南疆和田地区气候变化特征分析——以北部绿洲区为例

应用和田地区六个代表气象站1960-2008年逐月平均气温、降水量和相对湿度资料,采用线性倾向估计、Mann-kendall、累计距平、Morlet小波等方法分析了49a来和田地区气温、降水、相对湿度三要素年及四季的时空变化、突变及周期特性,结果表明:(1)自西向东呈现出气温下降、降水减少、湿度减小的分布规律;(2)气温、降水、相对湿度呈线性增暖、增多、增大的变化趋势,尤以冬季气温增暖、相对湿度增大,夏季降水增多较为明显;(3)气温、降水、相对湿度均表现出明显的年代际和年际周期变化,年际周期尺度较年代际振荡复杂且时期性明显;(4)49a来气温、降水、相对湿度均有突变发生,各要素年、季突变点及突变性有差异;(5)三要素之间,气温与降水、气温与相对湿度成反相关关系,降水与相对湿度成正相关关系。     

渭河流域基流及降雨的多尺度特征和突变分析

基于渭河干流上林家村、魏家堡、咸阳、华县4个站点的1955年-2005年的基流资料及关中地区的降雨资料,采用Morlet函数作为小波函数,对序列结构进行详细剖析,探讨了基流序列的多时间尺度变化及突变特征。结果表明:渭河流域基流的演变过程存在明显的多时间尺度特征,具有19-21a的近似主周期,7a的次周期,周期变化复杂,大时间尺度包含着小时间尺度。且在主周期上基流比降水的周期滞后约2a;从不同时间尺度的小波变换过程推测,渭河流域在未来几年基流量和降雨量都将处于丰的趋势;小波分析的时频局部化特性可展现基流、降水时间序列的精细结构,不仅将随着时间序列变化的周期震荡显现出来,还可以确定其突变点的位置,为短期水文预报提供参考。     

近50年来渭河流域降水变化特征分析

通过对渭河流域21个气象站1951~2005年降水观测资料统计分析,并运用累积距平曲线和信噪比法对渭河流域降水时空分布及变化进行了分析。结果表明:(1)渭河流域降水随海拔高度降低由西向东呈上升趋势,每下降100 m平均增幅约为15.1 mm;(2)自20世纪60年代以来,渭河流域年均降水呈下降趋势,10年平均减幅约为2 mm;(3)经降水变化的突变分析得出近50年渭河流域降水不存在突变年,1982、2003年为渭河流域大的降水转折年。     

近60 a渭河流域降水特征

基于1952-2011年渭河流域天水、宝鸡、武功、西安4个气象站的逐日、逐月、逐年降水量资料,利用线性回归、5 a滑动平均法、Mann-Kendall法以及小波分析,对渭河流域近60 a降水量变化进行趋势、突变以及周期分析。结果显示：渭河流域降水季节分配不均,主要集中在夏、秋两季,春、秋两季降水量呈现明显减小趋势,夏、冬两季降水量变化趋势不明显;各季节降水量年际变化显著;流域内除夏季以外,其他季节均存在突变点;4个站点均存在年总降水量突变点;渭河流域降水量的震荡周期为28~30 a;降水天数呈现减少趋势;小雨降水强度有增加趋势;除西安站外,其余3个站点1976-1990年的暴雨天数最多,暴雨天数年际变化较大。     

三江平原挠力河流域近50年降水时空分布特征

通过非参数检验法(Mann-Kendall)分析三江平原挠力河流域19个气象站点近50年(1956-2004)降水序列的变化趋势,并利用Surfer8.0做出流域降水量及倾斜度β值等值线图,研究该流域降水的时空分布特征。结果表明:时间上,总体上挠力河流域降水以年均1.500mm/a的幅度逐渐减少,其中9月份降幅最大,为-0.439mm/a;同时,夏秋两季(6～11月)降水都是减少的,特别是夏季(6～9月),降幅达-1.485mm/a;此外,流域降水年内分布不均,其中夏季降水最多,占全年降水总量的69.8%。空间上,对于年序列而言,降水大致以七星河流域为中心向下游逐渐增加,同时,龙头站附近出现了降水减少的低值中心;对于季序列而言,挠力河流域春季降水逐渐增加,最大值为0.338mm/a(八五三),而夏、秋、冬季降水逐渐减少,其中夏季降水变化较复杂,秋季降幅均值最大,冬季降幅最小。     

1979—2017年CRU、ERA5、CMFD格点降水数据在青藏高原适用性评估

利用1979—2017年青藏高原131个气象台站实测降水资料,分别从年、季尺度对CRU、ERA5和CMFD 3种再分析降水资料在青藏高原的适用性进行了评估。结果表明：（1）CRU、ERA5、CMFD 3种数据对青藏高原年降水的模拟能力都很强,与观测值的相关系数均超过了0.9,较观测降水量值均偏大;CRU和CMFD的春季降水较为接近观测值,CMFD夏、秋季降水与观测值最接近,3种数据对冬季降水模拟能力均较弱。（2）从降水量分布来看,CMFD数据对青藏高原年、春季、夏季、冬季降水的分布模拟能力最好,3种数据对青藏高原秋季降水的模拟能力具有区域差异性,CRU、CMFD在青藏高原西部的降水与观测值较为接近。（3）从变化趋势来看,青藏高原年、春季、夏季、秋季降水均呈增加趋势,其中夏季增加幅度较大,冬季降水整体呈减少趋势。（4）CRU数据对青藏高原年、春季、夏季、秋季降水的变化趋势与观测值较为一致,其次为ERA5,ERA5冬季降水与观测值较为一致。（5）从偏差分析来看,CMFD数据与观测值的年、季降水偏差最小,最接近观测值。（6）3种数据与站点平均的年、季降水的时间变化序列表明,CMFD的年、春季...     

