黄土高原地区年极端气温的变化特征

根据黄土高原地区58个气象站点1960-2011年年平均气温和年极端最高、最低气温数据,应用Kriging空间分析法、Mann-Kendall突变检验法对其时空分布特征进行分析.结果表明,(1)1960-2011年黄土高原地区的年平均气温和年平均极端最高、最低气温均呈升高趋势,且除年最低气温外均高于全国平均水平;三者的突变年份分别为1991、1998、1982年.(2)近52a来,该区年平均气温自西北向东南逐渐增加,气候倾向率自南向北逐渐增加,增温突变年份由西北向东南逐渐推迟;年平均极端最高气温在东北、西南部最小,中部较高,气候倾向率在西部、东北部最大,南部最小;年平均极端最低气温自西北向东南方向逐渐升高,气候倾向率北部大于南部,突变年份自西向东逐渐变早.(3)近52a来,该区经历了明显的由冷变暖的增温过程且年极端最低温度的升高对年平均气温升高的贡献最大,研究区极端气温的升高加剧了气温的极端化发展.研究结果对了解极端温度变化对农业生产带来的不利影响具有参考价值.     

大同市近40年极端气温的变化特征

为了了解全球变暖背景下大同的气候变化规律及其演变趋势,利用大同市8个气象观测站1971-2010年的气温资料,对全市近40a的极值气温变化特征进行了分析,结果表明:极端最高气温和年平均气温线性升高趋势显著,平均每10a升高0.5℃和0.3℃;极端最低气温线性变化趋势不明显,但年代际变化特征突出;低于-25℃的极端寒冷日数线性下降趋势不明显,而高于33℃的极端炎热日线性增加趋势显著,平均每10a增加1.3d;年平均日较差则在2000年以后明显增大。     

2011-2050年贵州省极端气候指数时空变化特征

为探究未来贵州省极端气候变化发生趋势与空间格局,在利用中国天气发生器NCC/GU-WG Version 2.0模型对2011-2050年逐日降水量、日最高温和日最低温进行预测的基础上,运用ArcGIS软件和变化趋势分析法,分析了贵州省2011-2050年极端气候指数时空变化特征。结果表明:40年间,日最高温气温（TXx）、日最低气温（TNn）、暖日指数（TX90p）和持续暖期（WSDI）每10 a分别增加0.1℃,0.03℃,0.23 d和0.4 d;冷日指数（TX10p）和持续冷期（CSDI）每10 a分别下降0.1 d和0.26 d。最大日降水量（RX1day）、5日最大降水量（R5D）、强降水量（R95T）、日降水量强度（SDⅡ）和连续湿日（CDD）每10 a分别增加1.02 mm,1.31 mm,5.63 mm,0.01 mm/d和0.05 d,连续干日（CWD）每10 a下降0.11 d。极端气候指数及其变化趋势的空间格局异质性突出。气候变暖和地形是影响贵州省极端气候指数变化的主要因素。     

全球变化背景下新疆和田地区近半个世纪极端气温变化特征分析

对新疆和田地区1960—2013年的极端气温进行研究,以期为该区短期气候预测、生态环境安全以及灾害控制提供科学依据。通过累计距平法、滑动平均、一元线性回归趋势法、Mann-Kendall突变检验法及Morlet小波分析法,对该地区极端气温变化特征进行了分析,以探讨该地区气温变化的事实。结果表明:近54年来和田地区极端低温、极端高温分别以0.48℃/10a(p0.01)和0.19℃/10a(p0.01)的速率呈明显的上升趋势。极端低温自60年代以来呈现波动上升趋势;极端高温变化幅度较大,自60年代前期下降后波动上升,70年代后期至80年代初下降,之后波动上升,90年代末以来先下降后波动上升。极端低温、高温四季呈明显的上升趋势,均为秋季变化幅度最大,对年变化的贡献最大。年均极端高温在1997年发生突变,年均极端低温突变现象不明显。该区极端气温上升明显,向暖湿化方向发展。     

