1951—2014年中国北方地区季节气温突变与变暖停滞年份的时空变异性

利用中国北方357个气象站1951—2014年的季（月）平均最低气温,平均气温和平均最高气温数据,应用Mann-Kendall检验等方法,分析了中国北方地区三类气温季节突变与变暖停滞年份时空变异性。结果表明：平均最低气温、平均气温和平均最高气温各季节整体随纬度降低突变和变暖停滞年份变晚,突变至变暖停滞周期缩短。东北春、冬季突变和变暖停滞整体最早（20世纪70年代至80年代、1993—2002年）,华北次之,西北最晚（20世纪80年代至21世纪前10 a、1996—2010年）;夏、秋季突变华北最早（20世纪70年代和90年代）,东北次之,西北最晚（20世纪90年代至21世纪前10 a）,变暖停滞年份地区差异较小。平均最高气温未突变和平均最低气温未停滞站点较多,均主要分布在山地、高纬度地区和华北平原南部,其周边区域突变及停滞年份相对偏晚。同类气温突变和变暖停滞年份整体上分别按冬（1981—1990年）、春、秋、夏季（1994—2008年）和冬（1995—2008年）、秋、夏、春季（1998—2010年）顺序依次变晚,冬→春→秋→夏季突变至变暖停滞周期依次缩短。春、夏和冬季均为平均最低气温整体突变最早（1972—1999、1987—1999、1971—2000年）,平均气温次之,平均最高气温最晚（1975—2008、1994—2008、1972—2006年）,秋季与之不同。春、夏季整体按平均最低气温（1994—2008、1997—2008年）、平均气温、平均最高气温（均为1997—2010年）停滞依次变晚,秋、冬季与之相反。各季节突变至变暖停滞周期整体按平均最低气温（9~18 a）、平均气温和平均最高气温（5~12 a）依次缩短。夏季三类气温均在华北南部（低纬度）突变最早,与研究区整体规律相悖,该地区大部分站点未停滞,亦与突变早停滞也早的整体规律不同。     

近60年黄河流域典型区域气温突变与变暖停滞研究

以黄河流域典型区域-黄河流域内蒙古段为研究区,采用1951~2012年62年气温区域平均数据,应用M-K检验等方法对研究区区域平均最高气温、平均气温、平均最低气温突变前后变化及气温突变后变暖停滞特征进行了分析.结果表明：年（季）平均最低气温首先发生突变（1977~1987年）,平均气温次之（1978~1993年）,平均最高气温最晚（1978~1994年）,平均最高气温与平均气温秋、冬季发生突变时间一样;年内突变早晚顺序为冬季最早（1977~1978）,夏季最晚（1987~1994）.冬季比夏季、平均最高气温比平均最低气温变化更剧烈.平均最低气温（0.231~0.604℃/10a）对升温贡献较大.各类气温年（季）突变后在1997~2007年间先后发生变暖停滞现象,春季和冬季首先发生变暖停滞,秋季较晚,夏季未停滞,年气温最晚（2007年）,大部分年（季）气温要素变暖停滞晚于全球变暖停滞时间（1998年）.年际气温突变后到停滞前平均最高气温的升温速率相对最慢,而其停滞后降温速率反而最快,平均最低气温与其相反,初步说明平均最低气温对升温反应较为明显,平均最高气温对降温反应较为明显.季节中,突变后到气温停滞前,春季平均最高气温增长速率最快;气温停滞后,春季最低气温下降速率最快（-0.324℃/a¹）.     

