青藏高原东北部边坡地带气温变化特征研究

利用青藏高原东北部边坡地带12个地面气象站1961～2000年的月平均气温资料,分析了40年来气温变化的特征及趋势.发现,青藏高原东北部边坡地带气温暖突变发生在1987年,从20世纪80年代初开始区域内最低气温明显上升,到90年代出现最高、最低气温同时上升的现象;夏季、秋季和冬季平均气温普遍呈升高趋势,冬季气温在1978年出现暖突变,升温趋势明显要大于其它季节,春季气温上升趋势不明显.最高、最低气温和气温日较差的变化具有明显的季节差异.     

青藏高原东部雨季降水量分布模型的建立

采用高分辨率的3"数字高程模型资料和青藏高原东部102个常规气象观测站5～9月份的降水资料,根据降水随高度分布将站点分为3类,采用多元逐步回归的方法,建立了青藏高原40年(1961-2000年)雨季逐年降水量和经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向、开放度等地理、地形因子之间的关系模型,估算了青藏高原地区降水量的空间分布.结果表明:建立的关于青藏高原降水量与诸因子之间方程的相关性显著,相对误差在20%,平均相对误差在4.4%之内,估算模型的相关系数均通过置信度为0.95 的检验;并且地理地形因子对40年平均和逐年降水量分布特征的影响较为稳定,其归一化的模拟系数基本控制在±1之间,这对定量分析和评价站点稀少、地形复杂的高原降水有重要意义.     

1961—2010年中国降水量变化分区及其区域特征

为研究中国近50 a(1961—2010年)降水量变化的空间分区及其区域特征,利用598个气象站1961—2010年逐旬降水资料,计算各站的降水量距平百分率,通过经验正交函数（ROF）和旋转经验正交函数（REOF）对降水量变化进行空间分析,进而对中国50 a降水量变化特征进行分区,同时采用线性趋势分析及5 a滑动平均分析方法,分析了全区及各个分区降水量变化特征。结果表明：根据1961—1990年、1971—2000年和1981—2010年3个时段可分别将中国分成12、11和11个降水量变化区。综合3个时间段降水量变化特征,可将中国分为江淮地区、东北中南部地区、中国北部地区、新疆地区、江南和华南东部地区、黄淮地区、西南地区东部和江南西部地区、东北北部地区、华南中西部、青藏地区、西南地区西部11个区域。通过降水量变化特征分析,近50 a中国降水呈现减少趋势,且存在区域差异。降水量减少幅度最大的是黄淮地区,气候倾向率为-13.9415 mm·10 a^-1,降水量增加幅度最大的是江南和华南东部地区,气候倾向率为23.2075 mm·10 a^-1。     

青藏高原东北部老虎沟流域强消融期冰川径流及其温度日变化特征研究

根据老虎沟冰川流域2011年强消融期(强消融期指7-8月份)的水文气象资料,分析了老虎沟冰川流域径流及径流温度的日变化过程和径流、径流温度与气温、降水之间的关系.结果表明:老虎沟冰川流域7月气温在早晨8:00左右最低,17:00达到最高;7月冰川径流在10:00左右最小,在18:00左右达到最大值.7月流量最高值约滞后气温最高值1h左右,流量最低值约滞后气温最低值2h左右;降水对径流既有正反馈也有负反馈,降水发生时,流量有可能增加也有可能减少.冰川径流温度主要分三个阶段,第一个阶段是前一天晚上20:00左右到8:00左右,这段时间的冰川径流温度变化很小,且温度始终处于低值;从8:00到12:00径流温度持续升高,12:00左右径流温度达到日最高值;12:00到20:00左右径流温度逐渐缓慢降低.径流温度和气温之间有较一致的起伏关系,但是冰川径流某一时刻的平均温度起伏很小且温度低,最低温度为0.1℃、最高温度为0.9℃.     

