三峡库区局地气候变化

三峡库区地处鄂西和渝东的崇山峻岭中,局地气候受山谷和水体的共同影响,冬暖夏热,降水丰富。利用三峡库区及其周边地区33个气象观测站1961~2006年降水与温度观测资料,对2003年蓄水前后的降水、气温等要素作了时间对比分析,同时分别选取近库区和远库区站点作降水比值和温度差值分析,结果表明近几年库区降水较常年偏少,但降水趋势与西南地区降水年代际变化一致。20世纪90年代之后三峡库区气温有显著上升趋势,蓄水后受水域扩大影响近库地区的气温发生了一定变化,表现出冬季增温效应,夏季有弱降温效应,但总体以增温为主。由于三峡工程局地气候影响是一个复杂、长期的气候调节过程,所给出的结果只是三峡水库蓄水至今3年时间的观测分析结果,同时蓄水前后温度变化还需要更长时间观测分析统计,对水库水域扩大影响造成的局地气候效应有待更多研究方法及模式结果的验证。     

长江三峡库区和上游气候变化特点及其影响

利用1961～2010年逐日气温、降水等气象观测资料分析三峡库区和长江流域等地区气象要素的气候长期变化趋势,并利用监测资料和数值模拟试验初步分析了水库蓄水后对三峡库区附近局地的天气气候的可能影响。结果表明:近50 a来三峡库区平均气温呈现上升趋势,降水量具有年代际变化特征,21世纪以来库区降水转为少雨期;气温和降水的变化都与长江上游乃至整个长江流域的变化趋势基本一致。水库蓄水后对库区附近气温产生调节作用,夏季降温和冬季增温效应明显;蓄水后库区年降水量没有明显变化。总体上,三峡水库对附近气候影响范围一般不超过20 km     

再分析资料在三峡库区气候效应研究中的应用

收集CRU、ERA-Interim和JRA-55这3种再分析资料,根据三峡库区33个气象站点1991～2016年的气温和降水观测资料,通过时序分析、相关分析、偏差百分比等多种方法对再分析资料在三峡库区的准确性、适用性进行评估,并根据评估结果选取再分析资料,以趋势分析、集合经验模态分解等方法对三峡水库蓄水前后的气候变化特征进行研究。结果表明:无论是时间序列还是空间分布,3种再分析资料对于气温的再现均好于降水,但对各季节的气温都有所低估,冬季与站点观测相差最大; ERA-Interim极大高估了三峡库区的整体降水,同时ERA-Interim和JRA-55对冬季降水有较大低估,偏差百分比在-40%左右;综合来看,CRU再分析资料在三峡库区的可靠性最高。蓄水后三峡库区的整体气温变化均由蓄水前的显著上升趋势转变为略微下降,年降水及春季、夏季降水无明显变化,秋季降水则在蓄水后呈明显的上升趋势,冬季降水在蓄水后有明显下降;蓄水后库尾长江以北的重庆、北碚等地升温幅度要高于邻近地区,蓄水前后降水的空间变化则具有明显的季节性和局地性; EEMD结果表明三峡库区气温和降水均存在2～3a、5a和7～8a左右的准周期变化,且三峡库区近年的年平均气温变化较为平缓,未来降水可能出现增多趋势。     

基于TRMM卫星资料分析三峡蓄水前后的局地降水变化

为揭示三峡蓄水对局地气候的影响,利用TRMM 3B42卫星降水产品分析了三峡蓄水前后（以2003年为分界）库区的局地降水变化。分析表明,蓄水以后,库区西北部年累积降水量增加,东南部年累积降水量减少,这种降水变化是大尺度上降水变化的区域体现。蓄水对干流附近降水产生了一定影响,干流站点间降水量差别增大,但整个大库区平均的年累积降水量无明显变化。蓄水之后的降水变化具有季节差异。冬季几乎整个库区的降水量都有所增加;春季降水量在干流的上游个别地区和下游减少,中游增加;夏季除库区下游部分地区外,大部分库区降水量有所减少;秋季,库区的上游和中游降水增加,下游降水减少。区域平均的季节降水量无明显年际趋势。结果表明,三峡蓄水带来的降水变化空间尺度只局限在近库区,对整个大库区降水变化的影响可忽略不计     

