黑河流量和祁连山气候的年代际变化

利用黑河上游莺落峡水文站流量资料和选自祁连山区2280～3360m高度处的7个气象观测站平均的历年各月标准化降水量、气温序列,分析了1944～2000年期间黑河流量与祁连山区自然气候的年代际变化。结果表明：20世纪80年代的流量是过去57年中最大的10年,90年代有所减小,但主要表现在夏、秋季,而冬、春季仍然保持高流量。祁连山区气候演变存在非常明显的季节变化、年际变化和年代际变化。自70年代以来,除夏季降水量呈上升趋势外,秋、冬、春三季均表现出明显的变干。尤其是秋、冬两季;自80年代以来,祁连山区气候明显变暖,各季气温显著升高,尤以秋、冬两季升温最快。这可能是冬季黑河流量显著增加,祁连山雪线上升的主要原因。综合分析表明,黑河流量的增加取决于两个方面：一是夏季降水量的增加,二是冬季气候的明显变暖。     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

华北夏季降水的年代际变化

利用我国740个测站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用合成分析等方法,对华北夏季降水的年代际变化特征进行分析。结果表明：华北夏季降水的年代际变化与华北夏季雨带的年代际变化密不可分。在华北夏季降水偏多阶段,华北地区雨带降水量较大,华北雨带能够向西延伸,雨带位置大多数时间能够越过115°E,并且能够接近华北西部边界110°E,位置偏西;而在华北夏季降水偏少阶段,华北雨带降水量偏小,雨带虽然也能够越过115°E,但维持时间不长,且向西延伸并不明显,雨带位置很难接近华北西部边界110°E,位置偏东。华北雨带发生的年代际变化和东亚地区大气环流以及东亚夏季风的年代际变化有关。     

我国夏季降水对太平洋海温年代际变化响应的数值试验

利用近５０年观测资料对我国夏季降水和太平洋海温进行诊断分析,发现两者都具有年代际变化特征。在此基础上,利用Ｌ９Ｒ１５大气环流模式,对太平洋海温暖背景异常情况下的夏季降水进行敏感性数值试验,其结果与统计事实基本一致。     

CMIP5气候模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能评估

使用分类集合的方法评估了第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个耦合模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能.结果表明,在评估的38个模式中,仅有6个模式(第1类模式)可以成功再现1970年代末中国东部夏季降水年代际变化的主要特征,即长江流域降水偏多、而华北和华南偏少.这些模式模拟的成功归因于它们能较好再现1970年代末东亚夏季风的年代际减弱及相关的环流场的变化,包括东亚沿海的偏北风异常以及西太平洋副热带高压的偏向西南、强度增强等.而对降水年代际变化模拟很差的第2类模式,则模拟出不出东亚夏季风的这种减弱特征.进一步的分析表明,两类CMIP5模式对太平洋年代际振荡(PDO)空间分布特征都有较好的再现能力,但对PDO年代际转变特征的模拟能力则差异较大.第1类模式能很好地模拟出1970年代末热带海洋的增暖和相关的PDO位相由负到正的转换,而第2类模式所模拟的PDO位相转变与观测完全相反,且也不能模拟出热带中东太平洋海洋的年代际增暖及江淮流域夏季的变冷,因此导致该类模式对1970年代末东亚夏季风的减弱和中国东部夏季雨型的年代际转变没有模拟能力.由此也表明,对耦合模式来说,中国夏季降水年代际变化的模拟能力在很大程度上取决于模式对海洋年代际变化信号的模拟.     

