延安市安塞区极端降水变化特征

以1980—2019年安塞气象站的日降水资料为基础选取11个极端降水指标,从降水强度和降水频率的角度对安塞区的极端降水数据进行分析,并对未来极端降水趋势进行预测。结果表明: 1980—2019年,安塞区极端降水指标总体呈现下降趋势,其中,大雨以上日数和普通日降水强度的下降趋势达到显著水平,其气候倾向斜率分别为-0.65 d·(10 a)^-1和-0.32 mm·d^-1·(10 a)^-1。除持续湿润日数和极端降水总量外,其余极端降水指标均存在突变点,突变之后各指标多呈下降趋势,且年降水量、中雨以上日数、大雨以上日数、暴雨以上日数、异常降水总量、普通日降水强度的下降趋势达到显著水平。持续干燥日数与其他指标的相关性较低且与一些指标呈负相关,而持续湿润日数只与少数几个指标具有相关性,此外,其他极端降水指标之间均呈显著相关。Hurst指数分析表明,未来安塞区极端降水总体变化趋势具有持续性。     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅵ.黑龙江省三江平原地区降水资源变化特征及其对春玉米生产的可能影响

利用黑龙江省三江平原地区1959-2007年降水资料和1983-2007年春玉米生育期资料,采用百分位法确定了各站点的极端降水阈值,结合极端降水频次、强度、最长连续(无)降水日数、极端降水贡献率等指标,分析了三江平原地区极端降水的年际间变化特征、不同等级的降水量变化以及春玉米各生育阶段极端降水的分配特征.结果表明:1959-2007年间,研究区域年降水量呈略微减少趋势,且年降水日数的减幅远大于降水量,年内降水量分布更趋于集中;极端降水频次和强度均呈减少趋势,极端降水频次的年际间波动大于极端降水强度;年极端降水量占全年降水量的比例略有减少,减少趋势不显著;年小雨日数极显著减少,而年中雨日数和年内大到暴雨日数的减少趋势不显著.三江平原地区春玉米各生育阶段的极端降水分配比例由高到低依次为生殖生长阶段、营养生长与生殖生长并存阶段、营养生长阶段和出苗前;春玉米生长季内降水量占年降水量的比例显著减少,导致春玉米生长季缺水的风险加大;春玉米生长季内最长连续无降水日数呈极显著增加趋势,增幅达1.1 d·(10 a)-1,而最长连续降水日数却呈极显著下降趋势,减幅为0.5 d·(10 a)-1,说明研究区自然降水条件下春玉米生长季干旱风险有所加大.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅵ. 黑龙江省三江平原地区降水资源变化特征及其对春玉米生产的可能影响

利用黑龙江省三江平原地区1959—2007年降水资料和1983—2007年春玉米生育期资料,采用百分位法确定了各站点的极端降水阈值,结合极端降水频次、强度、最长连续（无）降水日数、极端降水贡献率等指标,分析了三江平原地区极端降水的年际间变化特征、不同等级的降水量变化以及春玉米各生育阶段极端降水的分配特征.结果表明：1959—2007年间,研究区域年降水量呈略微减少趋势,且年降水日数的减幅远大于降水量,年内降水量分布更趋于集中;极端降水频次和强度均呈减少趋势,极端降水频次的年际间波动大于极端降水强度;年极端降水量占全年降水量的比例略有减少,减少趋势不显著;年小雨日数极显著减少,而年中雨日数和年内大到暴雨日数的减少趋势不显著.三江平原地区春玉米各生育阶段的极端降水分配比例由高到低依次为生殖生长阶段、营养生长与生殖生长并存阶段、营养生长阶段和出苗前;春玉米生长季内降水量占年降水量的比例显著减少,导致春玉米生长季缺水的风险加大;春玉米生长季内最长连续无降水日数呈极显著增加趋势,增幅达1.1 d·(10 a) ^-1,而最长连续降水日数却呈极显著下降趋势,减幅为0.5 d·(10 a)^-1,说明研究区自然降水条件下春玉米生长季干旱风险有所加大.     

