南岳高山站1953—2010年风的气候特征分析

利用1953--2010年南岳高山站风观测资料,采用趋势分析、矢量分解、小波分析及M-K突变分析等方法,分析了南岳站风的气候变化特征。结果表明：（1）南岳山盛行风具有明显的季节变化,春夏盛行西南风,秋冬盛行北风。（2）年平均风速呈显著减弱趋势,减小速率为-0．25m·^-1／10年,四季中夏季变率最大,冬季变率最小,夏、冬季分别从20世纪70年代后期和80年代后期开始风速发生了明显减弱。风矢量分解后显示,经、纬向风速均呈减弱趋势,经向风速的减小速率远大于纬向,南、北风分量风速都在减弱,北风分量风速减小速率明显大于南风分量,西、南风分量仅在夏季显著减弱,而北风分量在春、秋、冬季都呈显著减弱趋势。分析还发现,南岳山风场年代际变化特征显著,年以及冬季平均风速16年周期振荡在20世纪90年代后发生了明显转折,与同时期的大气环流变化趋势基本一致。     

中国中部典型高山气象站风速的均一性检验及其变化特点

采用二相回归方法并结合台站历史沿革信息,在对中国中部典型高山站南岳和庐山1960-2017年平均风速资料进行均一性检验和订正的基础上,分析其变化特征及其与周边低海拔台站的差异,并利用NCEP/NCAR再分析风速资料对其差异进行验证。结果表明：南岳站平均风速序列存在一个由测风仪器变更而导致的非均一点,而庐山站不存在非均一点;南岳和庐山年及四季平均风速均显著高于周边台站,且高山站以春季和夏季风速最大,而低海拔台站各季节风速差异较小;近58 a高山站及周边低海拔台站的年及四季平均风速均呈显著的减小趋势,但高山站的减小速率显著高于低海拔台站;同区域NCEP/NCAR的1000 hPa和850 hPa平均风速变化的差异与高山站和低海拔台站的差异基本一致,说明中低空和地面风速的这种差异在中国中部地区具有一定的普遍性。     

近58a南岳高山站气候变化特征分析

采用1953—2010年南岳高山站逐日气象资料,运用线性回归、突变分析和小波分析方法,对该站平均风速、气温和降水的气候变化特征进行了分析,并对与平均风速变化密切相关的气温和降水进行了年际变化特征比较.结果表明:1)年和四季平均风速均呈明显减小趋势,在20世纪90年代前后风速有由大到小的突变,年平均风速存在显著的准2 a和准4 a周期;2)年平均气温、最低气温、最高气温均呈明显升高趋势,气温存在显著的准2 a和准4 a周期,且于20世纪90年代中期前后气温有由偏低向偏高的突变;3)年降水量呈下降趋势,存在显著的准2 a和准3 a周期;4)风速与平均气温、最高气温和最低气温呈负相关关系,均通过0.01显著性检验,风速与降水的相关性没有通过显著性检验,但风速与降水的变化趋势在20世纪60年代中后期、70年代中期到21世纪初有较好的反相位变化.     

利用探空风资料研究我国中低空风速变化规律

利用全国93个探空站1981—2014年中低空5个高度层(500、1 000、1 500、2 000、3 000 m)的探空风资料,分析各高度层累年平均风速及累年逐月平均风速并绘制全国年平均风速空间分布图,并对趋势性和周期性特征进行分析。结果表明:(1)东北地区风速最大,尤其是长白山附近,其余地区平均风速由沿海向内陆、由东向西逐渐减小,四川盆地附近最小;(2)各地区(站)年平均风速均随高度增加而增加,其中冬季风速随高度迅速增大,夏季风速随高度变化增加缓慢,2 000、3 000 m高度冬季风速远大于夏季风速;(3)东北和华东地区5个高度层的年平均风速均呈减小趋势,但只有东北地区500 m高度通过了0.05显著性检验,其余5个地区5个高度层的年平均风速既有增大趋势也有减小趋势,只是减小趋势及其通过显著性检验的站数略多;(4)各地区不同高度年平均风速的周期均在2~6 a,准2 a周期主要发生在1980年代,准4 a周期主要出现在1990年代后期至2000年代初。     

