近36年天山山区潜在蒸散量变化特征及其与南、北疆的比较

在使用联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算出新疆各地1971-2006年潜在蒸散量的基础上,采取线性回归、最大熵谱、Mann-Kendall检测、滑动t检验和Yamamoto检验以及自然正交分解(EOF)等方法,对近36年新疆天山山区和南、北疆潜在蒸散量的变化特征及其气候成因进行对比分析.结果表明:①天山山区年潜在蒸散量的总体变化趋势与南、北疆相似,均为递减趋势,但其线性递减速率和蒸散量的多年平均值较南、北疆小,年际、年代际变化较南、北疆稳定;②天山山区潜在蒸散量的周期性变化与北疆一致,均具有4.5年的显著周期;③天山山区的潜在蒸散量于1991年发生了突变性的减小,天山山区的突变点分别较南、北疆滞后3年和5年;④天山山区和南、北疆年潜在蒸散量的主要空间分布特征均是同向变化,而反向性变化以南疆最大,天山山区居中,北疆最小;⑤新疆各区域气温均有较明显的上升趋势,但由于日照时数和年平均风速减少(小)r,降水量和空气相对湿度增多(大),受其综合影响,天山山区和南、北疆潜在蒸散量总体呈减少趋势.     

近30 a新疆达坂城风区大风特征及其变化规律

利用新疆达坂城风区1981-2010年的逐月大风日数、平均风速、风向等资料,运用线性回归分析其大风年、季、月的时间变化特征及趋势,同时利用Mann Kendall突变检验及小波分析法,对大风进行突变和周期特征分析。结果表明：近30 a来,大风日数呈显著的减少趋势,倾向率为-31.3 d·（10a）-1,其中夏季减少速度最快;平均风速减小倾向率为-0.55 m·s-1·（10a）-1,2002年后风速开始明显减小,秋季平均风速减小趋势最为显著;风区主导风向为偏西风（WNW、W）和东南风（SE、SSE）,随时间的变化,由春季的偏西风转为冬季的东南风;大风日数、平均风速分别在1997年和2001年出现突变性减少（减小）,在不同时段内均存在多个振荡周期,但4 a左右的高频振荡周期一致性较好。     

喀什地区沙尘暴天气变化特征及影响因素分析

根据喀什地区喀什、巴楚和莎车三个气象站1961-2013年的数据资料,采用morlet小波分析、多元线性回归分析及Mann-Kendall突变检验法等分析方法对喀什平原地区沙尘暴天气的周期特征、气候影响因素(日平均气温、气温日较差、地气温差、地温日较差、日平均压强、其平均风速和日平均相对湿度)及突变特征进行研究,并通过普查气象图,对发生沙尘暴天气时的大气环流形势进行了分析。结果表明:近53年来,喀什平原地区的沙尘暴日数呈震荡减少趋势,沙尘暴日数变化的时间尺度为8年、12年和28年,其中28年的时间尺度周期波动最强,为沙尘暴日数变化的第一主周期;从环流形势上看,喀什地区沙尘暴天气受翻越天山和帕米尔高原的冷空气活动影响较大;气候因素对沙尘暴天气的影响显著,从全年来看,影响沙尘暴发生的主要气候因素依次为日平均风速、地温日较差、气温日较差、地气温差及日相对湿度。春、冬两季,日相对湿度对沙尘暴日数有较强抑制作用;在秋季,较低的热气压易形成沙尘暴天气;在冬季,气温日较差和地温日较差对沙尘暴天气的影响显著;沙尘暴日数在1987年发生均值突变,突变可能是由日平均风速减小及地气温差升高造成的。     

中国天山山区近40a来的年气候变化

依据中国天山山区8站1959-2000年的气温降水资料,建立天山山区年平均气温、年降水量序列,利用距平分析、滑动平均、最大熵谱、经验正交、线性回归等方法,分析天山山区近40 a来气候变化的基本特征,结果表明:①天山山区年平均气温存在4暖3冷的冷暖变化阶段,最冷年与最暖年分别是1984年和1998年,其变化具有3 a和6 a的显著周期;天山山区年降水量具有3多3少的干湿变化阶段,降水最多年与最少年分别是1998年和1997年,年降水量变化具有2,4,9 a的显著周期.②天山山区年平均气温最主要的空间分布特征是大西沟、巴音布鲁克年平均气温与其余6站呈反向变化,其次是除新源外,其余7站年平均气温呈同向变化;天山山区年降水量的最主要空间分布特征是8站降水的同向变化,其次为昭苏、新源、大西沟、巴音布鲁克、巴伦台年降水与小渠子、天池呈反向变化.③20世纪60-80年代,天山山区年平均气温与30 a平均值相同, 90年代升温达到0.6 ℃;从60-90年代天山山区年降水表现为持续增多;90年代是4个年代中气温最高、降水最多的年代.④近42 a来,天山山区年平均气温存在着明显的线性升温趋势.     

