西藏高原地温对气温变化的响应

选取1971-2013年西藏西部、中部和东部8个气象站的浅层(5、10、20cm)地温和较深层(40、80cm)地温以及气温逐月的观测资料,采用气候倾向率法、Mann-Kendall(M-K)检验等方法,分析近43a西藏年、季平均气温,年、季平均地温,年平均地气温差的变化趋势以及地温与气温的气候突变关系,并对21世纪地温的变化趋势进行预估。结果表明:(1)各研究站点年平均浅层地温均呈显著上升趋势(P0.05),其中藏西部和藏中部比藏东部增温显著;各季节几乎地温上升显著,其中冬、春季升幅显著高于夏、秋季。(2)年、季深层地温除昌都无显著变化外,其余站点几乎均呈显著上升趋势(P0.05),其中狮泉河、日喀则、拉萨各季深层地温升幅显著高于同期浅层地温,而泽当和昌都各季深层地温升幅低于同期浅层地温。(3)研究地温对气温的响应发现,研究期内藏西部的狮泉河浅层年地气温差小于深层,藏中部的日喀则和拉萨浅层年地气温差20世纪90年代前大于深层,90年代后接近或小于深层;藏东部的昌都浅层年地气温差在80年代中期前小于深层,80年代中期后大于深层。各土层年平均地温与年平均气温均呈极显著正相关,不同土层年地温间也呈极显著正相关(P0.01)。(4)西藏21世纪地温随着气温显著升高,藏西部和藏中部增温幅度整体高于藏东部。年均地温高于气温,且其升温幅度大于气温,气温升高,地温增加,预估至21世纪末,昌都、拉萨、波密地温水平将分别达到偏南的八宿、泽当和察隅现有地温水平,相当于所有站点南移近1个纬度。     

淮北南部区地温变化及其对气温变化的响应

利用五道沟实验站1964～2018年55年实测地温及气温资料,采用线性倾向估计、MK检验、SR检验和累积距平,系统分析该区域地温的时间演变规律及对气温变化的响应。结果表明:20世纪80年代至今,浅层地温的年代变化一致,呈逐年代升高趋势,深层地温的年代变化存在差异,呈波动式上升,且上升幅度小于浅层地温;不同季节地温的变化趋势性存在差异,0～160 cm地温春、冬季显著上升,夏季除5 cm深处外显著下降,秋季只有80 cm、160 cm深处地温呈显著下降趋势,320 cm深处地温春、冬季下降趋势非常显著,夏、秋季无明显趋势;不同深度、不同季节地温对气温变化的响应存在差异,0～80 cm地温对气温变化的响应较敏感,320 cm地温不受气温变化的影响,春、冬季地温对气温变化的响应较为敏感,而夏、秋季则不敏感。     

石羊河流域中下游浅层地温变化及其对气温变化的响应

为合理指导农业生产、保护生态环境以及揭示地温对气候变化的响应程度。利用石羊河流域中游(武威)和下游(民勤)气象站1961—2013年日浅层地温(0、5、10、15、20 cm)及年气温观测资料,采用气候统计学分析方法,对石羊河流域中、下游浅层地温时间演变和极值特征以及其与气温的关系进行了系统分析。结果表明:石羊河流域中、下游年代、年浅层地温呈显著上升趋势,气候倾向率均通过了α=0.01显著性水平检验。年浅层地温的时间序列均存在着4~6 a的准周期变化,并发生了突变。各季节浅层地温也呈上升趋势,气候倾向率为:春季夏季秋季冬季,浅层地温的月变化比较一致,7月为一个明显高峰,1月为一个明显低谷。石羊河流域中、下游年平均气温呈显著升高趋势,年浅层地温与年气温呈极显著正相关,其相关系数均通过了α=0.001显著性水平检验。中、下游年气温与年浅层地温具有相同的周期变化,气温的年变化对浅层地温的年变化具有显著正作用,浅层地温的升高可能是对气温升高的响应。     

