近50年辽宁热量资源时空演变特征分析

结合GIS技术、气候倾向率以及突变分析方法对辽宁近50年热量资源相关要素的时空演变特征和突变特征进行分析,研究表明：就区域平均值而言,除≥20℃积温以外,其它各界限温度积温都表现出极显著增多趋势,增幅在64~67℃•d /10a之间。≥0℃和≥5℃初日显著提前,≥10℃和≥15℃终日显著延后,持续日数都显著增多。≥0℃、≥5℃和≥10℃积温在1993年前后发生突变,≥15℃和≥20℃积温气候突变发生在1998年前后;≥0℃、≥10℃、≥20℃初日,≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃持续日数以及≥20℃终日都发生气候突变。在空间上,近50年≥0℃和≥10℃积温：在辽西大部、中部平原以及大连大部地区极显著增多,且增幅最大,在60℃•d/10a以上;在1970年代减少,从1980年代开始不断增多。≥0℃持续日数在中部平原、辽西南部、东部山区南部和大连南部地区显著增多,其中高值区范围在1980年代减小,低值区范围年代间交替变化。≥10℃持续日数在环渤海部分地区、中部平原和辽北部分地区显著增多,在1970年代大部地区减少,从1980年代开始,大部地区持续增多。     

1960-2015年淮河流域异常初、终霜日时空变化及其影响因子

农作物生长关键期发生的异常初、终霜日,对农业生产造成极大损失。准确了解并掌握异常初、终霜日在淮河流域的变化规律及成因,有利于做好霜冻预报服务工作,减轻霜冻灾害的影响,对保障国家粮食稳产、高产、安全具有重大的意义。基于淮河流域1960-2015年61个气象站点逐日地面0 cm最低气温资料,采用标准差计算了初、终霜日的稳定性,使用概率密度函数定义了异常初、终霜日,利用IDW插值方法反映气候态转变前后异常初、终霜日稳定性和频率,同时利用线性倾向估计、M-K、滑动t检验和累计距平法得到气温的变化趋势及突变年份,相关系数法用来分析环流指数、气温、初霜日、终霜日之间的关系。通过研究得出以下结论：（1）淮河流域近56年来平均气温以0.18 ℃·10 a^-1（P<0.01）的速率呈现显著的上升趋势并且在1993年发生突变,气候态的转型促进了初霜日的推迟和终霜日的提前。（2）气候态的转变导致初、终霜日的稳定性降低,初、终霜日稳定性随经、纬度的增加而变好,初霜日稳定性随海拔升高而变好,终霜日稳定性随海拔升高而变化不显著,终霜日稳定性好于初霜日稳定性。（3）偏早初霜日频率>偏晚终霜日频率>特早初霜日频率>特晚终霜日频率,且在气候态转型后,异常初、终霜日的频率趋于降低,稳定在0~20%之间,异常初霜日发生频率整体高于异常终霜日,气候变暖对初霜日的影响大于终霜日。（4）异常初、终霜日频率时空分布差异显著,高频年代分别为1970s和1960s,低频年代为2000s。随着气候的转变,虽然异常初、终霜日频率逐步趋于稳定且处于低频趋势,但是气候转变促进了淮河流域东南部和南部的特早初霜日频率增加,南部偏早初霜日发生频率范围增加。东北部的偏晚初霜日发生频率增加,同时东南部的特晚终霜日发生频率也明显增加。（5）北半球9月极涡面积越小,淮河流域初霜日越迟（R=-0.41,P<0.01）。10月副高面积增加,初霜日推迟（R=0.39,P<0.01）;2月极涡面积减小,终霜日提前（R=0.29, P<0.05）。4月副高面积增大,终霜日提前（R=-0.15,P>0.05）,并且在1990年后提前趋势加快。     

