贵州1960-2016年气温时空变化特征

气温是气候变化研究中最主要的构成要素之一,对区域生态环境有着重要的影响。运用线性倾向率、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法对贵州省19个气象站近57年温度资料进行了年与季节尺度变化特征分析,结果表明:贵州近57年年和季节温度均呈现明显的波动上升趋势,年升温速率0.13℃/10 a,春季、夏季、秋季、冬季升温速率分别为:0.11℃/10 a,0.09℃/10 a,0.18℃/10 a,0.17℃/10 a,进入21世纪后升温进程加速,但在空间分布上差异性显著,气温升温区域与降温区域交替并存;年均温和秋季气温在2001年发生突变,春季和冬季均温分别在2005年、1987年发生突变,突变前后温度变化差异较大,夏季气温未检测到突变现象;另外,贵州气温变化周期性特征并不明显,缺乏能量较大、信号稳定的全时域周期振荡;冬季温度周期性变化特征较为复杂,呈现出5~7,10~15 a等多个时间尺度的周期特征。     

1959-2009年秦岭山地气候变化趋势研究

以秦岭山地39个气象站点1959—2009年近50a来的气温、降水资料为基础,分析研究了秦岭南北坡半个世纪气温与降水的变化趋势及特征。结果表明:(1)近50a来研究区气温总体上呈增加趋势,北坡气温倾向率为0.24℃/10a,南坡为0.15℃/10a;20世纪80年代中期以后,年均温呈极显著的增加趋势,特别是北坡地区气温倾向率高达0.74℃/10a,1993年后秦岭地区气候暖化趋势显著。(2)近50a来除夏季季均气温呈微弱的减少趋势外,研究区春、秋、冬3季均温均呈极显著的上升趋势(p<0.01),尤以冬、春两季平均气温上升更为显著;但1983—2009年27a间秦岭夏季气温呈上升趋势。(3)在50a尺度内秦岭北坡年均降水量在增加,而南坡年均降水量在减少,导致南北降水量差值减少;但近15a来秦岭南北坡年均降水量均有所增加,且北坡降水量增加速度更快(230.4mm/10a),说明秦岭北坡地区气候有暖湿化趋势。     

近50年来河南最高最低气温的非对称性变化特征

利用河南50个气象站点1959-2008年50a的气温资料,分析了河南区域年最高、最低气温及日较差的时空变化特征。结果表明：①1959-2008年河南区域年平均最高、最低气温在时间变化上为非对称性增长,年平均最低气温变化倾向率为0.237℃/10a;年平均最高气温变化倾向率为0.053℃/10a,前者增温幅度约为后者的4.5倍。②年平均最高、最低气温变化速度在空间分布上多数地区也呈不对称现象,最低气温在河南西北部和东南部的周口、漯河部分地区升温快,最高气温在西部的洛阳地区升温较快,而其它地区相对较慢,最终使气温日较差在东部和西北部减小幅度较大。③年平均最高气温在20世纪80年代最低,本世纪以来的8a最高;年平均最低气温在60、70和80年代均较低,本世纪以来的8a最高;年平均气温日较差在60年代最大,本世纪以来的8a最小。④年平均最高气温没有明显突变点,年平均最低气温在1997年发生突变,年平均气温日较差分别在1974年和1980年前后发生了突变。最高、最低气温变化速度不同以及突变点不一致,最终导致了气温日较差在突变点上的不一致。     

近50年淮河流域气温时空变化及其与PDO的关系

气温的变化是造成自然景观和生态环境改变的主要因素之一。利用淮河流域1965-2016年67个数据序列完整的气象站日平均气温、最高气温、最低气温数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、皮尔逊相关系数、连续小波（CWT）、交叉小波变换（XWT）和小波相干谱（WTC）等方法分析了流域气温时空变化特征以及流域年平均气温和PDO（太平洋年代际涛动）的周期特征。结果表明:在时间尺度上,淮河流域年平均气温、最高气温和最低气温在1965-2016年均存在不同程度的上升,年平均最低气温增幅最为明显;空间上流域气温从南向北呈现递减趋势,不同地区的增温趋势略有不同,东部沿海地区平均气温的升温幅度高于西部内陆地区,流域西南部年平均最高气温的升温趋势比较明显,西北部年平均最低气温升温趋势比较明显,年平均气温的突变主要发生在1996年,而年平均最高气温和年平均最低气温的突变时间则略早于年平均气温（1992年）。淮河流域年平均气温存在1.3~5.5 a尺度的年际振荡周期,与PDO指数的振荡变化相似。淮河流域气温也随着PDO冷暖相位的转变发生了相应的变化。     