1962-2011年来宁夏不同等级降水的变化特征

为了了解宁夏地区不同等级降水的结构特征,以1962-2011年宁夏地区9个气象台站逐日降水资料为基础,运用线性趋势法、相关分析法、Hurst趋势分析法及IDW空间插值法,分析了宁夏地区不同等级降水量、降水日数和降水强度的变化特征.结果表明:年降水量、降水日数整体呈减少趋势,而年降水强度则表现为微弱增加,未来的年降水量将呈反持续性,而年降水日数、降水强度则表现为持续性;从空间变化来看,受不同因素影响,年降水量、降水日数及降水强度均表现为由南至北的减少趋势,且降水量、降水日数的空间分布具有一致性;从时间变化来看,夏季降水量丰、降水日数多、降水强度大,其中暴雨的降水强度最大,冬季则降水量枯、日数少、强度小;年、季不同等级降水事件气候趋势分析表明,年降水量和降水日数呈减小趋势,而受冬、夏、秋小雨及暴雨的影响,年降水强度呈微弱增加之势.     

珠江流域极端降水事件及其与大气环流之间的关系

基于1960—2012年珠江流域42个气象站点逐日降水量资料,利用线性趋势法、主成分分析法、重标极差(rescaled range analysis method,R/S)分析法及相关分析法,对选取的11种极端降水指标时间变化趋势和空间分布规律进行探讨,并在此基础上分析了该区域极端降水与大气环流之间的关系。结果表明:近53 a以来,珠江流域湿天降水总量以-7.2 mm·10 a-1的趋势呈下降趋势,最大1 d降水量、连续5天最大降水量、非常湿天降水量和极端湿天降水量分别以1.1、0.8、5.3和3.9 mm·10 a-1的趋势增加,降水强度以0.2 mm·d-1·10 a-1趋势呈增加趋势;中雨日数和持续湿润日数以-0.4和-0.2 d·10a-1的不显著减少趋势,大雨日数、强降水日数和持续干燥日数以0.05、0.1和1.1 d·10a-1的趋势增加;空间分布上,极端降水指数表现出明显的区域差异,除持续干燥日数外,其他指数均在云贵高原区呈下降趋势,在广东丘陵和广西丘陵区呈轻微的上升趋势;R/S分析结果显示,极端降水事件未来变化趋势与过去一致;相关性分析结果表明,除持续干燥日数外,各极端降水指数之间均呈现较高的相关性;美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出的(NCEP/NCAR)再分析资料大气环流表明,欧亚大陆冬季反气旋势力增强和东亚夏季风减弱可能是引起珠江流域极端降水事件增加的原因之一。     

基于信息熵的我国日降水量随机性和时空差异性

我国日降水过程呈现明显的随机性与时空差异性,如何准确认识其时空变化规律对洪涝灾害防治等实际工作的影响具有重要意义.本文基于1961—2013年全国520个气象站点的日降水数据,选用信息熵指标研究我国日降水量的随机性.结果表明:研究期间,我国东南地区日降水量的随机性大于西北地区,且不同等级日降水量随机性的空间分布存在差异,小雨(降雨量0.1~10 mm,P_0)等级日降水量随机性较大,差异不明显,中雨(10~25 mm,P₁₀)、大雨(25~50 mm,P₂₅)等级日降水量随机性最大,差异明显,暴雨及以上(≥50 mm,P₅₀)等级日降水量随机性最小,差异最明显.整体上,日降水的信息熵值呈上升趋势,表明全球气候变化下我国大部分地区日降水量的随机性增大,尤其表现为极端暴雨发生的频次明显增大.日降水信息熵的空间分布及其变化趋势可以很好地综合反映我国日降水量随机性的空间分布格局,可为洪涝灾害防治、农业规划布局、生态环境规划等提供科学依据.     

