新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州大气降水时空变化特征

利用新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州气象观测基本(准)站1960—2011年的降水观测资料,采用线性回归分析、趋势分析、突变检验和小波分析等方法,对降水量变化特征进行分析。结果表明:近52 a克孜勒苏柯尔克孜自治州年降水量均呈现一致的增加趋势。就年际变化而言,平原区阿图什站的降水量自20世纪末增加较为明显;山区乌恰站和阿合奇站降水量呈现快速增加趋势,在进入90年代后各地多极端天气气候事件;阿图什和乌恰站的降水变率较大,阿克陶和阿合奇站降水变率较小,各个观测站四季降水变率均在0.3以下,表明降水稳定;平原站年降水量序列在20世纪80年代末和21世纪初发生了2次明显的突变,突变时间点分别为1987年和2000年,山区站年降水量序列在20世纪90年代初发生了由少到多的突变,突变时间点为1994年;小波分析结果显示:克孜勒苏柯尔克孜自治州平原地区降水存在着3 a、7 a和8 a左右的振荡周期,而山区存在着8 a和4 a左右的振荡周期。     

树轮记录的中天山150年降水变化特征

位于伊犁河谷东端的巩乃斯河源区,是新疆乃至中国西北地区降水最为丰富的地区之一。利用位于巩乃斯河源区的雪岭云杉树轮宽度资料,分析了树轮宽度对山区气候要素的响应关系,发现制约树木径向生长的主要因子仍然是水分条件。利用一元线性回归模型建立树轮宽度标准化年表与巴音布鲁克站和天山积雪雪崩站上年7月到当年6月降水平均值的转换方程,重建了这一区域150年来的降水变化历史,该转换方程的方差解释量达到55.8%,较好地通过了统计检验,重建降水序列与伊犁地区旱灾历史记录吻合。对150年降水序列的变率特征分析表明,降水变率在1910年前后明显增大,表明极端降水事件发生频率增加。研究区降水变化趋势与整个天山山区的降水变化趋势一致,但没有记录20世纪20年代发生在我国北方大范围的干旱事件。     

基于SPI指数的近50a内蒙古地区干旱特征分析

利用近50a逐月降水资料,以标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,详细全面地分析了内蒙古东中西部年际干旱强度、干旱覆盖范围和干旱频率特征及其演变规律.结果表明:近50a来,内蒙古东部和中部总体干旱强度增加但不显著,西部总体干旱强度减弱但不显著.从干旱覆盖范围来看,西部呈略微减少趋势,中部增加但不显著,而东部呈显著增加趋势,且中部和西部以全域性干旱为主,东部以区域性干旱为主.从干旱频率上看,东中西部空间差异性明显.东部轻旱发生频率较高的地区包括海拉尔市东北部、兴安盟、通辽市西部以及赤峰市东部,中旱在大部分地区发生的频率都较高,重旱在海拉尔市局部地区发生的频率较高;中部地区锡林郭勒盟轻旱、中旱和重旱发生的频率都较高;西部大部分地区轻旱发生的频率较高.     

基于CRU资料的中亚地区气候特征

基于中亚地区1971-2000年的CRU资料,利用一元线性回归法,分析中亚地区30 a的气候变化特征。结果表明：土库曼斯坦和乌兹别克斯坦的沙漠地区是中亚最为干旱的地区,也是气温最高的地区。塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦冬季和春季降水多,夏季和秋季降水少,气温变化幅度相对较小。哈萨克斯坦的降水呈现西多东少,且主要集中在夏季,气温变化幅度较大,且西暖东冷。中亚地区气温年较差较小。新疆与中亚五国的气候有明显差异,新疆降水主要集中在夏季的天山山区,气温增暖明显,最高和最低气温与中亚西部的变化趋势相反。     

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。     

新疆北部地区春夏季干旱的区域性和持续性特征

基于1961-2007年36站的逐日降水资料,分析新疆北部地区春、夏季干旱的区域性和持续性特征。结果表明：新疆北部春、夏季干旱发生较为频繁,尤其在北疆西北部地区,春旱平均3 a一遇,夏旱为4~5 a一遇。季节间的连旱概率较低,不足10%,主要以月际间的连旱为主,其中2个月的持续干旱次数占干旱总次数的20%左右。进一步的分析表明,春夏之交的5~6月,是2个月连续干旱发生次数相对频繁的时期,北疆西北部地区此类连续干旱事件最多。伊犁河谷、北天山地区和北疆北部春旱较夏旱频繁,春旱以北疆北部发生最多;夏旱3个区域发生频次相似,但北天山地区大旱发生频数较高。3个区域的春、夏季干旱程度均呈减弱趋势,春旱在20世纪90年代中后期、夏旱在80年代中后期处在一个较低的发生期。     

山西春季干旱的特征及成因分析

利用NCEP再分析资料以及山西65个测站的月降水量资料,采用EOF分解和合成分析方法研究了1960-2009年山西春季降水的年际变化、年代际变化异常以及时空特征,并探讨了造成山西春季多雨和干旱的大气环流特征。分析表明：山西北部和中、南部的东部春季降水有增多的趋势,中、南部的西部地区春季降水为减少的趋势,且呈现增加趋势的...     

