江苏省1971—2010年气候生产潜力变化特征

[目的]根据江苏省13个气象站1971—2010年40a的气象资料剖析该区域温度生产潜力、降水生产潜力及气候生产潜力变化特征,为提高农业生产提供理论依据。[方法]运用Miami和Thornthwaite Memorial模型计算全省温度生产潜力、降水生产潜力和气候生产潜力。运用气候资源利用率公式、相关分析和回归分析法分析探讨江苏省气候资源利用率情况和气候生产潜力的影响因素。[结果](1)40a间,江苏省年均气温呈现出波动性上升趋势,年均降水并未表现出规律性变化;温度生产潜力和降水生产潜力的变化规律与年均气温和年均降水相似;(2)气候生产潜力呈现波动微弱增加趋势,气候资源利用率表现出波动性上升趋势。[结论]气候生产潜力受年均降水的影响微弱,受温度的影响相对更大。     

1955-2015年陕西省潜在蒸散量时空变化特征及成因

为深入认识气候变化下陕西潜在蒸散量（ET₀）年际和年内的变化特征及主要影响因素,根据陕西省20个气象站点逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算了1955—2015年全省潜在蒸散量,运用累积距平、Mann-Kendall突变检测、最优分割、反距离加权插值等分析方法,分析了年均及四季潜在蒸散量时空变化特征;并采用偏相关、多元回归模型对影响潜在蒸散量的主导气象要素进行了定量研究。结果表明:（1）1955—2015年,陕西省年ET₀呈微弱上升趋势,变化率为1.03 mm/10 a,分时段ET₀呈“倒S”型变化。（2）从季节看,春、夏、秋、冬季平均ET₀变化率分别为3.72,0.12,0.36,-2.95 mm/10 a。（3）研究区内年及季节平均ET₀的空间分布存在明显地带性规律特征。（4）平均气温是全年及春、秋、冬季ET₀变化的主导因素,日照是夏季ET₀变化的主导因素。这些结果表明陕西省潜在蒸散量的时空变化具有阶段性、地带性,其影响因素具有季节性。研究可为气候变化下陕西省水资源科学配置以及影响评估提供依据。     

1986-2007年重庆主城区土地利用变化及其驱动因素研究

以重庆主城区为研究区域,利用1986年、2000年和2007年3期的遥感影像和地形图,运用人机交互目视解译方法以及GIS的空间分析和数理统计功能,获得重庆主城区土地利用现状、土地利用类型转移矩阵、土地利用动态度和综合程度变化指数等专题图、数据,并结合社会经济及人口数据,对重庆主城区土地利用的时空变化的驱动力进行了分析。结果显示:(1)1986—2007年间研究区建设用地面积迅速扩大,耕地面积持续下降,林地和灌丛面积有所增加,水体的变化比例一直很小;(2)土地利用类型的变化主要是耕地与建设用地和林地之间的相互转移;(3)1986—2007年间,研究区土地利用变化强度较大,其中以灌丛和建筑用地的单一土地利用动态度增幅最为显著,此外,研究区1986—2007年间的土地利用程度指数呈显著增长;(4)主城区土地利用变化的主要驱动因子是人口增长和经济发展,同时还受到地形、交通、政府政策、城市规划及人们环保意识提高的影响。总体来看,经济发展是土地利用变化的主导因素。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

江西省域蒸发皿蒸发量变化特征及其成因

为了探讨气候变化对陆面水文过程的影响,该文利用江西省79个气象站1960－2005年的常规观测资料为基础,结合修正的Penman公式,得出了日照百分率、风速、实际水汽压、最低温度、最高温度变化对蒸发皿年蒸发量变化的贡献。结果表明：在过去46 a中,全流域的平均蒸发皿年蒸发量呈显著下降趋势,其速率为-4.57 mm/a;日照百分率和风速的减小是导致流域平均蒸发皿年蒸发量下降的主要因子,其贡献分别为-2.06、-2.58 mm/a,实际水汽压的减小、最低温度和最高温度的升高导致流域平均蒸发皿年蒸发量上升,但作用相对较小,分别为0.12、0.50、0.30 mm/a,各占观测的蒸发皿年蒸发量变化趋势的45.08%、56.46%、-2.63%、-10.94%、-6.57%。因此,影响江西省蒸发皿年蒸发量变化的气候因子的主次关系为：风速＞日照百分率＞最低温度＞最高温度＞实际水汽压。     

