曲靖市降水量和低云量的时空变化特征研究

利用曲靖市城市和郊区1974～2011年38年的降水量、低云量等气象资料,对资料进行分析后得出其日变化、月变化、年变化规律,并对城市和郊区进行对比分析,同时对曲靖市降水量和低云量的影响因子进行了灰色关联度分析。结果表明:城市一天中夜晚城市降水量比白天多,14时低云量在一天中最大,降水量和低云量月变化都是夏秋季节多冬春季节少,降水量总体呈下降趋势,低云量的年变化趋势总体上升趋势。城市和郊区对比分析发现降水量的日变化是白天城市多,夜晚郊区多,年降水量城市和郊区差别越来越小,最近8年市区降水量超过郊区;城市和郊区低云量对比分析发现日变化是08时和20时前后都是城市少于郊区,而14时前后城市多于郊区,低云量的年变化是,前20年是城市少于郊区,近18年是城市反而多于郊区。对降水量和低云量影响最大的自然因子是年平均风速,人为因子是非农业人口,且人为因子比自然因子的影响更大。     

近45年广西云量气候变化特征分析

利用近45年广西67个气象站观测资料,使用EOF分析方法对广西云量进行分析。结果表明:广西云量变化以全区一致性为主要特征;第二特征总云量以山区和丘陵平原地区呈反位相变化关系,而低云量则以山脉为界,山的东部和西部呈反位相的变化关系。广西大部分地区总云量变化呈逐渐减少趋势,但趋势不显著;低云量变化特征为除百色、河池西南部分地区呈减少趋势外,其他地区均呈增加趋势,而且趋势显著。总云量与气温成反相关,其中山区和沿海地区相关显著;低云量和气温除了广西中部与西南部的部分地区为正相关外,其他地区为反相关。云量与降水的正相关东部较西部显著。     

1971-2004年青藏高原总云量时空变化及其影响因子

利用青藏高原及其周边地区75 个地面气象台站的云量日均值资料,采用正交经验函数(EOF) 和线性倾向估计等方法,分析了高原地区1971-2004 年总云量的时空变化特征。结果表明,高原总云量分布呈自东南向西北减少的态势,且年与四季总云量变化都存在显著下降趋势。进而,研究了高原总云量变化与其他气候因子的相关性。其中,(1) 高原总云量与日照时数、日较差之间存在较好的负相关。本文从云的辐射效应出发,解释了存在这种负相关关系的原因;(2) 青藏高原总云量与相对湿度之间有很好的正相关性,受地形因素、不同云型和云水路径等因素共同影响,高原总云量与降水之间的关系却不显著。在此基础上,重点讨论了高原总云量与气溶胶和臭氧等因子之间的复杂关系。指出：青藏高原总云量减少趋势可能与高原大气气溶胶特别是吸收性气溶胶的增加以及臭氧的损耗有关。     

PATMOS-x、ISCCP云量产品及地面观测在中国区域的对比分析

利用1986~2006年PATMOS-x 、ISCCP总云量和低云量产品与中国区域地面台站观测的总云量、低云量资料进行对比分析,对比不同来源、不同观测方法造成的云量数据在时间、空间上的差异,为资料使用者提供参考。结果表明,与台站观测资料相比,无论PATMOS-x还是ISCCP其总云量数据的空间分布、与站点观测数据的格点相关性均好于低云量数据;PATMOS-x总云量、低云量多年平均的空间分布较ISCCP更接近站点观测;中国区域平均低云量的线性趋势PATMOS-x与站点观测一致,表现为显著的上升趋势,而ISCCP低云量数据则呈现微弱的下降趋势。     

1960-2010年中国西北地区水分盈亏量时空特征

基于1960-2010年中国西北地区126个国家气象站点实测数据,应用Morlet小波函数、Kendall趋势系数、Mann-Kendall突变检验等方法分析西北地区水分盈亏量时空变化特征。结果表明:西北地区大部分区域水分盈亏量为负值,呈由东南和西北两侧向中部逐渐减小的空间格局。在研究时段内水分盈亏量总体呈上升趋势,但各季节水分盈亏量变化存在一定的差异性,其中春夏冬三个季节水分盈亏量呈上升趋势,而在秋季呈下降趋势。西北地区水分盈亏量变化存在3.5~5 a左右的主周期,其中夏季周期变化以强振荡为主,年际波动大,而其它三个季节以弱振荡周期为主。位于西风带气候区与高原气候区的站点水分盈亏量呈上升趋势,且多发生突变;水分盈亏量呈下降趋势的站点主要位于东南季风区及其边缘区。     

