西北地区东部夏季降水日数的变化趋势及其气候特征

以西北地区东部(95°E～112°E,32°N～41°N)104个测站1960～2000历年夏季(6～8月)降水日数资料为基础,通过EOF和REOF等分析方法,研究夏季降水日数时空分布的异常特征。结果表明西北地区东部夏季多年平均降水日数的地区分布特点是西部多、东部少,沿祁连山山脉存在一个降水日数较多中心区域,并且降水量和降水日数均呈增多趋势。降水日数的空间异常主要表现为一致性异常和南北相反异常两种类型。根据REOF方法可将西北区东部分为5个不同降水日数气候区,即甘肃中东部及河套区、渭水流域区、河西走廊区、青海高原北部区、青海南部区和四川北部区。20世纪80年代以来,西北地区东部大部分地区降水日数呈现减少的趋势。冬季(或夏季)青藏高原地面加热场强度偏强,甘肃河西及祁连山地区、宁夏南部等地夏季降水偏多(或少),青海东南部-甘肃南部-渭水流域夏季降水日数偏少(或偏多)。     

西北地区降水特征及变化规律分析

根据我国西北地区降水气候特征研究状况,利用较具代表性的我国西北地区北亚热带、温带驻防的25个空军机场气象台站1970~2000年历年逐时降水资料,从降水量、降水强度、降水时间、降水频率等方面,以气候区划区为区域分析单位,分析了西北地区的降水变化规律和特征。结果表明:西北地区北亚热带、温带年际降水量有从东南和西北两侧向中部明显减少的分布格局。30 a间中温带干旱区东部及其以东地区的降水量呈下降趋势,以西则基本呈上升趋势。降水强度基本表现为上升趋势,强度呈东南大、西北小分布,且以北亚热带湿润区和南温带干旱区南疆区上升速率表现最大。降水时间呈现减少趋势,其分布特点与降水量分布基本上一致,由东南和西北两侧向中间明显减少。近30 a来降水量东降西升,降水小时数、降水频率呈下降趋势,但小时雨强和中雨以上强度降水比重一直呈上升趋势,降水以短时、量大为特征出现的机率在增加,降水的有效利用难度在加剧,这种特征东部比西部要明显得多。青藏高原东侧降水量和降水小时数都处于下降趋势,雨强呈上升趋势,该地区干旱趋势在加剧。但在高原东北侧、北侧这种趋势表现相对要弱一些。     

中国西北地区冰雹的气候特征

利用1971-2000年西北185个站3～9月逐月和年冰雹次数,分析了西北冰雹的空间分布特征和时间演变规律.西北年冰雹次数有3个高值中心,一个在青海的曲麻莱,为19.6次,另一个在新疆西部的昭苏,为17.6次,第3个在青海的刚察,为12.7次.185个站冰雹的月变化呈单峰型,主要出现在6～8月.西北185个站冰雹的历年变化呈现出下降的趋势.从春季到秋季,冰雹强中心先起于新疆的昭苏这一中心有很强的持续性.青海南部的冰雹强中心5月在斑马,6月西伸到曲玛莱,7月再西移到托托河,8月东退到清水河,9月又南退到杂多,10月又东退到久治,然后基本消失.     

从气候标准的改变分析西北地区的气候变化

利用中国西北地区122个气象站旬降水量和平均气温资料,比较了1960-1990年与1970-2000年气候标准的差异,并由此分析了西北地区气候变化的地域特征。说明西北地区在气温显著升高的同时,西部降水增加,由暖干向暖湿转型的事实,但是西北地区东部干旱的形势比前期更加严峻。西北地区30a气候标准的差异,主要是由于20世纪60年代与90年代气候状态的显著差异造成的。新气候标准的应用对于气候统计分析、评价和预报产生重要影响。     

