近51年河西走廊西部极端强降水事件变化研究

利用河西走廊西部8个气象站1960～2010年的逐日有效降水(日降水量≥0.1mm)资料,研究了河西走廊西部近51a极端降水事件变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明:在河西走廊西部只要出现中～大雨或以上降水就算极端强降水;在空间分布上,河西走廊西部极端强降水阈值自西南向东北逐渐减小,极端降水总量分布与该区域年降水量的空间分布相似,极端降水指数倾向率空间分布很不均匀;在时间分布上近51年来河西走廊西部年极端降水总量和年极端降水强度均呈显著增加的趋势,极端降水频数增加趋势不明显,极端降水指数在3～5a和10～13a周期上反映明显,在60年代极端降水指数均发生了突变。     

河西走廊东部高温天气气候特征分析

利用河西走廊东部武威市1971～2005年5～9月日极端最高气温≥35℃高温个例和其它相关气象资料,系统分析了该区高温的时空分布、持续性、强度和异常天气气候特征,同时分析了影响河西走廊东部高温天气形成的主要环流特征.结果表明,河西走廊东部高温天气主要发生在东北部沙漠边缘;高温天气主要出现在盛夏7～8月;河西走廊东部高温天气从20世纪90年代后期至今明显增多;强高温日大多出现在持续高温时段内;随着气候变暖,高温日数明显增多,强度增强;高温日数和强度与当地年度干旱有很好的对应关系,年度干旱指数越大,高温强度越强,出现高温日数相对也较多;高温天气出现在副热带高压控制及影响的区域内.     

近55年来河西地区沙尘暴时空演变特征

根据河西地区15个地面气象站近55年沙尘暴观测资料,运用线性拟合、Mann-Kendall方法进行趋势和突变分析。分析表明:近55年河西地区沙尘暴季、年递减趋势显著。年沙尘暴日数空间分布特征明显,年最大值出现在民勤(25.5d)。河西各区域沙尘暴日数在20世纪90年代初出现了减少突变。沙尘暴日数与大风日数之间有显著的正相关,与平均气温存在显著负相关。气候变暖,大风日数减少,是造成沙尘暴日数减少的主要原因。     

近50年东北地区极端温度变化趋势

采用东北地区129个气象站1961-2009年的逐日最高、最低气温资料,对东北地区极端最高(低)气温及极端高(低)温日数的变化趋势进行分析。结果表明:东北大部分地区年极端最高气温和年极端最低气温均呈升高趋势,且后者比前者显著,气候倾向率分别为0.9℃/10a和0.1℃/10a;除中部部分地区外,东北地区年极端高温日数随时间变化呈增多趋势,平均每10a增加0.8天;年极端低温日数则主要以减少趋势为主,速率为4.7天/10a。近50年中,东北年极端最高气温和年极端高温日数均无显著突变点,年极端最低气温和年极端低温日数都在1982年发生显著突变。     

陕西省主要农业气象灾害分析及其对粮食产量的影响

根据1978—2011年陕西省自然灾害历史数据以及粮食单产资料,利用Mann-Kendall检验、Morlet小波分析等方法,对陕西干旱、洪涝、风雹、霜冻这几类主要农业气象灾害的受灾率进行了分析,在此基础之上采用灰色关联分析方法,将这四类主要农业气象灾害的受灾面积和粮食单产的关联度进行动态分析。结果表明:陕西干旱、洪涝、风雹、霜冻这四类灾害的关联度分别为0.7806、0.767、0.7731、0.7355;从受灾率的变化趋势来看,陕西旱灾受灾率在20世纪80年代变化幅度不大,从90年代初到2002年左右呈上升趋势,2002年之后呈下降趋势,霜冻受灾呈上升趋势,风雹略呈上升趋势,洪涝略呈下降趋势。M-K突变检验的结果表明,干旱受灾率的突变点为1984年和2011年,霜冻受灾率的突变点则出现在2003年,而陕西洪涝和风雹突变不明显。小波分析的结果表明,干旱受灾率存在着显著的准2~3 a和准2~4 a尺度周期,且这些周期的强度均随着时间变化;洪涝受灾率存在着显著的准3 a、准2~4 a和准2~6 a尺度周期;霜冻存在着显著的准2~4 a和准4~8 a尺度周期;风雹存在着显著的准2~3 a、准3 a、准3~4 a和准2~6 a尺度周期。     

