中国西北地区伏期干旱指数及干旱分析

利用西北4省(区)137个气象站1971-2000年伏期(7～8月)总降水、蒸发资料,定义了干旱指数.分析了西北地区降水和蒸发的空间分布特征,以及定义的干旱指数确定的干旱分布状况,选取6个代表站典型湿润年份和特别干旱年份的干旱指数与Palmer指数的干湿等级进行比较.结果表明:伏期总降水量由西北向东南逐渐增加,最多是最少的66倍,蒸发量最大仅是最小的2～3倍,整个西北地区降水的变率比蒸发的变率大,定义的干旱指数反映了新疆南部、青海大部、甘肃河西走廊中部和甘南伏期干旱严重,干旱频率超过了80%,中旱出现最多,30年中各地适宜和湿润的年份不足1/3.6个代表站典型湿润和干旱年份的干旱指数与降水距平对应较好,湿润年份降水明显偏多,干旱年份降水明显偏少,与Palmer指数的干湿等级对干旱的状况描述接近.其中,干旱指数在对以庆阳为代表的西北地区东部的干旱状况反映更好.     

甘肃黄土高原地区春旱指标研究

利用甘肃省甘肃黄土高原地区12个代表站1958~2003年春季3~5月逐候降水、蒸发资料,建立了该地区早春旱和晚春旱指数序列,确定了春旱等级标准,进一步分析了春旱的时空分布特征及其年际(年代际)变化规律。结果表明:(1)干旱指数能够连续动态地监测干旱过程,因而具有较好的代表性;(2)甘肃黄土高原地区早春旱和晚春旱北部高于南部,干旱中心在陇中;(3)重晚(早)春旱的发生频率增加(减少),站数增多(减少);(4)区域性早春旱随年代呈下降趋势,区域性晚春旱略有上升的趋势,但不明显。     

西北地区近539年旱涝演变特征和趋势分析

选取1470 ～ 2008年间西北四省区19个站点的逐年旱涝等级序列,采用相关分析、累积距平法、移动T检验法和功率谱分析方法,对西北地区近539年的旱涝演变特征及趋势进行分析.结果表明:西北地区总体上以干旱为主,平均发生频率为38％,特别是青海西部达68％;15世纪旱和偏旱发生最为频繁,平均频率达55％,19世纪、20世纪和21世纪旱与涝均增加,旱涝发生更加频繁.各区域旱涝变化趋势具有不同的特点,青海南部、甘肃河西旱涝交替变化,持续时间较短,其余地方旱涝持续时间较长.17世纪40年代到50年代期间,西北地区普遍存在旱涝气候突变,突变时间点由西向东、向南和向北传播和推进;西北地区存在多尺度的周期振动,长周期主要在西北部,东南部以短周期为主,且普遍存在准两年和准三年的短周期振荡.     

基于降水量距平百分率的内蒙古地区干旱特征

利用1971-2015年内蒙古地区52个气象站逐月降水量观测数据,采用降水量距平百分率(Pa),从干旱频率和干旱变化趋势率分析了研究区近45 a来干旱时空分布特征。结果表明:从时间变化来看,年降水量呈微弱的下降趋势,并于1998年和2012年发生突变;春季、秋季和冬季降水量变化呈上升趋势,夏季降水量变化呈下降趋势;年尺度干旱主要发生在1999-2011年;季节尺度干旱发生频率为冬旱>春旱>秋旱>夏旱。从空间变化来看,多年平均降水量由东向西呈逐级递减趋势,降水分布地域特征明显,大兴安岭以东地区和巴彦淖尔市西部地区降水变化趋势率较高,呼伦贝尔市西北部、通辽市中南部、赤峰市中部、阿拉善盟西部地区降水变化趋势率较低;发生不同等级干旱的几率为轻旱>特旱>中旱>重旱,各级干旱易发生地区集中在呼伦贝尔市西部、赤峰市中北部、通辽市北部、锡林郭勒盟中西部以及阿拉善盟西部地区。Pa变化趋势率表现为,呼伦贝尔市中东部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部呈上升趋势,即干旱程度减轻;兴安盟南部至鄂尔多斯市、阿拉善盟中西部呈下降趋势,即干旱程度加重。     

干旱对我国西北地区生态系统净初级生产力的影响

根据西北地区139个气象观测站1980-2009年降水及温度资料,基于Z指数干旱指标,研究西北地区干旱时空特征;利用Miami模型估算该地区生态系统净初级生产力,分析干旱对净初级生产力的影响。结果表明:西北地区30年来,西部干旱有所降低,东部则出现加重趋势。生态系统净初级生产力年变化不规则,平均为524.5543g/(m2.a);空间特征明显,自东南向西北递减,新疆西北部又有所增加。该地区净初级生产力与Z指数线性相关极显著,随着干旱的发生,净初级生产力出现下降。出现轻旱及中旱的地区,净初级生产力较低;相对湿润的地区净初级生产力较高。     