内蒙古气温变暖停滞对其影响因子变化的响应

采用中心聚类、M-K检验等方法,以内蒙古地区为例,利用全球Pacific Decadal Oscillation（PDO）、Multivariate ENSO Index（MEI）等大空间尺度数据以及内蒙古及其周边70个气象站1951~2016年平均最低气温、平均气温、平均最高气温、风速、大气压等站点数据,定性、定量揭示变暖停滞的变化特征及其对影响因子变化的响应.结果表明：研究区各分区3类气温在1981~1993年间发生升温突变,此后1998~2008年间陆续发生变暖停滞.不同类型气温在不同分区与各影响因子的相关性优劣有所不同,如平均最低气温与AMO、PDO、MEI、太阳总辐射、风速、大气压的相关性最好,平均气温次之,平均最高气温最差;西部区气温与AMO、PDO、MEI、太阳总辐射相关性较好,中部区气温则与AMO、风速相关性较好等.整体上,1990s~2000s,随各分区AMO上升驱缓、PDO处于正位相阶段但呈下降趋势或处于负位相时、MEI值与太阳总辐射下降、风速、大气压、相对湿度的持续下降/上升及之后的趋势转变,各分区气温发生变暖停滞,如当AMO开始整体进入上升趋缓阶段,风速持续减小8~13a,倾向率达到-0.26~-0.11m/（s·10a）时,平均气温发生变暖停滞.平均最低气温对3类影响因子变化的响应最敏感,平均气温次之.气温变暖停滞是多种影响因子共同作用的结果.本研究丰富了该方面研究成果,对气候变化研究及防灾减灾等有一定借鉴意义.     

廊坊市近50年气温的时空变化特征

采用1964—2013年廊坊市9个气象站的气温观测资料,分析廊坊市日平均气温、日最高气温、日最低气温的时空变化特征,并利用Morlet小波变化和Mann—Kendall突变检验等方法对廊坊市日平均、日最高、日最低气温进行周期分析和突变检验。结果表明:(1)平均气温、平均最高气温、平均最低气温和高温极值变暖趋势显著,年际增长率分别为0.38℃/10a、0.28℃/10a、0.38℃/10a、0.36℃/10a;(2)平均气温、平均最高气温、平均最低气温、高温极值、低温极值和高温日数均具有4~6a的短周期、9a的较长周期和一个年代际的长周期;(3)20世纪80年代中期到90年代中期平均气温、平均最高气温、平均最低气温、高温极值、低温极值和高温日数均存在一个显著突变;(4)平均气温、平均最高气温、平均最低气温、高温极值、低温极值和高温日数在空间分布上均呈现南高北低趋势。     

黄河流域内蒙古段1951—2012年气温、降水变化及其关系

黄河流域内蒙古段是内蒙古自治区重要的经济发展区,研究其气候因子变化对流域水资源、区域经济社会发展及生态环境保护有重要意义。论文利用研究区及其周边地区52个气象站点1951—2012年气温与降水量资料,采用回归分析、年代均值比较、5 a滑动、气候倾向率和Mann-Kendall检验等方法,对气温与降水变化及其关系进行了分析。结果表明：近62 a来,研究区域平均气温、平均最高和最低气温均呈明显上升趋势（0.283 ℃/10 a、0.235 ℃/10 a、 0.590 ℃/10 a）,尤以20世纪90年代增温最为明显,冬季增长速率最快,对气温升高贡献最大。3类气温分别在1988、1989、1982年发生了突变,平均气温、平均最高气温突变时间均晚于平均最低气温。多年降水量年际变化较大,总体呈下降趋势（-1.48 mm/10 a）,但下降幅度不明显。年降水量与平均气温、平均最高气温、平均最低气温在20世纪80—90年代相关性较好,均呈上升趋势,而其他时期则呈阶段反对称变化。从季节上看,春季降水量与3类气温年值相关性最好;夏季降水量与3类气温的年际变化趋势类似;秋季降水量与3类气温呈阶段反对称性变化;冬季降水量与3类气温在20世纪90年代到21世纪呈反对称变化,其他年代则呈现一致的变化趋势。     

黄河流域内蒙古段1951—2012年气温、降水变化及其关系

黄河流域内蒙古段是内蒙古自治区重要的经济发展区,研究其气候因子变化对流域水资源、区域经济社会发展及生态环境保护有重要意义。论文利用研究区及其周边地区52个气象站点1951—2012年气温与降水量资料,采用回归分析、年代均值比较、5 a滑动、气候倾向率和Mann-Kendall检验等方法,对气温与降水变化及其关系进行了分析。结果表明:近62 a来,研究区域平均气温、平均最高和最低气温均呈明显上升趋势(0.283℃/10 a、0.235℃/10 a、0.590℃/10 a),尤以20世纪90年代增温最为明显,冬季增长速率最快,对气温升高贡献最大。3类气温分别在1988、1989、1982年发生了突变,平均气温、平均最高气温突变时间均晚于平均最低气温。多年降水量年际变化较大,总体呈下降趋势(-1.48 mm/10 a),但下降幅度不明显。年降水量与平均气温、平均最高气温、平均最低气温在20世纪80—90年代相关性较好,均呈上升趋势,而其他时期则呈阶段反对称变化。从季节上看,春季降水量与3类气温年值相关性最好;夏季降水量与3类气温的年际变化趋势类似;秋季降水量与3类气温呈阶段反对称性变化;冬季降水量与3类气温在20世纪90年代到21世纪呈反对称变化,其他年代则呈现一致的变化趋势。     

