宁夏地表湿润状况及极端干湿事件演变规律

利用宁夏1961—2004年月平均气温、月降水量资料,计算了地表湿润指数,以此为基础对宁夏地表湿润状况及极端干湿事件的分布特征进行了较为深入的研究。结果表明:近40多年来,宁夏大致经历了冷湿期、冷干期、暖干期;自20世纪60年代以来,宁夏年极端干旱频率有增加的趋势,极端湿年高频区逐渐缩小;80年代以来,宁夏极端干旱年事件高频区明显扩大;不同气候型态下,极端干湿事件频率具有明显差异,冷干期极端干旱事件最多,极端湿润事件最少,冷湿期极端干旱频率最小,极端湿润频率最大。

宁夏春季沙尘暴频次异常与北太平洋海温异常的关系研究

利用宁夏沙尘暴频次资料、500hPa环流特征量资料、NCEP再分析资料、北太平洋海温场格点资料,采用相关分析、合成分析、小波变换、SVD分析,对宁夏沙尘暴频次与北太平洋海温场的关系进行了研究,探讨了北太平洋海温场通过影响大气环流异常再影响沙尘暴异常的途径。结果表明:宁夏春季沙尘暴频次与前一年10月到当年5月加利福尼亚海温有显著的负相关关系,关键区海温冷、暖异常与宁夏春季沙尘暴日数多、少有较好的时频对应关系;另外发生在北太平洋的厄尔尼诺事件对宁夏春季沙尘暴有重要影响,当北太平洋海温场呈厄尔尼诺(拉尼娜)型分布时,宁夏各地沙尘暴日数以偏少(多)为主。加利福尼亚海温通过影响大气环流,进而影响宁夏沙尘暴的发生,冷水年春季(3—5月),欧亚大陆高空系统较强,环流经向度加大,蒙古气旋加深,有利于极地冷空气南下;从风场形势看,冷水年河套至甘肃、内蒙西部及蒙古国中西部一带高层盛行西北风,而低层多为东南风,这种不稳定形势,也为西北沙尘暴的发生发展创造了有利气候条件。另外,冷水年冬春季东亚大槽位置以偏西为主,极涡强度偏强的年份占优势,西风环流指数负距平的年份偏多,经向环流偏强,冷锋活动频繁,大部分冬季平均气温偏低,表明冬季风偏强的年份为主;而暖水年基本相反。

宁夏中北部地区沙尘暴天气发生过程中的不稳定条件分析

从沙尘暴的形成条件入手,对宁夏中北部地区近30a来沙尘暴天气发生过程中的不稳定条件进行了较为详尽的分析。结果表明:沙尘暴发生前,大气的不稳定性明显增强;沙尘暴天气发生时不稳定性主要发生在700hPa以下,最为突出的是850hPa以下;沙尘暴发生过程中不稳定性达到最强。

宁夏冬季气温的变化及同期500hPa环流特征量的变化特征

通过近40多年来宁夏冬季气温的变化进行了研究,结果表明:宁夏冬季气温总趋势是变暖的,冬季平均气温在1985年前后发生突变,突变后升温最明显的是中部干旱带;宁夏冬季气候变暖与大区域有不同之处,1967-1990年宁夏冬季升温过程,最低气温是主要的,但1990年以后宁夏冬季的变暖,并不完全是由于最低气温的变暖而形成,最高气温的变暖也是20世纪90年代以来宁夏冬季气候变暖的重要特征;宁夏极端气温变化具有明显阶段性特征,80年代末期以后极端最低气温的变率明显增大;冬季北半球500 hpa极涡面积、亚洲西风环流指数、东亚大槽位置、西太平洋副热带高压强度与宁夏冬季平均气温有较为一致的年代际气候特征;小波分析发现,以上环流特征量与宁夏冬季平均气温存在相同的4年左右的主周期变化,且在时、频域上有较为一致的对应关系。

宁夏气温、降水、蒸发的变化及其对气候变暖的响应

本文对近40多a来宁夏气温、降水、小型蒸发皿蒸发量的变化进行了分析,结果表明:宁夏年平均气温具有明显的年代际变化特征,1986年附近发生了一次明显气候跃变,跃变后增温最明显的是冬季;秋季降水量的年代际变化特征较明显,在1978年发生转折,此前宁夏处于多雨时段,其后处于降水偏少的气候背景之中;宁夏小型蒸发皿蒸发量近40 a来存在下降趋势,下降趋势最明显的季节是夏季,最明显的区域是宁南山区;近年来宁夏蒸发量的减少与太阳辐射的减弱及水汽压的增加有关,宁南山区蒸发明显下降,与低云量的减少有关;宁夏平均气温对中国区域气候变暖响应明显,当中国区域平均气温增加1℃(各季及年),宁夏春季平均气温约升高1.1℃,夏、秋、冬季及年平均气温约升高1.3℃;宁夏春季降水量与中国区域同期降水量有密切联系;在全球气候变暖的大背景下,宁夏秋季降水有下降趋势,冬季降水存在上升趋势;宁夏气候有变干的趋势。