三峡库区近百年来气温变化特征

利用1924～2011年重庆和宜昌站气温资料,分析了三峡库区近百年来气温变化特征。结果表明：从线性趋势、年代变化、突变和周期分析表明近88 a重庆和宜昌气温的变化特征是比较一致的,两段显著偏暖的时期分别是20世纪20年代中期至40年代和20世纪90年代中期至今。用重庆和宜昌站的平均来代表三峡库区,库区气温阶段变化与重庆、宜昌站基本一致,20世纪90年代中后期至今出现的显著增温现象迟于我国1986年前后开始的普遍增温。库区各季节气温变化存在差异,4个季节最近一次增暖主要集中在20世纪90年代中期或中后期。近88 a来三峡库区年平均气温发生两次突变, 1947年左右突变为降温趋势; 1996年左右突变为增暖趋势。三峡库区年平均气温2～4a周期变化最为显著,4 a左右的周期1980年代后期开始显著。1920年代到1980年代存在的16～20 a的年代际周期,但能量较年际周期弱。近88 a三峡库区与全球气温变化存在较大差异,最近一次显著增暖时间比较,三峡库区比全球滞后约10 a     

长江三峡库区极端大雾天气的气候变化特征

为了进一步认识长江三峡库区大雾天气特征,采用线性趋势估计和Molet小波分析方法,研究了库区持续12 h以上和连续3 d以上极端大雾天气气候变化特征,探讨了库区蓄水后大雾天气气候变化的原因。结果表明：三峡库区年平均雾日数呈弱的下降趋势,存在准8、18、32 a的年代际周期振荡。持续12 h以上和连续3 d以上大雾天气有明显增加趋势,分别存在准10、17、32 a和准12、32 a的年代际周期振荡。在蓄水后,库区西段年平均雾日数明显减少、东段略有增加,持续12 h以上大雾年平均日数变化不大,连续3 d以上大雾年平均日数明显减少。库区年平均雾日数的总体减少在很大程度上是受全球气候变暖以及城市化共同影响的结果,没有证据说明三峡库区蓄水对大雾天气有明显影响。     

三峡库区近50年来的气温变化趋势

利用三峡库区及周边32个气象站点1960～2006年的气温资料,运用线性趋势分析、累积距平分析和t检验等统计学方法研究了三峡库区近50a来的气温变化趋势。研究结果表明:(1)近50a来三峡库区气温变化总体上呈显著上升趋势,增温率为0.13℃/10a;其中1960’s～1980’s末存在一个缓慢降温过程,1980’s末后快速增温。(2)三峡库区各季节平均气温变化过程与年气温变化过程相似,总体上也呈上升趋势,春、夏、秋、冬四季平均气温增温率分别为0.10、0.005、0.19和0.21℃/10a,其中冬季气温上升对库区年平均气温上升的贡献率最大。(3)年均气温跃变出现在1996年,春、夏、秋、冬四季气温跃变点分别出现在1996、1993、1997、1996年,季节气温的跃变与年均气温跃变具有较好的同步性。(4)三峡库区偏暖和显著偏暖年份都发生在1996年以后,其中1998和2006年为异常偏暖年份;偏冷年份基本出现在1990’s以前,尤其集中在1980’s,但无显著偏冷和异常偏冷年份。     

基于WRF三峡地区不同区域降水中下垫面效应数值试验研究

利用具有代表性的三峡地区区域性降水个例,基于WRF模式,在模式下垫面中加入长江水体以及修改局地地形,研究局地环流和气象要素对局地下垫面变化的响应。结果表明：加入长江水体后,不同区域性降水个例空间降水变化上,没有出现明显的降水变化区,表明长江水体对区域局地性降水影响较小;同时加入长江水体和修改地形高度后,空间上降水具有明显的变化,且与修改地形后的降水空间变化较一致,表明局地地形对区域降水空间变化具有重要影响;加入长江水体后,近地面2 m高度相对湿度变化上,不同区域性降水个例表现不一,总体上对局地相对湿度影响较小;近地面2 m温度、地表向上的水汽通量和地表向上的潜热通量均为增加,在局地地形的“喇叭口”效应作用下,长江水体拐弯处增加效应明显     