新疆北部地区春夏季干旱的区域性和持续性特征

基于1961-2007年36站的逐日降水资料,分析新疆北部地区春、夏季干旱的区域性和持续性特征。结果表明：新疆北部春、夏季干旱发生较为频繁,尤其在北疆西北部地区,春旱平均3 a一遇,夏旱为4~5 a一遇。季节间的连旱概率较低,不足10%,主要以月际间的连旱为主,其中2个月的持续干旱次数占干旱总次数的20%左右。进一步的分析表明,春夏之交的5~6月,是2个月连续干旱发生次数相对频繁的时期,北疆西北部地区此类连续干旱事件最多。伊犁河谷、北天山地区和北疆北部春旱较夏旱频繁,春旱以北疆北部发生最多;夏旱3个区域发生频次相似,但北天山地区大旱发生频数较高。3个区域的春、夏季干旱程度均呈减弱趋势,春旱在20世纪90年代中后期、夏旱在80年代中后期处在一个较低的发生期。     

西北地区东部夏季降水日数的变化趋势及其气候特征

以西北地区东部(95°E～112°E,32°N～41°N)104个测站1960～2000历年夏季(6～8月)降水日数资料为基础,通过EOF和REOF等分析方法,研究夏季降水日数时空分布的异常特征。结果表明西北地区东部夏季多年平均降水日数的地区分布特点是西部多、东部少,沿祁连山山脉存在一个降水日数较多中心区域,并且降水量和降水日数均呈增多趋势。降水日数的空间异常主要表现为一致性异常和南北相反异常两种类型。根据REOF方法可将西北区东部分为5个不同降水日数气候区,即甘肃中东部及河套区、渭水流域区、河西走廊区、青海高原北部区、青海南部区和四川北部区。20世纪80年代以来,西北地区东部大部分地区降水日数呈现减少的趋势。冬季(或夏季)青藏高原地面加热场强度偏强,甘肃河西及祁连山地区、宁夏南部等地夏季降水偏多(或少),青海东南部-甘肃南部-渭水流域夏季降水日数偏少(或偏多)。     

海河流域气象干旱时空特征分析

海河流域干旱频发,素有"十年九旱"的说法。文中基于海河流域537个格点1961-2010年的逐日降水数据,采用标准化降水指数作为气象干旱指标,计算干旱频率、变化趋势率和干旱影响站次比。结果表明:50a来海河流域干旱呈加剧的趋势,其中春旱和冬旱减轻,而夏旱和秋旱加重;干旱影响范围呈波动扩大趋势;干旱发生频率较高的地区主要分布在中部、南部以及西部。     

西北地区农业干旱脆弱性评估及时空分布特征

西北地区是重要农牧交错区,生态环境脆弱,农业生产对气候变化极为敏感,研究其农业干旱脆弱性时空分布特征是有效应对干旱气候的关键。基于IPCC评估框架,考虑蒸散对土壤含水量的影响,将多时间尺度干旱指数纳入指标体系,研究西北地区农业干旱脆弱性及其时空分布特征。结果表明:2010—2020年该地区农业干旱脆弱性呈现下降态势,其中2010—2015年下降幅度最大,但区域均衡性减弱,出现“两极”现象;2015—2020年脆弱重心逐渐向南部地区转移,形成“辐射”效应。该地区农业干旱脆弱性冷热点区域变化显著,2010年热点区域集中在新疆西南部,冷点区域分布在新疆北部和宁夏;2020年热点区域转移至甘肃和青海南部,且呈现向外辐射现象,冷点区域主要集中在新疆北部地区。     

基于SPI指数的近50a内蒙古地区干旱特征分析

利用近50a逐月降水资料,以标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,详细全面地分析了内蒙古东中西部年际干旱强度、干旱覆盖范围和干旱频率特征及其演变规律.结果表明:近50a来,内蒙古东部和中部总体干旱强度增加但不显著,西部总体干旱强度减弱但不显著.从干旱覆盖范围来看,西部呈略微减少趋势,中部增加但不显著,而东部呈显著增加趋势,且中部和西部以全域性干旱为主,东部以区域性干旱为主.从干旱频率上看,东中西部空间差异性明显.东部轻旱发生频率较高的地区包括海拉尔市东北部、兴安盟、通辽市西部以及赤峰市东部,中旱在大部分地区发生的频率都较高,重旱在海拉尔市局部地区发生的频率较高;中部地区锡林郭勒盟轻旱、中旱和重旱发生的频率都较高;西部大部分地区轻旱发生的频率较高.     

