中国灾害性沙尘天气日数的时空演变特征(1961-2017)

基于1961-2017年中国545个气象站点记录的沙尘暴、扬沙、浮尘和总沙尘天气日数,采用多种统计方法,从气候态分布、年代距平、长期变化趋势和年际波动特征角度分析了4种强度沙尘天气日数时空变化格局。结果表明:1)1961-2017年中国沙尘暴、扬沙、浮尘和总沙尘天气年均日数均呈现西北高、东南低的空间分异格局。其中新疆南部和西藏西北及内蒙古西部地区是不同强度沙尘天气日数的高值区。总沙尘天气日数与沙尘暴、扬沙和浮尘日数的空间相关系数分别为0.67、0.70和0.62(n=15642),通过了0.01显著性水平的检验。2)中国4种强度的沙尘天气日数的年代距平在1960、1970和1980年代以正距平为主,其中1980年代面积偏多最高,1970年代次之,1960年代最小;在1990、2000和2010年代以负距平为主,其中2010年代面积偏少最高,2000年代次之,1990年代最小。3)1961-2017年中国不同强度沙尘天气日数均呈减少趋势,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显。总沙尘天气日数变化趋势与沙尘暴、扬沙和浮尘日数变化趋势的空间相关系数分别为0.67、0.70和0.62(n=1...     

1958～2000年黄土高原沙尘天气基本特征分析

分析了黄土高原1958～2000年57个气象监测站记录的沙尘天气资料,分析显示:(1)黄土高原沙尘天气主要发生在西部地区,沙尘暴、扬沙和浮尘发生频率的最大值分别为19.2天/年、86.1天/年和45.7天/年;(2)春季为沙尘天气的频发期,62.7%沙尘暴、53.5%扬沙和56.3%浮尘发生在春季,4月是沙尘天气发生最多的月份,29.8%沙尘暴21.3%扬沙22.8%浮尘发生在4月;(3)近43年黄土高原沙尘天气呈减少趋势,1958年是沙尘暴天气最多的一年,1966年是扬沙和浮尘天气最多的一年;(4)强沙尘暴也呈减少的趋势,1966年是强沙尘暴最多的一年;(5)黄土高原57个站43年间只有23条特强沙尘暴记录,其中11条在宁夏;(6)沙尘暴大多开始于10时至17时之间约占71%;(7)持续时间大于t的沙尘暴次数N满足:lg(N)=a-bt,b值为0.1662 hr-1。     

对1958-2000年山西沙尘天气的分析

本文分析了山西省1958—2000年16个气象监测站记录的沙尘天气资料,分析表明:山西沙尘天气主要发生在西北地区,沙尘暴、扬沙和浮尘发生频率的最大值分别为:5.3天/年、27.6天/年和23.8天/年。近43年山西省沙尘天气呈减少趋势,1966年是山西沙尘天气最多的一年,16个站累计有94天沙尘暴天气、448天扬沙天气、626天浮尘天气。春季为沙尘天气的频发期,沙尘暴占到77.6%,扬沙占到61.5%,浮尘占到59.5%;4月是沙尘天气发生最多的月份,沙尘暴占到44%,扬沙占到26.6%,浮尘占到25.4%。对沙尘暴的分析还发现,在1958-2000只有五寨记录到4次特强沙尘暴,强沙尘暴也呈减少的趋势,1966年最多,1989-2000年没有强沙尘暴出现的记录。沙尘暴大多发生在13点至20点之间,占沙尘暴发生总次数的69.1%。     

柴达木盆地干旱时空变化特征

利用柴达木盆地气象站收集的降水和气温数据,计算了SPI和SPEI两种干旱指数,并用于评价研究区不同时间尺度的干旱特征。然而,由于测站分布稀疏,两种指数在区域干旱评价方面存在不足。在此基础上基于全球范围内的scPDSIpm数据集,并用PDSI指数分析了干旱演变特征及时空分布规律,研究发现：①温度在年际尺度对研究区的干旱情况影响较大,而在月尺度和半年尺度上对研究区干旱情况影响不明显;②PDSI指数与SPEI和SPI干旱指数的相关系数较高（0.7以上）,与两者具有较好的一致性,PDSI更适宜于无资料地区的干旱评价;③研究区中部干旱状况最为严重,东部边缘和西北部干旱频次相对较少,但2000年以来这种趋势得到改善。本研究对评价不同干旱指数的适用性及资料缺乏地区的干旱评价具有重要的指导意义。     

