未来气候情景下西藏地区的干湿状况变化趋势

旱灾是西藏地区重要的气象灾害之一,每年均有不同程度的发生,对农牧业生产的影响极大,气候变化背景下开展西藏地区干湿状况变化趋势的预测研究对于预防和减轻该区干旱所造成的损失具有重要意义。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011-2050年）以及基准气候条件（1961-1990年）逐日资料,利用联合国粮农组织（FAO）推荐的Penman-Monteith方法计算了参考作物蒸散量,基于湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把西藏分为干旱、半干旱、半湿润、湿润4个气候区,预估了西藏地区2011-2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明：与基准气候条件相比,未来A2气候变化背景下,除零星地区外,2011-2050年西藏地区降水量、参考作物蒸散量均呈增加趋势,且参考作物蒸散量增加的幅度小于降水量增加的幅度,但地区间差异都很显著;未来40a西藏气候总体上呈暖湿化趋势,干旱、半干旱区的缩小趋势非常明显,且年平均气温上升的幅度远远大于湿润指数增加的幅度,环境水热要素相对提高,干旱化程度在逐步减小,较利于生态环境的改善;但是,不同气候区在不同时段干湿状况变化趋势不同。2021-2030年干旱、半干旱地区的缩小趋势以及湿润、半湿润的扩大趋势都很明显;2031-2040年、2041-2050年,干旱、湿润区的缩小趋势以及半干旱、半湿润的扩大趋势均很明显。     

基于湿润指数的中国干湿状况变化趋势

进行中国未来干湿状况时空变化趋势的预测可对未来应对气候变化及调整农业生产布局提供重要理论依据。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011－2050年）以及基准气候条件（1961－1990年）逐日资料,利用世界粮农组织推荐的Penman－Monteith方法,计算了参考作物蒸散和湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润、湿润5个气候区,从农业角度分析了中国2011－2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明：与基准气候条件相比,2011－2050年,除零星地区外,全国各地区降水量、参考作物蒸散均呈增加趋势,但是地区间差异都很显著;未来40 a中国气候总体上呈暖干趋势;2011－2050年,干旱、极干旱地区缩小趋势以及半干旱地区的扩大趋势都很明显。新疆西北部地区、内蒙古及长城沿线地区的西北部湿润趋势显著增加,而黄土高原地区的东南部、青藏地区中部的部分地区干旱化程度在逐步加大。     

近57年中国北方气候干湿变化及与太平洋年代际振荡的关系

利用中国北方424个气象站点1960—2016年逐日地面观测资料,应用联合国粮农组织(FAO)Penman-Monteith模型计算潜在蒸散(ET0),基于降水量和潜在蒸散计算的湿润指数研究了1960—2016年中国北方干湿气候时空变化特征,分析了太平洋年代际振荡(PDO)对气候干湿变化的影响。结果表明:北方总体干湿变化不显著,空间上表现为西北、青藏高原、内蒙古湿润化而华北干旱化的特征。极端干旱区面积显著缩小,干旱区、半干旱区则明显扩张,表明气候敏感区域在扩张。极端干旱区和干旱区显著变湿润,半干旱区有变湿润的趋势。1960—1990年至1991—2016年,北方经历了变湿润的过程。西北西部、青藏高原湿润化趋势明显,极端干旱—干旱区的界线呈西界东移、南北界线收缩的变化。干旱化趋势主要发生在华北和东北部分地区,华北黄河沿线一带半干旱—半湿润区界线向东南方向扩张。东北中部和西北西部由于降水增加而ET0减少,气候变湿润。华北中西部、内蒙古东部和东北部分地区降水减少、ET0增加,气候变干旱。在PDO暖位相,西北、东北北部及内蒙古东部地区地表气候偏湿润;在PDO冷位相,地表气候偏干旱。而华北则相反。     