陕西省不同农业种植区热量资源的变化特征

利用陕西96个气象站1971-2013年气象观测资料,将陕西省分为4个农业种植区,采用线性倾向估计法、累积距平、t-检验和GIS技术等方法对各区及全省范围近43a来热量指标包括平均气温、极端气温、≥0℃和≥10℃界限温度有关指标的变化及分布特征进行分析。结果表明：近43a,陕西全省范围内年、季平均气温均呈显著上升趋势（P＜0.05）,春季增温最快(0.4℃-10a-1),且各热量资源要素与气温极显著正相关 (P＜0.01)。关中平原春季平均气温增幅最大,且各区突变时间一致;榆林北部风沙区夏、秋、冬和年平均气温增幅最大,且夏季平均气温突变时间最晚。陕南浅山丘陵区年、季平均气温增幅均最小,且秋、冬季平均气温突变时间最晚。陕西≥0℃和≥10℃初日普遍显著提前,终日变化不显著。≥0℃和≥10℃初日提前幅度最大地区分别为关中平原和榆林北部风沙区。受初日提前和终日推后的共同影响,陕西≥0℃和≥10℃持续日数和积温分别以3.5d-10a-1、2.4d-10a-1、90.3℃-d-10a-1和74.9℃-d-10a-1的倾向率显著增加,其中关中平原区增幅最大。冬季平均气温突变时间最早,为1987年,其它热量资源要素均在20世纪90年代中后期发生突变,突变后≥0℃和≥10℃积温等值线明显西移,关中平原热量资源增加最多且最快,陕北黄土高原变化较小。     

1964-2017年秦岭山地降水时空变化特征及其南北差异

为了明确秦岭山地降水时空变化的特征,为秦岭生态环境保护提供气候依据,基于秦岭地区1964-2017年32个气象站的逐月降水数据资料并采用AUSPLIN插值法将其转为区域面上数据,结合小波分析、趋势分析等方法,研究了不同时空尺度下秦岭山地1964-2017年降水变化特征及其南北差异性。结果表明:(1)近54年秦岭全区年均降水量呈减少趋势,速率为-11.95 mm/10 a,降水变化存在明显的周期性及显著的空间差异,降水主要集中在中南部。(2)季尺度上,近54年秦岭山地的降水变化存在显著的季节差异,空间上尤以春季在高海拔区的减少趋势最为显著。(3)秦岭山地降水变化存在着明显的南北差异,近54年北坡年均降水呈减少趋势,平均速率为-7.1 mm/10 a,南坡则呈增加趋势,速率为35.1 mm/10 a;气温突变前,北坡降水变化趋势不明显而南坡以增加趋势为主;气温突变后,南北坡均以增加为主,而北坡全区均呈增加趋势。54 a来,秦岭以南地区降水强度大,夏冬两季容易导致干旱、极端降水等自然灾害,进而对生命财产安全造成威胁,应增强旱涝灾害的预防。     

1961-2008年陕西省年际气温和降水区域性变化特征分析

采用陕西省1961-2008年63个测站均一化订正后的气候资料,分析了陕西省不同区域近48a来的气候变化,结果表明:年平均气温近48a上升趋势明显,在1993年前后发生突变,突变前后年平均气温显著上升了0.8℃,上升幅度呈由南到北逐渐增强的趋势;冬、春季气温在突变后上升最为明显,升温幅度较大区域分别为长城沿线风沙区和渭河河谷平原区,年平均最高气温在1990年以后迅速升高,最低气温在2000年开始迅速升高;全省年平均降水呈明显的减少趋势,年平均降水的线性减少率为19.6mm/10a,秦岭南麓浅山区、汉江河谷平原及巴山区年平均降水的减少趋势比较明显。1980年前后和2000年前后为暴雨多发期,但中、大雨的总日数呈明显减少。     

新疆近54年气温和降水变化特征

利用新疆50个气象站1960—2013年的月、年的平均气温和降水量资料,采用线性倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall法等方法,对新疆近54a来的气候变化和突变现象进行了研究,利用反距离插值法分析新疆气温和降水的空间分布。结果表明:近54a来,新疆年平均气温变化在6.2~9.0℃,年平均气温在波动中逐渐上升,气候倾向率0.32℃/10a,其突变发生在1965年和1977年。新疆各站点多年平均气温为0.95~14℃,整体上表现为由南向北降低的趋势,南疆的气温最高,依次为天山山区,北疆的气温最低。新疆年降水量变化在93.20~205.80mm,整体上呈现上升趋势,气候倾向率为8.23mm/10a,新疆年降水量突变发生在1963年、1975年、1978年和1980年。新疆各站点多年降水量为34.20~261.00mm,整体上表现为由南向北增多的趋势,北疆的降水量最多,其次为天山山区,南疆的降水量最少。     

