中国夏季和冬季极端干旱年代际变化及成因分析

依据1961～2009年中国区域540个气象站的夏、冬季气温和降水数据,首先采用气候变化趋势转折判别模型（简称PLFIM）分析了中国区域8个分区夏、冬季气温和降水的年代际变化,而后利用PDSI干旱指数研究了夏、冬季极端干旱在年代际尺度上的时空变化特征及其成因。结果表明:1961～2009年中国夏季极端干旱发生率北方大于南方,冬季则为在东部多而在西部少。夏季和冬季极端干旱发生概率在最后一次年代际转折后都呈增加趋势。在区域尺度上,夏季东北、华北和西北地区增加明显,冬季东北、华北、华南、西南地区增加显著。其中,降水在20世纪90年代以前的极端干旱变化中起主导作用,而后由于气候变暖所引起的极端干旱增加趋势逐渐增大,与降水变化的作用相互叠加。     

多时间尺度下黑龙江省1980—2014年干湿演变特征及主导因子分析

利用黑龙江省1980—2014年28个气象台站常规观测资料,计算得到全省的相对湿润度指数。运用ArcGIS反距离权重空间插值法、趋势系数及相关分析法对全省作物生长季及各个季节干旱分布、干湿发展趋势及主要影响因素进行具体分析。结果表明:就相对湿润度指数年际分布而言,生长季干旱主要集中在2000—2010年,夏季和秋季干旱主要集中在1995年之后,春季干旱则在全时段均有发生,其中重旱和特旱居多;就相对湿润度指数变化趋势而言,春季全省整体呈微湿润化的趋势,冬季呈显著地湿润化发展趋势,其余时段则呈现干旱化发展,但不同时段空间差异显著;分析降雨量、潜在蒸散量与相对湿润度指数的相关系数发现,降雨量始终是黑龙江省生长季及各个季节相对湿润度指数变化的主导因子,但夏季潜在蒸散量的影响有所增加。     

西北西部夏季干湿年的水汽输送特征

利用1961—2007年NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国地面气候资料国际交换站数据集台站降水距平百分率资料,分析了西北西部干、湿年夏季的水汽输送差异。结果表明,北疆偏湿润年,在对流层中、低层有一支源于阿拉伯海的异常水汽输送通道,它向西北方向流经波斯湾后折向东北方向流入北疆,这是热带海洋水汽输送进入北疆的最短路径。南疆—河西走廊西部偏湿润年,异常水汽通道主要是位于对流层中、低层的一支源于北方的水汽输送带,它作反气旋式运动后以偏东气流的形式流入河西走廊西部及南疆,由于该水汽输送源自北方,水汽含量小,这可能是造成该地域极度干旱的直接原因之一;另一支更弱的异常水汽通道位于对流层高层,它源自阿拉伯海,流经印度半岛后折向北,越过青藏高原后进入南疆。     

近30年来中国气候的干湿变化

本文利用1951—1980年的月平均温度,计算了中国各地水分需要量。根据水分需要量和降水量大小,将我国划分成潮湿、湿润、半湿润、半干燥和干燥5类气候区;并对这5个气候区1950年前后各30年时段的气候干湿状况进行讨论;此外还对影响气候干湿变化的重要因子,我国近30年来的降水进行了分析。 近3O多年来,各气候区的降水及气候状况呈现了不同的变化:潮湿和湿润气候区50年代降水较多,60年代降水偏少,70年代降水呈多变态;半湿润和半干燥气候区50年代至60年代中期为多雨时段,1965年始,降水偏少,处于少雨阶段,     

淮河流域1914—2013年气候干湿变化特征

利用淮河流域1914—2013年标准化降水蒸散指数(SPEI)研究流域的气候干湿变化、干旱的时空分布和周期特征,结果表明：流域的年际和年代际变化均呈湿润化趋势;四季中,除秋季外均通过了Mann-Kenddall趋势检验(0.05显著性水平),秋旱最易发生。干旱空间分布非常不均匀,不同程度的干旱频率有较大的地区差异,中旱频率高值区位于流域西北以及东北部,重旱频率由北向南递增,极旱频率在流域内较小,高值区域位于流域的东南角。流域均呈湿润化趋势,但西部、东部和北部边界一带湿润化趋势不明显。淮河流域存在35～65 a、17～30 a、3～7 a的三类尺度的干旱周期,以55 a为第一主周期。     