1976-2007年乌鲁木齐可降水量及其降水转化率

采用乌鲁木齐1976-2007年探空逐日观测资料和各月降水资料,分析乌鲁木齐可降水量的变化特征及其与实测降水的相关关系,同时对该地区的降水转化率进行分析。发现乌鲁木齐的可降水量年内分配不均,7月平均可降水量最大,1月最低;夏季可降水量最大,冬季最低。年平均可降水量为11.46 mm,可降水量上升趋势不明显。同时发现探空资料计算的乌鲁木齐水汽含量和实测降水量存在明显的正相关关系。通过对降水转化率的计算分析,发现4月的降水转化率最高,为11.89%,8月的降水转化率最低,为4.28%,月平均降水转率为7.46%。春季降水转化率较高,夏季较低,秋季和冬季相当,夏、冬季降水转化率呈显著增加趋势。降水转化率的月和年际变化较大,说明开发潜力大。     

1971-2014年青藏高原参考蒸散变化及其归因

研究参考蒸散时空变化格局并辨识其驱动因子,是认识区域水文过程及其对气候变化响应的重要途径。基于修正的FAO 56 Penman-Monteith公式和青藏高原75个台站逐日气象观测资料,分析了1971—2014年高原参考蒸散变化的转折特征,并探讨转折前后的年际与季节变化趋势及其主导因素。结果表明：1971—1996年青藏高原参考蒸散呈急剧下降态势〔-27.07 mm·(10a)^-1〕,而1997—2014年高原参考蒸散增加趋势显著〔40.16 mm·(10a)^-1〕,尤以33°N以南区域最为突出。这与影响参考蒸散变化的气候因子变化趋势的年际转折密切相关。其中,风速变小是1971—1996年高原年参考蒸散减少的主要因素,特别是在高原北部;相对湿度降低则极大地促进了1997—2014年高原主体(除高原北缘外)参考蒸散的显著增加。此外,从季节上看,春、秋、冬季参考蒸散变化的最大贡献因子由之前的风速减小转变为1997—2014年的相对湿度下降;影响高原夏季参考蒸散的主导因子是1971—1996年相对湿度的增加,之后则转变为1997—2014年日照时数的增加。     

2001-2011年青藏高原东北边坡地带云水资源分析

利用青藏高原东北边坡地带(32°～37° N,99°～104° E)22个地面气象站2001年6月至2011年5月每日8次地面观测资料,以及2001-2011年NCAR/NCEP月平均再分析资料,通过统计分析和NOAA HYSPLIT_4（混合单粒子拉格朗日积分）水汽轨迹模型,主要分析了青藏高原东北部边坡地带近10 a云量、云状的发展特征及其与水汽的关系。结果表明：① 近10 a,高原东北边坡地带多年平均总云量与低云量的变化具有较好的一致性;全年云量春夏季增加尤为明显。② 全年发生雨雪天气时,卷云出现概率最高,其次为高层云,积云最低;高原东北边坡地带对流云出现概率明显比非对流云出现的概率高。③ 水汽是决定高原降水分布和对流云变化的主要依据之一,水汽主要来源于700 hPa,且水汽通量可以较好地反映低云量的多寡。      

1964—2014年青海省三江源地区日降水格局分析

三江源位于青藏高原腹地,是气候变化敏感区,尤其对降水变化十分敏感。利用1964—2014年三江源地区13个气象站的日降水资料,对三江源地区降水量、降水日数、降水间隔期分等级探讨。结果表明：1964—2014年三江源地区年均降水量为467．48 mm ,自2000年起呈现显著增加趋势,降水量以中等强度以上的降水为主,导致年降水量发生变化的主要原因是强降水量的影响;年均降水日数为137．83 d ,以中等强度以下的降水日数为主;每年降水间隔期次数为40．06次,以≤5 d 的间隔期为主,占总间隔次数的83．55％;三江源13个气象站降水量资料显示,久治县降水最稳定,沱沱河最不稳定。同时,以历年降水量与生产力研究为基础,降水是三江源西部地区生产力变化的主要限制因子之一。三江源地区干旱年份与极端弱降水量年份吻合,可初步断定年降水量和降水日数增加,＞5 d 间隔次数减少可减缓三江源地区干旱发生及干旱化程度。     