近50 a中国西北地区东部降水特征

利用我国西北地区东部54个气象站1960-2009年的降水资料,采用M-K检验和小波分析方法,对该地区的降水特征进行了分析。结果表明：① 西北地区东部降水量呈微弱下降趋势,1990年后降水减少趋势更为明显,Ⅱ区降水变化趋势较Ⅰ区更加显著;② 该地区降水频次以弱降水和中等强度降水为主,占降水总天数的70%以上,弱降水频次减少趋势显著;③ 中等强度降水和强降水的降水量占全年降水的75%以上,中等降水的降水量呈减少趋势,是造成年降水量减少的主要原因;④ 小波分析结果显示,年降水、中等降水和强降水序列均存在显著的3 a和5 a短周期,其中Ⅰ区和Ⅱ区的中等降水和强降水小波周期在20世纪70年代之后完全不同,中等降水的减少与70年代周期的变长密切相关。     

华北地区夏季降水减少的原因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,对华北地区夏季降水减少原因进行分析发现:夏季降水在20世纪60年代中期发生了气候突变,近55年线性减少趋势显著,平均每10年减少15.5 mm.在地面上,青藏高原地区、华北地区气温下降造成华北低压系统活动减少,不利于降水.在850 hPa层上,东亚中纬度的西南季风和副热带高压南部的偏东风、西北部的西南风异常减弱,使得西南气流输送水汽很难到达30°N以北的地区,而副热带高压西部外围偏东南、偏南气流输送到华北地区的水汽也大量减少,水汽不足造成华北夏季降水偏少.在500 hPa高度场上,80年代欧亚遥相关型表现与50年代相反,变为欧洲( )、乌拉尔山(-)、中亚( )形势,这种环流使得乌拉尔山高压脊减弱,贝加尔湖至青藏高原高空槽变浅,纬向环流表现突出,不利于冷暖空气南北交换.同时在500 hPa气温场上,80年代,西伯利亚至青藏高原西北部的冷槽明显东移南压到蒙古至华北地区,锋区位于华北以东以南位置,使得华北地区冷暖空气交汇减少,降水也因此减少.     

中国西北地区气候变化与同期气象场异常的关系

利用奇异值分解法（SVD）分析中国西北地区降水和气温异常与同期高空环流和下垫面温度异常的关系。研究表明：西北地区各季降水与同期北印度洋海区、西太平洋海面温度都有较好的遥相关性;西北地区降水与同期欧亚对流层的中下层的纬向和经向环流强度的异常有明显的关系;西北地区气温异常与欧亚大陆同期中高纬向和经向环流的异常有关,冬季和秋季气温异常主要与纬向环流的异常有关,春季气温异常与经向环流异常有关。     

黄河流域夏季降水与亚州季风的关系

利用1951-2009年600、850hPa 2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料和中国气象局整编的160站的降水资料,计算和分析了反映亚洲地区各个季风特征的指数序列及年代际变化。结果表明:夏季黄河流域降水与印度季风和高原季风关系密切,而与西北太平洋季风的关系不显著;印度季风偏强的年份,黄河流域降水偏多,而在印度季风偏弱的年份,黄河流域降水偏少;近59年来,印度季风指数与黄河流域降水同样具有2～3年、9～10年和21～22年的周期变化。     

中国西北东部电线积冰气候特征及分区

选取有观测以来至2010年的电线积冰资料及1961-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度及风速资料,对西北东部电线积冰的气候特征以及积冰发生时的天气条件进行分析,探讨积冰形成时的气象要素配置,指出西北东部电线积冰的气候分区。结果表明：① 10月至次年4月为西北东部电线积冰期;积冰类型主要为雾凇和雨凇,其中北部大部地区及陕西西安以雾凇为主,西南部以雨凇为主。② 1 000 m以下地区一般日平均气温在-5～4 ℃,日最低气温在-10～0 ℃,相对湿度在70%以上,风速在0～1 m•s^-1;1 000～2 000 m地区一般日平均气温在-15～4 ℃,日最低气温在-15～0 ℃,相对湿度在70%以上,风速在0～4 m•s^-1;2 000 m以上地区一般日平均气温在-15～0 ℃,日最低气温在-15～-5 ℃,相对湿度在60%以上,风速在0～8 m•s^-1时,最易出现电线积冰现象。③ 从气候角度分析,西北东部电线积冰呈西多东少,山区多于平原的分布格局,海拔较高的西南部及东南部是积冰潜在高发区,西北部、中部及东南部华山周边地区是次高发区,东部大部地区是低发区,并且积冰高发区也是持续冰灾的高发区。     