1951-2008年东北地区水分盈亏量时空格局

基于1951-2008年东北地区106个气象站点的实测数据,利用Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量,并将气候水分盈亏量表示为同期降水量与潜在蒸散量之差。最后,通过Kendall秩次相关趋势分析、Morlet小波函数、Mann-Kendall突变检验等方法探讨了东北地区水分盈亏量的时空变化特征。结果表明:①1951-2008年,东北地区多年平均水分盈亏量在-850~650 mm之间变化,呈自东向西、自北向南、自东北向西南逐渐减少的空间变化趋势;②东北地区106个气象站点中有97个站点的水分盈亏量呈下降趋势,其中28个站点的下降趋势能通过P<0.05的显著性检验;③全区平均、海拉尔、长春、宽甸年际波动明显,多年平均值依次为-283.60、-427.25、-362.58、334.91 mm,四者的水分盈亏量年内分配不均匀,最小值出现在5月,最大值出现在7-8月;④水分盈亏量存在周期结构性,偏高期、偏低期交替出现,全区平均、海拉尔、长春、宽甸的第一主周期依次为26、28、25、9 a,水分盈亏量还具有突变特征,全区平均在1999年发生了一次减少突变,长春在1958、1998年各发生了一次减少突变。     

1960~2013年我国霾污染的时空变化

利用近54年（1960～2013年）我国霾日以及一些相关气象要素的观测资料,采用气候倾向估计、聚类分析、累积距平和突变检验等多种方法,分析了我国霾日数变化特征.结果表明：我国的霾污染主要发生在中东部和南部,尤以北京、山西中部和南部、河南局部地区、长江三角洲和珠江三角洲等地最为严重,我国西部和东北部地区相对较少.霾日发生的频率总体呈增加的趋势,而且与能源消耗总量有很好的正相关关系.我国霾日数的增加除了依赖于污染源排放加剧外,不利的气候条件加剧了霾天气的发生.近54年降水日数、平均风速、日照时数和相对湿度与霾日数的相关系数分别为-0.653、-0.635、-0.462和-0.699,远远超出了99.9%的信度检验标准.聚类分析表明,上升极显著、上升显著和上升明显的站点年平均霾日数近年来均有加速上升的趋势,其累积距平的变化趋势为下降-平缓-上升型.轻微上升站点上升时期为20世纪60年代至70年代末与2000年之后,累积距平为多波动型.轻微下降与下降明显的站点快速上升时期为60年代至70年代末,随后均有不同程度的下降,累积距平呈上升-平缓-下降型,且在1992～1993年间霾日数发生了由多到少的突变.     

红河流域1960-2007年极端降水事件的时空变化特征

利用中国境内红河流域23个气象站点1960-2007年的逐日降水数据,基于极端降水指数分析流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明:极端降水频次和强度表现出从东南向西北递减的特征,高值区分布在江城-绿春-金平-河口一线以南,低值区分布在巍山-南涧-弥渡一线以北及元江中游河谷;极端降水频次峰值出现在7月,汛期极端降水出现频次占全年的91.48%。1960-2007年期间,极端降水指数均表现出上升趋势,其中,极端降水贡献率和平均日降水强度上升趋势较为显著,线性趋势值分别为0.68%·(10 a)^-1和0.17 mm·d^-1·(10 a)^-1。除了平均日降水强度整体上表现出上升的趋势外,其余5个极端降水指数趋势变化具有空间差异性,增加的站点大多分布在李仙江上游、 元江中上游和藤条江流域,减小的站点大多分布在李仙江下游、 元江下游和盘龙河流域。     

1901—2014年黄土高原区域气候变化时空分布特征

气候变化对黄土高原地区环境与经济影响重大,研究其在小地理尺度上的时空变化趋势对该区应对全球气候变化制定适应性策略有重要意义。论文基于CRU 1901—2014年逐月气候数据集,利用Delta空间降尺度方法对该数据集在黄土高原地区进行降尺度处理并评价,最后采用距平、Mann-Kendall趋势检验和Sen’s斜率估计方法分析该区历史时期气候变化的时空分布特征。结果表明：1）使用Delta法将分辨率为0.5°×0.5°的月降水量和月均温数据降尺度到分辨率为1 km×1 km的网格上是可行的,其中线性插值法最适合该区降尺度过程。2）1901—2014年该区年降水量年际变化趋势不显著,但年均温以0.1 ℃/10 a的速率显著上升;与气候平均值相比,20世纪60年代为相对湿冷期,80年代以后为相对干暖期;年降水量在该区西部地区（面积占3.05%）以0.24 mm/10 a~3.52 mm/10 a的速率显著增加,年均温在西部以外地区（面积占91.30%）以0.02 ℃/10 a~0.17 ℃/10 a的速率由西南向东北显著上升。3）1981—2010年黄土高原西部地区（面积占92.02%）相比气候平均值变干变暖,西部以外地区（面积占7.98%）变湿变暖;年降水量只在民和及其以南极少数地区（面积占0.05%）以17.25 mm/10 a~27.93 mm/10 a的速率显著增加,年均温在西部以外地区（面积占87.61%）以0.23 ℃/10 a~0.71 ℃/10 a的速率显著上升。上述研究结果可为该区在制定应对全球气候变化策略时提供科学依据。     