宁夏春季沙尘暴气候趋势及成因分析

对20世纪60年代以来宁夏春季沙尘暴变化趋势进行分析,结果表明:沙尘暴具有明显的年代际变化特征,80年代中期宁夏春季沙尘暴发生突变,在此之前为沙尘暴高发期,其后沙尘暴日数明显减少。为探究形成这一变化趋势原因,从形成沙尘暴的动力因子入手,对大气环流、海温、大风日数、平均气温等的长期变化趋势进行分析,发现北半球极涡强度指数、极涡面积指数、亚洲西风环流指数、Nino3区海温及宁夏春季大风日数、冬季平均气温、冬春季平均气温温差与沙尘暴存在较为一致的年代际变化特征,即决定冷空气活动频次的诸因子在80年代中期也发生了突变。由此可见,在同一生态背景下,冷空气活动次数对形成春季沙尘暴的变化趋势起着至关重要的作用。

宁夏7月严重干旱事件的成因分析

利用近50 a宁夏20个主要气象站降水序列、大气环流特征量、NCEP再分析的高度场、风场、海温等资料,研究了宁夏7月干旱事件的时空分布规律及相对冷、暖背景下严重干旱事件的大气环流异常的特点、干旱事件与海温异常的联系。结果表明:近50 a来,宁夏干旱事件发生的概率北部多于南部;2000年以来,发生干旱的几率增加。冷干年,虽具备降水的动力条件,但南支气流明显偏弱,水汽条件缺乏;此外,200 hPa强盛的青藏高压,造成河套地区天气晴好;暖干年,500 hPa高度场上蒙古国及我国河套一带暖性高压脊的存在,及700 hPa、200 hPa风场上青藏高原东北侧的反气旋环流、河套地区偏东风和偏北风,造成宁夏冷空气活动偏弱,水汽条件缺乏。厄尔尼诺事件及热带印度洋海水的偏暖,影响大气环流异常,造成水汽输送偏南,冷空气强度偏弱,且位置偏北,进而造成河套一带形成干旱的可能性较大。

宁夏地表湿润状况演变规律研究

利用1961—2004a宁夏23站月降水和平均气温资料,通过计算地表湿润指数,分析了宁夏区域平均及不同区域地表湿润指数的年代际变化特征及季节性差异。最后,给出了地表湿润指数年及各季节变化趋势的地理分布。结果表明:近40 a来宁夏年地表湿润指数总趋势是下降的,即地表在变干;地表湿润指数的变化具有明显的阶段性特征,即1970s末期以前的冷湿期,1970s末至1980s中期的冷干期,1980s中期以来的暖干期;宁夏的干化趋势主要发生在秋季;宁夏年、秋季地表显著变干的中心区域主要集中在中部干旱带及南部山区的北部;冬季南部山区存在显著变湿趋势,春、夏季各地均无显著干、湿变化趋势。

基于前期海温异常的宁夏5～9月候降水量客观预测方法及检验评估

利用宁夏1981-2014年降水资料,通过相关分析,发现与宁夏降水关系较好的主要是赤道太平洋、印度洋、北大西洋及西太平洋海温,其关键的影响时段为5月各候、6月第3候、8月1-3候、9月4-6候。利用多元回归方法,建立基于前期海温异常的候降水量客观预测模型。总体看来,模型对宁夏引黄灌区和南部山区拟合效果好于中部干旱带,对5月、8月、9月拟合效果最好。模型对各区域候降水量≥10 mm的准强降水过程预测,总体评分高于＂异常相似释用预测方法＂;南部山区预测效果最好,引黄灌区预测能力较弱;从各月看,6月和9月的预测准确率相对较高,5月预测准确率最低。模型对引黄灌区候降水量≥5 mm的过程预测,6月效果最好。利用模型预测的2014年5-9月各站准强降水过程,ZS评分高于实时发布的业务产品。

