基于湿润指数的新疆甘家湖地表干湿状况变化趋势

利用1953—2013年甘家湖梭梭林自然保护区内精河和乌苏气象站的逐月气象资料,采用伊凡诺夫公式计算出了逐月潜在蒸散量和湿润指数,分析了地表干湿状况的年际变化、季节变化及其主要影响因素。结果表明:1冬半年、夏半年和全年的多年平均潜在蒸散量分别为298、1 107 mm和1 407 mm,潜在蒸散量在冬半年随时间呈下降趋势,在夏半年和全年潜在蒸散量呈明显上升趋势。2春、夏季湿润指数的年际变化呈减小趋势,秋、冬季和全年湿润指数的年际变化呈增加趋势。根据湿润指数相对应的气候区划标准,春季甘家湖自然保护区为半干旱地区,夏季和秋季为极干旱区-干旱区,冬季为干旱区的亚湿润区-湿润区。3湿润指数与降水量、水汽压和相对湿度呈正相关,与风速、气温和日照时数呈负相关;相对湿度变化对湿润指数变化影响最大,其次是日照时数、气温、水汽压和降水量,影响最小的是风速。     

陇东地表湿润指数的年际变化特征

利用能够代表陇东气候类型的三个代表站1971~2005年月平均气温和降水资料,分析该地地表湿润指数的时空变化特征。结果表明:地表湿润指数变化多年平均,东南部的正宁最大,中部的西峰次之,北部的环县最小,呈现由东南向中部和北部逐渐干旱的空间变化特征;东南部的正宁和中部的西峰地表湿润指数以0.0028/a和0.0034/a的速率减小,地表趋于干旱化,北部的环县以0.005/a的速率增加,地表湿润程度有所增加;地表湿润指数的季节分布以春季最小,秋季次之,夏季最大,且春季和秋季有逐年减小的趋势,干旱化程度逐年加重,夏季呈增加趋势,地表湿润状况有所改善;地表湿润指数变化主要依靠降水的影响,但同时也受温度变化的影响,温度高,地表水分蒸发蒸散量大,地表易于变干,温度低,水分蒸发蒸散量小,地表不易变干。     

陕西省明代水旱灾害与干湿特征

从历史文献资料中提取陕西省明代(1368-1644 AD)水旱灾害记录,利用灾害等级法、湿润指数法、M-K检验、小波分析等方法,对其水旱灾害与干湿变化特点进行研究。结果表明:明代陕西省气候总体以干旱为主,按照干湿特征可分为四个时段:1368-1416年较为湿润;1417-1526年,以干旱为主要特征;1527-1616年,干湿年际波动大,水旱灾害交替发生,但整体上略为偏湿;1617-1644年,干旱程度最为严重。干湿变化具有显著的转折性和周期性,在1401和1615年2次发生了干旱突变,并分别在1423与1630年突变程度达到显著性水平;具有70-75a和25-27a的周期变化,其中70-75a尺度的周期震荡为主周期。空间上,陕南、关中、陕北三大区域中,以陕北水旱灾害最为频发且灾害等级较高。明代陕西省水旱灾害发生规律与北半球温带气候总体变化大致相同,同时与全球气候变化基本一致,其变化过程是对全球气候变化的响应。     

基于相对湿润指数的云南省季节性干旱变化特征

利用云南省31个气象站1961—2016年逐日气象资料,计算各站点相对湿润指数(MI),采用Mann-Kendall检验、GIS反距离加权插值和偏相关系数法分析了云南省气象干旱时空变化特征及成因。结果表明:(1)云南省年平均MI为-0.08,平均干旱站次比为30.39%,年干旱呈上升趋势;冬季MI最小(-0.73),干旱站次比最高(52.58%);夏季MI最大(0.69),干旱站次比最低(6.12%)。春旱呈减弱趋势,夏旱、秋旱、冬旱呈增强趋势。(2)年尺度上,除会泽、沾益等少数地区外,均处于无旱等级;全省春季以中旱、轻旱为主;夏季、秋季无干旱发生;冬季以重旱为主。年干旱频率呈自西南向东北递增趋势,平均频率为54.9%,春旱频率在80%以上,夏旱频率小于20%,秋旱也呈西南低东北高的趋势,平均频率为35.6%,冬旱平均频率达92.6%。(3)相关性分析显示,降水量、相对湿度与MI呈极显著正相关(P<0.01),日照时数与MI呈极显著负相关(P<0.01),均是云南省MI的主要驱动因子,温度对MI的影响较小。     