内蒙古西部地区气候变化特征及影响因子分析

利用内蒙古西部地区8个台站的逐月气温、降水资料,采用线性趋势和Mann-Kendall突变检验等方法,结合大气环流指数、涛动和季风等影响因子,研究了内蒙古西部地区1961-2009年温度和降水的变化特征,探讨了区域气候变化与影响因子的关系。研究表明:1961年以来,内蒙古西部地区气温呈显著增加趋势,增加趋势为0.42℃/10a,冬季对气候变暖的贡献最大;21世纪以来增加最显著,在1990年发生突变。降水量也呈现出明显的增加趋势,冬季的增加趋势最显著,但没有表现出明显的突变特征。内蒙古西部地区气温变化与青藏高原指数、北极涛动指数和西风环流指数有明显的正相关关系,而东亚夏季风的进退以及所携带的水汽是影响该区域降水量变化的主要因素之一。     

西北地区降水特征及变化规律分析

根据我国西北地区降水气候特征研究状况,利用较具代表性的我国西北地区北亚热带、温带驻防的25个空军机场气象台站1970~2000年历年逐时降水资料,从降水量、降水强度、降水时间、降水频率等方面,以气候区划区为区域分析单位,分析了西北地区的降水变化规律和特征。结果表明:西北地区北亚热带、温带年际降水量有从东南和西北两侧向中部明显减少的分布格局。30 a间中温带干旱区东部及其以东地区的降水量呈下降趋势,以西则基本呈上升趋势。降水强度基本表现为上升趋势,强度呈东南大、西北小分布,且以北亚热带湿润区和南温带干旱区南疆区上升速率表现最大。降水时间呈现减少趋势,其分布特点与降水量分布基本上一致,由东南和西北两侧向中间明显减少。近30 a来降水量东降西升,降水小时数、降水频率呈下降趋势,但小时雨强和中雨以上强度降水比重一直呈上升趋势,降水以短时、量大为特征出现的机率在增加,降水的有效利用难度在加剧,这种特征东部比西部要明显得多。青藏高原东侧降水量和降水小时数都处于下降趋势,雨强呈上升趋势,该地区干旱趋势在加剧。但在高原东北侧、北侧这种趋势表现相对要弱一些。     

新疆北部汛期降水的变化特征

基于新疆北部1961-2007年43站逐日降水资料,分析汛期降水的变化特征。结果表明：小雨、中雨和大雨的降水日数和降水强度均呈增加和增强的趋势,大雨日数和强度变化显著,尤其在2000年以后。进一步的研究发现,湿时期（1987-2007年）相对干时期（1961-1986年）,新疆北部汛期的总降水量均是增多的,北疆西北部降水量的增多主要是由于小雨和中雨的增加所致,而天山山区及其北麓,伊犁河谷地区降水量的增多是由大雨增加主导。极端干旱事件呈减少趋势,尤其在近10 a处在低发期,极端湿润事件呈增多趋势。     

Reconstructing the annual precipitation variation since 1899 based on tree-ring width in the western Hedong sandy land of Ningxia

Based on the analysis of the correlation between the tree-ring width of Pinus tabulaeformis and the climate factors in the western Hedong sandy land of Ningxia, a conversion equation between the annual precipitation and the tree-ring width since 1899 was reconstructed. The results of cross verification indicated that the conversion equation is stable and the reconstructed results are reliable. The result of reconstructed annual precipitation showed the remarkable fluctuation of precipitation and dry-to-wet variation before the 1940s. The smaller fluctuation and high frequent changes of precipitation occurred during the period of 1940s-1980s and after the 1980s the change trend of the precipitation became high periodic extent and low frequent. The study found that there were some coincidences with the climate change in Changling Mountains, Helan Mountains and the east of Qilian Mountains. The relatively dry periods in the beginning of 20th century, 1920s to 1930s, the end of the 20th century and 2004 to 2006 in the western Hedong sandy land of Ningxia accelerated the desertification, while the relatively humid period during the periods of the 1910s-1920s, 1930s-1940s and 1990s is favorable to prevent and control the desertification, and to weaken the climate warming and drying. The periods of annual precipitation variation in the western Hedong sandy land of Ningxia since 1899 are approximately 2-4 years, 5-7 years and 10 years.     

