近50年新疆冬季热量资源时空变化

利用新疆101个气象站1961—2010年的逐日平均气温和逐年极端最低气温资料,使用线性趋势和Mann-Kendall法对最冷月1月平均气温、年极端最低气温、冬季负积温和越冬期日数等冬季热量要素变化趋势、突变特征进行分析,采用混合插值法,在ArcGIS平台上完成基于数字高程模型(DEM)数据的各热量要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布式模拟。结果表明：(1) 新疆1月平均气温、年极端最低气温总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的特点,冬季负积温和越冬期日数总体呈现“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的分布格局。(2) 在全球变暖背景下,1961—2010年新疆冬季热量资源呈明显的增多趋势,并且1月平均气温和年极端最低气温分别于19 79年和1980年发生了突变性的升高,冬季负积温和越冬期日数分别于1986年和1998年发生了突变性的减少。突变年前后,1月平均气温和年极端最低气温上升幅度的空间分布总体呈“从东南至西北递增”的格局,冬季负积温减少幅度的空间分布呈“由南向北递增”的特点,越冬期日数减少幅度的空间分布呈“南疆大,北疆小;盆地大,天山和阿勒泰山区小”的格局。     

近40年天山北坡经济带热量资源时空变化特征研究

利用天山北坡经济带11个气象台站1971—2010年年平均气温、无霜期、≥10℃积温的资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、t-检验和IDW插值对天山北坡经济带的热量资源的时空变化特征进行分析。结果表明:近40年天山北坡经济带的年平均气温、无霜期和≥10℃积温分别以0.4℃·10a-1、3.2 d·10a-1及87.2℃·d·10a-1的倾向率上升,并均在20世纪90年代发生了突变,突变年后比突变年前年平均气温增加了1.1℃,无霜期增加了8 d,≥10℃积温增加了239.4℃·d-1,而且随着年代的增加,年平均气温、无霜期和≥10℃积温的增加趋势更加显著。空间上天山北坡经济带的热量资源具有显著的区域差异,年平均气温、无霜期和≥10℃积温均呈现西北部高东部低的分布格局,并随着时间的变化年平均气温、无霜期和≥10℃积温的高值区已由原来的乌苏市、克拉玛依市向西扩展到精河以西广大地区,低值区范围缩小至玛纳斯县、呼图壁县周围一带。中东部地区的昌吉市、米泉市、阜康市等县市的热量资源的增加速率均高于中西部地区,其中昌吉地区热量资源增加最为显著。     

近56年青海省≥0℃热量资源的时空变化特征

利用青海省44个气象站1960～2015年的逐日平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-kendall突变检验以及反距离权重插值(IDW)方法,对青海省近56 a日平均气温稳定≥0℃的积温、持续天数、初日、终日的时空变化规律进行了分析。结果表明:(1)近56 a青海省≥0℃的积温和持续天数分别以64.38℃·10a-1和3.25 d·10a-1的倾向率呈显著增加趋势,二者分别于1998年、1997年发生了突变。二者主要受初日提前和终日推迟的共同影响。(2)≥0℃积温和持续天数大体上均呈现由西南向东北逐渐增加的趋势,高值区主要分布在东部农业区和柴达木地区,低值区主要分布在三江源区西部。(3)与20世纪60年代相比,21世纪青海省≥0℃积温段Ⅱ(500～1 500℃)面积减小了14.06%;≥0℃积温段Ⅳ(2 000～3 000℃)面积增加了16.34%。(4)随着气候变暖,1 500℃等值线呈现出整体向高海拔扩张和向低纬度南移的趋势,且呈显著向西向南的移动趋势。     

