黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘监测及其与气候因子的关系

[目的] 分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙以及浮尘频次和时长的月变化和年变化，并分析其与主要气候因子的关系，为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法] 利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果] 沙尘频次和时长主要集中在春季，其次是冬季，春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少，而浮尘频次总体变化趋势逐年增加；沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度（10 cm）和大气湿度之间呈极显著负相关（p<0.01），与风速之间呈极显著正相关（p<0.01）。扬沙年际发生频次与土壤温度（5 cm）之间呈显著负相关（p<0.05），与大气温度之间呈极显著负相关（p<0.01）。[结论] 近10 a来，黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季，破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少，而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化，浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化；冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化，浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。     

黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘与气候因子的关系

[目的]分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘频次和时长的月变化和年变化及其成因,并分析其与主要气候因子的关系,为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法]利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果]沙尘频次和时长主要集中在春季,其次是冬季,春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少,而浮尘频次总体变化趋势逐年增加;沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度(10 cm)和大气湿度之间呈极显著负相关(p0.01),与风速之间呈极显著正相关(p0.01)。春季期间,沙尘暴年际发生频次仅与土壤湿度(10 cm)之间呈极显著负相关(p0.01),扬沙年际发生频次仅与土壤湿度(10 cm)之间呈显著负相关(p0.05),浮尘年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著正相关(p0.05);冬季期间,沙尘暴年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p0.05),与土壤湿度(10 cm)和降水量之间呈极显著负相关(p0.01);扬沙年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p0.05),与大气温度之间呈极显著负相关(p0.01)。[结论]近10 a来,黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季,破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少,而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化,浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化;冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化,浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。     

承德沙尘天气空间分布特征、成因及防治措施

基于1981—2010年承德9个气象站的沙尘天气及相关气象数据,采用统计分析和相关分析方法,对承德地区沙尘天气(包括浮尘、扬沙和沙尘暴)的空间分布特征和成因进行分析并提出相应的防治措施。研究表明:承德沙尘天气呈由西北向东南沿滦河谷地递减的空间分布特征,其成因是气候因子和下垫面共同作用的结果。气候因子中大风日数的空间分布与承德沙尘天气的空间分布相关性最大,下垫面的地形以及地表性质也对该地区沙尘天气的分布产生重要影响。人类只有通过合理调整土地利用结构,加强植被保护,减轻人口对资源环境的压力才能真正达到防治沙尘灾害的目的。     

1960—2020年内蒙古自治区沙尘天气的时空演变特征及驱动因素

[目的]分析1960—2020年内蒙古自治区沙尘天气的时空演变特征及其驱动因素,科学认识气候变化背景下区域沙尘天气变化规律,为生态治理提供理论依据。[方法]利用内蒙古自治区119个气象站点1960—2020年逐日浮尘、扬沙、沙尘暴资料,采用趋势分析、M—K检验、相关分析等方法,对内蒙古自治区沙尘天气的时空演变特征及驱动因素进行分析。[结果](1)1960—2020年内蒙古自治区的各等级沙尘日数及沙尘强度指数均呈极显著的下降趋势(p<0.01),浮尘日数和扬沙日数均在1990年前后发生由多到少的突变,沙尘暴日数和沙尘强度指数无明显突变点;(2)沙尘天气的空间变化趋势表现为,西部地区发生频率高且强度较大,高值中心出现在阿拉善盟的中部及西部与乌海市交界地区,向东迅速减弱,地区间差异明显;1960—2020年,沙尘天气减弱程度西部地区较东部地区更为明显;(3)1960—2020年,内蒙古自治区沙尘天气减弱,既与增温背景下的大风日数减少(10.1 d/10 a,p<0.01)及冬春季节降水增多(2.65 mm/10 a,p<0.01)有关,也与持续多年的大规模生态治理下,NDV...     

