全球变化背景下新疆和田地区近半个世纪极端气温变化特征分析

对新疆和田地区1960—2013年的极端气温进行研究,以期为该区短期气候预测、生态环境安全以及灾害控制提供科学依据。通过累计距平法、滑动平均、一元线性回归趋势法、Mann-Kendall突变检验法及Morlet小波分析法,对该地区极端气温变化特征进行了分析,以探讨该地区气温变化的事实。结果表明:近54年来和田地区极端低温、极端高温分别以0.48℃/10a(p0.01)和0.19℃/10a(p0.01)的速率呈明显的上升趋势。极端低温自60年代以来呈现波动上升趋势;极端高温变化幅度较大,自60年代前期下降后波动上升,70年代后期至80年代初下降,之后波动上升,90年代末以来先下降后波动上升。极端低温、高温四季呈明显的上升趋势,均为秋季变化幅度最大,对年变化的贡献最大。年均极端高温在1997年发生突变,年均极端低温突变现象不明显。该区极端气温上升明显,向暖湿化方向发展。     

近60年中国不同气候区极端温度事件的时空变化特征

利用1956-2015年中国200个气象站点的逐日最高和最低气温资料,采用国际ETCCDI推荐的10个极端温度指标,结合Mann-Kendall非参数检验、Sen’s slope斜率估计和Pettitt突变点检验等方法,研究了中国近60a极端温度事件的变化趋势及其在中国四大气候区的空间分布特征。结果表明：（1）整体上看,暖夜日数（TN90p）、暖昼日数（TX90p）分别以2.12和1.00d10a-1（P<0.01）的速度显著增加,而冷夜日数（TN10p）、冷昼日数（TX10p）以1.44和0.70d10a-1（P<0.01）的速度显著下降;基于阈值的极端温度事件指标中,霜冻日数（FD0）显著下降（2.84d10a-1,P<0.01）,夏日日数（SU25）和热夜日数（TR20）均显著上升（分别为1.77和1.44d10a-1,P<0.01）;基于持续期的指标中,暖日持续日数（WSDI）和作物生长期（GSL）表现为显著上升趋势,而冷日持续日数（CSDI）在全国范围内变化不显著。（2）冷指标的变暖幅度大于暖指标的变暖幅度;与最低气温相关联的夜指数（如TN10p、TN90p和FD0）的变暖幅度明显大于与最高气温相关联的昼指数（如TX10p、TX90p和WSDI）的变暖幅度。（3）四个气候区极端温度事件发生突变的时间段主要集中在20世纪80年代和90年代,80年代中期以后绝大部分指标的变化幅度相对以前更为显著。（4）在空间上,极端温度指标变化幅度在各区域间差异较大;高原山地气候区冷指数减小幅度最大,部分暖指数（如SU25、TR20和WSDI）在（亚）热带季风性气候区增长幅度最大。     

雅砻江流域REOF分区的降水特征及其未来趋势分析

研究区域降水对保障生态环境、发展有效灌溉面积、农业生产以及优化水库调度具有重要意义。以雅砻江流域为研究对象,利用该流域13个气象站1961—2018年的降水资料,使用旋转经验正交函数分解(REOF)划分为6个地理区并结合Daniel趋势分析、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验和R/S重标极差法分析了雅砻江流域6个区1961—2018年的降水变化特征和未来降水趋势。结果表明:(1)每个区的降水量年代际变化特征明显,年际变化特征不明显,与流域整体降水特征一致; Ⅰ区的降水量整体在持续减少,Ⅱ—Ⅵ区的降水量整体呈上升趋势,流域整体降水呈上升趋势。(2)Ⅰ—Ⅵ区的降水量突变年份依次为1981年、2002年; 1981年; 2005年、2014年; 1978年、1997年、2001年、2011年; 1980年、2000年; 1980年、1998年、2001年。(3)6个分区在未来一段时间内,Ⅳ区的降水量与过去趋势相比将会下降; Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅴ区及Ⅵ区的降水量与过去趋势相同并呈强持续性,其中Ⅲ区的降水量上升趋势时间长、持续性最强,与过去趋势变化最相符; 6个区的降水量受过去趋势影响的未来趋势时间长度依次为12 a,10 a,8 a,10 a,6 a,13 a。以上研究表明,雅砻江流域中下游的降水量上升幅度最大,而下游西南部(Ⅰ区)的降水量在显著持续减少,该现象会对水力发电、生态治理和农业生产带来一定的负面影响; 6个区降水量的显著年代际变化增加了局部旱涝发生的不确定性,降水量过去总体趋势对未来趋势的影响时间较长,这对于合理治理植被生态、做好水土保持工作、优化水库调度、发展有效灌溉面积和农业生产具有科学指导意义。     

