湿变化及影响因素

采用1960～2009年112个观测站逐日气象资料,利用FAO Penman-Monteith模型,计算出西北地区各气象站的潜在蒸散量,由此计算出各站点的湿润指数.采用反距离加权插值、Mann-Kendall检测等方法对全区湿润指数的时空变化特征及影响其变化的气象要素进行了探讨.结果表明:西北地区近50年来有变湿趋势,湿润指数平均每10年增加0.006;季节上以春、冬两个季节的增加趋势最明显.该区湿润指数的空间分布自西北向东南大致呈先减少后增加的趋势.由湿润指数变化的空间差异,将全区划分为3个区域:显著增加区、轻度增加区、持续减少区.影响湿润指数变化的气象要素在不同年代对其影响程度不同,湿润指数与降水量和相对湿度存在明显的正相关性,与日照时数、潜在蒸散量、风速存在显著的负相关性.     

长江-黄河源寒区径流时空变化特征对比

长江源区比黄河源区寒冷而干燥, 年径流量仅为黄河源区的60%, 径流年内分配较黄河源区均匀性差, 丰水年与枯水年比例基本相当, 而黄河源区枯水年占较大优势. 近40 a来长江源区径流量总体上呈明显的递减趋势, 黄河源区径流量则呈现略微增长趋势. 长江源区径流量以8～9 a的周期变化较为显著, 黄河源区径流量则以7～8 a周期比较显著. 对寒区径流变化的主要影响因子分析表明, 长江源区温度因子对径流年际变化影响大于黄河源区, 而降水因子影响相对较小, 长江源区寒区水文环境对径流影响较大是造成长江、黄河源区径流差异形成的主要原因.     

近40年来新疆策勒绿洲气候变化特征分析

利用策勒县气象站1961～2000年气温和降水观测资料,以回归分析、趋势线分析、5年滑动平均等方法分析了位于昆仑山北麓的策勒绿洲近40年来气温和降水的年际变化、季节变化及变化特征.分析结果显示:(1)近40年来策勒绿洲年均气温总体呈增加趋势,年均气温线性倾向率为0.27℃/10a.从20世纪60年代,气温在平均值附近波动降低,自70年代以来波动较大,并明显升高.气温波动基本上与我国西北地区气温变化趋势一致.年内气温变化存在季节差异,夏、秋和冬三个季节气温均呈上升趋势,春季的气温呈下降趋势,其中冬、秋两季对全年平均气温增加贡献较大.(2)近40年来策勒绿洲年降水量总体呈减少趋势.年均降水量线性倾向率约为-0.63mm/10a,结果与我国西北地区气候由暖干向暖湿转变的趋势相反.20世纪60年代年降水在多年平均值附近波动.增减不明显,自70至80年代渡动较大,先减后增,到90年代低水平波动,变干趋势明显.年内降水量变化有明显的季节差异,除了夏季外,春、秋、冬三个季节降水均呈减少趋势,减少幅度从大到小依次为冬季、秋季和春季.     

青藏高原东北部寒潮次数时空变化特征研究

基于青藏高原东北部1961 - 2015年68个国家气象站点的逐日气温观测资料, 统计了各站月、 季、 年不同时间尺度的寒潮次数, 并用气候诊断方法分析了寒潮次数时空变化特征。结果表明： 在时间尺度上, 20世纪60年代至21世纪00年代, 寒潮各年代的年平均次数大致经历了“多 - 多 - 多 - 多 - 少”的变化过程; 1961 - 2015年青藏高原东北部寒潮年次数的平均值为2.6次, 以0.192次·（10a）^-1速率呈显著的减少趋势; 1981年为突变点, 2005 - 2015年为显著的减少时段, 而1961 - 2004年为较弱的减少时段; 春、 秋、 冬三季寒潮次数的平均值分别为0.7、 0.7、 1.2次, 秋季减少趋势通过了显著性检验, 2月和11月减少的趋势最为明显。在空间尺度上, 年度、 春季、 秋季寒潮次数显著减少的站点数量分别达19、 44和21个。寒潮年次数减少的这种变化特征与青藏高原地区20世纪80年代气候变暖以来气温明显升高的趋势基本一致。     

新疆洪灾时间序列突变及其气候原因分析

利用统计方法对新疆农田洪灾成灾面积和洪灾次数时间序列进行了非参数突变检验, 发现新疆农田洪灾成灾面积和洪灾次数时间序列在1980年代中后期发生了明显的突变.突变现象在洪灾直接经济损失上也有明显表现, 主要表现为洪灾直接经济损失在1980年代中后期出现了明显的差异, 即1980年代中后期以前损失较低, 之后急剧增大.在分析了洪灾序列和降水序列的相关关系的基础上, 认为1980年代中后期新疆洪灾损失突变的主要原因之一是此时期新疆气候发生了由干到湿的转折.     