三峡水库对区域气候影响的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM5V3模拟了三峡水库建成后,由于下垫面变化对区域气候的影响,并探讨了三峡水库的建成是否为引发社会广泛关注的高温干旱和低温雨雪冰冻灾害等极端天气的主要因素。研究表明:三峡水库的建成对当地气温具有海洋性效应,库区附近春季温度变低,夏季在水库下游气温升高、上游则气温降低,而冬季则以升温为主;春季降水变化主要位于库区沿线的南部山区,增雨带和减雨带相间分布,夏季降水量在三峡库区中上游地区和附近的山区呈增加趋势,在库区下游及附近地区降水呈减少趋势,冬季降水量减少,主要集中在大坝附近地区到三峡(巫山)段;春季库区的相对湿度增加,幅度多在0.5%～1.0%,夏季相对湿度的影响也存在正负两种效应,大坝上游库区附近相对湿度增加,大坝下游地区相对湿度降低,冬季变幅不大;三峡水利工程不是干旱、低温雨雪冰冻等极端天气出现的主因,它对极端天气事件的影响并不明显。     

三峡库区21世纪气候变化的情景预估分析

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告提供的新一代气候系统模式的模拟结果（IPCC AR4）,通过多模式集合方法预估分析了3种排放情景(高排放SRES A2、中等排放SRES A1B和低排放SRES B1)下三峡库区21世纪气候的可能变化。结果表明,挑选模拟性能较好的模式进行的多模式集合对库区气温和降水的变化具有较好的模拟能力,21世纪库区气候总体有显著变暖、变湿的趋势,年平均气温变暖趋势为2.1~4.2℃/100 a,年降水增加趋势为6.1%~9.7%/100 a。就季节变化而言,冬季的变暖幅度最大,降水增加幅度最大。库区年平均气温在21世纪将持续呈上升趋势,而年降水在21世纪前期有减少趋势,在中期和后期逐渐增多。在A2、A1B和B1排放情景,21世纪后期气温分别比常年偏暖3.7、3.3和2.2℃,年降水分别比常年偏多4.4%、5.5%和3.5%。     

三峡水库对区域气候影响的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM5V3模拟了三峡水库建成后,由于下垫面变化对区域气候的影响,并探讨了三峡水库的建成是否为引发社会广泛关注的高温干旱和低温雨雪冰冻灾害等极端天气的主要因素。研究表明:三峡水库的建成对当地气温具有海洋性效应,库区附近春季温度变低,夏季在水库下游气温升高、上游则气温降低,而冬季则以升温为主;春季降水变化主要位于库区沿线的南部山区,增雨带和减雨带相间分布,夏季降水量在三峡库区中上游地区和附近的山区呈增加趋势,在库区下游及附近地区降水呈减少趋势,冬季降水量减少,主要集中在大坝附近地区到三峡（巫山）段;春季库区的相对湿度增加,幅度多在05%～10%,夏季相对湿度的影响也存在正负两种效应,大坝上游库区附近相对湿度增加,大坝下游地区相对湿度降低,冬季变幅不大;三峡水利工程不是干旱、低温雨雪冰冻等极端天气出现的主因,它对极端天气事件的影响并不明显。〖     

三峡库区近50年来的气温变化趋势

利用三峡库区及周边32个气象站点1960~2006年的气温资料,运用线性趋势分析、累积距平分析和〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验等统计学方法研究了三峡库区近50 a来的气温变化趋势。研究结果表明：（1）近50 a来三峡库区气温变化总体上呈显著上升趋势,增温率为013℃/10 a;其中1960’s~1980’s末存在一个缓慢降温过程,1980’s末后快速增温。（2）三峡库区各季节平均气温变化过程与年气温变化过程相似,总体上也呈上升趋势,春、夏、秋、冬四季平均气温增温率分别为010、0005、019和021℃/10 a,其中冬季气温上升对库区年平均气温上升的贡献率最大。（3）年均气温跃变出现在1996年,春、夏、秋、冬四季气温跃变点分别出现在1996、1993、1997、1996年,季节气温的跃变与年均气温跃变具有较好的同步性。（4）三峡库区偏暖和显著偏暖年份都发生在1996年以后,其中1998〖JP2〗和2006年为异常偏暖年份;偏冷年份基本出现在1990’s以前,尤其集中在1980’s,但无显著偏冷和异常偏冷年份。〖     