1981-2017年山东汛期降水时空分布特征

利用山东省22个基本(准)气象站1981—2017年汛期(6—9月)逐日降水数据,运用降水集中度指数Q,统计分析了山东汛期降水分布的时空变化特征,并分析了有效降水、强降水和极端降水等不同强度降水日数和降水量的分布特征和变化趋势。结果表明:鲁中山区至鲁东南一带汛期Q指数相对较小,降水相对均匀,山东半岛北部沿海和鲁西地区汛期Q指数相对较大,降水相对集中。山东省中西部大部分地区Q指数呈减小趋势,降水量和降水日数多为增加趋势,山东半岛沿海地区Q指数呈增加趋势,降水日数减少,降水呈更为集中的趋势。大部分地区不同强度的降水量和降水日数呈增加趋势,山东半岛沿海地区强降水和极端降水日数增加趋势更为明显,会导致该地区降水更加集中。     

基于EOF和小波分析的山东省年降水时空变化特征

为了探究山东省年降水量的时空变化特征,根据山东省29个国家基本、基准地面气象观测站1980—2019年逐月降水资料,通过经验正交分解(EOF)、小波分析等方法对山东省年降水量变化特征进行了分析探讨。结果表明:山东省年降水量介于507.0～1 047.4 mm,大体上由东南向西北递减; 山东省年降水场主要具有2种模态,4种表现类型,分别为全省多雨型,全省少雨型,东南部降水偏多、西北部降水偏少型以及东南部降水偏少、西北部降水偏多型,山东省40 a来降水场表现出4种类型的年份数分别为12,12,2,4 a,4种降水类型分布年份实况验证的准确率达到96.7%; 山东省年降水量存在3～9 a的年际变化周期,以及15～32 a的年代际变化周期,其中主周期为28,18,4,7 a,分别经历了大约2,3,15,8.5个丰—枯转换期。综上,山东省年降水量由东南逐渐向西北递减。年降水场具有2种模态,4种表现类型,且具备多时间尺度周期特征。     

增暖背景下华北平原极端降水事件时空变化特征

利用1961-2010年华北平原53个气象站的逐日降水资料,采用百分位值法定义极端降水事件的阈值,统计极端降水事件的降水量、频次和强度,重点分析华北平原近50 a极端降水事件时空变化特征.结果表明:(1)在气候暖化背景下,近50 a华北平原极端降水事件整体呈现下降趋势;(2)在空间格局上,极端总降水量、发生频率和强度空间格局具有一致性;(3)华北平原极端降水呈现下降趋势的区域主要分布于河北省及山东省东南沿海一带,而河南省大部呈上升趋势;(4)从时间上看各指标均呈波动变化,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,且90年代中后期波动变化剧烈,并开始呈现上升趋势.除极端降水强度外,极端总降水量及频次均发生了突变,时间在1965年左右.     

1960—2020年珠江流域跨季节尺度干旱时空变化

全球气候变化背景下,珠江流域干旱事件尤其是跨季节干旱事件频发,研究珠江流域不同时间尺度下的干旱时空特征对于流域水资源配置和农业结构调整至关重要。为了了解珠江流域跨季节干旱时间时空变化特征,研究基于1960—2020年珠江流域44个气象站逐日气象观测数据,计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数（standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）,结合线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验以及Morlet小波分析,分析了近60 a来珠江流域跨季节干旱时空变化特征。结果表明：1）1960—2020年间珠江流域跨季节干旱事件中,秋冬及秋冬春连旱化趋势显著,呈弱干旱化趋势,且干旱化频率有所上升,连旱强度以中旱和轻旱为主,连旱影响范围以局域性为主,其次为全域性,秋冬春季节连旱在1962年和1997年分布出现由干转湿和由湿转干的突变。2）珠江流域秋冬及秋冬春季节连旱普遍存在9～14 a变化周期,相关分析表明珠江流域干湿变化与同期厄尔尼诺现象显著相关。3）珠江流域秋冬及秋冬春季节连旱尺度下大致呈东西干而中间湿的空间分布格局,红水河至左江及郁江流域连旱化趋势减弱,但连旱化频率仍较高,东江流域秋冬季节连旱化频率高且呈弱连旱化趋势,湿润化速率自西南向东北递减,未来发生季节连旱风险高。研究结果可为珠江流域干旱监测与防灾减灾措施提供指导和建议。     