石羊河流域中下游浅层地温变化特征及其对气温变化的响应

为了合理指导农业生产、保护生态环境以及揭示地温对气候变化的响应程度。利用石羊河流域中游（武威）和下游（民勤）气象站1961～2013年日浅层地温（0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm）及年气温观测资料,采用气候统计学分析方法,对石羊河流域中、下游浅层地温时间演变和极值特征以及其与气温的关系进行了系统分析。结果表明：石羊河流域中、下游年代、年浅层地温呈显著上升趋势,气候倾向率均通过了α=0.01显著性水平检验。年浅层地温的时间序列均存在着4～6 a的准周期变化,并发生了突变。各季节浅层地温也呈上升趋势,气候倾向率为：春季＞夏季＞秋季＞冬季,浅层地温的月变化比较一致,7月为一个明显高峰,1月为一个明显低谷。石羊河流域中、下游年平均气温呈显著升高趋势,年浅层地温与年气温呈极显著正相关,其相关系数均通过了α=0.001显著性水平检验。中、下游年气温与年浅层地温具有相同的周期变化,气温的年变化对浅层地温的年变化具有显著正作用,浅层地温的升高可能是对气温升高的响应。     

近49年德州浅层地温的变化特征分析

采用德州气象站1961-2009年0-20cm各层逐月平均地温、降水量和平均气温,研究了近49a德州浅层平均地温的变化特征及与降水和气温的关系。用九点二次平滑技术来滤除要素序列的年代际变化趋势。结果表明:浅层各季节平均地温均呈升高趋势,升温速率为0.22～0.485℃/10a,春季和秋季最大,夏季最小;各层年平均地温20世纪60年代-90年代中期为偏冷阶段,90年代中后期至今为偏暖阶段;气温升高及降水减少是影响地温上升的主要原因。研究结果对于合理利用气候资源,适当调整种植区划和合理安排农业生产布局具有参考价值。     

地面温度与气温关系的统计分析

运用气象统计学和气候学的原理和方法 ,分析北京市海淀地面气象观测站 195 5～ 1999年的逐日平均气温资料和 1981～ 1999年逐日地面温度资料 ,建立了以气温为基础的地温预测模型 ,并探索地气温差的年变化规律。结果表明 :夏半年地面平均温度高于气温 ,冬半年相反 ;农作物生长季 (3～ 10月 )平均地气温差为 2 0℃ ,年平均地气温差 0 9℃ ;地气温差 6月中旬最大 ,为 4 9℃ ,12月下旬最小 ,为 - 2 7℃ ,与辐射的最大值及最小值出现时间基本一致。用地温预测模型估算 1999年作物生长季逐日地温 ,相对误差 <2 9%。     

新疆喀什市深层地温的变化特征分析

利用喀什市1981-2010年0.8、1.6和3.2m逐月平均地温资料,计算各深层地温气候趋势系数和气候倾向率,并对其变化规律进行研究。结果表明:(1)近30a来,喀什市各深层地温的年均值呈明显的阶段性特征,1984-1992年呈极显著下降趋势(P0.01),1996-2004年呈极显著上升趋势(P0.01),全分析期各层地温线性变化趋势不显著。季节变化上,各深层平均地温在冬、春季均呈不显著上升趋势,夏季和秋季各层地温均呈下降趋势,其中0.8m土层在夏季(P0.01)、1.6m土层在秋季(P0.05)分别达到极显著和显著下降水平。(2)年代际变化上,20世纪80年代各层平均地温均高于90年代和21世纪初10a。(3)气温的变化是影响深层地温变化的主要因素之一,气温与各深层地温之间呈正相关关系;降水对深层地温也有一定影响,深层平均地温较低与降水量的增加有关。(4)Mann-Kendall突变检验表明,喀什市0.8、1.6m深层地温年均值在1985年和2009年发生了突变,3.2m深层地温年均值在1985年和2008年发生了突变。研究结果可为指导喀什农业生产、应对气候变化提供科学依据。     

