云南大气环境容量系数变化特征及未来变化趋势预估

使用云南19612015年气象观测资料,基于A值法对云南大气环境容量系数的变化特征及其成因进行分析,并利用4个城市的空气综合污染指数研究了大气环境容量系数与城市空气质量之间的关系,结果表明:(1)1961-2015年云南年平均大气环境容量系数呈减小趋势,大气自净能力不断下降。(2)平均风速减小是近年来云南大气环境容量系数减小的主要原因。(3)在多数情况下,大气环境容量系数与城市空气质量具有较好的反向变化关系。利用RegCM4区域气候模式对2016-2050年云南大气环境容量系数进行预估,结果表明,在模式模拟的RCP4.5(RCP8.5)情景下,云南年平均、春季、秋季的大气环境容量系数呈增大(减小)趋势,夏季与冬季则表现为减小(增大)趋势。

云南气候舒适度分布和变化特征及未来变化趋势预估

文章使用云南1961—2015年观测气象资料和Reg CM4区域气候模式模拟的RCP4.5和RCP8.5情景下2016—2099年气候变化预估资料,计算了云南逐日气候舒适度指数,采用线性趋势和通径分析等方法分析了云南近55年气候舒适度的时空演变特征和变化成因,最后对未来变化趋势作了预估。结果显示:(1)云南观测资料多年平均值舒适日数最多,占全年的55%,南多北少,夏季最多;寒冷日数次多,占全年的23%,北多南少,冬季最多;冷日数比寒冷日数稍少,占全年的20%;热日数仅占全年的1%,闷热日数多年平均值为零。(2)1961—2015年寒冷(舒适)日数年际和空间变化都呈明显的减少(增加)趋势,冷和热日数没有明显的变化趋势,闷热日数没有变化。(3)气温是云南气候舒适度各等级日数变化的主要因素,其次是风速,相对湿度只在温度高的情况下影响明显。(4)RCP4.5和RCP8.5两种情景下,2016—2099年云南寒冷(舒适)日数年际和空间变化都是减少(增加)的趋势;冷日数年变化是减少的趋势,空间变化为西北部增加;热日数只在RCP8.5情景下增加明显,主要是南部地区增加。

杭州市降水特征及极端降水趋势预估

利用国家气候观象台杭州站百年降水观测数据和CMIP5模式模拟预估数据,分析了杭州市降水长期变化特征,采用累积概率分布函数转换方式(CDF-T),降尺度预估了未来气候情景下杭州极端降水发生趋势。结果表明:杭州市年降水量在百年时序(1907—2015年)上无显著性增加或减小趋势,1980年后春季降水明显下降,下降速率约32.1mm·(10a)^(-1),冬季降水显著增加,增加速率约35.4mm·(10a)^(-1)。1988—2015年的3和6h及日降水的各重现期降水量均较1961—1987年有所增大,1961—1987年的100年一遇日最大降水已演变为1988—2015年的50年一遇甚至是20年一遇。CMIP5模式降水的降尺度分析表明,2020—2039年杭州市日极端降水强度将可能会进一步加强,2020—2039年日降水的R95值和R99p值均较现气候期(1981—2010年)有所提高,超R95p和超R99p的极端降水发生日数分别为11.08和2.24d·a^(-1),分别较现气候期平均值增加了3.52和0.69d·a^(-1)。

1470年以来中国东部季风区降水变化规律及趋势预估

超长系列的降水资料是分析气候变化和预估未来区域水安全形势的重要支撑,但目前观测资料只有几十年时间尺度,利用相关历史文献资料进行系列重建是延长现有观测资料的主要手段。基于《中国近五百年旱涝分布图集》和1959年以来实测降水资料,重建1470—2019年中国东部季风区的长序列降水数据,分析近550 a以来区域降水变化规律,剖析气候自然变异规律和人为气候变化对历史降水的影响,并通过CMIP6中等分辨率气候系统模式下的4种情景降水数据预估未来降水变化趋势。研究表明:①东部季风区降水年际分布不均,有明显的丰枯变化,1470—1691年整体处于枯水期,1692—1924年处于丰水期,1925年至今处于枯水期,存在准181 a周期;②1991年后人为气候变化的影响已经显现,海河、黄河下游和长江流域部分降水倾向率发生显著变化,东部季风区总体降水增加趋势加快;③在未来气候变化情景下多年平均降水量较基准期(1961—1990年)显著增加,季节性变化加大,区域旱涝风险加剧。由于未来气候情景的不确定性,未来降水趋势预测的可信度尚未可知,需要进一步增强风险分析。