1961-2010年中国东部林区降水的完整日值序列建立与变化特征

高精度地对各气象站缺测降水资料进行插补,从而获得完整序列的降水资料,对于提高气候变化影响分析的时空精度具有十分重要的意义.本文利用空间相关和逐步回归法,对东部林区月内有单日缺测或不多于7 d缺测的降水资料进行插补,最终建立了853个站自1961-2010年完整序列的降水资料.在此基础上,应用趋势分析法,分析了1961-2010年降水量、降水日数和极端降水事件的变化特性.结果表明： 1961-2010年,研究区年降水量略呈不显著增加趋势,倾向率为5.58 mm·(10 a)^-1,年代际变化明显;年降水日数呈显著减少趋势.极端降水日数和极端降水量呈显著上升趋势,倾向率分别为0.12 d·(10 a)^-1、10.22 mm·(10 a)^-1.尤其是20世纪90年代以后,该区极端降水事件明显偏多偏强,极端降水量对总降水量的比率也呈显著增加趋势.极端降水日数和极端降水量均在1993年发生突变.     

模拟降水对朱砂叶螨实验种群数量的干扰作用

采用人工模拟降雨的方法研究了降水对棉花苗期朱砂叶螨校正虫口减退率的影响以及转移干扰作用,评价棉花苗期降水对朱砂叶螨种群数量的控制作用。结果表明,暴雨(49.59%±3.09%)、大雨(33.21%±2.46%)、中雨(37.25%±0.986%)和小雨(36.03%±2.69%)均能明显降低朱砂叶螨的校正虫口减退率,其中暴雨对朱砂叶螨校正虫口减退率的影响极为明显,显著高于大雨、中雨和小雨。而大雨、中雨和小雨对朱砂叶螨校正虫口减退率的影响两两之间无显著差异。随着降水量逐步增加,对朱砂叶螨数量由释放点向叶片正面和叶柄位置转移的干扰作用逐步增强。在释放点之间,大雨、中雨和小雨均对朱砂叶螨转移干扰作用不明显,但暴雨对朱砂叶螨转移干扰作用极为明显。     

高寒半干旱区沙地植被土壤水分变化特征及其影响因素

为揭示高寒半干旱区不同降雨强度对植被差异下沙化土地土壤含水量变化过程的影响。以青海共和盆地东缘黄沙头乔木、灌木和裸地为研究对象,基于2020、2021和2022年5月-9月植物生长季土壤含水量、降雨量和细根分布监测数据,分析2020年、2021年、2022年各生境0-200 cm深度土壤水分对小雨、中雨、大雨的响应。连续动态监测结果表明,大雨、中雨条件下,随土层深度的增加土壤水分对降雨的响应时间延长。乔木林和灌木林土壤水分对中雨、大雨最大响应深度为70 cm、100 cm,裸地对中雨、大雨最大响应深度为50 cm、100 cm。随土层深度的增加,小雨对乔木、灌木、裸地土壤水分的补充作用逐渐降低;中雨对灌木林土壤水分的补充作用逐渐降低,乔木林与之相反;大雨时乔木林、灌木林变异系数呈现S型变化,因此大雨对其土壤水分的补充存在明显的分层利用现象。不同植被类型土壤水分空间变化差异以及对降雨的响应受植被冠层截留对降水再分配的影响,土壤含水量与环境因子间的主成分分析表明,郁闭度、叶面积指数、150-200 cm土壤容重、细根生物量密度、根表面积密度、根长密度、比根长是反映研究区土壤水分的显著因子(P ＜ 0.05)。研究表明不同降雨强度植被土壤含水量存在明显差异,高寒半干旱区沙化土地乔、灌植被的建植可提升深层土壤储水能力;结果可为沙化土地恢复和水土流失防控提供科学依据。     

基于信息熵的新疆降水时空变异特征研究

基于信息熵理论对新疆降水序列的时空变异性进行研究。利用边际熵研究不同时间尺度降水序列的变化特征。利用分配熵和强度熵分别研究降水量和降水天数年内和年代际(10a)分配情况。利用改进的Mann-Kendall趋势检验法分析新疆降水过程不确定性变化趋势。研究表明:(1)新疆降水量与降水天数年内分配不均匀性主要表现为由南向北减小的空间分布特征;(2)新疆不同尺度的降水序列不确定性具有明显空间特征;(3)越降水越稀少的地区,降水量与降水天数变异性就越大。本研究对该区域降水时空变异研究与水资源规划具有重要意义。     