1961～2010年河北省地面风变化特征及成因探讨

利用1961~2010年河北省73个地面气象站风观测资料,结合NCEP/NCAR(2.5°×2.5°)月平均再分析资料和国家气候中心下发的环流指数,采用线性趋势拟合方法,分析地面风速的空间分布以及风速和最大主风向风频的时间变化特征,并对风速减小的成因进行探讨。结果表明:空间上风速呈东北西南向带状分布,依次有大、小、大3个风速带。年平均风速呈减小趋势,减小速率为0.207 m·s-1/10 a;3.0 m/s以下的风速日数呈明显增加趋势,8.0 m/s以上的日数呈显著减小趋势,3.0~8.0 m/s风速的日数没有明显变化趋势。代表站最大主风向为偏南风,最大主风向风频平均每年增加0.54 d。风速的减小与1980年代以后影响我国的环流经向度减小、西风指数增加有关,也与城市化效应的影响有关。     

我国中东部两个高山气象站风的气候特征及对夏季风的响应

利用1955—2010年的气象观测资料,对比分析我国中东部地区地理位置及海拔高度存在差异的两个高山站(南岳山和庐山)风的气候变化特征及其对夏季风的响应。分析表明:(1) 南岳山风速大于庐山,春、夏盛行西南风,秋、冬盛行北风,年内各月最大风速风向均为旺盛的西南偏南风(SSW);而庐山春、夏盛行南风,秋、冬盛行东北偏北风(NNE),年内除6、7月外最大风速的风向均为偏东北风;(2) 年及四季平均风速均呈显著减弱趋势,庐山风速减弱的趋势明显大于南岳山;(3) 两个站夏季风场的变化随夏季风季节内演变,西南风在6月初突然增强、在8月底—9月初突然减弱;(4) 两个站夏季西南风的风速与夏季风的强弱变化呈反相关关系,强夏季风年西南风偏弱,其风场特征表现为北及偏东北风频率偏多,对应风速偏强,而南及偏西南风频率明显偏少,对应风速偏弱;弱夏季风年西南风偏强,其风场特征表现为西南气流异常。      

百里风区代表站大风资料的连续性及其特征分析

选取新疆百里风区代表站51495旧站址(七角井国家基本气象站)1956—1998年和新站址(十三间房国家基本气象站)1999—2016年逐月大风日数、平均风速、最多风向,以及迁站前后对比观测和平行观测等资料进行分析,采用线性回归、相关分析、均一性检验等方法,分析资料的连续性及大风的年、季、月变化特征及趋势。结果表明:迁站后资料序列呈现出不连续性,未通过t检验,资料无法连续使用。十三间房站在迁站前年大风日数呈显著的波动上升趋势,倾向率为6.74 d·(10 a)~(-1),其中夏季增加最明显;年平均风速呈微弱的减小趋势,倾向率为-0.01 m·s~(-1)·(10 a)~(-1),秋季下降最显著;年主导风向以北风(N)和静风为主。迁站后年大风日数呈显著减少趋势,递减率为-6.72 d·(10 a)~(-1),其中春季减小最明显;年平均风速减小趋势较迁站前明显,倾向率为-0.31 m·s~(-1)·(10 a)~(-1),除了冬季其它三季下降趋势基本相似;年和各季主导风向发生频率基本一致,以偏北风(N、NNW、NNE)为主。     