贵阳汛期旱涝演变特征及未来趋势预估

首先对贵阳近500 a(1470—2008年)旱涝等级资料进行增补,利用该资料进行等级序列展开频次和多尺度分析。结果表明:近58 a,贵阳出现极端旱、偏旱的频次明显高于过去近500 a的平均状况;汛期出现偏旱和旱的次数明显增多,旱重于涝的趋势非常明显。从年代际和百年际尺度看,210 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而50 a周期是次周期,且20世纪80年代的干旱程度高于历史上任何一个年代;从年际和年代际尺度上,24 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而7 a周期是次周期;汛期降水偏少,一般与旱灾对应一致,但若降水偏多,对应汛期各月降水分布均匀,则不一定对应涝灾。最后,结合诊断结果,借助IPCC AR4最新的模式预估数据集,预估贵阳汛期降水在未来10 a左右将处于旱涝交替频发期,之后至21世纪40年代中期将处于少雨阶段,可能会出现较长时期的干旱。

青海湖水位变化成因分析及其未来趋势预估研究

青海湖是维系青藏高原东北部生态安全的重要屏障,其水位变化更是青藏高原气候和生态环境变化的指示器和调节器。利用1961—2020年下社水文站水位观测资料分析青海湖水位变化特征,基于青海湖流域气象观测资料揭示其水位变化成因,并结合水位回升期气象影响因素及未来气候变化预估数据,对青海湖2021—2050年水位变化进行了模拟预测,旨在为湖区生态环境保护规划与管理提供科学的依据和参考。主要结论,(1)1961—2020年青海湖年平均水位为3194.36 m。1961—2004年青海湖年平均水位呈显著下降趋势,下降变化率为0.76 m/10 a。从2005年开始,青海湖年平均水位止跌回升,上升变化率为2.01 m/10 a,2020年平均水位达3196.34 m。(2)青海湖水位变化主要受气候干湿交替因素控制,降水量是最主要的因素,2005年以来水位持续上升主要取决于全球增暖情形下夏季降水量和降水强度同时增加。地表径流和地下水补给也起着一定作用。此外,人类积极的环境保护活动对青海湖水位上升也十分有利。(3)温室气体中等排放情景下,预测2021—2050年青海湖水位呈持续增加趋势,其中2021—2030年增加1.63 m,2031—2040年增加1.86 m,2041—2050年增加2.02 m。2041年青海湖水位将达到3200.0 m,2050年将达到3201.85 m。

1961～2012年重庆城口县气温变化特征及其趋势预估

通过对重庆城口县1961 ～2012 年的平均气温、平均日最高气温、平均日最低气温随时间变化特征的分析发现：近52 a 来城口县年平均气温微弱增温,气候倾向率为0. 09 ℃ /10 a,远小于全国平均气温的增幅.与年平均气温的变化相比,年平均日最高、最低气温的增温更显著,气候倾向率分别为0. 28 ℃ /10 a 和0. 12 ℃ /10 a.年平均气温、年平均日最高、最低气温分别于1998、1998、1990 年发生了显著突变,且均有2 ～4 a 的周期振荡特征.CCLM 高精度区域气候模式模拟的重庆城口地区的气温数据可较好地反映气温的年际变化趋势,且在SRES - A1B（中等排放）情景下2013 ～ 2050 年城口地区预估的气温将呈增加趋势,年平均气温、年平均日最高、最低气温平均增幅（相对于1981 ～2000 年）分别为1. 19、1. 34、1. 02 ℃.