树轮记录的酒泉近240 a来6~9月气温变化

利用采自祁连山西部肃南大火烧沟的树轮样本,研制出树轮宽度年表和密度年表。通过相关分析发现,大火烧沟的树轮晚材宽度、早材宽度与酒泉6~9月平均最高气温存在显著的负相关,由此可较好地重建酒泉地区近240 a来6~9月平均最高气温,交叉检验表明重建结果是稳定可靠的。1768-2007年,酒泉6~9月平均最高气温为26.62 ℃。以过去240 a重建温度的平均值为基准,暖期有: 1786-1836年、1851-1885年、1924-1933年、1959-1967年、1988-2007年;冷期有: 1768-1785年、1837-1850年、1886-1923年、1934-1958年、1968-1987年。温度重建序列具有36.6 a,11.3 a,6.1 a,4.8 a,3.4 a,3.0 a,2.6 a和2.4 a的周期变化,并在1804年、1824年、1852年、1886年、1906年、1934年、1971年和1985年发生了突变。     

利用树轮重建玛纳斯河流域过去289 a降水变化

利用采自天山北坡中部玛纳斯河流域的树轮样本,建立了玛纳斯河流域合成的区域标准化年表。树轮-气候响应分析表明,玛纳斯河流域树木径向生长的主要限制性因子是上年7月至当年6月降水量。进一步利用该年表重建了玛纳斯河流域过去289 a的降水变化。历史降水变化特征分析表明,过去289 a的降水经历6干6湿的阶段变化,并存在着1810、1823、1824、1885、1910、1944、1945年和1977年8个干旱年;具有2.0~2.4 a、3.3~3.8 a、17.4 a、48.0 a和64.0 a变化准周期,并在1780年前后发生了由少到多的突变,在1807年前后与1830年前后发生了由多到少的突变;重建的过去289 a玛纳斯河流域降水变化与天山山区历史气候变化序列有较好的一致性,并且能够代表新疆北部和中亚大部分区域历史降水变化。     

石羊河上游地区树轮年表与NDVI关系分析

在石羊河上游地区选择4个样点,采集160余根青海云杉样芯,经过固定、打磨、交叉定年和测量等工作,建立研究区的树轮宽度年表。利用美国NASA戈达德航天中心的GIMMS/NDVI数据,建立研究区1982-2006年逐月标准化植被指数（NDVI）序列。发现研究区NDVI年内变化为单峰型,5-8月为生长季,年际间变化则有波动减少的趋势。经过相关性分析后发现,树轮年表与非生长季（上一年9月到当年4月）降水呈显著正相关,非生长季[WTBX]NDVI[WTBZ]与非生长季的降水呈较明显负相关。分析NDVI与年表关系后发现,生长季[WTBX]NDVI[WTBZ]与树轮年表相关性较差,而非生长季NDVI与年表相关性较好且为负相关（r=-0.667,p<0.01）。     

近10 a来祁连山植被覆盖变化研究

NDVI作为植被生长状况及植被覆盖度的最佳指示因子,被认为是监测地区或全球植被和环境变化的最有效指标。基于2000-2011年250 m分辨率的MODIS NDVI数据并结合气候资料,采用最大值合成法、均值法、斜率分析法、相关分析法,研究祁连山生长季植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明：祁连山植被覆盖总体上自西向东递增,呈现东多西少的分布格局;植被覆盖变化存在明显的空间差异,表现为中西部植被覆盖增加,增加面积为79 149 km2,占祁连山总面积的52.93%;东部植被覆盖减少,减少面积为22 865 km2,占祁连山总面积的11.09%。近10 a来植被覆盖整体上呈增加趋势,生长季各月植被覆盖整体上呈增加趋势,全球气候变暖导致的降水增加是祁连山植被覆盖增加的主要原因。NDVI与气温、降水的相关性较高并存在一定的滞后性,6、7月NDVI分别与前期1月和前期2月的降水显著相关,相关系数分别为0.788和0.684;8、9月NDVI分别与当月、前期1月的气温极显著相关,相关系数分别为0.825和0.829。     

Tree-ring-based reconstruction of temperature variability(1445–2011) for the upper reaches of the Heihe River Basin,Northwest China