近30年京津风沙源区气候干湿变化分析

基于近30a(1981-2010)中国区域高时空分辨率地面气象要素数据,通过Thornthwaite方法计算获得京津风沙源区的湿润指数,采用Mann-Kendall趋势性检验的方法对研究区的降水、气温以及气候干湿变化趋势进行了分析。结果表明:近30a年,京津风沙源区气温呈现显著上升趋势,降水和湿润指数总体均呈现下降趋势,但变化趋势并不显著,显著下降区域分别只占到18.8%和28.0%;导致土地干湿变化的主导因素是潜在蒸散量的变化,降水也起到了一定的影响作用,但是不如潜在蒸散量所起作用明显;干旱区和干旱亚湿润区的界限逐步向东推进。     

新疆气候干湿变化特征及其影响因素

基于新疆56个气象站1961—2019年逐日地面观测数据,分析了过去59 a间新疆干湿变化特征及其成因,主要结论如下：(1)新疆正经历显著的由干向湿的转变。在1961—2019年期间,区域平均干燥度指数(Aridity Index,AI)以0.01·(10a)^-1的速率上升(P<0.01),并于1987年前后发生突变。全区呈显著上升趋势的站点占比为57.1%。(2)1961—2019年间新疆年降水量以8.6 mm·(10a)^-1的速率显著增加,突变时间与AI突变时间一致。年参考作物蒸散量(reference evapotranspiration,ET₀)在1961—2019年可检测到显著的下降趋势,变化速率为-15.7 mm·(10a)^-1。但值得注意的是,年ET₀在1990年前后发生转变,1990年以前持续下降,1990年后转为波动上升。(3)ET₀的变化主要受风速与相对湿度两种气候因子的控制。在1961—2019年间,全区风速基本呈下降趋势,有接...     

新疆天山极端干湿事件时空演变特征

基于新疆天山26个气象站1960—2017年的气象资料,采用FAO Penman-Monteith模型计算了各气象站月地表湿润指数,标准化后统计极端干湿事件频率.运用线性趋势分析法、反距离加权法探究了极端干湿事件频率的时空演变特征,并采用相关分析、偏相关分析及交叉小波分析分别探讨了气象因子和大气环流对极端干湿事件变化的...     

近50 a黄河上游气候变化趋势和干湿界线波动分析

利用黄河上游地区13个气象站点1959-2008年的气候资料,研究了黄河上游地区多个气候要素的变化,以30 a为时间尺度研究气候变化趋势的可行性。结果表明：区域东南部站点呈干暖化趋势,其他站点以湿暖化为主,变湿的趋势不显著,而变暖的趋势普遍且显著;东南部向着干旱化的方向发展,其他区域不显著;年平均气温和最低气温在1959-1988年、1969-1998年和1979-2008年3个时段呈持续增加趋势,最高气温仅在近30 a呈整体增加趋势;在最低气温和最高气温的共同作用下,1979-2008年年均气温的增幅最大;低海拔站点日照时数持续、显著减少,而高海拔的玛多、达日两站则呈显著增加趋势;相对湿度恰好相反,低海拔站点多呈增加趋势,高海拔站点多呈减少趋势。区域风速总体呈下降趋势,尤其是低海拔地区和后两个时段。采用30 a为时间尺度分析气候变化具有一定的可行性。     

1961-2017年柴达木盆地干湿状况及其影响因子

根据1961—2017年柴达木盆地8个气象站数据资料,采用联合国粮农组织FAO推荐的Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,继而算得湿润指数,辅以气候倾向率、M-K检验、Morlet小波周期和主成分分析等方法,探究柴达木盆地干湿变化特征及影响因素。结果表明:1961—2017年,柴达木盆地整体具有变湿趋势,变化倾向率为0.007·(10a)~(-1)(α≥0.001),且湿润指数年际变化波动较大,变异系数为30.73%,春、夏、秋、冬四季湿润指数均呈上升趋势,倾向率分别为0.003·(10a)~(-1)、0.009·(10a)~(-1)、0.004·(10a)~(-1)、0.003·(10a)~(-1);空间变化差异显著,盆地东部地区变湿趋势大于西部,德令哈和都兰变湿趋势最为显著;湿润指数在1981年和1986年发生突变,且存在2.8 a和3.6 a(α≥0.05)的变化周期,与大气环流2～4 a周期较吻合;主成分分析表明,降水量和平均气温是柴达木盆地湿润指数的主要影响因子。此外,湿润指数与北半球极涡面积和强度及亚洲区极涡面积和强度关系密切,相关系数分别为-0.46、-0.36、-0.49、-0.47,均通过99%的显著性检验。     

