1960—2019年黄河源区气候变化时空规律研究

黄河源区是气候变化敏感区及生态环境脆弱区,也是黄河的主要产流区,其气候变化问题备受关注。利用黄河源区均一化气温和降水观测数据,系统分析了近60 a黄河源区平均气候与极端气候事件的变化特征。结果表明:1960—2019年黄河源区年平均气温、平均最高及最低气温表现出增温趋势的一致性,且源区东部增温幅度高于西部;黄河源区年均气温在2000年前后发生突变转折,转折后升温速率达0.61℃·(10a)^-1,高于1960—2019年的增温率0.37℃·(10a)^-1。1960—2019年黄河源区年降水量总体呈微弱增加趋势[7.6 mm·(10a)^-1],2003年后进入降水偏多阶段,近10 a(2010—2019年)源区平均年降水量达到610 mm;春、夏、冬季降水增多,秋季降水减少;其中源区东部夏、秋季降水减少明显,阶段性干旱风险加剧。近10 a源区平均气温、降水量均为60 a来最高值,总体处于最暖湿阶段。受持续暖湿化影响,1960—2019年黄河源区平均极端气温阈值呈显著的增大趋势,而霜冻日数减少;年最大3日降水量和强降水日数增多,降水强度增大,其中尤以夏季最为显著,对源区生态保护和水资源利用乃至黄河全流域高质量发展均可能带来风险挑战。     

藏西北地区气候变化及其对草地畜牧业的影响

近40 a（1971-2010年）藏西北地区气温明显升高,尤其是旱季气温显著增高;大部分地区降水量增多,蒸发量减少。从地区分布来看,藏西北中东部各地气温明显升高、降水增多、蒸发减小,气候呈暖湿化趋势;西部的狮泉河等地气温升高、降水减少、蒸发量增大,气候呈现暖干化趋势。近40 a藏西北地区牧草生长季、青草期提前,结束期推迟,持续日数增多,期间积温和降水量也呈显著增多趋势;大部分地区牲畜抓膘期日数显著增多〔倾向率为2.7 d•(10a)^-1〕,掉膘期日数显著减少〔倾向率为6.1 d•(10a)^-1〕,气候变化趋势对藏北草地畜牧业十分有利。合理调整畜种结构,有效控制牲畜数量,尤其是山羊数量,对遏制藏西北地区草地退化具有重要意义。     

新疆三工河流域气候暖湿化特征分析

对三工河流域近40a中山区、近山区、近沙漠区的气温、降水、蒸发资料进行月线性趋势分析，得出流域增温主要在2月和9月。2月增温趋势大于9月。流域春夏季气温多年变化较为稳定。降水增湿在1，2月和夏秋季节，夏秋季节降水增湿趋势大于冬季。整个流域夏季蒸发呈减小趋势，平原区蒸发减小趋势大于中山区。夏季降水增大与蒸发减小有较好的反相关性。流域冬季气候增温增湿显著，夏季增湿作用显著。各地暖湿化在空间和时间上有所差异，中山区相对较弱，平原区较强，近山平原区是气候暖湿化最为显著的地域。     

乌鲁木齐市近47年气温降水特征与突变分析

利用乌鲁木齐市的气温和降水资料,运用气候趋势系数、一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析。结果表明:乌鲁木齐市气温和降水的变化趋势基本与西北地区气候变化趋势一致;春季和夏季气温呈下降趋势,秋冬季呈上升趋势,冬季增温幅度最大;四季降水量呈增加趋势,冬季降水量增加趋势最明显。在此基础上,利用滑动T检验法、YAMAMOTO检验信噪比(SNR)、Cram er法和M ann-Kendall法进行气候突变分析,结果表明:气温突变比降水突变明显,气温在1962年发生突变。     

科尔沁沙地乌兰敖都地区气温变化趋势分析

通过对乌兰敖都气象观测站23a的观测资料分析表明,在全球气候逐渐变暖的背景下,科尔沁沙地乌兰敖都地区气候发生了显著的变化,气温的季节变化明显,春季、冬季温度有逐渐回升的趋势,冬季升温明显大于春季,作物生长期的温度也呈升高趋势;偏暖温和高温的年份出现频率较多,且这一趋势在近3a表现明显。科尔沁沙地西部乌兰敖都地区在近15a内正向暖温化方向发展,且以冬季变暖的趋势最为明显。     