城市化进程对安徽省风速的影响

利用1981-2010年安徽省61个站的逐日风速资料,结合卫星遥感台站分类方法,统计分析了城市化进程对年、季节平均风速、最大风速和小风日数的影响和贡献。结果表明：(1) 近30年安徽省年、季节平均风速和最大风速呈显著减少趋势,小风日数呈显著增加趋势。城市站的变化速率明显大于乡村站,郊区站基本介于二者之间。(2) 2000年开始安徽省城市化进程加快,导致城市站与乡村站平均风速及小风日数距平的差异有明显增大趋势。(3) 城市站与乡村站年平均风速的趋势系数之差为-0.10 (m/s) /10a,城市化对年平均风速减弱的贡献率为40.0%,春季更明显;城市站与乡村站年小风日数的趋势系数之差为15.58 d/10a,城市化对年小风日数增多的贡献率为46.9%,秋、冬季更明显;城市化对年最大风速的影响不明显。     

昌都市地表湿润状况变化特征及其影响因素

基于昌都市7个气象站点1981~2012年气温、降水量、风速等气候要素资料,应用Penman-Monteith模型计算了潜在蒸散以及地表湿润指数,分析地表湿润指数时空分布特征、季节性差异及主要气象因子的影响。结果表明,昌都市年潜在蒸散以14.1mm/10 a的速率显著减小,春夏两季减幅明显;地表湿润指数的空间分布表现为北部、东南部高于中部;地表湿润指数总体上呈增大趋势,增幅为0.027/10a,其中春夏两季增幅最为明显;地表湿润指数的增大主要受降水量增加的影响,平均风速的减小,平均日较差的减小也对地表湿润指数的增加起到重要的作用。     

城市化对辽宁省近地面风速的影响分析

利用1979—2018年辽宁省逐月风速资料和再分析资料,结合卫星遥感分类方法,并采用UMR(urban minus rural)方法和OMR(observation minus reanalysis)方法定量分析了城市化对辽宁省近地面风速的影响。研究表明:近40年辽宁省年和四季风速均呈减小趋势,城市站的减小速率明显快于乡村站,UMR值的变化趋势为-0.11 m·s~(-1)·(10 a)~(-1),城市化影响贡献率为73.3%;空间分布上,辽宁中北部城市群减小趋势较明显,南部和东南部风速减小相对缓慢;UMR方法计算的城市化影响呈现自西向东逐渐增强的纬向分布形势。再分析资料的减小趋势与乡村站的减小趋势较接近,春季风速的减小速率最明显;OMR值的变化趋势为-0.10 m·s~(-1)·(10 a)~(-1),对应的城市化影响贡献率为66.7%,利用两种方法计算得到的城市化影响和贡献率较一致,均能在一定程度上反映城市化对风速的影响。空间分布上,再分析资料显示渤海海峡风速呈微弱增加趋势,风速减小的高值区位于渤海北部和黄海北部。两种方法计算的城市化影响空间分布均呈现为西部和南部受城市化影响较小、中东部受城市化影响较大,一致性较好。     

阿勒泰地区暖季蒸发变化特征及与气象因子的关系

用新疆阿勒泰地区7个气象站1964～2001年暖季(5～9月)20 cm口径蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势法、相关法分析发现,就整个地区平均而言,暖季蒸发皿蒸发量呈较明显的下降趋势;在区域内富蕴站呈显著上升趋势,吉木乃和布尔津站变化不显著,与全区不同步.完全相关系数法分析表明,整个地区平均而言,低云量、平均风速、气温日较差与蒸发皿蒸发量有显著的相关性,是影响蒸发量的主要因子,但各站有所不同.低云量及气溶胶等污染物的增加导致太阳辐射量减少,而引起气温日较差减少,最终导致蒸发量减少;平均风速减小则主要与全球变暖背景下亚洲冬季风和夏季风减弱导致我国平均风速减小有关.     