京津风沙源治理工程区植被对沙尘天气的时空影响

为了理解京津风沙源治理工程区植被对沙尘天气的影响,该文采用沙尘天气气象数据和归一化植被指数NDVI(normalized difference vegetation index)时间序列,分析了京津风沙源治理工程区(二期)2000-2013年沙尘天气发生日数和植被NDVI的时空格局,探究了沙尘天气与当年春季、前一年植被生长季NDVI之间的关系,揭示了植被对沙尘天气影响的时间格局和空间异质性特征。结果表明,2000-2013年,京津风沙源治理工程区(二期)沙尘天气发生日数呈显著下降趋势,同时区域植被NDVI显著增加;沙尘天气发生日数与当年5月、前一年8月的NDVI的相关性最强;约60.99%区域沙尘天气发生日数与当年5月NDVI显著相关,主要分布在典型草原中区、浑善达克沙地和农牧交错区;约19.59%的地区植被NDVI对沙尘天气的影响具有一定的滞后性,主要分布在鄂尔多斯高原东部、典型草原西区、燕山丘陵山地水源区北部。     

黑龙江省沙尘天气发生规律及环境因子分析

通过对黑龙江省近50年来沙尘天气的观测资料分析认为，黑龙江省沙尘天气的发生地域分布广泛，区域间差异明显；沙尘天气的发生次数随年代变化有所减少，但沙尘强度有所增加，这与全国沙尘天气的变化趋势相一致。沙尘天气主要发生在春季和冬季。影响沙尘天气的环境因素较多，其中最关键的是大风和人为因素，分析认为，自然因子的周期变化是造成沙尘天气分布和变化的主要原因，人为因素起了加强作用。现阶段黑龙江沙尘天气处于发期，多发期还会到来。     

北京风沙源区风沙活动特征分析及治沙格局初步研究

北京地区是深受风沙灾害严重威胁的地区之一.选择北京市重点风沙源区一大兴区永定河地区为研究对象,以1960-2004年地面气象记录和2005年TM影像为主要数据源,运用气候统计学方法,在遥感技术的支持下,结合实地观测,深入分析风沙源区沙尘天气发生的频次、气候背景,沙化斑块的空间分布特征以及地表风沙活动机制.研究表明:扬沙是威胁大兴乃至整个北京地区的主要灾害性天气,主要发生在4-5月,最大风速频率方向主要为NE和SW两个主风向;研究区沙化斑块主要分布在永定河河道和大兴区中部的沙垄地区,并有逐渐减小的趋势;结合以上结论,得出不同土地利用类型下垫面对应的起沙风速显著不同,在此基础上,提出北京市风沙源区治沙格局的总体思路,为北京地区风沙防治提供一定的指导.     

北京一次沙尘天气研究综述

沙尘暴是土地荒漠化发展到一定程度的具体表现。对北京市2006年4月16日一次沙尘天气降尘的粒度特征、磁学特征、14C年龄和10Be分布特征、释光信号特征及地球化学元素进行了分析,指出进入北京地区的沙尘移动有3条路径,内蒙古浑善达克沙地和河北省西北部是北京和国内沙尘天气的主要沙尘源地,针对沙尘天气的危害提出了依法预防管护和搞好以水土保持为中心的生态建设等防治土地沙化、荒漠化的对策。     

阿拉善地区沙尘暴发生的时空变化规律探讨

统计分析阿拉善地区1961-2003年43a的沙尘暴发生的空间分布特征,月际、年际和年代际的时间变化特征及其原因。结果表明：阿拉善地区沙尘暴天气在空间分布上以拐子湖为中心向外辐射减少,且北部、东部区域沙尘暴发生多,西部、南部区域发生少;在季节变化上呈现出沙尘暴春夏多发、秋冬少发的分布规律,年际间沙尘暴发生时间（以d计）高于多年平均发生时间的年份少,年代际间则以20世纪70年代沙尘暴发生时间最多,之后表现为逐渐减少趋势;沙尘暴出现时间是该地区特定气候、地理和生态环境等条件的反映,沙尘暴发生时间与大风发生时间呈正相关。与当年气温、上年降水量呈负相关,且月均沙尘暴发生时间与月均大风发生时间呈紧密的线性正相关关系,相关系数达0．9885。研究结果可为阿拉善地区沙尘暴的防治提供科学依据。     