趋势预估自适应PID算法

为提高ＰＩＤ控制算法应用于大纯滞后系统时的控制质量，在ＰＩＤ控制算法的基础上，引入趋势预估器，提出了趋势预估自适应ＰＩＤ算法。它也适用于非最小相位系统。算法中引入了模糊时滞，进一步提高了算法的鲁棒性和自适应能力。给出了仿真结果。

塔里木河流域气候变化及未来趋势预估

根据塔里木河流域1961—2008年39个气象站观测气温和降水量数据，对流域近50a气候变化进行了分析，并对参与IPCCAR4的17个气候模式在塔里木河流域气候模拟能力进行了评估．结果表明：近50a气温和降水时间序列分别在1986和1996年发生突变．1996年后塔里木河流域四季均呈现变暖趋势，最为明显的是夏季气温变化．从突变前后的降水概率分布变化来看，除秋季无明显变化外，其他3个季节均有所变化，其中，夏季表现为平均降水量增加较为明显，而春季和冬季降水变化则主要表现在方差增加．气候模式在塔里木河流域模拟能力评估表明，所有模式对降水量的模拟均偏高，而对气温模拟均偏低．各模式可以再现塔里木河流域气温年内变化，但普遍对降水的年内分布模拟有所提前，月降水峰值出现在4月和5月．采用模式加权平均数据对2011—2050年的气温变化进行预估，结果表明塔里木河流域年平均气温在不同情景下均呈上升趋势，上升幅度在0．5～2．4℃之间．

黄水沟流域水资源变化特征及其未来趋势预估

本文分析了黄水沟流域1961~2019年间的水文过程变化特征,并采用GCM模型和分布式水文模型(SWAT模型)预估了流域内的未来气候和来水量变化:在1961~2019年间径流呈增加趋势,年均增长率为0.0226 ×108 m3,年内径流主要分布在夏季,占全年径流的57.1%。模拟结果表明,在RCP4.5和RCP8.5情景下,到21世纪末(2066~2099)黄水沟流域最高气温将分别升高2.8℃和5.0℃;降水量总体呈上升的趋势,2066~2099年间将增至251 mm和265 mm;黄水沟径流呈现出先升高再下降的趋势,最高年径流分别达3.59 ×108 m3和3.78 ×108 m3,黄水沟未来年径流在夏季变化幅度最高。研究结果可为黄水沟流域水资源合理开发利用,提供科学基础和依据。

基于SSA-BP神经网络模型的全球入海径流量未来变化趋势

入海径流是水循环的重要环节,探究气候变化背景下全球入海径流量的时空变化特征,可为水资源合理利用提供依据。基于全球376条外流河逐月流量、ERA5-LAND再分析资料和10个全球气候模式,构建基于SSA-BP神经网络的降水径流关系模型,分析全球入海径流量在历史时期(1961—2020年)和未来(2021—2100年)3种情景(SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5)下的时空变化特征。研究发现:(1)全球尺度上,1961—2020年,多年平均入海年径流量为37423 km^(3)。2021—2100年,全球入海年径流量在未来3种情景下均呈增加趋势,SSP1-2.6情景下趋势显著。与基准期相比,21世纪末期增幅最大。(2)洲际尺度上,历史时期,非洲入海径流量呈显著减少趋势,北美洲呈显著增加趋势。2021—2100年,亚洲、北美洲在3种情景下呈增加趋势,大洋洲呈减少趋势,其余各大洲情景间差异明显。(3)纬向分布上,历史时期,南北半球低纬度变化趋势不显著;北半球中纬度呈弱减少趋势,南半球中纬度呈显著减少趋势;北半球高纬度呈显著增加趋势。2021—2100年,从低到高排放情景,入海径流在北半球低纬度的增加趋势和在南半球低纬度的减少趋势愈发显著;北半球中高纬由低排放情景的显著增加转变为中高排放情景的显著减少;南半球中纬度在低排放情景下呈显著增加趋势,在中高排放情景下趋势不显著。