喜凉作物生长期对全球变暖停滞响应的时空差异——以中国绿洲为例

基于中国绿洲喜凉作物（chimonophilous crop）分布区39个站点1960~2016年逐日平均气温资料,运用线性趋势法、反距离加权插值（IDW）、Morlet小波、Mann-Kendall检验等方法,研究中国绿洲喜凉作物气候生长期的时空变化对变暖停滞的响应.结果表明：①变暖停滞期,中国绿洲喜凉作物气候生长期起、止日及生长期日数以-0.2d/10a、0.33d/10a、0.53d/10a的趋势变化,较1960~2016年起始日提前趋势减缓1.01d/10a,终止日推迟减缓1.28d/10a,生长期日数延长减缓2.3d/10a,对变暖停滞有响应.②中国绿洲喜凉作物气候生长期起始日对变暖停滞响应的站点有44%,终止日和生长期日数均为49%,主要分布在南疆、柴达木盆地和河西绿洲,其中河西绿洲对变暖停滞响应最明显,南疆次之,柴达木最小,而北疆绿洲不存在滞缓现象,显然空间差异明显.③M-K检验显示,中国绿洲喜凉作物气候生长期起、止日及生长期日数分别在2001年、1990年和1997年发生突变,起始日晚于变暖停滞起始年份,终止日和生长期日数早于变暖停滞起始年,且分绿洲生长期日数突变年与变暖停滞起始年相接近.④Morlet小波得出变暖停滞期其变化稳定存在2.4~4.3a的震荡周期,表明未来几年中国绿洲喜凉作物气候生长期仍持续延长.     

1961—2010年广西气温变化对全球变暖的响应

利用广西88 个气象站1961—2010 年的年平均气温和年极端最高、最低气温数据,运用GIS 技术、气候倾向率以及Mann-Kendall 突变检验方法对广西近50 a 气温的时空变化特征及突变特征进行分析。结果表明:在全球变暖影响下, 近50 a 广西全区年平均气温和年极端最高、最低气温总体上均呈上升趋势,其中年平均气温和年极端最低气温的气候倾向率均达到了极显著水平;年平均气温和年极端最高气温的突变时间分别为2001 年和2003 年,均比极端最低气温(1984 年) 晚了近20 a 左右;年极端最高和最低气温存在非对称变化。时空分布图表明,区域平均值忽略了研究区域内的差异,尽管近50 a 来广西气温区域平均值的总体变化呈上升趋势,但不同时期各地区间气温变化的趋势和幅度各有差异。     

1961—2013年中国东北地区初终霜日及无霜期的气候变化特征

利用东北地区1961—2014年日最低气温及平均气温资料,分析了近53 a初霜日、终霜日及无霜期的气候变化特征。结果表明：东北地区平均初霜日、终霜日分别为9月28日和5月5日,平均无霜期为145 d。东北地区162个站中,155个站初霜日推后,160个站终霜日提前,158个站无霜期延长,初霜日显著推后1.55 d/10 a,终霜日显著提前2.5 d/10 a,无霜期显著延长 4.08 d/10 a,霜的变化反映了气候变暖的特征（0.3 ℃/10 a）。自南向北随纬度的升高和海拔高度的抬升,初霜日提前、终霜日推后、无霜期缩短。东北地区霜的变化受最低气温的影响要大于平均气温。初霜日、终霜日及无霜期分别在1986、1989、1986年发生了突变,各省霜的突变均发生于20世纪80年代和90年代。突变后,初霜日、终霜日和无霜期多年平均等值线均向北推进。     