近50 a新疆≥0 ℃持续日数和积温时空变化

利用新疆95个气象站1961-2010年的逐日平均气温资料,使用线性趋势分析、累积距平和[WTBX]t[WTBZ]检验以及基于ArcGIS的混合插值法,对新疆近50 a日平均气温稳定≥0 ℃的初日、终日、持续日数和活动积温的时空变化进行分析。结果表明：≥0 ℃的初日在空间分布上南疆早,北疆晚;平原和盆地早,山区晚的格局。≥0 ℃终日的空间分布与≥0 ℃初日大体相反。≥0 ℃持续日数和≥0 ℃积温的空间分布表现为南疆多,北疆少;盆地多,山区少的格局。在全球变暖背景下,1961-2010年新疆≥0 ℃初日总体呈显著提早趋势,≥0 ℃终日呈极显著推迟趋势,≥0 ℃的持续日数和积温分别以2.58 d·（10a）^-1和66.26 ℃·d·（10a）^-1的倾向率呈极显著的增多趋势,并且分别于1997年或1994年发生了突变。但突变后较突变前各要素的变化量具有明显的区域性差异,总体来说,≥0 ℃初日提前幅度的空间分布呈南疆大,北疆小的格局。≥0 ℃终日的推迟幅度呈北疆大,南疆小;山区大,平原和盆地小的特点,≥0 ℃持续日数的延长幅度表现为山区大,平原和盆地小的格局,≥0 ℃积温的增加幅度呈平原和盆地多,山区少的空间分布格局。     

近49年乌鲁木齐地区农业热量资源时空变化

根据新疆乌鲁木齐地区9个气象台站1961～2009年的逐日气温资料,采用线性回归和Kriging空间插值技术,对近49年该地区年平均气温、最冷月和最热月平均气温、年极端最低和最高气温、无霜期、≥0℃、≥10℃持续日数和活动积温、冬季负积温以及作物主要生长期的夏半年(4～9月)气温日较差等农业气候热量条件的时空变化规律进...     

关中近40a冬小麦生育期热量资源变化及影响分析

利用关中10个代表站点1971-2010年气象资料和1986-2010年冬小麦生育期观测资料,采用数理统计方法分析冬小麦生育期热量资源变化及其影响。结果表明:近40a关中热量资源总体呈增加趋势,但年际波动较大,90年代增温较为明显。≥0℃初日呈明显提前趋势,终日略有推后,冬小麦越冬期推后。80年代开始14℃终日推后,18℃终日提前,冬小麦适宜播种期延长。≥0℃积温及日数呈明显增加趋势,越冬期负积温及日数均呈减少趋势。1986-2010年小麦生育期≥0℃积温平均增加180(℃·d)·10a-1,生育期天数减少6d·10a-1。冬前积温≥500℃·d且≤700℃·d保证率达80%的适宜播期为9月28日~10月11日。随着热量资源的增加,冬小麦适宜播期应比传统播期延迟3~5d,利于防止小麦旺长受冻。但实际播期受多种因素影响,应依据实际气候特点播种,提高热量资源利用率。     

近52 a山西气温变化特征

依据山西省1961-2012年17个气象站的逐日气温数据,运用Mann Kendall突变检验法、EOF、线性趋势分析法,对52 a来山西气温异常的时空变化特征进行了分析。结果显示：① 研究时段内山西气温呈波动上升趋势,在1994年发生暖性气温突变;② 山西省气温变化分布场具有明显的空间分异特征,主要表现为全区升温趋势整体一致。受地形影响,气温变化各自形成中心,呈地形影响型以及因受季风、纬度等不同因素影响的南北分布型;③ 山西省极端最低气温与极端最高气温均呈上升趋势,极端最低气温的上升速率高于极端最高气温,说明山西省极端最低气温的上升在全区的气温上升趋势中起主要作用。     