疏勒河流域最高、最低气温变化规律

为探讨流域极端气候事件的演变规律,基于疏勒河流域瓜州站、玉门站和敦煌站1951—2018年月气温极值数据,采用线性倾向、滑动平均等方法分析了疏勒河流域气温年、季极值变化特征、突变特征以及周期特征。结果表明:(1)年极值气温变化均呈上升趋势,年最高和最低气温分别以0.06℃/10 a和0.27℃/10 a的速率上升,但年最低气温上升趋势较年最高气温显著;(2)季最高气温变化均呈上升趋势,倾向率排序表现为冬季(0.36℃/10 a)>春季(0.23℃/10 a)>夏季(0.07℃/10 a)>秋季(0.01℃/10 a),且各季呈现不同波动变化趋势;(3)季最低气温均呈现上升变暖趋势,倾向率排序表现为秋季(0.53℃/10 a)>春季(0.39℃/10 a)>冬季(0.24℃/10 a)>夏季(0.19℃/10 a),且各季呈现不同的波动变化趋势;(4)流域年最高气温和年最低气温突变时间分别为2011年和1961年。(5)年最高气温和年最低气温的第一主周期均为58 a。总的来说,疏勒河流域的气温在未来几年还会持续升高。研究成果对于全面认识疏勒河流域气候变化特征、合理开发利用水资源具有一定的现实意义。     

锡林浩特市日照时数的气候变化特征分析

利用锡林浩特市50a(1961-2010)日照时数以及总云量、低云量、降水量和水汽压等资料,采用气候倾向率分析其变化趋势,利用滑动T检验法和累积距平结合的方法进行突变分析,并根据各气象要素的年、季变化趋势及其与日照时数变化趋势的对应关系对日照时数变化原因进行分析。结果表明,锡林浩特市年日照时数呈极显著增加趋势(P<0.01);从年代际变化看,20世纪60-90年代,年均日照时数呈持续增加趋势,90年代达到最大,进入21世纪后,年均日照时数则明显减少;四季中夏季日照时数呈极显著增加趋势(P<0.01)。各季日照时数偏少期为20世纪60-70年代,偏多期为80年代-21世纪初;各月日照时数均呈波动上升趋势,增加最多的为8月;年日照时数在1985年发生了由少到多的突变,季日照时数发生突变是导致年突变的原因,尤以春季和夏季最为显著;云量是决定日照时数增加的重要原因之一,日照时数增加还与夏季、冬季水汽压以及夏季和秋季降水量密切相关。     

洱海流域近59年水资源的多时间尺度分析

以分析洱海流域地区水资源的时序变化特征为研究目标,利用国家气象局整编的大理气象站气象资料(1951-2009年),用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量,分析了近59a来洱海流域地区降水和蒸散量的变化特征,并分析计算了相应的降蒸差及其演变特征。结果表明:(1)各年代降水量呈现了一个先减少后增加的变化规律,春季降水量有显著上升趋势,线性倾向值为13.6mm/10a,夏季各年代降水量呈现了一个先减后增加的变化规律,秋季降水量大体经历了"少-多-少"的变化过程,年降水量发生的两次突变都是由少雨期到多雨期,春季、夏季和冬季降水发生了明显的突变,春季和冬季突变后进入多雨期,而夏季进入少雨期;(2)年蒸散量在波动中有减少的趋势,达到7.8mm/10a,春季、夏季和冬季的蒸散量呈现波动变化特点,最近10a呈现显著减少的趋势,秋季的蒸散量呈现显著的减少趋势,达3.0mm/10a。年蒸散量和春季蒸散量存在明显的突变现象,但不是在同一时期发生,目前都处于低蒸散期;(3)年内降水量和降蒸差的逐月变化趋势基本相同,但月间分布不均衡,蒸散量逐月变化趋势呈现5月为最大值的近似单峰抛物线的线型分布;(4)未来本地区冬、春、秋季节干旱依然存在,影响作物尤其是坡耕地玉米和冬季大蒜的正常生长和发育。     

