地下水库

今年春夏,我国气候反常。东北、西北、华北发生特大旱灾,一些地区是百年一遇的大旱,夏粮绝收,成千上万的村庄人畜饮水困难。就连北京、天津、沈阳等大都市,水库和地下水位也急剧下降,水荒严重。不仅有识之士,连普通市民也在呼吁:尽快南水北调,以救干渴之急。     

华北汛期降水多尺度特征与夏季风年代际衰变

研究了近50年华北汛期降水的频谱结构和演变特征及其与夏季风衰变之间的关系. 小波分析表明华北汛期(7~9月)降水年际尺度成分约占总方差的85%, 其演变代表了华北降水的基本走势. 近30年降水年际尺度部分发生了很大变化, 准5年谱消失, 准2年谱逐渐减弱, 1977年后降水年际变化十分微弱. 与此同时, 夏季风也呈现明显的年代际衰减. 计算表明, 华北汛期850 hPa平均经向风的演变以年代际尺度成分为主, 其演变特征与汛期降水非常相似, 且与降水序列及其年际尺度序列都呈显著正相关, 说明华北夏季风的年代际衰变可能是华北干旱的主要原因之一. 此外, 伴随20世纪60和70年代东亚季风的两次年代际突变, 我国大部分地区都出现了年代尺度的旱、涝更替, 而华北却从20世纪60~70年代的部分地区少雨发展成80~90年代的严重干旱.     

中国北方的典型强沙尘暴事件(1954~2002年)

利用1954~2002年全国681个气象站的逐日观测资料, 以天气过程为单元给出了近49年中国北方典型强沙尘暴的序列, 并初步分析了中国北方强沙尘暴的时空分布和演变趋势. 结果表明: 1954~2002年, 中国北方共出现了223例较为典型的强沙尘暴事件, 其中1979年4月10~12日的强沙尘暴事件的影响范围最大; 与沙漠、沙地的地理分布和入侵我国的强冷空气的路径密切关连. 强沙尘暴的多发区域主要位于南疆盆地、西北地区东部和华北地区北部; 强沙尘暴的多发季节为春季, 约占全年的82.5%, 冬季次之, 夏、秋季较少; 49年间, 强沙尘暴的发生次数以20世纪50年代最多, 90年代最少, 呈波动减少趋势, 但2000~2002年又相对增多; 强沙尘暴的平均持续时间以20世纪90年代最短, 比其他年代约短0.5~1 h.     

关键词

<正>西南大旱持续的高温少雨天气导致中国西南五省的旱情不断加重,其中云南、广西部分地区的旱情已达到特大干旱等级。聚焦旱灾背后,是干旱暴露出对水利设施老化的     

大旱之年的美国农业生产

1988年,美国出现了50多年来最严重的干旱,对农业生产所产生的影响仅次于历史上有名的30年代中期因连年干旱引起的农业大萧条时期(DepressionEra)。大旱之年不仅使农民的生产成本成倍提高,而且收成比1987年明显减少. 近年来,由于工业污染和气候反常,美国常年都出     

东亚干旱半干旱及半湿润区400年来帕尔默干旱指数的时空变化

<正>东亚干旱半干旱及半湿润区主要包括中国东北地区、华北部分地区、蒙古高原、中国西北以及中亚部分地区,区域生态环境脆弱,历史时期以来频频发生的干旱事件带来了诸多环境问题.利用帕尔默干旱指数(PDSI)暖季格点数据(6~8月)和106个树轮年表数据集(源于国际树轮数据库,http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html)及对其他文献中数据的整理(所有年表须通过与邻近PDSI资料的相关性检     

华北汛期降水量年际变化与赤道东太平洋海温

华北地区汛期(7和8月)降水量具有明显的年际变化特征. 本文分析了华北汛期降水量的年际变化对应的环流和海温异常, 发现海温异常在赤道东太平洋有显著的信号, 而且华北汛期降水和赤道东太平洋海温对应的东亚高空急流变化具有明显的相似性, 进而给出了赤道东太平洋海温异常影响华北汛期降水年际变化的可能物理机制.     

