Reconstruction of the starting time series of rainy season in Yunnan and the evolvement of summer monsoon during 1711-1982

According to the textual research into the historical documents dominated by archives yearly, as well as the verification with several other kinds of data, the later or earlier starting time of the rainy seasons in Yunnan during 1711-1982 has been reconstructed. The analysis indicates that there are obvious fluctuations in the starting date of the rainy seasons in Yunnan in a year or years, and long fluctuation on the decadal scale. The rainy season comes earlier in the early 18th century, later in the 19th century and earlier again in the 20th century. This reflects to a certain degree the gradual change of the summer monsoon in Yunnan. There exists an obvious quasi-3 years cycle, which is related to EI-Nino＇s quasi-3 years cycle, and a 11.3-year cycle which is notably related to the 11-year cycle of the solar activity of starting date of the rainy seasons in Yunnan. Meanwhile, the dissertation finds that the EI-Nino is very important to the starting date of the rainy seasons in Yunnan. The starting date of the rainy seasons in Yunnan often comes later or normally in the year of EI-Nino. However, there is an obvious imperfect period in such influence, which in turn may mean that there is a certain fluctuation in the effect of ENSO on Asian summer monsoon.

Variations of the thermal growing season during the period 1961–2015 in northern China

Researching into changes in thermal growing season has been one of the most important scientific issues in studies of the impact of global climate change on terrestrial ecosystems. However, few studies investigated the differences under various definitions of thermal growing season and compared the trends of thermal growing season in different parts of China. Based on the daily mean air temperatures collected from 877 meteorological stations over northern China from 1961 to 2015, we investigated the variations of the thermal growing season parameters including the onset, ending and duration of the growing season using the methods of differential analysis, trend analysis, comparative analysis, and Kriging interpolation technique. Results indicate that the differences of the maximum values of those indices for the thermal growing season were significant, while they were insignificant for the mean values. For indices with the same length of the spells exceeding 5°C, frost criterion had a significant effect on the differences of the maximum values. The differences of the mean values between frost and non-frost indices were also slight, even smaller than those from the different lengths of the spells. Temporally, the starting date of the thermal growing season advanced by 10.0–11.0 days, while the ending dates delayed by 5.0–6.0 days during the period 1961–2015. Consequently, the duration of the thermal growing season was prolonged 15.0–16.0 days. Spatially, the advanced onset of the thermal growing season occurred in the southwestern, eastern, and northeastern parts of northern China, whereas the delayed ending of the thermal growing season appeared in the western part, and the length of the thermal growing season was prolonged significantly in the vast majority of northern China. The trend values of the thermal growing season were affected by altitude. The magnitude of the earlier onset of the thermal growing season decreased, and that of the later ending increased rapidly as the altitude increased, causing the magnitude of the prolonged growing season increased correspondingly. Comparing the applicability of selected indices and considering the impacts of frost on the definitions are important and necessary for determining the timing and length of the thermal growing season in northern China.

Variations in the starting date of the pre-summer rainy season in South China, 1736-2010

The starting dates of the pre-summer rainy season during historical times （1736- 1911） in Fuzhou and Guangzhou of South China, were determined and reconstructed on the basis of historical documents in the Yu-Xue-Fen-Cun archive, together with observed features of precipitation during the pre-summer rainy season. In addition, starting dates of the pre-summer rainy season from 1953 in Fuzhou and from 1952 in Guangzhou were reconstructed for the instrumental period. These data allowed for analyses of inter-annual and inter-decadal changes in the starting dates of the pre-summer rainy season in South China over the past 300 years. Results show that the mean starting date of the pre-summer rainy season in South China was the first pentad of May; in addition, periodicities in the starting dates of 2-3 years, 10 years, and 40 years were detected during the period 1736-1911, and of 2-3 years, 10 years, and 22 years during the instrumental period. From 1736 to 1911, the earliest starting dates at Fuzhou and Guangzhou both occurred at the fourth pentad of April, while the latest starting dates were at the sixth pentad of May in Fuzhou and the first pentad of June in Guangzhou. During the instrumental period, the earliest and latest starting dates were at the fourth pentad of April and the first pentad of June, respectively, in both Fuzhou during 1953-2010 and Guangzhou during 1952-2010. The maximum difference between neighboring decades during 1736-1911 was 2.2 and 1.6 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively, and during the instrumental period it was 2.5 and 2.4 pentads in Fuzhou and Guangzhou, respectively.