广东地区平均气温的时空变化特征

利用广东37个地面气象观测站1960-2009年逐月、逐年平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验等方法对近50a来平均气温变化的时空特征进行分析,以了解广东各地气温变化特征,为广东气候资源的合理开发利用提供依据。结果表明,广东年和四季平均气温自20世纪80年代开始上升,增加速率为0.20℃/10a（P〈0.05）,四季中冬季气温上升对增温贡献最大,变化速率达0.34℃/10a（P〈0.05）。广东各地气温变化情况不一致,珠江三角洲及东南部沿海是广东升温最明显区域,增温速率为0.25～0.40℃/10a（P〈0.05）,冬季增温速率更高,达0.43～0.55℃/10a（P〈0.05）,同时,该地区发生增温突变的时间也较早,普遍出现在20世纪80年代后期;广东的北部地区温度变化较不明显,其中东北部偏北地区春、夏季甚至出现平均气温下降现象,除冬季外,其它季节增温突变检验结果不显著。     

1960-2012年淮河流域极端气温变化特征

基于1960-2012年淮河流域28个气象站点的逐日最高气温和最低气温观测资料,选取12个具有代表性的极端气温指数,采用线性倾向法、Mann-Kendall法和小波分析法研究淮河流域极端气温指数的变化特征.结果表明:(1)研究区冷夜、冰冻、霜冻曰数分别以4.08、0.78、5.10d·10a-1 (P＜0.05)的速率下降,暖夜、夏季、热夜分别以1.87、2.08、2.82 d·10a-1 (P＜0.05)的速率上升,日最高(低)气温的极小值、日最低气温的极高值的变化率分别为0.34 (0.62)、1.80℃·10a-1 (P＜0.05),而冷昼、暖昼以及日最高气温极高值的变化并不显著.(2)28个气象站点极端气温指数的变化在空间分布上存在着较大的差异,冷指数中冷昼、冷夜、冰冻和霜冻曰数(日最高和最低气温的极低值)在淮河中下游地区的降幅(升幅)较大,上游地区站点的变化则相对较小.暖指数变化较大的站点主要分布在流域的东部和南部地区,西部与北部地区站点的变化不够明显.(3)冷指数的突变主要发生在20世纪80年代,而暖指数的突变则主要发生在2000年左右,与冷指数的突变相比,暖指数的变化表现出后延性、稳定性和持续性的特征.(4)冷、暖指数分别存在着4类和3类尺度的时间变化规律,暖指数的周期变化较冷指数更具稳定性,尤以10a时间尺度下的周期变化最为典型.     

东北地区不同时间尺度下气温和无霜期的变化特征

利用东北三省71个气象站点1961-2012年地面气象观测资料,分析年代、年、季、月、旬各级尺度下气温和无霜期的变化特征。结果表明：气温和无霜期等值线存在年代际北移的现象,1980-1999年气温和无霜期增幅最大,与1961-1979年相比,3℃温度等值线北移约1个纬度,气温高于3℃的面积增加了1.14×10.5km2,无霜期155d等值线北移2～4个纬度,无霜期大于155d的面积增加了2.02×10.5km2。1961-2012年东北地区温度升高速率为0.30℃10a-1,冬季增幅最大（0.47℃10a-1）,夏、秋季增幅较小,无霜期增加速率为3.5d10a-1,初霜日推迟8.1d、终霜日提前9.8d。2月气温增幅最大（0.8℃10a-1）,是造成冬季气温增幅大的主要原因,2月下旬（第51-60天）气温气候倾向率达到峰值,约1.00℃10a-1,水汽含量变化可能是产生这一现象的主要原因。     