1959-2003年中国天山积雪的变化

利用天山山区17个气象站1959-2003年的气象观测资料,分析了中国天山山区冬季（12-2月）气温、积雪变化趋势特征, 并采用Mann-Kendall统计量对最大积雪深度的变化进行了突变检验,通过GIDS插值方法和DEM数据计算了它的空间分布。结果表明,天山山区冬季平均气温存在明显的上升趋势,倾向率为0.44℃/10 a,与北半球冬季平均气温的变化有着较好的相关性,最低气温的增加更为明显,其倾向率为0.79℃/10 a。45 a来天山山区最大积雪深度具有明显的增加趋势,倾向率为1.15 cm/10 a,检测表明,最大积雪深度在1977年前后发生了突变;与多年平均相比,积雪深度增加幅度最大的是西天山地区的昭苏、尼勒克,分别增加了39.3%和39.7%。天山山区积雪变化以2.8 a左右的周期为主。另外,积雪日数的增加主要出现在≥10 cm的积雪深度上;积雪初、终日期并没有表现出明显的提前或推迟。     

基于册与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据1961-2009年东北地区71个气象台站月平均气温和降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江省大兴安岭北部、黑龙江省西南部以及黑龙江省与吉林省的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿振荡主要周期为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976年和1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势;以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林省增幅最大,辽宁省次之,黑龙江省最小,采用删与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北地区西部,特别是黑龙江省的齐齐哈尔和大庆地区、吉林省的白城地区及辽宁省的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率1981-1990年为较低,2001-2009年为最高;而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

1959-2003年中国天山积雪的变化

Mcteorological data at 17 weather stations in the Tianshan Mountains from 1959 to 2003 were analyzed to explore the variations in temperature and snow cover.The abrupt change test for snow depth was performed using Mann-Kendall statistic.The spatial distribution of maximum snow depth was calculated by employing GIDS interpolation and DEM data.The results show that mean temperature in winter had a rising trend at a rate of 0.44℃/10a.The minimum temperature in winter increased more evidently at a rate of 0.79℃/10a.The maximum snow depth has obviously deepened at a rate of 1.15 cm/10 a in the past 45 years,and it was about 16% higher than the average during 1991-2003.The Mann-Kendall statistic test of snow depth indicates that the abrupt change occurred in 1976.The maximum increment for snow cover depth occurred in Zhaoshu(Kunes)(39.3%)and Nilka(39.7%)in the west Tiansban Mountains.In contrast,the snow cover depth reduced by 17% in Barkol in the east Tianshan Mountains.There was a primary change periodicity of about 2.8 years in snow cover.In addition,snow cover days with a depth more than 10 cm increased distinctly,however,there was no obvious advance or delay in snow beginning and ending dates.     

东北地区1965-2015年干湿变化特征分析

本文利用1965-2015年东北地区71个气象站的日平均气温、降水量数据,通过计算干湿指数,利用趋势分析方法对东北地区51 a来干湿时空变化特征进行分析,主要得出了以下结论:东北地区1965-2015年气温上升变化显著,并在未来的一段时间内也将呈上升趋势,在一定程度上能增强光合作用和增加农作物生长所需积温;东北地区降水波动变化显著;东北地区干旱化趋势显著,且以黑龙江省干旱为主,该变化在一定程度上将对水稻、大豆、玉米等主要经济农作物生长产生不利的影响。     

青海省雷暴年际变化特征分析

使用青海41个气象台站1961~2007年的年雷暴资料,对青海省年雷暴日数的时空分布及变化特征进行了分析。结果表明:雷暴空间分布青南地区最多,柴达木盆地最少;年雷暴47a来总体呈减少趋势,但各区变化特征不一致,基本上雷暴多的地区减少趋势越明显,雷暴最少的柴达木盆地变化不明显,甚至略有增加。青海省年平均雷暴日数在2000年发生明显突变,周期分析发现存在准5a周期振荡。青海省雷暴的年内分布为单峰型分布,雷暴主要发生在4~10月,占全年发生总数的99.6%,4~10月雷暴日数1961~2007年期间均呈不同程度的下降趋势,夏季减少趋势最为明显,春季(4~5月份)减少趋势较秋季(9~10月份)明显。     

