1961—2010年中国降水量变化分区及其区域特征

为研究中国近50 a(1961—2010年)降水量变化的空间分区及其区域特征,利用598个气象站1961—2010年逐旬降水资料,计算各站的降水量距平百分率,通过经验正交函数（ROF）和旋转经验正交函数（REOF）对降水量变化进行空间分析,进而对中国50 a降水量变化特征进行分区,同时采用线性趋势分析及5 a滑动平均分析方法,分析了全区及各个分区降水量变化特征。结果表明：根据1961—1990年、1971—2000年和1981—2010年3个时段可分别将中国分成12、11和11个降水量变化区。综合3个时间段降水量变化特征,可将中国分为江淮地区、东北中南部地区、中国北部地区、新疆地区、江南和华南东部地区、黄淮地区、西南地区东部和江南西部地区、东北北部地区、华南中西部、青藏地区、西南地区西部11个区域。通过降水量变化特征分析,近50 a中国降水呈现减少趋势,且存在区域差异。降水量减少幅度最大的是黄淮地区,气候倾向率为-13.9415 mm·10 a^-1,降水量增加幅度最大的是江南和华南东部地区,气候倾向率为23.2075 mm·10 a^-1。     

基于降水量距平百分率的内蒙古地区干旱特征

利用1971-2015年内蒙古地区52个气象站逐月降水量观测数据,采用降水量距平百分率(Pa),从干旱频率和干旱变化趋势率分析了研究区近45 a来干旱时空分布特征。结果表明:从时间变化来看,年降水量呈微弱的下降趋势,并于1998年和2012年发生突变;春季、秋季和冬季降水量变化呈上升趋势,夏季降水量变化呈下降趋势;年尺度干旱主要发生在1999-2011年;季节尺度干旱发生频率为冬旱>春旱>秋旱>夏旱。从空间变化来看,多年平均降水量由东向西呈逐级递减趋势,降水分布地域特征明显,大兴安岭以东地区和巴彦淖尔市西部地区降水变化趋势率较高,呼伦贝尔市西北部、通辽市中南部、赤峰市中部、阿拉善盟西部地区降水变化趋势率较低;发生不同等级干旱的几率为轻旱>特旱>中旱>重旱,各级干旱易发生地区集中在呼伦贝尔市西部、赤峰市中北部、通辽市北部、锡林郭勒盟中西部以及阿拉善盟西部地区。Pa变化趋势率表现为,呼伦贝尔市中东部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部呈上升趋势,即干旱程度减轻;兴安盟南部至鄂尔多斯市、阿拉善盟中西部呈下降趋势,即干旱程度加重。     

近54 a中国西北地区气温和降水的时空变化特征

利用中国西北地区1961—2014年191个台站的逐月气温和降水资料,通过线性倾向估计、滑动平均、累积距平、IDW（反距离空间插值）等方法,研究了西北地区气温和降水的时空变化特征。结果表明：近54 a西北地区平均气温呈波动上升趋势,其中冬季的增温速率最大,极端最高、最低气温均呈上升趋势。降水量也呈上升趋势,尤其是近几年上升速度较快。降水主要集中在夏季,进入21世纪后冬季降水增加。多年平均气温较高区域集中在南疆地区、祁连山东南部,其中升温较明显区域集中在准噶尔盆地和天山地区西南部分地区。降水量表现出东多西少的特征,降水量较多区域集中在祁连山东南部,降水量较少区域集中在南疆地区,其中降水增加较明显区域集中在北疆地区、塔里木盆地的西部地区。从西北地区近54 a气温和降水的时空变化可以看出,西北地区有向暖湿转变的趋势。     

1956～2008辽宁省近53年的降水量变化

利用国家气候中心提供的辽宁省8市8个气象观测站近53年(1956～2008年)的逐月降水时间序列,分别计算了平均降水量、汛期降水量和距平,运用气候倾向率、累积距平法和Mann-Kendall非参数检验法,分析了近54年辽宁省的降水变化特征与趋势,结果表明:1)近53年来,辽宁省的平均降水量呈现下降的趋势,降水日数和汛期降水量也同样表现减少的趋势。2)年代际变化的整体波动不大,从20世纪60年代到2000年以后,辽宁省降水量大致经历了:多-多-少-多-少的过程。3)辽宁省降水量的季节分配很不均匀,除春季降水量呈增加的趋势外,夏、秋、冬三个季节都略下降。其中夏季和秋季存在明显的振荡周期。     