1979—2017年CRU、ERA5、CMFD格点降水数据在青藏高原适用性评估

利用1979—2017年青藏高原131个气象台站实测降水资料,分别从年、季尺度对CRU、ERA5和CMFD 3种再分析降水资料在青藏高原的适用性进行了评估。结果表明：（1）CRU、ERA5、CMFD 3种数据对青藏高原年降水的模拟能力都很强,与观测值的相关系数均超过了0.9,较观测降水量值均偏大;CRU和CMFD的春季降水较为接近观测值,CMFD夏、秋季降水与观测值最接近,3种数据对冬季降水模拟能力均较弱。（2）从降水量分布来看,CMFD数据对青藏高原年、春季、夏季、冬季降水的分布模拟能力最好,3种数据对青藏高原秋季降水的模拟能力具有区域差异性,CRU、CMFD在青藏高原西部的降水与观测值较为接近。（3）从变化趋势来看,青藏高原年、春季、夏季、秋季降水均呈增加趋势,其中夏季增加幅度较大,冬季降水整体呈减少趋势。（4）CRU数据对青藏高原年、春季、夏季、秋季降水的变化趋势与观测值较为一致,其次为ERA5,ERA5冬季降水与观测值较为一致。（5）从偏差分析来看,CMFD数据与观测值的年、季降水偏差最小,最接近观测值。（6）3种数据与站点平均的年、季降水的时间变化序列表明,CMFD的年、春季...     

1960—2017年黄土高原不同等级降水日数和强度时空变化特征

降水日数及强度的变化特征研究对黄土高原应对气候变化及水资源开发利用具有重要的科学意义.利用1960—2017年黄土高原地区55个地面气象站逐日降水资料,分析了总降水和不同等级降水(小雨、中雨、大雨和暴雨)的日数、强度和降水量的时空变化规律,并量化各等级降水日数和强度对降水量增量的贡献.结果表明:(1)近58 a黄土高原...     

青藏高原草地降水利用效率时空动态及对气候变化的响应

本研究利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟了2000—2013年青藏高原草地净植被生产力(Net Primary Production,NPP),结合实测数据、气象数据和土地覆被数据计算了草地降水利用效率（PUE）,探究其时空分布特征,以及不同草地类型PUE及其对气候变化的响应。结果表明：青藏高原草地PUE在研究年限内呈现波动增加趋势,增加速率为每年0.0035 g·m^-2·mm^-1,14 a的平均值为0.38 g·m^-2·mm^-1。PUE的空间分布具有明显的异质性,呈现东部高、中西部低的基本格局。PUE分布在0.2～0.4 g·m^-2·mm^-1之间的比例最大,占青藏高原总面积的55.63%,呈减少趋势的区域主要分布在青藏高原的北部和西部,以及东部的边界地区,呈增加趋势的地区集中在研究区的中部和南部。研究年限内PUE的变异系数分布在0.07～0.85之间,变化稳定的区域所占面积最大,为总面积的43.43%,主要分布在唐古拉山脉和横断山脉附近。不同草地类型间PUE均值存在差异,具体表现为：草甸（1.06 g·m^-2·mm^-1）>坡面草地（0.80 g·m^-2·mm^-1）>平原草地（0.30 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草甸（0.29 g·m^-2·mm^-1）>荒漠草地（0.23 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草地（0.094 g·m^-2·mm^-1）。总体上,青藏高原草地PUE与降水成负相关关系,而与气温呈正相关,PUE的变化对降水响应更加敏感。     

黄土高原夏半年降水气候变化特征及对作物产量的影响

利用黄土高原56站夏半年(4~10月)降水总量资料,分析了其空间基本分布特征,用EOF、REOF方法对平均降水总量进行了气候分区,用方差分析方法分析了其时间变化特征,对比分析了多雨年和少雨年降水对冬小麦及玉米产量的影响。结果表明:黄土高原夏半年降水具有明显的南北和东西差异,可分为6个气候分区,不同区域降水的年代际变化明显;在时间分布上少雨年份和多雨年份交替出现,自1986年以来降水总量趋于减少趋势;对比分析表明,上年7~10月和当年4~6月多雨使冬小麦产量增加420~720 kg/hm2,少雨使冬小麦产量减少180~660 kg/hm2,当年4~9月多雨使玉米产量增加435 kg/hm2,少雨使玉米产量减少435 kg/hm2。     