石羊河流域冬季冻土对沙尘天气的影响分析

利用石羊河流域上游、中游、下游当地气象站1961²007年的冬季气温、降水、蒸发、最大冻土深度和19622007年的冬季气温、降水、蒸发、最大冻土深度和1962²008年沙尘天气的常规观测资料,分析了近47 a石羊河流域冬季最大冻土深度和春夏沙尘日数的空间分布以及时间变化特征,近而采用相关系数法分析了冬季各气象因子与冬季最大冻土深度和次年春夏沙尘天气之间的相关关系,以进一步探讨石羊河流域冬季最大冻土深度与次年春夏沙尘天气的关系,结果表明:空间分布上,受地理位置和海拔高度等因素影响,石羊河流域冬季最大冻土深度分布呈东南—西北走向,而沙尘日数分布呈西北—东南走向,北部荒漠低海拔地区的冻土深度小于南部山区高海拔地区,而低海拔地区的沙尘日数明显高于高海拔地区。时间分布上,石羊河流域以及流域上、中游冬季最大冻土深度和沙尘日数线性趋势一致,皆随时间递减,在下游冬季最大冻土深度和沙尘日数线性趋势相反。相关系数法分析表明,石羊河流域冬季冻土深度与次年春夏沙尘天气发生日数之间都存在正相关,究其原因可能归根于冬季热力因子和水分因子对冬季最大冻土深度和次年春夏沙尘发生日数影响的一致性,其中热力因子的作用大于水分因子。     

黄土高原沙尘暴时空分布格局及变化趋势分析

研究了黄土高原地区沙尘暴的时空分布格局和变化趋势,主要的工作包括利用黄土高原地区253个旗县市气象站20世纪50年代至1984年沙尘暴的多年平均值做空间插值,结合遥感影像,分析了沙尘暴的空间分布格局,呈现出从西北向东南先增多后减少,北多南少的分布。利用1961-2000年沙尘暴记录分析了沙尘暴年内的季节分布,发现沙尘暴主要发生在春季,尤其是4月。最后,对40 a间沙尘暴进行了趋势分析,发现该区沙尘暴有明显的减少趋势,在1984年发生了明显转折,这种减少趋势在空间上不具有明显差异。     

实测草坪蒸散量评价P-M模型在北京地区适用性

为了研究北京地区的参考作物蒸散(reference evapotranspiration,ET0)特征以及Penman-Monteith(P-M)模型的适用性,2012-2014年生长季,应用蒸渗仪实测了冷季型高羊茅(Festuca arundinacea)、暖季型野牛草(Buchloe dactyloides)和乡土草种青绿苔草(Carex leucochlora)3种草坪的蒸散,应用自动气象站监测了试验地的太阳辐射、温度、空气相对湿度、风速等气象参数,通过P-M模型计算获得了ET0。将同期的P-M模型计算值与实测值进行了不同天气以及不同尺度下的比较分析,应用线性回归斜率与决定系数(R2)以及均方根误差(root mean square error,RMSE)与一致性指数(d)等统计参数进行了一致性评价。结果表明,P-M模型计算ET0与实测值在日、周、月尺度上均呈现一致的变化趋势。北京地区ET0高峰出现于5月,蒸散速率分别为4.18±0.27(P-M模型)、4.43±0.98(高羊茅)、3.96±0.23(青绿苔草)、3.53±0.25 mm/d(野牛草),10月最低。P-M模型计算的ET0与太阳辐射、平均气温、最高气温均呈极显著的线性关系,其中ET0与太阳辐射回归的R2最高,达到0.885。天气影响P-M模型的准确性,P-M模型计算ET0与草坪实测值的比值随着太阳辐射的降低(从晴天到雨天)而升高。P-M模型高估了阴雨天下的ET0。P-M模型计算ET0与实测值的RMSE和d值均随评价尺度减小而增大。实测ET0在3种草坪间差异显著,高羊茅青绿苔草野牛草。P-M模型计算ET0与高羊茅实测值的一致性最高,具有接近1.0的回归方程斜率(0.99~1.03)、最小的均方根误差(0.62~1.05 mm/d)和最高的一致性指数(0.89~0.90)。P-M模型在北京地区有较好的适用性,但在阴雨天气及春季低温情况下会高估ET0。     

