文摘

我们分析了温度和降水的时空分布在中国黄河地区1960年和2001年之间通过编译使用异常气象数据,气候趋势增长率,线性回归,趋势分析,样条函数和其他方法。结果表明,该地区平均气温有上升趋势的速度每十年0.19°C。没有重大改变该地区的夏季,但冬天变得明显变暖,气温显著增加从1980年代。平均年降水量率显示一个向下的趋势的速度−11.7毫米每10年。即使降水率显示变化,降水的数量不符合最重要在夏季降水减少利率被紧随其后的是秋天,而利率实际上略增加在春季和冬季。42年,该地区作为一个整体显示气候变暖的趋势和干燥总数的77%网站研究显示这些组合的趋势。在1980年代之前,主要是观察一个干燥和冷却的趋势。在80年代中后期的温度上升,导致变暖和干燥的变化趋势。

1。介绍

根据政府间气候变化专门委员会第四次评估报告,全球温度显示显著的变化,最重要的是全球变暖的(1]。在过去的一个世纪里,全球平均地表温度上升了0.74°C的大小显著变暖加速自1990年代(2- - - - - -5]。中国最重要的全球变暖的气温上升0.4 - -0.5°C在过去的一个世纪。自1951年以来,中国发生了显著的温度升高的趋势,尤其是在冬天,一起减少降水率。

黄河流域位于中国中部地区和北部大部分是大陆性气候。河本身发生了径流的年际变化和持续时间的枯水流量和黄河流域的自然条件往往有所不同(6,7]。这些基本特征决定了盆地的水资源系统的敏感性和脆弱性应对气候变化。

黄河下游地区位于东亚季风的影响和收到的大部分地区夏季降水和降水的年际变化大。的独特的特征集中年降水量和非均匀空间分布施加压力水源为当地经济增长,自1970年代以来一直尤其如此(8,9]。结合自然和人为因素导致黄河下游的干燥。这干燥发生在21年1972年和1998年之间,几乎每年自90年代(9]。这些河流干燥造成的巨大破坏当地的经济和生态系统。本研究选择了温度和降水数据从1960年到2001年从31个地面气象站进行深入调查。为了确保气象数据的完整性,我们选择11站在地区以及20以外的地区。

2。区域的研究

黄河下游的部分是黄河以南的桃花谷位于河南省郑州市。这条河长785.6公里,流经河南和山东排水面积22000公里²。由于黄河泥沙含量大,长期沉积在河形成了举世闻名的“悬河。”这个区域位于渤海东部,西部的内心的大陆,和近年具有明显的热模式,用温暖和温和湿润的季风气候。西北部冬季气候寒冷和干燥的风的影响下的高压系统内大陆(蒙古和西伯利亚)。夏季气候炎热和潮湿与大量的降水造成的影响从太平洋温暖的空气质量。春季气候干燥,沙尘暴频繁,而秋天有晴朗的天空和长时间。这些不同气候条件下显示了季风气候发生显著变化,在。

盆地的年降雨量700毫米左右,这是非常不均和集中在夏季。另一方面,降水率的年际变化是很大;华北平原黄河下游地区是地区最大的年际变化与降水率。降水率可以改变许多不同位置之间的4 - 6倍,但大多数位置的变化约为30%。这方面经验都频繁的旱灾和水灾造成大的降水率的变化和大量的重型雷暴。

黄河下游地区也面临着巨大的温度变化。夏季炎热,冬季寒冷,清楚四季差异和一个大每年的温度范围。平均温度是6 - 15°C的温度是在最冷的几个月在0°C以上20°C在最热的几个月。天气有重大noncyclical变化。当冷暴发发生在冬季,气温可以下降从10到20°C在14 h。阳光的年度周期很长,年均日照率高和大的来自太阳的辐射总量。这种丰富的光资源为农作物的生长提供了出色的条件和使用太阳能。