1960-2008年黑河流域地表干湿状况的时空变化分析

利用1960-2008年黑河流域16个气象站的逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算最大可能蒸散量,进而计算该流域的湿润指数,对地表干湿状况的时空变化特征及其主要影响因素进行分析。结果表明：黑河流域及其上、中、下游地区的湿润指数总体呈上升趋势,地表湿润状况有所改善,且湿润指数的年际波动性较明显,变异系数分别为14.97%、13.63%、25.47%、37.72%。除下游地区外,夏季的湿润指数变化速率最快,冬季的变化速率最慢;春季,黑河流域地表以变干趋势为主,其他季节均以变湿趋势为主。影响黑河流域地表干湿状况的主要因素是降水量,其他气候因子的变化对地表干湿状况起增强或削弱作用。     

气候变化对我国北方农牧交错带空间位移的影响

北方农牧交错带地理位置特殊,脆弱性、敏感性是其主要特点。气候变化背景下我国北方农牧交错带范围也发生了相应变化。文中参考已有的界限指标,结合北方农牧交错带及其周边地区(11个省、自治区及直辖市)208个站点1961-2010年的降水资料,确定新的界限指标划定北方农牧交错带的边界,并讨论其界限移动情况。经分析,北方农牧交错带大部分地区降水量呈减少趋势,气候变化对东部降水量影响较为明显,农牧交错带范围向东南方向移动,且南界移动幅度大于北界;北部西界向西移动约2个经度;同时我国北方农牧交错带范围增加约3.5×104Km2,这一变化趋势与实际土地利用模式下农牧交错带移动情况相反,因此当前农牧交错带地区的土地利用方式不利于该地区生态环境的可持续发展,使该地区生态环境问题更加严重。     

近50年东北地区的气候变化事实检测分析

采用国家基准气候站和基本气象站的地面资料,系统地分析了中国东北地区1956年以来近地表主要气候要素演化的时间和空间特征。结果表明:东北近50 a来年平均气温变暖幅度约为1.5℃,增温速率接近0.3℃/(10 a),比北半球和全国同期平均增温速率明显偏高。气温增暖主要发生在最近的20余年。1956年以来东北平均降水量呈略减少趋势,降水变化的空间特征明显而相对稳定,黑龙江的漠河、内蒙古的海拉尔、赤峰的个别地区呈略增加以外,其他大部地区呈减少趋势,尤其黑龙江东部、吉林西部以及辽宁东南部地区降水减少明显。在降水量减少的同时,降水日数也同时减少。分析还发现,近50 a来东北平均的日照时数、平均风速、蒸发量、相对湿度等气候要素均呈显著下降趋势。各不同的气候要素都存在着年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素进行了突变检测,发现年平均气温在1988年发生了明显突变,气温突变首先是以最低气温突变开始的,说明气候变暖是以最低气温变暖开始的。降水量在1961年发生突变,降水量由多减少;降水日数在1994年发生了由多转少的突变;日照时数突变发生在1978年,之后日照时数呈变少趋势。     

北方旱作农区农业气候资源时空变化特征

利用北方旱作农区317个气象台站1961—2010年地面气象观测资料,分析和比较了1961—1990年(时段Ⅰ)和1991—2010年(时段Ⅱ)农业气候资源变化特征。结果表明：全区日照时数总体呈降低趋势,时段Ⅱ较时段Ⅰ平均减少了92.9 h;研究区域近50年年降水量变化呈现西部增加东部减少的特征;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ研究区域年均气温增加了0.97℃,高于全国平均水平,日平均气温稳定通过0℃、10℃的持续日数普遍呈增加趋势,喜凉作物生长期内≥0℃积温和喜温作物生长期内≥10℃积温分别平均增加198.6℃·d和197.3℃·d;研究期间全区气候变化西部地区总体呈暖湿趋势,东部地区总体呈暖干趋势。     

东北地区主要树种分布与气候的关系

根据东北地区树种分布资料和气象资料,计算了东北地区50种主要树种的Kira温暖指数(WI)、温暖指数的全范围和最适范围以及徐文铎提出的湿度指数(HI)。建立了东北地区气候因子与树种地理分布的回归模型,并对气候因素与树种地理分布的相关关系进行了分析。综合50种主要树种的水热指标值,将其划分为寒温湿润型,寒温潮湿型,中温耐旱型,中温湿润型,中温潮湿型,暖温耐旱型和暖温湿润型7个Kira水热指标分布类群,论述了东北地区主要树种沿热量和水分梯度的分布格局。     