华东地区热量资源的变化特征、趋势预估及农业适应对策

根据华东地区1961—2004年27个气象站日平均气温资料,研究了华东地区>0℃初终日期、持续日数、积温的变化特征和变化趋势。结果表明:华东地区>0℃积温和持续日数分别增加了5.18～9.53℃.d.a-1和0.22～0.60d.a-1,>0℃初日提前了0.22～0.46d.a-1,>0℃终日推迟了0.01～0.14d.a-1(福建省除外)。年平均气温每升高1℃,>0℃积温增加285～402℃.d,持续日数增加7～18d。各季节>0℃积温呈增加趋势,而山东省夏季积温呈减少趋势。到2070年华东地区>0℃积温为6831.4～8585.6℃.d,增幅为283.5～1803.8℃.d;除山东省外,华东其余省市全年日平均气温稳定在0℃以上。为适应华东地区热量资源的变化,农业上应进一步调整作物品种结构、适当提高复种指数、加强病虫草害监测预测和提高农业技术水平等。

阿勒泰西部过去近600年夏季气候变化及未来10年趋势预估

利用树轮宽度资料重建的阿勒泰西部历史平均气温和降水量序列以及这一地区的气象观测资料,对阿勒泰西部夏季气候进行了年代际尺度的变化分析。分析结果表明:阿勒泰西部夏季平均气温以40-60 a的变化准周期为主,同时存在有11 a左右和21 a左右的变化准周期;而夏季降水量则以29 a左右的变化准周期为主,同时存在有9 a左右和60-74 a的变化准周期。阿勒泰西部夏季平均气温在1684年前后、1772年前后、1839年前后、1909年前后、1959年前后发生了由低向高的突变,在1713年前后、1746年前后、1802年前后、1859年前后发生了由高向低的突变;而其夏季降水量在1635年前后发生了由少向多的突变,在1519年前后发生了由多向少的突变。自1640 s起至2000 s,阿勒泰西部夏季年代际气候变化是以暖干和暖湿为主。基于2010-2019年气候预估结果,这一地区夏季气候在未来2010 s将进入一个暖干期。

气候变化对黄河源区水资源的影响及未来趋势预估

利用黄河源区有关水文、气象台站观测资料,分析了黄河源区年平均流量变化与气候条件的响应关系,发现气温、降水及蒸发的波动变化对流量有很大影响,依此关系建立了流量预估模型;并根据气候模式输出数据经降尺度处理生成的未来气候情景,对未来源区流量进行了预估。结果表明:近49a间,源区气温呈波动上升态势;蒸发量显著增大,年均降水量没有出现明显的趋势性变化,但具有明显的年际和年代际振荡。源区流量的变化与降水量、气温及蒸发的变化之间存在显著的线性关系,近49a年来,由于气温的持续上升导致径流蒸散发损耗超过降水量的补给作用,源区流量总体呈减少趋势,但近几年随着降水量的增加而有所回升。未来两个时期(2020s、2050s)源区年平均流量为593.61m3/s和525.11m3/s,较气候标准期(1961年-1990年)分别减少14.9%和24.7%,据此,未来气候变化对黄河源区水资源的影响可能弊大于利,但仍具有较大不确定性。

黄河上游夏季流量对气候变化的响应及未来趋势预估

本文从气候变化的角度出发,研究黄河上游龙羊峡水库夏季流量与流域气候条件的响应关系及流量预估模型,并根据区域气候模式输出数据降尺度生成的未来气候情景,对未来龙羊峡夏季水库流量进行了预估。结果表明:近35年来,黄河上游夏季气温升高、蒸发增大,降水略有减少;黄河上游龙羊峡水库平均入库流量呈递减趋势,夏季流量对流域降水量、平均最高气温及最低气温的响应显著;未来两个时期(2020s、2030s)龙羊峡夏季流量均较基准期(1988-2010年)减少,但在不同气候变化情景下流量变化有所差异,其中A2情景下夏季平均流量分别减少23.9%(2020s)和19.8%(2030s),B2情景下分别减少14.4%(2030s)和17.3%(2030s),据此,未来气候变化对黄河上游流域夏季流量的可能影响将弊大于利,但仍具有较大不确定性。