3所示。方法

用于气候变化的气象数据分析本研究获得31个地面气象站(图1研究区域内),其中11例。确保气象数据的完整性,20个气象站以外的面积也被研究。时间框架的研究是在1960年和2001年之间。每个站点的平均面积序列代表了该地区的气候序列。温度、降水率,分别计算每个站和异常。通常指定为1月最冷的月和7月是最热的,3月,4月和5月是春天;6月、7月和8月是夏季;9月、10月和11月是秋天;和12月、1月和2月是冬季。这些分歧非常温带地区标准明显的季节性差异。 This study uses this division method to calculate the temperature, average precipitation rate, and anomalies of each season. It uses linear trend analysis to analyze climate change trends. Linear trend analysis and Mann Kendall trend can be produced for any time-series data. They are parametric procedures for trend testing and nonparametric alternatives to these procedures, respectively. To use one procedure or not should be evaluated in actual data in consideration of two aspects: power and efficiency. If residuals are normally distributed, the most powerful and the relative efficient test is the parametric procedure. As such linear trend analysis was preferred in our study. Actually Mann Kendall trend was also calculated and almost the same results were found. Furthermore spline interpolation is used to find the spatial interpolation for each station. This analysis shows the spatial distribution diagram for the temperature and precipitation trends in the area of study and calculates the spatial distribution of the interannual variation in temperature and precipitation. It also confirms the upward trend in temperatures across the Region for the period of time covered in the study.

4所示。数据和分析

4.1。温度变化

以下4.4.1。温度年际变化

黄河下游地区变暖趋势显示从1960年到2001年,与该地区的研究表现出日益增长的趋势,年平均气温0.19°C的速度每10年(α< 0.01)(图2)。

从年平均气温数据,我们可以看到,在1970年代年平均最低温度是12.967°C。年温度没有明显的差异从1960年代到1970年代,但温度增加从0.031°C到12.998°C从1970年代到1980年代。年平均温度显示一个明确的增加从0.545°C到13.543°C从1980年代到1990年代。

4.1.2。温度年际变化趋势

从1960年到2001年,所有的温度记录在黄河下游地区除了许昌,年平均温度增加(表显示1),但有一些地区差异在这些年际趋势(图3)。许昌的温度下降的速度−0.09°C每10年,这是无关紧要的,而其他研究区域站的温度每十年上升0.03 - -0.46°C,在塘沽最显著增加,龙口,和邢台的速度每十年0.34 - -0.46°C。温度在朝阳车站,宝丰,当地,潍坊,兖州煤业,和三门峡小于0.1的速度增加,这是微不足道的。看着整个地区,年平均温度分布的局部特征,在东北部的部分地区比西南和温度显示下降趋势从1960年到2001年从北到南。看着整个时期,几个明显的趋势出现。从1960年到1970年,平均温度下降的速度与塘沽−0.8°C, Laoting,黄花,惠民的最大降低利率1.06 ~ 1.40°C。1970年代后温度明显上升的速度每十年0.37°C在整个地区。从1970年到1980年,气温,电台,除了针对榆社上升。相对较大的增加0.6 - -1.3°C的10年观察在阜阳,苏州,邢台。整个地区的年平均温度增加了0.3°C的速度在10年。 From this data, we can see that while temperature increases in the 1980s in the Lower Yellow River Region slowed down, temperature increases after the 1990s are generally larger than those observed between 1970 and 1990. The average temperature increase rate was 0.98°C every 10 years (Figure4),这表明,黄河下游地区的气温上升后1990年代加快步伐。

看温度升高的趋势率在所有季节,冬天温度是最重要的增加之后,春天,与微不足道的增加在秋天。在冬天温度升高速率为0.38°C每10年。春天和秋天,速率为0.20°C和每十年0.16°C,分别。夏季平均温度的变化趋势对整个地区大多是可以忽略不计(图5),一个观察,证实了理论,在全球变暖,气温上升最在冬季和春季。在温度变化有明显的季节性差异在每一个车站,有明显的变暖在冬天在邢台,Laoting,东营,龙口,苏州。他们的冬季温度升高率都大于0.5°C每10年。其中,温度升高速率邢台为0.77°C温度每增加10年,冬季最重要(图6)。

