1961-2010年锡林郭勒盟气温和降水时空变化特征

[目的]分析内蒙古自治区锡林郭勒盟气温和降水量时空变化规律,为草原区环境演化提供科学支撑,同时也对气温和降水的短期预警提供依据。[方法]利用研究区境内15个气象站点1961—2010年的逐月平均气温和月降水资料,结合一元线性回归分析、趋势分析、M K突变检验以及M o rlet小波分析方法,分析近50 a来锡林郭勒地区气温和降水时空变化特征及周期。[结果]近50 a来锡林郭勒地区气温以0．44℃／10 a的速率呈显著上升趋势,其中冬季温度上升最明显;年均气温有较明显的突变特征,突变点出现在1991年,突变前后2个时段平均气温相差1．32℃;存在28,9和5 a的周期律,未来几年仍处于暖期。降水呈波动下降趋势,速率为3．9 mm／10 a ,夏季降水下降最明显;年降水量没有明显的突变点,存在25和7 a的震荡周期,未来几年仍处于少雨阶段。[结论]近50 a来锡林郭勒盟地区气候呈明显干旱化趋势。     

雅砻江流域REOF分区的降水特征及其未来趋势分析

研究区域降水对保障生态环境、发展有效灌溉面积、农业生产以及优化水库调度具有重要意义。以雅砻江流域为研究对象,利用该流域13个气象站1961—2018年的降水资料,使用旋转经验正交函数分解(REOF)划分为6个地理区并结合Daniel趋势分析、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验和R/S重标极差法分析了雅砻江流域6个区1961—2018年的降水变化特征和未来降水趋势。结果表明:(1)每个区的降水量年代际变化特征明显,年际变化特征不明显,与流域整体降水特征一致; Ⅰ区的降水量整体在持续减少,Ⅱ—Ⅵ区的降水量整体呈上升趋势,流域整体降水呈上升趋势。(2)Ⅰ—Ⅵ区的降水量突变年份依次为1981年、2002年; 1981年; 2005年、2014年; 1978年、1997年、2001年、2011年; 1980年、2000年; 1980年、1998年、2001年。(3)6个分区在未来一段时间内,Ⅳ区的降水量与过去趋势相比将会下降; Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅴ区及Ⅵ区的降水量与过去趋势相同并呈强持续性,其中Ⅲ区的降水量上升趋势时间长、持续性最强,与过去趋势变化最相符; 6个区的降水量受过去趋势影响的未来趋势时间长度依次为12 a,10 a,8 a,10 a,6 a,13 a。以上研究表明,雅砻江流域中下游的降水量上升幅度最大,而下游西南部(Ⅰ区)的降水量在显著持续减少,该现象会对水力发电、生态治理和农业生产带来一定的负面影响; 6个区降水量的显著年代际变化增加了局部旱涝发生的不确定性,降水量过去总体趋势对未来趋势的影响时间较长,这对于合理治理植被生态、做好水土保持工作、优化水库调度、发展有效灌溉面积和农业生产具有科学指导意义。     

滨海滩涂地区降水变化的多尺度周期特征分析与趋势预测

利用1953-2011年共59a的长序列降水资料,采用Morlet小波和Mexican Hat小波变换,分析滨海滩涂地区东台市年降水量及各季节降水量的多尺度周期振荡特征和演变趋势。两种小波分析的综合比较表明,Morlet小波在揭示滨海降水序列周期细节特征和提升主周期特征的显著性水平方面更具优势。研究结果表明,滨海滩涂地区降水量变化以年代际尺度为主周期,其中夏季降水与年降水周期均具24a、16a和9a的第一、二、三主周期,春、秋和冬季降水主周期则分别为16a、23a和17a;研究区降水量在年代际尺度上的周期特征与江淮地区降水量的整体特征一致,但是滨海地区地理位置的特殊性使其降水量在年际尺度上的周期振荡显著水平较低;根据研究区降水量在年代际尺度主周期上的振荡特征,预测研究区未来8~12a的年降水和夏季降水,未来8a的春、冬季降水,未来11~12a的秋季降水均可能呈整体偏少趋势。研究结果可拓展小波分析的适用机制理论研究领域,对滩涂围垦和气候变化背景下的滨海地区气候变化研究以及农业稳定发展提供理论依据。     