云南省丽江市1960 — 2017年极端气温变化特征

云南丽江市是位于南方且具有温带气候特点的地区,研究该区近58年极端气温变化对查明极端气温变化特点、规律和趋势具有重要科学意义,对极端气温引起的气象灾害的预防及减少气象灾害造成的损失有实际意义。利用丽江市气象站1960—2017年的日最高、最低气温和平均气温等气象数据,采用线性趋势分析法、累积距平值分析法、主成分分析法、Mann-Kendall突变检验法、Morlet复数小波变换系数及小波方差法,对选用的8个极端气温指数进行了研究。结果表明：丽江市的极端最高气温、极端最低气温、夏季日数、暖昼日数、暖夜日数等5个指数呈现上升趋势,冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数等3个指数呈现下降趋势。主成分分析结果表明：丽江市的夏季日数、暖昼日数和暖夜日数的增加对气温升高起到了主要作用。突变分析表明：丽江各指数的突变年主要出现在21世纪初和1983年前后。Morlet小波分析表明：丽江市极端气温指数的主周期普遍为18年,个别指数有12年、30年的周期。初步认为,全球气温升高是导致研究区极端气温变化的主要原因,预测丽江市未来2—3年的气温仍会呈现上升趋势,且极端高温事件的发生频率呈现上升趋势。     

1950s中期以来东北地区盐碱地时空变化及成因分析

论文以1950s中期1:100000地形图和2000年Landsat/TM影像为数据源,基于地学知识重塑1950s中期盐碱地分布状况,通过人机交互解译方式获取2000年盐碱地分布状况,然后采用GIS空间分析方法对近50年盐碱地时空变化特征进行分析。结果表明：①东北盐碱地主要分布在松嫩平原(占90%以上)和呼伦贝尔草原,盐碱地由58.51×10⁴hm²增至219.31×10⁴hm²,吉林省盐碱地扩展最显著,盐碱地面积最大;②盐碱化程度从以轻度盐碱化为主发展为以中重度盐碱化为主;③气候变化、水利灌溉设施和道路网建设、过牧和滥垦、油田开采等多种因素导致东北盐碱地扩大,但在局部地区由于生态恢复和改良利用措施、过量抽取地下水导致水位大幅度下降,使得盐碱地也有缩减。     

珠江流域1960—2012年极端气温的时空变化特征

根据珠江流域43个气象站点(1960—2012年)16个极端气温指标数据,采用线性回归、Mann-Kendall(M-K)和小波分析法分析珠江流域极端气温的时空变化特征。变化趋势分析表明,除结冰日数(ID0)、月最高气温极小值(TXn)、冷昼日数(TX10p)和作物生长期(GSL)4个指标呈现出不显著的变化趋势外,夏日日数(SU25)、热浪日数(TR20)尤其是暖夜日数则呈明显上升趋势(P0.05);空间变化分析表明,冷夜日数(TN10p)、冷日持续指数(CSDI)和昼夜温差幅度(DTR)以及冷昼日数(TX10p)在整个珠江流域大致呈下降趋势,其余10个指标大致呈上升趋势,呈现出较好的流域一致性;突变分析表明,除了ID0、TX10p和GSL三个指标之外,其余指标均通过了显著性检验,大多数突变点发生于1980年代,其中夏日日数(SU25)、热浪日数(TR20)的突变点分别为2001和1994年;周期分析表明,大部分指标呈现多个周期震荡,且都以2~4 a为主周期。SCSMI(南中国海夏季季风指数)与ENSO是造成研究区极端高气温的重要因素。     

