青海高原春季气温异常成因及低温过程诊断分析

文章利用1961—2012年青海省气温观测数据、NCEP月平均再分析资料集、国家气候中心74项环流特征量,以及美国国家海洋局和大气管理局的52项气候指数,分析探讨青海高原春季气温异常特征及其影响因子。结果表明：青海高原春季气温呈显著上升趋势,并具有明显的年代际变化特征;北半球冬季欧亚(EU)遥相关型对次年春季青海高原气温异常具有很好的指示意义,当符合EU型分布时,青海春季气温易于偏低;春季乌拉尔山高压脊、东亚大槽、北半球副热带高压和极涡、高原高度场对春季气温具有一定的影响;同时,春季气温对北印度洋的索马里—阿拉伯海—孟加拉湾地区、西北太平洋及赤道中太平洋海温异常具有很好的响应,当上述关键海区海温偏冷（暖）时,易引起冷（暖）春。青海春季的持续低温过程是导致春季气温偏低的直接原因,造成低温过程频发的主要影响系统为贝加尔湖以南地区的低压明显发展时,青海高原处于槽后脊前西北气流中,高原高度场偏低,受频繁性冷空气影响易出现持续性低温过程,而相反该地区高压异常强盛时,青海高原多盛行下沉气流,以晴好天气为主,不利于低温过程的出现。     

基于实测与模拟的青海湖冰厚时空变化特征

湖冰厚度是湖泊在封冻期的重要物理参数,明晰其时空变化特征对于认识气候变暖背景下的湖冰响应规律具有重要的理论价值和现实意义.基于ERA5 Climate Reanalysis气温数据集、MODIS MOD09GQ数据产品和2019年湖冰钻孔测厚数据及雷达测厚数据,重建2000—2019年青海湖冰厚时间序列并分析其时空变化特征.结果表明:①2019年3月实测青海湖湖冰厚度平均增长速率为0.30 cm/d,高于2月份(0.12 cm/d).基于度日法湖冰生长模型模拟的2018年11月—2019年3月青海湖冰厚平均增长速率为0.34 cm/d,与实际观测数据相比,模拟冰厚误差为±2 cm,但在河流入湖口处和湖区南侧误差较大,且冰厚模拟数值在3月中旬前高估而之后有所低估.②青海湖多年平均冰厚介于32～37 cm,其中2008—2016年湖冰厚度年际变化剧烈,呈现先增大再稳定后减小的趋势.冻结初期湖冰厚度增长迅速,12月和1月湖冰增长速率分别为0.45和0.41 cm/d,2月后冰厚增长速率放缓,2月和3月分别为0.29和0.14 cm/d.③2000—2019年冰厚整体呈现北厚南薄、东厚西薄的空间格局,多年冰厚变化幅度湖区西部较东部稳定,湖冰平均厚度与完全封冻时长及封冻期呈正相关.     

青藏高原东北部强冷空气次数变化特征及其影响

基于青藏高原东北部68个国家气象站资料,统计了1961—2015年各站和全区月、季、年强冷空气的次数资料,利用气候诊断方法分析了强冷空气的变化特征及其影响,结果表明:在空间尺度上,1961—2015年强冷空气次数全年20站、春季11站、夏季17站、秋季12站、冬季8站,呈显著的减少趋势。在时间尺度上,1961—2015年以来,青藏高原东北部年平均强冷空气次数每10年减少0.401次,呈显著的减少趋势;该区域夏季和秋季平均强冷空气次数每10年分别减少0.094、0.119次,也呈显著的减少趋势,春季和冬季每10年分别减少0.087、0.076次,减少的趋势不显著。在时段尺度上,青藏高原东北部年平均强冷空气次数1983—2014年呈显著减少趋势,而1962—1982年仅存在减少的趋势。1961—2015年青藏高原东北部年平均强冷空气次数减少是由年平均最低气温显著升高和年大风日数显著减少而导致的。     

基于CI指数的甘肃省黄土高原地区气象干旱的变化趋势分析

基于甘肃省黄土高原区33个气象站1962-2010年气象资料, 利用综合气象干旱指数(CI)对其近50 a的干旱频率和平均持续时间的空间分布、 干旱强度趋势变化和极端干旱事件频次进行了分析, 此基础上应用基于分型理论的R/S方法对干旱强度未来变化趋势进行了预测. 结果表明: 甘肃省黄土高原区干旱发生频率和多年平均持续天数在兰州-靖远一带和庆阳北部属于高值区, 而岷县、 渭源一带属于低值区; 106° E以西"临洮-通渭-天水"一带和庆阳东南部是干旱变幅最大的地方. 20世纪90年代以来, 干旱强度增大的较快, 四季均呈现出干旱强度变大的趋势, 其中春、 秋季干旱强度加剧的趋势明显, 夏季近10 a都处于非常严重的干旱状态, 但未通过0.01的显著性检验; 20世纪60年代至今, 极端干旱事件发生频次快速增多. 四季干旱强度Hurst指数H 均大于0.5, 同时分维数D 均小于1.5, 因此, 未来一段时间干旱强度仍然保持与过去相一致的变化趋势. 研究结果可为相关部门制定相应抗旱对策提供科学依据.     

