1981-2019年鄱阳湖流域潜在蒸散变化特征及气候成因分析

为探明鄱阳湖流域潜在蒸散的变化特征,揭示不同季节潜在蒸散趋势差异及其气候成因,该研究基于1981-2019年鄱阳湖流域74个气象站点的逐日气象资料,利用Penman-monteith公式计算各站点逐日潜在蒸散量(ET_0),结合敏感性-贡献率法,分析了1981-2019年鄱阳湖流域ET_0在年、季尺度上的变化趋势及其主导气候因子。结果表明:1)1981-2019年鄱阳湖流域年尺度ET_0具有先降后升的特点,21世纪以前呈下降趋势,进入21世纪后下降趋势减弱,并在21世纪头10年后半段转为上升趋势。整体上,鄱阳湖流域ET_0呈显著增加趋势(1.50mm/a,P0.05),其中春季增加速率最快(0.81mm/a,P0.05),秋季次之(0.64mm/a,P0.05),冬季和夏季分别呈不显著增加和下降趋势(P0.05);2)最高气温升高是年均ET_0和春、秋季ET_0增加的主导因子,冬季ET_0增加的主导因子为最低气温的升高,而辐射下降是夏季ET_0下降的主导因子;3)不同气象要素贡献率的年代际变化分析表明,鄱阳湖流域年均ET_0由降转升的原因是2000年以后气温增加的正贡献超过风速和辐射下降的负贡献。该研究对鄱阳湖流域农田水分管理和季节性干旱监测具有重要意义。     

鲁中地区参考作物蒸散量时空变化特征及主要气象因子的贡献分析

基于1980-2014年鲁中地区气象资料,采用Penman-Monteith模型计算该区域近35a的参考作物蒸散量（ET0）,分析不同时间尺度ET0及主要气象因子的时空变化规律,并利用基于敏感系数的贡献率法探讨主要气象因子对不同时间尺度ET0变化的贡献。结果表明：鲁中平原地区近35a年ET0平均值为1165.8mm,山区为1144.6mm,均呈减少趋势,且平原减少趋势极显著,其气候倾向率为-22.2mm·10a-1（P＜0.01）;季节ET0平均值由多到少依次为夏季、春季、秋季和冬季,春季呈增加趋势,其它季节呈减少趋势;6月是ET0最大的月份,1月为最小的月份,其年内分布呈抛物线状;各时间尺度ET0变化主要空间分布基本同步。年、季ET0对相对湿度的变化最敏感,且呈增加趋势,月ET0对主要气象因子变化的敏感性随月份呈现不同规律,3-6月、9-10月的最敏感气象因子为相对湿度,1-2月、11-12月为风速,7-8月为日照百分率。从主要贡献率看,年ET0变化的主要贡献因子为风速,各季、月ET0变化的主要贡献因子不一,但平原和山区两种地形同一时段主要贡献因子基本一致,4个主要气象因子的总贡献率基本能解释各时间尺度ET0变化的原因。     

不同时间尺度下华北平原干湿气候时空变化及成因分析

利用华北平原62个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料以及同期降水量资料,基于Penman-Monteith方法计算的参考作物蒸散量(ET_0)研究近54a研究区干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析气候变化背景下主要气象因子对ET_0的影响,对干湿气候变化的成因进行探讨。结果表明:华北平原在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)半干旱区和半湿润区的分界线呈东扩和南移,半干旱区面积不断扩大,湿润区面积变化不明显;研究区1961-2014年ET_0呈显著下降趋势,空间差异大,河南和山东部分地区由于ET_0下降趋势大于降水量减少趋势,气候变湿润;鲁东、天津、河北东部地区降水量减少且ET_0增加,干旱化趋势明显。就月尺度而言,降水量在7月和8月减少幅度最大,夏季ET_0减少幅度较大,5月和6月气候呈变湿趋势。ET_0对相对湿度的变化最敏感,各月导致ET_0变化的主要贡献因子不一,11月-翌年1月风速起主导作用,2月温度为主导因子,6-9月日照时数为主导因子,其它月份为相对湿度、风速等综合作用的结果。     