用人工神经元网络方法建立地震烈度衰减关系

本文提出了一个用误差向后传播算法拟合地震烈度衰减关系的方法。借助于这一方法可将地震烈度作为一有序分类变量而非数值型的连续变量处理,并可对长、短半轴两个距离项同时拟合衰减关系。 为了说明所建议方法的实用性,也介绍了实际拟合的中国东部地区地震烈度衰减关系的结果,并与常用的统计关系作了比较。

地震危险性分析中对烈度衰减的不确定性校正

针对近来就地震危险性分析中对地震烈度衰减的不确定性校正方法逻辑上缺陷的批评,在严格限定烈度是一有序分类变量、等震线是烈度分区的外包线的基础上,本文提出了一个简单实用的校正方法,并通过实例比较了不同方法得出的结果在数值上的差异。

宁夏近44年暴雨气候特征和变化规律分析

选取宁夏24个气象站的气象观测资料,运用合成法、Lepage检验和Mexihat小波分析等方法,分析了宁夏暴雨发生次数的气候特征和年际、年代际变化规律及其突变和周期。结果表明:自20世纪90年代以后,宁夏虽然出现了暴雨历史极端气候事件,但暴雨发生次数的气候特征并没有发生明显变化,同时呈现出开始时间提早,结束时间推迟,出现频次主汛期下降而中东部地区明显增加的新特点;存在明显的年际和年代际变化规律,总体呈不明显下降趋势;除了7月份在1972年和1994年接近突变点特征外,突变特征不明显;在7月、8月和汛期存在不同时间尺度上周期或准周期的变化特征。

西北地区东部季节干旱的时空变化特征分析

干旱作为我国西北地区东部影响最大的气象灾害,可引起农业减产、水资源短缺、土地荒漠化和生态环境恶化等严重问题.在国家新一轮西部大开发战略实施之初,在全球气候变暖背景下,有必要对干旱发展的最新特征和演变趋势进行详细分析研究,为加强防旱、抗旱,促进经济发展提供科学决策依据和参考.采用国家干旱标准综合干旱指数(CI指数),利用西北地区东部74个气象代表站逐日气温、降水资料,分析了西北地区东部不同级别干旱日数在各个季节的时空分布和变化趋势.结果表明:在气候变暖背景下,西北地区东部从长期趋势看,春、夏、秋季干旱呈加剧趋势,冬季干旱呈减轻趋势.21世纪以来春、夏季干旱进一步加剧,尤其是夏季加剧更显著,而秋、冬季干旱出现了减弱的新趋势.在西北地区东部主降水期3-11月重-特旱加剧趋势比轻-中旱加剧显著,南部干旱化趋势比北部更加明显.尤其是宁夏同心地区春旱加剧非常显著,已成为西北地区东部重-特旱最严重的地区.对于干旱发展的这一新动态,必须引起有关部门的高度重视,采取科学、有效手段加强防旱、抗旱.

西北地区东部可利用降水的时空变化特征

利用西北地区东部91站1961-2009年间的实测气温降水资料,分别计算了该区水分资源各分量降水、蒸发及可利用降水,使用REOF等统计方法,整体分析了该区可利用降水的时空变化特征。结果表明:西北地区东部水分资源匮乏且年际变化大,水分资源各分量时空分布极不均匀;总体上各分量从该区东南部向西北部递减,呈南多北少特征,其中该区东南侧的陕南、陇南、六盘山区及青藏高原东部部分地区年降水量、蒸发量和可利用降水量分别在500、200和200 mm以上,年降水可利用率在30%～50%,可利用降水标准差达80～110 mm,而该区西部的河西走廊和青海西部的年降水量不足50 mm、年可利用降水量不到10 mm,年降水可利用率不足10%,可利用降水标准差在20 mm以下;各分量夏季最大,冬季最小,5～9月是该区主要降水和可利用降水的集中期;降水在水资源各分量中起决定性作用,因此降水的小幅变化导致可利用降水的大幅变化是降水稀少的西北地区东部可利用降水资源匮乏的主要原因,但气温变化造成的影响也不可忽视;西北地区东部5～9月可利用降水异常分布的局域特征明显,常出现陇南、河东、高原、河西走廊等4种异常分布特征。近50 a来,区内可利用降水总体呈东部减少(六盘山区及陇南区尤甚),西部增加的变化格局。