不同时间尺度海温因子对西北地区东部夏季降水的影响及预测

利用1961—2020年中国西北地区东部夏季降水量月平均资料、NCEP/NCAR环流再分析以及英国Hadley逐月海表温度(SST)资料,采用功率谱、合成分析、多元线性回归等,分析了西北地区东部夏季年代际、年际降水分量的主导海温模态,并利用时间尺度分离前后得到海温因子分别建立降水预测模型。结果表明:(1)西北地区东部夏季降水不仅具有30 a左右的年代际震荡周期,还具有准3 a的年际周期,其中降水的年代际分量由太平洋十年际涛动(IPO)主导,春、夏季IPO正位相时,有利于西北地区东部夏季降水处于偏多的背景;反之,处于降水偏少背景。(2)降水年际分量的主导信号来自热带印度洋、热带西太平洋和北大西洋,当春季热带印度洋呈类全区一致海温模(IOBW)负(正)位相、类北大西洋三极子(NAT)为正(负)位相及热带西太平洋为冷(暖)海温异常时,有利于夏季中高纬贝加尔湖地区出现高(低)压异常,西太平洋副热带高压偏弱(强)、偏南(北),西北地区东部降水易偏少(多)。(3)独立检验时段内,基于时间尺度分离模型的西北地区东部夏季降水年均趋势异常综合评分(Ps)、符号一致率评分(Pc)分别较原始模型提高6%、7...     

西北地区气候异常与前期环流场异常的关系

利用奇异值分解法(SVD)分析了西北地区季节(春、夏、秋)降水、冬季气温异常与前期高空环流异常的关系,结果表明:前期的高空环流异常对西北地区季节降水、冬季气温异常有重要影响,且与各季节降水和冬季气温异常相对应的前期高空环流异常在前期不同阶段各有其特点.前期的高空环流异常对季节降水和冬季气温异常有一定的预测意义.     

近50 a中国降水变化的准周期性特征及未来的变化趋势

通过分区分析了1961-2006年近50 a中国降水周期分量的年际变化特征,并对未来20 a（2006-2026年）降水的可能变化趋势做了预测。结果表明：就年际变化而言,大部分气候区的降水年际变化存在着显著的周期变化,并以高频（准3～4 a）变化为主,且具有相对的稳定性。过去的50 a,各气候区的降水呈现出下降趋势。周期叠加外推的结果表明,未来20 a,除西部干旱（半干旱）区的降水会出现少许的增多外,其余各气候区的降水量会出现弱的减少趋势。     

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。     

基于CRU资料的中亚地区气候特征

基于中亚地区1971-2000年的CRU资料,利用一元线性回归法,分析中亚地区30 a的气候变化特征。结果表明：土库曼斯坦和乌兹别克斯坦的沙漠地区是中亚最为干旱的地区,也是气温最高的地区。塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦冬季和春季降水多,夏季和秋季降水少,气温变化幅度相对较小。哈萨克斯坦的降水呈现西多东少,且主要集中在夏季,气温变化幅度较大,且西暖东冷。中亚地区气温年较差较小。新疆与中亚五国的气候有明显差异,新疆降水主要集中在夏季的天山山区,气温增暖明显,最高和最低气温与中亚西部的变化趋势相反。     

吉林省西部半干旱区夏季降水与暴雨时空规律研究

本文选取了吉林省西部地区的五个站点,利用小波分析分析了夏季降水的周期变化以及暴雨情况,发现该区夏季降水基本上是稳中有降,且存在22年左右的周期,其中还包含着11—12年的较短周期。半个世纪以来暴雨次数和暴雨量都有所减少,但是大暴雨的雨量有较大的增加。在各级别暴雨中以50-60mm的暴雨量级出现的频率最大,约为1.52次/年。     

