中国中部典型半湿润半干旱区近40年来气候变化特征

以新密市为例对中国中部典型半湿润半干旱区近40年来的气候变化特征进行分析。针对新密市1971-2010年年、季平均气温、蒸发量及降水量采用线性倾向估计、累积距平、Mann-Kendall检验方法进行趋势变化及突变分析。得出近40年来中国中部典型半湿润半干旱区气候变化特征表现为年、季平均气温持续上升,年平均气温线性变化率为每10年0.44℃,平均气温约上升了1.8℃;年、季平均蒸发量反而呈波动式减少趋势;年平均降水量并没有明显的增加或减少趋势,各季节降水量变化趋势各异。这些变化特征与全球变暖背景下我国范围内整体的气候变化趋势基本一致,但是各季节气候特征的年代际变化稍有差异。     

黄河源区极端温度与降水时空变化

适宜的气候是生态良性发展的必要条件，极端温度与降水是生态恶化的重要影响因素，尤其在高纬度、高海拔、高寒地区，极端气候对生态环境的影响更为严重。黄河源区是黄河流域生态保护的重要区域，利用1988—2017年中国地面气温逐日0.5°×0.5°格点数据集(V2.0)和区域地面气象要素驱动数据集，分析了黄河源区30 a内极端温度和降水时空变化。结果表明：极端温度指数和极端降水指数时空变化具有明显规律性，30 a内极端温度不断升高、极端降水指数不断增大；极端温度指数在黄河源区中部、西北部、西部较小，在东北部、东部、东南部较大；极端降水指数在黄河源区从东南向西北逐渐减小。     

新疆车尔臣河流域近63年气温、降水与湿润指数变化研究

开展气候变化研究对于流域水资源规划利用和生态环境保护具有重要意义。文章采用M-K检验、R/S法、小波分析及线性回归等方法,分析了新疆车尔臣河流域1952—2014年气温、降水及湿润指数的变化特征。结果表明:近63 a来,研究区上下游气温、降水及湿润指数均呈显著增加趋势,气候向暖湿化发展趋势明显;上下游气候突变年份分别为1987、1990,1964、1980,1964与1980年;上述变量的Hurst指数均大于0.5,表明未来一段时间内仍将持续增加;上下游各气候因素分别存在15~22 a与8~21 a不等的主周期。     

气候变化对黑龙江—阿穆尔河流域的生态环境影响

利用1981年-2010年中国、俄罗斯两国气温、降水资料和1992年、2000年、2010年三期遥感影像资料,研究了黑龙江-阿穆尔河流域气候变化特征,进而分析气候变化对该地区生态环境的影响。结果表明:黑龙江-阿穆尔河流域多年平均气温以0.33℃/(10a)的倾向率呈增高趋势;多年平均降水量波动性较大,总体以22.05mm/(10a)的倾向率减少。由于气候变暖趋干和人为活动的影响,导致黑龙江-阿穆尔河流域的植被覆盖发生变化,并引起森林生态系统退化、湿地萎缩、冻结层退缩、沙化土地扩大等生态环境的变化。     

中国北方荒漠区降水多时间尺度变异性研究

依据我国北方荒漠区35个站点1951-2005年月降水资料，运用PCI降水集度、游程检验、功率谱、Morlet小波分析、Mann-Kendall秩次相关及气候趋势系数等方法，分析了北方荒漠地区降水多时间尺度下的变异规律及其变化趋势。结果表明：我国北方荒漠区降水存在5 a、9 a及准14 a主周期，1988年以来以9 a及14 a周期为主；各地单独丰水年的概率要高于单独枯水年，而发生连枯年的概率则高于连丰年；降水年内分配的差异将变缓，北方荒漠区的西部和东部降水年际波动呈增加趋势，中部地区有变缓的趋势；东亚夏季风及西风环流的强弱显著影响着研究区降水的时空分布及丰枯变化，70年代以前，东亚夏季风强度偏强、北进明显为河套及内蒙古地区带来丰富降水，新疆地区受西风气流控制降水相对偏少；80年代以来，东亚夏季风强度偏弱并急速南退，内蒙古地区降水逐渐减少；西北地区中西部（河西、新疆地区）在西南气流、北冰洋的冷空气形成的纬向环流及西风环流等辐合影响下降水逐渐增加。主要表现为：降水年增幅较大的地区由内蒙古东部逐渐向西北偏移，年代尺度下，以多年均值衡量，21世纪内蒙古高原东部地区降水将减少，平均减幅为15~40 mm/a，北疆大部分地区平均增幅为10~40 mm/a，南疆以0~10 mm/a小幅减少；各年代，春（秋）季降水占全年百分率变化不大，维持在14.4%~17.5%（17.3%~21.2%），夏季是主要降水期占全年降水的58%~62%，冬季所占比例较小，最高为5.1%；预计未来：春、夏季降水将增多，冬季降水逐渐减少，年降水有增加趋势；极端干旱区和干旱区的降水有增加趋势的地区概率分别为83%和70 %，而半干旱地区降水有明显减少趋势的概率为58%，西部有向暖湿变化、中部地区趋于暖干、而东部地区趋于干旱的可能。     

