中国代际降水区域变化差异分析

利用中国气象中心160站点的夏季降水实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化按年代进行了系统分析,并对各地的代际降水量变化趋势进行了区域对比。结果发现,降水变化幅度大的区域主要集中在季风区,而非季风区的年代际降水相对稳定。在多数情况下,以四川为中心的区域的降水量变化与东北的北部一致,东南沿海与渤海湾沿岸区域一致。季风区降水量变化的区域差异,可能既受季风的年代际强弱变化的影响,又受微地形的影响。     

中国代际降水区域变化差异分析

利用中国气象中心160站点的夏季降水实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化按年代进行了系统分析,并对各地的代际降水量变化趋势进行了区域对比。结果发现,降水变化幅度大的区域主要集中在季风区,而非季风区的年代际降水相对稳定。在多数情况下,以四川为中心的区域的降水量变化与东北的北部一致,东南沿海与渤海湾沿岸区域一致。季风区降水量变化的区域差异,可能既受季风的年代际强弱变化的影响,又受微地形的影响：     

天津地区各季植被NDVI年际动态及其对气候因子的响应

探索植被覆盖与气候变化相互关系是全球变化研究的重要内容之一.研究特定地区植被时间动态及其对气候因子的响应,对植被重建和生态环境恢复具有重要作用.利用1982-2003年8 km×8 km的NASA/GIMMS半月合成的归一化植被指数(NDVI)和气候数据,研究了天津地区各季NDVI年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:近20年来天津市春季、夏季及冬季平均气温呈显著的升高趋势(P<0.05),而秋季变化不明显;春季和夏季降水呈降低趋势,而秋、冬两季呈微弱增加趋势,但均没有达到显著性水平(P>0.05).从四季NDVI年际变化趋势来看,春、秋两季呈微弱上升趋势,而夏季显著降低(P<0.01),冬季变化不明显.近20年四季NDVI与同期平均气温及降水的回归分析表明,除冬季外,NDVI与温度及降水均有显著的正相关关系,其中春、秋两季NDVI与温度及降水的关系均达到极显著水平(P<0.001).本研究结果证实天津地区各季NDVI的年际变化特征存在明显差异,而且气温和降水共同决定了植被NDVI的变化.     

中国半个世纪以来夏季降水量变化总趋势

全球气候变化已经影响到人类生存环境的方方面面.全球升温及其幅度的区域差异,必然引起降水在区域分布的变化.文章利用160站点的夏季降水资料,分别计算出各个站点1951-2002年的变化斜率,以展示我国各地在这半个世纪中的降水总趋势变化的区域差异.通过分析发现,降水量总的变化趋势存在着随纬度而变化的规律:31°N以北区域近半个世纪降水量总的变化趋势是减少,31°N以南地区降水量以增加为主.40°N以北地区的降水变化幅度相对要小得多.区域上,中国西北和东南存在一个降水增多的趋势.中国降水的区域变化,在季风区受季风强弱变化影响;在非季风区,受西风强弱变化影响.     

西藏地区近40年温度和降水量变化的时空格局分析

全球气候变化将对农田、林地、草原等生态系统产生不同程度的影响,而制定科学合理的气候变化应对策略,需要准确把握区域气候变化的时空特征与规律。为了全面了解西藏地区温度和降水指标的时空格局,深入分析了1971—2010年间的年平均温度和降水量年值及季节值的变化趋势和时空格局。结果表明,(1)年平均温度普遍升高,有39.72%的地区累计升高1.6~2.4℃,10.72%的地区累计升高2.4~3.2℃,局部地区累计升高4℃以上,在空间分布上,仅错那县、墨脱县和察隅县三县的南部地区年平均温度下降,其余地区年平均温度升高。从降水量变化来看,有42.09%的区域变化在±1 mm?a-1之间,与40年前相比,有12.41%的地区年降水减少40 mm以上,45.49%的地区呈增加趋势。从空间分布来看,降水量减少区域主要分布在阿里东北到那曲西北一带、日喀则西部到阿里狮泉河一带、日喀则南部以及林芝东南部。(2)从季节平均温度、降水量的变化来看,4个季节温度均以升高为主,增幅高低顺序为秋季春季冬季夏季;四季降水量差异较大,春季和夏季以增多为主,秋季和冬季以减少为主,其中,冬季减少最多,面积占比达96.78%。(3)近40年来,温度变化存在显著的突变点,突变时间存在空间分异性。(4)温度的明显升高和降水量的时空差异将导致局部地区气候干湿变化。藏西地区易发生全年干旱,藏南和藏东南地区易发生季节干旱,这将给农业生产、天然草地牧草生长和草原畜牧业带来不利影响。研究认为相关部门和农牧民都应该重视并尽快制定科学合理的应对策略和方案,以应对不确定性的气候变化。     

