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     

鄱阳湖流域1960～2018年极端气温变化及其与大气环流的关系

为进一步揭示鄱阳湖流域极端气温事件变化及其影响因素,基于鄱阳湖流域24个气象站点连续59年观测资料,选取8个极端气温指数,分析鄱阳湖流域极端气温动态变化,并探讨了大气环流与极端气温变化的联系.结果表明:(1)鄱阳湖流域极端气温暖指数(暖昼天数、暖夜天数和夏日天数)及极值指数(日最低气温最小值和日最高气温最大值)均呈增加趋势;冷指数(冷昼天数、冷夜天数和霜冻天数)均呈逐渐减少趋势.(2)从空间分布来看,极端气温空间变化趋势与年际变化一致,极端气温暖指数和极值指数呈增加趋势,冷指数均呈减少趋势,但在不同地区变化趋势存在差异.流域各站点霜冻天数和冷昼天数均呈显著下降趋势,但在赣北地区下降趋势最显著.大部分站点(23/24)暖夜天数、夏日天数和日最低气温最小值均呈显著增加趋势;(3)鄱阳湖流域极端气温指数的变化与大气环流的变化存在相关性,其中西太平洋副高强度指数、夏季东亚季风指数、亚洲区极涡强度指数和北极涛动指数对极端气温事件影响显著.研究结果可为极端气候风险评估、灾害预警提供参考.     

洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

太湖流域1954~2006年气候变化及其演变趋势

用Mann Kendall统计检验方法对太湖流域6个气象站点1954~2006年降水、气温、相对湿度、日照时数的变化趋势和时空特征进行了分析，结果表明：50余年来太湖流域降水量呈较弱的增加趋势，冬季和夏季降水增加显著；空间变化趋势表现为北部地区降水量呈下降趋势，东南部地区呈上升趋势。年平均相对湿度表现为微弱的下降趋势，M K倾斜度值为 -099%/10 a；春、秋季相对湿度都显著减小，而夏季减小幅度较弱，冬季减小现象不显著。年平均气温呈现明显上升趋势，并表现出最低气温比最高气温增高趋势显著的特点，冬、春季增温显著；空间分布变化趋势为以平湖和溧阳为中心的两个地区上升趋势最小，以上海为中心地区上升幅度较大。年日照时数的下降趋势幅度较大，以溧阳为中心的西部地区最为明显，四个季节日照时数都呈减少的趋势；空间分布变化趋势表现为全流域呈减少趋势，由西向东减少幅度依次减小。气候变暖，降水将进一步增加，必然导致径流也呈增加趋势，在一定程度上加大了太湖流域洪涝灾害发生的可能性。分析成果有助于进一步研究气候变化对太湖流域水资源和防洪安全的影响，也将为太湖流域未来气候变化情景的构建提供科学依据。     

1982~2010年洞庭湖流域植被指数的变化及其与气候因子的相关分析

基于GIMMS 3 g、PAL、LTDR V3、FASIR及MODIS 5种不同的遥感影像数据,及洞庭湖流域30个气象站点的气温、降水和日照时数月值数据,采用逐像元一元线性回归模型,对比分析了在不同数据集背景下的植被变化趋势,并基于时间序列长度以及数据精度的考虑,选择GIMMS 3 g作为研究洞庭湖流域植被覆盖变化的基础数据集,进而利用相关系数和多元线性回归分析模型探讨流域植被覆盖变化与降水、气温、日照时数的关系。结果表明:(1)过去29 a间,流域GIMMS 3 g NDVI在时空尺度上均以增加趋势为主,1998~2000年出现最大的降低,以植被覆盖较好的山区减少最快;(2)去除年际变化趋势和季节性影响的NDVI与同期降水量距平、累积3个月气温距平值及同期日照时数距平值相关性程度最高;(3)统计意义上,降水量、气温和日照时数解释洞庭湖流域植被月NDVI变化的37%,日照时数对该流域NDVI变化的影响最大,其次为降水和气温;(4)在时间和空间范畴,生长季NDVI可以作为反映洞庭湖流域森林覆盖率变化的指标。     

９６１~２０１０年中国大陆地面气候要素变化特征分析

利用1961~2010年全国大陆地面468个气象台站的气温、降水和日照时数等资料，采用Jones等提出的计算区域平均气候时间序列的方法对全国数据进行加权平均处理，采用线性趋势、反距离加权插值、Morlet小波分析、Mann Kendall法，分析了我国大陆地面近50 a来各气候要素的变化特征。研究表明：年平均气温、年平均最低气温、年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温均呈显著上升趋势，年平均温度差、年极端温度差、年平均日照时数均呈显著减少趋势；年平均气温、年平均降水、年平均最低气温、年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温、年平均温度差、年极端温度差、年平均日照时数分别存在14、26、14、14、25、16、26、25和25 a左右的变化主周期；在005的置信度水平下，年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温、年极端温度差、年平均降水和年平均日照时数均发生突变，其分别在1996、1981、1997、1975、1983和1982年发生突变，其余要素均未发生突变。分析还发现，各气候要素的变化主周期分别存在一定的相似性，突变时间也存在一定联系     