气候变化对青海东部降水和径流的影响

分析了青海东部的气候变化趋势,并对降水、蒸发、径流变化的过程和规律进行了研究.结果表明:近30 a来,青海东部地区随着气温升高,降水量逐步增大,而地表径流量有所减小;干旱区河流对气候的变化更为敏感,降水变化比气温变化对河川经流的影响更为显著.     

近50年重庆市气候干湿变化时空特征

以重庆市34个气象站点1961—2011年降雨、气温、相对湿度等资料为基础,计算了近50 a全市的湿润指数。运用Kriging法将年均气温、降雨和湿润指数的倾向率和倾向系数进行空间插值,并对反映气候干湿变化的年气温、降雨量和气候湿润指数等时空特征进行了分析。结果表明:①近50 a,重庆年均气温呈波动上升趋势,上升速率为0.09 ℃/(10 a),空间分布上年均气温呈现由西南向东北升高,但整体差异不显著;②降雨量呈波动下降趋势,年均降雨量倾向率为15 mm/(10 a),空间上有从东南向西北递减的趋势;③重庆市湿润指数总体上略有下降,其空间特征表现为由东南向西北逐渐趋于干旱,下降幅度呈由东南向西北递减趋势,但总体差异性不显著;④气温、降雨与湿润指数相关系数分别为-0.465和0.950。     

中国大陆降水时空格局演变新事实

基于1961年-2014年54年的降水格点数据,利用反距离权重法插值计算分析了中国大陆年降水时空分布,对年降水量进行分类,统计出54年的各个降水分区所占面积变化特征。引进降水重心概念,以年降水量为权重,计算出中国大陆54年的年降水重心并分析其移动特征。结果表明,各个降水分区面积变化与重心移动整体上为随机性序列,波动性明显。其中年降水量在400~600mm的面积占比最大,趋势性最明显,波动幅度最大;受东北和华北地区的降水变异特征显著的影响,年降水重心在东北-西南方向的离散度较大,具有指示局部气候异常的作用。降水重心的纬度与1 400mm的分类降水面积相关性最大,经度方向相关性不明显。在54年时间尺度和中国大陆空间尺度下,气候变化中的整体降水格局未发生重大改变。     

1960-2016年冀西北地区降水时空变化特征研究

区域尺度的降水量时空特征研究对干旱半干旱地区的生态保育工作具有重大的现实意义。根据冀西北地区14个气象站点1960-2016年逐日降水资料,运用Mann-Kendall非参数检验法和反距离权重插值法,分析了该地区降水量时空变化规律。研究表明:1960-2016年研究区气候的季风性减弱,年内降水呈现秋、冬、春季增加,而夏季减少的趋势;平均年降水量呈增加趋势(Z=0. 13,β=0. 08 mm/a);区域内部干湿趋势空间差异较大,地处半干旱区的北部坝上地区4个站点皆呈减少趋势,地处半湿润区的南部坝下地区则各有5个站点分别呈增加和减少趋势;降水空间分布上呈东多西少、南多北少、自东南向西北递减趋势,并在中东部及西北部分别出现降水高值和低值中心。     

新疆极端降水事件时空变化特征研究

基于新疆1960—2011年的日降水量数据,选取持续干燥指数、持续湿润指数、年总降水量、强降水天数、强降水量、1 d最大降水量、5 d最大降水量和普通日降水强度8个极端降水指标,采用线性倾向率、Mann-Kendall突变检验及主成分分析法研究新疆极端降水的时空分布特征及演变趋势。结果表明:时间变化上,新疆极端降水的持续湿润指数均呈上升趋势,持续干燥指数呈下降趋势,表明新疆降水量总体呈增加趋势;空间变化上,南疆、北疆极端降水指标的年际变化表现出明显差异,北疆湿润指数大、年际变化率大,南疆湿润指数小、年际变化率小;极端降水指标基本上在1986年、1987年发生突变,各指标突变前后的变化率存在明显差异;时间上的主成分分析表明降水量整体增加,干燥程度下降;空间上的主成分分析表明,北疆降水量多于南疆,南疆较北疆干旱。     