景泰县近50年来气温、降水变化特征分析

采用线性趋势分析、Mann-Kendall、子波分析和功率谱分析等方法,分析了景泰县近50年年气温、降水的演变特征及对气候变暖的响应。结果表明:景泰年平均气温在1970年代中期发生了由降温到增温的转型,增温趋势明显,年平均气温增温率为0.32℃/10a。平均最低气温增温率高于最高气温,年平均日较差呈明显下降趋势,说明夜间增温高于白天增温。四季气温均呈上升趋势,但增温趋势表现出明显的季节非对称性,冬季增温最为显著,平均气温增温率达0.63℃/10a,为四季最高,秋季平均气温增温率为0.33℃/10a,春季为0.20℃/10a,夏季增温最小。降水量无明显的增减,但年际变化波动性较大。气温在1990年代中期发生增温的突变,降水没有突变现象发生。近50年来,景泰县气温的变化以8～10a、2～4a的周期振荡较强,年降水量变化的周期振荡以25a、9a、6a为主,在显著周期9a尺度上,两者为反位相变化结构,在5a时间尺度上自1990年代初期之后,降水与气温大致呈同位相变化。     

基于CMIP5的中国区域气溶胶变化及其对降水的影响

基于第5次国际耦合模式比较计划（CMIP5）提供的气溶胶光学厚度（AOD）数据和气溶胶单因子历史试验降水数据，采用线性趋势分析、相关分析、经验正交分解（EOF）方法，从时间和空间维度上分析了自工业革命以来中国AOD的变化及其对降水的影响。1860—2000年，中国区域的AOD整体呈显著增加的趋势（P<0.001），AOD的增加趋势以胡焕庸线为界呈现出“东高西低”的空间分布格局，并在1945年以后AOD的增加趋势〔0.380 7·(100a)^-1〕显著大于1945年以前的趋势〔0.029 0·(100a)^-1〕。在气溶胶单因子驱动试验中，中国有89.1%区域的降水呈显著减少的趋势（P<0.001），其中东南部、四川盆地以及青藏高原东南部是降水减少最明显的区域，西北地区降水减少趋势较弱，并在1962年以后降水的减少趋势〔118.04 mm·(100a)^-1〕显著大于1962年以前的趋势〔26.67 mm·(100a)^-1〕。气溶胶主要通过抑制弱降水显著降低了降水事件发生的频率与降水强度，降低速率分别为3.160 d·(100a)^-1、0.162 4 mm·d^-1·(100a)^-1。研究工业革命以来气溶胶对降水的气候效应，为更好的应对区域气候变化问题提供科学依据。     

近55年新疆昭苏县气候变化特征及成因分析

利用昭苏县气象站1956-2010年期间的逐年、月、季平均气温和降水资料,采用线性回归、趋势分析、滑动平均等方法分析了昭苏县最近55年的气候变化特征,并运用非参数检验法(M-K法)对气温降水年变化趋势进行突变检验。结果表明:昭苏县近55年来气温一直呈上升趋势,增温率为0.319℃/10a,明显高于全国和全球;突变检验表明,1989年为增温突变点,突变后的年平均气温为3.4℃,较突变前上升了1.3℃。降水量总体呈增加趋势,21世纪以来增加现象显著;突变检验表明,降水在1969-1975年和2005年以来有增加的趋势,1969和1998为降水突变点,说明21世纪以来昭苏县气候向暖湿化趋势发展。     

近55a来青藏高原东部气候演变特征

根据青藏高原东部50个气象台站1958—2012年的气象资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波法、反距离权重等方法,对青藏高原东部逐月平均气温、降水量、日照时数、平均风速的变化趋势和空间格局进行了分析。结果表明:1近55 a青藏高原东部年平均气温呈极显著升高趋势,降水量呈显著增多趋势,年日照时数和平均风速呈显著减少趋势。青藏高原东部气候总体上呈较明显的暖湿化趋势。2青藏高原东部年平均气温在1993年发生了极显著的突变性升高,降水在1984年发生了显著的突变性增多,而平均风速和年日照时数分别在1992年和2001年发生了显著的突变性减少。3青藏高原东部年平均气温、降水量、日照时数和平均风速的第一主周期变化均为13 a。4青藏高原东部平均气温、年降水量总体由西北向东南递增,年日照时数大致由西北向东南递减,平均风速的空间变化不明显。     