黄土高原秋季降水年际和年代际气候变化特征

根据黄土高原地区分布较为均匀的39个气象观测站(1961~2000年)及西峰国家基准气候站(1938~2003年)秋季降水序列资料,应用NCEP/NCAR(1968~2003年)500 hPa高度距平场再分析资料,利用区域性各年代距平场和西峰各年代逐年累积秋季降水距平百分率分析得出:黄土高原20世纪60(90)年代秋季降水全区域偏多(偏少),70(80)年代除北部偏多外中南部转为略少(均略少);秋季降水持续阶段性转折变化特征突出,存在5个转折变化年份和6个相对持续阶段,继20世纪90年代持续偏少阶段之后,从2001年开始转入一个相对偏多阶段,有利于冬小麦生产;秋季降水的大气环流背景为:偏少(多)年份,极地冷空气影响势力弱(强),新疆高压脊强(弱),特别是偏多年份新疆低压槽活跃。     

青藏高原季风变化及其与鄂尔多斯高原夏季降水的关联

选用1958～2002年逐月600hPa2.5°×2.5°ECMWF再分析资料和1961～2000年鄂尔多斯高原夏季降水资料,计算了高原季风指数,分析了高原季风指数的年代际变化及其与鄂尔多斯高原夏季降水的关联.结果表明:近40年来,高原季风总体呈冬季风减弱、夏季风增强的趋势;高原季风的变化与鄂尔多斯高原夏季降水的多少密...     

青藏高原不同生境土壤细菌群落结构特征及其与环境的关系

为了解土壤微生物在青藏高原的分布状况及环境依赖特点,对青藏高原5种不同类型的土壤微生物群落结构、组成及其与环境关系进行了研究。通过高通量测序技术研究青藏高原不同生境土壤细菌的组成和多样性,共获得1 463 157条16S rRNA基因序列。各样品中可操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs)在4 344~5 764 之间。土壤样品中细菌以变形菌门(35.5%)、放线菌门(20.4%)、酸杆菌门(12.5%)、拟杆菌门(7.3%)、绿弯菌门(6.1%)和厚壁菌门(5.3%)为主,其中变形菌门最为丰富。在变形菌门中,α-变形菌纲是第一大纲,占有45.9%的OTUs,其后是γ-变形菌纲和β-变形菌纲。Person相关性分析和RDA分析表明,土壤含水量、有机碳含量与钾含量对细菌群落分布起主要作用。     

晚冰期以来青藏高原东北缘人类的迁移与扩散

利用考古遗迹、年代和区域DEM数据,采用GIS方法,综合分析了晚冰期以来,人类在青藏高原东北缘的迁移与扩散。结果表明：16～6 kaBP人类活动的足迹已遍布青藏高原东北缘,早期人类活动没有固定的聚落,表现为高度流动、长距离、大范围的迁移特征;晚期则实现了半定居。末次冰消期生活在黄土高原西端较低海拔的人群沿着黄河谷地进入高原,到达海拔2 600 m的共和盆地,并以该盆地为枢纽,向北于14 kaBP进入海拔3 000 m以上的青海湖盆地,向南于11 kaBP登上了4 000 m的青藏高原主体,向西在全新世早期进入柴达木盆地,并通过格尔木河河谷翻越昆仑山进入可可西里和羌塘高原。6～2 kaBP本区跨进新石器-青铜时代,有固定的聚落,发生了2次显著的文化扩散,5～4 kaBP马家窑文化在本区黄河-湟水谷地扩散;3 kaBP畜牧业的确立,人类再次向高原腹地扩散,并实现了对海拔4 000 m以上高原的长期占领。     