河西走廊东部冰雹的气候特征及天气特征

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验和小波分析法,统计分析河西走廊东部1961-2010年近50 a来冰雹日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部冰雹日数时空分布差异较大,从祁连山区到走廊平川区冰雹日数迅速递减;年冰雹日数变化总体呈下降趋势,其线性倾向率为-0.164 3 次•a-¹;一年中冰雹出现时段集中在6-9月,一日集中在12：00-18：00;冰雹持续时间在1～20 min。采用Mann Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年冰雹日数从1985年开始减少,突变点出现在2006年,2006年后冰雹日数显著减少。在全球变暖的气候背景下,河西走廊东部冰雹日数呈减少趋势,但开始减少和显著减少的时间均滞后于年平均气温开始上升和显著上升时间。小波分析结果表明,河西走廊东部冰雹日数存在9 a的准周期变化。根据冰雹天气发生的物理机制和高低空环流配置,将冰雹出现的大尺度高空环流形势归纳为西北气流型、西风气流型、低压槽型3大类。对每种大尺度高空环流形势下700 hPa中尺度环流进一步细化,分析了每种冰雹类型的垂直环流特征及影响程度。     

河西走廊东部地表温度的变化趋势及特征分析

利用河西走廊东部4个气象站近50 a地表0 cm的平均温度、平均最高和最低温度、极端最高和最低温度等观测资料,运用线性趋势系数法系统分析了河西走廊东部地表温度的空间分布、时间变化趋势及极值变化等特征。结果表明：河西走廊东部地表温度低海拔平原区大于高海拔山区。各地年及年代平均地温呈显著上升趋势,年平均地温的时间序列存在着6～9 a的准周期变化;各地各季节地温也呈上升趋势,春、夏季气候倾向率大于秋、冬季;月地温变化比较一致,7月为一个明显的高峰,1月为一个明显的低谷。年、各季节平均最高、最低地温总体呈上升趋势,但上升的步调和幅度不完全一致,年平均最低地温的上升幅度比平均最高地温的上升幅度大。年极端最高和最低地温也呈上升趋势,极端最低地温的上升幅度大于极端最高地温的上升幅度。     

中国北方沙尘暴的气候特征及其对春季青藏高原地面感热异常的响应

选用中国185个常规气象观测站,建站～2000年历年沙尘暴日数资料,分析了近50年来中国北方沙尘暴的气候特征及其对青藏高原地面感热异常的响应。结果表明虽然单个沙尘暴过程属于一次中尺度天气过程,但年沙尘暴日数具有较好的空间一致性,在空间上有五个自然尘源区,即河西走廊、南疆盆地南缘、阿拉善高原、鄂尔多斯高原和浑善达克沙地等沙尘暴高发区。比较近50年来中国沙尘暴日数的年代际变化,总体趋势在减少,20世纪90年代是近5个年代中最少的。但20世纪末至21世纪初,中国沙尘暴日数有明显的回升趋势。进一步研究表明,中国沙尘暴与春季青藏高原地面感热关系密切,当春季青藏高原地面感热呈EOF1模态时,当年中国北方沙尘暴日数明显较常年偏多。     

河西走廊东部降水日数及强度的时空特征

利用1961～2007年河西走廊东部五站逐日降水资料, 分析了河西走廊东部不同降水日数及强度的时空演变特征.结果表明:近47年来,河西走廊东部降水量总体呈增加趋势;河西走廊东部总雨日、小雨日、中雨日和大雨日均呈增加趋势 ,小雨日数增长率最大;其中民勤、古浪、永昌、乌鞘岭雨日呈增多趋势,而凉州区为减少趋势.年降水强度也呈增强趋势,主要体现为小雨和大雨强度的增大,中雨强度有变小的趋势;其中民勤、凉州区、永昌、乌鞘岭降水强度一致为增加趋势,古浪降水强度为减弱的趋势.总雨日、小雨日、中雨日和大雨日数由南向北均呈减少趋势.河西走廊东部降水强度中心在南部山区的古浪,强度最弱的是中部凉州区,20世纪80年代河西走廊东部多小雨事件, 90年代、21世纪初的2001～2007年河西走廊东部多中雨和大雨事件;2001～2007年河西走廊东部小雨、大雨强度最强,而中雨强度最弱.     