Long-term temperature variability has significant effects on runoff into the upper reaches of inland rivers. This paper developed a tree-ring chronology of Qilian juniper(Sabina przewalskii Kom.) from the upper tree-line of the middle Qilian Mountains within the upper reaches of Heihe River Basin, Northwest China for a long-term reconstruction of temperature at the study site. In this paper, tree-ring chronology was used to examine climate-growth associations considering local climate data obtained from Qilian Meteorological Station. The results showed that temperatures correlated extremely well with standardized growth indices of trees(r=0.564, P0.001). Tree-ring chronology was highest correlated with annual mean temperature(r=0.641, P0.0001). Annual mean temperature which spans the period of 1445–2011 was reconstructed and explained 57.8% of the inter-annual to decadal temperature variance at the regional scale for the period 1961–2011. Spatial correlation patterns revealed that reconstructed temperature data and gridded temperature data had a significant correlation on a regional scale, indicating that the reconstruction represents climatic variations for an extended area surrounding the sampling sites. Analysis of the temperature reconstruction indicated that major cold periods occurred during the periods of 1450s–1480s, 1590s–1770s, 1810s–1890s, 1920s–1940s, and 1960s–1970s. Warm intervals occurred during 1490s–1580s, 1780s–1800s, 1900s–1910s, 1950 s, and 1980 s to present. The coldest 100-year and decadal periods occurred from 1490s–1580s and 1780s–1800s, respectively, while the warmest 100 years within the studied time period was the 20 th century. Colder events and intervals coincided with wet or moist conditions in and near the study region. The reconstructed temperature agreed well with other temperature series reconstructed across the surrounding areas, demonstrating that this reconstructed temperature could be used to evaluate regional climate change. Compared to the tree-ring reconstructed temperature from nearby regions and records of glacier fluctuations from the surrounding high mountains, this reconstruction was reliable, and could aid in the evaluation of regional climate variability. Spectral analyses suggested that the reconstructed annual mean temperature variation may be related to large-scale atmospheric–oceanic variability such as the solar activity, Pacific Decadal Oscillation(PDO) and El Ni?o–Southern Oscillation(ENSO).     

近50年中国天山日照时数变化及其影响因素

采用气候倾向率方法,对天山24个站1960-2009年逐月日照时数进行统计分析,并在ArcGIS环境下通过IDW插值法分析日照时数变化的空间分异。结果表明:近50年天山山区年日照时数表现为极显著的减少趋势,气候倾向率为-32.9 h/10 a,其中春季略有增加,冬季减少最为明显,夏、秋季均为缓慢的减少趋势。20世纪60年代天山年日照时数为正距平,仅春季日照偏少;70年代均为正距平,以秋季最为明显;80年代春、冬季日照充足,夏、秋季日照偏少,年日照时数为负距平;20世纪90年代和21世纪初年日照时数均为负距平,尤其以90年代的冬季最为明显;2000-2009年秋、冬季日照偏少,春、夏季日照偏多,日照时数有所增加。20世纪60年代年日照时数出现了异常偏多年份,90年代发生了异常偏少年份。年日照时数的变化与降水量和云量的多少有关。     

近20年来祁连山区植被变化特征分析

利用1982-2003年8 km分辨率的 NDVI数据集,分析了祁连山区植被覆盖的年、年际、年代变化特征.结果表明:祁连山区植被覆盖总体上自东向西递减,其年变化NDVIm都为单峰型;祁连山区各段植被覆盖的年际NDVIy、年代变化NDVIn趋势有所不同:祁连山西中段植被的NDVIy 变化趋势基本相似,20世纪80年代变化较平稳,90年代变化幅度最大,1995年以后植被明显开始增加,祁连山东段植被的 NDVIy 从1982年开始呈增加趋势,直到1997年以后下降;祁连山西中段1982-1985,1986-1990,1991-1995,1996-2000,2001-2003年5个阶段植被的 NDVIn最大值出现在2001-2003年,最小值出现在1991-1995年,而祁连山东段最大值出现在1996-2000年,最小值出现在1982-1985年;祁连山各段5～9月植物生长期植被的NDVIpy,NDVIpn变化与年的NDVIy,NDVIn变化相似.     

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.     

全球变暖背景下天山地区近地面水汽变化研究

利用天山地区44个站1961-2009年水汽压数据,采用线性趋势估计、距平分析、Mann-Kendall趋势统计突变检验和功率谱等方法,分析天山地区近地面水汽变化及其与区域气候变化的关系。结果表明：天山地区近49 a来水汽总体呈增多趋势,年和四季水汽变化具有年际和年代际差异,最大增多趋势均出现在20世纪90年代中后期至21世纪初,最小值出现在70年代中后期和80年代中期,最大值出现在21世纪初。突变和周期分析得出,水汽年变化与西北地区气候变化趋势具有明显一致性。年降水变化与水汽相关最高,温度和青藏高原指数次之,其他因子相关一般。