钱塘江流域极端气温和最大降水事件的时空变化

基于1951-2008年钱塘江流域内外15个气象站月极端高温、月极端低温和月最大降水量资料,采用Mann-Kendall趋势分析方法和协克里金插值方法分析了不同区域、不同季节的极端气温和最大降水量的空间分布及变化趋势特征.结果表明:钱塘江流域最大降水量总体呈缓慢减少的状态,而极端气温都有上升的趋势;季节分布上,夏季最大...     

嘉陵江流域极端气温和降水时空变化特征分析

基于嘉陵江流域11个气象站点1960-2016年逐日气温和降水数据,分析极端气候指数的时间变化和空间分布趋势规律.研究结果表明:夏天日数(SU)、暖夜日数(T N90p)、热夜日数(TR)、暖昼日数(TX90p)、最低气温极大值(TNx)、最高气温(TXx)呈显著增加趋势,而霜冻日数(FD)、冷夜日数(TN10p)、连...     

基于综合视角的近55 a青藏高原气温变化分析

基于青藏高原73个气象站点1961-2015年的逐日最高气温、最低气温和日平均气温资料,从趋势、波动特征和极端事件3个维度,利用最小二乘回归分析、Mann-Kendall突变检验及Pearson相关分析等方法全面剖析该地区近55 a气温的趋势变化、波动变化与极端事件变化.结果表明,时间上,1961-2015年青藏高原气...     

近半个世纪以来中国季风区气温与降水变化及其时空差异

利用中国东部季风区20个测站1960-2012年气温和降水量的月值数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了季风区各区域年平均气温和年降水量的变化趋势、突变现象和周期特征.结果表明1960-2012年季风区各区域均有增温趋势,在20世纪90年代发生突变,东北地区发生突变要早于其他地区,北方地区的增温幅度大于南方,存在4年左右周期,8～16年的准周期,气温的高频变化周期在内陆地区表现更为明显;年降水量在53年里处于波动状态,四川盆地、华北地区和季风区西北部地区降水有减少趋势,长江流域下游降水有增加趋势,其他地区没有明显变化趋势,存在2～4年周期、8～16年左右准周期,降水的低频变化周期在近海地区表现更为明显.     

近40年云南省极端降水时空变化特征分析

为了研究云南省降水及极端降水变化趋势,基于1979—2019年云南省气象站点日降水数据及十种极端降水指标,采用M-K突变检验、小波分析及Hurst分析等方法,对近40年内降水及极端降水的变化趋势及空间格局进行探讨。结果表明：1979—2019年云南省年降水整体呈下降趋势,降水总量下降最大倾向率达到-24.52mm/10a,存在24年、9年及其他变化尺度,干旱半干旱区突变显著性最强。在空间变化趋势中,强降水量在湿润区出现快速下降,倾向率达到-5.161mm/10a。其他极端降水事件频率、强度及极值出现不同程度下降;Hurst指数均小于0.5,显示未来各地区间极端降水频率、强度指数变化趋势将会减弱;降水总量能够较好的指示其他极端降水指标变化,相关性达到0.8,降水强度其次,相关系数达到0.7,且均通过0.01显著性检验。研究结果能够为科学研究极端降水趋势变化机制提供依据。     

玛纳斯河流域降水与径流变化及其人类活动的影响

玛纳斯河流域发源于北天山中段,消失于准噶尔盆地西缘,是天山北麓流量最大的内流河.河流贯穿于山地-绿洲-荒漠系统,地表过程复杂.其绿洲受人类活动影响较大.高山区的冰雪融水和玛纳斯河上游的降水是该流域的主要径流水源.文章根据玛纳斯河流域基本气象台站建站以来的月平均气温、降水和年平均气温、降水和流量的资料,使用概率统计时间序列方法分析了流域气温、降水和径流的年内、年际变化特点并对突变年代做了检测,就径流对气候变化的响应做进一步的探讨.结果表明：玛纳斯河流域升温趋势显著,50年温度序列Mann-Kendall方法突变检验,通过了α=0.05的置信检验,表明气温在1995年发生了由低到高的突变,气候变暖主要在冬季.降水1983年发生了由少到多的突变,降水增加主要在春季和夏季.进一步分析表明玛纳斯河流域径流变化与降水变化有密切的正相关性,与气温变化的关系较为复杂.     