新疆伊犁地区夏季平均最高气温的重建和分析

根据采自伊犁地区天山的树木年轮样本,建立了该地区的树轮年表。通过单相关普查发现,自回归树轮年表序列与夏季(6~8月)的平均最高气温呈明显的负相关关系。并且具有明确的树木生理学意义。利用新源上限(XNAUt 1)、巩留下限(GUt 1)和特克斯上限(TUt 1)3个自回归树轮年表序列,可较好地重建伊犁天山东部在该时段的月平均最高气温。经交叉检验可知,所得重建方程是稳定可靠的,重建的温度序列是可信的。通过分析发现:伊犁天山东部300年来夏季月平均最高气温大致经历了8个偏暖阶段和8个偏冷阶段;具有2.9,3.4,4,49.5,58,59,68年的变化准周期;存在5次气温突变:1729-1733年、1867-1871年、1929-1934年前后气温由高向低突变;1841-1846年、1903-1906年前后气温由低向高突变。     

近55年来新疆伊宁市气候变化过程分析

利用伊宁市气象台1952-2006年观测资料,采用数理统计、回归分析、趋势分析、滑动平均、滑动t检验等方法,分析伊宁市气温和降水的变化特征与趋势.结果显示:55年来,伊宁市气温在波动中呈显著上升趋势,年均气温线性倾向率为O.39℃/10a,明显高于全国、西北地区、中国天山山区、新疆策勒和莎车绿洲的变化速率;年均及四季气温的线性趋势均可通过α=0.01水平的相关显著性检验.55年来,伊宁市年降水量也在波动中呈明显上升趋势,年降水量线性倾向率为12.3 mm/10a,这与我国年降水量以-2.66 mm/10a的速度减少、中国天山山区年降水量变化不存在显著的线性变化趋势的结论相反,与近50年西北干旱地区降水量变化有增加趋势的结论相一致,并且明显高于西北干旱区和莎车绿洲的变化速率,说明伊宁市气候的湿润化趋势比较明显.滑动t检验结果表明,伊宁市年平均气温分别在1978年、1987年和1997年由低到高发生突变,20世纪70年代中后期是气温明显由冷向暖转变的分界点;年降水量在1985年由少向多发生突变,20世纪80年代中后期是降水量明显由干枯向湿润转变的分界点.对55年气温和降水变化趋势的分析均证实,自20世纪80年代中后期开始,伊宁市气候已由暖干向暖湿转变,这种变化90年代中后期更加强烈和显著.     

南疆西部降雪时空分布特征及其突变分析

利用新疆气象信息中心提供的南疆西部17个气象站1961—2010年的逐日降水资料,采用降水变率、降雪贡献率、线性趋势分析、R/S分析等方法,研究南疆西部近50 a降雪空间分布、年际变化及其持续性。根据南疆西部独特的地理气候特征,将其分成平原西部、东部及山区3大区域,利用Morlet小波变换分析不同区域周期变化,采用Mann-Kendall突变检验研究不同区域突变特征,结合滑动T检验和信噪比检验确定近50 a区域突变年份。结果表明:1南疆西部降雪空间分布不均匀,降雪呈现自西北向东南快速减少格局,降雪对年降水的贡献少,降雪年际波动明显,积雪不稳定。2南疆西部平均年降雪量呈增加趋势,年降雪日数呈减少趋势,平均年降雪量的增大主要与降雪强度有关。3空间上各站倾向率-0.01~0.16 mm·a-1,除巴楚站降雪呈弱的减少趋势外,其他站均为增加趋势;R/S分析显示,除伽师、岳普湖外,大部分测站降雪与过去变化一致,即南疆西部降雪保持持续增加趋势。4近50 a小雪贡献率显著减少,中雪贡献率趋于稳定而大雪贡献率显著增加;与其同步,小雪日数减少而中雪、大雪日数缓慢增加;年平均雪量主要由大雪量增加所致,即冬半年降雪具有极端化趋势,易发雪灾。5不同区域低频周期特征相似,高频特征有差异,50 a时间序列上确定1977年、2000年为平原西部突变年份,1995年为山区突变年份,平原东部突变特征不明显,主要以年际波动为主。     