我国三峡库区高温天气的变化分析

根据三峡库区及其周围30个气象站1961～2010年的逐日气温资料,采用常规统计方法分析了50 a来三峡库区高温的时空变化特征。结果表明: 过去50 a,三峡库区年均高温日数为2407 d,存在23和31 a尺度的周期振荡,于1979 年发生了由多到少的突变;高温日平均最高气温为3669 ℃,具有3 a尺度的变化周期。8月的高温日数最多且高温日平均最高气温最高。20 世纪80年代高温日数与高温日平均最高气温为负距平,在21 世纪最初10 a,高温日数显著增加,高温日平均高温气温增高。三峡库区高温日数呈峡谷多,山区和丘陵少,库区北部多、南部少的分布特点。三峡库区蓄水后高温趋势变化不显著     

三峡水库蓄水前后重庆气候变化分析

利用三峡库区重庆沙坪坝站点1987～2017年逐日平均温度、最高温度、最低温度、平均相对湿度和平均能见度的观测资料,分析站点各气象要素的年际变化和蓄水前后的异同。结果表明:年平均温度和年平均最高温度均有增高的趋势,年平均最低温度有微弱的减小趋势;年平均相对湿度呈较大幅度的减小趋势,年平均能见度呈增加趋势。其中,最高温度、相对湿度和能见度通过α=0.01显著性检验。根据突变检验,平均温度、最高温度、最低温度和能见度的突变点分别为2009,2001,2012和2010年。蓄水后多年季节平均最高温度四季均升温,多年季节平均温度和多年季节平均最低温度均冬季降温,春夏秋季增温。蓄水后的年平均相对湿度的年际变化增大,蓄水后的多年季节和月平均相对湿度整体下降。蓄水前后多年季节平均能见度上升,多年月平均能见度除6月降低0.212 km外,其他11个月均上升。蓄水前后5个要素的频率有效百分比分布与蓄水前后的年及四季的特征相一致。     

近50年砀山最高、最低气温变化特征研究

选取砀山气象站1961-2010年气温观测资料,采用线性趋势估计、距平分析等方法对砀山近50a最高、最低气温的变化趋势进行分析。结果表明:砀山近50a最高、最低气温总体呈上升趋势,增温速率分别为0.128℃/10a,0.21℃/10a,最低气温增温趋势显著,气候变暖现象主要以最低气温增温为主。春、秋、冬季的最高、最低气温都有一定程度的上升,冬、春季变得相对温暖,夏季的最高气温有所降低。1971-2000年30a为主要的增温时期,21世纪后,最高气温与最低低温均有一定程度的下降趋势。     

近16年金沙江流域植被覆盖时空特征及其对气候的响应

植被覆盖度是生态系统变化的主要指标之一.改善植被观测的时空尺度和植被动态变化及其驱动因素的方法,能够为我们提供更多植被变化的信息,有利于更好地了解该地区生态环境的特征和变化.基于MODIS-EVI数据,使用Sen和Mann-Kendall模型,结合偏相关分析和灰色关联分析(GRA)等方法,探索了金沙江流域近16年植被覆盖的时空演变特征及其气候驱动力.结果表明:(1)在近16年中,金沙江流域的植被覆盖总体上呈增加的趋势,EVI增速为0.011/10a;(2)植被覆盖改善区和退化区面积分别占总面积的55.53％和28.95％;(3)植被覆盖受气温和降水驱动的区域分别占总面积的32.627％和28.265％.在半干旱区,植被覆盖变化主要受降水的影响,而在半湿润和湿润区主要受温度的影响,但地形和植被类型会改变气候与植被覆盖之间的相关性;(4)半干旱区植被覆盖对气候的响应不明显,在半湿润和湿润区植被覆盖对温度的响应要慢于降水,响应时间也随海拔和植被类型的不同而变化.高海拔地区的植被对气候因素的响应要快于低海拔地区,农作物和草地对气候的响应更快,针叶林和混交林对温度的响应要快于降水.     