我国西北干燥区降水变化规律

利用多种资料并参考已有研究,综合分析、讨论了我国西北干燥区现代降水变化的特征和可能原因,获得如下认识:1在最近半个多世纪,实测记录揭示出西北地区降水量存在较明显的上升趋势,其中西部上升更加显著。进入21世纪以来,全区降水量比20世纪90年代有进一步上升,其前10 a平均降水量比1961年以来任何年代都高,2010年秋季和年总降水量达到有记录以来的最高值。2新疆北部和天山地区树轮气候重建表明,20世纪80年代初期的大气降水增加现象很可能是近200 a未曾发生,但并非史无前例,现代降水量的增加没有明显超过历史时期的最湿润阶段,这样就不排除其仍为多年代到世纪尺度上气候自然振动节律表现的可能性。3根据再分析资料,1979年以来,整层积分的净水汽通量出现较明显增加趋势,但这种增加并非是由西、南和北边界的输入通量增加造成的,主要是东边界输出通量显著减少的结果,同时大气可降水量增加并不显著。因此,实测降水量增加似乎与全球大气水汽含量增加及区域外水汽输入通量变化关系不大,可能是对区域内气候变化与变异响应的表现形式。4已有研究显示,相比华北地区,在过去和未来大气温室气体浓度持续上升条件下,全球和区域气候模式更为一致地模拟出了西北地区降水量显著增加的趋势,暗示西北降水量增加可能是对全球气候变暖的响应,但与近几十年水汽通量趋势变化分析和多数古气候重建结论不完全一致。5区域和局地灌溉面积扩大以及城市发展等"绿洲化"过程,可能显著增加了陆面的实际蒸发量,成为西北地区气象观测站附近降水量增多的重要驱动因子。气候变暖与气溶胶排放引起的山地冰川融化及其河湖水位上升,可能加强了这种局地人为气候效应。6在全球、区域和局地不同尺度的人类活动综合影响下,预计西北干燥区绿洲及其城市和附近局部区域未来20~30 a降水量总体上仍将增多,但这种长期变化趋势很可能与年代到多年代尺度的自然降水变异节律相互叠加,而在新疆北部和天山等地,自然气候演变预示可能进入一个多年代降水偏枯时期,致使未来特定区域和时段的合成降水量变化情景趋于复杂化。     

近40a中国北方降水量与蒸发量变化

利用我国北方1951-1990年年降水量、年蒸发量、年平均风速和太阳辐射等资料,计算了干燥度指数,并据其将我国划分为干旱区(D<0.20),半干旱区(0.20～0.50),湿润区(D>0.50)。近40a我国半干旱区降水量和蒸发量发生了巨大变化,区域差异显著,年代际特征明显。东北区和华北区降水量具有减少趋势,西北东部和西南区有增加趋势。至于蒸发量的变化,东北区具有增加趋势,华北区、西北东部和西南区有减少趋势。近40a我国干旱半干旱区降水量与蒸发量均在减小,但降水量的减小速度大于蒸发量,气候在变干。我国气候的干湿变化主要取决于降水量的变化。     

陕西省强降水日数变化特征

选取陕西省分布比较均匀的78个站点,1961-2004年日降水资料,通过对强降水数量进行界定,得到强降水日数,采用4次多项式、最大商谱分析、Mann-Kendall方法进行分析。结果表明：陕西强降水日数变率大,易发生旱涝;20世纪90年代末期以后陕西省强降水日数有增加趋势;在信度α=0.1的水平下,80年代末期到90年...     

黄河上中游流域夏季降水预测的概念模型

选取黄河上中游流域43站1961-2006年夏季降水量作为研究对象,应用线性相关分析、EOF分析等方法,分析了流域内夏季降水与北半球100hPa、500hPa、海平面气压、海表温度、地面射出长波辐射(OLR)、青藏高原和西北干旱区地面气温以及74项环流特征量等资料前期至同期的关系,建立了该区域夏季降水气候预测的概念模型。