新疆和田策勒1960-2013年沙尘天气变化趋势

沙尘天气的年际变化受多种气象要素及绿洲化进程的影响,对和田策勒1960-2013年的沙尘天气气象数据进行回归分析和双变量相关性分析,探讨策勒沙尘天气的变化趋势及影响因素。结果表明:1960-2006年策勒扬沙、浮尘、沙尘暴、大风天气5月份出现日数最多,其次是4、6、7、3月;年平均气温随年份总体呈增长趋势,年降雨量随年份变化不明显。1960-2013年,年浮尘日数与年份符合多项式函数关系,先增大再减小,年沙尘暴、扬沙、大风天气日数与年份之间变化相关性不显著。1960-1980年扬沙日数与年份符合多项式函数关系且相关性较好。年沙尘暴日数与年份呈线性增长关系,相关性中等。1980-2013年,年浮尘、扬沙、沙尘暴日数与年份之间都呈线性递减规律,R2分别为0.80、0.70、0.582。1960-2006年,年扬沙、年沙尘暴日数与年浮尘日数变化趋势一致。年平均风速与年沙尘暴日数之间呈现显著的正向变化,年平均气温与年平均相对大气湿度、年平均气温与年大风日数之间呈现显著的负相关性。年降雨量与年平均相对湿度之间呈现极显著正向变化。农田开垦等人为活动也会影响到年扬沙、浮尘日数的变化。     

近39年喀什日照时数变化分析

利用喀什1970-2008年日照时数、浮尘、扬沙、沙尘暴日数等资料,对该地区日照时数的变化及其可能影响进行分析.结果表明:喀什年日照时数呈显著增加趋势,年际变化较大,存在明显的季节差异.20世纪70年代喀什年日照时数变化不大,80年代异常偏少,90年代略偏少,2000-2008年日照时数异常偏多.喀什年日照时数存在准2...     

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。     

柴达木盆地近50年气温变化时空分布特征分析

文中利用柴达木盆地8个气象站点,1961年-2011年月平均、平均最高、平均最低气温数据进行气温变化的时空分布特征分析。结果表明:50年来,柴达木盆地平均气温、平均最高、最低气温增暖趋势分别为0.54℃/10a、0.43℃/10a和0.74℃/10a,明显高于全国和全球增幅;增暖在平均最低气温上表现最为突出;四季平均气温、平均最高、最低气温均表现为明显上升趋势,其中秋、冬季增温高于春、夏季,冬季增温贡献最大;各站点气温在空间上表现为较一致的增温趋势,气温增幅从东向西逐渐增高。     

柴达木盆地平均风速与大风日数的变化特征

利用1971-2O10年柴达木盆地8个气象站观测资料,采用气候统计诊断分析方法,对柴达木盆地平均风速和大风日数的变化趋势及突变特点进行研究。结果表明:近40a柴达木盆地平均风速、大风日数的年、季、年代际变化均呈下降趋势。年平均风速下降幅度为-0.28m·s-1/10a(P0.01),四季平均风速减小幅度表现为夏季春季秋季冬季的气候特征;年平均大风日数减少幅度为-5.8d/10a(P0.05),以夏季减幅最明显,秋、冬季减幅最小;大风天气最多的季节是春季,占年大风日数的44.2%,春季大风日数最多且风速较大,秋季大风日数最少且风速较小,主要与大气环流系统的活动有关;年、季平均风速的异常年份出现在20世纪70年代,这与20世纪70年代荒漠化程度比较严重有一定的关系;气温、降水量与大风日数呈明显的负相关,这在很大程度上解释了大风呈减少趋势的原因,而降水的显著增加是主要原因之一。     

近40a来塔里木盆地沙尘暴气候时空变化分析

本文利用1961—2000年塔里木盆地22个气象站的气象实测资料,分析了近40年塔里木盆地沙尘暴天气的时空分布特征。结果表明:塔里木盆地沙尘暴日数从60年代至90年代,总的趋势是在波动中下降的,高发年代多在20世纪70年代和80年代,90年代沙尘暴的发生明显减少;塔里木盆地沙尘暴天气发生的日数有2个明显的高发区,即以喀什、阿图什的塔东地区和以策勒、和田为中心的塔南地区;塔里木盆地沙尘暴天气对于新疆地区气候的变化响应显著,与平原区的降水和温度相关性较好。     

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。     

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。     

1961-2017年南疆地区沙尘天气的时空变化特征及影响因素分析

利用南疆地区49个地面气象站1961-2017年沙尘资料,通过Mann-Kendall突变检验法、 IDW插值法、多元回归分析和相对贡献率等方法,对南疆地区沙尘天气的月、季和年及年代的时空变化特征及影响因素进行分析。结果表明:近57a南疆地区沙尘天气呈极显著波动下降趋势,减速为-1.06d/a,其中浮尘日数减速最大(-8.6d/10a);沙尘变化特征表现为单峰式的先增后减;沙尘暴、扬沙和浮尘日数突变年为1989、1995和1994年;沙尘天气具有季节性、区域性差异,春夏秋冬分别为31.4、20.9、11.4和6.8d,季节变化表现为春季(-4.1d/10a)最大,年内月份均表现显著减少趋势;浮尘、沙尘暴和扬沙均呈现南多北少的纬向特征,主要发生在和田和巴州地区的南部,且绝大部分站点沙尘天气呈现显著减少趋势;风速、气温日较差与沙尘天气日数呈显著正相关,对沙尘天气的相对贡献率为51.2%和13.1%,水汽压、气温、最低气温、降水量呈显著负相关,贡献率为20.4%、9.5%、0.5%和0.2%,影响排序为风速>水汽压>气温日较差>气温>最低气温>降水量,风速对沙尘天气发生的影响占主导地位。综上所述,风速、下垫面的干湿状况、气温和冷空气活动等因素是南疆沙尘天气发生的主要因素。研究成果可为南疆地区绿洲合理扩张和沙土资源利用提供科学依据。     