冀东3.8 Ga锆石Hf同位素特征与华北克拉通早期地壳时代

锆石U-Pb同位素测定显示, 冀东铬云母石英岩来自于36~38亿年左右花岗质岩石的风化剥蚀. 激光原位Hf同位素分析表明, 这些锆石在后期地质演化过程中基本保持Hf同位素体系的封闭, U-Pb谐和点锆石的Hf同位素模式年龄均在38亿年左右, 反映了该古老地壳物质的再循环. 其中38亿年左右年龄的锆石具有与球粒陨石相同的Hf同位素组成, 表明其源岩花岗质岩石来自于年轻地壳的部分熔融, 且该年轻的地壳来源于未经明显壳幔分异事件的地幔. 因此, 冀东地区在38亿年以前未发生大规模的地壳生长事件. 结合其他地区的锆石Hf同位素资料, 本文推测, 华北克拉通最早期的地壳可能形成于40亿年左右. 目前, 在华北地区找到更古老地壳的可能性很小.     

全球变暖与中国极端气候事件变化

极端天气气候事件(以下简称极端气候事件),是指一个地点或地区发生概率较小的天气气候现象,又称异常天气气候事件.极端气候事件往往可以造成很大的危害.其中,高温(热浪)、低温(寒潮)、暴雨洪涝、少雨干旱、台风和沙尘暴等常能造成严重的自然灾害,引起人员伤亡和经济损失.     

长江三角洲城市集群化发展对极端高温事件空间格局的影响

全球变暖和城市集群化的叠加效应,导致长江三角洲城市群极端高温事件趋多增强,给城市安全运行带来风险.基于长序列气象观测资料和卫星遥感数据,采用逐日百分位数法确定极端高温事件,结合Chow检验、线性倾向原理和空间相似性分析,研究了城市集群化发展对极端高温事件空间格局的影响.结果表明:2003~2013年是长江三角洲城市集群化发展时期,城市群规模的年增长率高达1206.48 km~2/a,2013年城市群热岛规模比2003年增加了18154.0 km~2,极端高温事件出现异常的区域与城市群快速发展区一致.特别是上海片区城市规模已超过极端高温事件气候平均态空间梯度≥1℃的最小距离,区域性热岛空间跨度超过100 km,导致高温强度比气候平均态高2.6~2.8℃,高温日数偏多30~40 d.极端高温事件异常与气象站Voronoi图单元内城市规模呈显著正相关,在高温异常年2007,2010和2013年的相关系数超过0.65.不同规模城市对极端高温事件空间格局的影响差异明显,以规模为492.8~932.6 km~2的城市影响最大.虽然西太平洋副热带高压主导着城市群极端高温事件的年代际波动,但2003~2013年城市集群化发展已经改变了长江三角洲极端高温事件空间格局.以上研究结果可为正处在起步阶段的城市群发展规划提供参考.     

影响南方农业干旱灾损率的气候要素关键期特征

我国南方地区是全国粮食主要产区,在全球气候变化背景下近年来该区域干旱灾害不断加剧,农业旱灾损失十分突出,异常特征也比较明显.然而,对于我国南方农业旱灾损失的变化特征及其受干旱致灾因素的影响机理至今并不十分清楚,这严重影响了对南方农业旱灾规律的深入认识及其影响程度的客观评估.鉴于此,利用我国南方农业干旱灾情实况、农作物种植面积、气象干旱监测指数和常规气象要素等相关资料,系统分析了中国南方地区近50年来农业旱灾综合损失率变化特征及其与气候致灾因子的关系.分析发现:南方地区近50年来农业旱灾综合损失率明显增加,西南比华南和东南增加更为明显.而且,由于农作物各个生长阶段对气候要素的依赖程度不同及气候要素的非均匀季节分布特征,农业旱灾损失率主要受关键期的气象干旱、降水和温度等气候要素变化的影响,而其他时段气候要素变化对农业旱灾损失率影响并不明显.因此,南方地区农业旱灾损失率与关键期气候要素的拟合关系要明显好于与全年气候要素的关系,并且与关键期气候要素的多因子拟合关系与单因子拟合关系相比更具有明显的优势.同时,对这种多因子关系建立的农业旱灾损失率评估模型进行交叉检验的相关性、误差水平、信度均比较理想,表明该模型对估算南方地区农业旱灾损失率具有较好的效果.该文研究结果对于发展我国南方农业干旱灾损评估方法具有重要科学参考意义.     