1960-2012年淮河流域极端气温变化特征

基于1960-2012年淮河流域28个气象站点的逐日最高气温和最低气温观测资料,选取12个具有代表性的极端气温指数,采用线性倾向法、Mann-Kendall法和小波分析法研究淮河流域极端气温指数的变化特征.结果表明:(1)研究区冷夜、冰冻、霜冻曰数分别以4.08、0.78、5.10d·10a-1 (P＜0.05)的速率下降,暖夜、夏季、热夜分别以1.87、2.08、2.82 d·10a-1 (P＜0.05)的速率上升,日最高(低)气温的极小值、日最低气温的极高值的变化率分别为0.34 (0.62)、1.80℃·10a-1 (P＜0.05),而冷昼、暖昼以及日最高气温极高值的变化并不显著.(2)28个气象站点极端气温指数的变化在空间分布上存在着较大的差异,冷指数中冷昼、冷夜、冰冻和霜冻曰数(日最高和最低气温的极低值)在淮河中下游地区的降幅(升幅)较大,上游地区站点的变化则相对较小.暖指数变化较大的站点主要分布在流域的东部和南部地区,西部与北部地区站点的变化不够明显.(3)冷指数的突变主要发生在20世纪80年代,而暖指数的突变则主要发生在2000年左右,与冷指数的突变相比,暖指数的变化表现出后延性、稳定性和持续性的特征.(4)冷、暖指数分别存在着4类和3类尺度的时间变化规律,暖指数的周期变化较冷指数更具稳定性,尤以10a时间尺度下的周期变化最为典型.     

毛乌素沙地暖湿化特征分析及其对植被变化的影响

气候暖湿化对植被生长及覆盖率乃至土地合理开发利用、生态环境保护均有重要的现实意义。以毛乌素沙地为研究区,基于1959—2019年的气象数据(气温、降水量及蒸发量),运用气候趋势变化、M-K突变和小波周期分析特征变化,并结合生长季归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)值探究其与研究区气象因子间的响应关系。结果表明:(1)研究区内毛乌素沙地年平均气温、年平均降水量、年平均蒸发量分别升高1.7 ℃、11.19 mm和33.82 mm,并呈显著上升趋势。(2)70年代是气象因子突变始发时间,且在70—90年代间进行了气温由冷变暖、降水由少变多、气候由干变湿的突变。(3)沙地年平均气温、降水及蒸发在时间序列上以20~30年的周期振荡最明显,且在28年处达峰,为毛乌素沙地气象因子变化的第1主周期。(4)1998—2019年NDVI总体呈现波动增加趋势,与蒸发和降水呈正相关的响应关系,蒸发显著性大于降水。研究结果可为当前气候变化下有效保护和管理生态系统提供科学依据。     

1959-2007年安徽省降水时空变化特征分析

利用安徽省1959-2007年的逐日降水资料,采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法和Morlet小波分析方法,分析了近49a降水变化趋势及变化特征。结果表明,安徽地区夏季和冬季降水有显著的增加趋势(P<0.05),春、秋季和年降水量的变化趋势不显著。全区年降雨日总数有极显著的减小趋势(P<0.01),但暴雨日数却有所增加。雨日总数自南向北递减,但暴雨日数的气候倾向率却有自南向北增加的趋势。全省年降水量和四季降水量大致存在两个主周期的变化,2～4a周期震荡趋势逐渐明显。安徽地区雨日减少,强降水增加,降水有集中化趋势。20世纪90年代中期以后,降水宽幅震荡趋势凸显,不确定性增加,导致旱涝灾害发生可能性增加,会对当地农业生产带来不利影响。     