1960-2014年福建省极端气候事件时空特征及变化趋势

为分析福建省极端气温和降水事件的时空特征及变化趋势,基于区域内23个气象站点,1960-2014年逐日降水、最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、最小二乘和Mann-Kendall非参数检验等方法进行研究.结果表明:1)在区域尺度下,冷气温指数呈降低趋势,其中冷持续指数和冷夜指数下降趋势较显著;而暖气温指数(作物生长期、暖夜天数和暖昼天数)均呈显著增加趋势;2)过去55年中,除最大持续降水时间(CWD)外,总降水量和其余极端降水指数均呈增加趋势;3)空间特征上,极端气温指数的上升或下降趋势在全省区域内基本一致,而极端降水指数区域差异明显,上升倾向率较高的站点主要分布在沿海地区.极端冷指数呈下降趋势,极端暖指数呈上升趋势;降水量和极端降水增加而CWD减少,表明强降水在时间上更集中,该区域洪涝和局部干旱的风险加大.研究结果可为区域水资源适应性管理、水土保持及农业管理提供参考依据.     

黄土高原地区植被变化及其对极端气候的响应

[目的]研究黄土高原地区植被变化及其对极端气候的响应,为减缓和应对气候异常提供科学依据。[方法]基于1982—2017年遥感影像数据和气象数据,采用趋势分析、相关分析等方法,研究黄土高原地区植被时空变化及其对极端气候的响应。[结果] 1982—2017年期间,黄土高原NDVI以每年0.37%的速率呈显著的增加趋势(p0.01);空间上,NDVI呈现从西北到东南递增的空间分布格局。极端气候指数变化中,极端气温指数变化趋势较为一致,即表征极高温事件的极端气温指数呈极显著的增加趋势,表征极低温事件的指数呈现显著的下降的趋势,而极端降水指数未发生显著变化。NDVI年际变化与极端气温指数FD_0,TMAX_(mean),TMIN_(mean),TN_(10p),TN_(90p),TR_(20),SU_(25)均呈极显著相关(p0.01);四季NDVI变化与极端降水指数均未表现出明显的相关性,但与极端气温指数显著相关且春季和夏季的相关性高于秋季和冬季;月尺度上,NDVI与极端降水指数(RX_(1day),RX_(5day))和极端气温指数(TMAX_(mean),TMIN_(mean),TN_(90p),TX_x,TN_n)呈显著的相关性(p0.01)。NDVI与极端气温指数TMAX_(mean),TN_(10p),TN_(90p),TX_x前1个月的相关性大于当月、前2个月、前3个月的相关性。[结论]黄土高原地区NDVI呈显著增加的趋势,年际和月际NDVI变化与极端气温指数存在相关性,而与极端降水指数均未表现出明显的相关,且黄土高原地区的植被覆盖变化对极端气候的响应存在一定的滞后性。     

2001-2017年新疆NDVI变化及其对极端气候的响应

[目的] 研究新疆2001—2017年植被覆盖变化,并分析其与气候指数之间的响应特征,以期为该地区生态环境保护和区域可持续发展提供理论依据。[方法] 基于2001—2017年的MOD₁₃Q₁ NDVI数据,采用最大合成法、Savitzky-Golay（SG）滤波法和相关分析等方法,并结合同期气温和降水数据,分析新疆生长季归一化植被指数（NDVI）和极端气候之间的响应关系。[结果] ①2001—2017年,新疆地区植被覆盖普遍不高,自2009年开始表现出缓慢改善趋势,且未来一段时间内,该趋势具有一定的持续性;②NDVI总体上呈西北向东南降低趋势,天山山脉和伊犁河谷地区是NDVI高值区,北疆各子区域生长季NDVI普遍高于南疆地区;③NDVI在北疆中部和南疆西南部等地区与极端气温指数多呈负相关,日平均温差（DTR）和冷夜日数（TN_10p）是主要的影响指数;NDVI与平均气温指数在沙漠地区多呈负相关,在部分山区呈正相关,这主要与年平均气温（T_y）的变化有关;④NDVI与降水指数之间多呈正相关,且单日最大降水量（RX_{1 d}）,连续5日最大降水量（RX_{5 d}）和年降水量（TP_y）对NDVI的影响都很显著。[结论] 新疆植被覆盖总体向良好方向发展。NDVI对降水指数的响应高于气温指数,其中,降水指数以正向影响为主,气温指数则以负向影响为主,降水对新疆植被改善有着明显的促进作用。     