1743年华北夏季极端高温: 相对温暖气候背景下的历史炎夏事件研究

根据中国历史气候记载和新近在欧洲发现的北京早期器测气象资料, 研究1743年夏季华北高温极端气候事件, 指出这是中国最近0.7 ka来最严重的炎夏事件, 高温区域广及北京、天津、河北、山西、山东. 1743年7月北京的日最高气温高达44.4℃, 超过了20世纪的极端气候记录. 指出1743年的天气气候特征如旱涝分布、梅雨特点以及相应的太阳活动、海温场等外部因子条件, 发现这些特征均与现代1942和1999年华北炎夏事件相同. 该事件出现在气候相对温暖的背景下, 是工业革命之前(CO₂较低排放水平时)出现的极端高温实例.     

华北地区对流层臭氧长期变化趋势及影响因子分析

利用1979~2013年卫星对流层臭氧遥感数据序列,分析华北地区对流层臭氧的长期变化趋势,考察各主要影响因子和对流层顶高度变化对臭氧变化的影响作用.过去30多年来,华北地区对流层臭氧长期变化趋势在不同季节差异很大:夏季对流层臭氧呈现快速增长趋势,增长率为1.28 DU/10 a;冬季表现出下降趋势,下降率为1.46 DU/10 a;在春季和秋季表现出波动性下降趋势.对流层臭氧夏季含量最高,一般在50 DU上下,春季平均值大约40 DU,秋季平均值35 DU左右,冬季含量最小一般在26 DU左右.对华北地区对流层臭氧分布变化产生显著影响的因子主要有太阳周期(Solar),厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和准两年振荡(QBO).其中,Solar的影响幅度可达到5~6 DU,ENSO影响作用1~2 DU,QBO影响一般小于1 DU.对流层顶高度在年内不同季节存在显著周期变化,与对流层臭氧变化紧密相关,相关系数R=0.826,表明对流层顶高度年周期变化对对流层臭氧产生重要影响.从年代际时间尺度上,对流层顶高度不存在显著性变化趋势,对对流层臭氧变化趋势影响不大.     

华北黄淮冬季霾年代际增多与东亚冬季风的减弱

采用1961~2011年冬季霾日数重建资料,揭示了华北黄淮地区冬季霾日数年代际增多以及与EAWM年代际减弱之间的关系.1986~2010年与1961~1970年相比,EAWM明显偏弱,环流形势在水平方向和垂直方向上都不利于污染物的扩散.海平面气压场为典型的AO正位相型分布,冷空气被限制在极区.华北黄淮的表面风速和湿度均为负距平,有利于霾的发生.高纬度经向环流较常年偏弱,华北黄淮上空以纬向环流为主,冷空气活动较弱,不能有效地南下到华北黄淮地区,不利于颗粒物的水平扩散.同时,华北黄淮上空的高压异常和逆温潜势,会有效抑制底层垂直运动的发展,也就抑制了空气中污染物的垂直扩散,导致空气中颗粒物的积聚在浅薄的层次中,增加了污染物的浓度.     

140年来腾格里沙漠南缘树木年轮记录的降水量变化

根据腾格里沙漠南缘油松(Pinus tabulaeformis)的树轮宽度指数, 重建了140年来该地区的降水过程. 结果表明, 最近140年来腾格里沙漠南缘经历了明显的干湿波动, 出现1868~1876年和1932~1939年两个湿润期, 以及1877~1894年(其中1887, 1888略为湿润)和1924~1932年两个干旱期, 1895~1923年、1940~2000年期间有轻微的干湿变化. 其中湿润期降水量增加幅度达到56%, 干旱期降水量减少幅度达到42%, 降水量变化幅度超过30%的一共有19年. 从总的变化来看, 近140年来, 本区降水没有明显的增减趋势. 但是1940年以后, 降水波动出现幅度变小、频率增加的趋势. 功率谱分析表明, 腾格里沙漠南缘地区降水具有显著的2.46~2.64 a以及11.67 a周期.     