近42a珠穆朗玛峰地区极端气温事件的时空变化

选取西藏珠穆朗玛峰(珠峰)地区5个气象站点1971—2012年逐日最高、最低气温资料,采用反距离权重插值法、线性回归和Mann-Kendall检验等方法,分析珠峰地区极端气温事件的时空变化。结果表明:近42 a西藏珠峰地区极端最高气温、最高气温的极小值、极端最低气温和最低气温的极大值都呈上升趋势,为0.30~0.64℃·(10a)~(-1),以极端最低气温升幅最大。霜冻和结冰日数分别以-4.99 d·(10a)~(-1)和~(-1).24 d·(10a)~(-1)的速度显著减少,主要表现在南坡。生长季长度呈现出明显的延长趋势,为4.81 d·(10a)~(-1)。气温日较差趋于减小,平均为0.08℃·(10a)~(-1)。冷昼(夜)日数明显减少,幅度为-6.54 d·(10a)~(-1)〔-8.87 d·(10a)~(-1)〕;暖昼(夜)日数显著增加,增幅为8.17 d·(10a)~(-1)〔12.07 d·(10a)~(-1)〕。在10 a际变化尺度上,珠峰地区极端气温暖指数呈增加趋势,而极端气温冷指数趋于下降。在时间转折上,极端最高气温、生长季长度突变点,分别发生在1980年和1984年,其他指数的突变点出现在1990年代。     

近30a河东地区极端气温时空变化

利用61个气象站1988—2017年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendal检验、滑动t以及相关分析方法,对河东地区极端气温事件的时空变化特征进行研究,结果表明:①河东地区近30 a日最高气温的极大(小)值、日最低气温的极大(小)值、年平均最高(低)气温、夏日日数、热夜日数、暖昼(夜)日数、气温日较差、暖日持续日数、生物生长季呈现增大(加)趋势,霜冻日数、冰冻日数、冷昼(夜)日数、冷日持续日数呈现减小(少)趋势;②暖指数的变暖幅度大于冷指数,昼指数的变暖幅度大于夜指数,陇东高原地区变暖幅度最大,甘南高原地区变暖幅度最小;③多数指数的突变点在20世纪90年代中后期和21世纪初期;④多数极端气温指数与经度和海拔高度显著相关,河东地区极端气温指数的变化与区域性增暖有密切联系。     

基于GIS的乌-昌地区冬季热量资源时空变化

利用新疆乌鲁木齐市和昌吉州（乌-昌地区）16个气象站1961-2009年的逐日平均气温和逐年极端最低气温资料,使用Mann-Kendall法对入冬期、开春期、冬季持续日数、冬季负积温、最冷月平均气温和极端最低气温等热量要素变化趋势、突变特征进行检测分析,采用三维二次趋势面宏观地理因子模拟与反距离加权残差订正相结合的方法,建立各热量要素多年平均值及其突变前后变化量的空间分布式数学模型。在ArcGIS平台上,完成基于数字高程模型(DEM)数据的各热量要素及其突变前后变化量的100 m×100 m格点的精细化分布式模拟。结果表明：① 乌-昌地区入冬期由山区向平原推迟,开春期自平原向山区推迟,受其影响,冬季持续日数为“平原少,山区多;西部少,东部多”的分布格局。受冬季逆温的影响,负积温、最冷月（1月）平均气温和年极端最低气温等热量条件,从平原至中山带随海拔高度的上升而逐渐增多,在海拔2 100 m左右达最多后,随着海拔高度的继续上升,热量条件又逐渐减少。② 近49 a,乌-昌地区冬季热量资源呈较显著的增多趋势,并且入冬期于1994年发生了突变性的推迟,冬季持续日数于2004年发生了突变性的缩短,冬季负积温于1988年发生了突变性的减少,最冷月平均气温和极端最低气温分别于1973年和2004年发生了突变性的升高。突变前后各热量要素增加量表现为平原多于山区,城市密集区多于周边地区的分布格局。冬季热量资源增加,对乌-昌地区农牧业生产既有利,也会带来一些负面影响。因此,应采取趋利避害的管理和技术措施,以促进农牧业生产的持续稳定发展。     