1961—2016年东北地区冬季寒潮事件变化特征及其对区域气候变暖的响应

利用东北地区1961—2016年164个气象台站逐日平均气温和最低气温数据,根据国家标准《寒潮等级》（GB/T 21987—2017）的单站冷空气等级,计算近56年来各单站不同等级冷空气过程的频次、强度、持续日数,应用趋势系数、Mann-Kendall检验、小波分析、相似系数等统计方法,研究了东北地区三种类型寒潮（超强寒潮、强寒潮、寒潮）的气候变化特征。结果表明：三种类型寒潮日数空间分布存在明显的地区差异,高海拔地区相对偏多,低海拔和平原地区相对偏少。年尺度上,1961—2016年三种类型寒潮日数和站次呈减少趋势,减少速率呈现为超强寒潮＞强寒潮＞寒潮;年代尺度上,三者均在20世纪60年代到70年代末期相对偏多,1980年开始进入一个相对偏少的时段,21世纪00年代中期以后有小幅度增加;寒潮日数和站次均存在明显的3~5 a短周期性变化。1961—2016年东北地区冬季气温在空间变化上全区呈一致的增加趋势,66%的站点增温显著,检测到冬季气温的突变点为1981年。东北地区气候变暖后,三种类型寒潮日数和站次均有明显的减少。     

Analysis of the Change of Comfort Index over Yunnan Province Based on Effective Temperature

The Effective Temperature (ET), which considers the aggregate effects of temperature, relative humidity and wind speed to describe the human thermal sensitivity, was employed to investigate the change of thermal conditions over Yunnan Province in China during the period of 1961-2014. The observation data used in the study is the high resolution gridded daily scale dataset CN05.1. The results show that over the northern part of the Province with high elevation mountains, colder temperature, lower relative humidity and stronger wind speed prevail, which leads to the lower ET values there. Opposite conditions are found over the low elevation areas in the south. An overall warming and decrease of both relative humidity and wind speed are observed in the latest decades in the whole Province, resulting in the general increase of ET over the region. Analysis based on the different assessment scales of ET shows that, more cold/extreme cold days and cool days exist in the north, while the cool days and comfortable days are mainly distributed in the south. General decrease of cold/extreme cold days is found over the region. An increase of the cool days in the north and decrease of it in the south, significant increase of the comfortable days, and increase of warm and hot/extreme hot days over portions in the south are reported. More climatic favorable days are found in all of the four seasons. Within the climate change context, the significant reduction of cold/extreme cold days and increase of climatic favorable days indicate that the climate in Yunnan Province so far tends to be more favorable for the human beings.     

Magnification of Flood Disasters and its Relation to Regional Precipitation and Local Human Activities since the 1980s in Xinjiang,Northwestern China

Analyses of flood disasters were conducted using 1950–2001 data on the flood-damaged areas of cropland, the annual number of flood disasters and the direct economic losses in Xinjiang. There is an increasing trend in flood disasters in Xinjiang during the second half of the 20th century, especially since the mid-1980s. Results of a non-parametric Mann–Kendall test on the cropland-flooded index time series revealed an abrupt change in the mid-1980s. The reasons are discussed with respect to changes in annual precipitation and regional human activities, by correlating cropland-flooded area to annual precipitation and three socio-economic parameters (population, cropland area and GDP). The correlation coefficients between the flood-damaged area and the annual precipitation during the periods 1961–1998 and 1987–1998 were substantially higher than during the period of 1961–1986. The correlation coefficients between the flood-damaged area and the three human activity parameters, however, were relatively high for the whole period of 1961–1998, but generally not significant for the 1961–1986 and 1987–1998 periods, separately. These suggest that the occurrence of flood disasters could be mainly induced by local human activities before the mid-1980s, and thereafter mainly by abnormal precipitation in Xinjiang. Meteorological and hydrological records showed that the number of heavy rainfall events and the frequency of rainstorm flood disasters increased since the 1980s. In addition, siltation of reservoirs and loss of flood control structures are partly responsible for the increase of flood-damaged area. These results suggest that the increasing trend in flood disasters in Xinjiang since the middle 1980s could be attributed, at least in part, to an increasing trend in annual precipitation.     

气候变暖背景下内蒙古大兴安岭生态功能区冷暖急转气候特征

1961-2015年内蒙古大兴安岭生态功能区气候变暖趋势明显,其气温突变年份为1987年。在气候变暖的背景下,生态功能区的严寒和寒冷日数在突变前呈减少趋势、在突变后呈增加趋势,表明突变后冬季冷天日数并没有明显减少趋势;炎热和温暖日数在突变后呈极显著增加趋势,而暖天日数突变前后变化较为平缓。综合来看,在气候变暖的背景下气温突变后高温日数增加要显著多于低温日数增加。过渡期日数变化趋势特征表明,严寒炎热过渡期、寒冷温暖过渡期和冷暖过渡期在突变后明显变短,生态功能区冷暖急转现象尤为明显。在历年尺度上,冷暖过渡期日数变化随着温度范围的扩大而减少幅度在加大。     

黄河上游地区气候变化及其对黄河水资源的影响

通过对1961年以来黄河上游地区气候变化的分析,发现黄河源区进入80年代中后期以后,年平均气温上升趋势非常明显,特别是1998年的年平均气温竟达到-2.1℃,是40年来年平均气温最高的一年;进入90年代,春季和夏季温度急剧回升.黄河上游地区年平均降水量及秋季降水量无明显的变化趋势,且其年际间的波动趋于缓和;冬季(12～2月)和春季(3～5月)降水量的变化趋势呈现出逐年增多的趋势;夏季(6～8月)降水量变化趋势却表现出显著的减少趋势.同时,分析了38年黄河上游径流量及其与流域降水、气温的关系,着重分析了干旱气候对黄河水资源的影响.结果表明,黄河上游地区水资源呈减少趋势,其减少趋势进入90年代后尤为明显.这一变化趋势与黄河上游地区夏季降水量变化趋势有着一致性,说明汛期降水量的减少是黄河上游流量减少的最直接的气候因子.     

吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征

利用1961 - 2015年吉林省46个气象站的气象数据, 采用气候诊断分析方法, 研究了吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征及其与经度、 纬度、 海拔的关系。结果表明： 吉林省冻结指数呈由北向南逐渐降低, 融化指数由西向东逐渐降低的趋势分布。1961 - 2015年冻结指数呈显著下降趋势, AFI（空气冻结指数）和SFI（地表冻结指数）气候倾向率分别为-48.7 ℃·d·（10a）^-1和-166.8 ℃·d·（10a）^-1。融化指数显著上升, ATI（空气融化指数）和STI（地表融化指数）分别以57.0 ℃·d·（10a）^-1和93.7 ℃·d·（10a）^-1的气候倾向率显著上升。SFI、 ATI和STI分别于2001年、 1994年和1997年发生了突变。20世纪60、 70年代冻结指数异常偏高, 融化指数异常偏低。吉林省年冻融指数的变化趋势在未来整体上依然延续下去, 即冻结指数为下降趋势, 融化指数为上升趋势。冻结指数受纬度影响最大, 随着纬度的升高而上升, 融化指数受海拔影响最大, 随着海拔的升高而显著下降。冻结指数气候倾向率随着海拔的升高而上升, 融化指数气候倾向率随着纬度的升高而上升。     

基于改进后地表湿润指数的我国西南干旱气候特征研究

利用1961-2014年西南地区96个观测站日平均气温和降水资料、1961-2010年ERA-20C 0.5°×0.5°再分析资料,运用REOF方法、计算地表湿润指数以及改进后的地表湿润指数,研究了西南地区干旱时空分布特征。结果表明：（1）综合REOF（旋转经验正交函数）前四个模态,除川西高原外,西南地区1961-2010年整体土壤湿度有所降低,其中以四川盆地和云贵高原南部下降趋势更为明显。（2）根据REOF空间模态对西南地区做出气候区划,以历年月平均降水和干旱气候区划为基础,对地表湿润指数做出改进。其结果显示,原地表湿润指数（SHI）与改进后地表湿润指数（MSHI）空间分布特征均与年降水量的空间分布特征存在一定的相似性,指数低值区与弱降水区吻合,西北部较为干燥,云贵高原南部较为湿润。（3）从空间分布上来看,MSHI在西南南部更接近降水的空间分布且空间连续性更好。从时间序列上来看,MSHI比SHI更能体现西南地区干旱年,用MSHI识别典型干旱年份,识别能力较强。研究结果对合理配置和利用水资源,进行未来气候变化研究有重要意义。     

1981-2013年气候因子变化对西藏拉萨河径流的影响

采用1981-2013年西藏拉萨河流域2个气象站降水量、气温、蒸发量的实测数据,以及拉萨水文站径流序列资料,分析拉萨河流域降水、气温变化及其对径流量的影响.结果显示:近33 a来,拉萨河流域降水量呈增多趋势,冷季增多趋势显著,倾向率达到3.51 mm·(10a)^-1;年、季平均气温、平均最高、最低气温呈显著增高趋势.平均气温倾向率年尺度为0.58℃·(10a)^-1、暖季0.42℃·(10a)^-1、冷季0.74℃·(10a)^-1;年、季蒸发量呈显著减少趋势,倾向率达到年127.7 mm·(10a)^-1、暖季82.2 mm·(10a)^-1、冷季45.5 mm·(10a)^-1.20世纪80年代降水量偏少、气温偏低、蒸发量大,是一个比较寒冷干燥的时期;90年代降水增多、气温增高、蒸发量减少,到21世纪初,降水、气温均达到各年代最高值,蒸发量为各年代最小,拉萨河流域进入一个相对温暖湿润的时期;拉萨河径流量年际变化较小,其变化趋势与降水、气温基本一致,20世纪80年代径流量最小,之后逐年代增大,21世纪初,年、季径流量达到各年代最大.1983年全流域出现的干旱少雨天气,导致20世纪80年代拉萨河年和暖季径流略偏枯,其他时段年、季径流无明显的丰枯变化,处于一个比较平稳的状态;拉萨河流域降水量的大小直接影响着径流量的大小,且暖季降水在拉萨河年径流的形成上起主导作用;气温的显著升高和人类活动对下垫面条件的改变,削减了降水量增多、蒸发量减少对径流形成的有利影响.