1971—2010年中国干湿区降雨资源变化特征分析

降雨在农业生产领域、科学技术领域以及预报洪涝灾害、分析水资源等方面意义重大。利用全国1971—2010年743个气象站点的逐日降雨数据,基于干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区的干湿区划分,对年降雨量和年降雨日数按等级进行划分,运用线性倾向率、累积距平、M-K检验和滑动t检验等方法系统分析了4个干湿区内不同等级年降雨量和年降雨日数变化特征以及各区域年降雨量时间演变特征。结果表明:①过去40 a各干湿区年降雨日数分布存在差异,其中湿润区年降雨日数呈中部高、周边偏低分布趋势;②干旱区北部小雨的降雨贡献率和频率较高,半干旱区大到暴雨的降雨贡献率和频率低下;③在年代际变化中,1991—2000年湿润区年降雨量增加幅度最大,2001—2010年半湿润区年降雨量变化不明显;④各干湿分区的年降雨量近40 a突变趋势不一致,湿润区在2002年发生从多到少突变,而半干旱区未发生突变。研究成果对于预测旱涝灾害、分析水资源及治理生态环境等方面具有参考价值。     

2012—2021年粤港澳大湾区植被NDVI时空变化及其对气候响应

探讨粤港澳大湾区植被NDVI变化及其对气候变化的响应规律，对于区域的生态环境修复和植被改善具有重要意义。基于MODIS NDVI数据和气象数据，利用Sen趋势分析、CV变异系数和相关性分析方法，对近10年粤港澳大湾区区域植被时空变化特征及其对气候变化的响应进行分析。结果表明：(1)粤港澳大湾区植被NDVI总体呈现缓慢上升趋势，上升斜率为0.003 3/a,植被持续改善效果良好；(2)大湾区植被NDVI稳定性较强，平均变异系数为0.054 8,植被低波动变化和较低波动变化的面积占比为89.94%,高波动变化和较高波动变化主要分布于佛山市、中山市、东莞市、深圳市、珠海市及广州市南部等经济发展快的区域；(3)大湾区植被NDVI与平均气温的相关性高于降水量，气温是影响植被生长的主导因子，降水量与植被NDVI以负相关性为主。研究结果可为粤港澳大湾区生态环境治理及绿色可持续发展提供一定的理论依据。     

中国北方荒漠区降水多时间尺度变异性研究

依据我国北方荒漠区35个站点1951—2005年月降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,运用降水集度、游程检验、功率谱、Morlet小波分析、MannKendall秩次相关及气候趋势系数等方法,分析了北方荒漠地区降水在年内,年际和年代际几种时间尺度的变异规律及其变化趋势,探讨了同期该地区上空大尺度环流异常对当地降水时空分布及变化趋势的影响。结果表明：我国北方荒漠区降水存在5a、9a及准14a主周期,1988年以来以9a及14a周期为主;降水年内分配的差异趋缓,年际波动呈增加趋势。年代尺度下,以多年均值衡量,21世纪内蒙古高原东部地区降水将减少,平均减幅为15～40mm/a,北疆大部分地区平均增幅为10～40mm/a。各年代,春(秋)季降水占全年百分率变化不大,维持在14.4％～17.5％(17.3％～21.2％),夏季是主要降水期,占全年降水的58％～62％,冬季所占比例较小,最高为5.1％。预计未来：春、夏季降水将增多,冬季降水逐渐减少,年降水有增加趋势;极端干旱区和干旱区的降水有增加趋势的地区概率分别为83％和70％,而半干旱地区降水有明显减少趋势的概率为58％,西部有向暖湿变化、中部地区趋于暖干、而东部地区趋于干旱的可能。     

淮河流域过去60年干旱趋势特征及其与极端降水的联系

利用淮河流域28个国家基本气象站建站（约1951—1958年）以来至2011年间的月值地面气象观测数据,分析了近60年来干旱的趋势特征以及极端降水特征对干旱特征的影响。对不同时间尺度（1月、3月、12月）的标准化降水指数SPI及湿润指数HI的变化特征分析表明,在1个月和3个月尺度上,春季（尤其是4月）有较一致的气象干旱化与湿润度下降倾向,而夏季（尤其是7—8月）有较一致的湿润化趋势;在12个月尺度上,流域中、西部没有显著的气象干湿变化趋势,但西部有普遍湿润化倾向,东部则同时存在气象干旱化与湿润度下降倾向。由于全流域总降水量无显著变化,而潜在蒸散发量呈减少趋势,使得淮河流域在过去60年间湿润指数（HI）总体有所增大。由于整个淮河流域的日降水量≥0.1mm日数总体呈显著下降趋势,导致降水总体有更加集中的趋势,而降水的集中程度与标准化降水指数（SPI）具有一定的负相关性,因而降水更集中使SPI趋于减小,加大发生气象干旱的可能性。     