近54年辛集市气温及降水变化特征

根据河北省辛集气象站近54 a(1957-2010年)的月平均地面观测资料,采用气候统计学方法,分别从气温及降水的趋势变化、周期变化、突变特征等方面进行分析,总结该市近54 a气温及降水的变化特征。结果表明:1)近54 a来辛集市年平均气温、各季平均气温及极端最低气温呈显著上升趋势,四季中冬季增温趋势最明显,夏季增温幅度最弱,极端最低气温上升而极端最高气温下降,导致气温日较差减小;2)在20世纪60年代,年平均和冬季气温表现出准2~3 a的显著年际变化周期,年平均和春季气温还表现出准7 a的显著年际周期特征;3)该市年降水量近54 a来整体呈先增加后减少的变化趋势;4)年和夏秋季降水量在20世纪60年代均表现出准3~4 a的周期特征,而在春季准7 a的年际振荡贯穿始终;5)辛集市的气温变化趋势以及突变开始时间与全国、河北省以及石家庄地区近50 a气温变化基本一致,但该市的降水量变化则略有不同,降水量变化的长期趋势不显著且突变不明显,主要是由于降水量的时空变化差异性较大。     

商丘市气温日较差变化特征分析

利用商丘市8站1961-2006年逐日最高、最低气温资料,计算并分析了商丘市年、季及月气温日较差的线性变化趋势,结果表明:年最低气温呈明显上升趋势,最高气温上升趋势不显著,气温日较差呈显著减小趋势;春、夏、冬季季平均气温日较差均呈减小趋势,其中春季和冬季的减小趋势显著,秋季呈弱的增加趋势;全年有10个月的气温日较差呈减小趋势,其中1、3、5、8月气温日较差显著减小,1月减小幅度最大.城市化发展对气温日较差变化有一定影响,距城区较近的台站平均气温日较差显著减小,而距城区较远的台站气温日较差减小趋势不显著.     

库布齐沙被区域气候特征对比分析

利用内蒙古西部库布齐沙被区与周边区域18个国家级地面气象站1961—2018年年平均气温、平均最高和最低气温、降水量、平均相对湿度和平均风速资料,对比分析了区域气候特征和近58a气候变化特征。结果显示:(1)库布齐沙被区与周边区域相比,平均气温低,降水量少,相对湿度小,风速大。(2)研究区域分属3个气候区,有4个气候类型;库布齐沙被区大部属于半干旱气候区,气候类型多样。(3)库布齐沙被区与周边区域近58a年平均气温、平均最高、平均最低气温呈明显的升高趋势,相对湿度和风速明显减小,但年降水量呈波动变化,没有明显的增加或减少趋势。库布齐沙被区近58a主要气候要素的年际变化特征与周边区域有很好的一致性。     

城市化对宁波地区极端气温及人体舒适度的影响

利用浙江省沿海宁波市鄞州站(城区)和石浦站(海岛)1956—2018年逐日最高气温、最低气温、相对湿度和风速资料,结合宁波1978—2017年城市化进程参数,研究城市化进程对人体舒适度气象指数(BCMI)及相关气象要素的影响。结果表明:(1)宁波沿海城市城区和海岛年平均最高气温、最低气温均呈增高趋势,城市化进程对城区最高气温、最低气温增幅的贡献率分别为32.3%、48.8%;(2)城市化导致城区年平均相对湿度呈减小趋势,海岛站相对湿度变化不明显;(3)城区和海岛年平均风速均呈减小趋势,城区风速突变年份相对更早,但风速的减小主要是气候自然变化所致,与城市化进程关系不大;(4)气温对人体舒适度指数BCMI的影响最大,城区夏季和冬季极端气温下的BCMI均表现出增大趋势,夏季往炎热不舒适方向发展,冬季则往舒适方向发展;(5)宁波城市化进程参数K与城区BCMI表现出明显的正相关性,城市化进程对城区夏季最高气温和冬季最低气温增幅的贡献率分别为57.8%和46.1%。     