新疆水分区划及农业开发潜力的估算

水分资源是重要的农业气候资源。一般用干燥度或湿润度来评价。它可以相对地反映地区间干湿程度的差别,与自然景观和农业生产状况结合分析,可用以划分农业气候区域。然而在干旱的灌溉农业区,由于降水特少,用0.16∑t 与降水量的比值表示的干燥度可达到60以上,将其分为不同量级用作农业气候区划指标,对农业生产已不可能有任何指导意义。在这里,农田的湿润状况不仅取决于农田蒸散量和降水量,还取决于灌     

西南区域单季稻生长季干湿演变及影响因素分析

结合作物生产开展区域干湿演变及其影响因素研究,对农业可持续发展和粮食安全具有重要的科学意义。本文基于西南水稻种植区316个气象站点1961—2015年的观测资料,利用降水量与参考作物蒸散量(ET_0)的比值计算湿润指数,分析近55年西南区域单季稻生长季干湿演变特征;探讨ET_0对主要气候要素的敏感性及主要气候要素对ET_0的贡献率,对西南区域单季稻生长季干湿演变的影响因素展开研究。结果表明:西南区域单季稻生长季的半湿润区主要分布在四川攀西地区南部、云南中部和东北部,其余地区属湿润区。与1961—1990年相比,1991—2015年研究区域内的半湿润区面积增加、湿润区面积减小。近55年来,单季稻生长季内西南区域有40.8%的站点气候变湿,其余地区气候变干。四川盆地东北部、云南东北部由于降水量的增加和ET_0的减少,气候变湿;四川攀西地区由于降水量增加对湿润指数的正效应大于ET_0增加对湿润指数的负效应,气候变湿;重庆南部、贵州北部和西部由于降水量减少对湿润指数的负效应小于ET_0减少对湿润指数的正效应,气候变湿;云南大部由于降水量的减少和ET_0的增加,气候变干;西南其他区域由于降水量减少对湿润指数的负效应大于ET_0减少对湿润指数的正效应,气候变干。西南区域单季稻生长季ET_0随平均气温和相对湿度的增加而减小,而随日照时数和风速的增加而增加,日照时数和风速的显著下降是ET_0减小的主要原因。研究为气候变化背景下降低西南区域单季稻生长季可能的气候风险提供了科学依据。     

1960-2011年河西走廊地表干湿状况的时空变化及影响因素

[目的]为了探讨河西走廊地区地表干湿状况对气候变化的响应。[方法]利用河西走廊地区14个气象站1960—2011年逐日气象数据,基于FAO推荐的Penman—Monteith模型计算河西走廊各气象站的参考蒸散量和湿润指数,采用Sen’s斜率和Mann—Kendall趋势检验方法,分析河西地区地表干湿的时空变化特征,探讨影响湿润指数变化的主导因子。[结果]河西走廊地表多年平均干湿指数为0.00~0.56,且52a来河西走廊湿润指数整体呈增加趋势;湿润指数的变化具有明显地域性差异。各季节湿润指数亦整体呈增加趋势,以冬季增幅最大,秋、春次之,而夏季变化最小。[结论]河西走廊地区气候属于干旱,52a来湿润指数略有增大,其主要原因是降水的增加和风速的减小。     

重庆市参考作物蒸散量及湿润指数变化研究

利用1960—2008年重庆市34个气象站点的逐日降水、气温、气压、空气相对湿度、日照时数等气象要素资料,采用FAO推荐的彭曼—孟蒂斯公式,以日为单位,计算出各站点近49 a的参考作物蒸散量和湿润指数;采用线性趋势法、ArcGIS反距离权重空间插值法、Mann-Kendall突变检验法和相关分析法等方法,分析了1960—2008年重庆市的参考作物蒸散量和湿润指数的时空分布和变化趋势。结果表明:（1）重庆市年均参考作物蒸散量的空间分布差异显著,表现为由渝东南地区向渝东北地区和渝中西部地区增加的趋势。时间上,1960—2008年总体呈现下降趋势,但有阶段性的差异;（2）年均湿润指数空间分布差异较大,以渝东南的酉阳湿润指数最高,并由渝东南地区向渝东北地区和渝中西部地区递减。年均湿润指数时间分布总体呈现上升趋势,但阶段性有差异,突变年为1979年;（3）重庆市地表湿润指数与降水量、相对湿度呈现显著的正相关关系,与平均气温、最高气温、平均风速、日照时数以及参考作物蒸散量呈负相关。     