1954—2005年中国北方针叶林分布区的气候变化特征

基于中国北方针叶林(兴安落叶松林)分布区8个气象观测站的气象资料,分析了1954—2005年气温和降水的变化特征.结果表明：研究期间,中国北方针叶林分布区的气温以0.38 ℃·(10 a)^-1的速度上升,远大于全球近50年来0.13 ℃·(10 a)^-1的平均增温速率.尽管夏、秋季的气温呈上升趋势,但不显著;而冬、春季的增温显著(P<0.01);最高年平均气温(0.37 ℃·(10 a)^-1)与最低年平均气温(0.54 ℃·(10 a)^-1)均呈极显著的增加趋势(P<0.01).降水量年际间波动较大,但没有明显的变化趋势;各季节降水量也没有明显的变化规律,其中春、秋、冬季的降水日数有增加趋势,但没有达到显著水平,而夏季的降水日数呈显著减少趋势(P<0.05);各季降水强度均呈增加趋势,其中夏季(P<0.05)和冬季(P<0.01)的变化达到了显著水平.     

1961-2010年中国东部林区降水的完整日值序列建立与变化特征

高精度地对各气象站缺测降水资料进行插补,从而获得完整序列的降水资料,对于提高气候变化影响分析的时空精度具有十分重要的意义.本文利用空间相关和逐步回归法,对东部林区月内有单日缺测或不多于7d缺测的降水资料进行插补,最终建立了853个站自1961-2010年完整序列的降水资料.在此基础上,应用趋势分析法,分析了1961-2010年降水量、降水日数和极端降水事件的变化特性.结果表明:1961-2010年,研究区年降水量略呈不显著增加趋势,倾向率为5.58 mm.(10a)-1,年代际变化明显;年降水日数呈显著减少趋势.极端降水日数和极端降水量呈显著上升趋势,倾向率分别为0.12 d·(10a)-1、10.22mm·(10a)-1.尤其是20世纪90年代以后,该区极端降水事件明显偏多偏强,极端降水量对总降水量的比率也呈显著增加趋势.极端降水日数和极端降水量均在1993年发生突变.     

近51年来三江源区降水变化的空间差异

利用1960—2010年三江源区12个气象站的降水资料,通过气候线性趋势分析、5年滑动平均、IDW插值法、Morlet小波分析和R/S分析法对该区降水量的时空变化特征进行了分析,并探讨了降水量变化趋势。结果表明:三江源区1960—2010年降水量总体呈现增加趋势,具体表现为20世纪60、70和90年代降水量偏低,80年代明显偏高,2000年以后显著增多;从季节变化来看,春季、夏季和冬季降水量均呈增加趋势,尤其春季增加显著,而秋季降水量呈减少趋势,不同流域的季节变化趋势不尽相同;空间变化上,三江源区绝大部分地区的降水量呈增加趋势,表现为北高南低,东西差异明显,同时不同季节的空间变化存在差异;不同流域降水量在一定的时间序列中存在不同周期变化;三江源区年降水量和各季节降水量的未来变化趋势与过去基本一致,但各流域降水的持续性强度有所不同。     

1961-2009年淮河流域昼夜降水变化特征

利用淮河流域162个台站1961-2009年逐时降水资料,采用线性倾向估计、REOF分析、功率谱、Mann-Kendall突变检验等方法,分析淮河流域昼夜降水基本特征及其时空演变规律.结果表明:淮河流域昼夜降水空间差异明显,总体呈北少南多分布,年夜雨量和夜雨日略多于昼雨量和昼雨日,且不同季节和不同强度等级降水昼夜差异显著;气候变化导致淮河流域昼夜降水量格局发生改变,年夜雨量大部地区有增多趋势,年昼雨量呈东部减少而西部增多的趋势.REOF分析表明,年昼夜降水量空间模态基本划分为流域东北部、中北部、西北部、东部、西部和南部等6个高载场区;流域年昼夜降水量均存在7～9a显著主周期振荡,此外年昼雨量还存在2 a左右次周期变化.Mann-Kendall分析表明,年昼夜降水量均分别经历了一次减少和一次增多的突变,但未通过0.05的信度检验.     