近50年庆阳市气候变化特征分析

以全球变暖为主要特征的气候变化已成为当今世界重要的环境问题,庆阳市是全球气候变化敏感的区域之一。为了探索环保新模式、推动人与自然和谐发展。利用庆阳市8个气象观测站1971 — 2020年连续50 a的气象资料,采用气候倾向率、累积距平、回归分析等方法,分析了庆阳市气候变化基本特征。结果表明,50年内庆阳市年平均气温呈上升趋势,平均升高速率为0.32 ℃/10 a,变暖幅度高于全球和全国平均水平;各季均增温明显,其中春季、冬季升温幅度最大,夏季、秋季升温幅度较小。年平均降水量呈波动增加趋势,平均增加速率为14.5 mm/10 a;各季变化趋势不一,夏季、秋季、冬季呈增加趋势,春季呈减少趋势。日照时数呈减少趋势,平均减少速率为24.6 h /10 a;春季为增加趋势,夏季、秋季、冬季为减少趋势,日照时数的季节变化与降水的季节变化呈显著负相关。整体气候由寒旱向暖湿转化,极端天气气候事件趋多趋强,与西北地区的气候变化趋势一致。     

气候变化背景下吉林省风蚀气候侵蚀力时空特征

利用吉林省50个气象站1961—2015年的观测资料,计算了吉林省不同区域的风蚀气候因子指数,并分析其变化特征及其影响因子。结果表明:风蚀气候因子指数C值从1月开始逐渐升高,在4月达到最高,7月最低。C值在季节变化上表现为春季冬季秋季夏季。全年尺度上,C值呈显著的降低趋势(p0.001),倾向率为-18.7/10a。春季、秋季和冬季C值降低趋势显著(p0.001),夏季C值降低趋势不显著。年代际变化上,C值在近5a最低。风蚀气候因子指数呈由西向东逐渐递减的空间分布,西部风蚀气候侵蚀力最强,中部次之,东部最弱。吉林省各站风蚀气候因子指数均呈降低趋势,降低最显著的站点主要分布在中部。风速是西部风蚀气候因子指数的主要气候影响因子,大风日数是中部和东部的主要气候影响因子。     

科尔沁沙地参考作物蒸散发估算及影响因子分析

为了准确评估区域气候干湿状况以及保护半干旱区生态环境,基于科尔沁地区草甸地、半流动沙丘、半固定沙丘、水稻地及玉米地5个典型景观类型2015—2018年日气象资料,通过FAO56 Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散发(ET_0),了解不同时间尺度上ET_0变化特征,并利用通径分析与指标敏感性分析相结合剖析了ET_0的驱动因素。结果表明:(1) 4年的年平均ET_0为1 051 mm,不同样地ET_0年值在922～1 257 mm波动,最大值出现在2017年;(2) ET_0季节变化表现为夏季春季秋季冬季;(3) ET_0月际变化呈抛物线型,3—10月贡献最大,占全年ET_0的80%以上;(4)通径分析中,气象因子对ET_0的通径系数表现为VPDRnu_2T_(max),直接作用系数最大为0.614,即VPD是影响ET_0最重要的因子;T_(max)对ET_0的间接作用最大,间接作用系数为0.936,且主要通过VPD路径对ET_0产生作用,间接作用系数为0.554;指标敏感性分析中,去除VPD后E由0.993减小为0.877,进一步说明ET_0对VPD的变化最为敏感。总体而言,VPD为科尔沁沙地参考作物蒸散发变化的主导因子。     

四川省潜在蒸散量变化及其气候影响因素分析

潜在蒸散(ET_0)是评价某一地区干旱程度的重要指标,在全球气候变暖趋势下,估计ET_0的变化对科学估算作物需水量,提高水分利用率具有重大意义。本文利用四川省1961-2014年151个气象站的气象资料,采用Penman-Monteith公式分3个区域(四川盆地、攀西地区和川西高原)计算ET_0,并对主要气象因子平均气温、相对湿度、日照时数、平均风速的相对变化率、敏感系数及其对ET_0贡献率的时空变化进行分析。结果表明:四川盆地和川西高原ET_0呈现微弱减少,而攀西地区则呈现一定的增加,其空间分布表现为:攀西地区和川西高原南部年ET_0为高值区,多在1000~1350mm,四川盆地的西南部年ET_0为低值区,多在651~900mm,从西南向东北呈现"高-低-高"趋势。各气象因子对ET_0的影响(对ET_0变化的贡献率)主要取决于敏感性和相对变化率两方面。3个区域ET_0对相对湿度的变化均表现最敏感,其敏感系数分别为-1.13、-1.40、-1.53。在主要气象因子中,在四川盆地和攀西地区,平均风速的多年相对变化率最大(-29.7%、-16.3%),川西高原则为平均温度(40.4%)。进一步分析得出,平均风速在四川盆地和川西高原对ET_0变化的贡献率最大,是主导影响因素,而在攀西地区则为相对湿度。     