近60年淮河流域极端降水和极端温度时空变化特征

基于1962—2019年间淮河流域149个站的气象数据,选择10个典型极端降水指标,12个极端温度指标,运用M-K趋势检验、相关性检验等方法,研究淮河流域降水和温度时空变化特征。结果表明：1)极端降水空间分布由东南向西北逐渐减小;时间序列上,多数极端降水指标呈微弱下降趋势,仅RX1day、CWD、R95P和R99P呈微弱上升趋势。2)极端温度空间分布上,多数极值指标自北向南逐渐升高,仅TXx自西向东逐渐降低;极端暖指标中SU25自西向东逐渐降低,TR20自北向南逐渐升高,其余指标分布规律不明显;极端冷指标中仅FD0、ID0自南向北逐渐升高;时间序列上,极值指标和极端暖指标呈上升趋势,极端冷指标呈下降趋势;极端冷指标下降的幅度高于极端暖指标增加的幅度,二者演变趋势对气候整体变暖的影响表现为同向一致性。3)极端降水指标与大部分极值指标、极端暖指标呈正相关;与大部分极端冷指标呈负相关。     

近10年来青藏高原地表温度时空变化特征分析

基于2008-2017年青藏高原地区133个地面气象站的地表温度观测数据和五套地表温度模拟资料(ERA-5、ERA-Interim、GLDAS2.1-Noah、JRA-55、MERRA-2),分析了近10年以来青藏高原地区地表温度的时空变化特征以及多种地表温度模拟资料在青藏高原的适用性。结果表明：(1)青藏高原地区的地表温度呈现边缘地区高、中心地区低,由边缘地区向中心地区递减的变化趋势,地表温度的空间分布主要受海拔高度影响,同时服从纬度的地带性规律;(2)五套地表温度模拟资料均能够描述青藏高原地区地表温度的空间分布特征,但是均出现了低估现象,可以基于模拟资料所使用的高程数据与实际观测之间的高程差,对地表温度模拟结果进行修正;(3)近10年,青藏高原地区的地表温度呈现变暖趋势,且随着海拔高度的降低,地表温度增暖趋势越剧烈;(4)在青藏高原多年冻土区3个地面气象站,五套地表温度模拟资料与观测资料呈显著相关(相关系数>0.96),模拟误差具有季节性特征,在夏季和冬季偏差较大,在春季和秋季偏差较小。     

青藏高原地表0cm温度的时空变化特征

利用青藏高原86个气象观测站从建站到2001年历年各月地面0cm温度资料，在分析高原冬季，夏季和平均地表温度基本气候特征的基础上，通过主成分分析、主值函数和功率谱分析等方法，对高原地表温度异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：高原地表温度总体表现为海拔高度与纬度的函数，海拔越高温度越低，纬度越高温度越低；高原地表温度第一载荷向量除南部小范围的负值外大部分地方为一致的正值，即第一空间尺度表现为整体的一致性，而第二载荷向量为南正（负）北负（正），即第二空间尺度表现为南北差异；第一主分量在近30年的变化中表现为明显的上升趋势，即主要反映了高原主体偏北和东北部地区地表温度有显著升高趋势；而第二主分量的缓慢下降说明高原中部和东南部地表温度呈减小趋势。代表站温度变化表现出7～9年的周期震荡。     