Morphology and formation mechanism of sand shadow dunes on the Qinghai-Tibet Plateau

The formation and development of dunes depend on wind-blown sand movement which is affected by the characteristics of sand material, topography, wind regimes and other factors. In this paper, we investigated two sand shadow dune groups in Shigatse and Za’gya Zangbo of Tibet and an individual dune in Da Qaidam of Qinghai, and analyzed their topographies and morphologies, and the physical characteristics of the sand, wind regime and sand transport. Formed under harsh conditions behind hills, these mature sand shadow dunes are hundreds of meters long, have significant ridges and crescent dunes downwind, and have a hill pass on one or both sides. Wind tunnel experiments revealed that the hill gap and wind velocity are important factors in the formation of these dunes. Sand shadow dunes formed only when the gap spacing is two-thirds of the hill height. When wind velocities are 20 m/s, the sand body is divided into two parts. The hill pass allows the transport of sand by wind, creating a "narrow-pipe effect", which causes the transported material to gradually accumulate in the center of the shadow zone. We observed that the following are needed for sand shadow dunes to form:(1) strong winds, sufficient sand, suitable obstacles and a dry climate;(2) one or both sides of the obstacle forming the shadow zone must have a hill pass; and(3) the windward side of the obstacle must have a wide, flat area, providing adequate spacing for wind flow and transport of material and the leeward side must have a sufficiently broad, flat area to allow the release of the transported material. Research results on these newly discovered dunes on the Qinghai-Tibet Plateau could contribute to the understanding of dune geomorphology.     

鄂尔多斯高原近48a降水及蒸发特征分析

利用鄂尔多斯高原1961-2008年降水和蒸发时间序列分析表明,研究区降水量和蒸发量总体特征是皆向减少趋势发展,但降水在各年代都呈下降趋势,而蒸发在波动中向减少趋势发展。以Morlet小波函数为工具,分析得出研究区内降水和蒸发都存在多时间尺度特征,其中降水在8-9年和14-16年的时间尺度下正负交替震荡特征最明显,而蒸...     

Characteristics of daily extreme wind gusts on the Qinghai-Tibet Plateau,China

Severe wind is a major natural hazard and a main driver of desertification on the Qinghai-Tibet Plateau. Generally, studies of Qinghai-Tibet Plateau's wind climatology focus on mean wind speeds and its gust speeds have been seldom investigated. Here, we used observed daily maximum gust speeds from a 95-station network over a 5-year period(2008–2012) to analyze the characteristics of extreme wind speeds and directions by fitting Weibull and Gumbel distributions. The results indicated the spatial distribution of extreme wind speeds and their direction on the Qinghai-Tibet Plateau is highly variable, with its western portion prone to greater mean speeds of extreme wind gusts than its eastern portion. Maximum extreme wind speeds of 30.9, 33.0, and 32.2 m/s were recorded at three stations along the Qinghai Tibet Railway. Severe winds occurred mostly from November to April, caused primarily by the westerly jet stream. Terrain greatly enhances the wind speeds. Our spatial analysis of wind speed data showed that the wind speeds increased exponentially with an increasing altitude. We also assessed the local wind hazard by calculating the return periods of maximum wind gusts from the observational data based on the statistical extreme value distributions of these wind speeds. Further attention should be given to those stations where the yearly maximum daily extreme wind speed increased at a rate greater than that of mean value of daily extreme wind speeds. Severe extreme wind events in these regions of the plateau are likely to become more frequent. Consequently, building structural designers working in these areas should use updated extreme wind data rather than relying on past data alone.     

黄土高原春季降水的气候特征分析

利用黄土高原56站40a的春季降水资料,用REOF方法进行了春季降水气候分区,并用EOF方法和MHF(黑西哥帽函数)小波方法分析了其时空分布特征和变化规律。结果表明：黄土高原春季降水具有明显的南北差异和东西差异,在时间分布上干旱年份与多雨年份交替出现;黄土高原春季降水可分为8个气候区,各区域代表站春季降水量主要有准7a、19a和22a的变化周期。