基于DEM的山东省气候舒适度时空分布研究

气候条件对人类居住环境的舒适与否有相当大的影响,通过地理信息系统技术,以山东省114个气象站点近40年的观测数据为基础,对区域气候因子与地形的关系建立相关计算公式,利用数字高程模型（DEM）数据对气候因子进行地形订正,生成实际地形下的气温、湿度和风速时空分布栅格数据,再将其代入气候舒适度模型进行栅格运算,得到实际地形下的山东省气候舒适度时空分布特征。研究结果表明,春季鲁西南地区较舒适,夏季全省都在舒适和较舒适范围内,秋季鲁中和半岛地势较高地区为不舒适地区,其余均在舒适和较舒适范围,山东省冬季气候舒适度为极不舒适。     

山东省土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

[目的]对山东省土地利用变化及其对生态系统服务价值产生的影响进行分析,为区域环境保护和粮食安全提供保障。[方法]运用GIS技术获取山东省1995,2005,2015年土地利用类型数据,结合相关评价模型,对研究区生态服务价值的时空动态演变及其特征进行剖析。[结果](1)山东省土地利用类型主要以耕地为主,1995—2015年,耕地、林地、草地以及未利用地面积减少,建设用地和水域面积持续增加,建设用地的扩张主要由耕地转变而来;(2)1995—2015年,研究区内生态系统服务总价值共减少6.62×109元,变化率为-2.07%。20a间,水文调节的生态服务价值增加迅速,其他单项生态服务价值均呈现为减少的态势;从空间上来看,生态系统服务价值差异较大,表现为鲁东、鲁南地区高,鲁中和鲁西北地区低的空间分布格局,生态增值区范围较小,生态减值区广泛分布且面积增大。(3)山东省生态系统服务价值缺乏弹性,所采用的生态价值系数是可靠的。[结论]今后应着力优化土地利用结构和布局,通过规划等措施综合调控土地利用变化,从而促进山东省生态环境的稳定发展。     

山东省设施菜地土壤次生盐渍化特征及影响因素

调查和分析了山东省设施菜地土壤次生盐渍化特征和影响因素。2014年全省设施菜地(含瓜类)总面积(日光温室、大拱棚含棚间面积)为64.98×10~(4 )hm~2,占全省菜地面积的35.45%,其中,日光温室25.06×10~(4 )hm~2,大拱棚20.94×10~(4 )hm~2,中小拱棚18.98×10~(4 )hm~2。山东省设施菜地土壤盐分离子组成中阴离子以SO_4~(2-)离子为主,阳离子以Ca~(2+)为主。全省设施菜地约39.73%出现不同程度的盐渍化现象,其中,轻度盐渍化为28.64%,中度盐渍化为8.37%,重度盐渍化为2.29%,盐土为0.43%。在不同设施类型中,盐渍化发生程度为:日光温室大拱棚中小拱棚;全省17个市设施菜地次生盐渍化发生程度表现出聊城、莱芜、东营相对较高。全省化肥平均施用量(折纯)为1 624 kg hm~(-2),氮肥(N)、磷肥(P_2O_5)、钾肥(K_2O)施用量(折纯)分别为559.5、465.2、599.3 kg hm~(-2)。通过分析设施菜地土壤次生盐渍化影响因素发现,化肥的高投入是可溶性盐分增加的一个重要原因,但在实际生产中受各种因素影响,未表现出完全线性相关关系;可溶性盐分增加与种植年限密切相关。典型对应分析发现,施肥数量、种植年限均会影响盐渍化程度,但影响各不相同。氮肥、磷肥和钾肥对K~+和Na~+的影响较大;Ca~(2+)和SO_4~(2-)含量受种植年限影响较大,K~+、Na~+、HCO_3~-和Cl~-受种植年限的影响较小;Mg~(2+)受氮磷钾肥和种植年限的影响均较大。     

近50年来山东省极端降水指数变化特征分析

利用山东省117个气象站1961—2013年逐日降水观测数据,根据选取的9个极端降水指数,分析了区域内各极端降水指数的时间变化趋势和空间分布规律,并探讨了各极端降水指数与总降水量之间的关系。结果表明:长时段(1961—2013年)中一日最大降水量(RX1d)、最大连续五日降水量(RX5d)、降水强度(SDⅡ)、最长连续无雨日数(CDD)增大趋势不明显,其他各指数均有减小趋势,短时段(1991—2013年)除RX1d,CDD呈减小趋势,其他各指数均有增大趋势。不同地区两时段各极端降水指数变化趋势并不相同,短时段变幅更大同时变化显著的站点更多。除CDD和总降水量有近三分之一的站点为不显著的负相关外,其他指数和总降水量多为显著正相关。     