过去两千年青藏高原百年尺度温度变化的时空格局

基于青藏高原过去2000 a高分辨率的温度代用序列,通过区域对比以及集成分析方法,深入分析青藏高原过去2000 a温度变化的时空特征。结果表明：过去2000 a青藏高原温度变化可以划分为4个世纪尺度的冷暖时期,即0—600 AD和1400—1900 AD的冷期、600—1400 AD和20世纪的暖期,其中1400—1900 AD和600—1400 AD可能分别对应于欧洲的小冰期和中世纪暖期;青藏高原过去2000 a温度变化存在很强的季节性特征,年平均气温变化存在争议,但夏季温度变化较为一致;夏季温度记录表明20世纪升温并不是很显著,中世纪暖期是过去2000 a中升温最显著且最温暖的时段。目前,青藏高原过去2000 a古温度记录仍存在空白区域,转换函数的选取、气候指标的季节性差异以及定年误差等因素都可能增加温度序列的不确定性。未来,在青藏高原还需要重建更多高质量(高分辨率、有准确的年龄控制、明确的季节性以及精确的气候指示意义)的古温度记录,以更深入地揭示青藏高原温度变化的时空格局及机制。     

Spatiotemporal variation in alpine grassland phenology in the Qinghai-Tibetan Plateau from 1999 to 2009

Plant phenology is the most salient and sensitive indicator of terrestrial ecosystem response to climate change.Studying its change is significantly important in understanding and predicting impressively changes in terrestrial ecosystem.Based on NDVI from SPOT VGT,this paper analyzed the spatiotemporal changes in alpine grassland phenology in Qinghai-Tibetan Plateau from 1999 to 2009.The results are enumerated as follows:(1) The spatial distribution of the average alpine grassland phenology from 1999 to 2009 is closely related to water and heat conditions.Accompanying the deterioration in heat and water conditions from southeast to northwest,the start of growth season(SOG) was delayed gradually,the end of growth season(EOG) advanced slowly,and the length of growth season(LOG) shortened gradually.Elevation played an important role in the regional differentiation of phenology,but a dividing line of approximately 3500 m existed.Below this line,the phenology fluctuated irregularly with altitude change,whereas above the line,the phenology is closely related to altitude change.(2) From 1999 to 2009,SOG of the alpine grassland came earlier by six days per decade(R2=0.281,P=0.093),EOG was late by two days per decade(R2=0.031,P=0.605),and LOG lengthened by eight days per decade(R2=0.479,P=0.018).The early SOG,the late EOG,and the extended LOG mainly occurred at the center and east of the Plateau.SOG in most of the Plateau advanced significantly,especially in the eastern Plateau.(3) The inter-annual phenology changes of the alpine grassland in the Qinghai-Tibetan Plateau exhibited significant differentiation at different elevation and natural zones.The inter-annual changes at high altitude were more complicated than that at low altitude.The most significant phenology changes were found in the eastern Qinghai-Qilian montane steppe zone,and non-significant changes occurred in the Southern Tibet montane shrub-steppe zone.     

青藏高原植被活动对降水变化的响应

为揭示气候变异对青藏高原植被生长的影响,根据2000-2004年间增强型植被指数(EVI)数据和研究区内43个气象台站的气候资料,研究了近5年来青藏高原植被活动及其与气候因子的关系。结果显示,青藏高原植被的EVI呈现由东南向西北递减的分布格局,降水是导致植被覆盖空间变化的主要因素;2000?2004年青藏高原植被活动的年际变化总体上不显著,局部出现较大变异;EVI的变异系数(CV)与年降水的变异系数显著正相关,说明降水波动是引起植被活动变化的主要因素。此外,EVI 的CV与年降水量存在着显著的负相关关系,表明年降水量越大的地区植被活动的年际变化越小,即植被的稳定性越大。     