中国西北近46a夏季气温的时空变化特征分析

为了整体分析中国西北干旱半干旱区夏季(6~8月)气温的时空变化特征,利用该区137个测站1961-2006年历年夏季平均地面气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、滑动t-检验、子波分析和功率谱分析等方法,分析该区夏季气温异常的空间分布、时间演变特征及对气候变暖的响应。结果表明:1)中国西北干旱半干旱区夏季近46a平均气温19.5℃,且年际变化较小。2)在20世纪70年代中期发生由降温到升温的转变,1994年以后变暖趋势更加明显,并在1996发生了增温的突变。全区温度变化存在7a和4a左右的周期,目前,气温仍处于偏高周期。3)根据EOF分析,夏季气温异常可分为全区一致型、准东西向差异型、准南北差异型。经REOF分析,进一步突出局地特征细分为6个区:高原区、蒙陕甘宁区、北疆区、南疆区、蒙新甘区、东部区。4)全区夏季46a增温率为0.24℃/10a,近10a变暖趋势更加明显,其中高原区、蒙陕甘宁区、蒙新甘区对全区夏季增温贡献最大。南、北疆区和东部区增温较小,局地有下降趋势,表明大部分区域增温显著,同步响应全球变暖。     

近54a中国北方严寒期时空变化特征及其影响因素

利用中国北方269个气象站点1960—2014年逐日平均气温数据,以候均温为统计数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall(M-K)检验、累积距平、Morlet小波功率谱及相关分析等方法,探讨了中国北方严寒期的时空变化特征及其影响因素。结果表明:近54 a来,中国北方各区域严寒期起始候推迟,终止候提前,候数缩短,其中,西北地区起始候推迟最显著,华北地区终止候提前最突出,华北地区候数缩短最长。严寒期空间差异显著,表现为:自南向北,起始候提前、终止候推迟、严寒期延长的趋势更突出;且严寒期变短地区多于变长地区。突变和小波分析表明,北方严寒期在1980s末到1990s初发生了突变,东北、华北和西北地区的严寒期分别存在4.00 a、7.09 a和3.19 a的优势周期。此外,纬度每增大1°,严寒期延长1.30 p;北半球极涡面积指数和亚洲区极涡面积指数是中国北方严寒期变化的重要因素。     

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。     

近50 a高台县绿洲时空变化研究

以近50 a的13期KeyHole、KATE-200、LandsatMSS/TM影像为数据源,提取高台县绿洲分布情况。计算绿洲单一动态度、双向动态度以及各乡镇绿洲相对变化率,并对高台绿洲13期矢量数据做叠置分析,确定高台绿洲在时间序列上的面积和空间变化情况。结果表明：近50 a高台县绿洲主要以扩张为主,其中绿洲扩张最迅速的时期是1990-1993年;双向动态度分析结果表明,绿洲-非绿洲相互转化剧烈;稳定绿洲主要分布在黑河沿岸以及各乡镇居民区周围,变化绿洲分布在稳定绿洲外围,骆驼城乡、南华镇是绿洲扩张主要区域,绿洲频繁波动和退缩现象主要出现在罗城乡、新坝乡、黑泉乡一带。     

近3 a内蒙古地区臭氧浓度时空变化及其影响因素

为科学认识内蒙古地区臭氧(O₃)污染特征及其影响因素,对内蒙古地区12个盟市2015—2017年国控环境监测站点和国家气象台站数据进行了分析。结果表明：2017年较2015年O₃浓度和污染形势整体上呈加重趋势,5—8月O₃浓度最高,污染最为严重,且在7月达到O₃浓度峰值。空间变化上,内蒙古中西部地区O₃污染浓度较高,东部地区O₃污染浓度较低,与内蒙古的经济发展水平表现出一定的同步性。颗粒物、前体物和气象因素等都是影响O₃浓度的重要因子,其中,PM_2.5、CO、NO₂均与O₃浓度呈显著负相关,O₃浓度随相对湿度的升高逐渐下降。     