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。     

2007-2017年府谷-龙门段河道冲淤特征及其动力机制

[目的]河道演变是水流、泥沙与河床边界相互作用的结果,对水利工程的安全、洪涝灾害的防控有显著的影响。黄河中游府谷—龙门段位于晋陕峡谷地带,以黄土高原沟壑侵蚀地貌为主,流经的黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源,因此研究该河段的河道冲淤特征及影响因素对控制黄河中游水土流失有重要意义。[方法]基于府谷、吴堡、龙门3个典型水文站径流泥沙及河道断面数据,分析了2007—2017年府谷—龙门段河道冲淤特征及相关影响因素。[结果](1)近11年来府谷—龙门段河道整体表现为冲刷,其中府谷—吴堡段表现为河道冲刷量逐渐减小,吴堡—龙门段表现为河道冲刷逐年加剧。(2)府谷—吴堡段呈水减沙增的趋势,吴堡—龙门段整体表现为水多沙少,两河段河道冲淤量与水流含沙量变化同步。(3)府谷—吴堡段悬移质泥沙中值粒径呈增加趋势,河道冲刷变缓;吴堡—龙门段悬移质泥沙中值粒径呈减小趋势,加剧河道侵蚀。(4)府谷站入黄泥沙量增加,河道侵蚀力降低,河道冲刷变缓;吴堡站入黄泥沙量减少,河道侵蚀力增强,河道处于冲刷的状态。[结论]径流泥沙的变化在很大程度上影响了府谷—龙门段河道冲淤。在生态环境有所改善的背景下,研究该河段河道冲淤特征及动...     

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。     

1961－2007年长江中下游地区水稻需水量的变化特征

该研究利用长江中下游地区91个气象站点1961－2007年地面观测资料和63个农业气象试验站1981－2006年单季稻和双季稻的生育期资料,采用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算了有效降水量,用联合国粮食与农业组织（FAO,Food and Agriculture Organization）推荐的方法分别计算了研究区域内单季稻和双季稻需水量,探讨了不同地区单季稻和双季稻的水分利用效率。研究结果表明：研究时段内长江中下游地区早稻和单季稻生育期有效降水量均表现为增加趋势,而晚稻生育期有效降水量表现为减少趋势;早稻、晚稻和单季稻生育期内需水量皆表现为减少趋势,其中单季稻和晚稻的需水量为显著减少;为满足水稻需水要求,研究区域内双季稻生育期内的灌溉量较单季稻多125?mm,但其水分利用效率在研究区域高于单季稻;从提高水分利用效率的角度来看,长江中下游地区总体更适宜种植双季稻。     

2016—2021年黄土高原马莲河干流水质时空变化特征及其成因

[目的] 分析黄土高原马莲河干流水质时空变化特征,揭示水质污染状况及成因,为该流域内生态文明建设和水环境治理提供科学依据。[方法] 基于黄土高原马莲河干流2016—2021年甘肃省庆阳市境内5个断面水质逐月监测数据,结合单因子污染指数法、综合污染指数法对水质进行评价,利用线性趋势法对水质演变趋势进行分析。[结果] ①2016—2021年庆阳市境内马莲河水质整体较差,属于Ⅴ类水范畴,综合污染指数较高,主要污染因子为高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD₅)、氨氮(NH₃-N)、总磷、氟化物及六价铬,下游水质优于上游。②庆阳市境内马莲河干流水质季节变化特征显著,综合表现为夏、秋季优于春、冬季。具体表现为秋季最优,冬季最差。[结论] 2016年以来,庆阳市境内马莲河水质趋势稳定向好,尤其是2017年以后,向好趋势表现明显;受入境水质及流域地质条件影响,马莲河水污染治理任务依然任重而道远。     