1965-2013年黄土高原地区极端降水事件时空变化特征

基于黄土高原地区52个气象站点1965-2013年逐日降水数据,辅以一元线性趋势分析、相关分析、Mann-Kendall检验及反距离加权插值(IDW)等方法,本文分析了黄土高原地区极端降水事件时空变化特征.结果表明:1)时间上,持续性指标和强度指标中除降水强度(SDⅡ)外均呈现减小的趋势;绝对指标和相对指标中除R10 mm降水日数(R10 mm)外,其他指数均呈现增加的趋势,但均未通过0.05显著性水平检验.2)空间上,就持续性指标来看,连续无雨日数(CDD)增加趋势最大的位于区域Ⅲ,连续降水日数(CWD)和年降水总量(PRCPTOT)在区域Ⅱ的北部的增幅最大;强度指标中,1d最大降水量(RX1 day)和5d最大降水量(RX5 day)在区域Ⅱ的中部和北部增幅最大,SDⅡ增幅最大的地区主要集中在区域工和区域Ⅱ的北部地区;绝对指标中,R10 mm、R20 mm降水日数(R20 mm)和R25 mm降水日数(R25 mm)的趋势变化呈由南向北增加的趋势;相对指标中,异常降水日数(R95p)和极端降水日数(R99p)增幅最大的地区主要集中在区域Ⅱ.3)CDD与经度、纬度呈显著的负相关,年降水总量(PRCPTOT)、R10 mm和R25 mm与纬度呈显著正相关,其他极端降水指数与经纬度和海拔高度的相关性不显著.4)主成分分析的结果表明2类极端降水指数的总贡献率达到80.73％,除CDD外,其他极端降水指数与PRCPTOT均具有良好的相关性,且均通过了0.01显著性水平检验.5)Hurst指数结果表明黄土高原地区CDD、SDⅡ、R10 mm、R20 mm和R25 mm极端降水指数变化均呈反向变化特征,其他极端降水指数呈同向变化特征.     

青藏高原高寒草甸土壤无机氮对增温和降水改变的响应

基于海北站野外长期增温和降水改变控制平台, 研究高寒草甸生态系统生长季土壤无机氮对增温和降水改变的响应。结果表明, 增温使铵态氮降低 47.5% (p = 0.001), 硝态氮降低 46.1% (p = 0.021)。降水的改变对无机氮的影响存在不对称性, 增加降水使铵态氮增加 74.7% (p = 0.046), 硝态氮增加 154% (p = 0.017); 减少降水使铵态氮降低, 对硝态氮无显著影响。铵态氮、硝态氮随着土壤湿度的增加而增加, 与土壤温度无显著关系。这表明增温和降水改变主要通过改变土壤湿度而不是土壤温度影响生长季土壤无机氮。因此预测, 未来气候变化背景下, 土壤湿度的增加可能导致青藏高原高寒草甸土壤无机氮的可利用性增加。     

青藏高原全新世气候变化研究进展

青藏高原是世界上最高、最年轻的高原，它对北半球的气候变化有重大影响。全新世是与人类进化、人类文明形成最密切的时期。分析、总结了青藏高原全新世的气候环境变化的研究成果，并对这些成果进行讨论。高原的全新世大暖期来临于10kaBP，鼎盛期为7—6kaBP，大暖期时，高原植被、森林扩大，泥炭发育，湖面上升，夏季风增强。大约在5kaBP，高原气候由暖湿向冷干转变。     

冻土退化过程中植被覆盖度的变化研究

在全球气候变暖的背景下,青藏高原的多年冻土出现了不断退化的现象.退化的多年冻土隔水作用减弱或消失,并导致依赖于冻结层上水的植被变化.在模拟高原多年冻土分布的基础上,分析了冻土的退化过程植被覆盖度的变化,结果表明,冻土的变化可分为3个阶段:冻土稳定段(80年代)、冻土快速退化段(90年代)和冻土缓慢退化段(最近十几年).同时,采用GIMMS(global inventory modeling and mapping studies)第3代NDVI数据(1982—2012年)分析青藏高原植被覆盖度的斜率变化特征,结果显示:在近31a来,青藏高原的植被覆盖度斜率整体上呈微弱增加趋势;植被覆盖在冻土退化的3个时段内的变化特征为:从20世纪80年代冻土相对稳定期到90年代的冻土退化期,比退化面积增大11%;近十几年来,冻土退化逐步减缓,植被退化的增幅减弱,面积比90年代增大了3%,但退化的区域更为集中.冻土退化与植被的变化机制复杂,本文的分析与发现对理解冻土对生态的影响有一定的意义.     