北疆农业热量资源时空变化及其对熟制的影响研究

利用1961—2012年北疆48个代表站的年平均气温、无霜冻期和≥10℃积温气象资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall检验和Arc GIS中反距离权重插值等方法分析了北疆各县市农业热量资源的时空变化及其对熟制的影响。结果表明,近52年北疆年平均气温、无霜冻期和≥10℃积温分别以0.36℃·10a-1、4.7 d·10a-1和80.66℃·d·10 a-1的倾向率呈增加及延长趋势,其中塔城地区、伊犁河谷和阿勒泰地区较其它地区增温明显。各气象要素均在20世纪80年代之后发生突变,突变年后农业热量资源增加明显,作物熟制从仅满足一年一熟逐渐向多熟制发展,表现为,突变后一年三熟的地区较之前以吐鲁番市为中心向周边地区扩大,一年二熟的地区扩大到精河县-克拉玛依市沿线以东,克拉玛依-奇台-鄯善沿线以南天山以北的大部分地区和伊犁河谷西部以及哈密市周边地区,而二年三熟地区增加较小,一年一熟的县市呈继续向高纬度地区减少的趋势变化。     

51 a来甘肃省水分盈亏量的时空变化特征

利用甘肃省27个气象站1960-2010年的逐日气象资料,应用Penman Monteith模型计算潜在蒸散量,再用同期降水量减去潜在蒸散量求得气候水分盈亏量。通过Mann-Kendall(M-K)突变检验、小波分析和ArcGIS的Kriging空间插值法,分析了研究区水分盈亏量的时空变化特征;运用相关系数和线性回归分析法对影响水分盈亏量变化的气候因素进行了探讨。结果表明：近51 a来,甘肃省多年平均水分盈亏量在-194～-1 293 mm,总体呈显著减少趋势〔6.48 mm•(10a)^-1〕,且呈现自东南向西北递增的空间变化格局。水分亏损量自20世纪60年代起逐渐增加,70年代减小,80年代以后持续增加,2001年以后达到最大。各个季节平均水分盈亏量：夏季>春季>秋季>冬季。M-K突变分析表明,甘肃省平均水分盈亏量在2008年左右发生突变,是水分变化的敏感期。小波分析表明,甘肃省平均水分盈亏量存在4.87 a和4.52 a显著周期,主要受大气环流影响。降水、日照时数和平均湿度对水分亏损量的变化起主导作用。     

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。     

全球变化背景下甘肃近半个世纪气温时空变化特征

利用1956-2012年甘肃省境内28个气象站点的日平均气温资料,运用一元线性回归分析、Mann Kendall非参数检验、小波分析等气候数理统计方法,分析甘肃省不同空间尺度的气温变化特征。结论如下：近57 a甘肃省、河西及河东地区均表现出明显的暖化趋势,三者气温年际变化基本符合3个阶段：20世纪50年代末至70年代中期缓慢下降,70年代中期至2005年持续升高,2005年之后呈下降趋势;甘肃省及河东地区气温突变年份为1993年,河西地区在1994年发生气温突变;甘肃省气温空间分布呈中部低,两头高,西部低,东部高的特点;气温突变前后甘肃省气温空间变化符合全球变化规律,主要是受到自然因素和人为因素共同作用的结果。     

近60 a来内蒙古极端降水时空变化及其影响

基于内蒙古地区41个气象站点1958-2017年的逐日降水数据,采用世界气象组织等推荐的9个极端降水指数,运用线性趋势分析、克里金插值法、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析和主成分分析等方法研究了内蒙古地区近60a来极端降水时空变化、周期规律和气象灾害效应。结果表明:内蒙古地区近60a来出现了干燥化趋势,即伴随着降水量的减少,各极端降水指数出现不同程度的下降趋势,以20世纪60年代和21世纪初下降最为明显。各极端降水指数倾向率在空间上大体呈现出从东西部向中部递减的规律,大都以集宁、呼和浩特、通辽和新巴尔虎右旗为低值中心。各极端降水指数的最大概率突变年为1995年,此后出现了不显著下降的趋势。各极端降水指数均存在3~5 a、14~17 a、20 a左右的周期变化。除连续无雨日数外,各极端降水指数与年降水量之间均存在较好的相关性。内蒙古极端降水变化导致该区旱灾与风灾增多加重,草原沙漠化加强,洪灾与低温冻害减少减轻,应有针对性地采取措施加强旱灾与风灾预防。