基于标准化降水蒸散指数的中国干旱趋势研究

标准化降水蒸散指数(SPEI)通过标准化潜在蒸散与降水的差值表征一个地区干湿状况偏离常年的程度,是分析干旱演变趋势的新理想指标,目前已经广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。用SPEI和1951—2009年中国区域160个站的月降水量及月平均气温资料,对中国59年来干旱化的空间分布、四季干旱趋势变化和全国极端干旱事件发生频次进行了分析,并定性分析了干旱发生的原因。结果表明,我国普遍存在干旱化的事实,西部、华北和东北地区干旱化最为显著。我国四季均呈现干旱化趋势,其中春、秋季干旱化趋势明显,夏季最近15年都处于干旱状态,但干旱化趋势未通过0.05显著性检验;另外全国极端干旱事件发生频率明显增多。东北和华北地区的降水呈现轻微减少趋势,而温度升高趋势明显,降水和温度的共同作用导致了明显的干旱化。四川盆地温度升高趋势不显著,但降水减少显著,降水较少是导致四川盆地干旱化的主要原因。降水频率的减少和集中也导致近几年极端干旱事件明显增多。我国普遍的干旱化趋势和明显增多的极端干旱事件可能对我国经济发展产生阻碍。     

气候变化对秦岭南北植被净初级生产力的影响(Ⅰ)——近52年秦岭南北气候时空变化特征分析

根据秦岭南北54个气象站1960—2011年逐日数据,利用FAO Penman-Monteith公式计算各站的潜在蒸散量和湿润指数;采用样条曲线插值法(Spline)、气候倾向率、相关分析等方法对该区气温、降水、潜在蒸散和湿润指数的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行分析。结果表明:1)秦岭南北多年平均气温由北向南逐步上升,1993年是气温变化的转折点,1993年以前秦岭以南地区降温更明显,1994年起绝大部分站点气温显著(P<0.01)上升,秦岭南北无明显差异;2)多年平均降水量由南向北递减,1995年以前各区降水量均表现出下降趋势,秦岭以北地区降水量下降更明显,1995年以后70%以上站点降水量增多,秦岭以北地区有变干趋势,秦岭南坡微弱变湿,其余地区整体升降趋势不明显;3)潜在蒸散量呈东高西低的分布格局,各子区蒸散量呈现较为一致的下降趋势(P<0.05),但无明显转折点,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北蒸散量下降更明显;4)湿润指数由南向北递减,秦岭以北地区以暖干化为主,而秦岭以南以暖湿化为主,季节尺度上,4个子区表现出的变化规律较为一致,春季和秋季绝大部分站点的湿润指数呈下降趋势,而夏季和冬季则以上升趋势为主;5)湿润指数与日照时数、最高气温、平均气温和蒸散量呈显著水平(P<0.01)的负相关关系,与最低气温和风速相关关系不显著,降水量和空气湿度的增加会对湿润状况的改善起到正向作用。     

不同时间尺度下华北平原干湿气候时空变化及成因分析

利用华北平原62个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料以及同期降水量资料,基于Penman-Monteith方法计算的参考作物蒸散量(ET_0)研究近54a研究区干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析气候变化背景下主要气象因子对ET_0的影响,对干湿气候变化的成因进行探讨。结果表明:华北平原在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)半干旱区和半湿润区的分界线呈东扩和南移,半干旱区面积不断扩大,湿润区面积变化不明显;研究区1961-2014年ET_0呈显著下降趋势,空间差异大,河南和山东部分地区由于ET_0下降趋势大于降水量减少趋势,气候变湿润;鲁东、天津、河北东部地区降水量减少且ET_0增加,干旱化趋势明显。就月尺度而言,降水量在7月和8月减少幅度最大,夏季ET_0减少幅度较大,5月和6月气候呈变湿趋势。ET_0对相对湿度的变化最敏感,各月导致ET_0变化的主要贡献因子不一,11月-翌年1月风速起主导作用,2月温度为主导因子,6-9月日照时数为主导因子,其它月份为相对湿度、风速等综合作用的结果。     