中国西北地区近43年降水资源变化对农业的影响

选取西北地区资料年代较长的171个地面测站1961～2003年历年降水量,深入研究了西北地区降水资源变化特征及其对农业生产的影响。结果表明:年降水量、越冬作物生育期降水量、春小麦生育期降水量和秋作物生育期降水量,1987～2003年与1961～1986年相比,西部增多,东部减少,分界线与黄河走向基本一致。西部呈增多变化趋势,洪水事件频数增多,可利用水资源略有增加,对农业的正面影响增大。东部呈减少变化趋势,干旱频繁发生,尤其是极端干旱事件频数增多,可利用降水资源更加紧缺,对农业的负面影响增大。西北地区冬季降水普遍增多,对土壤保墒、作物安全越冬和春播有利;但是,牧区雪灾增多,影响牲畜安全过冬。     

黄土高原近50年降水量时空变化特征分析

为了揭示黄土高原近年来降水量的时间变化和空间分布特征,以黄土高原区域及周边72个气象基准站1961—2012年52 a逐日降水资料为基础,通过泰森多边形法将各雨量站的降水量展布到整个区域,采用M-K趋势检验法分析年降水的年际、年内时空变化特征。结果显示:(1)黄土高原年降水量时间变化呈缓慢下降趋势,UFK曲线小于0且没有超出置信线。空间上整体呈下降趋势,出现阳泉、榆社站两个显著减少中心,β值分别为-3.3 mm·10a-1和-2.1 mm·10a-1。(2)黄土高原春季多年平均降水量整体呈不明显下降趋势,1961—1963年与1966—1987年降水量呈减少趋势,1963—1966年与1987—2012年呈增加趋势。空间上西部、北部地区大部分呈增加趋势,五台山增加幅度最大,β值为2 mm·10a-1。(3)夏季多年平均降水量呈明显下降趋势,2008年左右为突变点,2008年以后降水量下降显著。空间上整体呈下降趋势,较明显的减少中心有环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值分别为-0.9、-0.9、-0.8、-0.8 mm·10a-1和-0.8 mm·10a-1。(4)秋季多年平均降水下降趋势显著,空间变化与夏季类似,减少中心依然是环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值均为-0.8 mm·10a-1。(5)冬季多年平均降水量整体呈明显上升趋势,空间上降水变化呈缓慢上升趋势,最大上升中心华山,β值仅为0.95 mm·10a-1。     

西北地区气候暖湿化空间与季节差异分析

对我国西北地区气候暖湿化趋势的进一步探讨,有助于深入理解北半球中高纬干旱半干旱区对全球气候变暖的响应这一重要科学问题。利用西北地区1961—2021年127个台站的气温和降水量资料,结合线性趋势、Kriging插值、非参数Mann-Kendall检验等统计学方法,通过分析表明:(1)近60 a西北地区整体呈显著暖湿化趋势。区域升温趋势较为一致,为0.32℃·(10a)^-1,增湿的区域不平衡特征明显,西北西部增湿较东部更早、更稳定和显著,西部主要分布在新疆西北部,而东部增湿主要分布在青海地区;(2)增温与增湿的年代际波动不平衡性突出,西北的气温和降水分别于1993年和2010年发生了突变现象,突变后的增温增湿气候倾向率分别较突变前高0.08℃·(10a)^-1和37.60 mm·(10a)^-1,突变后暖湿化更为突出,并且以暖湿化东扩为主要特点;(3)暖湿化的季节不平衡性分析还表明,西北全域60 a以来,以冬季增暖最为显著,春季次之,但突变发生后东部和西部均调整为春季变暖最为显著;西北西部的冬季降水增加显著,西北东部春季与夏季...     

西北地区东部耕作层土壤湿度近22年变化分析

利用西北地区东部17个测站1981～2002年3～10月固定地点测得0～30 cm土壤湿度资料,分析了近22 a来西北地区东部耕作层土壤湿度的空间变化和时间变化。结果表明:土壤湿度自西南向东北减少;1981～2002年呈现明显下降趋势,20世纪80年代前半期处于峰值;湿度变化大多有5～6 a的周期,1986～1988年为较为一致的干旱时期;春、夏、秋三季中春季湿度最小,秋季最大;22 a中春、秋季湿度下降明显,显著减少区位于陇中。     

西北地区秋季干旱指数的变化特征

利用甘肃、宁夏、青海、新疆4省(区)的137个气象站30年的降水、蒸发资料,确定适合西北地区的干旱指数计算方法,分析中国西北地区秋季降水、蒸发、干旱指数的空间分布、时间演变等特征.结果表明:西北地区秋季平均自然降水从东南到西北依次减少,在甘肃西部、青海西北部、新疆南部有一条东西向的少雨带,是干旱最严重的地方.新疆南部、甘肃西部、青海西部重旱频率最高,平均2年一遇;新疆北部、甘肃南部、青海南部、中旱频率为30%左右,平均3年一遇,轻旱频率30%左右,平均3年一遇.表明西北地区的干旱有明显的地域特征,即新疆中南部、甘肃西部、青海西部为干旱区,新疆北部、甘肃中东部、青海东部和南部为半干旱区.     