气候变暖背景下我国四季开始时间的变化特征

利用中国气象局国家气象信息中心提供的中国599个测站1961～2007年逐日温度资料,分析了我国近47年来四季开始日期的变化趋势。结果表明,四季开始日期在全国范围内主要表现为春季、夏季提早,秋季、冬季推迟的变化趋势,其中以夏季的变化最为明显,且在显著增温的21世纪初最为明显。这种趋势在空间分布上有所差异,北方比南方明显,东部比西部明显。东北最北部、华南最南部以及新疆局部区域春季推迟,青海东部以及内蒙古最北部的小范围地区夏季推迟,华南及西南局部地区冬季提早。此外,全国平均四季开始日期的年代际变化在20世纪并不是很明显,而在21世纪初非常明显。但年代际变化特征存在区域性差异,高原地区20世纪80年代和90年代春季提早,冬季推迟。而在21世纪初春季、冬季均推迟,但冬季的变化比春季明显得多。华南南部地区春季推迟、冬季提早。西南地区在21世纪初春季、夏季明显提早,秋季、冬季推迟,但之前这种趋势并不明显。

气温突变对我国四季开始日期的影响

利用我国599个站1961—2007年逐日温度资料,运用墨西哥帽小波函数,分析了近47年来我国四季开始日期多时空尺度的变化特征。结果表明:我国四季开始日期的变化与温度的变化较一致。全国平均四季开始日期均存在20年左右的周期特征,在20世纪80年代末表现出明显的春、夏季提前,秋、冬季推迟的趋势。在第一主周期的时间尺度上做小波变换后,各个区域的变化趋势与全国平均基本一致。但仍存在一定差异,2005—2007年东北的夏季偏迟,2004—2007年西北的冬季偏早及华南的春季偏迟,2003—2007年高原地区也有春季偏迟的现象,结合其他季节的变化,这些地区四季的变化特征与温度的变化仍有较好的对应。

川渝地区气候与物候的变化特征分析

利用川渝地区44个气象台站的气象资料和2个物候观测站的物候资料分析了该地区的气候与物候变化特征:最近10 a年均温度比前30多a高0.68℃,年均降水量基本无变化。低温主要分布在川西高原,低温天数、低温积温绝对值都在减少。日均最高温度在高原南部、西南山地减少,其它地区都增加;日均最低温度都在增暖。降水在四川盆地下降,在重庆西部、川西高原增加。降水日数在高原西部增加,其它地区都下降。春始期仁寿略微推迟,北碚微弱提前;秋始期都推迟。展叶期的杏树、刺槐、水杉、紫荆、梧桐推迟,紫藤、毛桃提前。落叶期仁寿刺槐提前,北碚的植物全部推迟。

1961～2007年青藏高原四季开始日期的变化趋势分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961～2007年逐日气温度资料,分析了青藏高原近47年来四季开始日期的时空变化特征和年代际变化趋势。结果表明,青藏高原的四季开始日期变化主要表现为春季和夏季的提前趋势,秋季和冬季的推后趋势,其中春季、冬季的变化显著,夏季、秋季的变化相对春季、冬季变化较小,四季开始日期的这种变化在增温明显的1990年代和21世纪初最为明显,并且春季和冬季开始日期的年代变化较大,而夏季和秋季开始日期的年际变化较大。这种变化趋势在空间分布上有所差异,春季和冬季开始日期变化的空间分布相似,春季和冬季开始日期的变化在空间上有相当的同步性而且都属于"中间高两边低"的分布状态,夏季和秋季开始日期变化的空间分布相似。此外,春季开始日期在1990年代之前整体相对平稳并没有表现出明显的提早趋势,从1990年代开始变得较明显;夏季开始日期的提早变化相对平稳但年际变化较大;秋季开始日期的推迟相对平稳但是年际变化较大,1990年代有较明显的推迟趋势;冬季在1990年代表现出推迟趋势但是并不明显,但是到21世纪初表现出强烈的推迟。