基于相对湿润指数的贵州省气象干旱时空变化特征研究

为探究贵州省各区域干旱发生频率、强度及不同等级干旱的时空分布特点,基于贵州省17个气象站1981—2019年逐日气象数据,利用相对湿润指数,同时结合Couple二维分布函数,探讨了干旱强度和干旱频率的联合、条件概率特征,以揭示贵州省气象干旱的时空分布规律。结果表明:(1)贵州省1981—2019年气象干旱强度呈减弱—增强趋势,整体上呈减弱的趋势,干旱频率呈上升趋势。(2)贵州省年与季尺度发生干旱强度在空间上分布有所不同,季尺度中,冬旱强度最强,秋旱和夏旱次之,春旱强度较弱;(3)年及冬、春季节干旱频率在空间上呈西高东低的分布格局,夏、秋季节分布较为一致; 季尺度中,干旱频率呈冬季最高,春、秋季次之,夏季最低;(4)在干旱联合特征中,季尺度的联合特征值呈春季>冬季>秋季>夏季,在各季节干旱强度的条件下,各季节干旱频率的条件概率特征值表现为夏季>秋季>冬季>春季。综上,贵州省气象干旱强度逐渐降低,干旱频发,呈春旱高频率、高强度,夏旱低强度、高频率。     

温带针阔混交林内温度和水汽压垂直梯度变化特征

应用长白山针阔混交林2003-2005年空气温度和水汽压梯度观测资料,以4、7、10和1月分别代表春、夏、秋和冬季,分析不同季节典型晴天条件下林内气温、水汽压的垂直分布规律及其日变化特征,以冠层顶部的气温和水汽压为本底值构建林内气温和水汽压随观测高度变化的廓线函数,分析其变化特征。结果表明:(1)林内各观测高度的气温均具有单峰曲线形式的日变化特征,最高值出现在15:00左右,最低值出现在日出前,林内各高度气温日较差以秋季最大,冬季最小,各季气温日较差均随高度的增加而减小;(2)在春、秋和冬季,林内气温表现出随高度增加而升高的趋势,且具有明显的日变化规律,在正午前后林内气温的垂直梯度较小,甚至表现出气温随高度增加而减小的趋势,而其它时刻林内气温的垂直梯度较大,在夏季,各个时刻林内气温均随观测高度的增加而升高;(3)不同季节林内水汽压的日变化特征不同,春、秋和冬季各观测高度水汽压皆呈单峰曲线的分布规律,而夏季则呈双峰曲线形式的日变化规律;(4)同一时刻不同季节林内水汽压垂直分布规律存在显著差异,而同一季节不同时刻的水汽压垂直分布廓线形状相似,夏季林内水汽压随观测高度增加而降低的规律明显,其它季节水汽压的垂直梯度则较小;(5)林内气温和水汽压垂直分布廓线均近似满足对数曲线规律。     

近50年长三角地区季节的气候变化特征

根据长三角地区31个站点1961-2010年逐日气温资料,按照国家标准进行季节划分,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、等值线等方法对季节的时间变化趋势和空间分布特征进行研究。结果表明,时间变化上,长三角地区夏季长度有极显著的增加趋势(P0.01),春、夏两季的起始日期有显著的提前趋势(P0.01和P0.05)。空间分布上,春、秋季节长度由内陆向沿海增加,夏季长度由北向南递增,冬季长度由北向南递减。四季长度变化趋势的空间结构为:春、夏季以延长为主,秋、冬季主要表现为缩短,其中夏季长度的延长最为显著(P0.01)。四季起始时间空间分布为:春、夏季南部入季早,秋、冬季北部入季早;起始时间变化趋势的空间结构为:春、夏季为一致的提早趋势;秋、冬季以延后为主。     

黔东南地区各季节极端干期的变化特征分析

利用贵州省黔东南地区16个地面气象观测站1961-2009年逐日降水资料,分别统计四季最大连续无雨日数（日降水量〈0.1mm）的时间序列,采用正交函数分解（EOF）、Mann-Kendall突变检验、线性倾向估计等方法,分析各季极端干期日数的空间结构和时间演变规律。结果表明：黔东南各季节极端干期日数的时空分布存在较大差异,极端干期日数最多出现在秋季,最少是春季,夏季北部多,春、秋季南部多,冬季南北部多,西部四季相对较少,年内非均匀性特征非常显著;在大尺度天气系统控制下,各季节极端干期日数事件的步调基本一致,而中东部发生异常的频次较高,不同季节的天气系统对黔东南各区域的影响具有明显的局地性和阶段性;近49a中各季节出现极端干期日数典型多的年份比典型少的年份多;进入21世纪以后,春、秋、冬季的极端干期日数均表现为显著的增多趋势,而夏季的变化不明显。     