1961—2017年黑龙江省蒸发量演变特征及其与气候因子的关系

利用黑龙江省80个站1961—2017年器测蒸发量观测资料及常规气象观测资料,采用线性倾向估计、累积距平、Mann-Kendal突变分析、数理统计和Mexican hat小波分析等方法,分析了黑龙江省年和四季器测蒸发量的时空演变特征,并探讨了其与气候因子的关系。结果表明:黑龙江省年蒸发量的空间分布的地理特征明显,其值随纬度、经度、海拔高度的增加而递减,递减率分别为55.4 mm/°N、45.2 mm/°E、88.8 mm/(100 m)。1961—2017年,黑龙江省年蒸发量呈显著下降趋势,降幅达13.7 mm/(10 a),存在8 a和24 a周期,全省下降趋势站点比例达70.0%,其中62.5%站点的下降趋势通过0.05的显著性水平检验,远超上升站点比例,总体存在"蒸发悖论"。季节间对照发现,春季蒸发量降幅较大且趋势极显著,存在24 a、准2 a周期,有67个站点表现为下降趋势,其中44个站呈显著下降趋势(P0.05);夏季、秋季的降幅较小且变化不显著,均存在7 a周期;冬季则表现为小幅不显著的增加趋势,存在24、11、2 a周期,有23站冬季蒸发量呈显著上升趋势。突变检验发现,年、春季、冬季蒸发量存在明显的突变时间,夏季和冬季则无明显突变。年、季节蒸发量与平均温度、风速存在正相关关系,与相对湿度存在负相关关系。风速显著下降是导致年蒸发量显著减少的主导因素,风速显著下降及增湿明显的叠加作用,致使春季蒸发量的下降趋势更显著,而气候的暖干化使得冬季蒸发量呈较弱的上升趋势。     

西藏雅江中西段流域夏季降水量变化特征

利用西藏雅鲁藏布江流域6个代表站降水资料,研究了雅江流域近53年的夏季降水量变化特征。主要结论包括:1963~2014年雅江流域6个站各站年平均降水量在286.2~447.9mm,夏季(6~8月)平均降水量在221.4~355.4mm,占年降水量的71%~85.5%。年最大降水量出现在拉萨,其次是日喀则和泽当,位于雅江偏西段的定日和江孜降水量最少;夏季降水量空间分布特征与年降水量的分布特征基本一致。雅江流域年降水量存在显著的年际和年代际变化特征,降水总量呈增多趋势。夏季降水量对年总降水量的贡献最大,占年降水总量的77%。夏季(6~8月)降水量变化与年降水量的变化趋势一致,即总体呈增多趋势。拉萨、定日、日喀则、浪卡子夏季降水量的变化趋势与雅江流域整体趋势特征一致,其中拉萨最明显,而泽当和江孜降水量呈减少趋势。雅江流域夏季降水量在1998年出现了明显突变,21世纪以来的十几年内存在短时间的突变现象。雅江流域夏季降水量主要存在2~4a和7~8a的变化周期。      

南岳电线积冰标准冰厚气候特征

利用1957~2012年南岳高山观测站逐日覆冰资料,对南岳覆冰标准厚度和覆冰日数的时间演变、突变和周期变化进行分析,并推算出南岳各重现期的标准冰厚,结果表明:1)南岳南北向和东西向标准冰厚年代际变化非常相似,呈现偏大—偏小—偏大—偏小—偏大的年代际变化;冰冻日数在20世纪60年代中后期之前,90年代中后期之后冰冻日数偏少,60年代中后期到90年代中后期冰冻日数偏多。2)冰冻在1~4月、10~12月均有发生,其中1月出现天数最多,占全年的31.8%。3)滑动t检验分析发现,南岳东西向和南北向标准冰厚在20世纪60年代末有减小的突变,冰冻日数在近56年没有出现明显突变。4)Morlet小波和小波功率谱分析发现,南北向和东西向标准冰厚存在显著的2~3年、4~6年振荡周期;冰冻日数存在显著的2~4年、5~7年振荡周期。5)基于Pearson III型概率分布统计发现,各重现期东西向标准冰厚均较南北向标准冰厚要大,其中20年一遇南北向和东西向标准冰厚分别为76.33、85.22 mm,10年一遇南北向和东西向标准冰厚分别为60.86、69.57 mm。6)分析气象要素对覆冰的影响发现,覆冰期气温较无覆冰期要低,相对湿地要大,能见度要小,覆冰期风向以偏北风为准,无覆冰期风向以偏南风为主,覆冰期平均风速较无覆冰期风速要小。     

