1470-1912年西北东部地区旱涝等级重建序列的特征及对比分析

通过收集整理西北地区东部1470-1912年旱涝灾害历史文献资料,重新建立逐年旱涝等级序列。利用滑动平均、累计距平、滑动T检验和小波变换等方法,综合分析了443 a间西北东部地区旱涝序列的变化特征。为验证本序列的可靠性,利用华山降水量重建序列和陇西地区干湿指数序列进行长期趋势对比分析,并将代表性省份石笋δ18O序列和重建旱涝等级序列进行对比验证。结果表明：（1）西北东部地区以旱灾为主,旱灾频繁且大旱、连旱严重。旱涝灾害具有明显的阶段性,大致可分为4个阶段,分别为1470-1540年、1541-1615年、1616-1796年和1797-1912年,且可分为12个明显的偏旱和偏涝时期。（2）在10 a尺度上检测出旱涝变化存在12个突变点,50 a尺度上存在5个突变点。（3）重建序列存在较明显的周期变化的时间尺度是130-110 a、70-80 a、50-52 a和28 a、10-15 a、5 a。28 a左右时的周期振荡最强,为第1主周期,第2、3、4周期依次是15 a、73 a和50 a。（4）根据对比分析,早涝重建序列和其他长降水量序列具有较高的一致性,与同期石笋氧同位素δ18O记录对应较好,间接证明了历史文献资料恢复历史时期气候变化的可靠性和可行性。

华南地区气候变化与旱涝灾害响应关系

根据华南地区80个气象站点1960—2013年的气象数据,利用标准化降水指数(SPI)、小波分析等方法对华南地区的气候变化特征进行分析,以探求全球变暖背景下该地区气候和旱涝灾害的变化趋势,以期为华南地区的旱涝灾害的预警提供依据.结果显示:(1)近54年华南地区年平均气温为19.95°C,以0.17°C/10a的速率上升;气温在1993年发生突变.(2)降水量呈上升趋势,倾向率为8.775 mm/10a.气温突变后,年平均气温和夏季气温上升的速率增加,降水量下降的速率减少;春季由冷湿化转为暖湿化;秋季由暖干化转为暖湿化;而冬季则由暖湿化转为暖干化.(3)该地区年均降水量空间分布大致分为两大区域:云南省区域的年均降水量大致沿纬度方向由北向南依次增加,呈现纬度地带性;广东省、广西省和海南省区域的年均降水量大致沿经度方向由东向西依次增加,呈现出经度地带性.(4)气温突变后雨涝增多,干旱减少.因此,近54年华南地区的气候呈现出暖湿化的趋势.

夏季风北推和强度对我国北方夏季降水影响的年代际特征

利用近50年NCEP/NCAR的候平均风场和比湿场资料,计算了东亚夏季风北界的位置,发现季风北界存在着明显的年代际变化,季风北界偏北的年份集中于1950年代和1960年代,而偏南的年份则集中于1980年代和1990年代,并且各个季风区的季风北界的年代际变化比较一致.利用这些资料定义了'区域夏季风指数',更好地反映东亚夏季风的强弱和北方各地区旱涝之间的关系;用合成分析方法比较了夏季风强度与北方各干旱半干旱区域旱涝变化的关系,说明华北地区最为敏感,区域季风指数与7,8月降水量的关系最好.最后用小波分析方法,讨论了这些区域的夏季风强度和夏季降水量在不同时间尺度上的关系,发现区域季风强度指数和各季风区降水量的关系在15年左右的年代际尺度上关系最好,在3～5年的年际尺度上也有比较好的相关.这些结果对于北方地区的气候趋势预测有一定参考价值.

西北地区东部旱涝气候特征

利用中国气象科学研究院收集、整理的西北地区东部代表站1470～2003年的旱涝等级资料,根据不同的地形地貌特征和气候特征,将西北地区东部分为3个气候区,利用周期分析、coif3小波变换等统计分析方法对3个气候区534年旱涝指数的年代际气候特征及地域之间旱涝变化的差异进行分析.结果表明,西北地区东部不同区域旱涝的时空分布特征不尽相同,旱涝演变趋势、旱涝周期变化既有一致性,也存在明显的差异.534年以来北部、中部由偏旱趋于正常或偏涝,南部1724年以前的变化趋势由偏旱趋于偏涝,1724年以后由偏涝趋于偏旱;3个气候区都存在25年和10年的显著周期,其中中部还存在14～15年的显著周期,说明中部旱涝交替较北部和南部明显.

华南地区夏季旱涝特征分析

根据华南地区14个代表站1951—2010年月平均降水量资料,对华南地区夏季(6—8月)降水进行了统计分析。采用单站旱涝Z指数变化和区域旱涝指数对华南地区60年的旱涝进行了分析,并利用小波分析方法,对华南地区夏季降水特征进行研究。结果表明:华南地区夏季降水偏多或偏少时段明显;20世纪90年代以来,偏涝年份明显增多;华南地区夏季降水具有12年、6年和3年左右的周期特征。

近50a中国西北地区东部降水特征

利用我国西北地区东部54个气象站1960—2009年的降水资料,采用M-K检验和小波分析方法,对该地区的降水特征进行了分析。结果表明:①西北地区东部降水量呈微弱下降趋势,1990年后降水减少趋势更为明显,Ⅱ区降水变化趋势较Ⅰ区更加显著;②该地区降水频次以弱降水和中等强度降水为主,占降水总天数的70%以上,弱降水频次减少趋势显著;③中等强度降水和强降水的降水量占全年降水的75%以上,中等降水的降水量呈减少趋势,是造成年降水量减少的主要原因;④小波分析结果显示,年降水、中等降水和强降水序列均存在显著的3 a和5 a短周期,其中Ⅰ区和Ⅱ区的中等降水和强降水小波周期在20世纪70年代之后完全不同,中等降水的减少与70年代周期的变长密切相关。

中国西北地区东部沙尘暴区划研究

利用西北地区东部98个气象站的沙尘暴日数、持续时间资料,采用经验正交分解(EOF、REOF)、滑动t检验、Mann-Kendall突变检验及小波变换,对其时空分布规律进行了诊断分析。结果表明:整个区域沙尘暴日数大致呈北多南少型分布;受大尺度气候异常的影响,全区一致的沙尘暴异常是该区域最主要的表现形式。西北地区东部沙尘暴日数空间异常可分为4个沙尘暴气候区:河西走廊—阿拉善区、鄂尔多斯—乌兰布和区、柴达木—茶卡寒旱区、陕甘宁黄土高原区。河西走廊—阿拉善区沙尘暴频次最高,陕甘宁黄土高原区频次最少;近40多年来西北地区东部沙尘暴日数呈减少的态势;沙尘暴日数在20世纪80年代中期到末期发生气候突变,突变起源于沙漠及相邻地区,并由外围沙漠区向中间地带传播。沙尘暴持续时间最长的不是高频区河西走廊—阿拉善区,而是鄂尔多斯—乌兰布和区,最短的也不在频次最低的陕甘宁黄土高原区,而在柴达木—茶卡寒旱区;沙尘暴高发的河西走廊—阿拉善区、鄂尔多斯—乌兰布和区,持续时间没有发生明显的突变,这两个区域20世纪80年代中期以后沙尘暴持续时间变率增大;90年代以后沙尘暴持续时间有增长的趋势。