中国西北地区城镇化质量的时空变化分析

中国政府近年来着力推行新型城镇化,关注城市可持续,强调城镇化发展模式由“数量增长型”向“质量提升型”转变。然而,城镇化质量的内涵并未取得共识,中国政府部门也未发布权威的城镇化质量评价体系。为此,本文建立了城镇化质量综合评价指标体系,并根据国内外发展经验确定了各级指标的分级标准。采用模糊隶属度函数和熵技术支持下的层次分析法,对西北地区2000—2014年分地州市城镇化质量的时空变化特征进行了定量测度和详细分析。结果表明：（1） 与国内外先进标准相比,整个西北地区的城镇化质量综合指数一直介于0.4和0.5之间,始终处于中等水平,然而总体呈缓慢波动上升趋势。说明西北地区城镇化质量提升还具有很大的潜力,各级政府今后必须制定各种大力提高城镇化质量的政策。（2） 整个西北地区分要素城镇化质量历年大体上呈现出“城市生态环境质量>城市社会发展质量>城市经济发展质量>城乡及区域一体化质量”的态势。其中,城市生态环境质量一直属于高质量,但近年来有下降的趋势;城市社会发展质量从较低质量变为中等和较高质量;城市经济发展质量从较低质量变为中等质量;城乡及区域一体化质量属于较低或中等质量,但近年来有缓慢上升的趋势。因此,西北地区应根据上述特点协调好这4个指标的关系。（3） 从空间上看,西北地区城镇化质量长期呈现出中等质量城市广泛分布而较低和较高质量城市零星分布的格局,而且分要素城镇化质量的空间分布均具有较强的规律性,但它们与人口城镇化率的时空分布没有明显的相关性。说明西北地区在实施新型城镇化战略的过程中,应根据各地州市的具体情况,因地制宜地协调好城镇化数量与质量的关系。本文为科学认识西北地区城镇化质量的时空特征提供帮助,也可以为类似区域城镇化质量的科学评价提供有效参考。     

1960—2019年西北地区气候变化中的Hiatus现象及特征

1998—2012年全球地表平均温度发生变暖停滞（Hiatus）,然而Hiatus现象是否在全球各地均存在尚有争议,其在西北地区的表现及特征缺乏深入研究。本文基于1960—2019年气温地面观测数据,利用累积距平曲线、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验及Yamamoto检验进行气候突变分析,结合线性倾向估计进行气候变化趋势分析,对西北地区气候变化中的Hiatus现象及其特征进行了探讨。结果表明：① 西北地区年均气温在1986年、1996年和2012年分别突变,1996年突变升温后在1998—2012年间保持高位震荡;② 1998—2012年间西北地区年均温变化率为-0.20 ℃/10a,呈现明显Hiatus现象,分季节看,冬季降温幅度最大,夏季仍保持升温,春季均温比秋、冬季提前1年开始和结束停滞期,从空间上看,西北地区东南部降温最显著,青藏高原不存在Hiatus;③ 2012年Hiatus结束后西北地区气温普遍快速升高,季节上以冬季升温最快,空间上以南疆升温最快。综合来看,1998—2012年的Hiatus现象在除青藏高原外的西北地区表现明显,停滞后的快速升温值得高度关注。     

西北地区东部可利用降水的时空变化特征

 利用西北地区东部91站1961-2009年间的实测气温降水资料,分别计算了该区水分资源各分量降水、蒸发及可利用降水,使用REOF等统计方法,整体分析了该区可利用降水的时空变化特征。结果表明：西北地区东部水分资源匮乏且年际变化大,水分资源各分量时空分布极不均匀;总体上各分量从该区东南部向西北部递减,呈南多北少特征,其中该区东南侧的陕南、陇南、六盘山区及青藏高原东部部分地区年降水量、蒸发量和可利用降水量分别在500、200和200 mm以上,年降水可利用率在30%~50%,可利用降水标准差达80~110 mm,而该区西部的河西走廊和青海西部的年降水量不足50 mm、年可利用降水量不到10 mm,年降水可利用率不足10%,可利用降水标准差在20 mm以下;各分量夏季最大,冬季最小,5~9月是该区主要降水和可利用降水的集中期;降水在水资源各分量中起决定性作用,因此降水的小幅变化导致可利用降水的大幅变化是降水稀少的西北地区东部可利用降水资源匮乏的主要原因,但气温变化造成的影响也不可忽视;西北地区东部5~9月可利用降水异常分布的局域特征明显,常出现陇南、河东、高原、河西走廊等4种异常分布特征。近50 a来,区内可利用降水总体呈东部减少(六盘山区及陇南区尤甚),西部增加的变化格局。     