近52 a长白山苔原带生长季气候变化特征

利用长白山苔原带天池站1959-2010年6-9月气象数据,进行生长季气候变化分析。采用距平值、小波分析、Mann Kendall检验相结合的方法,进行温度、降水周期性变化与突变点的检验;采用线性倾向估计法,分析未来气候变化的趋势;并通过气候变化指数,反映其气候变化情况。结果显示：52 a来,长白山苔原带生长季经历了暖湿-冷干-暖湿-冷干-冷湿-冷干-暖干几个主要阶段,温度变化周期为5～10 a,降水变化周期为5 a和20 a.。温度变化的突变年份发生在1998年,降水变化较之温度变化复杂,其存在多个突变年份;各气象要素的变化趋势大都表现为显著的升高,其中温度的变化最为明显,风速、日照时数的变化甚微;霜冻日数与冰点日数均显著减少,极端温度大多出现在21世纪;伴随着>0.1 mm降雨日数的显著减小,长白山苔原带降水强度不断增加;与植物生长相关的生长季≥0 ℃积温、≥3 ℃积温和≥5 ℃积温在52 a间呈显著增加趋势,积温的增加将会对生长季的延长及植物生长起到显著的促进作用。     

渭河流域近52年日照时数和风速时空变化特征

利用渭河流域1959—2010年23个气象站的风速和日照时数观测数据,通过线性拟合、Mann-Kendall突变检验等方法分析了该地区近52 a日照时数和风速的年、季、月的时空变化以及突变特征。结果表明:近52 a来渭河流域大部分地区日照时数表现为减少趋势,平均每10 a减少10.13 h,1973年前后发生突变;空间分布上以关中平原减少最为突出,季节上以夏季和冬季的减少趋势最显著;流域年平均风速也呈明显减少趋势,平均每10 a减少0.05 m/s,1981年左右发生突变,4个季节的风速变化都是以关中平原和黄土高原丘陵沟壑区减少趋势最为显著;风速的年内变化表现为偏双峰型,4月最大,形成年内的第一峰值,最低值出现在每年的10月,第二峰值出现在每年的11月。     

黄土高原风蚀和风水蚀复合区的风蚀气候侵蚀力变化

利用黄土高原风蚀和风水蚀复合区30个气象站1961-2010年的观测资料,根据联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数（C值）的计算公式和线性趋势法、Pettitt变点检测、Morlet小波分析等方法,研究风速的空间分布、时空变化、突变特征和周期特性及其对C值的影响。结果表明：① 该区多年平均风速为2.2 m•s^-1,内蒙古和宁夏境内的部分地区风速较大,陕北、晋西北、陇东和青海部分地区较小。近50 a来风速整体呈显著减小趋势,1970s风速最大,2000s最小。② 年尺度83%的站点风速发生了突变,区域整体突变发生于1982年,四季风速突变时间与年尺度基本一致。③ 近50 a风速存在3次交替变化,1961-1977年和1995-2010年偏大,而1977-1995年偏小,季节尺度上也发现了类似的现象,未来一段时间内该地区风速仍然偏小。④ 该区多年平均C值的空间分布格局和时空变化趋势与风速较为一致,整体也呈现出显著减小趋势。⑤ C值与相对湿度和降水量呈负相关关系,与潜在蒸发量、干旱指数和风速呈正相关关系。风力增强（风速增加）和干旱加剧对于风蚀起到促进作用;温度上升及其造成的蒸发量增大也有助于风蚀的形成。     

辽宁省彰武县1953-2010年气候变化特征分析

利用趋势分析、滑动平均和Mann-Kendall检验等统计方法对彰武县1953-2010年历年日平均气温、平均最低(高)气温、降水量、日照时数、风速等资料进行分析,结果显示:(1)58年来年及四季平均气温均呈上升趋势,尤以春季增温最明显;不同年代际中2000年代是最暖的时期。(2)月平均最高气温无变化,而月平均最低气温上升较明显。(3)年及夏、秋、冬季降水量呈减少趋势,而春季呈增加趋势;不同年代际中2000年代是降水量最少的10年。(4)年及四季日照时数呈减少(增大)趋势,而年平均风速呈增大趋势。气候变化对当地生态环境的改善、农业经济发展以及风能资源的利用都有影响,应引起我们的重视。     