我国华南3月份降水年代际变化的特征

利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡(PDO)指数以及NCEP再分析资料,对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明,华南3月份降水存在显著的年代际变化特征,并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变,从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明,在年代际降水偏少时期,PDO处于负位相(北太平洋海温偏高,中东太平洋海温偏低),北太平洋海平面气压场和高度场偏高,亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低,赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低,赤道辐合带附近地区的高度场偏低,东亚对流层大气偏暖,西太平洋副热带高压偏东,东亚高空急流偏北,东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期,PDO处于正位相,情况则与降水偏少时期相反。     

ENSO对云南地区降水影响的年代际变化

通过对云南地区近50年的降水与尼诺3区的海面温度(以下简称SST)的相关性研究发现,同期或是前期的SST均与该地区的降水存在一定的相关关系,如云南地区初夏降水与前期SST呈负相关关系,而秋季降水与前期SST呈正相关关系,即在ElNino(LaNina)年,该地区初夏降水容易偏少(多),而秋季降水容易偏多(少),整个地区雨季有后(前)移的可能性。因此我们认为,ENS0对云南降水的影响主要表现为云南雨季起讫的早晚。同时发现,这种影响存在明显的年代际变化特征,即云南地区初夏和秋季降水与前期SST的相关关系在1970年代中期到1980年代末期这段时期表现得尤为显著,之前或之后这种相关关系都没有通过显著性检验。     

戴维斯海峡海冰与华北降水的年际关系及其年代际变化

利用北极海冰面积指数和中国160站降水资料，探讨了冬季戴维斯海峡海冰和华北7月降水年际变化的相关特征，并分析了二者年际关系的年代际变化。结果表明，冬季戴维斯海峡海冰与华北7月降水在年际时间尺度上呈反相关关系，1974年前后两者的年际关系由反相关较强转为变弱。冬季戴维斯海峡海冰与中国7月160站降水的年际相关分布在1974年前后由东部型转变为江淮型。     

关于我国夏季气候年代际变化特征及其可能成因的研究

利用我国160个台站1951～2000年夏季(6～8月)降水和气温观测资料,以及NCEP/NCAR海温、风场和水汽的再分析资料,分析了我国夏季风降水和气温的年代际变化特征及其可能成因.分析结果表明,我国夏季降水有明显的年代际变化,在1976年前后发生了一次明显的气候跃变,从1977年到2000年夏季长江流域的降水明显增加,而华北地区和黄河流域夏季降水明显减少,出现了严重干旱.分析结果还表明,我国西北地区降水的振荡位相要超前于华北地区降水振荡位相5～8年,华北地区气候年代际时间尺度变化是从1977年起降水减少,气温上升;但西北地区从20世纪70年代开始,则温度升高,降水增多.此外,分析结果也表明我国气温同样有年代际变化,但不如降水年代际变化明显.作者还从热带太平洋SST(海面温度)的年代际变化及其对中印半岛和东亚上空水汽输送的影响,分析了上述我国气候年代际变化的可能成因.分析结果表明,热带中东太平洋的SST也有明显的年代际变化,从1976年以后热带中东太平洋海水明显增暖,出现了明显的"类似El Nino型"的SST距平分布,呈现出"年代际的El Nino现象".这种海温异常分布减弱了亚洲夏季风,从而减弱了从热带太平洋、中国南海和孟加拉湾向东亚的水汽输送,造成水汽输送在长江流域辐合,使到达华北地区的水汽大大减弱,因此引起长江流域降水明显增加,而华北地区明显减少,出现了持续性严重干旱.     

华北汛期大尺度降水条件的年代际变化

利用中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用合成分析等方法,分析了华北汛期大尺度降水条件的年代际变化。结果表明：以1978年为界,华北汛期异常水汽先由南边界和西边界供应,后改变为由北边界和东边界供应;水汽收支由异常辐合和盈余,改变为辐散和亏损;先前能够到达华北北部甚至接近华北最北边界的暖湿气团,改变为后来只能抵达黄河南岸;并且沿着太行山走向的冷暖空气的相互作用也由强变弱;华北上空由异常上升运动,改变为异常下沉运动;区域平均的对流层涡度的垂直分布,由先前的两层结构（低层正涡度、高层负涡度）改变为后来的三层结构（对流层中低层负涡度、中高层正涡度和高层负涡度）,整层涡度效应值也由大变小。尽管华北区域平均的散度和垂直速度,在垂直方向上的结构没有发生明显的年代际变化,但是整层散度效应值和垂直速度值均由大变小。     