浙江省四季划分方法探讨

利用1971—2011年浙江省63个站逐日气温资料,结合物候观测资料,经过统计计算及对比分析,发现运用候温法来判断换季时间常造成换季偏晚;运用气象学法和气候学法则会造成换季偏早,也很容易造成换季偏晚;各种方法造成的换季异常在各地区呈现出不同的特征。而分析各种方法造成换季时间异常的主要原因,基本都是由于期间几天的气温波动导致换季条件不满足造成的,波动持续时间一般不长,以3～5天为主,波动幅度一般也不大。因此充分考虑各种方法的优缺点,并考虑尽量减少气温波动的影响,总结出一套能够解决这些方法存在的问题,并且相对合理、适用于浙江地区的四季划分方法,得到的结果大大减少了其他方法偏早或由弱冷空气造成的偏晚现象,全省平均四季换季时间分别为3月16日、5月29日、9月30日、12月8日,换季明显偏早或偏晚的频次较其他方法明显减少,在全省各地区均比较符合物候现象。

丽水市四季起始日期的气候演变特征

根据丽水市国家气象观测站1953—2010年逐日气温资料,运用趋势分析、Morlet小波变化和Mann-Kendall检验对四季起始日期的气候变化特征、趋势演变规律和突变转折情况进行了研究。结果表明:四季起始日期,春季约在3月中旬,夏季在5月底,秋季在9月下旬,冬季在11月下旬,且春、秋季的长度较短,只有2个月左右,夏、冬季的长度较长,长达4个月。Morlet小波分析四季起始日期的周期变化特征,主要体现在年代际时间尺度上,且各周期强度有所差异,预测春、夏季起始日将按照提前趋势发展,秋、冬季起始日继续延后状态。MannKendall检验得出,春、夏两季起始日期在21世纪初发生由推后转向提前的突变,而秋、冬两季起始日突变点都体现在20世纪60年代。

1961—2010年东北地区四季开始日及长短变化特征分析

用1961—2010年东北地区90个气象观测站的观测资料,采用钱诚等四季划分的方法,分析了东北地区四季开始日、长短变化特征及其对农业的影响。研究表明:东北地区近50 a来,四季(春、夏、秋、冬)平均开始日分别为4月10日、6月25日、8月11日和10月20日,平均长度分别为80 d、51 d、72 d和171 d,且区域差异比较明显。春季和夏季的开始日在明显提前,分别为-1.46 d/10a、-1.99 d/10a;秋季和冬季的开始日明显推迟,分别为2.05 d/10a、0.90 d/10a。平均春、秋和冬季的持续时间在缩短,分别为-0.54 d/10a、-1.15 d/10a、-2.50 d/10a,春、秋季的变化未通过显著性检验,冬季通过了0.05的显著性检验。夏季时间延长,为3.38 d/10a。春季的提前和秋季的推迟,使农作物适宜生育期延长;同时对作物品种熟性和种植格局也会产生一定的影响。

过去20年中国耕地生长季起始期的时空变化

多时相遥感数据能够较好地描述区域尺度的植被物候和生长季节的变化特征。利用NDVI时序数据,采用非对称性高斯函数拟合方法重建平滑曲线,分别提取了我国20世纪80年代初、90年代初和21世纪初等3个时期为我国耕地第一生长季起始期,计算3个时期平均生长起始期,并分析了我国耕地第一生长季起始期的区域空间分异规律;然后,从区域和省份两个尺度分析了20世纪80年代初至90年代初和20世纪90年代初至21世纪初两个阶段我国耕地生长季起始期动态变化趋势和空间格局。结果表明,我国不同区域耕地第一生长季起始期存在十分明显的空间差异,清楚地呈现出一个从南向北逐渐推迟的空间特征;从不同区域看,在20世纪80年代初至90年代初和20世纪90年代初至21世纪初两个时期,我国耕地第一生长季起始期变化都是提前和推迟并存,不同区域变化程度不一;从不同省份看,在过去20年间,我国绝大多数省份耕地第一生长季起始期都表现为总体提前的趋势,但不同省份的起始期变化具有差异性。影响我国耕地生长季起始期变化的因素很多,如何区别气候变化等自然因子和人类活动因子对耕地生长季起始期变化的影响是一个值得深入研究的问题。