近52年新疆吐鲁番市气温及降水量变化特征分析

利用新疆吐鲁番地区气象代表站点1960~2011年的年平均气温,年最高最低气温,平均气温距平以及年降水量等数据资料,分析近52年以来吐鲁番市的气候变化特征。结果表明:吐鲁番市气候明显变暖,年平均气温升高率0.475℃/10a。其中近10年的年平均气温与20世纪60年代平均气温相比增高了1.75℃。2007年是年平均气温历史最高时期,平均气温为16.3℃。吐鲁番市降水量总体上变化趋势不是很明显,年平均降水量的线性变化倾向率为0.225mm/10a,1986年是降水量最多时期,降水量为86.0mm。该地区气温升高以及降水量降低对人类的工农业生产导致了很大的负面影响。     

近50 a中国西北地区东部降水特征

利用我国西北地区东部54个气象站1960-2009年的降水资料,采用M-K检验和小波分析方法,对该地区的降水特征进行了分析。结果表明：① 西北地区东部降水量呈微弱下降趋势,1990年后降水减少趋势更为明显,Ⅱ区降水变化趋势较Ⅰ区更加显著;② 该地区降水频次以弱降水和中等强度降水为主,占降水总天数的70%以上,弱降水频次减少趋势显著;③ 中等强度降水和强降水的降水量占全年降水的75%以上,中等降水的降水量呈减少趋势,是造成年降水量减少的主要原因;④ 小波分析结果显示,年降水、中等降水和强降水序列均存在显著的3 a和5 a短周期,其中Ⅰ区和Ⅱ区的中等降水和强降水小波周期在20世纪70年代之后完全不同,中等降水的减少与70年代周期的变长密切相关。     

我国西北干燥区降水变化规律

利用多种资料并参考已有研究,综合分析、讨论了我国西北干燥区现代降水变化的特征和可能原因,获得如下认识:1在最近半个多世纪,实测记录揭示出西北地区降水量存在较明显的上升趋势,其中西部上升更加显著。进入21世纪以来,全区降水量比20世纪90年代有进一步上升,其前10 a平均降水量比1961年以来任何年代都高,2010年秋季和年总降水量达到有记录以来的最高值。2新疆北部和天山地区树轮气候重建表明,20世纪80年代初期的大气降水增加现象很可能是近200 a未曾发生,但并非史无前例,现代降水量的增加没有明显超过历史时期的最湿润阶段,这样就不排除其仍为多年代到世纪尺度上气候自然振动节律表现的可能性。3根据再分析资料,1979年以来,整层积分的净水汽通量出现较明显增加趋势,但这种增加并非是由西、南和北边界的输入通量增加造成的,主要是东边界输出通量显著减少的结果,同时大气可降水量增加并不显著。因此,实测降水量增加似乎与全球大气水汽含量增加及区域外水汽输入通量变化关系不大,可能是对区域内气候变化与变异响应的表现形式。4已有研究显示,相比华北地区,在过去和未来大气温室气体浓度持续上升条件下,全球和区域气候模式更为一致地模拟出了西北地区降水量显著增加的趋势,暗示西北降水量增加可能是对全球气候变暖的响应,但与近几十年水汽通量趋势变化分析和多数古气候重建结论不完全一致。5区域和局地灌溉面积扩大以及城市发展等"绿洲化"过程,可能显著增加了陆面的实际蒸发量,成为西北地区气象观测站附近降水量增多的重要驱动因子。气候变暖与气溶胶排放引起的山地冰川融化及其河湖水位上升,可能加强了这种局地人为气候效应。6在全球、区域和局地不同尺度的人类活动综合影响下,预计西北干燥区绿洲及其城市和附近局部区域未来20~30 a降水量总体上仍将增多,但这种长期变化趋势很可能与年代到多年代尺度的自然降水变异节律相互叠加,而在新疆北部和天山等地,自然气候演变预示可能进入一个多年代降水偏枯时期,致使未来特定区域和时段的合成降水量变化情景趋于复杂化。     

中国沙漠与治理研究50年

2009年3月是中国科学院治沙队成立50周年.回顾科学院治沙队成立以来,我国沙漠与治理研究的历程,从沙漠综合考察,风沙运动,风成地貌,沙漠形成和演变,农田、牧场和工矿交通等沙害防治,水土和生物资源等合理开发利用,以及现代科学技术在沙漠研究中的应用等,较详细地论述了中国沙漠与治理研究取得的新进展.     