新疆艾比湖绿洲干燥指数变化特征

基于艾比湖绿洲4个气象站1960-2013年逐月的气候资料,计算了干燥指数。结果表明:(1)艾比湖绿洲近54 a干燥指数的均值为6.97,属于干旱地区,干燥指数呈显著下降趋势,并且持续性较强,下降幅度约为0.49·(10a)^-1(P<0.05);夏季的干燥指数最大,为9.04,冬季最小,仅为2.20。(2)艾比湖绿洲全年干燥指数在1985年发生突变性减小,夏季和冬季发生突变性减小的年份为1991年和1983年,而春季和秋季不存在突变点。(3)艾比湖绿洲干燥指数的演变过程存在着7~8 a和20~21 a的周期变化,其变化的第一主周期为9 a,第二、三周期分别为21 a和5 a。(4)干燥指数对于风速的变化最为敏感,并且相对贡献率最高,而日照时数的变化最不敏感。     

民勤西沙窝生态气候变化特征分析

(1 ) 1 3个指标的 1 45个统计项前 6个主成分最大载荷因子的多年变化特征是 :年日照时数 70— 80年代持续下降 ;年平均气温 60— 80年代下降 ,90年代以后显著增高 ;1 0月份平均风速 70年代中期至 80年代中期下降 ,之后增大 ;年大风日数波浪式上升 ;年最大风速有增无减 ;8月降水相对稳定。当地的气候环境在 80年代中期以前朝良性方向发展 ,80年代中期以来进一步恶化。 (2 )年沙尘暴日数的多年变化特征与年日照时数有较大的相似性 ;年平均最高温、年平均地温和 7月份极高温与年平均气温的多年分布有较大的相似性 ;年大风日数和 1 0月平均风速多年分布有较大相似性。 (3 )从 60年代到 80年代中期气候逐步改善 ,与当地 60、70年代大面积营造防风固沙林密切相关 ;80年代中期以来气候环境迅速恶化 ,与 80年代以来大面积开荒超采地下水 ,大面积人工固沙林衰败死亡有着不可分割的联系。     

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。     

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。     

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。     

Sensitivity of runoff to climatic variability in the northern and southern slopes of the Middle Tianshan Mountains,China

Temperature and precipitation play an important role in the distribution of intra-annual runoff by influencing the timing and contribution of different water sources.In the northern and southern slopes of the Middle Tianshan Mountains in China,the water sources of rivers are similar;however,the proportion and dominance of water sources contributing to runoff are different.Using the Manas River watershed in the northern slope and the Kaidu River watershed in the southern slope of the Middle Tianshan Mountains as case studies,we investigated the changes in annual runoff under climate change.A modified hydrological model was used to simulate runoff in the Kaidu River and Manas River watersheds.The results indicated that runoff was sensitive to precipitation variation in the southern slope and to temperature variation in the northern slope of the Middle Tianshan Mountains.Variations in temperature and precipitation substantially influence annual and seasonal runoff.An increase in temperature did not influence the volume of spring runoff;but it resulted in earlier spring peaks with higher levels of peak flow.Damages caused by spring peak flow from both slopes of the Middle Tianshan Mountains should be given more attention in future studies.     

近53 a黑河流域水文气象要素时空演变特征

基于黑河流域及周边17个气象站点和2个水文站点近50 a的观测资料,采用Pettitt、Mann-Kendall(MK)、Yamamoto和累积距平曲线等多种方法,探讨黑河流域水文气象要素时空演变规律。结果表明:黑河流域各气象要素的空间分布随地势变化明显,平均气温、最低气温、最高气温、日照时数和平均风速由南至北呈逐渐增加趋势,降水和平均相对湿度则呈逐渐减少趋势;黑河流域降水、平均气温、最高气温、最低气温和莺落峡径流量呈显著上升趋势,平均风速和日照时数呈显著下降趋势,正义峡径流量下降趋势并不显著,平均相对湿度则没有检测到明显的变化趋势;平均气温、最高气温和最低气温的突变点集中在20世纪90年代,降水和莺落峡径流量交互验证,确定二者的突变点均为2004年。结合多种变点检测方法共同分析,可有效提高结果的可信度和确定性。     

1951-2008年中国主要城市风效指数的时空变化趋势

利用中国气象局提供的全国主要省会城市1951-2008年的逐日地面气象资料,分别计算历时58年的平均气温和风效指数(K)等,运用线性回归、Spearman秩相关和变化速率等分析气温和风效指数(K)的年代、季节以及空间分布的变化趋势。结果表明:1)1951-2008年全国主要省会城市的年平均气温呈上升趋势,变化速率为0.3℃/10a。2)历时58年,年平均风效指数(K)也呈上升趋势,变化速率为10.8/10a。3)不同季节风效指数(K)的波动范围不同,其中冬季变化幅度最大,夏季最小。其空间分布在四季当中总体呈现南高北低的态势。