乌兰布和沙漠东北缘磴口县沙尘天气变化规律及其对防护林体系建设的响应

利用磴口县1970年～2000年31年的风沙天气发生日数资料和1977～2000年24年防护林建设资料,分析了沙尘天气的季节变化和年际变化,并通过线性回归和多项式回归分析了沙尘暴和扬沙日数的长期趋势变化,结果表明,大风、扬沙和沙尘暴日数呈总体下降趋势,1970～1985年沙尘发生日数相对较高,1985年以后明显下降;沙尘天气发生日数在防护林体系建设前期最高,在不同建设阶段各指标均明显下降,尤其是第三阶段各指标下降幅度可达73.0～94.0%。方差分析表明四个阶段沙尘天气差异极显著;相关回归分析表明风沙天气指标(年均大风日数、扬沙日数和沙尘暴日数)与防护林指标(防护林面积、防护林林木蓄积量)存在着显著的线性相关关系,同期扬沙、沙尘暴与大风日数的比值变化明显,说明防护林体系建设加强了其对沙尘天气的防护功能。     

和田地区沙尘暴天气的时空分布特征

文中以和田地区8个气象观测站1960~2005年的沙尘暴天气资料为研究对象,应用CRESSMAN函数和数理统计方法进行统计分析,得出和田地区沙尘暴天气的时空分布特征。结果表明:1)和田地区属于沙尘暴的高发区,区域之间沙尘暴分布不均匀;2)和田地区全天都有沙尘暴发生,大多出现在17~22时;3)和田地区沙尘暴天气主要出现在3~9月,高发期在4~8月,最活跃的是5~6月,春夏多、秋冬少;4)年际变化呈现出波动减少的趋势,1988年后减势明显;5)沙尘暴的多发年代在20世纪60年代,进入90年代沙尘暴的发生明显减少,平均每10 a减少近4.4d;6)多数沙尘暴天气持续时间在4h以内,平均在1~3h之间,最长持续时间超过9h,民丰长达28.3h。     

近25 a来甘肃省耕地资源时空变化及其影响因子

研究耕地资源时空变化及驱动因子,对于提高区域粮食安全,严守耕地保护红线,制定耕地保护政策和措施具有重要的实践意义。以甘肃省1995年、2005年、2015年和2020年4期土地利用数据为基础,在ArcGIS和GeoDa等技术的支持下,从栅格、格网和县域尺度全面分析了甘肃省近25 a耕地时空变化特征,并利用地理探测器对引起耕地变化的主要驱动因子进行了探测。结果表明：（1）甘肃省1995—2020年间耕地减少幅度达1.6%,1995—2005年耕地面积增加,2005—2020年耕地面积递减,且耕地主要流向草地、林地和建设用地,而未利用地主要向耕地和草地转移。（2）耕地空间分布呈“东南多、西北少”的典型特征。耕地空间分布受自然因素和社会经济因素的共同作用,其中,人口和土地开发强度的交互作用是1995年、2005年和2015年甘肃省耕地空间分布差异性的主要原因,而2020年温度和降水的交互作用成为影响耕地的主导因素。研究结果可为甘肃省耕地保护管理提供科学依据。     

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50年中国不同强度降水日数时空变化特征

利用1957-2006年全国679个测站逐日降水资料,针对不同年降水量的站点,定义了新的降水等级,分析了我国近50年不同强度降水的时空变化特征。结果表明:①不同等级降水占总降水量比重的分布,自西北向东南小雨量在总降水量中的分量逐渐下降,但小雨日数在总降水日数中依然是最主要的;中雨对年降水量的贡献在20%～38%;大到暴雨雨量和日数比重逐渐增加。②年降雨量及不同等级雨日数趋势表现为,在我国西部地区年降雨量及小雨、中雨日数呈正趋势,即在西部小雨、中雨雨日数增加的同时,西部年降水量亦在增加;而大-暴雨区主要集中在南方,华北、东北大-暴雨有不同程度的减少。③各气候区的突变检验结果为,甘新和青藏两个气候区年平均中雨日数增加趋势十分显著,而内蒙气候区在减少;华南区的年平均暴雨日数增加趋势明显。     

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50a新疆沙尘暴冷热点的时空分布特征

利用1961-2010年新疆88个气象站的观测资料,运用空间自相关和热点分析方法,分析了近50a新疆沙尘暴冷热点的时空分布特征。结果显示:新疆沙尘暴具有明显的地区差异,空间分布具有较强的正空间自相关性,属于显著的空间集聚分布;冷热点空间演化格局逐渐稳定,呈现出不断缩小并集聚分布的趋势,冷点向新疆北部的博州和伊犁河谷集聚,热点位于塔克拉玛干沙漠边缘的和田及其周边地区,沙尘暴的防灾减灾工作需重点关注热点的时空变化。