近50年岱海生态与环境变化分析

岱海是我国北方地区的一个内陆湖,历史时期受构造运动和气候变化的影响,湖泊经历多次扩张和收缩,最大水域面积曾达到760 km2。近50年来,随着全球气候变暖及湖区农业活动的加强,岱海的补给水量急剧减少,自20世纪70年代以来,岱海水位持续下降,且下降速度呈现出明显的加快趋势;与此同时,湖水的矿化度不断升高,咸化现象已十分明显;受农业活动和城镇生活的影响,岱海水体的富营养问题也日益突出;其原始的自然环境发生了巨大变化。通过对各影响因素进行分析,结果表明,近50年来岱海环境恶化主要是由人类对流域水土资源的过度开发利用和对污废水的不合理排放造成的,气候变化只是起到了加速强化的作用。     

晋西黄土高原地区近47年降水量的统计分析

利用晋西地区1955~2001年年降水量、月降水量资料,采用线性趋势法和累积距平曲线法分析了该地区近47年降水变化趋势。结果表明:年降水量变化呈减少趋势,降水倾向率为-28.16mm/10a;汛期降水变化也呈减少的趋势,20世纪90年代减少趋势显著;降水的季节变化各季均呈减少趋势;年降水量无明显的突变。     

近50a西北干旱区降水量变化差异分析

利用近50a西北干旱区21个代表站点的逐月降水量资料,通过逐月降水量趋势系数和对西北干旱区降水量变化贡献最大的月份的比较,深入分析近50a西北干旱区降水量变化的差异,从而得到以下结论:(1)降水量变化具有明显的季节差异。西北干旱区春季降水量变化较为复杂;夏季除了新疆西北部降水量减少趋势外,其他地区降水量都以增加为主;秋季形成了从南到北降水量依次增加的格局;冬季在新疆东部、南部和河西走廊的降水量有减少趋势,新疆西北部和柴达木盆地降水量以增加为主。(2)对夏半年降水量增加贡献最大的月份主要在7月,在新疆东部、南部和柴达木盆地。冬半年降水量增加贡献最大的月份主要在3月,在新疆西部、南部地区、河西走廊和柴达木盆地。     

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。     

Precipitation changes in the mid-latitudes of the Chinese mainland during 1960–2014

Based on daily precipitation data from 163 meteorological stations, this study investigated precipitation changes in the mid-latitudes of the Chinese mainland(MCM) during 1960–2014 using the climatic trend coefficient, least-squared regression analysis, and a non-parametric Mann-Kendall test.According to the effects of the East Asian summer monsoon on the MCM and the climatic trend coefficient of annual precipitation during 1960–2014, we divided the MCM into the western MCM and eastern MCM. The western MCM was further divided into the western MCM1 and western MCM2 in terms of the effects of the East Asian summer monsoon. The main results were as follows:(1) During the last four decades of the 20~(th) century, the area-averaged annual precipitation presented a significant increasing trend in the western MCM, but there was a slight decreasing trend in the eastern MCM, where a seesaw pattern was apparent. However, in the 21~(st) century, the area-averaged annual precipitation displayed a significant increasing trend in both the western and eastern MCM.(2) The trend in area-averaged seasonal precipitation during 1960–2014 in the western MCM was consistent with that in the eastern MCM in winter and spring. However, the trend in area-averaged summer precipitation during1960–2014 displayed a seesaw pattern between the western and eastern MCM.(3) On an annual basis,both the trend in rainstorms and heavy rain displayed a seesaw pattern between the western and eastern MCM.(4) The precipitation intensity in rainstorms, heavy rain, and moderate rain made a greater contribution to changes in the total precipitation than precipitation frequency. The results of this study will improve our understanding of the trends and differences in precipitation changes in different areas of the MCM. This is not only useful for the management and mitigation of flood disasters, but is also beneficial to the protection of water resources across the MCM.     

天山北坡呼图壁河流域近313年降水的重建与分析

分析发现,天山北坡呼图壁河流域树轮年表与呼图壁气象站上年8月至当年7月的平均降水相关性较好,最高单相关系数为o.484(a=0.001),且具有明显的树木生理学意义.利用赛热克巴依萨、希热克久热特、喀音萨依的标准化年表能够较好地重建呼图壁河流域近313年的上年8月至当年7月平均降水序列,方差解释量达41%,并通过交叉检验表明重建结果稳定可靠.