甘肃黄土高原各级降水和极端降水时空分布特征

利用甘肃黄土高原地区1960－2011年12个及周边4个站点的逐日降水观测资料,用阈值检测方法计算出甘肃黄土高原地区极端降水的阈值并运用气候线性趋势、多项式拟合、反距离加权法、Mann-Kendall检验、Morlet小波、R／S方法分析了近52a甘肃黄土高原各级雨量和R95极端降水的时空变化特征及对未来进行预测。结果表明：①近52a来甘肃黄土高原春季以小雨为主,夏、秋季以暴雨为主,冬季以大雪为主,R95极端降水主要集中在夏季;②春、秋季主要以大雨降水强度最强,夏季暴雨降水强度最强,冬季则为大雪;R95极端降水强度夏季降水强度最强。③小雪呈显著增加,微雨、中雨、大雨、微雪、R95极端降水量均呈显著减少;④微雨量、小雨量、中雨量、大雨量、R95极端降水量与年降水总量有很好的相关性,对年降水总量有很好的响应;⑤在空间分布上,各量级降水和R95极端降水大部分存在减小趋势,减小区主要集中在西南部和东北部;⑥各量级降水和R95极端降水突变年份不尽相同;⑦各量级降水和R95极端降水在不同的时间序列存在长短不同的周期震荡;⑧R／S分析表明不同量级降水和R95极端降水的未来变化趋势和过去一致。     

郑州与福州降水同位素特征及水汽来源对比分析

研究基于郑州与福州两地区GNIP(1985—1992年)大气降水同位素资料,对其大气降水同位素的季节变化以及环境因子进行比较分析。结果表明,郑州地区较福州地区季节变化明显,且两地区与温度和降水量均呈现负相关关系;根据两地区大气降水线方程得出,福州地区大气降水线方程斜率和截距大于郑州地区;两地区的d-excess值夏季高,冬季低;福州地区受台风影响,两地区降水量差别较大导致降水量在决定两地区月加权平均d-excess值时,福州地区整体比郑州地区偏大;采用MeteoInfo软件,并利用由美国国家大气研究中心所提供的气象资料,对两地区气团轨迹进行后向模拟,比较分析得出:郑州地区在夏季大部分水汽来自南海,春季、秋季和冬季的水汽均来自北方大陆;福州地区在夏季的水汽全部水汽来自低纬度的海洋,而春季、秋季和冬季的水汽仅有少部份来自北方大陆。     

近50年来长江-黄河源区气候及水文环境变化趋势分析

对长江、黄河源区12个台站近50年来的温度、降水资料分析表明，近50年来长江源区平均升温0．61℃，黄河源区平均升温0．88℃；长江一黄河源区降水量在经过上世纪80年代高峰期后90年代呈现明显下降趋势，东部地区降水量减幅大于西部地区；在总体气候向暖干变化的同时，区域内春末夏初和冬季部分月份近50年来气候朝暖湿化方向发展。径流量在上世纪90年代呈现出较强的枯水期，然而由于气候变暖加剧了冰雪的消融，以冰雪融水补给为主的河流在温度升高的气候背景下径流量出现了较大幅度的增长。伴随着温度的升高和降水量的波动变化，近50年来区域内呈现出冰川、冻土加速消融，湖泊、沼泽疏干退化加剧的趋势。     