湖南省夏季旱涝预报模型研究及试报

利用自然正交函数（ＥＯＦ）和最优子集回归（ＯＳＲ）两种统计方法建立了统计预报模型,即抓住了预报对象的主要特征,又考虑了预报成因的最优组合,试报结果表明,ＥＯＦ－ＯＳＲ预报模型是一种有一定价值的统计预报模型。     

应用“地气图”预测西北旱涝的初步研究

利用我国141个测站1980～2000年逐月3．2m地温资料和160个测站1961～2000年逐月降水资料，用“地气图”方法对西北区内“地热涡”的分布特征进行详细分析。结果表明，西北区“地热涡”平均水平尺度为560km，每个“地热涡”平均持续时间约4．3个月，而且多雨区与“地热涡”，少雨区与“地冷涡”有很好的对应关系。此结果支持文献[1]、[2]提出的地气耦合的概念模式。     

1961-2003年黑龙江省主要树种的生态地理分布变化

 利用桑斯维特（Thonthwaite）的气候分类法和半峰宽（PWH）计算法,采用Kriging方法和地理信息系统（GIS）等技术,探讨了黑龙江省1961-2003年间气候变化对生态地理区域界限及当地森林主要树种分布的影响。结果表明：在气温升高的背景下,黑龙江省温带与暖温带的热量界限向北撤并东移,寒温带与温带的热量界限则大幅度北撤。同时,分布于大兴安岭的兴安落叶松、小兴安岭及东部山地的云冷杉和红松等树种的可能分布范围和最适分布范围均发生了北移。其中兴安落叶松分布总面积减少6.28万km2,云冷杉和红松分布面积均扩大1.57万km2。     

基于ECHAM5模式预估2050年前中国旱涝格局趋势

 利用ECHAM5/MPI-OM气候模式输出的2001-2050年逐月降水量资料,考虑IPCC采用的3种排放情景（A2：温室气体高排放情景;A1B:温室气体中排放情景;B1：温室气体低排放情景）,计算其标准化降水指数,分析了中国2050年前3种排放情景下的旱涝格局。结果表明：3种情景下旱涝趋势空间分布不同,其中A2情景下旱涝格局同1961-2000年观测到的旱涝格局相似,均存在一条由东北向西南的干旱带;而A1B和B1情景下旱涝格局则发生了很大的变化,尤其B1情景下出现了"北涝南旱"的格局。未来50 a干旱面积在A2情景下呈略增加趋势;A1B和B1情景下为减少趋势。3种情景下干旱频率的空间分布也各不相同。     

青海南部冬季积雪和雪灾变化的特征

利用1961-2005年青海南部牧区气象台站观测的气温、降水、积雪资料,用气候诊断方法分析了该地区积雪等气候要素的年代际演变特征以及雪灾变化的成因。结果表明：20世纪60-90年代冬季青海南部牧区中雪和大雪出现的站次以及雪灾出现的站次有逐步增多的趋势,降雪量和地表平均积雪量每10 a分别增加1. 253 mm和8.246 cm,单站积雪量在海拔4100 m左右的高度上增加比较明显,其变化是由气候的年代际波动引起的。     

气候变化对青海天然牧草影响研究

根据青海省4个牧业气象代表站点1988-2005年天然牧草数据和同期气候资料,分析了青海天然牧草生长发育与气象条件的关系,探讨了气候变化对青海省牧草发育期、高度及产量形成的影响。研究表明:青南东部地区影响牧草返青出现的主要因素是热量条件,而青南西部和环湖地区牧草返青期的早晚主要受制于水分条件;两地区牧草黄枯期出现的迟早与日平均气温稳定通过5℃的终日相接近;在干旱、半干旱地区,天然牧草产量形成的主要因素取决于水分条件,年降水越多,牧草产量越高;青南东部的半湿润地区,温度对产量的影响大于降水对产量的影响。在全球气候变暖的背景下,青海省半湿润牧业区,随气温升高,牧草产量有所增加,草场载畜量有所上升;但在干旱、半干旱牧业区,气候变暖加剧草地水分的散失,牧草的生长发育受阻,产草量下降,同时,优良牧草在草场中的比例下降,杂类草的数量和比例上升,草场朝不良方向演替,呈现退化趋势。     