三峡库区汛期极端降水非均匀性特征

利用极端降水量集中度和集中期讨论三峡库区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明: 三峡库区极端降水量空间分布表现为西南部和东北部地区相对较少,中部、东南部相对较多。库区汛期极端降水集中度和集中期的空间差异不大,集中程度总体较差,东北部和西部地区极端降水相对集中,中部相对分散。库区极端降水主要集中在6月底和7月上中旬,东北部和西部偏西地区集中期相对较晚,中部地区集中期相对较早。库区汛期极端降水量的分配状况与同期极端降水量存在较好的关系,即极端降水量越少,则极端降水量越集中、集中期越早;反之极端降水量越多,则极端降水量越分散、集中期越晚,尤其是在库区东北部地区最为显著。三峡库区蓄水后极端降水集中程度在空间上一致性较好,表现为蓄水后更为分散;极端降水量和集中期则在空间上差异显著,大致表现为蓄水后东北部极端降水增加并延迟;西南部极端降水减少并提前     

近51年川滇地区气候暖干化与旱涝灾害趋势判断

为揭示川滇地区气候特征与旱涝灾害趋势,以川滇地区70个气象站点1961～2011年的逐月气温、降水资料为基础,采用线性回归、五年滑动平均、M K突变检验、反距离加权空间插值、Z指数法、Morlet小波变换等方法,对川滇地区气候变化特征与旱涝灾害进行了分析。结果表明：近51 a川滇地区气温以021℃/10 a的速率增加;降水量以1076 mm/10 a的速率减少;尤其是20世纪90年代末期以来正经历着以增温和变干为趋势的气候变化特征,气候暖干化趋势明显。近51 a川滇地区年旱涝灾害总的趋势是向干旱发展,以2000年为转折点,2000年以前该区多涝灾,2000年后多旱灾,这与该区的气温与降水变化一致,气候暖干化的结果直接导致了旱灾加剧。川滇地区春、冬两季旱涝年际周期变化规律强,Z指数呈上升趋势,降水量增加;夏季旱涝周期变化十分显著,旱涝灾害程度加剧,干旱化趋势明显;秋季旱涝变化周期性不强,呈弱干旱化趋势发展     

汉江流域1951~2003年降水气温时空变化趋势分析

利用Mann Kendall检验方法和空间插值方法，分析了1951~2003年汉江流域年和春、夏、秋、冬四季降水和气温变化趋势的时空分布，并重点分析了丹江口水库上游年降水、年平均气温和北半球气温的变化趋势及相互间的联系。分析发现，在显著性水平α=0.1上，近50年来汉江流域大部分地区降水没有明显的变化趋势，气温呈上升趋势。丹江口水库上游降水在1991年发生突变，从20世纪80年代多雨期进入90年代少雨期，80年代平均降水比1951~2003年多年平均降水多9.7%，90年代平均降水比多年平均降水少11.6%；上游平均气温90年代比多年平均气温高0.2℃，而同期北半球的平均气温也比多年平均高了0.3℃，上游气温同北半球气温同步上升，而上游降水变化受北半球气温升高的影响不断减少，两者之间存在反相关系。分析成果有助于进一步研究气候变化对汉江流域水资源和防洪安全的影响，也将为南水北调中线工程的顺利实施提供科学依据。     

三峡库区水环境安全分析与战略对策

三峡工程蓄水后,由于水体的自净能力降低,水环境状况呈逐渐恶化的趋势,库区的水环境安全问题成为国内外广泛关注的热点。三峡库区的水环境安全关系到库区及长江中下游地区的用水安全、南水北调工程的顺利实施、长江流域的生态安全以及三峡工程的成败,更与整个中国的可持续发展密切相关。以可持续发展理论为指导,运用系统工程理论,在论述三峡库区水环境安全现状的基础上,从宏观管理的角度分析了影响三峡库区水环境安全的主要因素,并提出了将三峡库区及其上游作为特殊水域予以保护、改革流域管理体制、实行补偿机制、完善水环境保护法律法规以及加强应急机制建设等战略建议。