青藏高原不同等级降水时空变化特征北大核心CSCD

利用1981-2019年青藏高原气象站的逐日降水量资料,研究青藏高原不同等级降水的空间分布特征和时间变化规律.结果表明:青藏高原主要以小雨和中雨为主,大雨和暴雨非常少.年平均不同等级降水日数和降水量总体均呈东南多、西北少的分布状态. 1981-2019年小雨等级降水日数总体呈不明显的减少趋势,高原东侧和东南侧显著减少;中雨等级的降水日数总体呈显著的增多趋势,显著站点主要出现在青海东北部和四川中部;大雨和暴雨等级降水日数总体为不显著的增多趋势.1981-2019年青藏高原不同等级降水量均呈增多趋势,其中小雨、中雨和大雨通过了95%置信度检验.进一步研究发现小雨等级降水日数的减少主要由0.1-1 mm的降水日数减少导致,而小雨等级降水量的增多则主要由6-10mm的降水量增加引起.综上所述,青藏高原不同等级降水日数和降水量均呈由东南向西北递减的分布特征,变化趋势的空间差异非常大,总体上小雨日数为减少趋势,其他等级降水日数和所有等级降水量呈增加趋势.(图10表1参31)     

洞庭湖区地表温度反演及其时空变化特征

洞庭湖是我国第二大的淡水湖,对区域气候的调节起着极其关键的作用,然而受全球变暖及其他因素的影响,洞庭湖区范围内对气候变化的响应并不一致。为了更好地认识洞庭湖区的地表温度变化及其对全球变暖的响应情况,同时为准确的判断该区温度未来的变化趋势奠定基础,利用1995年、2004年和2013年12景冬季Landsat TM/ETM＋遥感影像的热红外波段数据反演了洞庭湖区地表温度,并对反演的地表温度值进行标准化处理,采用标准差分类法得到地表温度等级图。通过三时相温度等级图的面积统计与直观对比,分析了洞庭湖区在三峡蓄水前后的温度时空变化特征;并结合归一化植被指数（NDVI）、降雨资料、DEM、坡度等数据对洞庭湖区的温度变化影响因素进行了统计分析。结果表明,（1）洞庭湖区各温度等级面积成正态分布,主要以中温区、较高温区和较低温区为主。从空间分布上来看,低温区主要分布在水体,而高温区则没有明显的分布特征。（2）受雨雪天气影响,2004年的高温范围减少,减少情况为西洞庭湖区〉南洞庭湖区〉东洞庭湖区,面积变化比例分别是5.38%、2.12%、0.71%,表明冷气流对西洞庭湖区的温度变化影响最强,而东洞庭湖区最弱。（3）2013年高温范围增加,且变化强度呈现出西洞庭湖区〈南洞庭湖区〈东洞庭湖区的空间特征,面积变化比例分别是2.21%、2.38%、2.68%,表明在三峡水库蓄水之后,东洞庭湖区的地表温度受到较大影响。（4）植被的覆盖情况与温度相关性不明显,而坡度、海拔与温度呈正相关关系,这表明坡度可以有效的减少冷气流对温度的影响,地势较高地区与阳坡出现高温情况则表明地表温度受太阳辐射影响较大。     

近50年三江源地表湿润指数变化特征及其影响因素

基于三江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith（P-M）模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为5.316~13.047 mm.（10a）-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在5.073~10.712 mm.（10a）-1,夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.011~0.026（10a）-1,冬季增幅最大,在15年周期附近,出现了3~5个干湿交替期,1984年之后为偏湿期,在中高频区,1998—2006年有偏干振荡;影响三江源区地表湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度和平均最高气温。     

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明:1961—2010年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为2.128-10.061 mm·(10a)-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。     

上海市大气降水中~(210)Pb、~7Be的变化特征

7Be、210Pb等放射性核素已被广泛应用于区域及全球物质传输途径示踪的研究中。2009年8月到2010年10月在上海市普陀区华东师范大学校园设采样点采集了51场大气降水样品,分析了单次降水事件中7Be和210Pb的含量以及湿沉降通量的变化特征,并对比不同季节的变化特征。结果表明:1)单次降水事件中7Be的浓度变化范围为0.21~5.99 Bq/L,210Pb浓度的变化范围为0.01~0.90 Bq/L。7Be和210Pb的月均浓度具有明显的季节变化特征:7Be的浓度高值出现在冬季,夏季浓度最低;210Pb浓度高值出现在秋、冬季节,夏季浓度最低;7Be/210Pb高值主要出现在春、秋季节。2)7Be、210Pb沉降通量与降水量有一定相关性,但单次降水事件7Be和210Pb浓度与降水量并没有很好的相关性。7Be和210Pb沉降通量存在着较好的相关性,指示7Be、210Pb沉降路径有着较好的一致性。     