4.1.3。空间分布

从1960年到2001年,平均温度变化的趋势率总体的特点在东方比西方更大,在海岸的内陆。的中心地区是黄河三角洲东部,与年平均气温外率逐渐减少。黄河三角洲已经变暖速度高于0.34°C每10年。中央区域的平均温度趋势增长率相对较低的中心地区,如Taiqian和Fanxian位于河南省东北部和西部山东和全球变暖的速度向外逐渐降低。西部地区更大的趋势率比在中部地区的崛起的区域在河南北部高增加。变暖速率大于每十年0.32°C。一年一度的春季平均温度趋势率显示小空间分布变化与年平均温度变化趋势增长率相比。然而,中心区域的趋势增长率为负,表明冷却的速度0.01 ~ 0.07°C每10年,率高的变化趋势同年度趋势率。变暖的趋势在夏天与春天相比显著降低和减少一些地区变暖。然而,夏天的平均趋势增长率中心与相对明显的变暖变化不明显观察到黄河三角洲,河南北部和东部。 The average temperature trend rates at the center in autumn did increase, with Taishan Mountain as another warming center. The warming across the entire Region is most apparent in the winter, when the increase rate reached 0.12~0.58°C every 10 years. However, the changes to the high value center location are insignificant (Figure7)。

4.2。降水的变化

4.2.1。准备降水年际变化速率

总平均降水率从1960年到2001年在黄河下游地区为651.66毫米。然而,这种降水不均匀地分布到这个时期。相反,这种降水表现出下降趋势的速度−11.72毫米每10年。看着每一个十年,黄河下游地区的降水率实际上增加了从1960年到1965年,累计异常上升,而从1965年到1970年降水率不断下降。从1970年代开始,平均年降水量主要减少累积异常下降(图8)。夏季降水变化趋势基本上是一样的年平均降水率,而在春季降水率波动广泛。有异常波动率从1964年到1981年,累计下跌而在1980年代波动增加了。然后是一段从1991年到1995年连续下降。整个地区的秋季降水率保持相对不变之前从1960年到1981年不断增加在1981年和1985年之间。后来这些波动,趋势显示进一步下降。该地区冬季降水率趋势向下从1960年到1978年。它保持不变之前从1979年到1988年增加1990年代,向上转率(图9)。

4.2.2。降水的年际变化趋势

所有的电台,除了许昌,开封,宝丰,西华,徐州,亳州,阜阳,显示负降水趋势率(表2)。这表明,降水率是减少在该地区的大部分地区,特别是在东营、朝阳、黄花、和车险利率−39.86毫米,−41毫米,−53.2毫米,分别和−54毫米每10年。最重要的地区,年平均降水加息是阜阳和西华在每十年37.45毫米和40.1毫米,分别。黄河下游地区主要的降水率下降的速度在1960年和1980年之间−38.9毫米每10年。虽然站在郑州、开封、宝丰西华,和商丘沉淀率增加,其他站降水率下降,车险有最显著的减少。整个地区的降水率一般从1981增加到2001,但趋势率只有7.9毫米每10年,这是远小于减少的速度在1961年和1980年之间。12站,包括针对榆社、阳澄湖,Laoting,塘沽,减少降水率,而其他19都增加降水率(图10)。

季节性降水率为每个站显示,该地区的降水率在春季和冬季有增加的趋势,而秋天和夏天有减少的趋势。冬天的增加趋势增长率远远大于春季率,减少在夏天是大于秋季。季节性过年均降雨趋势率1.13毫米,−13.9毫米,−7.6毫米,8.66毫米每10年,分别。

4.2.3。空间分布

黄河下游地区的降水趋势率在1960年和2001年之间也表现出显著的空间差异。除了河南省郑州和开封地区,其他地区表现出降低的趋势。区东北部接壤的两个中心河南和山东泰山在朝阳车站,沈,Yanggou, Taiqian县降水趋势最低利率大于37毫米每10年。泰山的年均降水趋势是每十年4.8毫米和5.8毫米之间,向外逐渐降低。看季节降水趋势率,我们可以看到,夏天的趋势增长率年度趋势增长率几乎是一样的。春天的趋势有一个高值中心泰山山区,与利率8毫米至10毫米每10年,,再一次,向外逐渐降低。中央区域的南部地区有一个较小的趋势增长率下降15毫米到22毫米每10年。秋天的趋势在该地区是负面的和减少2.6毫米和19毫米每10年之间。减少的速度是在东方比西方,逐渐减少与低价值中心向西出现在河南东北部和西部山东。这个地区冬季降水趋势显示增加的趋势。 The spatial distribution shows that the increasing rate lessens from south to north with the Yellow River as a boundary, and a high value center appears at Taishan Mountain (Figure11)。