海南荔枝产量的寒害风险分析与区划

利用1990-2010年海南荔枝产量和气象资料,采用线性滑动平均、回归分析、信息扩散等方法,构建荔枝的理论收获面积模型和气象灾害指数,实现了寒害与其它气象灾害减产率的分离,并建立产量风险评价模型,结合地区间荔枝种植规模风险的差异,对海南荔枝寒害综合风险进行区划.结果表明：海南荔枝产量风险较高的区域主要分布于北部和中部,西北部相对较低,南部、东部和西南部沿海地区最低.种植规模风险较高的地区主要分布在中部、北部和东部.综合风险较大的地区呈带状分布,高风险区集中在中部和北部,其中海口、琼中和五指山风险最高,澄迈略低,东部、西部和南部的沿海地区风险最低.区划结果较好地反映了海南荔枝寒害风险分布的实际情况,可为荔枝合理布局、防灾减灾提供科学依据.     

气候变化对我国棉花生产的影响

棉花为喜高温、干旱、无限生长型植物,其产量品质形成对光照、辐射、积温等环境变化较其他作物更为敏感。全球温室化导致的积温增加、CO2浓度上升、辐射量下降、水分分布不均匀及极端天气爆发日趋频繁将对棉花生产产生显著影响。棉花生长期（4-11月）长达7个月,其产量品质形成关键期（7—9月）极易遭受多种极端天气气象条件。因此,尽管温室化效应产生的气温升高、CO2浓度增加将对棉花增产提质带来积极影响,并一定程度扩大我国可种植面积,但温室化效应导致的光辐射量的下降、尤其是短期极端高温/低温、短期极端干旱／暴雨等极端天气发生的日趋频繁将严重威胁我国的棉花安全生产。因此,进行前瞻性的气候变化对中国棉花生产影响的评估、棉花适宜种植区的重新区划、环境稳定型棉花品种选育、应对极端气候条件下的棉化抗逆栽培技术体系的构建对保证全球温室化背景下我国棉花产业的稳定和发展具有极其重要的意义。     

中国北方5种下垫面对沙尘暴的影响研究

利用中国北方农田、草地、沙地、戈壁、盐壳5种不同下垫面15个气象站点40年的大风与沙尘暴日数气象数据，对这5种下垫面大风日数与沙尘暴日数之间的关系进行了定量研究。通过分析初步得出：大风日数与沙尘暴日数之间存在着一定的相关关系。下垫面对沙尘暴有重要的影响，不同下垫面的沙尘暴日数存在着较大的差异。草地、戈壁、盐壳的沙尘暴日数明显少于大风日数，沙尘暴日数的年际变化较小，农田与沙地的沙尘暴日数明显增多，甚至在许多年份中多于大风日数。这种差异是由不同下垫面对沙尘暴的影响机制决定的。     

近60年来南四湖流域降水变化特征分析

为研究气候变化背景下南四湖流域降水的时空分布特性,利用流域8个主要雨量站点1952-2011年日降水资料,基于水文特征时间序列法、Co-Kriging插值、小波分析等方法,分析了近60年来流域降水的时空演变特征。研究表明:（1）流域多年平均降水呈不显著减少趋势,从东向西递减趋势增强;（2）降水量的空间分布具有较明显的季节差异:夏季降水围绕薛城、藤县、鱼城站形成降水的强高值中心,降水高值区影响范围远大于多年平均水平,冬季降水较少,等值线分布比较均匀;（3）受季风环流的强弱和活动范围不同的影响,流域存在明显的降水突变与振荡。降水年际周期变化中,10 a时间尺度下经历了9次强烈振荡周期,是降水的第一主周期;22 a时间尺度为第二主周期,经历4次振荡。根据降水年内分配与主周期振荡趋势特征,可预测流域未来降水变化趋势与空间特征,为预防水旱灾害、合理利用水资源提供依据。     