渭河流域1980-2000年LUCC时空变化特征及其驱动力分析

流域水沙变异与土地利用/覆被变化（LUCC）有着十分密切的关系。该文基于渭河流域1980年、1990年和2000年的土地利用/覆被数据,借助ArcGIS等软件对渭河流域20 a间LUCC的时空变化特征进行分析,探讨渭河流域LUCC的时空变化规律。基于转移矩阵、综合土地利用动态度、综合土地利用程度和单一土地利用变化率等指标进行分析表明:渭河流域在1980-2000年土地利用/覆被发生了较大变化,其中草地增幅最大,达到2.09万km²;耕地和林地减幅分别达到了1.35万km²、1.11万km²;建设用地增速最快,增长了8.53倍。从综合土地利用动态度、综合土地利用程度和单一土地利用变化率时空分布图可以看出:变化的时空格局有明显的区域特征,而且前十年的变化比后十年的变化剧烈,主要地类时空变化差异明显。基于时空变化特征分析了变化的驱动力,分析得出主要受到国家土地政策、水土保持、经济发展以及人口增长等多方面因素驱动。     

吉林省蒸发皿蒸发量时空变化特征及其成因定量化分析

为了分析气候变化背景下吉林省蒸发皿蒸发量时空变化特征及其成因,利用吉林省45个气象站1970-2014年的蒸发皿资料,分析45 a蒸发皿蒸发量的变化趋势,同时结合其他常规气象资料定量化分析了影响蒸发皿蒸发量变化的因素。结果表明:过去45 a中吉林省年蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势(-22.49 mm/10 a)。四季中,春季蒸发皿蒸发量减少的最多,而其他3个季节中虽有小幅上升,但并不显著。影响吉林省地区年蒸发皿蒸发量变化主导因子是风速和水汽压差,由于负贡献超过正贡献,导致45 a中年蒸发皿蒸发量呈下降趋势。影响春季蒸发变化的主导因素是风速,而夏、秋、冬3个季节中的主导因素则是水汽压差。空间上,影响吉林省西部和中部蒸发年变化的主导因子是风速和日照时数,而南部地区则是水汽压差。四季中,风速和日照时数是影响多数气象站春季蒸发变化的主导因子,其他季节中水汽压差的正贡献是影响蒸发变化的主导因子。     

1982-2015年中国植被NDVI时空变化特征及其驱动分析

在全球气候变化背景下,多数研究关注植被年际变化趋势及其对降水和气温的响应而忽略了辐射因子的影响。探究不同植被类型对季节性多气候要素（降水、气温和辐射）的响应规律,并量化人类活动对植被的影响,对中国生态环境保护具有现实意义。该研究基于AVHRR NDVI3g遥感数据、CCI全球土地覆被数据和ERA5-Land数据,采用多元线性回归模型和残差分析等方法,从区域和全国尺度上分析1982-2015年中国植被NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）时空变化特征,研究其对季节性气候变化和人类活动的响应。研究结果表明：1）中国的植被变化在空间上具有明显的区域特征,呈现出自东南向西北递减的趋势,变化率范围为-0.016～0.029/a。2）根据Hurst指数分析,80.62%的植被处于持续稳定变化状态。草地和林地的变化趋势趋于不稳定,易受气候变化和人类活动的影响。3）准噶尔盆地、青藏高原以及内蒙古锡林郭勒盟等区域的植被NDVI与气温和太阳辐射呈负相关性,而在云贵高原、黄土高原南部、四川盆地等地区表现为正相关性。4）残差分析结果表明,干旱导致新疆准噶尔盆地和内蒙古中部等干旱区植被退化,而温度和辐射增加是促进东部沿海平原、黄土高原南部、四川盆地和云贵高原西南部等地区植被改善的主要原因。21世纪以来人类活动逐渐加强,包括黄土高原水土保持和退耕还林工程、阿拉善荒漠治理、沿海城市群和东北工业基地的建设等。具体表现为内蒙古阿拉善高原、黄土高原中西部和北部以及华南大部分地区植被改善,东北大、小兴安岭、长白山东部和长江三角洲地区植被退化。该研究对植被变化及其驱动因素的研究,可识别植被退化区,为将来生态修复工程的实施和生态文明建设提供理论依据,助力区域绿色可持续发展。     