河北省主要极端气候指数的时空变化特征

根据河北省142个气象站点1961-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温和降水量等基础资料,采用线性倾向估计法及Kriging插值法,研究河北省极端气温事件的时空变化特征。结果表明:(1)在极端气温指数的空间分布方面,极端最高气温和夏日均呈从南至北逐渐降低的趋势,高值中心分别位于邯郸、邢台、石家庄、衡水和邯郸、邢台、石家庄、衡水、廊坊、沧州等地,而霜日则呈北高南低的空间变化规律,高值中心主要位于张家口北部地区,极端最低气温、暖日指数及持续冷期无明显的空间分布规律;从变化趋势的空间分布特征来看,全省夏日、暖日指数、极端最低气温及大部分地区的极端最高气温呈增加趋势,全省霜日则呈下降趋势,持续冷期的变化不显著。(2)极端降水指数无明显的空间分布规律。日最大降水量、强降水量、暴雨日数、连续干日及连续湿日均呈零星分布,降水强度从东南至西北大体呈降低趋势;从变化趋势的空间分布特征来看,在1961-2010年河北大部分地区的日最大降水量、强降水量、降水强度、连续湿日及暴雨日数均呈下降趋势,而连续干日呈增加趋势。从极端气温及降水指数的变化趋势可以看出,河北省具有干暖化倾向,农业生产上应采取相应的适应对策。     

近50年来山东省极端降水指数变化特征分析

利用山东省117个气象站1961—2013年逐日降水观测数据,根据选取的9个极端降水指数,分析了区域内各极端降水指数的时间变化趋势和空间分布规律,并探讨了各极端降水指数与总降水量之间的关系。结果表明:长时段(1961—2013年)中一日最大降水量(RX1d)、最大连续五日降水量(RX5d)、降水强度(SDⅡ)、最长连续无雨日数(CDD)增大趋势不明显,其他各指数均有减小趋势,短时段(1991—2013年)除RX1d,CDD呈减小趋势,其他各指数均有增大趋势。不同地区两时段各极端降水指数变化趋势并不相同,短时段变幅更大同时变化显著的站点更多。除CDD和总降水量有近三分之一的站点为不显著的负相关外,其他指数和总降水量多为显著正相关。     

天山北麓近50年气温和降水的变化特征

根据天山北麓8个气象站1961—2010年气温和降水资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,分析了天山北麓气温和降水的变化特征。结果表明:（1）50 a来,天山北麓年平均气温和年降水量均呈增加趋势,其变化率分别为0.26 ℃/10 a、15.67 mm/10 a;冬季增温最为明显,升温幅度达0.49℃/10 a左右,降水倾向率表现为夏季最大,为5.44 mm/10 a;（2）年平均气温和年降水量的突变年份分别在1996年和1983年;未来两者整体上呈增加趋势;（3）极端高（低）温指数在近50 a呈现增加（减少）趋势;极端降水指数中零降水日数和最长连续无降水日数呈不同程度的递减趋势,1日最大降水量和极端强降水日数以1.36 mm/10 a和1.81 d/10 a的速率递增,各极端气候指数空间差异明显;极端气温指数与年平均气温、极端降水指数与年降水量均有很好的相关性。     

近20年黄河流域植被净初级生产力时空分布及其对极端天气变化的时空响应

为探究黄河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化及对极端天气指数的响应情况,利用MODIS NPP数据和极端气候数据,辅以斜率法和偏相关分析法分析了2000—2019年黄河流域植被NPP时空动态及其对极端降水指数和极端温度指数的响应情况。结果表明：(1)近20 a黄河流域植被NPP呈从北向南增加的趋势,大面积上表现为增加趋势。(2) NPP与极端降水指标以显著和极显著正相关为主。其中,除最长连续湿润天数呈显著正相关和极显著正相关的像元占比为16.5%,其他几种指标均在25%以上。(3)极端降水事件的水量和强度呈显著增加趋势,极端温度事件中与偏冷相关指标总体呈下降趋势,与变暖有关的事件呈明显上升趋势,其变化存在显著空间异质性,年际差异大。(4)日最高气温的最大值、日最低气温的最大值、冷夜日数、冷昼日数、冰冻天数和霜冻天与植被NPP以负相关为主,日最高气温的最小值、日最低气温的最小值、暖夜日数、暖昼日数、气温日较差和暖期与植被NPP以正相关为主。近20 a黄河流域植被NPP时空变化存在显著地域性差异,其中在干旱和半干旱地区极端降水增多在一定程...     