近60年河西走廊绿洲农作区近地面水汽变化特征分析

根据河西走廊地面气象观测时间最长的敦煌、瓜州、玉门、酒泉、高台、张掖、山丹、武威、民勤9个站的水汽压观测资料,运用线性回归、小波和Mann-Kendall方法对绿洲农作区近地面水汽变化特征进行趋势、周期及突变分析。结果表明：近60 a河西走廊绿洲农作区近地面水汽均呈波动上升趋势,线性递增率为0．123 hPa·10a-1。夏、秋两季上升幅度最大,线性递增率分别为0．192 hPa·10a-1和0．198 hPa·10a-1,春季递增率仅为0．056 hPa·10a-1属最小;年水汽变化存在3 a主周期和30 a较长主周期,还有10 a较弱周期。春、夏季水汽变化有5 a主周期和20～30 a左右的较长周期尺度;秋季水汽变化有5 a主周期,还存在30～40 a长周期;冬季水汽变化存在5 a周期,随着时序延长,周期也在延长,2000年以后有15 a周期。年水汽含量在1985年出现突变;春季水汽含量在1980年出现突变;夏季水汽含量在1986年出现突变;秋季水汽含量1994年出现突变;冬季水汽含量在1983年出现突变。水汽含量对气候变暖响应明显,年、季水汽压与平均气温之间相关显著,年平均、春、夏、秋、冬季相关系数分别为0．592、0．192、0．551、0．532、0285。说明河西走廊年、夏、秋、冬季近地面水汽变化与河西走廊平均气温有显著正相关。     

ENSO事件对河西走廊气候与气候灾害的影响

通过对河西走廊敦煌、酒泉、张掖、武威4个城市58 a来气温和降水资料的搜集和整理,分析该区域气温和降水的变化、ENSO事件对该区气候以及旱涝灾害的影响。结果表明：1952年以来,该区年均气温总体呈波动上升趋势,气温增长率约0.3 ℃/10 a;年均降水量略有增加,增长率约2.3 mm/10 a。在58 a内该区发生旱涝灾害的频率为50%。小波分析显示,该区域轻度旱涝灾害周期为4~5 a,中度旱涝灾害周期为13~14 a,大的旱涝灾害周期为18~19 a,重的旱涝灾害周期为26~27 a。ENSO事件对该区平均气温的影响比平均降水量的影响明显,厄尔尼诺年气温明显升高,降水量略有增加;拉尼娜年气温明显降低,但年均降水量增加了10.5 mm。ENSO事件与该区旱涝灾害关系显著,该区域的旱灾和涝灾主要发生在ENSO事件年或前后年,并且旱涝灾害多发生在连续性的ENSO事件年。     

河西走廊东部高温天气成因分析及预报研究

利用河西走廊东部武威市5个气象站1971-2005年逐日极端最高气温≥35℃资料,使用数值预报产品,应用诊断预报和统计预报方法,分析了高温天气气候特征、形成原因及预报着眼点。结果表明:河西走廊东部高温天气主要发生在中部平原和北部荒漠地带;西太平洋副热带高压动力抬升、青藏高压热力加强是造成极端高温事件发生的直接原因。并系统分析了高温天气发生的主要环流形势,总结出武威市高温诊断预报指标和高温定量预报方程,开发出高温预报业务系统,投入业务使用,预报效果良好。     

民勤沙区50多年来沙尘天气特征及其影响因素

沙尘天气是民勤沙区主要的灾害性天气之一,利用1953-2006年民勤沙区气象站的沙尘暴实测资料,系统地分析了50多年来的气温、降水、平均风速、沙尘暴的年、月、季节变化特征、民勤沙区气候变化趋势、沙尘暴与大风、气温、降水之间的相关关系.结果表明:民勤沙区沙尘暴的日数20世纪50年代开始最高,60年代缓慢减少,70年代又有回升的趋势,到80-90年代在波动中逐渐减少,但波动很大,并出现2个高峰值(1988年、1993年),2000-2006年最少.从沙尘暴发生机理和形成机制来看,今后应在民勤沙区绿洲边缘,沿现代尘暴路径布置更多的监测点,以便进一步研究风速对沙尘释放、输送和搬运等过程的机理.     

河西走廊东部沙尘暴特征及地面气象因素影响机制

利用1961—2015年河西走廊东部民勤、凉州和永昌逐小时沙尘暴资料以及代表站民勤逐日气温、地温、降水、最大冻土深度、积雪日数、积雪深度、平均风速、平均大风日数和近10 a逐小时气温、地温和风速资料,运用常规的气候统计方法,对河西走廊东部沙尘暴特征进行研究,并采用相关系数(Pearson)法进一步分析沙尘暴的影响因素。结果表明:河西走廊东部沙尘暴频次下午到傍晚出现最多,凌晨最少,沙尘暴频次春季上午开始增多,秋、冬季中午开始增多,夏季下午开始增多。河西走廊东部持续60～180 min沙尘暴频次最多,夏季持续1～30 min频次最多,长持续时间的沙尘暴上午开始增多,而短时间的沙尘暴基本出现在下午到晚上。沙尘暴频次月、季变化4月和春季出现最多,9月和秋季最少;近55 a沙尘暴频次呈减少趋势,主要是由大风日数减少、风速减小,地温、气温升高、降水增多、下垫面生态环境改善等因素造成。     