青海器测时期以来气温变化特征

利用青海省26个代表站1961～2002年气温月资料,给出了加权平均的气温标准序列,分析了青海近42年来气温变化特征.结果表明：青海气温呈上升趋势,升温率为每10年0.25℃.年平均气温20世纪60年代最低,70年代起气温逐渐升高,进入90年代后升幅最为明显,并达到年代平均气温最高值.气温变化存在明显的季节性和地区性差异,最高和最低气温变化趋势普遍存在不对称性.青海气温变化趋势与同期全国气温变化趋势基本一致.全年和秋、冬两季青海气温的升温率明显大于全国气温升温率,年平均气温变化的位相超前于全国气温变化5～6年,这一结论有助于证实＂青藏高原主体可能是我国气候变化的先兆地区＂的论断.     

广西春夏季旱涝的等级划分及时空分布特征分析

利用广西80多个站点1961～2006年的逐月降水资料,采用Z指数定义方法,对广西春夏季的旱涝进行等级划分.利用经验正交函数(EOF)分析方法对春夏季旱涝等级的时空分布进行研究,给出了四个旱涝典型场的分布特征.分析结果表明:全区性偏涝或偏旱是春夏季早涝分布的最主要型态;春季和夏季的前4种分布形态都通过了显著性检验,两个季度的第一、第二分布形态都是全区一致型和南北反向型;春季近5年时间系数多为正值,说明近年来全区春季表现为偏旱;1990年以后,夏季第一特征向量时间系数只有3年为正值,其余均为负值,说明近16年广西夏季降水较多,以偏涝为主,年代际变化也较明显.     

青海省东部地区雾特征

利用青海省东部地区6站1977～2006年30年的地面气象观测资料,对该地区雾发生演变的特征进行了统计分析。结果表明,该地区雾的空间分布不均匀,高值中心在门源站,为8．3d／a,年雾日最多达13d;雾存在明显的年、季和日变化特征,由于气候变化的影响,年雾日呈明显的减少趋势,每年4～10月02：00～08：00是雾集中出现的时段;雾存在NNE—NE的主导风向,ESE风和SSW风频率最低,不到1．5％,同时在一1～5℃的温度窗区雾频率最高;除西宁站雾形成时相对湿度临界值为57％外,其它各站形成雾时相对湿度较高,均大于88％。     

近代中国北方干湿变化趋势的多时段特征

利用CRU(Climate Research Unit)月降水和月平均气温资料, 通过构造一个既包含降水变化又考虑温度变化对潜在蒸发影响的干湿指标, 对我国北方近100年(1901～1998年)、 50年(1951～2002年)、 20年(1981～2002年)和近10年(1991～2002年)干湿变化趋势进行了系统的检测和分析, 突出了在全球增暖背景下温度变化对干湿变化的重要影响, 揭示了中国北方四个不同时段干湿变化趋势的基本特征.结果表明: 由于受温度升高的影响, 近100年我国西部地区降水尽管增加但并不存在变湿趋势, 而东部地区降水显著增加的地区明显呈现出变湿趋势, 显著变湿的范围较降水增加的范围大, 且强度明显增强, 这与这个地区温度的降低有关.在近50年, 100°E以东的北方地区是明显的干旱化趋势; 西北西部显著变湿的范围较降水显著增加的范围为小, 而东部干旱化区域的范围较降水显著减少的区域大.这充分说明了增暖能够减弱降水增加对地表水分收支的贡献, 也就是加剧降水减少的干旱化程度.在近20年, 新疆北部尽管降水量有所增加, 但并未改变该地区干旱化的时空格局, 也未发现显著的变湿趋势存在, 这个时段北方大部分地区仍然以干旱化趋势为主.特别值得注意的是, 在有些地区干湿指标的变化趋势与降水的变化趋势完全相反.在20年和近100年时段上, 我国西部大部分地区仍处在一个干旱化的进程中, 而华北地区在20年和50年时段上均表现为一个干旱化的趋势.