宁夏干旱区强对流降水过程雷达图像纹理特征分析

使用银川新一代天气雷达体扫数据,进行极坐标向平面直角坐标系的变换,计算得到了宁夏中北部气候干旱区2004—2005年较强对流降水51次过程中的组合反射率图像资料。利用灰度共生矩阵,获取了角二阶矩、熵、对比度、相关、差值倒数矩等图像纹理参数的具体数值分布。分析结果表明:宁夏中北部气候干旱区强对流降水过程中,雷达组合反射率图像与中国南方相比,数值具有明显的差异。新一代天气雷达组合反射率资料遥感图像的纹理结构不够明显,相对纹理清晰度不高,仅有较弱、较细的纹理,图像较为平滑、稳定,表明对应的降水云团比较均一。

宁夏春季典型沙尘暴年环流特征量分析

利用近1960—2000年宁夏春季沙尘暴发生次数及常规气象与环流特征量、海温等资料,首先分析得出了宁夏近41a来沙尘暴发生频次的变化规律;其次通过对宁夏典型沙尘暴多、少年气候特征对比分析,发现沙尘暴多、少年前期气象要素及环流特征量存在明显差异:沙尘暴少(多)发年前一年夏季及前一年夏季到当年春季累积降水量偏多(少);冬春季冷空气活动次数偏少(多);前期及同期北半球极涡面积偏小(大)、强度偏弱(强);冬季东亚大槽位置偏东(西)、强度偏弱(强);前一年春季北太平洋海温距平场表现为厄尔尼诺遥相关分布型(反厄尔尼诺遥相关分布型)。依据作用机理,提出了在西北地区生态环境局部治理、整体恶化背景下,宁夏春季沙尘暴发生频次减少,主要是东亚环流调整、冬季风减弱所致,同时还形成了宁夏春季沙尘暴短期气候趋势预测概念模型。

宁夏干旱气候变化及其成因研究

利用宁夏地区19个测站近50年降水量资料,确定了干旱年、分析其干旱的特征及其演变,在此基础上,探讨了干旱灾害的原因,采用交叉谱分析方法,得到了ENSO事件以及太阳活动等外强迫因子对宁夏地区干旱的影响尺度、幅度及响应时间,以说明干旱气候变化与这些因素的相关程度。

宁夏特强沙尘暴气候背景及其成灾规律研究

沙尘暴是宁夏主要的灾害性天气之一,每年强及特强沙尘暴给当地国民经济造成巨大损失,并导致中部干旱带生态环境进一步恶化,加快了荒漠化进程。文章从沙尘暴发生的机理和形成机制出发,通过对历史气象资料及沙尘暴灾情资料的综合分析研究,初步形成宁夏沙尘暴天气运动、成灾规律的概念模型,并对宁夏沙尘暴灾害进行区划。

宁夏大风日数气候变化及其对沙尘天气的影响

本文利用宁夏23个气象台站1961—2004年共44a的大风日数、沙尘暴日数、扬沙日数资料,统计分析了宁夏大风日数的空间分布和时间分布特征,结果表明:近44a来宁夏存在2个大风中心———北部的惠农和东部的麻黄山,西南部的隆德大风日数最少,春季是宁夏各站大风日数最多的季节;20世纪60、70年代是宁夏大风日数明显偏多期,80、90年代是偏少期,21世纪初期比20世纪80、90年代略有增加;大风日数气候倾向率16个站为负值,7个站为正值;大武口———石炭井一带、麻黄山、兴仁、泾源是大风日出现的沙尘暴次数占其沙尘暴出现总次数的百分率高值区,陶乐———盐池一带、中卫是低值区,且大风中心区与沙尘暴频发区不重合;惠农、麻黄山是大风日出现的扬沙次数占扬沙出现总次数的百分率高值区,陶乐、永宁、盐池、中卫是低值区;年平均大风日数、年大风日出现沙尘暴次数及扬沙次数均呈减少趋势,时间曲线变化趋势也相同。

近55年宁夏秋季降水的时空变化特征及其大尺度环流背景

利用1951—2005年宁夏秋季降水、SST、NCEP／NCAR全球再分析资料及74个环流特征量，使用REOF、小波变换、相关分析等多种统计方法，分析了宁夏秋季降水的时空变化特征及其与SST和北半球500hPa高度场的遥相关。结果表明：近55年，宁夏秋季降水呈下降趋势，异常敏感区在宁夏北部和六盘山区；1979年前后发生突变，突变后降水明显减少，有显著的3年和6年左右周期变化；加利福尼亚西岸海区是影响宁夏秋季降水的SST关键区，3～5月是关键期，SST冷（暖）水位相与宁夏秋季降水偏多（少）相对应；3～5月加利福尼亚西岸海区SST在1979年前后发生突变，突变前后北半球中低纬度地区500hPa高度场变化显著，新疆脊、西太平洋副高和印缅槽是宁夏秋季降水的主要影响系统。