1961-2010年新疆日照时数的时空变化特征及其影响因素

利用1961-2010年新疆42个站日照、辐射、降水、云量、水汽压和风速资料,采用气候倾向率、突变检测和相关分析等方法,研究新疆年、季、月日照时数的时空特征及其成因.结果表明,新疆年、季、月日照时数空间分布均呈东多西少的分布形式,夏季最多,其次为春、秋与冬季.近50a新疆年及四季太阳总辐射均呈减少趋势,以冬季减少最明显,春季最弱.区域平均年日照时数极显著减少(P＜0.01),减幅为23.4d/10a;年日照时数异常偏少出现在1992和1993年,异常偏多出现在1967年,近一半站点有明显突变,突变主要发生在20世纪80年代中期前后;季节上,春季略有增加,夏、秋、冬三季显著减少(P＜0.05),减幅为4.5 ～ 13.31/10a,以冬季减少最明显也最多.日照时数长期趋势变化有明显空间变化特征,年及四季日照时数在38°N以北呈大范围显著减少趋势(P＜0.05),以南则普遍显著增加(P＜0.05).在38°N以北大部地区日照时数减少主要与该区气候湿润化和平均风速的减小密切相关.     

1960-2014年祁连山南坡及其附近地区气温时空变化特征

基于祁连山南坡及其附近19个气象站点的1960-2014年气温数据,利用线性趋势法、相关分析法、多项式趋势法、5年滑动平均、R/S分析方法、ArcGIS方法对其气温的时间变化与空间分布作了详细分析。结果表明:多年平均气温变化趋势为波动上升趋势,增长率为0.35℃/10 a,最低气温与最高气温的增长率分别为0.478,0.275℃/10 a,季节气温同样为上升趋势,其中冬季气温增幅最大,说明最低气温与冬季气温对气温上升贡献最大;从年代际变化来看,2000-2014年气温的升高趋势比1990-1999年有所下降,并不能说明全球变暖停滞,可能受到自然外强迫造成的;气温的Hurst指数为0.5 < H < 1,表明今后气温的变化趋势与过去变化趋势具有相同的特征;大部分气象站点多年平均气温与季节气温的变化均为增长趋势,通过显著性检验站点的比率较高,而年代际气温的空间变化差异较大。     

1960-2014年祁连山南坡及其附近地区降水时空变化特征

祁连山区的生态是国家当前与今后重点保护的对象,该区域是“丝绸之路经济带”重要的水源涵养功能区,降水的多少直接影响生态环境的好坏,所以在新形势下,研究祁连山地区降水的变化具有重要的理论与现实意义。利用1960—2014年祁连山南坡及其附近19个气象站的降水日数与降水强度数据,使用线性趋势法、相关分析法、多项式趋势法、5年滑动平均、Mann-Kendall检验、滑动t检验、ArcGIS方法对其时间变化与空间分布进行了详细研究。多年降水日数与降水强度整体上表现为缓慢波动增长趋势,增长率分别为0.030 d/a与0.009 mm/a;除了冬季降水日数为增加趋势,其余季节均变化不大,夏季降水强度对全年贡献最大;20世纪90年代降水日数的变化趋势为负增长（-0.326 d/a）,降水强度增长最大（0.381 mm/10 a）,年代际变化波动较大。多年平均降水日数与降水量由于受东南季风与地形影响,整体上呈现出由东南向西北递减的趋势,南坡降水明显多于北坡的特点;降水日数与降水强度正负增长站点比例分别为:10∶9与17∶2;四季降水强度正增长所占比例比降水日数正增长所占比例大,除了秋季突变不明显,春、夏、冬均发生了突变;各站点年代际变化的空间分布存在差异。     

