基于GIS的山西省暴雪灾害风险区划研究

为了降低暴雪灾害的影响,利用山西省108个县市1980—2012年的年均暴雪日数、≥5 cm的年均积雪深度日数、最大积雪深度等统计量资料,山西省DEM高程资料和地理信息资料,人口密度、人均GDP、耕地面积比、公路密度等社会经济资料,对山西省暴雪的气候特征进行研究,并从暴雪灾害致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性、承灾体的易损性和防灾减灾能力4个因子的风险区划入手,进行了山西省暴雪灾害综合风险区划。研究结果表明：近33年山西暴雪站次序列主要由4年和3年周期变化波动迭加;各月平均暴雪站次数是3月份最多,4月和11月次之;暴雪日数具有自西北向东南逐渐增多的空间分布特征;长治、晋城、阳泉、晋中等地市的暴雪灾害风险等级最高;运城、临汾南部、吕梁北部及大同西南部暴雪灾害的风险等级最低;对综合风险区划等级结果与历史灾情数据比对以及应用近10年山西省暴雪灾害进行检验,表明风险区划结果具有较高的合理性,可为山西暴雪灾害的防御和评估提供科学依据。     

山西省冰雹天气变化的气候特征分析

掌握山西省冰雹天气的气候变化特征,能为本区域灾害性天气的预报预测提供参考依据,有利于科学地指导工农业生产,达到趋利避害的目的。基于1960—2010年山西省71个国家观测站的冰雹资料,通过求线性趋势、滑动t检验、小波分析等气候统计方法,对山西省冰雹天气的时间和空间变化特征进行详细分析。结果表明：山西冰雹总日数分布呈东部多、北部多、西南部少的格局;1960—2010年71站冰雹总日数变化总体呈下降趋势,无明显的周期性和突变性。山西大部分站点年冰雹日数呈下降趋势,夏季6—8月是冰雹的高发期,约占全年冰雹的67%。各月冰雹日数的空间分布特征不尽相同。五台山是冰雹极易发生区,山区冰雹日数月际变化量明显大于盆地。一天中93%以上的冰雹开始在11—20时,结束在11—20时。99.6%的冰雹持续时长不超过1 h;80.6%的小时内冰雹持续不足10 min。     

近55年洞庭湖区雾和风的时空特征

为预防和减少因气象灾害导致的各种航运交通事故发生。利用洞庭湖区18个气象站1960—2014年雾、风资料,对其时空变化和驱动因子进行分析和探讨。结果表明:近55年来大雾日数显著减少,而轻雾日数极显著增加;大风日数、平均风速均极显著减小。大雾日数自北向南增加、马蹄形周围山区向中间滨湖减少;轻雾日数西北部和南部为2个高值中心,低值区从东部到西南部呈舌状分布;大风日数、平均风速分布与大雾的空间分布基本相反。大雾日数西北部—中部—东南部呈"减少—增加—减少"的变化趋势;轻雾日数大部分站显著增加,但增加幅度区域性不明显;各站大风日数均显著性减少,减少幅度高值区位于洞庭湖水体周围,低值区位于南部;平均风速绝大多数站点呈显著减小趋势,减少幅度高值区基本位于洞庭湖水体周围。水体热效应、气候变暖变干、人类活动等是导致雾和风的时空特征及其变化的重要驱动因子。     

近55年洞庭湖区雾和风的时空特征分析

为预防和减少因气象灾害导致的各种航运交通事故发生。利用洞庭湖区18个气象站1960—2014年雾、风资料，对其时空变化和驱动因子进行分析和探讨。结果表明，近55年来大雾日数显著减少，而轻雾日数极显著增加；大风日数、平均风速均极显著减少。大雾日数自北向南增加、马蹄形周围山区向中间滨湖减少；轻雾日数西北部和南部为2个高值中心，低值区从东部到西南部呈舌状分布；大风日数、平均风速分布与大雾的空间分布基本相反。大雾日数西北部—中部—东南部呈“减少—增加—减少”的变化趋势；轻雾日数大部分站显著增加，但增加幅度区域性不明显；各站大风日数均显著性减少，减少幅度高值区位于洞庭湖水体周围，低值区位于南部；平均风速绝大多数站点呈显著减小趋势，减少幅度高值区基本位于洞庭湖水体周围。水体热效应、气候变暖变干、人类活动等是导致雾和风的时空特征及其变化的重要驱动因子。     