洮河流域气候变化及其对水资源的影响

利用洮河流域气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候变化特征、水资源变化特征及其二者的关系,建立水资源气候模式。分析表明：洮河流域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-14．5～-4．6mm／10a之间,降水量递减以夏季降水量递减为主。气温年际变化趋势呈显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率在0．12～0．59℃／10a之间,增温率以冬季最大,年际变化趋势从20世纪70年代之后持续上升。年干燥指数变化呈显著上升趋势,年干燥指数变化曲线线性拟合倾向率在0．05～0．12／10a之间。近50年来洮河流域气候趋于暖干化。洮河流域水资源呈显著下降趋势,年际变化存在2～3,8～9,15a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关,与干燥指数呈显著负相关,降水量减少,干燥指数上升,导致水资源减少。     

新疆意大利蝗适生区的气候变化特征分析

选取新疆境内意大利蝗（Calliptamus italicus L.）适生区14个气象站1961-2013年月降水量及平均气温资料,采用线性回归和趋势分析方法,分南疆地区、天山山区和北疆地区3个气候区对近53a（1961-2013）降水量和气温变化特征进行分析.结果表明,（1）南、北疆地区年平均降水量均显著增加（P＜0.05）,南疆以夏季增加为主,北疆以冬季增加为主,天山山区年平均降水量高于南、北疆地区,但其53a来变化不显著;（2）3个区域年平均气温均极显著升高（P＜0.01）,南、北疆地区以冬季增温幅度最大,天山山区秋季增幅最大;（3）3个区域年平均最高气温均极显著升高（P＜0.01）,且均以秋季升幅最大;各区年平均最低气温均极显著升高（P＜0.01）,南北疆地区冬季增幅最大,天山山区夏季增幅最大,其最低气温增幅高于最高气温.在全球气候变暖背景下,意大利蝗适生区近53a气候总体呈暖湿趋势,气候格局的显著变化,会导致蝗虫地理分布格局及灾变规律的重大改变.     

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。     

近百年塔吉克斯坦潜在蒸散量时空分布特征

利用塔吉克斯坦百年逐月潜在蒸散量资料,以线性趋势分析、滑动平均、Mann-Kendall法、小波分析法以及Kriging插值法对潜在蒸散量的时空变化进行了分析。结果表明:(1)在时间变化上,塔吉克斯坦百年潜在蒸散量总体上呈微弱的减少趋势,气候倾向率为-1.25mm/10a,其中夏季的值最大,冬季的值最小;除了秋季和冬季以外的春季、夏季以及年潜在蒸散量都发生突变;年平均和春季潜在蒸散量都存在30a的准变化周期,夏季存在24a的准变化周期,秋季存在7a的准变化周期,冬季存在21a的准变化周期。(2)在空间变化上,塔吉克斯坦百年年平均和四季潜在蒸散量呈西部向东部递减的特征,年潜在蒸散量的变化范围为653.19~1 324.12mm,其中1901—1930年塔吉克斯坦大部分地区潜在蒸散量增加较为明显;而1991—2011年塔吉克斯坦大部分地区减少趋势最为明显。     

石河子地区冬小麦生育期需水量变化特征及其气候成因

[目的]探究作物生育期需水量的变化趋势及其与气象因子的关系,为气候变化下农作物灌溉排水决策提供理论基础。[方法]基于联合国粮农组织(FAO)推荐的参考作物蒸散计算方法和相关作物系数,利用石河子地区1954—2012年逐日气温、降水、日照时数、风速、相对湿度等资料,计算石河子地区冬小麦近59a作物需水量和灌溉需水量,并探究其气候趋势变化的影响。[结果](1)过去50a,石河子垦区冬小麦需水量总体呈增加趋势,越冬—返青期增势最为明显(气候倾向率为2.65mm/10a);拔节—抽穗期冬小麦需水量最大,为130.23mm。(2)灌溉需水量总体呈减少趋势,其中拔节—抽穗期灌溉需水量最大(平均值为88.65mm)且减少趋势最为明显(气候倾向率为-3.11mm/10a)。(3)气象因子对冬小麦不同生育期的需水量和灌溉需水量有很强的相关性,其中冬小麦生育后期需水量与气象因子有极强的相关性;气象因子中,降水对于灌溉需水量影响最大。[结论]气候变化下,石河子地区冬小麦作物需水量呈增加趋势,但降雨量的增加趋势下,灌溉需水量总体呈减少趋势。     