青海省冬季气温变化成因及其预测方法探讨

利用青海省1961-2012年冬季气温观测资料、美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)月平均高度场再分析资料、国家气候中心和美国国家海洋局和大气管理局提供的126项环流指数, 探讨青海冬季气温变化特征及成因. 结果表明: 1961-2012年青海冬季气温呈显著上升趋势并具明显的年代际变化特征, 于1986年出现由冷向暖的明显转折; 西伯利亚高压、东亚冬季风是影响青海冬季气温的主要系统. 当冬季北半球500 hPa高度场出现欧亚(EU)遥相关型时, 青海冬季易于偏冷, 同时发现大西洋欧洲区极涡强度和赤道太平洋海域海温与东亚冬季风的强弱有密切关系. 采用主成分回归集成方法初步建立青海冬季气温预测模型, 经历史回报检验其距平符号一致率为87%, 具备一定预报技巧和能力.     

基于生态足迹的甘肃省耕地资源可持续利用与情景预测

 基于生态足迹理论,测算了1997-2009年甘肃省在保持社会经济可持续发展下的最佳耕地资源容量,运用ARIMA模型对甘肃省2010-2015年的生态足迹和生态承载力进行预测,按照《甘肃省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中的社会经济指标对耕地资源可持续发展容量进行情景预测。结果表明：1997-2009年,甘肃省耕地资源可持续发展容量总体上呈现上升趋势,其中1997-2002年耕地资源可持续发展容量基本低于实际耕地面积,2003-2009年,耕地资源可持续发展容量均高于实际耕地面积,出现耕地利用负荷现象;ARIMA模型预测结果显示,2010-2015年,甘肃省人均耕地生态足迹呈现上升趋势,年平均增长率为4.75%,人均耕地生态承载力呈现减少趋势,但总体上变化不大,人均耕地生态赤字从2011年成为负值,并且逐渐增加;情景预测结果显示2010-2015年,甘肃省耕地资源可持续发展容量与实际耕地面积差距愈来愈大,预计到2015年,为实际耕地面积的2.42倍,耕地利用负荷现象严重,人地关系紧张。     

高寒草原不同量级降水对干旱解除的影响

基于2017年3月1日至10月31日逐日每10 min降水量和土壤体积含水率试验数据,分析不同降水量级不同处理对土壤体积含水率的影响,结果表明:(1)小雨仅能提高0～10 cm土壤墒情,且在遮挡率超过30%时,效果明显减弱,同时地表植被覆盖能在一定程度上提高降水利用率。(2)在土壤底墒较差条件下,中雨能改善对照区、遮挡率20%和30%处理下0～10 cm土壤体积含水率;在土壤底墒较好条件下,中雨能有效补充对照区、遮挡率20%、30%和40%处理下0～30 cm土壤水分。(3)大雨条件下,在对照区、遮挡率20%、30%、40%和60%处理下,0～20 cm土壤体积含水率均有明显增加,在20～30 cm土壤层对照区、遮挡率20%、30%、40%处理下增加亦比较明显,大雨能完全解除0～30 cm土壤干旱。(4)短时强降水对土壤水分的补偿十分有限。暴雨对提高0～20 cm土壤体积含水率非常明显,但对提高20～30 cm土壤水分含量不及大雨效果明显。(5)在对照区,0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层有效降水量阈值分别为2. 5、7. 0和10. 0 mm。(6)特旱、重旱、中旱和轻旱条件下,0～10 cm土层干旱解除所需的最小降水量分别为21. 5、11. 7、5. 0、1. 4 mm,10～20 cm土层所需的最小降水量分别为32. 9、18. 6、8. 6、2. 7 mm。     

气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率研究

根据1961-2015年黄河源区有关台站的观测数据,利用差积分法、累积距平法对黄河源区径流量和气候变化趋势进行了分析,并基于累计量斜率变化率分析方法评估气候和人类活动对黄河源区径流量减少的贡献率。结果表明：黄河源区年径流量、年降水量、年平均最大冻土深度呈减少趋势,源区蒸散量呈增大趋势;与基准时期1961-1989年相比,在不考虑气温影响的情况下,气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率在1990-2008年分别为33.12%和66.88%,在2009-2015年分别为73.61%和26.39%;两个时段相比,气候对径流量减少的贡献率上升,而人类活动的贡献率下降,这与气候变暖及2005年黄河源区启动的三江源自然保护区生态保护和建设工程有关。     

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。     

基于风险度的青海省暴雨洪涝灾害风险评估

基于自然灾害风险原理,结合青海省气象数据、地理信息数据、社会经济数据,并利用主成分分析法、GIS自然断点法对青海省暴雨洪涝灾害致灾因子危险度、承载体易损度评估模型以及暴雨洪涝灾害风险度进行评估,结果表明：青海省不同强度降水日数均呈增多趋势,新世纪以来中雨日数及强降水日数增加趋势尤为明显;暴雨洪涝灾害致灾因子危险度呈由东南向西北降低的趋势,承载体易损度为东北部地区最高,南部以及西部地区最低;暴雨洪涝风险较高的地区主要集中在东部地区,互助、湟中、大通、西宁为高风险区,东部大部地区、环青海湖地区为较高风险区,西部地区为低风险区。该评估结果可以在气象灾害风险管理业务中进行应用,可以加强对暴雨洪涝灾害风险的影响程度及影响区域的判定,为地方防灾减灾救灾工作提供科学依据。