近50年来乌兰察布市水分盈亏量时空变化特征

基于1970-2017年乌兰察布及周边20个气象站点观测数据,文中利用反距离加权插值(IDW)等分析乌兰察布市水分盈亏量空间变化格局,并结合线性拟合、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法探讨了该区水分盈亏量在年平均及四季多时间尺度上的变化特征。结果表明:(1)1970-2017年乌兰察布市多年平均水分盈亏量整体处于亏缺态势,并呈由南向北亏缺量逐渐增加的分布格局;四季水分盈亏量空间差异较为明显:春季<夏季<秋季<冬季,除秋季外,年平均和其他季节均呈下降趋势;(2)年平均及四季水分盈亏量存在一定周期性,周期振荡大致在20-30a之间,第一主周期分别为10a、6a、9a、7a、和11a;(3)年平均、春、夏、秋季的盈亏量存在突变特征,突变年份分别为1979年、1997年、1998年和2006年附近,而冬季没有显著突变年份。     

泛中亚干旱区气候变化特征分析

利用Climatic Research Unit(CRU)1949—2018年最新0.5°×0.5°网格点月均数据集,主要从EOF分解、小波分析的角度,讨论了泛中亚干旱区近70 a的气候变化特征。结果表明:(1)泛中亚干旱区近70 a降水以1.393 mm·(10a)-1的速率呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势,其余三季为增加趋势,其中冬季最明显[0.834 mm·(10a)-1],同时冬季增温幅度也最大[0.360℃·(10a)-1];(2)降水距平场的EOF分析表明:泛中亚干旱区降水变化趋势呈整体一致性(降水第一模态),西南-东北反向变化特征(降水第二模态),由西向东“-+-”交替分布特征(降水第三模态),3个模态都存在显著的准3 a周期,第一模态还存在5~7 a和准12 a周期,第三模态存在准7 a变化周期;(3)温度距平场的EOF分析表明:温度距平变化表现出整体一致性(温度第一模态),东-西反向变化特征(温度第二模态),第一模态具有显著的准2 a、8~10 a周期,第二模态具有明显的2~4 a、准5 a周期。传统意义上的暖季并没有呈现出比较明显的增温多雨,冷季反而增温幅度更大,降水增加更明显。哈萨克斯坦中部、土库曼斯坦及蒙古国大部干旱化趋势明显,哈萨克斯坦东西两侧、我国新疆北部以及帕米尔高原的部分地方表现出显著的湿润化趋势,我国西北大部地区总体呈弱的湿润化趋势。随着亚洲夏季风的减弱,冷季降水增量高于暖季,这似乎说明亚洲冬季风对泛中亚干旱区降水的影响正在加大。本研究结果旨在加深对泛中亚干旱区气候变化特征的认识,为进一步防灾减灾、合理应对气候变化、坚持可持续发展战略提供科学依据。     

渭河流域多尺度干旱时空特征分析

基于渭河流域23个气象站1959—2014年的实测资料,对比分析了标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)在渭河流域的适用性,得出SPEI的稳定性更佳。继而采用标准化降水蒸散指数(SPEI)研究该流域干旱发生频率与干旱强度,分析了近55年渭河流域不同时间尺度干旱的时空变化特征。结果表明:尺度越大,SPEI波动的幅度越小。渭河流域SPEI在1991年发生突变,1991年后干旱加剧,干旱的发生存在14 a和7 a左右周期变化。年尺度干旱的发生频率呈东高西低的分布,中度以上干旱频率最高的地区为西吉、武功和天水周边,频率分别为14.28%、14.28%、12.5%;季尺度上整体的秋旱相比其它季节的干旱发生频率高,中度以上春、秋、冬三季干旱发生的频率天水盆地均最高,频率分别为21.4%、19.6%和8.9%,中度以上夏季干旱发生频率最高的是平凉,其频率为16.1%;月尺度上干旱强度的分布总体上是由东向西减小,其中干旱强度最大的是南部佛坪地区,干旱强度为30%,天水和海源地区近55年发生连续干旱过程的次数最多,可达22 a,该过程中连续干旱的月数大多为3~4个月,而吴旗站存在一次长达9个月的持续干旱过程。     

关中西部近70年降水序列的分析

以陕西杨陵1932年－2000年降水序列为代表,对关中西部地区降水量的变化趋势进行了分析研究。结果表明,杨陵69a年平均降水量为578．9mm,最大达979．7mm（1958年）,最小仅263．5mm（1997年）。1932年－1958年和1959年－2000年年降水量的气候倾向率分别为89．9mm/10a和－53．4mm/10a。降水序列中存在突变现象,1976年是突变点,突变点后的平均年降水量比突变点之前减少了21．6％。针对20世纪后期降水量减少的趋势,植树种草改善生态环境和采取各种节水措施是关中西部地区工农业生产持续发展的首要问题。