洮河流域气候变化及其对水资源的影响

利用洮河流域气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候变化特征、水资源变化特征及其二者的关系,建立水资源气候模式。分析表明:洮河流域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-14.5~-4.6 mm/10 a之间,降水量递减以夏季降水量递减为主。气温年际变化趋势呈显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率在0.12~0.59℃/10 a之间,增温率以冬季最大,年际变化趋势从20世纪70年代之后持续上升。年干燥指数变化呈显著上升趋势,年干燥指数变化曲线线性拟合倾向率在0.05~0.12/10 a之间。近50年来洮河流域气候趋于暖干化。洮河流域水资源呈显著下降趋势,年际变化存在2~3,8~9,15 a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关,与干燥指数呈显著负相关,降水量减少,干燥指数上升,导致水资源减少。     

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。     

黑龙港流域参考作物蒸散量的时序变化和分形特征

利用位于黑龙港流域的武强、深泽、饶阳、晋州、献县5站1957-2009年日最高气温、日平均气温、日最低气温、日平均相对湿度、日平均风速、日照时数资料,采用Penman-Monteith算法,计算各站不同时间尺度ET0,采用线性趋势分析法分析其趋势倾向,并应用滑动R/S分析方法研究该流域不同时间尺度ET0时间序列的分形特征。线性趋势分析显示,各站历史上自1957年以来的ET0年总值的气候倾向率在-33.81-10.79mm.10a^-1,即均呈下降趋势,但变化倾向率不同;各月ET0倾向率在-11.27-2.02mm.10a^-1,大多数为负值,其中5、6月份各站的下降趋势最大;春、夏、秋、冬季ET0倾向率为-15.87-1.30mm.10a^-1,且夏季各站之间的差异较大,尤以饶阳站与其他4站间的差异最大。气候要素倾向率的对比分析表明,5站参考作物蒸散量总体下降趋势的基本特征主要是由于风速下降、日照时数减少、日最高最低气温上升造成的;5、6月份下降趋势明显则主要是由于风速下降、日照时数减少、日平均气温上升减缓、相对湿度上升明显造成的;饶阳站与其他4站差异较大的主要原因在于2、3、11、12月风速下降和日照时数减少以及日最高最低气温上升趋势减缓、相对湿度和气压下降明显,以致这些月份的ET0倾向率大于0,形成秋季和冬季ET0倾向率大于0,年尺度ET0年际变化下降趋势不明显。R/S分析结果显示,5站全年和各季ET0时间序列的Hurst指数均大于0.5,相关系数均在0.98以上,分维数均小于1.5,说明各站全年和各季节ET0时间序列变化趋势在未来一段时间内具有持续性,即ET0在未来将呈较明显的下降趋势,这种趋势在除饶阳外的其他站月均有不同程度的表现。     

钟山县近59年日照时间气候变化特征分析

利用钟山县1958—2016年59年的日照时间资料,采用线性趋势分析等统计方法,分析钟山县日照时间的气候特征。结果表明:钟山县日照时间变化的总趋势为显著减少,倾向率为-44.0 h/10年。统计发现:秋季的减小速率最大,夏季次之,冬季的减小速率最小,春季次之。     