1971～2013年我国四季开始日期及生长期长度的变化特征分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的中国584个气象站点1971~2013年的逐日气温数据,采用线性倾向估计和经验模态分解(EMD)等方法,以地理信息系统为数据处理平台,分析我国43年来四季起始日以及生长期的变化特征。结果表明:新疆、云南和四川地区的四季起始日变化呈现明显的南北差异;全国大部分地区春、夏季起始日提前,春季比夏季提前趋势更明显,江苏、安徽、湖北大部和云南北部春季提前显著,提前率为4.1~7.2 d/10 a;夏季提前的区域更广,新疆东部、甘肃西部、华南大部和云南南部夏季提前显著,提前率为2.9~4.6 d/10 a;全国大部分地区秋、冬季起始日推迟,秋季比冬季推迟的范围更大,新疆南部和四川西部秋季推迟明显,推迟率为4.4~8.6 d/10 a;冬季推迟趋势更显著,新疆东南部和青海大部冬季推迟明显,推迟率为4.7~13.8d/10 a;全国各地区生长期均有延长,最显著的是云川交界处和新疆东南部地区,延长率为20.1 d/10 a。EMD和线性倾向估计的结果基本一致,但EMD得到的春季起始日推迟地区的范围更大,夏、秋、冬季起始日以及生长期的变化趋势更显著。

1962-2013年山东临沂四季变化特征分析

为了反映气候变暖对临沂季节变化的影响,以便更好地服务于当地应季农业生产、防灾减灾等方面,根据气候季节划分国家标准,利用临沂市气象局所辖10个台站1962—2013年逐日气温资料,分析了临沂地区近52年来四季开始日期和四季长度的变化特征。结果表明:临沂市春季起始日明显提前,秋、冬季起始日均有不同程度的推迟,且这种变化在20世纪90年代到21世纪初最为明显,而夏季起始日变化趋势则不明显。四季长度的变化表现为,春、夏季略呈延长趋势,冬季则呈现明显缩短趋势,秋季变化趋势不明显。四季长度的突变多发生在20世纪80年代末到90年代初,且在80年代后,春、夏季长度呈增加趋势,冬季长度则持续缩短,尤其是1998年以后冬季缩短更为明显。四季长度均存在3年、6年、9年的周期,其中春季以3年周期最为明显,夏、秋、冬季则以6年的周期最为显著,另外春、夏、秋季长度还存在12年左右的周期,冬季长度存在30年左右的周期。

中国温带草原和荒漠区域春季物候的变化及其敏感性分析

[目的]在全球气候变化背景下,分析中国温带草原和荒漠区域春季物候变化趋势,探索该区域春季物候与气候因子之间的关系。[方法]利用1982—2015年归一化植被指数(NDVI)数据集,提取中国温带草原和荒漠区域植被生长季开始日期(SOS),评估整个研究区及草甸、草原和荒漠SOS的线性趋势。利用偏相关和多元线性回归方法,分析SOS与季前(5月—上一年11月)温度和季前降水的关系,并分析SOS对气候变化响应的空间模式。[结果]1982—2015年中国温带草原和荒漠区域SOS以0.14d·a^-1的速率显著提前。空间上,68%的地区呈提前趋势,32%的地区呈延迟趋势。SOS与不同季前时期的平均温度和降水均呈负相关,且与季前平均温度的相关性更显著。SOS分别与季前40d平均温度和季前200d降水的相关性最大。1982—2015年,季前(40d)平均温度上升1℃,SOS显著提前1.31d;季前(200d)降水增加10mm,SOS提前0.44d。空间上,长期平均季前(200d)降水增加10mm,SOS温度敏感性增加0.093d·℃^-1,SOS降水敏感性降低0.019d·10mm^-1。[结论]过去34年中国温带草原和荒漠区域SOS表现提前趋势。季前平均温度是控制SOS变化的主要因子。季前平均温度升高和季前降水增加会导致SOS提前。季前降水决定SOS温度敏感性和SOS降水敏感性的空间格局。季前降水越多的地区,SOS对季前平均温度越敏感;季前降水越少的地区,SOS对季前降水越敏感。

Characterizing Spatial Patterns of Phenology in Cropland of China Based on Remotely Sensed Data

This study used time-series of global inventory modeling and mapping studies （GIMMS） normalized difference vegetation index （NDVI） datasets at a spatial resolution of 8 km and 15-d interval to investigate the spatial patterns of cropland phenology in China. A smoothing algorithm based on an asymmetric Gaussian function was first performed on NDVI dataset to minimize the effects of anomalous values caused by atmospheric haze and cloud contamination. Subsequent processing for identifying cropping systems and extracting phenological parameters, the starting date of growing season （SGS） and the ending date of growing season （EGS） was based on the smoothed NVDI time-series data. The results showed that the cropping systems in China became complex as moving from north to south of China. Under these cropping systems, the SGS and EGS for the first growing season varied largely over space, and those regions with multiple cropping systems generally presented a significant advanced SGS and EGS than the regions with single cropping patterns. On the contrary, the phenological events of the second growing season including both the SGS and EGS showed little difference between regions. The spatial patterns of cropping systems and phenology in Chinese cropland were highly related to the geophysical environmental factors. Several anthropogenic factors, such as crop variety, cultivation levels, irrigation, and fertilizers, could profoundly influence crop phenological status. How to discriminate the impacts of biophysical forces and anthropogenic drivers on phenological events of cultivation remains a great challenge for further studies.