近50年华北地区降水量时空变化特征研究

利用华北地区(京、津、晋、冀、鲁、豫)92个气象台站近50年的逐日气象数据,采用趋势分析法和小网格法分析华北地区降水量的时空变化规律,并利用G IS工具实现空间分异表达。结果表明:华北地区降水相对较少,年均降水量为614 mm。年均降水量呈由东南向西北逐渐减少的趋势。春季降水纬向分布明显,而夏季降水经向分布更为突出,秋冬季降水与年降水分布相似。随着年降水量由多到少变化,多雨区由东部沿海向南部地区移动,少雨区呈由中西部地区向中北部地区移动的趋势。该区降水年际变异性强,年降水和夏季降水均呈明显的降低趋势,春季降水略呈升高趋势,冬季降水升高趋势更为明显。1980年为由多雨期向少雨期的转折点,降水量存在8~10 a的显著振荡周期。20世纪60年代为月降水正距平出现最多的时期,而80年代和90年代为月降水负距平出现最多的时期。华北地区降水量季节性差异明显,夏季降水集中,全年65%~85%的降水量集中在6—9月。     

中国东北区水资源量天然可再生能力分异及其对土地利用变化的响应

从水循环的角度对水资源的可再生能力进行表征 ,并在GIS技术支持下 ,对中国东北区天然水资源量可再生能力时空分异进行了系统剖析 ;并结合东北区 1986～2000年间的土地利用变化 ,揭示了东北区天然水资源可再生能力分异对土地利用变化的响应 .1956～2001年间 ,东北区多年平均水资源量为 1991.52亿m³,具有显著的时空变化特征 ;且水资源变化具有33a、11a和 4a周期 .1980～2001年间 ,东北区水资源可再生能力呈现出下降趋势 ,下降幅度和年际间的变化强度具有显著的空间分异特征 .水资源可再生能力与土地利用的耦合变化表明 ,需在分布式生态 水文机理剖析的基础上 ,对中国东北区的土地利用格局进行科学调整 ,以使得在人类活动剧烈干扰的环境背景下 ,水资源的可再生能力仍能维持在一个较高的水平上 .     

我国西南地区1960～2000年降水资源变化的时空特征

利用我国西南地区96个测站近40a的月降水量资料,采用主成分分析、旋转主成分分析、小波分析等方法对西南地区年降水资源变化的时空特征进行了分析。结果表明:近40a西南地区的西部高原地区降水资源呈增加趋势,而东部除重庆地区外,大部分地区降水资源减少。西南地区年降水资源空间特征复杂,存在南北和东西相反变化的差异,空间异常可分为8个异常区,即滇南区、川西高原区、滇黔交界区、四川盆地东部、四川盆地西部、滇西区、黔渝交界区和凉山区。西部高原地区年降水量都经历了多雨-少雨-多雨的过程,20世纪90年代降水量呈增加的趋势,四川盆地东部经历了少雨-多雨-少雨的过程,四川盆地西部和整个西南地区东南部的降水量整体都呈下降趋势。川西高原区、滇南区和滇黔交界区在整个时段存在显著的准14a周期,其他异常区的显著周期及其年代变化有较大差异。     

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。     

东北地区近50年来霾天气气候特征

利用东北地区194个地面气象观测站的1961~2013年观测资料,对东北地区霾日及不同等级霾日的空间分布特征和时间演变规律进行分析.结果表明:东北地区霾日空间分布差异显著,辽宁中部和黑龙江中北部霾日相对较多,年平均霾日超过50d,吉林西部地区霾日最少,年平均霾日不超过2d,不同等级的霾日日数空间分布与总霾日日数基本一致;东北地区霾日主要集中在冬季,占全年霾日57.9%,秋季次之,春季最少;1961~2103年东北地区平均霾日呈显著增加趋势(2.9d/10a),其中1981~2000年时段增加最为显著,轻微霾日、轻度霾日、中度霾日和重度霾日均呈增加趋势,但轻度霾日、中度霾日和重度霾日21世纪以来较80年代略有减少.     

基于MOPITT数据的CO浓度时空分布规律研究

比较NOAA/CMDL本底观测站CO月均值序列和MOPITT卫星观测值时间序列,结果表明两者在时间变化规律上一致性较好。利用2000-2015年MOPITT观测的CO数据,展示了对流层CO浓度的空间分布和时间变化。中国地区MOPITTCO表面混合比与人口密度分布规律相似,呈现出东部高西部低的特征,其自然分界线与中国人口分界线——胡焕庸线相契合。中国大多数工业发达、人口密集的地区CO柱浓度在2000-2015年期间有一个温和的下降趋势,平均每年下降约3%。合成15 a的月平均值,显示中国CO柱浓度冬春季节较高,夏秋季节较低,峰值多在3、4月,谷值多在7月。但位于不同纬度地区CO柱浓度有着不同的季节变化规律,例如随着纬度的升高,春季到夏季的CO柱浓度下降幅度降低。造成CO浓度季节循环特征的原因是CO源和汇的季节变化规律以及与纬度相关的太阳辐射变化。     