修河流域洪水变化特征及其对气候变化的响应

利用修河流域主要控制站万家埠、晋坪和虬津水文站实测最大洪峰流量序列,采用Mann-Kendall检验法和小波分析等方法,对修河洪水极值流量的趋势性、突变性及周期性进行了分析,并探讨了洪水极值流量变化与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北大西洋涛动（NAO）、太平洋-北美型（PNA）、东亚夏季季风指数（EASMI）、南中国海夏季季风指数（SCSMI）、太阳黑子（SS）、西太平洋型（WP）等15个气候指标之间的相互关系。结果表明:万家埠站年最大流量表现为不显著减少趋势,晋坪和虬津2站年最大流量表现为不显著增加趋势。万家埠站年最大洪峰流量突变点为1972年,在1972年后最大洪峰流量发生由减少到增加的突变;晋坪站年最大洪峰流量突变点为1977年,在1977年后最大洪峰流量发生由增加到减少的突变;虬津站年最大洪峰流量突变点为1990年,在1990年后最大洪峰流量发生由减少到增加的突变。修河流域万家埠、晋坪和虬津站年最大洪峰流量系列在时频域中都存在着不同尺度的周期,既有2~8年的短振荡周期,也有超过20年的长振荡周期。除万家埠站最大洪峰流量存在22年显著周期,其余周期均不显著。修河流域年最大洪峰流量与ENSO,EASMI,PNA和WP均呈显著相关（p<0.05）。研究结果可为修河中长期洪水预报提供参考。     

近45年来浏阳河流域极端降水变化

利用1969—2013年浏阳河流域12个雨量站的降水资料,结合百分位方法定义极端降水阈值,采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法分析了极端降水指数的演变规律。结果表明:(1)极端降水量、极端降水强度、极端降水比率表现为上升趋势,10年上升率分别为7.3mm,9.5mm/d,0.3%,极端降水日数表现为下降趋势,下降率为-0.054d/10a。(2)极端降水量、极端降水强度分别在1991年、1992年存在明显突变,极端降水日数、极端降水比率突变不显著。(3)极端降水指数均存在7~8a,10~11a和25~27a的主周期,且丰枯交替变化明显。研究结果对于指导浏阳河流域的防洪减灾具有重要意义。     

近50年淮河流域气温时空变化及其与PDO的关系

气温的变化是造成自然景观和生态环境改变的主要因素之一。利用淮河流域1965-2016年67个数据序列完整的气象站日平均气温、最高气温、最低气温数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、皮尔逊相关系数、连续小波（CWT）、交叉小波变换（XWT）和小波相干谱（WTC）等方法分析了流域气温时空变化特征以及流域年平均气温和PDO（太平洋年代际涛动）的周期特征。结果表明:在时间尺度上,淮河流域年平均气温、最高气温和最低气温在1965-2016年均存在不同程度的上升,年平均最低气温增幅最为明显;空间上流域气温从南向北呈现递减趋势,不同地区的增温趋势略有不同,东部沿海地区平均气温的升温幅度高于西部内陆地区,流域西南部年平均最高气温的升温趋势比较明显,西北部年平均最低气温升温趋势比较明显,年平均气温的突变主要发生在1996年,而年平均最高气温和年平均最低气温的突变时间则略早于年平均气温（1992年）。淮河流域年平均气温存在1.3~5.5 a尺度的年际振荡周期,与PDO指数的振荡变化相似。淮河流域气温也随着PDO冷暖相位的转变发生了相应的变化。     