荒漠草原脉动性降水格局及其时空变化特征——以达尔罕茂明安联合旗为例

全球变化背景下,荒漠草原降水格局受到不同程度扰动,识别荒漠草原变化环境下脉动性降水格局及其时空变化特征具有重要生态学和水文学意义。利用达尔罕茂明安联合旗位于不同雨量带的3个气象站1960—2013年日降水数据,分析荒漠草原地区降水格局及其时空变化特征。研究表明,研究区0—5 mm、5—10 mm和大于10mm降水事件及降水量所占的比例分别为77%—80.9%、11.5%—12.2%、7.6%—10.9%和25.2%—32.2%、21.9%—25.4%、42.4%—52.9%。不同等级降水事件日均降水量分别为1.2—1.3 mm/d、7.0—7.1 mm/d、17.8—19.2 mm/d。研究区降水量较降水日数具有更强的时空变异性,全年和生长季降水日数和降水量主周期在2.84—4.5a左右。研究区不同雨量带不同降水等级降水日数和降水量普遍呈增加趋势,尤以0—5mm小降水事件的增加为主。     

1961-2005年东北地区气温和降水变化趋势

利用东北地区96个气象站1961-2005年的日平均气温和日降水量资料,采用线性倾向率法,累积距平法,Mann-Kendall法和Morlet小波分析等方法,对东北地区近45年来的气候变化和突变现象进行了研究.结果表明:近45年来,东北地区年平均气温变化在2.45-5.72℃之间,年均温呈现显著上升趋势,气候倾向率为0.38 ℃/10 a(P＜0.01),1988-1989年间发生了由低温到高温的突变;东北地区四季平均气温均呈现增高的趋势,其中冬季气温增幅最大,气候倾向率达到0.53℃/10 a,夏季气温增幅最小,0.24 ℃/10 a.东北地区年均温和季节均温年代际变化亦呈现明显的增暖趋势,年均温,春季均温和冬季均温均在1981-1990年开始变暖,夏季均温和秋季均温在1991-2000年开始变暖.东北地区气温增暖幅度随纬度的升高而增大,大兴安岭北部和小兴安岭地区是增温最明显的地区,增暖幅度较小的地区为辽河平原,辽东半岛和长白山南部地区.东北地区年降水量变化在430.40-678.72 mm之间,降水量变化趋势不明显,整体呈现减少趋势,气候倾向率为-5.71 mm/10 a(P＞0.05),1981-1990年为降水最多的年代,1982-1983年间发生了降水量由少到多的突变.四季降水量变化呈现不同的趋势,其中春季和冬季降水量呈现增多的趋势,夏季和秋季降水量呈现减少的趋势.降水量减少较明显的地区为辽东半岛和长白山南段,降水量增多较明显的地区为大兴安岭北部和松嫩平原.Morlet小波分析结果表明,东北地区年平均气温存在11a的强显著周期,此外还有24 a和6a尺度的变化周期;东北地区年降水量存在16a的强显著周期和6 a的小尺度变化周期.通过以上分析,近45 a东北地区总体气候呈现明显暖干化趋势.     

山西典型生态区植被指数(NDVI)对气候变化的响应

利用1982—2006年8 km的NSASA/GIMMS半月合成的月植被指数（NDVI）和同期气候数据,根据山西地形地貌结合土地利用及植被调查资料,将山西划分为9个区域,分析了这9个典型生态区的NDVI年际、年代际以及月季的变化规律,同时分析了NDVI对降水、气温以及干旱指数PDSI等气候要素的响应特征。结果表明：近25年来山西植被指数呈起伏上升趋势,并存在明显的年际变化;NDVI在空间变化上表现为南部好于北部、东部好于西部,不同生态区中林区>农业区>农牧区;林区春季植被指数显著上升,除晋南农业区月变化为双峰型外,其他生态区均表现为单峰型;林区NDVI与气温存在一致相关,PDSI与NDVI的相关好于降水、气温单一因子;植被指数对气候年际变化响应有明显的滞后性,降水的年际变化对植被指数影响最大,尤其是降水的累积效应。     