基于LM-BP神经网络的西北地区太阳辐射时空变化研究

定量模拟太阳辐射对认识西北地区气候变化至关重要,但西北地区辐射站点稀少,而气象站点较多,利用众多的气象站点观测值模拟太阳辐射是获得太阳辐射数据很好的方法之一。利用LM (Levenberg-Marquardt) 算法对普通的BP神经网络进行优化（优化后的BP神经网络简称LM-BP神经网络）模拟太阳辐射,通过与传统气候模型模拟的太阳辐射结果对比发现,LM-BP神经网络模型的模拟精度最高,模拟值与实测值的拟合程度明显优于H-S模型和A-P模型。由此利用西北地区159个气象站点的气象数据和LM-BP神经网络模型模拟了1990~2012年这些气象站点的太阳总辐射月总量,将LM-BP神经网络模拟的气象站点的太阳辐射和25个辐射观测站的实测太阳辐射数据相结合,通过空间插值得到了西北地区太阳总辐射的空间分布,并分析了其时空分布及变化特征。研究结果发现西北地区1990~2012年的年均总辐射月总量变化为262~643 βMJ/m²,呈现“中间高,两端低”的空间分布特征。LM-BP神经网络模型的模拟精度高,是一种很有发展前景的辐射模拟方法,可将其应用在无辐射观测地区的太阳辐射模拟中。     

中国西北地区近50年夏季0 ℃层高度及气温时空变化特征

采用1960-2009 年112 个地面观测站和21 个探空站气象资料,分析中国西北地区近50 年夏季0 ℃层高度和平均气温变化趋势。结果表明：西北地区近50 年来夏季0 ℃层高度平均值为4675.7 m,在1987 年以前表现为下降趋势,平均每年下降5.6 m,而1987 年以后表现为显著的上升趋势,平均每年上升2.6 m;夏季平均气温与0 ℃层高度变化趋势大致相同,西北气候显著转型前后表现出相反的变化趋势,且1987 年以来夏季平均气温增加急剧,平均每10 年上升0.53 ℃。1960 年以来夏季0 ℃层高度在北京时间08 时该区大部分地区表现出显著的上升趋势,而在20时大部分地区表现出相反的变化趋势,1987 年以来在08 时和20 时大部分地区夏季0 ℃层高度都为上升趋势;50 年来大部分地区夏季平均气温都表现为上升趋势,乌鲁木齐和秦巴山地则表现为显著的下降趋势。西北不同气候区的夏季0 ℃层高度和平均气温变化也有一定的差异。西北地区夏季0 ℃层高度和平均气温具有较好相关性,东部季风区相关性最差,青藏高寒区最好。     

1876~1878年西北地区中西部干旱事件研究

从清代后期西北地区的历史文献中整理出1876~1878年气候信息和农业信息,即少雨或干旱等事件、蝗虫事件、歉收和饥荒事件。资料来源包括清代中央和新疆地方的档案,新疆、甘肃和宁夏的地方志,重要人物的文集等。结果显示1876~1878年西北地区中西部出现干旱及相关事件。将以上事件绘制成图,发现这些事件分布在甘肃、宁夏和新疆东部,最西可达新疆天山北麓中部。整体上,事件以1877年为范围最广、最为严重。在此次干旱事件中,西北地区中西部的经济社会受到的影响有限,只在部分县域出现粮食歉收和饥荒,未发生同期华北地区普遍存在的“奇荒”。     

点-轴系统理论在我国西北地区旅游开发中的运用

“点—轴系统”理论作为区域开发的基础性理论，对区域旅游开发具有非常重要的理论价值和现实指导意义。“点—轴开发”可以充分发挥城市对区域旅游的辐带作用、提高区域旅游的可达性、实现区域旅游的最佳发展。该文在分析西北地区旅游资源的空间分布特点、旅游开发空间布局现状的基础上，提出以“点—轴系统”理论为指导。构建西北地区分布有序的旅游“点—轴”开发结构，力求优化旅游空间结构，实现旅游业健康、持续发展的目的。     

城市化与西北地区经济发展的互动关系分析

从各国的经验来看,城市化与区域经济发展存在着强烈的互动关系。本文详细分析了西北地区城市化与人均GDP、经济发展水平、经济发展速度的关系。结果表明:(1)西北地区城市化水平与人均GDP的关系符合国际一般规律,呈对数关系;(2)西北地区城市化水平的地区差异与地区资金投入量、消费和收入的关系密切;(3)西北地区城市化水平与经济发展水平间的相关关系存在较大的区域差异;(4)不同的时段造成西北地区省际城市化水平差异的主要因子不同;(5)与经济增长速度相比,西北五省区的城市化速度仍存在不同程度的滞后。     