近50年东北地区的气候变化事实检测分析

采用国家基准气候站和基本气象站的地面资料,系统地分析了中国东北地区1956年以来近地表主要气候要素演化的时间和空间特征。结果表明:东北近50 a来年平均气温变暖幅度约为1.5℃,增温速率接近0.3℃/(10 a),比北半球和全国同期平均增温速率明显偏高。气温增暖主要发生在最近的20余年。1956年以来东北平均降水量呈略减少趋势,降水变化的空间特征明显而相对稳定,黑龙江的漠河、内蒙古的海拉尔、赤峰的个别地区呈略增加以外,其他大部地区呈减少趋势,尤其黑龙江东部、吉林西部以及辽宁东南部地区降水减少明显。在降水量减少的同时,降水日数也同时减少。分析还发现,近50 a来东北平均的日照时数、平均风速、蒸发量、相对湿度等气候要素均呈显著下降趋势。各不同的气候要素都存在着年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素进行了突变检测,发现年平均气温在1988年发生了明显突变,气温突变首先是以最低气温突变开始的,说明气候变暖是以最低气温变暖开始的。降水量在1961年发生突变,降水量由多减少;降水日数在1994年发生了由多转少的突变;日照时数突变发生在1978年,之后日照时数呈变少趋势。     

华北段农牧交错带气候变化特征及其响应

依据华北段农牧交错带1961-2010年气象资料,利用标准化降水指数(SPI)、Mann-Kendall检验等方法对研究区的气候变化特征进行了分析。结果显示:1)近50a来,华北段农牧交错带以1987年为界划分为两个时期,此前为冷期,此后为暖期。其年平均气温线性增温速率为0.35℃/10a,冬季增温最显著,其次为春季、秋季、夏季。气温在1993年发生突变。2)年降水量呈下降趋势,倾向率为-6.51mm/10a,夏季降水的减少对其贡献率最大。3)气温突变后,极端旱涝灾害事件减少,中旱灾害频率在增加,气候变化整体呈现暖干趋势。     

近50年来铜川市气候变化特征分析

基于铜川气象观测站的气象观测数据,利用线性倾向率、线性拟合方程Mann-Kendall非参数检验等数理统计方法,对铜川市1961~2008年间的气温和降水进行详细分析,结果表明:1)近50年来,铜川市气候增温显著,各季气温增幅不一,冬季增温最大,为0.282℃/10 a,春季次之,为0.279℃/10 a,秋季增幅最小,为0.125℃/10 a。1990年代以后增暖趋势表现最明显,21世纪初增幅最大。2)近50年来铜川市全年降水量呈下降趋势,变化倾向率为-11.348mm/10 a,其中:冬季和夏季降水量呈增加趋势,而春季和秋季呈缓慢减少趋势,但降水的减少趋势大于增大趋势,总体降水量减少。3)铜川市平均气温在1990年代后期发生了由低温到高温的突变,而降水没有发生突变,表现出在波动中减少的特点。     

近50年来喀什噶尔河流域气温、降水及径流的变化趋势

应用喀什噶尔河流域内7个气象站、3个水文站的观测资料,分析了全流域、平原区和帕米尔高原的气温、降水以及出山口控制站年径流量的变化特征.结果显示:①从20世纪90年代开始,喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年以及冬、秋季明显增暖,近5年春季迅速增温.从90年代起,全流域与高原区的年降水量明显增加,近5年平原区也明显增加;自90年代起全流域的春季、夏季降水明显增加,而近5年秋、冬季增湿迅速;近5年平原区的秋、春季以及冬季降水增加明显,高原区却以夏、秋季增湿最明显.②喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年气温与降水量都呈显著的线性增加趋势.平原区的秋、冬季气温显著上升,冬季最明显,夏季呈不显著的下降趋势;平原区的四季降水呈不显著的上升趋势.帕米尔高原的夏、秋、冬季气温呈显著的上升趋势,秋季最明显;帕米尔高原的四季降水呈上升趋势,只有夏季的增湿趋势较显著.③喀什噶尔河年径流量(3站合计)近47年来呈显著的线性上升趋势,以3.0%·(10 a)-1的速率增加.流域内3条河流情况有所不同,克孜河径流量的线性增加趋势最明显,而盖孜河呈不显著的下降趋势.     