气候变化背景下淮河流域干旱演变特征

[目的]淮河流域是我国主要的粮食生产基地,明晰流域内干旱演变特征及其极端性对科学开展旱灾防御治理具有重要作用。[方法]基于淮河流域1971—2015年降水数据,计算3个月时间尺度的标准化降水指数(SPI),结合反距离权重空间插值法、气候倾向率、游程理论对干旱时空演变特征及其特征变量进行了分析。[结果](1)四季中,春、秋季呈干旱化发展趋势,且秋季速率明显大于春季,夏、冬季呈湿润化趋势,夏季速率大于冬季。(2)全区各季平均干旱频率均在30%左右。空间上,春季流域北部湿润化,南部干旱化;夏季流域北部干旱化,南部湿润化;秋季大部分地区气候倾向率为负值,正值区仅在江苏北部出现;冬季大部分地区呈湿润化趋势。(3)干旱特征变量中,干旱历时与干旱次数的空间分布特征相反;烈度峰值高值区与干旱历时、干旱烈度在流域东北部空间分布较为一致;流域东南部烈度峰值高值区较干旱历时和干旱烈度向东南部略有偏移。[结论]流域内秋季干旱化趋势明显,冬季呈湿润化发展,春夏季干旱演变存在地区差异,区域内干旱呈现极端化发展趋势。     

中国亚热带干旱多尺度时空格局及演变趋势

为探讨不同时间尺度下中国亚热带区域干旱的时空特征,利用1 km气象数据计算1959—2019年亚热带区域标准化降水蒸散发指数(SPEI),并且结合干旱线性变化趋势、影响范围、强度及频率,分析了不同时间尺度(1月、3月、6月、12月)下中国亚热带区域干旱的时空特征。结果表明:(1)干旱时期主要集中在2004—2014年,干旱化区域空间上呈现明显的东西对比,时间尺度上秋季的干旱化趋势最为显著;(2)各时间尺度的干旱影响范围都处于不断波动上升的趋势,尤其是在1995年之后,干旱影响范围上升趋势尤为明显;(3)季节和干湿季较大干旱强度零星分布在亚热带西南部及湖南、江西等省,年际较大干旱强度则主要集中在亚热带东南部;(4)秋季发生干旱的频率最高,年际发生中度及以上干旱频率最高,春季高频中度及以上干旱频率集中在四川、西藏等地,秋季和年际主要集中在四川、重庆和贵州的交界处,夏季、冬季以及干湿季则零星分布在亚热带各省份。综上,亚热带总体呈现干旱化趋势,季节、干湿季和年际尺度的干旱影响范围时间序列变化趋势较为相似,但干旱强度和干旱发生频率在空间上存在一定差异。     

海岸基干林带木麻黄蒸腾速率和水分利用效率的动态变化特征

采用Li-6400便携式光合系统,观测福建东山岛海岸基干林带木麻黄的蒸腾作用和水分利用效率在不同时间尺度上的动态变化。结果表明：1）基干林带木麻黄的蒸腾速率日动态为单峰曲线,湿季峰值出现在12：00,干季峰值出现在14：00,日均值湿季（1.33 mmol/（m2·s））〉干季（1.022 mmol/（m2·s））,湿季蒸腾速率的日变化与气温和光合有效辐射呈显著正相关,干季与气温和气孔导度呈显著正相关;2）蒸腾速率的季节动态为单峰曲线,6月最高,1月最低,不同季节蒸腾速率的平均值为夏季（1.74 mmol/（m2·s））〉春季（1.28 mmol/（m2·s））〉秋季（1.24mmol/（m2·s））〉冬季（1.06 mmol/（m2·s））,蒸腾速率的季节变化与气温、光合有效辐射和叶面水气压亏缺呈显著正相关;3）水分利用效率日动态为单峰曲线,湿季日变化较小,干季日变化较大,干季上午的水分利用效率高于湿季,水分利用效率的季节变化为双峰曲线,峰值分别为9月和1月。可见,在水分条件较好时,木麻黄具有较高的蒸腾作用和水分利用效率,在水分条件较差时,木麻黄可通过降低蒸腾作用,提高水分利用效率来维持生长,对水分变化具有较强的适应性。     