1961－2014年中国干湿气候时空变化特征及成因分析

利用全国701个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,基于降水量和参考作物蒸散量(ET0)计算的湿润指数研究了近54a中国干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析了气候变化背景下主要气象因子对ET0的影响,对干湿气候变化的成因进行了探讨.结果表明:全国气候在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)中经历了变湿到变干的过程;不同地区干湿状况变化差异很大,干旱趋势主要发生在中国的半干旱半湿润气候区;1961-2014年降水量变化趋势不显著,ET0呈显著下降的趋势,61.6%的站点出现"蒸发悖论"现象.南方大部分地区和新疆的西北部由于降水量增加和ET0减少,气候变湿;西北和西南大部分地区由于年降水量减少和ET0增加,气候呈显著变干的趋势.ET0对相对湿度的变化最敏感,风速的负贡献率是引起ET0变化的主导因子.研究时段内风速和日照时数的减少对ET0的负效应超过温度上升对ET0的增大作用,导致全国ET0总体呈下降趋势.     

基于降水蒸发指数的1960－2015年内蒙古干旱时空特征

内蒙古地区农业以草原畜牧业和旱作农业为主,容易受到自然灾害,特别是干旱的影响。在气候变化的背景下,研究该地区干旱时空格局特征,对当地采取适应气候变化对策具有重要意义。为了明确内蒙古地区不同时间尺度干旱特征及其对气候变化的响应,该文选取1960-2015年内蒙古地区46个气象站点逐月气象观测数据,计算不同时间尺度标准化降水蒸散指数SPEI,结合Mann-Kendall检验、经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解、旋转经验正交函数(rotated empirical orthogonal function,REOF)分解、干旱评价指标等方法,分析了内蒙古地区56 a来干旱时空格局特征,讨论了干旱特征与太平洋年代际震荡(pacific decadal oscillation,PDO)指数的关系。结果表明:从时间变化来看,内蒙古地区干旱逐渐减轻,1976年发生突变;四季均呈变湿趋势,春季显著;全区干旱强度基本为轻旱和中旱,主要为局域性干旱和全域性干旱。从空间分布来看,内蒙古地区整体上呈西部干旱缓解、东部干旱加剧的趋势;夏季整体干旱显著加重,秋季次之,春季和冬季以减轻为主。按照干旱区域敏感性强弱可将内蒙古地区分为西部区(I区)、中部区(II区)、东北部北区(III区)和东北部南区(IV区),其中I、II区干旱逐渐减轻,III、IV区呈偏干趋势。56 a来SPEI与PDO指数存在同相位关系,PDO指数冷相位时,内蒙古地区全区偏干,反之则偏湿。研究结果可为内蒙古地区水热状况的科学评估及干旱的监测预警和防灾减灾提供理论依据。     

内蒙古1981-2010年干湿气候类型和净第一性生产力演变

为了更好服务于内蒙古地区生态建设,提供地区大气候背景的演变过程。运用徐文铎湿润指数划分了内蒙古地区的干湿气候类型,研究结果表明:1981—2010年内蒙古半干旱区、干旱区+极干旱区面积、亚湿润区+湿润区面积分别为343 090,388 035,411 819 km²;2001—2010年半干旱区+干旱区+极干旱区面积是20世纪90年代面积的1.3倍;半湿润区+湿润区面积减少了0.5倍,地区生态环境质量进一步下降。干湿气候类型与历年降水量分布图对比显示,干旱区和极干旱区面积与200 mm降水量分布线对应;湿润区在东北地区与400 mm分布线接近;分布最广的半干旱区受温度和降水综合影响较多,与雨量带分布无明显关系。1981—2010年,温度呈显著增加趋势,降水量下降趋势属正常气候波动。地区净第一性生产力（NPP）与降水量的相关系数达到显著水平,相关系数为0.930 0,而与温度的相关系数只有-0.270 0。年代际NPP在2001—2010年下降明显,从西北到东南阶梯式降低,受影响较大的地区主要分布在呼伦贝尔市西部的典型草原和温性草甸草原,赤峰市和通辽市也下降明显;总趋势是东部区下降明显,西部区波动变化,整体下降明显。     