1961-2014年黄土高原地区降水和气温时间变化特征研究

降水和气温是影响黄土高原地区生态建设的关键气象要素。以黄土高原73个气象站1961-2014年降水和气温实测资料为基础,采用Mann-Kendall法、Hurst指数和小波分析等方法,研究了降水和气温时间变化特征。结果表明:黄土高原地区年、春、夏及秋季平均降水量年际变化趋势均不显著(P>0.05),但冬季以1.41mm/10a的倾向率显著上升(P<0.01),且在1971年发生突变。年、春、秋、冬季平均气温均呈显著上升趋势,且突变时间发生于20世纪80年代中期和90年代中期。73站中,73.9%的站表现为朝着暖干化方向发展,19.2%的站呈现暖湿化态势,但冬季整个黄土高原暖湿化现象明显。降水量具有5a的第一主周期,气温存在13a的第一主周期。     

1965-2012年新疆北部地区气候变化及其对北极涛动的响应

近年来,增温增湿趋势影响着新疆北部(以下称北疆)的生态系统与农牧业发展,有必要对北疆气候变化及其归因进行深入剖析.根据北疆地区23个台站月平均气温、降水资料和北极涛动指数(AOI)标准化序列资料,采用线性倾向估计、累积距平、滑动t检验、相关分析、小波变换等统计方法,分析了1965-2012年北疆地区气温与降水的变化特征及其对北极涛动(AO)的响应.结果表明:①北疆年平均气温与年降水量变化呈上升趋势,线性倾向率分别为0.41 ℃·(10a)-1及11.26 mm·(10a)-1;二者发生突变时间分别在1988年和1986年前后;突变后,北疆春、秋、冬季增温显著,夏季气温增幅不明显;北疆降水量各季都有所增加,且以冬季增幅最大.②北疆气温、降水与AOI的变化周期具有一定程度的相似性:冬、夏季气温及降水与AOI在准3 a尺度周期上有很好的频域对应关系.③北疆冬季气温序列与AOI相关性较高;北疆冬季气温、降水与AO变化在多个周期尺度上呈显著相关且滞后0.5 ～1 a,说明AO变化对北疆气温和降水具有实际预报价值.     

1901-2013年塔吉克斯坦极端降水事件时空变化特征

根据Climate Research Unite(CRU) 1901-2013年最新0.5.×0.5.网格点的逐月潜在蒸散量和降水数据,.运用趋势分析法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析法,探究了塔吉克斯坦过去113 a极端降水事件的特征及其区域差异.结果表明:①过去113 a,塔吉克斯坦年、春季、秋季和冬季的极端降水事件都呈增加趋势,其增势分别为:0.33次·(10a)-1、0.15次·(10a)-1、0.07次·(10a)-1和0.20次·(10a)-1,而夏季呈轻微的减少趋势;年和四季都发生了明显突变,且存在变化周期.②东部的戈尔诺-巴达赫尚自治州年、春季、秋季和冬季的极端降水事件发生频次相对较高,哈特隆州西南部和索格特州西北地区极端降水事件发生频次相对较低;而夏季极端降水事件在戈尔诺-巴达赫尚自治州西部、索格特州的北部地区和哈特隆州的东部发生频次较高,在塔吉克斯坦最西部和东部则发生频次较低.在塔吉克斯坦的哈特隆州和中央直属区的东部,以及戈尔诺-巴达赫尚自治州的极端降水事件增势最为明显.     