气候变化背景下滇中引水工程水源区与受水区 降水丰枯遭遇分析

基于历史实测降水数据与全球气候模型预估数据，使用 Morlet 小波方法分析滇中引水工程水源区与受水区 降水序列的周期变化和未来的降水趋势。同时，采用 Copula 函数计算历史时期（1960—2021 年）与未来时期 （2022—2100 年）水源区与受水区降水丰枯异步或丰枯同步的概率。结果表明：1960—2021 年降水序列存在 26~39?a、18~25?a、4~7?a 的 3 类时间尺度的周期变化，2022—2100 年降水序列存在 38~55?a、18~30?a、5~12?a 的 3 类时间尺度的周期变化，降水量呈现“多—少—多”的循环交替，预计未来 10~20?a 将持续处于降水较多的时期； 过去 62?a，水源区和受水区降水丰枯异步频率 36.4%，同期丰水年频率为 25.3%，同期枯水年频率小于 30%，水源区 和受水区具有水量互补的引水条件，两区域之间存在着水量补偿特征；与历史丰枯遭遇对比，未来降水量丰枯同 步频率均呈现减小的趋势，丰枯异步呈现增加的趋势，同枯和源枯受丰的频率减少，未来有利于调水的降水丰枯 组合概率平均增加 3.75%；在近、中、远期预估中，从 SSP1-2.6 情景过渡到 SSP5-8.5 情景，SSP5-8.5 情景下降水量 丰枯异步频率比 SSP1-2.6 情景大，说明水源区与受水区的降水区域差异变大，降水时空差异更加显著。通过对滇 中引水工程水源区与受水区降水量丰枯遭遇的综合分析、定量评估和模拟预测，为滇中引水工程水资源调度协同 一体化提供数据支撑及参考依据。     

近55a乌鲁木齐河源1号冰川响应气候变化研究

气候变暖对干旱区资源与生态环境影响显著。冰川作为干旱区重要的水资源形式,针对其对气候变化的响应开展研究具有重要价值。通过分析1959～2016年乌鲁木齐河源区气温、降水以及河源1号冰川相关参数的变化特征,研究了冰川对气候变暖的响应规律。结果表明:①1959～2016年间,乌鲁木齐河源区的气温和降水整体呈波动上升趋势;②物质平衡以物质亏损为主;③零平衡线高度较1993年以前显著升高;④冰川末端持续退缩,西支退缩快于东支。     

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。     

河池市近56年来气候变化特征

对水、光、热等主要气候因素变化特征进行分析,有助于全面了解并合理利用当地气候资源,为水资源利用、农业生产规划、生态环境监测等提供依据。基于河池市1958年-2013年气温、降水、日照时数等气候数据,利用线性回归、累积距平法、Mann-Kendall法,分析了该市近56年来气候变化特征,结果显示:年均气温呈显著升高趋势,倾向率为0.11℃/(10a),突变点出现在1986年。四季气温升幅不一,以夏、秋季升温幅度最大,且是年均气温升高的主导因素。年降水量以及春、夏、秋季降水量表现为微弱的减少趋势,而冬季降水量微弱增加。全年日照时数以-63.083h/(10a)的速率显著减少,减少突变点为1970年,1976年之后减少显著。四季日照减幅表现为夏季秋季冬季春季。     

1960-2013年宝鸡市降水变化特征分析

为正确认识宝鸡市降水变化特征,以1960-2013年宝鸡各气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、累积距平法、Morlet小波函数以及R/S分析法对研究区降水量的时间变化特征进行诊断分析。研究结果表明:近54 a宝鸡市平均降水量总体呈减少趋势,夏、冬两季降水量增加,春、秋两季降水量减少。降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,年降水特征时间尺度为32、12、6以及4 a,季节降水存在4~7、10~17以及24~32 a的变化周期。未来宝鸡降水变化趋势与过去变化趋势相一致,年以及春、秋两季降水仍将呈现减少态势,夏、冬两季降水则继续呈增加态势。此外,影响夏季降水系统发展变化的因素最为复杂。     

不同降水资料在我国降水变异研究中的对比

基于中国气象站点和高分辨率地表气候变量数据集CRU中的降水数据,利用变异系数、持续时间和突变3个指标,分别表征变异性在变异量、时间结构和跳跃式的变化,研究了1982~2000年我国各月份降水的变异性变化特征。结果表明:月降水量变化幅度较大,冬季降水量变化幅度大于夏季;各月份降水均无长期持续的变化趋势,变异较显著;降水突变现象主要出现在7月和9月,11月降水突变最少,1983年因为El Nino现象是降水突变现象最多年份。2份降水数据在不同的变异指标使用中结果略有差异,站点数据在降水量的变异研究中信号清晰,而CRU数据在降水突变现象中更能体现全国范围的实际情况。