汾河流域汛期降水序列的多时间尺度分析

基于汾河流域19个气象站点1959—2007年汛期（6—9月）的降水数据,采用小波分析、M—K突变分析及其它数理统计方法,对汾河流域汛期降水量时间序列进行了多时间尺度特征分析。结果表明,近49a来,流域汛期降水呈现减少趋势,递减率是9.79mm/10a,其中6月份的降水呈现上升趋势,速率为2.79mm/10a,7—9月均表现出下降趋势,最明显的是7月份（速率为-6.54mm/10a）,7和9月份降水明显减少是流域汛期降水量下降的主要原因;汛期降水在1978年以后发生突变,流域降水处于一个相对少雨的时期;汛期降水量存在8～15a和3～7a的特征周期,中心时间尺度为2,5,10和12a,其中约5a的周期振荡最为强烈,是汛期降水变化的主要周期;根据5a周期及其它特征周期的小波系数变化趋势,估计汾河流域在研究时间段以后近期内汛期降水量可能偏多。     

近56年巢湖流域降水特征及其对旱涝灾害的影响

通过1957—2012年巢湖流域56a间的9个气象站的降水数据,基于趋势分析、Mann-Kendall突变检验、小波分析和标准化降水指数分析等方法,对巢湖流域降水特征和降水趋势进行了研究。结果表明:56a间巢湖流域年降水量呈显著增加的趋势,线性增加率为28.09mm/10a。春季和秋季的降水略有递增,夏季和冬季降水量呈递减的趋势。年降水量在1963年、1969年、1976年、1978年存在4个降水突变点,并且在1990—1993年降水量趋势显著增加。56a间年降水量主要存在3~5,6~10,12~18,22~28a的周期变化规律。通过对巢湖流域年降水量标准化降水指数进行旱涝等级划分,并对其突变前后的变化分析可知巢湖流域在降水灾变后,洪涝灾害发生更加频繁,巢湖流域降水趋势逐渐向洪涝状态变化。     

近30年祁连山南坡降水量变化特征分析

祁连山南坡地区作为西北干旱区重要的水源涵养区,其生态地位十分重要,而降水的变化直接关系到祁连山南坡水源涵养量的变化,甚至可以改变祁连山南坡的生态环境。因此,研究祁连山南坡降水量变化特征具有重要的社会和科学意义。利用1986—2015年祁连山南坡祁连、野牛沟、托勒和门源4个气象台站逐月降水量数据,通过降水年内分配特征、年际变化特征、汛期降水量特征和降水量季节变化特征4个方面,对祁连山南坡降水量变化特征进行了综合分析。结果表明:研究区各站近30年平均降水量分别为422.7 mm,434.3 mm,312.7 mm和524.1 mm,祁连气象站、野牛沟气象站和托勒气象站均在1998年出现降水量极大值,与全国降水时间分布规律一致,各站降水量年际变化不大,变差系数为0.14～0.18;研究区降水年内分配极不均匀,10月至次年4月降水量偏少,5—9月降水量较多;汛期降水量与全年降水量具有较大的一致性和良好的线性相关关系,相关系数均大于0.9;研究区内各站降水量主要集中在夏季,但变化趋势不同,其中祁连、野牛沟和托勒气象站降水量为增加趋势,门源气象站降水量为减少趋势。     

中国大陆植被覆盖对降水与温度变化的响应

应用GIMMS NDVI时间序列遥感数据集合中国大陆188个气象站的温度与降水资料,基于时滞互相关方法和GIS工具,利用中国生态地理区划图分析了中国大陆不同生态地理区植被NDVI的变化趋势及其与温度、降水年内变化的时滞响应及其空间特征.结果表明,1982-2000年中国大陆气温升高,降水量减少,NDVI呈现增加趋势.中温带和北亚热带植被NDVI略有减少,边缘热带、高原亚寒带和高原温带植被NDVI增加速度显著.植被NDVI与降水和温度之间有较显著的相关性.中国大陆植被NDVI对气温和降水有滞后效应,并且滞后水平存在着明显的空间差异.     