Amplitude of climatic changes in Qinghai-Tibetan Plateau

On the basis of ice core and meteorological data from the Qinghai-Tibetan (Q-T) Plateau, this article focuses on the discussion of the problems related to the sensitivity of temporal and spatial changes of the climate in high-altitude regions, particularly in the Q-T Plateau. The features of abrupt climatic changes of the past 100 ka, 2 000 a and recent years indicate that the amplitude of these changes in the Q-T Plateau was obviously larger than that in low-altitude regions. The scope of temperature change above 6 000 m in the Q-T Plateau between glacial and interglacial stages could reach over 10°C, but only about 4°C in low-elevation regions close to sea level. During the last 2 000 a, the amplitude of temperature changes at Guliya (over 6 000 m a.s.l.) in the Q-T Plateau reached 7°C, in comparison with 2°C in eastern China at low altitude. In the present age, apparent differences of climatic warming have been observed in the Q-T Plateau, indicating that the warming in high-elevation regions is much higher than that in low-elevation regions. The temperature in over 3 500 m regions of the Q-T Plateau have been increasing at a rate of 0.25×10¹/a in recent 30 years, but almost no change has taken place in the regions below 500 m. Thus, we concluded that high-altitude regions are more sensitive to climatic changes than the low-altitude regions.     

青藏高原的散射辐射特征

利用大量连续观测数据阐明了青藏高原散射辐射的时间变化特征,揭示了晴空指数(Rs/Ro)与散射辐射的关系,以及不同晴空指数条件下散射辐射随太阳高度角的变化.散射辐射日最高值出现在午后,年最高值出现在4月份.日晴空指数小于0.3时,太阳辐射基本以散射辐射形式到达地面,日晴空指数大于0.3时,散射辐射占总辐射的比例随晴空指数的增加而呈线性递减.日晴空指数达到0.45左右时,散射辐射占大气外界太阳辐射日总量的比例最高.散射辐射随太阳高度的蛇呈指数递增,但晴空指数在0.3～0.7范围内时,散射辐射随太阳高度角的变化最为明显.     

1961—2017年郑州夏季降水日变化规律分析

利用郑州气象站1961—2017年逐小时降水资料,采用平均小时降水量、降水频次、降水强度、降水贡献率、降水发生率、降水历时及强降水等级等指标,分析了57年郑州夏季6—8月降水日变化规律.结果表明:①郑州夏季降水量和降水强度的日变化表现出明显的凌晨、傍晚和上午10时"三峰"结构,主峰出现在傍晚18时;而降水频次表现出凌晨1时至上午9时的单峰结构.②夏季降水量和降水强度日变化在上午10时呈现的峰值是由8月份降水贡献的,6—7月在该时段并未表现峰结构.③郑州各历时降水发生率随降水历时的增加呈对数递减趋势,而贡献率则呈先降低后增加的趋势.④郑州降水以1～5 h短历时为主,频发于傍晚和清晨前后,贡献率则以7～24 h历时为主,频发于凌晨下半夜至早晨.⑤强降水频发于凌晨和傍晚,三级频次最多,二级次之,一级最少;降水贡献率则相反.     

青藏高原盐类矿物研究进展

 青藏高原盐湖众多,盐类矿物种类丰富。从20世纪50年代国家组织各部门对青藏高原进行勘察和科考以来,在盐类矿物研究方面取得众多进展。目前青藏高原已发现盐类矿物53种,按照化学类型分为氯化物、硫酸盐、碳酸盐和硼酸盐,其中新矿物为5种,包括在青海大柴旦发现的章氏硼镁石、三方硼镁石和水碳硼石,居红土的祁连山石和西藏扎布耶盐湖的扎布耶石。近年来,对于盐类矿物的古气候意义研究逐渐增多,按照其形成和保存温度环境,可以分为冷相类、暖相类和广温相类,被誉为有根据的古气候“温度-湿度计” ;芒硝作为典型冷相矿物的代表,其稳定和不稳定芒硝层的古温度范围已确定;扎布耶石作为典型暖相矿物的代表,其形成和保存温度也已明确。利用矿物间的共生关系,可以反映湖区的古温度范围,在古气候研究中应用前景广阔。