青海湖流域及周边地区浅层地温对全球变化的响应

利用青海湖流域及周边8 个气象站1961~2007 年的0~20 cm 浅层地温资料,采用气候倾 向率等气候统计学分析方法,对青海湖流域及周边地区近47 a 来年、季平均地温的变化趋势及气 候突变进行了研究。结果表明,区域内0、5、10、15 和20 cm 浅层地温均呈现升高的趋势,升幅分别 为0.30~0.60℃·(10a)^-1、0.22~0.51℃·(10a)^-1、0.28~0.58℃·(10a)^-1、0.30~0.59℃·(10a)^-1 和0.32~0.59℃ ·(10a)^-1;近47 a 来四季平均浅层地温整体均呈现升高趋势,升幅为0.35~0.52℃·(10a)^-1,以冬季 升幅最小,春季和夏季升幅最大,平均浅层地温升温幅度有增大的趋势;绝大部分站点的年、季 平均浅层地温均呈现显著的升高趋势,升幅接近甚至高于同时期的平均气温增温幅度;年平均浅 层地温除都兰站在20 世纪60~80 年代呈现出波动性的升高趋势以外,其它各站点均呈逐年代升 高的趋势,20 世纪60 和70 年代的平均浅层地温明显偏低,80 年代相对正常,90 年代偏高,进 入21 世纪初后,各站的平均浅层地温均偏高0.6℃以上;天峻、都兰和海晏的年、季平均地温均 没有发生突变,其它各站浅层年、季平均地温的突变时间绝大部分站点都发生在El Niňo 年或La Niňa 年,说明青海湖流域及周边地区浅层地温的变化受ENSO 事件的影响比较明显。     

气候变暖对长江中下游地区热量资源分布的影响分析

利用1960—2010年长江中下游地区90个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对近51 a来≥0 ℃和≥10 ℃积温及其持续天数和起止日期的时空分布特征进行分析,以了解气候变暖对该区热量资源分布的影响。结果表明:近51 a来长江中下游地区气温持续增暖,回归系数达0.21 ℃/10 a,略低于同期中国的增温速率(0.27 ℃/10 a),且与各项热量资源指标有显著的相关性。随着气候变暖,≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍显著增加,是受起始日期提前和终止日期延后的共同影响,而前者的影响更明显。21世纪00年代起北亚热带和中亚热带在长江中下游地区北移特征显著,明显与20世纪90年代以前的界线拉开了距离;20世纪90年代以后,一年三熟制种植北界和双季稻可种植区北界明显北移,21世纪00年代与19世纪60年代相比,其平均移动幅度超过2个纬距。     

过去20年气候变暖对我国冬季采暖气候条件与能源需求的影响

20世纪80年代中期以来,我国气候变暖,尤其是90年代中期以来的显著变暖,对我国冬季采暖气候条件和能源需求产生了很大影响。论文以全国458个气象台站逐日平均气温为基础,对其影响进行了分析。依照《采暖通风与空气调节设计规范G(B50019-2003)》的规定,确定了采暖初(终)日及集中(过渡)采暖期的划分方法,并采用度日法分析了采暖强度。结果发现与1980年以前时段相比,1985-2004年以及1995-2004年间,我国集中采暖区和过渡采暖区的界线明显北移,尤其110E°以东地区北移最大达2～3个纬距;北方大部地区采暖期长度缩短5～15d,长江以南地区缩短最大达30d以上;北方采暖强度普遍减小200℃以上;理论上由气候变暖导致的我国北方地区冬季采暖耗能降低了5%～30%,长江中下游地区冬季采暖耗能降低了30%以上。     