十二运期间辽宁大风灾害风险评估分析

为了研究大风灾害对于十二运的影响,同时为今后举办此类赛事提供参考依据,利用辽宁省14个比赛城市1981—2012年6—9月的逐日气象资料,采用统计方法对第十二届全运会期间大风灾害风险进行了评估分析。结果表明：辽宁春季大风日数较多,8—9月大风日数较少;平均每年6—9月期间出现大风日数通常为1~3天,最多为8天,6—9月适合举办十二运。通过统计每次出现大风日的站数并进行归一化处理,定量评估十二运期间大风灾害的风险,得出十二运期间大风灾害风险不同等级的空间分布,结果表明辽宁大风灾害风险呈南北走向分布,南部特别是沿海地区大风风险大,可能对一些室外体育比赛产生影响。     

山西省雷暴天气变化的气候特征分析

掌握山西省雷暴天气的气候变化特征,可以为该区域灾害性天气的预报预测提供参考依据,更有利于科学地指导工农业生产,达到趋利避害的目的。基于1960—2010年山西省71个国家观测站的雷暴资料,通过求线性趋势、滑动t检验、小波分析等气候统计方法,对山西省雷暴天气的时间和空间变化特征进行详细分析。结果表明：山西雷暴总日数分布呈东北多、西南少的格局;1960—2010年71站雷暴总日数变化总体呈下降趋势,无明显的周期性和突变性。山西大部分站点年雷暴日数呈下降趋势,年雷暴日数呈增加趋势且通过显著性检验的站点仅有4个,主要分布在忻州市的西北部。夏季6—8月是雷暴的高发期,约占全年雷暴的76%;4—5月、9—10月出现的雷暴约占24%;11—3月雷暴发生率很小。各月雷暴日数的空间分布特征不尽相同。3—4月雷暴日等值线由纬向转向径向,呈北少南多、西北少东南多的格局;5—6月雷暴日等值线主要以径向分布为主,呈东北多、西南少的格局;7—10月主要以纬向分布为主,呈北多南少的格局;11—2月雷暴日很少,空间分布特征不明显。雷暴过程的日变化显现80%以上的雷暴过程开始在12—20时,结束在13—21时。各时次结束的雷暴次数变化曲线呈现出副峰型,主峰点在16—17时,副峰点突增在20—21时,21—22时陡降。约60%的雷暴持续时长不超过1 h;约39%的雷暴持续时长在2~6 h;1%的雷暴会持续6~19 h;超过19 h的雷暴基本上没有。     

1965—2015年庆阳塬区气温和降水极端事件研究分析

为了研究庆阳塬区气温和降水极端事件变化的特点及规律，提供防灾减灾科学依据，利用1965—2015年庆阳塬区西峰站的平均气温、日最高气温、日最低气温、降水等观测资料，应用多种方法和指标进行分析。结果表明：（1）庆阳塬区年平均降水量539 mm，极端降水阈值22.7 mm，极端降水日数4.8天，极端降水强度36.6 mm/d，暴雨32次。（2）年平均气温9.0℃，极端最高气温29.2~36.4℃，极端最低气温-22.6~-11.3℃，夏天日数65.1天，低温日数125.7天，高温31次。（3）年降水量、极端降水量、极端降水日数及强度均呈减少趋势，年最大日降水量呈不显著上升趋势，暴雨变化趋势比较平稳。（4）年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、夏天日数均呈上升趋势，低温日数减少趋势与年平均气温、极端最低气温出现增温相对应。（5）年降水量与极端降水量之间，极端降水量与极端降水日数和强度之间均呈线性正相关，极端最低气温的升高、低温日数的减少对平均气温的升高贡献最为显著。     