Spatio-temporal variation of hydrological drought under climate change during the period 1960–2013 in the Hexi Corridor,China

In recent years, climate change has been aggravated in many regions of the world. The Hexi Corridor is located in the semiarid climate zone of Northwest China, which is particularly affected by climate change. Climate change has led to the spatial and temporal variations of temperature and precipitation, which may result in hydrological drought and water shortage. Thus, it is necessary to explore and assess the drought characteristics of river systems in this area. The patterns of hydrological drought in the Hexi Corridor were identified using the streamflow drought index(SDI) and standardized precipitation index at 12-month timescale(SPI12) from 1960 to 2013. The evolution of drought was obtained by the Mann–Kendall test and wavelet transform method. The results showed that both the mean annual SDI and SPI12 series in the Hexi Corridor exhibited an increasing trend during the study period. According to the results of wavelet analysis, we divided the study period into two segments, i.e. before and after 1990. Before 1990, the occurrence of droughts showing decreased SDI and SPI12 was concentrated in the northern part of the corridor and shifted to the eastern part of the corridor after 1990. The probability of drought after 1990 in Shule River basin decreased while increased in Shiyang River basin. The wavelet analysis results showed that Shiyang River basin will be the first area to go through the next drought period. Additionally, the relationships between drought pattern and climate indices were analyzed. The enhanced westerly winds and increased precipitation and glacier runoff were the main reasons of wet trend in the Hexi Corridor. However, the uneven spatial variations of precipitation, temperature and glacier runoff led to the difference of hydrological drought variations between the Shule, Heihe and Shiyang River basins.     

河西走廊荒漠-绿洲区气候环境演变特征

根据河西走廊荒漠-绿洲交错区敦煌、金塔及民勤3站1960-2007年气温、降水、蒸发量等观测资料,利用距平时间序列和多阶自回归序列分析方法,探讨荒漠-绿洲交错区的年际气候演变特征。结果表明:在1960-2007年荒漠-绿洲交错区年均气温分为两个主时段,即1967-1986年为一低温时段,1987年开始转为一个相对较长的偏暖时段。目前,年均气温正处在历史的波峰状态,年均蒸发量显著增加。利用荒漠-绿洲交错区1980-2007年灌溉面积、地下水开采状况等资料,分析其历史演变特征,说明了在气候变暖的背景下,人类活动与环境的不相适应,大量扩耕、超采地下水是导致荒漠-绿洲交错区气候环境退化的主要原因之一。     

河西走廊明清时期旱灾与干旱气候事件初步研究

通过对河西走廊明清时期历史资料的收集、整理和分析,对该时期干旱灾害等级、时间、空间特征、成因以及气候事件进行了研究.结果表明:河西走廊明清时期542年中共发生旱灾83次,平均6.5年发生1次.该地区旱灾可分为4个等级,轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾和特大旱灾,分别发生13次、44次、19次和7次,发生频率依次为16%,53...     

近45年内蒙古乌审旗气候变化对沙尘天气的影响

利用1961-2005年内蒙古乌审旗气象台站的地面观测资料,分析气候年代际变化特征,探讨气候变化对沙尘天气的可能影响。结果表明:近45年来,乌审旗年平均气温以0.48℃/10 a的趋势变暖,近5年气温比20世纪60年代升高了1.8℃,1961-1996年为偏冷时段,1996-2005年为偏暖时段。降水量以15.15 mm/10 a的趋势减少,20世纪60年代至21世纪经历了一个"少、多、少、多"的年代际变化过程。降水量变化分4个多雨时段和4个少雨时段。年大风日数以3.53 d/10 a的趋势减少,20世纪60年代是大风天气的频发期,近5年大风日数较60年代减少了197 d。年沙尘天气日数以14.96 d/10 a的趋势减少,20世纪60-70年代是沙尘天气的频发期,近5年较20世纪60-70年代减少了624.5 d;从季节变化来看,沙尘天气多的季节大风也多,气温回升快,降水量偏少;不同年代气候要素的不同组合对沙尘天气的影响有所差异,春季沙尘日数与同期大风日数的正相关较显著,与同期的气温和前一年夏季降水也显现出较好的负相关关系,夏季降水对第2年沙尘天气的预报有一定参考意义。