内蒙古地区近25年植被对气温和降水变化的影响

利用1982—2006年内蒙古地区GIMMS-NDVI和降水量、气温数据,分析了不同植被类型对气温和降水变化趋势的影响。结果表明：近25年来内蒙古地区气温整体上呈上升趋势,降水量呈微弱降低趋势,西部荒漠区呈暖湿化趋势,中东部草原、森林等植被类型区呈暖干化趋势;从不同植被类型NDVI与平均气温和降水量的变化趋势率相关分析表明,NDVI值越低,升温趋势越明显,其中春季和秋季各植被类型间NDVI与季均气温升高趋势率呈显著和较显著的相关,夏、冬季关系不明显;植被NDVI越高,降水量减少趋势越明显。基于栅格的NDVI与气温升高幅度、降水变化趋势相关分析表明,年均气温升高幅度基本随NDVI的增加而降低,其中春、夏和秋季的季均气温升高幅度均随NDVI的增加而显著降低,冬季趋势不明显;而年降水量减小趋势率随植被NDVI的增加而显著增加,其中春季和冬季NDVI变化对降水的变化几乎没有影响;夏季和秋季均表现为随NDVI的增加,降水减小趋势率呈增加趋势。     

基于CENTURY模型的乌审召滩地草场ANPP及对气候变化的响应

利用CENTURY模型对乌审召滩地草场1963─2010年地上净初级生产力(ANPP)动态进行了模拟研究,并将ANPP的模拟值与26个气象因子进行了相关性分析,以探讨气象因子对草地生产力的影响,为草地合理管理和持续利用提供理论支持。结果表明,CENRUTY模型能够比较准确地模拟这类草原的季节动态和年际变化。在过去的48年间,乌审召滩地草场生长季温度呈升高趋势,降水呈减少趋势,ANPP呈下降趋势,且ANPP下降幅度较降水量明显,其中每10年ANPP下降8.10 g·m~(-2)、降水量下降4.60 mm。利用气象观测资料模拟获得的年ANPP随气温和降水的变化而呈现出明显的变化规律,生长季内地上生物量对降水和温度的季节性分布也非常敏感。模型订正与验证结果显示,观测值与模拟值的相关系数变化范围为0.41~0.62,误差平方根值(RMSE)变化范围为57.29~87.17 g·m~(-2),平均绝对百分比误差(MAPD)变化范围为33.76%~63.39%。相关分析表明,不同时段降水量对ANPP均有明显影响,其中生长季、冬季和春季降水量对ANPP影响非常显著。极端高温对ANPP的负面影响非常显著,低温、蒸发、日照时数、风速以及年最大积雪深度等其他气象因子对ANPP的影响不显著。研究区ANPP呈下降趋势是降水量减少和极端高温事件频发共同作用的必然结果。     

1951─2012年三峡库区降水时空变化研究

对区域降水时空分布变化趋势的分析可以为区域水资源的合理管理与利用提供参考,利用三峡库区及周边共27个气象站点的逐月降水数据,通过线性倾向统计、滑动平均两种方法对三峡库区1951─2012年年均、雨季、旱季降水与降水日数的变化趋势进行了研究,并利用多元回归分析对三峡库区内年均降水量和降水日数的空间分布情况进行了分析。结果表明,三峡库区近62 a来的年均、年均雨季、年均旱季降水量和年均降水日数都有减少趋势,年均降水日数的减少趋势比降水量的减少趋势更加显著,并且降水日数明显减少的时间要早于降水量,这表明平均每个降水日内的降水量呈增加的趋势,也即短历时强降雨事件呈增加趋势。多年平均降水量与经度(P=0.081)、纬度(P=0.367)的相关性均不显著,而与海拔高度(P=1.90E-4)达到极显著相关水平。多年平均降水日数与经度(P=0.539)相关系不显著,而与纬度(P=8.77E-4)和海拔高度(P=1.82E-12)均达到极显著相关。降水量和降水日数均与海拔高度达到极显著正相关,可以利用海拔高度相对准确预测研究区内年降水和降水日数的空间分布特征,海拔每升高100 m,对应降水量与降水日数分别约增加30 mm、4.5 d。     