青海南部高原圆柏年轮指示的近500年来气候变化

根据采自青海南部高原曲麻莱、治多地区树木年轮样本, 建立了该地区高原树木年轮年表序列. 通过响应函数计算得出, 该年表对高原春季(4~6月)的气温和降水量反映敏感, 定义了湿润指数, 重建了高原春季湿润指数序列, 并应用交叉检验方法对校准方程进行了检验, 证明重建方程稳定. 通过分析发现, 在重建的453年中, 显著的干旱时段有6个, 即1592~1610, 1649~1665, 1687~1697, 1740~1750, 1818~1829和1918~1933年; 显著的湿润时期有5个, 即1669~1682, 1700~1709, 1800~1814, 1898~1909和1935~1950年. 周期分析结果表明, 重建序列具有60.4和50.3的长周期, 11年左右太阳周期和8, 6和4年左右的短周期.     

华北的暴雨

入夏以来。我国出现南方“水深”北方“火热”的天气。我国华北地区的气候．素有“十年九旱”的说法。但是,在历史上,华北地区所发生的特大暴雨,丝毫也不逊于我国雨量丰沛的南方。华北地区所发生的许多强降水指标和过程雨量,都居我国大陆降水之冠．有些已经达到或接近世界纪录。同时,特大暴雨也引发了非常严重的洪涝灾害．给人民生命财产和经济建设带来非常巨大的损失。     

大尺度大气环流异常与长江中下游夏季长周期旱涝急转

利用国家气象信息中心提供的1957~2003年中国720站夏季(5~8月)逐日降水资料, 对长江中下游地区夏季长周期旱涝急转现象(分旱转涝和涝转旱两种类型)进行研究, 定义了一个长周期旱涝急转指数(LDFAI), 再结合ERA-40再分析资料及1957~2003年南半球和北半球环状模(SAM和NAM)指数时间序列, 分析了异常年的同期和前期的大尺度大气环流异常特征, 结果表明: 旱转涝年旱期西太平洋副高主体偏南, 长江流域低层负涡度中心发展伴随着辐散、下沉的加强和水汽输送减弱, 同时南亚高压和高空西风急流位置偏南, 长江中下游地区干旱少雨; 涝期西太平洋副高北抬, 该地区低层有正涡度发展并伴随辐合、上升运动和水汽输送较强, 南亚高压和高空西风急流北抬, 导致该地区降水增多. 涝转旱年涝期北方冷空气活跃, 冷暖空气交汇于长江中下游地区, 低层正涡度发展同时辐合、上升运动和水汽输送较强, 南亚高压位于高原南侧上空, 长江中下游地区偏涝; 旱期低层有负涡度中心发展伴随着辐散、下沉的加强和水汽输送减弱, 副高异常显著的北跳, 南亚高压向东向北扩展至华北地区, 长江中下游转为东风急流所控制, 干旱少雨. 另外, 长江中下游夏季LDFAI与其前期2月份的SAM和NAM存在显著的负相关, 这为长江中下游夏季长周期旱涝急转现象的预测提供了有参考意义的前兆信号.     

中国东部夏季降水与春季土壤湿度的联系

通过对资料的诊断分析, 揭示了中国东部春季土壤湿度与夏季降水的联系, 发现春季从长江中下游到华北的土壤湿度偏湿, 东北土壤湿度偏干时, 对应着中国夏季东北和长江流域降水偏多, 华北和南方降水偏少. 对这种影响的物理过程分析表明, 春季从长江中下游到华北的土壤湿度正异常使得中国大陆东部地表温度降低, 减少了海陆温差, 造成东亚夏季风减弱, 西太平洋副热带高压发展西伸, 从而阻挡了东亚夏季风的北上, 使得中国夏季雨带偏南, 长江流域降水偏多, 华北和南方降水偏少.     

华北汛期降水量年代际和年际变化之间的线性关系

华北地区汛期(7月和8月)降水量的变化具有明显的年代际和年际两种时间尺度. 在年代际时间尺度上, 华北降水在20世纪70年代末发生突然减少. 研究了降水突然减少对应的大气环流变化以及对降水年际变化产生的影响, 发现年代际变化所提供的背景对华北降水年际变化的规律和物理机制没有影响, 华北汛期降水年代际和年际变化之间的关系是线性的.