辽河出海口64年降水特性分析

为加大最大连续降水量和最长连续降水日数对地区降水极端事件产生重要影响的认识,以辽河出海口1951—2014年5—9各月的最大连续降水量及最长连续降水日数作为辽河出海口降水特性分析对象,采用一元线性趋势估计和小波分析。结果表明:5—9月最大连续降水总量减少并存在7~8年左右的时间尺度周期;5—9月最长连续降水日总数随时间的推移下降,存在11年左右时间尺度周期;5—9月营口站64年最大连续降水量的波动和最长连续降水日数的减少是产生辽河出海口降水量减少的主要原因之一,而降水的"极端天气气候事件"的发生受7、8、9月最大连续降水量的影响。     

西藏冰雹日数的时空分布特征

为了全面、深入地了解西藏冰雹天气分布特征以及变化趋势,为政府和社会有关部门防灾减灾提供科学依据。笔者基于1981-2010年西藏38个台站的冰雹观测资料,分析了冰雹日数的时空变化特征,发现全区冰雹日数呈东南向西北递增分布,年平均冰雹日数在10天以上的区域主要分布在海拔4000 m以上的浪卡子及高原北部区域,冰雹频发区主要集中在那曲地区。对西藏高原冰雹日数进行EOF分析,表明高原冰雹日数存在着“整体一致型”、“南北差异型”2种空间分布型。每天12-21时是西藏冰雹集中时段,尤其是午后至傍晚尤为显著。全年降雹主要集中在6-9月,其中有6成以上发生在夏季,而11月及整个冬季的雹日不足1天。西藏年雹日呈线性减少趋势的站点明显多于呈线性增加的站数,年雹日具有显著的减少趋势,平均每10年减少7.7天。     

基于信息扩散理论的重庆地区高温风险分析

为了了解重庆地区的高温风险规律,减少该地区高温引起的灾害损失。利用重庆地区34个地面气象观测站的气温观测资料（1981—2010年）,结合信息扩散理论模型,分析了重庆地区的高温风险及成因。结果显示：重庆地区的年平均最高气温、高温日数随时间呈现线性增加趋势;重庆有3个极端高温与高温日数易发高值区;且重庆地区4个区域的高温日数风险差异幅度较大,在高温度数风险概率研究中,重庆4个区域均在36℃时风险概率值达到最大值,黔江所代表区域具有较高的稳定性,高温事件发生的风险概率小;从高温灾害风险空间分布来看,随着高温等级的升高灾害发生的区域面积也相应地减小。基于此,为重庆防灾减灾提供理论依据和参考。     

山西典型高温天气的环流特征与成因分析

本研究旨在提高对山西高温天气形成机理的认识。应用2003—2016 年山西地面气象观测资料及NCEP再分析资料,对山西夏季107 个区域性高温天气过程开展时空分布特征、环流形势特征等的分析研究,并利用高分辨率中尺度数值模式对典型高温个例开展数值模拟和诊断分析,探讨山西区域性高温天气形成的可能原因。结果表明：山西高温的空间分布与地形、纬度等密切相关,高温日数南部多于北部、盆地多于山地;影响山西高温的500 hPa 典型形势包括大陆暖高型、纬向环流型、西太平洋副高控制型、两槽一脊型4 类,其中两槽一脊型高温天气出现的频次最高;大陆暖高影响时山西高温范围最大,西太平洋副热带高压型控制时高温强度最大。高分辨率中尺度数值模式可以较好模拟出地面最高气温的空间分布特征。进一步分析表明：非绝热加热项是大陆暖高型、西太副高型、两槽一脊型导致高温天气的主要原因,温度平流项是形成纬向环流型高温天气的主要因子。     