东亚北风异常对西北东部春季降水的影响

利用1961-2008年NCEP/NCAR(2．5°×2．5°)再分析逐月500 hPa高度场资料和1961-2008年西北地区东部陕、甘、宁、青4省170个气象观测站的月降水量资料,计算春季东亚北风指数,分析研究区春季降水的历史演变规律、东亚北风指数的年代际变化及其与西北春季降水的关联。结果表明:50 a来降水演变特点是以黄河为界,黄河以西降水呈增多趋势,黄河以东降水呈减少趋势,降水减少的幅度明显大于增加的幅度;特别是近20 a,黄河以东广大区域降水减少的幅度越来越大,干旱化趋势明显,而青海南部、河西走廊则降水呈增加趋势。在此期间,春季东亚北风逐渐增强,特别是20世纪90年代中期以后明显增强。进一步分析表明,当春季东亚北风偏强（弱）时,除青海南部外,西北地区东部大部分地方降水偏少（多）,即春季东亚北风异常增强,可引起西北地区东部黄河以东干旱少雨,导致干旱化加剧。     

Can climate change influence agricultural GTFP in arid and semi-arid regions of Northwest China?

There are eight provinces and autonomous regions (Gansu Province, Ningxia Hui Autonomous Region, Xinjiang Uygur Autonomous Region, Inner Mongolia Autonomous Region, Tibet Autonomous Region, Qinghai Province, Shanxi Province, and Shaanxi Province) in Northwest China, most areas of which are located in arid and semi-arid regions (northwest of the 400 mm precipitation line), accounting for 58.74% of the country's land area and sustaining approximately 7.84×10⁶ people. Because of drought conditions and fragile ecology, these regions cannot develop agriculture at the expense of the environment. Given the challenges of global warming, the green total factor productivity (GTFP), taking CO₂ emissions as an undesirable output, is an effective index for measuring the sustainability of agricultural development. Agricultural GTFP can be influenced by both internal production factors (labor force, machinery, land, agricultural plastic film, diesel, pesticide, and fertilizer) and external climate factors (temperature, precipitation, and sunshine duration). In this study, we used the Super-slacks-based measure (Super-SBM) model to measure agricultural GTFP during the period 2000-2016 at the regional level. Our results show that the average agricultural GTFP of most provinces and autonomous regions in arid and semi-arid regions underwent a fluctuating increase during the study period (2000-2016), and the fluctuation was caused by the production factors (input and output factors). To improve agricultural GTFP, Shaanxi, Shanxi, and Gansu should reduce agricultural labor force input; Shaanxi, Inner Mongolia, Gansu, and Shanxi should decrease machinery input; Shaanxi, Inner Mongolia, Xinjiang, and Shanxi should reduce fertilizer input; Shaanxi, Xinjiang, Gansu, and Ningxia should reduce diesel input; Xinjiang and Gansu should decrease plastic film input; and Gansu, Shanxi, and Inner Mongolia should cut pesticide input. Desirable output agricultural earnings should be increased in Qinghai and Tibet, and undesirable output (CO₂ emissions) should be reduced in Inner Mongolia, Xinjiang, Gansu, and Shaanxi. Agricultural GTFP is influenced not only by internal production factors but also by external climate factors. To determine the influence of climate factors on GTFP in these provinces and autonomous regions, we used a Geographical Detector (Geodetector) model to analyze the influence of climate factors (temperature, precipitation, and sunshine duration) and identify the relationships between different climate factors and GTFP. We found that temperature played a significant role in the spatial heterogeneity of GTFP among provinces and autonomous regions in arid and semi-arid regions. For Xinjiang, Inner Mongolia, and Tibet, a suitable average annual temperature would be in the range of 7°C-9°C; for Gansu, Shanxi, and Ningxia, it would be 11°C-13°C; and for Shaanxi, it would be 15°C-17°C. Stable climatic conditions and more efficient production are prerequisites for the development of sustainable agriculture. Hence, in the agricultural production process, reducing the redundancy of input factors is the best way to reduce CO₂ emissions and to maintain temperatures, thereby improving the agricultural GTFP. The significance of this study is that it explores the impact of both internal production factors and external climatic factors on the development of sustainable agriculture in arid and semi-arid regions, identifying an effective way forward for the arid and semi-arid regions of Northwest China.     