2000～2015年川西高原植被EVI海拔梯度变化及其对气候变化的响应

川西高原植被系统受地形因子影响在垂直方向上空间特征差异明显。以MODIS EVI遥感数据作为植被动态监测指数,结合高程数据分析2000～2015年川西高原植被EVI沿海拔梯度的变化规律,然后根据川西高原内部及附近39个气象站点的气温和降水资料开展川西高原植被EVI变化对气候变化的响应研究。结果表明:(1)川西高原近16年生长季植被EVI以0.8%/10 a的速率波动增加,沿海拔梯度具有先升高后降低的特点,垂直分布特征差异显著;(2)川西高原植被EVI变化趋势整体处于稳定状态,改善面积多于退化面积。在1 000 m的低海拔区域,由于人类活动的干扰,植被退化严重;中等海拔范围内水热条件充足,利于植被生长,植被逐渐得到改善,局部地区有轻微退化现象;在4 000 m的高海拔地带,植被EVI波动幅度较低并趋于稳定;(3)不同高程区间内植被EVI变化受气候影响不同,川西高原高海拔地区植被生长主要受气温控制,而中等海拔地区受降水影响较大。(4)在0.05显著性水平下,川西高原植被EVI变化受非气候因子驱动的面积分布较广,约84.22%;受气候因子驱动的面积占比为15.78%,气温对植被生长和分布的驱动作用强于降水驱动作用。     

非平稳性条件下淮河流域极端气温时空演变特征及遥相关、环流特征分析

在全球升温的背景下,为掌握淮河流域极端气温的时空变化特征及其变化规律,以提高淮河流域对极端气温灾害的应对能力。以淮河流域1961～2016年149个气象站点、太平洋气候因子和NCEP/NCAR再分析数据为基础,利用优化的非平稳性(Transformed-Stationary)极值分析方法、空间Ward-like层次聚类分析方法、M-K趋势分析和经验正交函数分析方法(Empirical orthogonal function)对淮河流域极端气温进行分析。结果发现:(1)年最高气温在1960和2000s为增加趋势,2000s后增加趋势不显著;从1970～1980s,年最高气温呈减小趋势;年最低气温在1960s呈下降趋势,1970s以后年最低气温呈增加趋势;(2)年最高气温重现期对应的温度多数站点表现出非平稳态并显著上升,增幅达1.5℃。年最低气温均呈现上升趋势,在1978年前后出现上升的拐点,在2000年前后暖化现象有所减缓。年最高气温距离海洋越近,上升趋势越显著;年最低气温则相反。(3)不同重现期年最高气温显著增加趋势,主要分布在淮河的东北部和东南部地区,中西部地区呈显著减小趋势,年最低气温的空间分布恰好与其相反。(4)北太平洋海温异常显著的影响着淮河流域的7、8月极端气温的变化,淮河流域的极端气温的非平稳变化有着与西太平洋和北太平洋显著正相关关系,与东太平洋呈显著负相关关系。淮河流域12～1月气温异常与渤海海温异常同步、与厄尔尼诺或拉尼娜同步变化;7～8月温度异常与12～1月的温度异常结果相反。环流特征分析表明,淮河流域冬季暖化现象受到东北地区暖化的影响;7～8月温度的变化主要由青藏高原低压和蒙古低压在逐年减弱而改变环流特征造成,东南区域极端高温增加,西部区域降水增多、极端高温的降低。     

武汉市主要年气候要素及其极值变化趋势

根据武汉市1951~2007年57年间主要气候要素及其极值的年序列（共17个），通过趋势分析和年代际比较分析，揭示武汉市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应。结果表明：武汉市5项气温均表现出一致的升温趋势，其中平均气温、平均最低气温、极端最低气温最明显，1970年代中后期升温速度加快； 4项降水要素变化均不显著，只有年降水日数接近信度01的显著性，其中年降水量为弱的增加趋势，同时有明显的年代际差异，1950、1980、1990等年代明显偏大（多），年降水日数、最大日降水量为减少趋势，但暴雨日数是增加的；年平均和最小相对湿度均呈现下降趋势，但年平均相对湿度达到极显著程度；平均风速、最大和极大风速以及大风日数一致性极显著减小；日照时数表现为减少趋势；年平均气压为先升后降，上升趋势不明显。可见武汉市各项气温、风速及其极值、相对湿度、日照时数等变化显著，降水、气压变化不显著，这些变化是全球气候变暖和城市化进程共同作用的结果.     

1959～ 2018年淮河流域水热格局差异研究

基于淮河流域27个气象站点1959～2018年气象观测数据,通过FAO-PM56计算出蒸散量的基础上,构建以气温、降水、蒸散等9种要素在内的水热指标体系,运用气候倾向斜率、Mann-Kendall(M-K)检验和地理空间插值等方法,揭示淮河流域近60年水热格局特征.结果 表明:60年来,淮河流域总体呈湿热趋势,表现为气温、最低气温、年降水量呈波动上升,最高气温、日照时数、相对湿度和蒸散量下降趋势;年内分布表现为水热变化同期,高值集中分布在6～7月,呈单峰型分布;年代际分析表明近60年来研究区暖湿趋势显著,呈现出年均气温,最高温、最低温均先下降后上升,而日照时数变化趋势与之相反,降水要素均是先上升后下降,之后再次上升的趋势;从突变特征来看,热量要素突变稳定性高于水分要素;淮河流域热量因子空间分布呈现较为明显的对角(西南-东北)变化趋势,是南北交错带带来的经纬度地带性以及地形作用的综合结果,水分要素空间分布格局体现出较强的纬度地带性与垂直地带性.