安徽省近56年气候要素时空演变特征

基于安徽省17个气象站及周边9个气象站逐日平均气温和降水量数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall检验、滑动T检验、交叉小波等方法分析了1960—2015年安徽省气候要素时空演变特征,并探讨其与ENSO之间的关系。结果表明:(1)年平均气温上升明显,春季变化幅度最大为0.3℃/10a,上升幅度最大月份分别为2月、4月、5月、10月份;年平均降水量略有增加,冬季和8月份降水增加达到显著性水平,其他季节、月份和年降水变化未达到显著性水平。(2)中部江南丘陵区气温高于淮北平原区和江南地区;江南地区为降水高值区,降水量随纬度增加而减少,冬季和夏季各地区变化趋势明显。(3)1994年年平均气温突变,突变后显著升高0.8℃;除夏季外其余季节均发生突变,春季平均气温变化最明显,突变后显著升高1.1℃;降水量在春秋两季发生突变,夏冬两季均无突变。(4)气温、降水量与ENSO有3~5a的显著周期,主要集中于20世纪60,80,90年代,年降水量周期比年均温周期在时间上相对滞后。     

厄尔尼诺/拉尼娜事件对青海湖周边地区气候的影响

根据1961年来青海湖周边地区的气温和降水量资料,结合小波分析和ENSO事件的发生与变化,研究了1961年来青海湖周边气温与降水的变化趋势,以及厄尔尼诺/拉尼娜事件对该区气温、降水量以及旱涝灾害的影响.结果表明,1961年来青海湖周边地区的年降水量呈波动上升趋势,西部最显著,年降水量以8.73 mm/10 a的速率增加.该地区的年平均气温呈波动上升趋势,平均气温增温率接近或明显高于全国平均水平.1988-2010年多年平均气温比1961-1987年增加更显著.小波分析显示,青海湖周边地区降水变化周期约为3,7和17a,气温变化的周期约为3,7和29 a.不同研究区域的降水量和气温变化与ENSO事件相关性不同.研究数据表明,青海湖周边地区厄尔尼诺年发生涝灾多于旱灾,而拉尼娜年多发生旱灾.1961-2009年青海湖水位总体趋势在下降,2005年后出现回升,流域降水量对湖水位的年变化有显著影响.     

1998-2017年滇黔桂岩溶区降水时空动态特征

为了研究滇黔桂岩溶区近20 a降水时空变化特征,基于1998—2017年TRMM 3B43降水数据和72个气象站点实测数据,运用相关系数、相对偏差对TRMM 3B43降水数据在月尺度上进行了验证,并借助Sen-Median趋势分析、Mann-Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对研究区降水时空动态特征进行了定量分析。结果表明:（1）TRMM 3B43降水数据与气象站点实测数据具有较高的相关性,月尺度相关系数为0.92（p<0.01）;（2）1998—2017年研究区降水量呈不显著波动上升趋势,上升速率为0.716 mm/a（p>0.05）;春、夏两季降水量以减少趋势为主,秋、冬两季降水量以增加趋势占主导;（3）降水量年、季节均值空间分布差异显著,年降水量呈增加趋势的区域（47.71%）略高于呈减少趋势的区域（41.71%）;春、夏两季降水量以减少趋势为主,秋、冬两季以增加趋势为主;（4）年降水量持续增加的区域占38.45%,集中分布在广西、贵州东南部、云南与贵州北部接壤地带;持续减少的区域占46.21%,主要分布在云南和贵州大部分地区。研究结果对研究区水资源管理、灾害监测具有重要意义。     

1959-2007年安徽省降水时空变化特征分析

利用安徽省1959-2007年的逐日降水资料,采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法和Morlet小波分析方法,分析了近49a降水变化趋势及变化特征。结果表明,安徽地区夏季和冬季降水有显著的增加趋势(P<0.05),春、秋季和年降水量的变化趋势不显著。全区年降雨日总数有极显著的减小趋势(P<0.01),但暴雨日数却有所增加。雨日总数自南向北递减,但暴雨日数的气候倾向率却有自南向北增加的趋势。全省年降水量和四季降水量大致存在两个主周期的变化,2～4a周期震荡趋势逐渐明显。安徽地区雨日减少,强降水增加,降水有集中化趋势。20世纪90年代中期以后,降水宽幅震荡趋势凸显,不确定性增加,导致旱涝灾害发生可能性增加,会对当地农业生产带来不利影响。     