气候暖干化对环县土壤贮水量的影响

通过对干旱半干旱区环县近38年(1971～2008)来的气温、降水分析发现,环县气候暖干化明显,年平均气温增高,增幅为0.0385℃/a,增温幅度远高于全国近40年增温幅度(0.004/a);气温年代变化以80年代到90年代上升幅度最大;季节变化以春季、冬季增温最为显著,夏季、秋季增温缓慢.年降水量呈略减趋势,逐月降水量变化不一致,6月、9月降水量呈显著增加,7月、11月呈显著减少,其它各月正常或略减变化;年代变化,70到80年代呈现增加,80到90年代减少,90到2000年来呈现增加;从80年代以来,春季降水呈显著减少,表明春旱明显,夏季、秋季和冬季的降水随年代不同有增有减,变化趋势不一.近26年(1983～2008)来,0～100 cm土壤贮水量呈升高趋势变化,年增幅为0.5586 mm/a.其中,春季和秋季呈递增变化,增幅分别为0.941 mm/a、0.5164 mm/a;夏季呈现减少趋势;不论是在干旱年、多雨年、或是不同年代情况下,一年中土壤贮水量的低值区总是出现在作物旺盛生长时期的6月份,而高值区总是出现在秋季,而不是出现在降雨量最多的夏季;气候暖干化对耕作层30 cm以上土壤贮水量影响明显,年景不同,土壤贮水量差异较大.     

全球变暖对宁夏六盘山区气候的影响

在全球气候变暖的背景下,宁夏六盘山区四季和年平均气温各年代均呈递增的趋势,尤其是20世纪90年代以后增暖明显。年降水呈波动式变化趋势,冬季降水增加明显,夏季和年降水增加缓慢,各年代中冬季、夏季、秋季和年最多降水均出现在气温偏暖的21世纪初,气候有从暖干向暖湿转变的趋势。四季和年蒸发量的变化趋势基本一致,21世纪初均呈减少的趋势。总体而言,气温升高、降水增多、蒸发减少的气候条件,有利于气候向暖湿化方向转变,有利于减少地表水分的损失、恢复植被、涵养水源,能更好地调节周边的气候。     

新疆石河子地区近40 a来气候变化特征分析

利用1961-2001年石河子地区的气象资料,分析了40 a来气温、降水、日照的变化特征,结果表明:石河子地区的年、冬季、夏季气温总体呈上升趋势,20世纪60-70年代,年、冬季、夏季气温呈降低或不变的趋势,80-90年代气温呈增加趋势,80年代冬季升温比夏季升温明显,而90年代夏季升温比冬季明显;降水总体呈上升趋势, 降水增长率为10.6 mm·(10 a)-1, 90年代平均降水比30 a均值偏多20.8%;年平均日照时数总体呈下降趋势,但下降趋势不明显,日照时数的减少率为-9.2 h·(10 a)-1.充分表明,石河子地区气候正在趋于暖湿化,日照时数总体变化较为稳定,这对本区发展农牧业具有积极的作用.     

山东省近54年的气候变化特征及旱涝灾害响应分析

根据山东省33个气象站点1960—2013年的气温和降水资料,运用趋势线法、Mann—Kendall突变检验、Z指数法、马尔可夫模型等方法分析了山东省的气候时空变化及旱涝灾害响应特征。结果表明:(1)山东省的气温总体处于上升趋势,春、夏、秋、冬季都有增温趋势,冬季最为明显。20世纪90年代以来升温显著,气温突变点是1991年,1991年前为冷期,后为暖期。在空间上,年均温呈现出从东向西递增的变化规律,气温倾向率空间变化相反。(2)山东省的降水量总体呈现减少趋势。夏季降雨量减少幅度最大,春冬季有增湿现象。在空间上,年降水量呈现出从东南向西北递减的趋势,降水倾向率空间变化相反。(3)气温突变后,极端旱涝事件减少,正常和偏旱事件增加,山东省的状况由以涝灾为主转变为以正常和旱灾为主。旱灾在空间上由东南向西北加重,涝灾相反。运用马尔可夫模型预测,近时期2014—2022年,山东省的旱涝状况以正常状态概率最大,在较远的未来年份预测中,正常状态概率也大于旱灾和涝灾状态概率。