Sand-dust storms in and around the Ordos Plateau of China as influenced by land use change and desertification

The occurrence of sand-dust storms induced by wind erosion is a process that accelerates land degradation and can also be considered as an indicator of desertification. Thus, it is of significance both in theory and in practice to reveal the interaction between these two phenomena. Based on data from the Ordos Plateau and its surrounding areas, a study has been made of the effect of land degradation and land use changes on sand-dust storms. In this study, we report a non-linear relationship between sand-dust storm frequency and the index of land degradation (I_d), which is defined as the percentage of the area of total land that is desertified. Using this non-linear relationship, a threshold at I_d = 30% is established such that, when I_d < 30% sand-dust storm frequency does not change with increasing I_d but when I_d > 30%, sand-dust storm frequency increases rapidly. This existence of such a threshold means that sand-dust storm frequency would increase abruptly when the human-induced I_d exceeds 30%. The time series of annual number of sand-dust storm days in the neighbouring area has been compared to the time series in the annual number of strong wind days and the time series in the area of cultivated land in Yikezhao Meng, and a multi-regression equation has been established. Based on the equation, the relative contributions of the variations in land use and in annual number of strong wind days to the variation in annual number of sand-dust storm days have been estimated as 59.7% and 40.3%, respectively, indicating that the frequency of sand-dust storms may be effectively decreased by reducing the area of cultivated land and restoring the natural steppe vegetation in ecologically fragile areas in arid and semi-arid climates.     

渭河流域降水和气温的时空特征分析

降水和气温等气候要素对农业生产具有显著影响。根据1957—2009年渭河流域内12个代表性气象站点53a的降水和气温实测资料,采用传统统计、经验正交函数分解(EOF分析)和小波分析等方法,讨论了渭河流域降水量和气温的空间分布特征,并分析了其周期变化特点。结果表明:(1)受大尺度天气系统影响,流域降水量和气温异常的一致性是主要特点,也存在南北差异和东西差异;(2)年降水量主要存在30a或更大的周期变化特征,而年平均气温、年平均最低气温和年平均最高气温主要存在29a或更大的周期变化特征。     

基于不同时间尺度的贵州省近50年气象干旱时空演化特征

[目的]基于气候因子分区条件下,分析贵州省不同区域在不同时间尺度下气象干旱的时空演变特征,可为干旱监测和预测、抗洪救灾提供理论依据。[方法]基于贵州省31个气象站点1970—2019年的逐月降水和气温数据,利用主成分分析讨论贵州省降水及气温变化特征,结合SPEI指数研究贵州近50年气象干旱时空演化规律。[结果](1)贵州近50年气温变化由东向西逐渐递增,即西部为气温极端变化和重度变化区、中部和东部为中度变化区、南部和北部边缘为轻度变化区; 贵州省降水变化由西向东逐渐递减,其中西部为极端变化和重度变化区、中部为重度变化区、东部为轻度变化及正常区;(2)贵州省近50年气象干旱强度中度变化区最大、其次是轻度变化区,重度变化区最小; 随着年代的递增及时间尺度增大,气象干旱逐渐增强,并呈现“峰—谷”交替现象,其中1970—1985年及1990—2000年为干旱“低谷”期、1985—1990年及2000—2019年为干旱“峰值”期;(3)贵州近50年逐月干旱频率以中低频为主,主要发生在贵州东部、南部及北部; 轻度变化与中度变化区70s干旱频率最小、变幅最大,10s干旱频率最大、变幅次之,其余年代干旱频率变化相对较小。[结论]气象干旱具有显著的时间尺度特征,干旱的时空演化是气候变化、流域地表及人类活动时空耦合的结果。