中国西北地区冰雹的气候特征

利用1971-2000年西北185个站3～9月逐月和年冰雹次数,分析了西北冰雹的空间分布特征和时间演变规律.西北年冰雹次数有3个高值中心,一个在青海的曲麻莱,为19.6次,另一个在新疆西部的昭苏,为17.6次,第3个在青海的刚察,为12.7次.185个站冰雹的月变化呈单峰型,主要出现在6～8月.西北185个站冰雹的历年变化呈现出下降的趋势.从春季到秋季,冰雹强中心先起于新疆的昭苏这一中心有很强的持续性.青海南部的冰雹强中心5月在斑马,6月西伸到曲玛莱,7月再西移到托托河,8月东退到清水河,9月又南退到杂多,10月又东退到久治,然后基本消失.     

内蒙古阿拉善地区的荒漠化与战略性对策

阿拉善高原地处内蒙古西部,与新疆、甘肃和宁夏交界,50年来发生了严重的生态退化,已经成为我国最主要的沙尘源区之一。我国东部特别是华北地区发生的沙尘(暴)天气,70%以上与该区的生态状况有关。沙尘(暴)现象不但影响我国2.00×10~6km~2以上区域人民的生产、生活、健康、财产甚至生命,而且还影响到朝鲜半岛、日本甚至北美地区。阿拉善的生态退化问题需要一个整体的解决方案。建议中央政府高度关注阿拉善地区重要的生态战略地位,考虑设立"阿拉善国家生态战略保护区",给予该区特殊的政策和支持,从根本上协调阿拉善地区生态与社会发展的关系,从源头上缓解或削减沙尘(暴)形成的社会和自然条件,并为整个西部生态和环境建设探索出一套新的体制和模式,促进和保障国家生态安全。     

甘肃河东早春旱和春旱的监测与预测

利用1958年以来甘肃河东地区具有代表性的12个站点的降水和蒸发资料,给出了甘肃省早春旱和春旱指数计算公式和判别标准。结果表明:此法能够较准确地提炼出早春旱和春旱与多雨的年份,而且资料获取相对容易,在实时业务的干旱监测中有一定的应用价值。对46a来干旱的时空分布特征进行了初步分析,给出典型年份前期和当时场的风场和高度场的环流特征,指出从隆冬开始,北风异常就贯穿我国中西部上空的整个对流层;随着高度的升高,东亚高度场减弱并向西倾斜,东亚槽偏强,欧洲脊偏强,高低空环流的这种配制以及东西方向的波列分布状况不利于河东地区的降水,易造成干旱,并就此给出一个预测模型。     

甘肃省冬小麦干旱灾害风险评估及其区划

为提高西北旱作冬小麦干旱风险管理水平,选用甘肃省41个气象站1971—2016年逐日常规气象观测资料及甘肃省冬小麦农业生产相关资料,基于自然灾害风险理论,从危险性、暴露性、脆弱性、防灾能力4个因子出发,建立了甘肃省冬小麦干旱灾害风险评估模型,并用Arc GIS对甘肃省冬小麦进行干旱风险区划。结果表明:甘肃省冬小麦全生育期干旱高危险区和次高危险区主要位于陇中北部、陇东北部和陇南南部;高暴露区和次高暴露区集中在陇东和陇南地区;高脆弱区和次高脆弱区主要位于陇东大部;次低防灾能力区和低防灾能力区位于陇东大部和陇南北部。甘肃省冬小麦高风险区分布于庆阳市北部和陇南市南部,次高风险区和中度风险区主要位于陇东大部、陇中北部和天水市北部,省内其余冬小麦区属于次低和低风险区。该研究成果将为甘肃冬小麦防灾减灾及可持续发展提供一定理论依据。     

我国北方沙尘暴活动对全球变暖的响应

北方沙尘暴与全球变暖的关系已成为研究的热点。文中利用1961～2006年中国北方沙尘暴多发区,包括西北地区的（内蒙古自治区,新疆自治区,宁夏自治区,青海,甘肃）和华北地区（河北）的71个站点,近46年的年均温统计资料,以及6个省区沙尘暴年平均天数,采用相关分析,线性分析,5年滑动平均,滑动t检验法等方法,分析了近46年...     

兰州与周边部分省城影响格局的理论分析

概述了国内影响格局的相关研究成果,从市场经济及西部大开发的背景出发,分析兰州与周边部分省会城市开发格局的关系。通过场强模型、市场断裂点模型及最大联系强度模型,从理论上定量计算了兰州与它们之间的空间影响范围及联系强弱状况。计算结果表明:①兰州对省内的东部地区、南部边境及西北地区影响弱;对北部、西部影响力强,向北可达宁夏境内、向西可达青海境内。②兰州对外联系以西宁为主,与银川联系急需加强;与西安联系是重要方向;与成都联系是新时期发展需求;通过乌鲁木齐联系边贸。③经济联系类型包括紧密型———兰州-西宁;摇摆型———兰州-西安、兰州-银川;松散型———兰州-成都、兰州-乌鲁木齐。