1961-2014年华北平原二十四节气热量资源的时空分布变化分析

通过推算历年二十四节气的划分时间,利用华北地区63个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,分析每个节气期间平均气温、最高/低气温、≥0℃积温的线性变化趋势;基于春分、秋分日计算分析研究区各站点无霜期的终/始日与春分/秋分日差值和无霜期≥0℃积温的时空分布变化特征.结果表明,华北平原气温(平均、最高、最低)最高为大、小暑节气,最低为小、大寒节气.无霜期由北向南递增,终霜日平均发生在春分节气,沿纬度方向由南向北推迟,初霜日平均发生在霜降节气,沿纬度方向由南向北提前.1961-2014年华北地区二十四节气内热量资源(气温、≥0℃积温)均呈现上升趋势,冬春季的节气升温幅度大于夏秋季.雨水节气平均气温、最高、最低气温增幅在二十四节气中最大,分别为0.63、0.74和0.53℃·10a-1.最低气温增幅大于平均气温和最高气温,对气候增暖的贡献较大.近54a来研究区无霜期内≥0℃积温平均增加442.8℃·d.气候变暖同时延长了华北地区的无霜期,研究区无霜期气候倾向率平均为3.9d·10a-1,该变化由初/终霜日的变化共同作用引起,且春季终霜日提前(气候倾向率为2.1d·10a-1)比秋季初霜日推迟(气候倾向率为1.9d·10a-1)更明显.     

气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势。上述各要素分别于1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。     

辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响

利用辽西北地区23个气象站1961-2010年逐日平均气温和降水量数据,基于Thornthwaite Memorial模型计算其农业气候生产潜力,通过线性趋势分析、MannKendall突变检验等方法对该区域多年平均气温、降水量和气候生产潜力的时间变化趋势及空间分布特征进行分析,研究农业气候生产潜力对气候变化的响应。结果表明：（1）50a来辽西北地区年平均气温气候倾向率为0.28℃·10a-1（P<0.01）,增温极显著,1987年气温发生突变;（2）50a来辽西北地区年降水量呈波动变化,线性变化趋势不显著,空间分布差异大,降水量呈减少趋势的地区占82.6%;（3）辽西北地区气候生产潜力的时空变化特征与降水量变化相似,其时间变化趋势不显著,气候生产潜力下降的区域占全区的43.5%;（4）气温和降水对农业气候生产潜力的影响作用明显,并以降水的影响为主。气温和降水的组合变化,可以解释气候生产潜力变化的95%以上,暖湿型气候对作物生长最有利,冷干型气候对作物生长最不利;（5）50a来,粮食产量与气候生产潜力的相关性不明显,但两者的波动特点相似,其气候利用率逐年代增加,研究区未来仍存在作物可能增产空间。     

1961-2007年鄱阳湖周边地区气温变化趋势分析

基于鄱阳湖周边10个气象观测站的日平均气温、日最高气温和日最低气温的观测资料,利用Mann-Ken-dall(M-K)趋势分析法和Pettitt-Mann-Whitney突变点检验法,分析了1961-2007年鄱阳湖周边地区气温序列的变化特征。结果表明:(1)鄱阳湖周边地区日平均气温、日最高气温和日最低气温的年均值呈上升趋势,日最低气温的年均值增温幅度最大(0.25℃/10a)且显著性水平高,日平均气温的年均值次之,日最高气温的年均值增温趋势显著性较低;(2)日平均气温和日最低气温的冬季均温不仅突变时间开始早、显著性水平高,而且增温幅度也是最大的,春季均温、秋季均温次之,而夏季均温变化均不显著;(3)对比分析发现(1971-2004年),鄱阳湖周边地区增温趋势与全国及全球一致,但升温幅度(0.33℃/10a)高于全国的升温幅度(0.21℃/10a),也明显高于同期全球平均的升温幅度(0.15℃/10a)。     

海南岛农业气候资源的时空变化特征

基于海南岛18个气象站1961-2010年的气温、降水量、日照时数等观测资料,分Ⅰ（1961-1980）、Ⅱ（1981-2010）两个时段计算与农业生产密切相关的年平均气温、1月平均气温、不同界限温度的积温、全年及≥15℃和≥20℃界限温度生长期间的日照时数、湿润度等光热水指标的年平均值和各指标1961-2010年的气候倾向率,同时结合海南岛主要种植作物类型,分析各指标的时空变化特征。结果表明：1961-2010年,海南岛各站年平均气温、1月均温和≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温均呈增加趋势,平均增速分别为0.26、0.36℃·10a-1和94.4、130.1、147.4℃·d·10a-1,且大部站点增加显著（P＜0.05）。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ适宜热带作物种植的区域面积扩大、不适宜面积缩小。18个站全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间日照时数的气候倾向率均值分别为-52、-37和-19h·10a-1,大部站点呈减少趋势,其中,全年和≥15℃界限温度生长期间日照时数下降显著的站点所占比例分别为72%和56%,主要分布在北部、东部和南部沿海地区,≥20℃界限温度生长期间对应的比例为33%,主要位于北部。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ日照时数低值区明显扩大,高值区缩小。18个站点全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间降水量的气候倾向率均值分别为40、41和47mm·10a-1,绝大多数站点变化趋势不显著,仅文昌市和三亚市增加显著,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ高值区明显扩大,低值区略缩小。湿润指数分布状况及变化趋势与降水量相似。     