4.2.4。降水变化

降水率方差是降水率的变化在一段时间内(一年,季,或月)和过相对分散度的降雨10,11]。它可以显示是否一个地区的降水是一致的。较低的区域方差一致的降水;这是用以下公式计算: 的方程,代表了时间序列计算降水差异,代表的降水率年在该地区,代表该地区的平均降水率。

黄河下游地区的降水变化从1960年到2001年为0.27,这意味着每年的降水率不一致。降水变化在安阳,邢台,塘沽,黄花电台相当高从0.32到0.36。降水方差在徐州最低为0.19,这意味着利率相当一致。图11显示每个站的降水差异分布在黄河下游地区。从这个图中,我们可以看到,降水方差比低纬度地区更大的高纬度地区。平均年际降水率分布(图相反的关系12)。

看着每一个季节,我们可以看到,降水的季节性变化相对较大,这表明,该地区不一致的季节性降水。夏季降水方差为0.37,春天和秋天方差分别为0.58和0.52,和冬天的方差为1.09。夏季方差最小的,冬季最大,这是由于极度不均匀降水随时间在黄河下游地区,主要集中在夏季。

4.3。集成温度和降水趋势

根据气温和降水量增加/减少的趋势,我们可以分类温暖和潮湿的地区的水热条件,温暖而干燥,寒冷和潮湿,寒冷和干燥。我们可以找到集成温度和降水趋势为每个站在黄河下游地区的年平均气温和降水趋势率。

从图我们可以看出13集成温度和降水趋势领域的黄河下游地区主要是温暖和干燥。站的包括在这项研究中,24显示温暖干燥的趋势,包括总数的77%。开封,西华,徐州、亳州、阜阳显示温暖和湿润的趋势,占总数的20%的网站,而许昌又冷又湿。

5。结论

(1)黄河下游地区的年平均温度显示从1961年到2001年增加的趋势。在1960年代- 1980年代,有显著增加的速度每十年0.98摄氏度。这是谭Fangying一样的结论,琼斯PD的。华北1980年代中期之前,经历了一个低温期然后面临持续变暖从1988年开始(12,13]。平均气温趋势增长率大于东北西南部发现,总体分布的特征后,发现在这项研究中,即变暖在东北大于西南。在黄河下游地区从1960年到2001年,南北温差显示一个下降的趋势。

从1960年到2001年,在黄河下游地区冬季温度显示增加的一个重要趋势,揭示了升温的趋势,其次是春季和秋季(5]。夏季气温没有显著变化,证实了全球变暖的背景下,随着冬天和春天变暖最明显的结论。

(2)低黄河地区,从1960年到2001年,平均年降雨量显示下降趋势的速度−11.7毫米/ 10年。从1960年到1965年,年降水量持续增加,1970年代后,年降水量保持不变。从1980年代末开始,年降水量呈减少趋势,累计下跌进入了一个异常波动状态。

黄河下游地区降水变化为27%,每年的降水波动更强烈,降水不稳定和变化均显示逐步增加从南到北。夏季降水比较集中的降水减少趋势最明显,其次是秋季,同时,在春季和冬季,降水有弱的增加。冬天,远远大于春季降水增加趋势。它的趋势是每十年8.6毫米;这在夏天增加小于减少观察。在全球气候变化的背景下,整个华北平原降水模式符合全球趋势(12,14]。

(3)在1960年至2001年之间,黄河下游地区主要是温暖干燥的网站,占总数的77%。在1960年至1980年之间,黄河下游地区主要是主要是由寒冷干燥。在1980年代,平均气温继续上升,改变该地区的寒冷干燥的天气条件,温暖和干燥的。马(15- - - - - -18和杨et al。19)的研究也表明,在1951年至2004年之间,中国北部地区主要是干旱的趋势。在1980年至2000年之间,黄河下游地区经历了长期干旱每隔几百年,从1980年到2000年,该地区降雨持续减少独立于历史干旱的趋势,而1980年代开始也看到持续的温度上升。这些趋势相结合产生的扩张地区干旱。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这个项目的资助与支持下的中国国家自然科学基金项目41371525,中国国家基础研究计划(973计划)2012 cb955800 (2012 cb955804),中国博士后科学基金资助项目(2012 m521390和2013 t60696),和科学研究基金会学者2013年(693年)和2013年b065返回。