近63年荆州市四季变化特征分析

利用荆州站1955—2017年逐日气温资料,在研究四季长度和起始时间变化特征的基础上,利用Mann-Kendall检验等方法对季节的时间变化趋势进行研究。结果表明,季长变化上,荆州夏季季长有极显著的增加趋势(P<0.01),秋、冬两季季长有极显著的缩短趋势(P<0.01),即夏季以延长为主,秋、冬季主要表现为缩短,而春季季长无明显变化。季节起始日上,冬秋两季起始日期有极显著的推后趋势(P<0.01),春、夏季则表现为极显著的提前趋势(P<0.01)。

1953—2014年桓仁县四季开始日期及持续天数变化特征分析

采用桓仁县国家基本气象站1953—2014年逐日平均气温观测资料,运用5 d滑动平均气温法,分析了1953—2014年桓仁县四季开始的平均日期、四季持续天数。研究结果表明:1953—2014年间,桓仁县四季平均开始日分别为4月24日、7月12日、8月19日和10月14日,春、夏、秋、冬四季开始日的气候倾向率分别为-0.2、-0.9、0.1、0.6 d/10年;各季节持续的天数分别为80、39、56、192 d,各季节持续天数的气候倾向率分别为-0.2、0.6、0.5、-0.8 d/10年。

近21年东北雨季变化特征

为研究我国东北雨季平均降雨量特征,将我国东北按照地理位置划为4个区域(包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部),并利用1997—2017年我国208个测站观测数据,采用统计方法、相关性和线性趋势等方法,统计东北雨季的平均降雨量、持续天数、综合强度、开始/结束时间变化的基本特征。结果表明,1997—2017年东北雨季平均起止日期分别为6月27日和9月9日。1997—2017年东北雨季平均降雨量和天数变化均存在较大年际差异,平均降雨量1998年最多(461.7 mm),2007年最少(141.4 mm);天数2014年最长(109 d),2000年最短(58 d);且年平均降雨量为313.21 mm,年平均持续天数为84 d。东北雨季平均降雨量受到多个因素的综合影响,其中东北雨季平均降雨量和雨季持续天数呈现显著正相关,相关系数为0.815。

黑龙江省富裕县气候季节变化特征

[目的]深入掌握富裕县四季开始时间和四季长度的变化规律。[方法]利用富裕气象站1961~2014年逐日气温资料,按照《气候季节划分》对四季开始日期和长度进行划分,对近54a来富裕县入季时间、四季持续天数及其变化特征进行分析。[结果]近54a来富裕县春、夏、秋、冬季平均开始日期分别为4月27日、7月2日、8月10日和10月1日,气候倾向率分别为-1.482、-2.241、1.121、0.807d/10a,春季和夏季开始时间呈提前趋势,秋季和冬季开始时间略有推迟,幅度较小;四季平均长度分别为66、39、52和208 d,气候倾向率分别为-0.759、3.362、-0.314、-2.267 d/10a,富裕县冬季最长、夏季最短,春季和冬季持续天数呈缩短趋势,夏季持续天数增加趋势明显,秋季持续天数基本没有变化。[结论]该研究可为应季农业生产、城市运营管理提供参考。

南京市21世纪四季开始日和长度的预估

在全球变暖的背景下,气温升高使得四季的起止时间和长度有明显的改变。研究21世纪南京市季节开始日和长度的变化,可以为工农业生产、人民生活以及政府决策提供更多的参考依据。通过对CMIP5中的模式结果进行预估,结果表明,在21世纪,南京市春季推迟,夏季提前,秋季推迟,冬季提前,春秋长度变化较小,夏季长度明显增加,冬季长度明显减小。与RCP4.5排放情景相比,四季开始日和长度变化在RCP8.5排放情景下更加显著。与21世纪中期(2041—2070年)和前期(2011—2030年)相比,21世纪后期(2071—2100年)其变化更显著。