论文部分内容阅读
近百年来，全球气候变化已经成为一个不争的事实。在全球气候变化的背景下，各地区随之而来的气温变化和降水量波动也尤为明显，因此基于较长时间尺度的气温和降水量变化带来的气候带界线波动成为人们关注的焦点。本文选取中国北方14省为主要研究区域，分析近50年来在不同时间尺度上，中国北方半干旱半湿润区界线、干旱半干旱区界线的波动情况，并对导致气候带界线变化的主要原因进行解释。首先，论文选取位于半干旱区东界的宝国图和林西以及西界的朱日和三个国家气象观测站点，从多年、年代际和月三个不同时间尺度分析其1961-2010年气候变化特征，结论如下：（1）中国北方地区的水热分布不均匀，具有区域差异性。（2）在1961-2010年，中国北方地区的气候呈现出气温上升，降水减少的趋势。（3）中国北方地区水热分布具有季节性特点，极值（最高值和最低值）出现的时间基本一致，降水集中期为5-9月份，雨热同期。其次，通过计算与整合国家气象局整编的1961-2010年中国北方14省（黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆、青海、西藏）196个国家气象站的观测数据，确定了中国北方干旱区与半干旱区、半干旱区与半湿润区在不同时间尺度上的边界位置。分析了不同时间尺度上干旱区与半干旱区界线、半干旱区与半湿润区界线空间波动状况，对变化显著及变化相对稳定地区的原因进行详细分析。结论如下：（1）中国北方半干旱半湿润区界线变化受时间累加效应的影响，在50年（1961-2010年）尺度上，范围最大，降水量减少是导致变化的主要因素，气温的影响次之。从导致半干旱半湿润气候带界线变化的驱动因素来看，气候带界线的波动主要是由温度和降水两个驱动因素所致。从逐年变化的特点来看，敏感站点的增温要高于关键站点，而同期的降水变化也以敏感站点大于关键站点为特点，但是二者之间差异没有温度差异显著。从不同时间尺度的分析来看，导致敏感站点气候带属性变化的主要原因是降水量的变化（减少），从10年尺度到50年尺度，平均降水量减少了15.7mm。从驱动因素的阶段性变化来看，最近10年是气温和降水变化最显著时期，降水的减少幅度明显大于气温的增幅。正是这一主要变化导致中国北方半干旱半湿润区界线发生了变化。（2）中国北方干旱半干旱区分界线受时间累积效应的影响，在近50年（1961-2010年），20年时间尺度（1961-1980年）东移的范围最大，干旱区面积比10年尺度（1961-1970年）增加了3742.1km~2。30年尺度（1961-1990年）、40年尺度（1961-2000年）、50年尺度（1961-2010年）界线东移的范围逐渐缩小，干旱区面积比10尺度分别增加了3476.6km~2、2477km~2、1561.6km~2。从导致干旱半干旱气候带界线变化的驱动因素来看，主要是由气温和降水两个驱动因素所致。从不同时间尺度的分析来看，气温升高是导致界线东移的主要原因。最后，通过计算中国北方不同气候带分界线质心在不同累加时间尺度的变化，得出以下结论：从1961-2010年，半干旱半湿润区界线的质心分布总体呈向东移动的趋势，50年时间尺度上东移的距离最大，说明在这个时间范围内，半干旱区的面积最大。但在30年(1961-1990年)、40年（1961-2000年）累加时间尺度，半干旱半湿润区界线的质心分布出现了北移，说明中国半干旱区的范围略有收缩。干旱半干旱区界线的质心分布呈整体向东南移动的趋势，在20年（1961-1980年）累加时间尺度上移动范围最大，其他三个累加时间尺度上略有西移，说明干旱区的范围逐渐收缩。