塔里木河下游绿洲灌区土壤盐渍化特征及季节性变化规律

[目的]研究典型绿洲灌区土壤盐渍化特征和季节性变化规律,为农业生产调控提供理论依据。[方法]运用GPS定位技术在塔里木河下游三十一团灌区不同季节进行调查与采样,并结合室内样品测定结果,对该区土壤盐分含量和各盐分离子含量进行经典统计分析和地统计学分析。[结果]研究区土壤的pH值范围在8.09～8.24之间,不同季节之间的差异不大,土壤呈碱性。土壤盐分含量受季节影响明显,在不同深度均表现为:秋季冬季春季夏季。不同季节下各深度的土壤中主要离子均相同,土壤盐分组成中阴离子主要为SO■和Cl~-,阳离子主要为K~+和Na~+,土壤盐分类型春季和秋季以硫酸盐型为主,冬季以氯化物—硫酸盐型为主。秋季与冬季的土壤盐分含量随着土层深度的增加逐渐减小,总体呈表聚型,春季与夏季的土壤盐分含量随着土层深度的增加呈先减小后增大的趋势,总体呈底聚型。春季根域层(0—60 cm)土壤的盐分在东南部的含量较高,西北部的含量较低,而深层(60—100 cm)土壤盐分在东南部的含量较底,西北部的含量较高,夏季土壤盐分整体较底,且水平分布较为一致。秋季、冬季土壤盐分的高值区都出现在研究区的西南方向,靠近塔里木河,原始保留地和荒地较多的区域。[结论]三十一团灌区土壤盐分的周年变化总体表现为秋季、冬季积盐,春季、夏季脱盐,土壤盐分的水平分布主要受土地利用类型、地形因素以及与水源位置距离的影响。     

近55年来河西走廊荒漠绿洲区季节开始日及其长短变化特征分析

利用河西走廊荒漠绿洲区的4个气象站点1955—2009年日平均气温资料,采用5d滑动平均、气候倾向率和滑动t检验等方法,分析其四季开始日及其长度的变化特征。结果表明:近55a来,河西走廊荒漠绿洲区四季开始日主要表现为春、夏和秋季提早,冬季推迟的变化趋势,并以夏季提早最显著。平均四季长短变化特征为:冬季>夏季>春季>秋季。突变分析表明:春季在1969年和2001年发生了突变,夏季在1970年和1998年发生突变,秋季在1985年发生突变,冬季在1987年发生了突变;秋冬季发生突变的时间较春、夏两季较早。显然,秋冬季对气候变化的响应更敏感。     

典型喀斯特聚集区不同地貌类型干旱时空特征

为探究西南典型喀斯特聚集区不同地貌类型干旱时空特征,研究选取贵州省作为研究区,基于贵州19个气象站点1951—2020年的气象数据,利用SPI指数、M-K突变检验等方法研究贵州近70 a降水与气温在不同时间尺度变化规律,探讨不同地貌分区干旱的年、季时空尺度耦合特征。结果表明：(1)贵州近70 a的年均降水量整体呈缓慢下降趋势、气温呈现上升的趋势。(2)不同地貌分区干旱情况差异较显著,其中非喀斯特和峰丛洼地地貌背景下干旱呈现微弱上升趋势,其他分区干旱均呈下降趋势。(3)各分区在夏、秋季干旱指数均呈减少态势,冬季干旱指数呈增加态势。除岩溶高原和岩溶断陷盆地外,春季其他地貌分区旱情均呈加剧趋势。旱情加剧程度最大出现在岩溶槽谷春秋季和岩溶断陷盆地夏冬季,旱情加剧程度最小出现在非喀斯特地区的夏秋季和岩溶高原地区冬春季。(4)岩溶槽谷和非喀斯特的SPI12均值无明显突变点,岩溶峡谷的SPI12值在1987发生突变,岩溶高原和峰丛洼地分别在2002年和2019年前后发生显著性跳跃,岩溶断陷盆地在置信范围内发生三次突变。综上,研究结果可以为同类型干旱防灾减灾提供一定的参考依据。