1999—2010年中国西北地区植被覆盖对气候变化和人类活动的响应

中国西北地区气候干旱,频繁出现沙尘天气,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,研究其变化对改善西北生态环境具有重要意义.本文利用1999—2010年归一化植被指数(NDVI)以及气象数据研究中国西北地区植被覆盖时空变化,以Sen趋势度结合Mann-Kendall检验、相关和偏相关分析以及残差法分析人类活动和气候变化对植被覆盖变化的影响.结果表明:西北地区植被覆盖整体呈增加趋势,但在局部地区气候干旱少雨和人类活动抑制植被生长.植被变化强度空间差异是人类活动和气候要素共同作用的结果:气温高,降水少,大部分地区植被覆盖与气候要素相关显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在一定滞后时间;蒸发量大于降水量,人类引水灌溉弥补降水不足,使得农业植被呈增长趋势.新疆北部地区植被覆盖呈下降趋势,原因是气候干旱、沙漠化严重会抑制植被生长,人类活动频繁、城市扩建同样会破坏植被生长.     

1971——2010年中国西北地区秋季降水变化特征

本文采用1971—2010年9—11月逐月NCEP/NCAR再分析数据和国家气候中心全国台站资料,通过常规统计分析、趋势分析、Morlet小波变换、M-K 检验以及奇异值分解,对中国西北地区秋季降水量与降水日数两个方面进行了较为详细的分析,得到了较为全面的中国西北地区秋季降水时空分布特征,并分析了500 hPa环流异常对其可能的影响。结果表明：1971—2010年间西北地区秋季降水量与降水日数均为上升趋势,相对来说,秋季降水日数在这40年间的变化趋势更为显著;西北地区秋季降水量及降水日数整体呈现出增加的趋势,主要是受青海、甘肃两省大部分站点的降水量及降水日数明显增多引起的;西北地区秋季降水量、降水日数变化幅度较大区主要位于青海东南部与陕西南部;降水日数在未来将会有减少的变化趋势;500 hPa东高西低的异常环流形势越明显,甘肃东南部、宁夏、陕西大部秋季降水量越大,北高南低的异常环流形势则在中国西北地区大部易造成秋季降水量偏多。     

西北地区近50a降水变化及水汽输送特征

用NCEP/NCAR再分析资料和中国西北地区145个站的降水资料,研究了西北地区降水与亚洲季风区水汽输送特征的关系。主要结论为:①西北地区降水具有明显的区域性特征,在20世纪80年代以后,西北地区东部降水明显减少,干旱化趋势严重;在西北地区西部,降水增加,气候逐渐向暖湿型转变;②西北地区东部的水汽在夏季主要来自孟加拉湾、南海和西太平洋;西北地区西部除了受西风带的影响外,来自北方西伯利亚的水汽输送在夏季也有一定的作用;③西北地区东部的南边界和西边界是主要的水汽输入,西北地区西部的西边界是主要的水汽输入。在降水偏多年,其水汽输入在7月达到峰值,且具有明显的年变化特征;④西北地区东部的南边界和西边界水汽输入减少趋势明显,使得水汽总收支逐渐减少。西北地区西部西边界的水汽输入自80年代中期以来有增加的趋势,而北边界的输出在减少,水汽总收支有增加的趋势。     

1960-2009年中国西北地区东部低层风切变对雨日的控制作用及其在不同季节的降水效率

利用中国西北地区东部61个气象站1960-2009年逐日降水资料,结合同时次NCEP全球再分析风场资料,在气旋性风切变辨识算法的支撑下,分析了近50年西北地区东部低层气旋性风切变演变对同期雨日多寡的控制与指示作用,结合低层水汽条件与气旋性风切变的配置关系,对其在不同季节对雨日的可能影响程度及降水效率进行了逐一比对与成因探讨。结果表明:在冷暖空气交汇频繁的春、秋两季,即一年中气旋性风切变多发时段,700 hPa气旋性风切变在干旱区和半干旱区,对雨日产生的差异性最为显著,降水效率相差达24%,而冬季仅为10%;通过对比分析西北地区东部不同季节风切变效率多年和少年比湿分布,发现在在春、夏两季,水汽条件对700 hPa气旋性风切变的降水效率影响最为显著。气旋性风切变降水效率概念的引入,不仅较为符合西北地区的天气气候特点,且能够较好地反映雨日与700 hPa气旋性风切变之间在不同季节与不同区域中的相关性,对现实预报有较重要的指示意义。