21世纪重庆极端气温事件的预估分析

利用重庆逐日气温资料分析了过去1961-2000年极端气温指数(气温年较差)的年际、年代际变化及其与气温相关要素的关系.然后利用用于IPCC-AR4的全球气候模式产品,验证其对重庆地区极端气温指数(气温年较差)的模拟能力的基础上,对模拟能力较好的模式进行组合,预估高(A2)、中(A1B)、低(B1)3种排放情景下21世纪重庆地区气温年较差的变化.与1980-1999年相比,A2情景下21世纪重庆地区气温年较差多数时期将可能以减小为主,A1B情景和B1情景下21世纪重庆地区气温年较差多数时期将可能以增大为主.

陕西关中地区旱涝演变规律和21世纪旱涝特点分析

基于关中地区1961-2014年降水资料,集成关中地区气象干旱和洪涝以及农业、水文旱涝的已有研究成果,利用线性趋势分析等统计方法,对关中地区旱涝现状和演变规律进行分析,结果显示:1近50多年关中地区旱涝变化总趋势为降水减少,气象干旱日数增多,强度增强,水文干旱、农业干旱趋于严重;2关中地区旱涝年代际差异明显,1990年代降水最少,气象干旱和水文、农业干旱最为严重,1980年代前期降水最多,洪涝最为严重;321世纪以来关中地区降水呈增多趋势,气象干旱日数减少,强度减弱,洪涝频次有所增加;4预计关中地区未来5年降水略增,洪涝频次可能增加。

气候变化与波动对龙羊峡流量的影响及未来趋势的预估

本文从气候变化与波动的角度出发,分析了位于黄河上游的龙羊峡水库流量变化与气候条件的响应关系,发现气温、降水及蒸发的波动变化对水库流量有很大影响,依此关系建立了流量预估模型;并根据气候模式输出数据经降尺度处理生成的未来气候情景,对未来不同排放情景下龙羊峡水库流量进行了预估。结果表明:未来两个时期(2010s、2020s)龙羊峡平均流量均较基准期(1988年-2008年)增加,但在不同气候变化情景下,流量变化有明显的差异,其中A2情景下平均流量分别增加6.3%(2010s)和6.1%(2020s),B2情景下增加20.0%(2010s)和10.7%(2020s),据此,未来气候变化对龙羊峡灌区的可能影响将利大于弊,但仍具有较大不确定性。

淮河流域气候变化与淮河干流径流量变化特征研究

根据淮河流域1958-2007年观测气温、降水量、径流量数据和NCAR-CCM3、CSIRO_MK3和ECHAM5/MPIOM三个气候模式数据对该流域气候变化和淮河干流径流量进行预估分析。结果表明:1)淮河流域平均气温,在20世纪90年代以前以降温为主,90年代中后期增温显著;季节上,春秋两季气温呈现波动增加趋势,冬季增暖速率较高,夏季则呈下降趋势;年降水量1958-2007年无突变性的增加或减少趋势,季节变化上,流域夏季降水量变幅较大。2)预估表明,淮河流域未来气温增幅明显,2011-2060年间三模式平均增温相对1961-1990年距平达2.61℃,降水相对1961-1990年距平变幅达-84.6至168.0mm之间波动,相对1958-2007年观测期淮河径流量没有明显变化,2011-2060年淮河径流量可能存在上升趋势。

1980年—2016年农安县降水变化特征分析

根据农安县1980年—2016年共37年的降水资料,运用趋势分析法、滑动平均法、变差系数法、累计距平、Mann-Kendall突变检验、R/S分析等分析方法,对农安县降水量的年际、年代际、季节变化特征、突变特征进行分析,初步研究了要素的变化原因,分析了未来的变化趋势,希望能为农安县农业生产发展的科学布局提供参照。