太行山南麓风速特征及对大气颗粒物浓度的影响

基于山西省太行山南麓晋城市5个国家气象站1960—2020年平均风速、最大风速等数据，应用线性趋势、气候倾向率及小波分析等方法，对晋城市近60年风速时空变化特征及其对大气颗粒物浓度的影响进行了分析。结果表明：1960—2020年晋城市的年代际和年平均风速都呈减小趋势，其变化倾向率分别为-1.3 m·s-1·10a-1 和-0.124 m·s-1·10a-1；季节平均风速冬春两季大于夏秋两季，春季最大，秋季最小，四季平均风速均呈震荡减小的演变趋势，1989年之后四季平均风速的波动幅度趋于平缓。空间上，全市年平均风速从西往东渐次减小，各站气候倾向率介于-0.21～-0.07 m·s-1·10a－1之间，均为减小趋势。晋城市季节平均风速空间分布为由西北向东南逐渐减小，四季风速气候倾向率均为负值。按照不同级别区间统计风频，晋城市3级和4级风出现频率最高，且呈快速增大趋势，出现频率最低的7级及以上风呈快速减少趋势；晋城市西南部小风风频大，东部大风风频大。平均风速小波周期分析发现晋城市35 a左右尺度周期显著，功率谱最强，具有全域性。晋城市大气颗粒物浓度市区大于各县（市），平均最大风速与PM2.5及PM10浓度均呈现明显负相关，与细颗粒PM2.5及粗颗粒PM10的相关系数无显著差别。最大风速在4级以下时，影响较小，从5级开始对颗粒物浓度影响巨大，晋城市常年以3～4级风为主，5级以上风渐次快速减少，对空气质量污染扩散非常不利。     

中国西北地区参考作物蒸散量的估算与变化特征

基于中国西北地区42个气象站1956~2011年逐日气象观测资料,采用Penman-Monteith公式,估算该地区的参考作物蒸散量(ET0),分析西北地区ET0的时空变化特征,并利用Mann-Kendall检验、小波分析和多元线性回归分析等方法分别对ET0进行突变检验、周期变化和主要影响因子分析研究。结果表明:(1)西北地区ET0存在明显的月和季节变化,ET0自夏季、春季、秋季和冬季依次减少;(2)近56 a来,西北地区年均ET0呈明显减少趋势,且存在一定的季节性差异,春、夏、秋季ET0均呈显著减小趋势,且夏季减少率最大,而冬季则呈平缓的增加趋势;(3)ET0减小幅度最大的地区位于哈密—和田的东北—西南向一带;(4)1956~2011年,春、夏、秋、冬季及全年平均ET0分别在1984、1986、1981、1995与1980年前后发生了一次减小的突变,且年均ET0存在2~3 a显著震荡周期和准6a的震荡周期;(5)ET0与2 m风速、日照时数呈显著正相关,而与相对湿度和平均气温呈负相关,其中与平均气温的相关性较弱,可见平均气温、相对湿度的升高与日照时数、2 m风速的下降导致西北地区ET0的减小,同时考虑日照时数、平均气温、风速和相对湿度4个气象因子的多元线性回归方程的均方根误差最小,表明西北地区ET0的变化是上述多种气象因子综合作用的结果。