近57年甘孜州气候干湿状况的时空演变

基于甘孜藏族自治州18个国家气象站1961-2017年实测资料,采用《生态质量气象评价规范》中的方法计算甘孜州及其所属县（市）月、季、年湿润指数,分析气候干湿时空演变特征,为防旱减灾、合理利用气候资源提供科学依据。结果显示：（1）甘孜州近57a年平均湿润指数在0.67～1.33,以1965年最高,1973年最低;季平均湿润指数在0.07～1.86,以夏季最高,秋季次之,冬季最低;月平均湿润指数在0.05～2.17,以9月最高,12月最低;湿润指数大小在年际间、季节间和月份间差异很大。（2）州内各县（市）平均湿润指数在0.23～1.73,地区间差异大,其中东南部和北部相对湿润,西南部相对干燥。（3）甘孜州年降水量的气候倾向率为13.4mm·10a-1,湿润指数的气候倾向率为-0.003·10a-1,气候呈微弱的“暖干化”趋势,主要原因是气候变暖导致潜在蒸散显著增加。（4）甘孜州2/3的县（市）平均湿润指数小于1,季节性干旱特征显著,生态环境脆弱,生产中应遵循开发利用与建设保护并举原则,强化防旱减灾、农田水利建设和生态修复等工作。     

基于改进帕默尔干旱指数的中国气象干旱时空演变分析

近几十年来随着全球变暖的不断加剧,中国多地频繁发生干旱灾害,经济损失也越来越大,因而研究干旱的时空演变对社会经济发展具有重要的现实意义。论文基于改进帕默尔干旱指数(sc PDSI)分析了1961—2009年间年和四季干湿变化,并利用旋转经验正交函数(rotated empirical orthogonal function,REOF)探讨了中国气象干旱的时空演变特征。结果表明:1)近49 a来,整体上中国年和四季均呈显著变湿趋势,且均在20世纪70年代初期发生了由干变湿的突变;2)年及四季均存在2~8 a的振荡周期,其中夏季主周期为4.4 a,其余主周期均为6.2 a;3)根据REOF时空分解的前8个空间模态,将中国划分成8个干湿特征区域,其中大兴安岭地区、东南地区、西北地区和青藏高原南部地区有变湿趋势,后两个区域变湿趋势显著;东北—内蒙古高原区、青藏高原北部地区、中部地区和黄淮海平原地区呈变干趋势,前3个区变干趋势显著,黄淮海平原分区干湿变化不明显;各分区普遍具有2~9 a的振荡周期;4)极涡指数、印度洋偶极子和太平洋涛动与部分地区气象干旱有较好的相关关系。研究结果可为研究区防旱、抗旱与干旱预测提供参考依据。     

基于气候区的全球干旱形势分析

使用Mann-Kendall趋势检验方法对过去三十多年间全球陆地和各气候区的干旱变化进行了分析,得到了全球陆地和各气候区内的干旱变化情况。结果表明:在干旱发生影响范围上,湿润地区的影响范围更大,而在干旱发生的频率上,干旱半干旱地区的频率更高。同时,热带季风气候区、热带稀树草原气候区、沙漠气候区、湿润亚热带气候区和海洋性气候区干旱面积有显著变大趋势,全球陆地、湿润大陆性气候区、亚寒带气候区和苔原气候区干旱面积有显著变小趋势。文章又对过去三十多年间全球和各气候区的变干趋势和变湿趋势进行了研究,发现全球20%以上的陆地有显著变干趋势,20%以上的陆地有显著变湿趋势,其中热带季风气候区和热带稀树草原气候区有40%以上面积有显著变干趋势,亚寒带气候区和苔原气候区有40%以上面积有显著变湿趋势。