山西省冬小麦主要发育期特征及其影响因素分析

基于山西省13个农业气象观测站23a以上冬小麦主要发育期观测资料,利用线性拟合、相关分析和积分回归等数理统计方法对其基本特征、变化趋势、影响因素及影响敏感期进行了分析。得出以下主要结论：1)从各主要发育期的多年平均情况看,各站之间以播种期差别最小、返青期差别最大;2)南部和中部冬小麦的播种主要与降水有关,东南部则与气温关系密切;3)越冬开始期以及冬后各发育期随纬度、海拔高度而变,纬度愈高、海拔高度愈高,越冬开始期愈早、冬后各发育期愈晚,而且海拔高度的影响比纬度的影响明显;4)从各发育期的变化趋势上看,拔节期和抽穗期表现为提前趋势,尤其是抽穗期的提前趋势明显,其余发育期变化趋势不明显;拔节期和抽穗期的提前趋势与冬前、冬季和春季的降水量以及日照时数关系不大,主要与冬季和春季平均气温有关;5)不同时期的气温波动对冬小麦拔节期和抽穗期的影响不同,南部冬小麦拔节期和抽穗期的气温敏感期分别为3月上旬-3月中旬和4月上旬,气温每升高1℃可使拔节期和抽穗期分别提前0.6d和0.5d;中部冬小麦拔节期和抽穗期的气温敏感期分别为3月下旬-4月中旬和4月下旬－5月中旬,气温每升高1℃可使年拔节期和抽穗期提前0.5－0.8d和1－2d;东南部冬小麦拔节期和抽穗期的气温敏感期为9月下旬和4月下旬－5月上旬,气温每升高1℃可使年拔节期和抽穗期提前0.5d和1d。     

冬前高温和播期密度对小麦苗期个体及群体生长的影响

在山西临汾采用连续递增密度试验小区设计法，开展了播期密度对小麦苗期个体和群体生长的影响研究。结果表明，在冬前气温偏高的年型条件下，播种密度在225~450万粒/hm2范围内，随着播种密度的增加株高增加，单株茎数、单株次生根数、单株绿叶数减少并存在显著性差异，而主茎叶龄则无显著性差异；播种期在9月24日~10月4日范围内，株高、主茎叶龄和单株次生根3个性状均随播种期的推迟株高降低、主茎叶龄和单株次生根减少，单株茎数和绿叶均为9月29日播种的居多；播种期和播种密度对株高、主茎叶龄、单株茎数、单株次生根数和单株绿叶性状的变异系数影响不同。9月24日和9月29日播种的4个播种量冬前群体均分别不足1200万/hm2和超过了1200万/hm2。本试验达到壮苗和合理群体指标的组合为播期10月4日、播种量225万/hm2     

黑龙江省雷暴空间分布规律及预测研究

笔者利用信息扩散理论对黑龙江省1971-2005年81个气象站的雷暴空间分布特征及变化规律进行分析,并结合GIS制图技术绘成雷暴日数分别为25、30、35、40天的概率区划图,同时应用灰色GM（1,1）模型针对黑龙江省的哈尔滨、大庆、齐齐哈尔等重要城市未来50年发生雷暴日数≥30天的多雷暴天气进行预测,以期通过预报和采取适当对策最大程度减少雷暴灾害对城市的影响。结果表明：（1）35年来,黑龙江省年平均雷暴日数,中部及中南部较多,东部平原地区较少;（2）全省雷暴发生概率最高值区位于中部和中南部,最低值区位于东部。（3）在未来50年里,哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯、大庆出现雷暴日数≥30的多雷暴年份的次数分别为9、7、6、4、8次,其出现的概率值分别为18%、14%、12%、8%、16%。     