松嫩平原干旱变化特征及其对气候变化的响应

利用松嫩平原36个气象站点1961-2013年气象数据,选用相对湿润度指数作为干旱指标,探讨年尺度和季节尺度干旱的时空分布特征,并分析其与气候要素间的关系。结果表明:(1)从年尺度来看,1961-2013年松嫩平原年平均相对湿润度指数呈极显著递减(P0.01)趋势,说明干旱逐年加重,且中旱级别以上干旱的发生范围逐年扩大;(2)春季和秋季相对湿润度指数呈极显著递减趋势(P0.01),干旱加重的速度秋季大于春季,干旱范围存在扩大的趋势,近30a冬季相对湿润度指数呈显著递增趋势,存在干旱减缓和发生范围缩小的变化趋势。各季相对湿润度指数均呈现从西南向东北递增的变化趋势,西南部是重旱区域和高发生频率的重叠区;(3)相对湿润度与气温、太阳辐射呈负相关,与相对湿度、风速、降水量呈正相关。年尺度的相对湿润度与降水量、风速和气温呈极显著相关,各季相对湿润度与降水量、太阳辐射和相对湿度也表现出较强的相关性。     

海南岛参考作物蒸散量时空变化特征及成因分析

根据海南岛18个气象站1971–2010年逐日气象资料和Penman–Monteith模型计算各站ET0,利用线性回归和ArcGIS空间插值技术分析年和四季ET0的时空变化特征,并采用敏感系数和气象因子的相对变化率相结合的方法对年和四季ET0变化成因进行分析。结果表明：海南岛18个市（县）年ET0均值为1191.4mm,其空间分布,除夏季外,年和其余各季ET0大致呈由东北向西南递增的趋势。近40a海南岛18个市（县）年ET0的气候倾向率均值为-5.0mm×10a-1,其中13市（县）为负值,5市（县）为正值。春、夏、秋、冬四季ET0的气候倾向率分别为-3.1、1.8、-0.7和-2.8mm×10a-1。总体来看,年ET0减少的区域主要是由于春季ET0减少所致,年ET0增加的区域主要是因夏季ET0增加之故。引起海南岛大部分地区年和春、夏、秋季ET0减少的主要原因是平均风速减小和日照时数的减少,冬季ET0减少除与平均风速减小、日照时数减少有关外,水汽压增加也是主要成因之一。年和四季ET0增加的区域主要是平均最高和平均最低气温升高。     

万载县近30年气候变化特征分析

选用万载县1987—2016年气温、降水、日照气象资料,采用线性倾向估计法和距平分析法分析该县气候变化特征。得出:近30 a万载县年平均气温呈上升趋势,气候倾向率为0.418℃/10 a,四季平均气温均呈上升趋势,春、夏、秋、冬季气候倾向率分别为0.61℃/10 a、0.298℃/10 a、0.579℃/10 a和0.173℃/10 a;万载县年平均降水量整体呈减少趋势,每10 a约减少9.58 mm,其中冬季降水量减少是致使年降水量减少的主要原因;日照时间也呈波动下降趋势,气候倾向率-88.2 h/10 a,春、夏、秋、冬季平均日照时间除春季有略增多趋势以外,其余三季均呈减少趋势,气候倾向率分别为0.796 h/10 a、-12.509 h/10 a、-11.236 h/10 a和-6.456 h/10 a。     

渭河流域潜在蒸散发时空演变与驱动力量化分析

潜在蒸散发(ET0)是水文循环和能量循环的重要组成部分,揭示ET0的时空演变特征及其对气候变化的响应,有助于进一步了解变化环境下水循环演变机理。该研究利用渭河流域16个气象站1960-2019年的逐日气象资料,基于FAO-56 Penman-Monteith(FAO-56 PM)公式计算ET0,采用线性倾向估计、趋势检验和插值方法对其时空变化特征进行分析,并基于敏感性分析和贡献率定量识别影响ET0变化的主导因子。结果表明:1)年尺度上,渭河流域气压(0.04 k Pa/10a)和平均气温(0.30℃/10a)呈显著上升趋势,风速(-0.05 m/(s·10a))和日照时数(-18.79 h/10a)呈显著下降趋势,相对湿度(-0.32%/10a)呈不显著下降趋势;2)年ET0以2.51 mm/10a的速率呈不显著上升趋势,除夏季外,其余季节ET0呈上升趋势,其中春季ET0呈显著上升趋势;空间上,年ET0自东北向西南递减,变化范围为763.49～954.32 mm;3)年ET0变化的主导因子为相对湿度与风速,贡献率分别为2.36和-2.32;季尺度上,春、秋季ET0变化的主导因子为相对湿度,夏季为日照时数,而冬季为风速。研究结果可为区域制定合理的作物需水灌溉政策及实现水资源高效利用提供依据。