基于Holdridge分类系统的东北地区主要树种的水热分布类群

根据东北地区树种分布资料和233个气象站资料,利用Holdridge生命地带分类系统计算了东北地区50种主要树种的Holdridge生命地带分类系统的年生物温度(BT)、可能蒸散(APE)、年降水量(PREC)和可能蒸散率(PER)。构建了Holdridge指标与树种分布的纬度、经度和海拔高度的回归模型,定量的分析了东北地区树种分布的气候规律。综合年生物温度(BT)和可能蒸散率(PER)两个气候指标将50种主要树种划分为8个水热指标类群,分别为寒温耐旱型、寒温湿润型,寒温潮湿型,中温耐旱型,中温湿润型,中温潮湿型,暖温耐旱型和暖温湿润型。     

Changes in terrestrial surface dry and wet conditions on the Loess Plateau(China) during the last half century

This paper,using a revised Penman-Monteith model,computed the terrestrial surface humidity index of the Loess Plateau(China) based on climatic factors of monthly mean temperature,maximum temperature,minimum temperature,relative humidity,precipitation,wind speed and sunshine duration observed on the plateau from 1961 to 2008.The temporal-spatial distribution,anomaly distribution and sub-regional temporal variations of the terrestrial surface dry and wet conditions were analyzed as well.The results showed a decreasing trend in the annual average surface humidity from the southeast to the northwest in the research area.Over the period of 1961-2008,an aridification tendency appeared sharply in the central interior region of the Loess Plateau,and less sharply in the middle part of the region.The border region showed the weakest tendency of aridification.It is clear that aridification diffused in all directions from the interior region.The spatial anomaly distribution of the terrestrial surface dry and wet conditions on the Loess Plateau can be divided into three key areas:the southern,western and eastern regions.The terrestrial annual humidity index displayed a significantly descending trend and showed remarkable abrupt changes from wet to dry in the years 1967,1977 and 1979.In the above mentioned three key areas for dry and wet conditions,the terrestrial annual humidity index exhibited a fluctuation period of 3-4 years,while in the southern region,a fluctuation period of 7-8 years existed at the same time.     

近50年东北地区极端温度变化趋势

采用东北地区129个气象站1961-2009年的逐日最高、最低气温资料,对东北地区极端最高(低)气温及极端高(低)温日数的变化趋势进行分析。结果表明:东北大部分地区年极端最高气温和年极端最低气温均呈升高趋势,且后者比前者显著,气候倾向率分别为0.9℃/10a和0.1℃/10a;除中部部分地区外,东北地区年极端高温日数随时间变化呈增多趋势,平均每10a增加0.8天;年极端低温日数则主要以减少趋势为主,速率为4.7天/10a。近50年中,东北年极端最高气温和年极端高温日数均无显著突变点,年极端最低气温和年极端低温日数都在1982年发生显著突变。     

基于FY-3D/MERSI数据的东北地区干旱监测方法研究

干旱是影响东北地区粮食安全的主要农业气象灾害之一,遥感技术是一种可便捷进行大范围干旱监测的手段。针对目前遥感干旱指数在作物生长发育过程中监测干旱的局限性和适用性等问题,以东北地区玉米和大豆等主要大田作物发育期为切入点,基于FY-3D/MERSI卫星遥感数据和地面土壤相对湿度实测数据,开展不同作物发育阶段干旱监测指数适用性分析,结合径向基神经网络方法,构建全时期和分时期土壤相对湿度反演模型,利用实测土壤相对湿度数据开展精度验证与对比分析。结果表明：风云三号MERSI传感器数据在干旱监测中具有可行性,表观热惯量(ATI)在低植被覆盖或裸土时效果较好,适用于作物冻土期、裸土期和播种～拔节期;水分指数(WI)适用于播种～拔节期、拔节～抽雄期和成熟期等植被生长时期;分时期土壤相对湿度反演模型精度高于全时期土壤相对湿度反演模型,前者监测精度在80.0%以上,比全时期模型精度提高了10%～25%,尤其在冻土期(3月),分时期模型反演精度达到了92.6%。基于作物生长时期和形态差异,选择最适宜遥感干旱指数建立分时期土壤相对湿度反演模型,提高了干旱监测的准确性和可靠性。