气候变化对呼图壁河径流量的影响

依据呼图壁河青年干渠渠首水文站1979—2005年径流量资料和呼图壁县气象站同期历史气候资料,统计分析了27a来呼图壁河径流的年内分布特征、多年变化规律以及呼图壁河流域气候变化对河流径流的影响。结果表明:径流量年内分配极不均匀,11月—3月几乎无径流产生,而4月—10月径流十分集中,水热同期的气候特点是形成呼图壁河径流年内分配不均的根本原因;径流量的年际变化较稳定,变差系数仅0.14;27a来呼图壁河年径流量表现出较明显的递增趋势,平均增加倾向率为0.157×108m3.10a-1;降水是影响河川径流的主要气候因素,27a来降水量呈增多趋势是导致呼图壁河年径流量递增的主要原因。气温升高,加快了冰川、积雪融水的产生,对增加和稳定径流也具有重要作用。     

密云水库年及汛期径流量年际变化特征的分析

利用定级分类，累积，谱分析等统计方法，分析了密云水库１９１９－１９８９年全年及汛期径流量年际变化的特征，发现密云水库全年及汛期径流量的年际变化具有持续性，周期性，多数年份偏枯等特性。     

黄河源区植被变化趋势及其对气候变化的响应过程研究

利用1982～2001年NOAA/AVHRR(美国大气海洋局卫星/甚高分辨率辐射计)NDVI(归一化植被指数)资料、2000～2008年EOS/MODIS(地球观测系统卫星/中等分辨率成像光谱仪)NDVI资料以及1982～2008年黄河源区的玛多、玛曲和兴海气象台站逐月气温和降水资料,分析了黄河源区玛多、玛曲和兴海地区...     

澜沧江和怒江流域的气候变化及其对径流的影响

采用VIP（Vegetation Interface Processes）模型和HIMS（Hydro-Informatic Modeling System）模型,模拟分析了1957-2012年澜沧江和怒江流域（简称两江流域）水资源量的演变。根据CMIP5 RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5情景预测,模拟了2030年代和2050年代流域水资源的变化。研究发现,过去50年间,两江流域的气温都呈升高趋势,但海拔较高的上游地区升幅大于下游。年总降水量的变化趋势不明显,但春季降水增加趋势明显。两江流域年总水资源量为650亿～ 850亿m3,水资源总量长期变化趋势不明显,其中澜沧江的波动性（1.884,最大与最小之比）大于怒江。空间上水资源量呈现北低－南高的格局。在未来,两江流域气温仍呈增加趋势,降水呈增加趋势,径流呈增加趋势,空间变异性趋小,但较强的季节性变化对水资源安全仍具有较大的挑战性。     

径流对区域气候变化的响应研究

利用汾河流域静乐站1970-2004年的气温、降水及径流资料,建立多元非线性回归模型,分析径流变化对区域气候变化的响应,结果表明,径流对降水的响应比气温敏感,且径流变化是气候因子和流域下垫面条件共同作用的结果.     

沁河流域实测径流对环境变化的定量响应分析

根据1956-2000年沁河流域降水、耗水量和入黄武陟站实测径流资料,采用趋势分析、Mann-Kendall法和滑动t检验法分析了武陟站实测径流变化的事实,辨析了影响实测径流变化的原因,并在确定基准期的基础上,建立了降水径流双累积曲线关系,分离出了由降水、人类活动中引耗水及下垫面条件变化引起的实测径流变化量。分析结果表明：沁河入黄实测径流减少趋势明显,1972年为突变年份,且降水的减少、人类活动引耗水的增加和流域煤矿开采、地下水超采和水土保持措施等综合作用致使实测径流减少。人类引耗水、气候变化及下垫面条件变化对径流的影响总量为70.6 mm,其中,引耗水致使实测径流减少为17.6 mm,贡献率为24.9%;气候变化影响量为35.6 mm,贡献率为50.4%;下垫面条件变化影响量为17.5 mm,贡献率为24.7%。     