气候变暖对东北三省春玉米布局的可能影响及其应对策略

玉米是我国重要的粮食作物之一,东北三省春播玉米区是我国第一大玉米产区,在气候变暖背景下研究气候变化对东北春玉米生产的影响及其应对策略,对我国粮食安全具有重大意义。论文以东北三省为研究区域,利用71个气象台站1961—2010年和未来气候情景RCP 4.5下2021—2040年逐日温度数据,分析了气候变化情景下东北三省热量资源和春玉米种植熟性的时空变化特征,探索性地研究了东北春玉米应对气候变暖应采取的对策。研究结果表明：未来2个年代际,东北三省日平均气温稳定通过10 ℃初日提前、10 ℃终日和初霜日推迟,稳定通过10 ℃日数和积温呈增加趋势,其中三江平原地区变化幅度最大,10 ℃初日将提前约8 d,初霜日推迟约10 d,10 ℃日数和积温分别增加约15 d和300 ℃·d;不同熟性春玉米种植北界在未来 2个年代际的北移东扩速度较过去50 a更快,尤其是中晚熟春玉米可种植区北界到2030年代将北移至49°32′N、东扩至我国东部边境135°E;为应对气候变暖,在不改变耕作制度和更换更晚熟春玉米品种的前提下,预计到2030年代,东北的松嫩平原春玉米播种期可提前或推迟16~20 d,部分地区可超过20 d;三江平原和辽河平原区可提前或推迟8~12 d;南部沿海地区播种期变化范围较小,在8 d以内;同时,亦可通过种植区北移东扩以充分利用气候变暖带来的热量资源,预计到2030年代,东北三省晚熟、中晚熟和中熟春玉米的种植北界将在现有基础上分别北移2°13′N、1°08′N和近3°N。     

基于格点数据的中国1961—2016年≥5 ℃、≥10 ℃有效积温时空演变

为了解气候变暖对农作物种植区域的影响,基于5日滑动平均、累积距平、MK检验、多元回归插值方法,选用格点数据对中国农业热量资源进行分析。结果表明：（1）≥5 ℃、≥10 ℃有效积温整体呈上升趋势,且≥5 ℃整体升幅更为显著,两者升幅均表现为南方地区最大,北方次之,青藏高原最小,秦巴山区积温呈现下降现象。（2）在空间分布上,≥5 ℃、≥10 ℃有效积温整体表现出自南向北随纬度更替变化的地带性分布和自东向西随海拔变化的阶梯状分布,东、中部地区受纬度影响明显,西部地区受海拔影响强于纬度。适宜喜凉作物种植的区域远大于喜温作物的适宜种植面积。（3）≥5 ℃、≥10 ℃有效积温均在1997年发生突变,突变后≥5 ℃、≥10 ℃各积温带界线呈现向北、向高海拔移动的趋势,积温整体升高。南方地区≥5 ℃、≥10 ℃积温增幅整体大于北方,青藏高原及高山山区增幅最小,秦岭地区积温增幅为负。（4）≥5 ℃、≥10 ℃有效积温初始日（结束日）整体呈提前（推迟）现象,且多数格点提前（推迟）日数在0~10 d以内,持续时间在突变后整体延长。青藏高原≥5 ℃、≥10 ℃积温初始日（结束日）提前（推迟）天数最大。     

1960—2019年秦岭气候带界限的变化研究

受全球变化的影响,温度带边界在空间上的变化呈现出向高纬度方向显著移动的趋势,其中亚热带区空间分布对全球变暖的响应较为敏感,对其边界空间变化特征的研究对于认识全球变化对自然景观的潜在影响具有重要科学意义。基于秦岭及其周边74个气象站点1960—2019年日均气温数据,选取保证率80%的日均温≥10 ℃持续日220天等值线和1月0 ℃等温线为北亚热带北界指标,探讨了近60年气候变暖背景下秦岭气候带界限的变化趋势。研究表明：（1）1960—2019年秦岭日均温≥10 ℃持续日呈显著上升趋势,其变化率为3.268 d/10 a;秦岭1月平均气温呈弱显著上升趋势,其变化率为0.179 ℃/10 a。（2）60年来秦岭北亚热带北界发生了明显的抬升,平均抬升高度约为228.89 m;从经度上看,中段106°~111°E范围内北亚热带北界的变化最为强烈,60年来上升高度达308.81 m,明显高于东西北三段（东段上升165.69 m,西段上升243.33 m,北段上升267.01 m）。（3）60年来秦岭北亚热带过渡带出现了明显的攀升,且向北移动;秦岭以北“跨越式”地出现北亚热带气候格局。气温突变后,秦岭北亚热带过渡带形成从秦岭南坡延伸到秦岭东部,并向北推进向西进入关中平原的格局,秦岭南坡作为北亚热带和暖温带的分界作用有所减弱。随着气候的变暖,秦岭北亚热带过渡带可能部分或整体转变为北亚热带,北亚热带将从秦岭南坡到秦岭北坡呈连续带状分布,北亚热带北界可能会跨越秦岭山脉。