滇黔桂岩溶区ET时空特征及气候因子驱动

基于滇黔桂岩溶区2000—2014年MOD16 ET产品和同期72个气象站点数据,运用趋势分析法、Hurst指数、偏相关分析法和复相关分析法,探究地表蒸散发时空变化特征及其气候因子驱动。结果表明:(1)年际ET呈不显著增加趋势(p>0.05),距平相对变化率年际差异较大; 年内ET呈单峰变化趋势,7月份达到最大值; 不同生态地理区ET具有差异性。(2)ET多年均值总体呈西北部低、东南部高的空间分布格局; 季节ET均值差异显著,夏季ET最强,冬季最弱。(3)年际ET变化趋势以不显著变化为主,呈增加趋势的区域面积略大于呈减少趋势的区域面积; Hurst指数大于0.5的持续性区域占比91.41%,ET变化趋势以持续性为主导; 不同植被类型ET均值及变化趋势具有差异性。(4)不同生态地理区ET与降水和温度的偏相关系数波动较大,温度对ET的影响大于降水; ET与降水和气温的复相关系数总体呈不显著正相关,复相关系数值在空间上呈西北高、东南低的分布格局; ET受气候因子驱动的地区主要表现为气温驱动。综上,揭示了滇黔桂岩溶区ET时空变化特征,明确了ET变化的主要气候驱动类型。     

1960-2013年中国东南沿海地区年内降水集中度和集中期的时空变化特征

[目的]揭示中国东南沿海地区降水集中度(PCD)和集中期(PCP)时空变化特征,为科学应对旱涝灾害和水资源利用等提供依据.[方法]基于东南沿海地区46个气象台站的逐日降水量资料,采用Morlet小波分析、EOF等气候分析方法对1960-2013年东南沿海降水集中度和集中期时空变化特征进行分析.[结果]在时间变化上,PCD波动幅度介于0.10～0.25,存在13～16 a,19～23 a和33～35 a的周期变化;PCP波动幅度介于139.5～208.2,存在13～16 a和25～30 a的周期变化.在空间变化上,PCD具有明显的地域分异特征,PCP空间差异性大.[结论]1960-2013年中国东南沿海地区降水集中度在增强,且沿海地区值大于内陆地区;降水集中期稳定波动,空间上变化具有一致性.     

1960-2017年贵州省不同水系降雨侵蚀力时空变异特征

[目的]研究喀斯特生态脆弱区降雨侵蚀力区域特征,为区内水土流失防治、生态保护等工作提供科学参考.[方法]基于贵州省33个气象站点1960-2017年逐日降雨资料,利用空间插值、线性趋势、重心模型、突变检验、聚类分析等方法,对比分析了不同水系降雨侵蚀力时空变异特征.[结果]贵州省不同水系多年降雨侵蚀力以波动下降趋势为主,...     

三北防护林工程区气候变化分析

利用三北防护林工程区内气象站点近52 a气温与降水资料,研究了工程建设前后该区的气候变化特征。结果表明:(1)近52 a工程区增温趋势明显,增温速率为0.346℃/10 a; 1960-1977年为相对低温期,1978-1995年气温逐渐上升,建设后期1996-2011年气温显著增高;增温趋势具有明显的南北分异特征,显著升温区主要分布在工程区北部内蒙古高原、松嫩平原和吉林西部平原。(2)年降水量呈下降趋势,下降速率为3.554 mm/10 a;建设之前降水偏少,建设初期有所增加,1996年以来又呈明显减少趋势;降水变化东西差异明显,东部除嫩江平原、内蒙古阴山地区降水增多外,其他地区普遍减少,而西部大部降水呈增加趋势。(3)工程区气候变化空间差异明显,暖湿化区域主要集中在西部阿勒泰地区、柴达木盆地和东部内蒙古阴山地区、河套平原和松嫩平原,而其他地区如呼伦贝尔草原、大兴安岭山区、辽嫩平原则暖干化趋势显著。     

山东降水时空分布变化及其影响因素

基于山东省18个气象台站1981-2010年30年逐日降水资料,利用反距离加权、Mann-Kendall非参数检验法、皮尔逊相关系数和小波分析等方法,综合起来对30 a来山东地区降水的时空分布特征及其影响进行了研究。结果表明:空间分布上,泰山、日照和石岛地区为多雨区,年降水量达740 mm以上;莘县、惠民县和东营等地为少雨区,年降水量500~550 mm。降水量沿海大于内陆,山区大于平原。时间分布上,年降水量呈现上升趋势,沿海地区降水上升幅度普遍大于内陆地区,其中威海上升幅度最大,高达9.71 mm/a。分季节来看,春夏季和全年保持一致,降水呈上升趋势,秋冬季部分站点呈现下降趋势,其中秋季最为明显,东南沿海和鲁南地区出现大面积负值区。突变检验可以看出,在1997年左右山东年降水量有一次显著的突然上升的过程。分析表明,山东地区降水变化与南方涛动和东亚夏季风之间有相似的震荡周期,在空间上存在一定的响应关系,但存在明显的区域差异。     