近50年疏勒河流域山区的气候变化及其对出山径流的影响

利用祁连山区水文站和气象站的观测数据,分析了近50年河西走廊西部疏勒河流域山区的气候变化及其对出山径流的影响。结果表明,受全球变暖的影响,疏勒河山区气候持续向暖湿转化,且各季气温均呈持续的上升趋势,山区降水量总体上亦呈增加趋势,年际波动比较剧烈。在各季降水量中,除夏季外其他各季降水量的增加比较显著,海拔3 000m以上中高山地带夏季降水量变化不大,3 000m以下中低山地带夏季降水量略有减少。受山区降水,尤其是3 000m以下中低山地带的降水量显著增加与气温上升所引起的冰雪融水补给的影响,疏勒河出山径流呈持续的增加趋势。由于夏季降水量并未增加,在年径流总量中所占比重最大的夏季径流量的增加主要是由于气温上升所引起的冰雪融水补给的增加所致。     

气候影响下以融雪水补给为主的河川径流变化

以气象文献资料为基础,结合区域水文代表站1961—2000年的资料,分析了气候影响下融雪水补给的河川径流的变化过程,建立年平均气温、季平均气温序列,利用距平分析法、多年平均降水量与多年平均径流量相关法、模比系数差积曲线图等方法,分析了区域增温变暖趋势,与全国、全球增温变暖趋势情况大致相似。年径流量从80年代以来随气候的变化呈上升趋势,以气温的增温变暖、降水的增多为主要影响因子,分析了区域内河川径流的水量变化。     

“三江源”地区未来气候变化的模拟分析

利用ECMWF1979~1993年的再分析数据(ERA15)作为边界条件,驱动区域气候模式系统PRE-CIS(Providing Regional Climates for Impacts Studies)模拟"三江源"地区的月均降水与台站实际观测资料进行的对比表明,PRECIS模拟的降水值偏大,但总体上能够模拟出降水的季节变化特征。气候基准时段(1961~1990年)的模拟结果与同期观测资料的对比分析表明,PRECIS能够模拟出"三江源"地区降水的季节分布特征和空间差异,但模拟值总体偏大。相对于气候基准时段,SRESA2、B2情景下2071~2100年(2080s时段)"三江源"地区增温明显,两种情景下年均升温分别可达4℃和2.8℃,降水略有增加;冬季升温幅度最大,分别可达4.4℃和3.2℃,降水增加的比例也最大;夏季"三江源"地区的升温达到4.2℃和3℃以上,但有些地区的降水呈减少趋势。夏季降水量的减少和气温的升高会加剧"三江源"地区气候变干的趋势,导致源区水源补给不足。应当采取切实可行的措施保护江河源区的自然生态系统,避免源区气候环境的进一步恶化。     

青藏高原季风年际变化与长江上游气候变化的联系

利用NCEP资料计算的1951 1995年青藏高原季风(下称高原季风)指数序列[1]及长江上游22个测站的气温距平和雨量距平百分率资料,应用MHF(墨西哥帽)小波分析及最大熵谱分析方法,研究了高原夏季风和长江上游夏季气温及降水的时间-频率多层次年际时间尺度变化特征.结果表明,高原夏季风、长江上游夏季气温和降水均存在明显的阶段性变化特征.高原夏季风以22年低频变化和2.5年高频振荡为主,长江上游夏季气温变化以2～3年占优,而长江上游东、西部夏季降水第一主周期则表现为6～8年和2.5年,三者在时间域上存在着显著的相关关系,表明高原季风年代际变化对长江上游气候变化有显著影响.