1964-2017年秦岭山地降水时空变化特征及其南北差异

为了明确秦岭山地降水时空变化的特征,为秦岭生态环境保护提供气候依据,基于秦岭地区1964-2017年32个气象站的逐月降水数据资料并采用AUSPLIN插值法将其转为区域面上数据,结合小波分析、趋势分析等方法,研究了不同时空尺度下秦岭山地1964-2017年降水变化特征及其南北差异性。结果表明:(1)近54年秦岭全区年均降水量呈减少趋势,速率为-11.95 mm/10 a,降水变化存在明显的周期性及显著的空间差异,降水主要集中在中南部。(2)季尺度上,近54年秦岭山地的降水变化存在显著的季节差异,空间上尤以春季在高海拔区的减少趋势最为显著。(3)秦岭山地降水变化存在着明显的南北差异,近54年北坡年均降水呈减少趋势,平均速率为-7.1 mm/10 a,南坡则呈增加趋势,速率为35.1 mm/10 a;气温突变前,北坡降水变化趋势不明显而南坡以增加趋势为主;气温突变后,南北坡均以增加为主,而北坡全区均呈增加趋势。54 a来,秦岭以南地区降水强度大,夏冬两季容易导致干旱、极端降水等自然灾害,进而对生命财产安全造成威胁,应增强旱涝灾害的预防。     

东江流域2001-2013年土地利用/覆被类型变化的时空特征及成因

[目的]区分人类活动和自然环境变化对东江流域土地利用/覆被类型变化的贡献率,为优化流域土地利用方式、保护流域生态环境和支持粤港澳大湾区建设提供有益的信息和科技支撑。[方法]基于时间序列的遥感影像土地利用/覆被类型栅格数据,结合区域经济发展、土地利用评价指标体系和灰色关联分析,量化东江流域2001-2013年间土地利用/覆被类型变化的时空特征和成因。[结果]①随着时间推移,东江流域土地利用/覆被类型格局由常绿阔叶林、草地和耕地共同主导型转变为常绿阔叶林主导型;②研究期内不同土地利用/覆被类型变化差异明显,灌丛、混合林、常绿阔叶林和草地变化剧烈且相互之间转化频繁,水域、耕地和城镇用地面积变化相对平缓;③非城镇用地转化空间差异显著,耕地的转化程度表现为：下游 > 上游 > 中游;④人口增加、城市建设、技术革新和经济增长是推动东江流域土地利用/覆被类型发生变化的主要原因。[结论]总体来说,最近10 a多东江流域的土地利用/覆被类型变化有利于流域生态环境和水资源的保护,进而有助于粤港澳大湾区的建设。     

2003年玛纳斯河汛期水情特征及其成因

玛纳斯河的水量在20世纪90年代以来持续增加的背景上,在2003年出现了历史上罕见的汛期枯水现象。导致该现象的原因可能是频繁的天气过程导致高空温度不能稳步攀升,高山地区气温偏低使冰川和积雪不能大量消融。     

1960-2013年云南地面温度时空变化特征

利用云南省1960-2013年逐日0 cm地面温度观测资料,运用Mann-Kendall趋势和突变检验法、小波分析法等分析了云南地面温度的空间分布、变化趋势及突变特征、周期变化及可能的影响因素。结果表明:年平均地温、年平均最低地温整体上呈现"南高北低"的分布特点,年平均最高地温呈现出"西北、东北低,中部、南部高;深切河谷高,高原面较低,高耸山地更低"的分布特点;同时,也表现出明显的区域性差异;年平均地温、年平均最高（低）地温高值中心主要分布在元江河谷（元江站）,金沙江河谷（元谋站）,滇南澜沧江及其支流河谷（景洪站、勐腊站）;平均地温、平均最高（低）地温季节分布特点与年际分布大致相似。平均地温、平均最高（低）地温年际、季节及不同气候带均呈增温趋势;年平均地温、年平均最高（低）地温均以冬季增温幅度最大;年平均地温、年平均最低地温以高原气候带增温幅度最大,年平均最高地温以北热带增温幅度最大。年平均地温、年平均最高（低）地温及不同气候带地温均发生显著突变;其中,年平均地温、年平均最高（低）地温显著突变点分别为2000年、2004年、1997年;年平均地温、年平均最高（低）和不同气候带地温均以长周期变化为主周期;其中,年平均地温、年平均最高（低）地温主周期分别为28 a,26 a,26 a。年平均地温、年平均最高（低）地温与纬度和海拔呈极其显著的负相关;1960-2013年亚洲区极涡面积（强度）,西太平洋副高西伸脊点指数显著减弱,西太平洋副高面积（强度、脊线）、印缅槽、西藏高原、印度副高面积指数呈显著增加可能是引起云南地温变化的原因之一。