云南思茅地区近20年(1993—2012)酸雨及酸沉降量变化规律

统计分析了云南思茅地区1993—2012年间采集的2533次降水样品,发现酸雨(pH<5.60)频率为46%(n=1160),强酸雨(pH<4.50)发生频率为10%(n=248).过去20年强酸雨发生频率的变化以2003年为界分为前后2个阶段,每个阶段都出现先升后降的变化趋势,而雨量加权年平均pH值长期变化规律基本与此相反.除2003、2004和2012年外,其他年份雨量加权平均pH值均低于5.60,表明思茅降水酸化严重.降水电导率与云南SO2排放量的历史变化具有一致性,即2006年以前持续增加,之后缓慢下降,表明人类活动对降水污染有重要影响.而酸雨频率的年际变化与降水量基本一致,但与电导率不一致,表明思茅酸雨年际变化规律主要受降水量影响,而与污染物排放关系不明显.同时,降水量也显著影响了思茅酸沉降量的年际变化(范围:1.3—70 meq·m-2·a-1).随着南亚夏季风减弱,思茅降水量减少,这将导致酸沉降量降低,但酸沉降量的变化对生态系统的长期影响亟待评估.     

基于SPI的渭北黄土高原干旱时空特征

渭北黄土高原是陕西省重要的粮食生产基地,为了提高该地区应对干旱气候事件的能力,利用1986─2015年渭北黄土高原地区逐日降水资料详细分析该地区干旱变化的时空演变规律,通过计算标准化降水指数(SPI),定量表征该地区的干旱时空特征,结果表明:(1)近30年该地区SPI和降水量的变化趋势基本相近,都呈规律性波动变化,但有些月份差异比较大,这是由于SPI对不同时间尺度降水量的敏感性不同。(2)不同时间尺度的SPI可以较好地反映干旱洪涝的发展演变状况和趋势。SPI能够明确地反映渭北黄土高原的干旱变化状况,短时间尺度(1个月)能够反映逐月的干旱变化,3个月能够反映季节的干旱变化,而长时间尺度(12个月)则可以反映水分的滞后性作用。通过对多时间尺度SPI的时间序列分析可以发现,渭北黄土高原总体上有变湿的趋势,且随着时间尺度的增加,SPI的随机性在减弱,持续性在加强。与气候变化相对应,全区干旱频次有总体下降的趋势。(3)渭北黄土高原干旱主要出现在1993、1994、1997、1998和2001年。对不同季节的SPI分析结果表明,春季和夏季干旱发生频率较高,秋季和冬季干旱频率较低。同时,干季干旱频率较高,湿季干旱频率较低。(4)渭北黄土高原不同地区干旱具有相对一致的趋势。研究结果可为渭北黄土高原农业旱情管理与决策提供科学依据。     

中国降水量高度效应及全球升温对它的影响

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化进行了系统分析,发现中国的夏季降水量与海拔高度存在着很好的反相关关系;同时,全球升温使得降水量的高度效应增强,主要表现为高海拔降水量海拔效应明显增强,这主要是由全球升温引起环流系统增强所引起的.     

50年长江源区域植被净初级生产力及其影响因素变化特征

基于长江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50年植被净初级生产力,分析其年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率每10年为5.685~13.047 mm,春夏季增幅较大;年平均气温呈极显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率每10年在0.240~0.248℃之间,增温率以秋冬季最大;最大蒸散呈增加趋势,年最大蒸散变化曲线线性拟合倾向率每10年在5.073~5.366 mm,春季增幅最大;地表湿润指数也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率每10年为0.013~0.020,冬季增幅最大,在10年周期时间频率附近,出现了6~8个干湿交替期,20世纪90年代之后为偏湿期,在低频区,1998—2005年有偏干振荡;近50年年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率每10年在97.901~197.01 kg.hm-2之间,2001—2008年NPP较高。影响长江源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。