中国十大流域近40多年降水量时空变化特征

利用中国1956～2000年月降水量资料,按流域将全国划分为10个区域,分析了各流域年、季降水量的多年平均状况和年代际变化特征以及长期变化趋势。分析结果进一步证实,中国北方流域降水量少,年际变化大,水资源缺乏且不稳定;南方流域降水较多,年际变化较小,水资源相对充足且比较稳定。分析结果还表明,近45年来,北方外流河流域年降水量一般趋于减少,特别是20世纪90年代以来降水明显减少;南方流域以降水增加为主,90年代降水均较80年代增多,特别是长江流域以南地区更为明显。季节降水减少主要出现在夏秋季,冬春季降水有微弱增加趋势。近20年来,中国绝大多数流域降水的增减趋势与近45年长序列的变化趋势基本一致。北方大部分外流河流域年降水量减少,南方流域多为增加。夏、秋季,大部流域降水较前20年减少,冬春季则相反。中国西北诸河流域是十大流域中惟一四季降水均有增加的流域。     

An unusual high ozone event over the North and Northeast China during the record-breaking summer in 2018

Under the background of global warming, the summer temperature of the North and Northeast China (NNEC) has significantly increased since 2017, which was accompanied by the aggravated ozone (O₃) pollution. In 2018, the NNEC experienced a record-breaking summer of the past 40 years. Influenced by the abnormal high temperatures, a regional ozone event occurred on 2-3 August, over 63% of 79 selected cities in the NNEC were exposed to O₃ pollution, and the maximum value of MDA8 O₃ reached 268 μg/m³. Observations indicated that ozone concentrations agree well with the maximum temperature at 2 meters (MT2M) over NNEC with a correlation coefficient of 0.69. During the pollution episode, strong downdraft in the local high (35°N-42.5°N, 112.5°E-132.5°E; LH) over the NNEC created the favourable meteorological conditions for O₃ formation. By analyzing the horizontal wind and wave activity fluxes (WAFs) at 200 hPa, we found that the LH formation was resulted from the Rossby wave propagation from upstream along the mid-latitude Asian jet. The split polar vortex intrusion further strengthened the amplitude of the Rossby wave and reinforced the LH. Moreover, a secondary circulation between Typhoon Jongdari and the LH contributed to the enhanced LH with strong subsidence. On the other hand, the stratospheric intrusions under the deep subsidence also contributed to the enhanced surface O₃. In this study, the deep-seated meteorological dynamical mechanisms contributing to the abnormal high temperatures were investigated, which can lead to a better understanding of the regional O₃ pollution over NNEC under the global-warming background.     

1960—2014年松花江流域降雨侵蚀力时空变化研究

基于松花江流域及其邻近61个气象站1960—2014年逐日降雨数据,采用Mann-Kendall非参数趋势检验、小波周期分析和地统计插值方法,分析流域内不同地形区和子流域年降雨侵蚀力时空分异特征及其影响因素。结果表明：1）松花江流域多年平均降雨侵蚀力为1 717.6 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,呈波动变化趋势,存在以15.2 a为主周期和4.7 a为小周期的周期性变化特征,且在1982和1998年发生显著突变;2）松花江流域降雨侵蚀力空间分布特征与降雨量分布特征基本一致,自东南向西北递减,与东南季风的影响区域相吻合;流域年降雨侵蚀力变化趋势呈现明显的区域分异,在流域西北地区年降雨侵蚀力呈增加趋势,而在中部平原区的东北部和西南部呈现下降趋势;3）年降雨侵蚀力随地形的变化表现为东部丘陵山地区>中部平原区>西部山地区。在东部丘陵山地区年降雨侵蚀力与经度、纬度显著相关（P<0.01）,而在中部平原区和西部山地区降雨侵蚀力与海拔、经度和纬度关系不甚明显;4）流域内各子流域年降雨侵蚀力存在明显分异,年降雨侵蚀力在各子流域的变化趋势表现为从第二松花江流域到流域中游再到嫩江流域呈依次降低趋势,其分布特征与降雨量的分布一致,各子流域年降雨侵蚀力均呈不显著的降低趋势。