2000-2010年福建省植被覆盖度的时空演变特征

运用趋势分析法及Mann-Kendall趋势检验法对福建省2000-2010年植被覆盖度进行了分析,探究福建省植被覆盖度的时空演变过程.结果表明:(1)福建省植被覆盖度以每年0.003 15的速率增加,但在2005年存在一个明显的波动下降,植被在7月,8月,9月份盖度最大.(2)根据我国植被覆盖度分类标准,福建省以高植被覆盖度为主,2000-2010年低、中植被覆盖度向高植被覆盖度转化15.84％.(3)各市区植被覆盖度变化显著,其中莆田市、宁德市、漳州市变化最为明显.通过各区域的趋势百分比可知,福建省各市区植被覆盖度以增加为主,各市区植被覆盖度增加百分比为:宁德市＞漳州市＞福州市＞泉州市=莆田市=厦门市＞龙岩市＞南平市＞三明市.(4)不同植被类型区植被盖度在年际变化尺度呈现稳步增加的趋势,各植被类型盖度均值介于0.596～0.799,此外植被覆盖度的增加量顺序依次为:湿地＞草地＞农作物＞非植被＞阔叶林=针叶林.     

山东省地下水硝酸盐含量状况及影响因素研究

国内外大量研究表明,地下水硝酸盐污染已成为普遍问题。为了摸清山东省地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对本省地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究。结果表明,山东省地下水NO3--N含量总体较低,平均为7.4mg.L-1,仅有2%的地下水超过了我国地下水质量标准（GB/T14848—1993）。地区之间地下水硝酸盐含量有很大的差异,其中临沂市NO3--N含量最高,达10.6mg.L-1。受降雨影响,雨季后地下水硝酸盐含量下降。农田利用类型对地下水硝酸盐含量影响较大,在粮田、设施菜地、露天菜地、果园4种类型中,设施菜地影响最大,NO3--N达到13.1mg.L-1,其次为果园。随着埋藏深度的增加,NO3--N含量呈先升后降的趋势,最大平均值出现在埋深20~50m的地下水中,达8.5mg.L-1。     

江苏省NDVI时空变化特征及其与气候因子的关系

[目的]分析江苏省NDVI时空变化特征,并探讨该地区NDVI与气候因子之间的关系,为合理制订生态环境保护政策和措施服务。[方法]运用一元线性回归模型分析NDVI时空变化特征,运用相关性分析法分析NDVI与气候因子之间的关系。[结果](1)江苏省NDVI在2001—2010年上升速率为0.005/a。(2)江苏省部分丘陵山区平均NDVI达到0.8以上,江淮平原及黄淮平原平均NDVI大多位于0.7~0.8之间。(3)年际NDVI与相对湿度的相关系数为-0.720,月际NDVI与当月气温的相关系数为0.860;降雨和相对湿度对NDVI的影响存在滞后效应和累积效应,且滞后期均为1个月。[结论]江苏省NDVI在2001—2010年呈上升趋势;NDVI平均值空间分布及其变化趋势区域差异明显;NDVI年际变化与相对湿度相关性最高,而气温对月际NDVI变化影响最大。     

浙江省夏秋季降水量时空分布特征及趋势演变规律

夏、秋季是浙江省旱涝灾害最为频发的时段,研究夏、秋季降水量的时空分布特征和趋势演变规律,对防旱抗涝、防灾减灾有着重要的指导意义。根据1971-2009年浙江省65个台站6-11月的逐月降水量资料,利用趋势分析、等值线分布和EOF分解等方法研究浙江省近39a夏、秋季降水量的时空分布特征,再运用Morlet连续小波变化及功率谱检验等方法分析降水量的周期性演变规律。结果表明：近39a来,浙江省夏、秋季降水量总体呈现缓慢上升趋势,约每10a增加10.92mm。在空间上呈现东南沿海地区偏多,其它地区相对偏少的＂东-西＂向分布特征,在时间上存在不同时间尺度的周期振荡,以6～10a周期的振荡较为明显,并且8.7a周期振荡最显著,功率谱通过了95%的置信度检验。