辽宁省凌河流域生长季参考作物腾发量变化及气候要素贡献分析

利用辽宁省凌河流域10个气象站1965-2006年的逐日气象资料,采用FAO推荐的P-M公式计算各站逐日参考作物腾发量（ET0）,在分析生长季（4-9月）各气象要素及ET0变化趋势的基础上,用基于敏感系数的贡献值法探讨各气象要素变化对ET0变化的贡献。结果表明：近42a来,凌河流域生长季ET0以21.46mm·10a-1的速率极显著降低（P＜0.01）,平均值为706.73mm,其中最大值发生在5月,最小值发生在9月;ET0高值区集中在朝阳和北票等地,低值区位于义县一带。研究区生长季太阳辐射以0.293MJ·m-2·d-1·10a-1的速率递减;除阜新外其余各站风速均呈极显著下降趋势（P＜0.01）;在全球气候变暖的背景下,过去42a凌河流域生长季平均气温以0.289℃·10a-1的速度上升,其中4月和9月变化显著（P＜0.05）,7月相对稳定。研究区生长季相对湿度变化不大。敏感性分析结果表明,流域内生长季平均ET0对各气象要素变化的敏感性大小依次为太阳辐射＞相对湿度＞风速＞温度,但在研究时段内,显著变化的风速对ET0变化贡献最大,其次为太阳辐射,温度对ET0变化的贡献最小。太阳辐射和风速变化对ET0变化的贡献在流域西部较大,而在东部较小;温度变化对ET0变化的贡献总体上表现为由流域中部向东西两端递减;相对湿度变化对ET0变化的贡献在空间分布上较分散。     

华东地区≥10℃积温的时空演变特征

利用1961-2013年华东地区86个气象台站的日平均气温等资料,采用趋势分析法、克里金空间插值法(Kriging)、Mann-kendall突变检验以及Pearson相关分析等方法,分析该区域近53a日平均气温稳定≥10℃期间积温、持续日数、初终日以及积温带的变化特征。结果表明：（1）近53a华东地区日平均气温稳定≥10℃积温及其持续日数呈显著增加趋势,气候倾向率分别为89.71℃-d-10a-1(P＜0.01)和2.96d-10a-1(P＜0.05),二者主要受初日提前和终日推迟的共同影响,且初日提前的影响更大。（2）日平均气温稳定≥10℃积温及其持续日数在空间分布上呈现明显的纬度地带性和垂直地带性特征,其变化趋势均呈现自东向西、自中部向南北两端递减的规律。（3）随着全球气候变暖,华东地区气候带的分布呈现明显的北移东扩,其中南亚热带、中亚热带的面积不断扩大,分别向北移动1.2、2.2个纬距;北亚热带约向北移动1个纬距,面积有所减小;暖温带的面积不断减小。（4）华东热量资源对平均气温的响应主要表现在积温的上升、持续日数的增加、初日的提前以及终日的延迟。     

新疆东部地区气候变化及对生态环境的影响

采用线性回归分析以及Mann-Kendall和累积距平等突变检验方法对新疆东部地区1961—2011年的气温和降水两个指标进行研究,从而揭示该地区气候变化的事实及趋势,探讨了其对区域生态环境的影响。研究显示新疆东部地区及各站点年平均和四季平均气温在过去50多年内均呈上升趋势,达0.42℃/10 a,增温率是IPCC第四次报告中全球近50 a增温率的三倍多,高于中国和西北干旱区的增温率,并且在1993年发生增温速度的突变。四季气温中,冬季气温升高对年气温上升贡献最大。新疆东部地区各站点年降水量在研究时段内有增有减,巴里坤站呈较为明显增加趋势,增幅为9.77 mm/10 a,而十三间房站年降水量呈微弱的下降趋势,下降了1.97 mm/10 a,其余各站均有增加趋势,但趋势不显著,并且在1976年发生了增湿突变。新疆东部地区温度升高,降水量增加,总体向暖湿化发展,这种变化对该地区水资源和沙尘暴天气事件等生态环境有重要的影响,具体的影响评估需要进一步研究。