近51 a长江中下游与黄河中下游地区夏季降水变化对比

[目的]对比分析长江中下游和黄河中下游地区夏季降水变化特征。[方法]利用长江中下游48个站点和黄河中下游地区的45个站点1960—2010年51a的夏季逐月降水资料,采用M—K检验和小波分析等方法,对其降水的年代际变化、降水序列变化的周期和突变点进行了对比分析,并对降水格局变化的原因进行了分析。[结果]1960—2010年,长江中下游地区的夏季降水呈增加趋势,黄河中下游地区呈减少趋势,整体上表现为南涝北旱;从年代际角度来看,20世纪60年代和70年代,长江中下游地区为少雨期,黄河中下游地区为多雨期;80年代,长江中下游地区降水量较70年代增多,而黄河中下游地区降水量减少;90年代,长江中下游地区的降水明显增加,而黄河中下游地区的降水持续减少;21世纪,长江中下游地区降水有所减少,而黄河中下游地区降水略有增加。小波分析结果表明,两个地区降水变化主周期都约为10~12a,但正负相位时段相反。两个地区的夏季降水格局的变化反映了东亚夏季风的强弱变化,东亚夏季风的强弱变化是造成这种降水格局的主要原因。[结论]在未来的10~12a内,东亚夏季风可能有增强趋势,需要注意未来中国夏季降水可能出现的南旱北涝变化格局。     

基于生态分区的1980-2015年内蒙古干旱动态

为研究内蒙古干旱时空分布特征,将内蒙古地区分为荒漠生态分区、草原生态分区和森林生态分区,选用标准化降水指数为气象干旱评价因子,对1980—2015年内蒙古降水数据进行了动态分析。结果表明:（1）1980—2015年,内蒙古草原和森林区的SPI12有轻微减小趋势,而荒漠区的SPI12有增加趋势。（2）荒漠区干旱强度主要为中旱和轻旱,草原区以轻旱为主,森林区发生不明显干旱、轻旱和中旱的频率一样。荒漠和草原区干旱影响范围主要为无明显干旱和全域性干旱,而森林区主要为无明显干旱和区域性干旱。（3）春季3个区的SPI都有明显增加趋势。夏季3个区的SPI均有减小趋势。秋季荒漠区的SPI有增加趋势,草原区变化趋势不明显,而森林区SPI有减小趋势。冬季森林和草原区的SPI有增大趋势,而荒漠区SPI无明显变化趋势。（4）春季3个区多数站点的SPI值均有增加趋势。夏季3个区多数站点的SPI值都呈减小趋势。内蒙古秋季SPI变化趋势率表现为西部地区增大,东部地区减小。冬季荒漠生态分区SPI有增加趋势的站点多数分布于西部,有减小趋势的站点多分布于东部,草原区SPI有增大趋势的站点数较多,森林区的全部站点的SPI值都有增大的趋势。研究结论可为内蒙古地区干旱的监测预警和防灾减灾提供理论依据。     

黄芩分布区主要气候要素变化趋势时空特征分析

基于国内黄芩主要分布区确定的研究区内94个气象站点的气象观测数据,运用非参数统计检验Mann-Kendall、R/S等分析方法,分析了研究区1957-2007年气温、降水量和日照时数变化趋势的时空特征。结果表明：近50a来,研究区气温表现出显著的上升趋势,降水量、日照时数呈现出减少趋势,日照时数的变化趋势通过了0.01水平的显著性检验;Hurst指数分析表明,研究区未来气温、日照时数都表现出很强的持续性,即与过去近50a的变化趋势基本保持一致,降水量在东北段的减少持续性很强,华北段和西北段变化的持续性相对较弱;研究区气温、降水量、日照时数的变化趋势在空间分布上存在着一定的区域差异。     

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。