1961-2013年河南省极端降水事件时空变化特征

以1961—2013年河南省17个站点逐日降水量数据为研究对象,运用Sen’s倾向估计、Mann-Kendall显著性检验和空间插值等方法,分析了河南省11个极端降水指数时间和空间变化特征及其影响因素。结果表明:（1）过去53年,河南省极端降水指数变化趋势不显著。（2）河南省区域内,东南部极端降水量、降水日数、降水强度大于西北部。过去53年,商丘和西华降水量、降水日数和降水强度显著增加,而安阳、新乡、孟津、三门峡等地显著减少。（3）将河南省极端降水指数与其他区域进行了比较表明,极端降水指数存在区域性差异。（4）极端降水指数与纬度因素之间相关性强于经度和海拔因素。（5）除CDD指数外,其余指数与年总降水量均具有较高相关性。其中,极端降水量（R95p）、年降水日数降水量（R10,R20和R25）对年总降水量贡献最大。     

基于AVHRR和MODIS数据源的山东省植被覆盖时空变化及其对极端气候的响应

[目的]研究山东省的植被覆盖变化和极端气候的关系,以期为区域植被生态维护提供科学借鉴。[方法]基于AVHRR-GIMMS NDVI对MODIS NDVI插补获取的1982—2021年长时间序列NDVI数据集,分析山东省NDVI的时空变化,并结合该省96个气象站的逐日数据,研究NDVI对极端气候的响应。[结果](1)山东省及各分区NDVI总体呈强持续性的显著上升趋势,该省平均增速为0.013/10 a(p<0.001);空间上NDVI大体呈西高东低,南高北低分布;空间趋势上植被覆盖以强持续性显著改善和基本不变为主。(2)整体上NDVI与年和月的极端气温暖指数、极端降水指数以显著正相关为主,与冷指数以显著负相关为主,与GSL,DTR相关性不显著;空间上鲁西平原区主要受极端气温的影响,其他分区对极端气温和极端降水均响应明显。(3)NDVI对极端气候的响应具有明显的滞后性,且对极端气温的滞后性比对极端降水的滞后性强。[结论]山东省植被覆盖总体向持续改善的方向发展;NDVI对极端气候响应明显,极端高温和极端降水对植被生长总体起促进作用,而极端低温以抑制作用为主;植被覆盖变化对极端气候响应存...     

近60年福建省极端降水的时空变化特征

[目的]探究我国东南沿海地区极端降水变化的新特征,对该地区防灾减灾具有重要意义。[方法]以福建省为例,基于1960—2019年67个气象站点逐日降水数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了极端降水量(R95P)、极端降水频次(R95D)、极端降水强度(R95I)和极端降水贡献率(R95C)4个极端降水指数的时空变化特征,并阐明了极端降水指数与大气环流指数的相关性。[结果](1)近60年来福建省R95P,R95D,R95I和R95C呈现出增加趋势,变化率分别为24.90 mm/10 a, 0.34 d/10 a, 0.25(mm/d)/10 a和0.84%/10 a。(2) R95P,R95I和R95C均在1994年以后转为偏多(强)期,而R95D的突变点出现在1993年,由降水日数偏少期转变为偏多期。(3)西太平洋副高强度指数、南海副高强度指数和北半球极涡强度指数与极端降水指数之间有显著的相关性(p<0.05),特别是南海副高强度指数对转折后时段的R95D有显著影响。[结论]研究结果对该地区开展极端降水的生态风险评估提供重要参考。     

近60年山西省极端降水时空变化特征

气候变化背景下,极端降水事件发生频率与强度的增加直接影响区域生态安全,分析极端降水时空变化特征对于区域风险评估具有重要意义。基于山西省1960—2019年22个气象站点的逐日降水数据,选取12个极端降水指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验与突变分析、Morlet小波分析和反距离权重插值等方法,对山西省近60年极端降水的时空变化特征进行研究。结果表明:(1)山西省整体呈干旱化趋势,降雨日数(R1MM)下降趋势显著;(2)部分极端降水指数在20世纪70年代前后发生突变,突变后呈显著下降趋势;(3)极端降水变化存在约17年的主要周期,部分极端降水指数还存在7～8,4～5年的周期变化;(4)山西省西南部整体呈干旱化趋势,西北部极端降水事件趋于增加。研究结果将为山西省极端降水事件的响应对策实施提供依据。