岷江上游水文气象因子多尺度周期性分析

采用Dmey小波变换法对岷江上游杂谷脑流域1959年至2006年月径流量、月平均气温和月降水量不同时间尺度下的变化周期进行分析,探讨三者在长时间序列周期性变化中的相互响应,并根据主周期预测未来气温、降水和径流的变化趋势,结果表明:气温、径流和降水存在多尺度周期性变化,在不同的尺度周期中,表现出不同的冷暖、丰枯和干湿的振荡规律,总体表现为由小尺度无明显规律的剧烈振荡向大尺度有明显规律的振荡变化。3个要素同以8—12个月的小尺度为周期剧烈振荡,在较大时间尺度上,具有明显规律振荡变化的周期分别为气温500个月、径流150个月和降水120个月。受森林砍伐的影响,研究区域在1962—1988年期间径流对降水变化的周期性响应迟钝,而在1988—2006年期间基本同步。根据大尺度周期性波动趋势预测,未来十几年研究区域处于偏暖的年代际背景下,未来6—7a为多雨期,但径流量偏少。     

中国北方气候干湿变化及干旱演变特征

利用中国北方15个省(区、市)320个气象站1960—2014年逐月降水量资料,运用标准化降水指数(SPI)、标准差和相关分析等方法,基于不同时间尺度,对近55年来中国北方及不同干湿区气候干湿时空变化特征进行分析,并从干旱站次比、干旱强度等方面分析了年际干旱的时空变化特征。结果表明:(1)1960—2014年中国北方地区整体呈变干趋势,年际干旱站次比和干旱强度在同步波动中均呈下降趋势。(2)1960—2014年北方地区春季和冬季呈湿润化趋势,冬季湿润化趋势最明显,夏季和秋季呈干旱化趋势,夏季干旱化趋势最显著,夏季降水对年干湿状况的变化起决定性作用。(3)湿润区和半湿润区有干旱化趋势,而干旱区和半干旱区均呈湿润化趋势发展;湿润区和半湿润区年际干旱站次比、干旱强度呈上升趋势,而干旱区和半干旱区则相反。(4)中国北方东部季风区的湿润区和半湿润区以及处于季风区和非季风区分界线两侧的半湿润区和半干旱区气候干湿变化均呈显著同步波动变化趋势,而中国北方东部季风区的湿润区和半湿润区与中国北方西部非季风区的干旱区气候干湿变化呈显著反向波动变化趋势,夏季具有同样的规律,而冬季和春季四大干湿区干湿变化具有较好的同步一致性。     

不同空间尺度松嫩平原土地利用强度变化及其对气候因子的影响

土地利用/覆盖变化通过改变地面反射率对区域气候产生直接的影响,探究不同空间尺度下土地利用/覆盖变化对气候因子的影响具有重要意义。基于人机交互式方式提取松嫩平原土地利用信息,利用Matlab编程方式获取研究区域内1985-2015年间不同空间尺度土地利用强度变化情况,研究不同空间尺度下松嫩平原土地利用强度时空变化特征及其对气候因子的影响。研究结论：①不同空间尺度的土地利用强度的均值分别为3.92、3.92、3.93、3.93以及4.34,均值呈现逐渐增加的变化趋势;② 1980-2018年间松嫩平原年平均降水量呈现下降的趋势,其下降的变化率为-9.89 mm/10 a,年平均温度变化呈现上升的趋势,其上升的变化率为0.256℃/10 a;③松嫩平原土地利用强度与降水之间呈现负相关,即对降水量增加表现为抑制作用,与温度之间呈现较为明显的正相关,即对温度的增加表现为促进作用,且随着空间尺度不断增加其抑制或促进作用均表现为先增强后减弱的变化趋势;④偏相关和复相关分析知,松嫩平原土地利用强度与降水、温度呈现明显的相关性,且10 km网格空间尺度上土地利用强度对区域气候的作用表现得更为明显。