山西东南部气候变暖与某些灾害天气的演变特征分析

为了深入研究山西东南部地区气候变暖背景下某些灾害天气的变化规律,笔者应用1971-2010年山西东南部11个气象观测站年平均温度资料,对年际变化特征分析得出气候变暖的存在事实,年平均气温的上升速率为0.3℃/10年。利用年、季及年代平均气温与干旱事件、寒潮、高温日数的趋势演变对比分析,得出结论：气候变暖是灾害天气发生异变的主要原因。随着年代平均气温的升高,干旱事件次数增加;随年际温度趋势的上升,寒潮次数减少,其减少速率为4.8次/10年;秋季气温的升高使得寒潮开始期推后,秋季气温的上升速率为0.23℃/10年,寒潮的推迟速率为15天/10年;春季气温的升高使得寒潮结束期提前,春季气温的上升速率为0.3℃/10年,寒潮的提前速率为10天/10年;高温日数与夏季年代气温的变化趋势一致,从80年代起,随着年代气温的升高,高温日数明显增多。     

近50年海南岛高温日数和热浪的气候特征

利用1966—2015年海南岛18个气象站日最高气温资料,分析了海南岛高温日数、热浪频次和热浪强度的时空分布特征。结果表明:(1)海南岛年高温日数、不同等级热浪频次和热浪强度呈西北多东南少的空间分布,高值区集中在西北部,低值区分布在沿海地区。其中,昌江年高温日数最多、热浪频次并列最多、强度最强;东方和三亚几乎未出现过热浪。(2)近50年海南岛以持续3~4天轻度热浪为主,且全岛平均年高温日数、热浪总频次总体呈显著增长趋势。其中,轻度和中度热浪频次呈缓慢增长趋势,重度热浪频次变化不明显。除重度热浪外,2003年后年高温日数和其他等级热浪频次大多处于偏多年份。年热浪强度增长趋势不显著,但2000年后明显增强。(3)区域变化特征分布不均匀。大部分地区的年高温日数、年热浪和轻度热浪频次增长趋势显著,但年热浪强度、中度和重度热浪频次变化趋势的空间分布不均匀,且绝大多数地区趋势不显著。     

山西省农业碳排放总量及时空特征研究

随着大气中温室气体浓度的不断上升,气候变暖已成为现阶段最迫切的环境问题。以2005—2010山西省农业统计资料和统计年鉴为基础数据,结合研究区内的问卷调查和实地走访,对山西省农业碳排放总量、时空分布特征、构成比等进行研究。结果表明:(1)山西省2005—2010年农业碳排放总量呈逐年递增趋势,年平均增长率为5.36%;(2)山西省各地市碳排放总量较大的3个市是运城、临汾、晋中市,从单位面积排放强度来看太原、晋中、长治的排放强度位列前三;(3)山西省农业碳排放的分布格局呈带状分布,自然、经济的差异都对其碳排放量产生一定影响;(4)从农业碳排放各部分所占比例来看,农田秸秆露天焚烧的碳排放量占到整个农业碳排放总量的50%以上,其次是化肥施用导致的碳排放。研究结果可以为山西省农业温室气体减排提供数据支持和对策建议。     

1959—2018年内蒙古地区热量资源时空变化特征分析

气侯变暖显著改变了内蒙古地区的热量资源,了解该地区的热量资源变化可为作物生产及空间布局提供一定的研究基础。本文基于1959—2018年50个气象站点的逐日平均气温,采用五日滑动平均法探讨了内蒙古地区≥0℃和≥10℃初终日、持续天数以及积温的时空分布特征。结果表明：（1）内蒙古地区≥0℃和≥10℃平均初日分别为3月29日和5月5日,≥0℃和≥10℃初日呈提前趋势。≥0℃和≥10℃平均终日分别为10月28日和9月24日。（2）初日提前和终日推迟显著增加了内蒙古地区的积温和持续天数,积温和持续天数在空间分布上相似,东西部差异较大,其中≥0℃积温在1874~4433℃之间,≥10℃积温在1360~4024℃之间,≥0℃持续天数在168~246天之间,≥10℃持续天数在89~180天之间。≥0℃和≥10℃积温和持续天数呈增加趋势。（3）≥0℃和≥10℃初日与经纬度呈正相关关系,终日、积温和持续天数与经纬度成负相关关系。（4）初终日、持续天数以及积温突变日期主要集中在1991—1996年之间。