基于GCM泾河流域未来温度变化的降尺度预测

【目的】分析泾河流域21世纪温度变化的趋势,为流域未来气候变化情景的构建及当地农业的可持续发展提供参考依据。【方法】基于泾河流域18个气象站点的日平均温度和日最高、最低温度实测数据,以及美国国家环境预报中心(NCEP)的再分析资料、英国Hadley气候预测与研究中心的全球气候模型HadCM3在A2和B2情景下模拟的大气环流因子,利用统计降尺度模型SDSM,对泾河流域21世纪3个时期(2020s,2050s,2080s)温度的时空变化进行预测。【结果】A2、B2情景下,泾河流域未来3个时期(2020s,2050s,2080s)的温度变化均表现出明显的上升趋势,且随时间的推移增幅增大。3个时期的温度变化具有季节差异,日平均温度在A2、B2情景下均以夏季变化最为显著(A2:1.2,2.5,4.5℃;B2:1.3,2.4,3.2℃);日最高温度在A2情景下以秋季变化最为显著(1.0,2.4,3.8℃),B2情景下则以冬季变化最为显著(1.0,2.0,2.9℃);日最低温度在A2情景下以夏季变化最为显著(1.1,2.4,4.4℃),B2情景下则以秋季变化最为显著(1.4,2.3,3.3℃)。温度变化同时也存在空间差异,以东南-西北方向增幅较高,东南部是高增长的中心,东北部和西南部增幅相对较小。【结论】泾河流域未来3个时期(2020s,2050s,2080s)的温度有明显上升,并具有一定的时空差异和季节差异。     

河西走廊东部近60年气候时空变化特征

利用甘肃省武威市4个气象站1959—2018年的气温、降水、大风和沙尘暴资料,采用线性倾向率、滑动t检验、小波分析和功率谱等方法对其时空变化规律进行了系统分析。结果表明,年平均气温呈上升趋势,年际倾向率为0.40℃/10年,且这种增暖趋势存在突变,四季增温速度是冬季>秋季>春季>夏季;空间变化特点为中北部增温速度比南部快。年降水量呈波动增加趋势,年际倾向率为6.1 mm/10年,四季降水量除秋季持平外,其他季节都呈增加趋势,增幅为夏季>春季>冬季;空间变化表现为南部增加速度快、中部增加速度慢。年大风日数呈减少趋势,年际倾向率为-0.4 d/10年,春季大风日数的减少抵消了冬季大风日数的增多,以夏季减少最显著;空间变化表现为南部呈增加趋势、中北部呈减少趋势。年沙尘暴日数显著减少,年际倾向率为-2.8 d/10年,减少速度为春季=夏季>冬季>秋季;空间上呈自南向北减少速度逐渐加大的变化特点。武威市气候暖湿化趋势明显,随着石羊河流域综合治理力度加大,大风日数和沙尘暴日数显著减少,生态环境得到改善。     

近48年河西走廊蒸发量时空分布规律及影响因子分析

利用河西走廊20个气象观测站1958-2005年20 cm口径蒸发皿资料,分析河西走廊蒸发量的气候变化趋势.结果表明:近48年来河西走廊蒸发量年代际平均值在20世纪60年代最大,之后逐渐减小,至80年代初达最小值,80年代中期开始转为上升,从目前演变趋势看,其值仍处于上升阶段;月平均蒸发量分布规律表现为单峰型分布,最大值出现在5、月,最小值出现在1月;季节蒸发量的大小排列依次为:夏季>春季>秋季>冬季;蒸发量与气温的相关系数最大,与风速和湿度的相关系数最小,充分说明河西走廊的气温对蒸发量的影响程度远远超过其它因子.     

基于统计降尺度法的青藏高原东部地区未来气候变化预估

采用PCA与逐步线性回归相结合的统计降尺度方法,利用HadCM3模式的SRESA2排放情景资料,对青 藏高原东部地区未来2011-2049年气候变化趋势进行了预估,得到如下结论:经过统计降尺度处理后的HadCM3 对高原东部地区1961-1990年气温、降水模拟结果与实况特征基本相符.从2011-2049年相对于1961-1990年 气候平均值来看,未来整个青藏高原东部地区年平均气温将上升1.8℃,其中青海高原将上升2.0℃,川西高原将 上升1.4℃;未来整个青藏高原东部地区年降水量将增加5.0%,其中青海高原将增加2.2%,川西高原将增加 7.8%.未来青海高原年平均径流量将出现减少趋势,川西高原径流量将出现增加趋势,其中未来黄河上游源区年 平均径流量将持续减少,雅砻江下游地区径流量将持续增加,而长江上游源区和雅砻江上游地区年平均径流量将 经历减少→增多→减少的趋势.     

基于统计降尺度方法的长江中下游气温的模拟与预估

目前大部分全球气候模式(GCM)空间分辨率比较低,很难对区域尺度气候变化做出合理预测。降尺度方法的广泛运用弥补了GCM在这方面的不足。采用主成分分析和逐步回归相结合的统计降尺度方法对1980—2011年1月和7月长江中下游地区气温变化进行统计降尺度处理,并对该地区未来温度的变化进行预估。首先采用ECMWF的ERA-Interim再分析资料和实测资料建立逐月的统计降尺度模型,然后将建立的统计降尺度模型运用到CMIP5资料中,从而生成长江中下游地区各个测站未来气温变化序列。研究结果表明:(1)统计降尺度方法模拟1月和7月的温度与实测温度一致性都很好;(2)在21世纪末的时候气温在不同排放情景下都高于目前温度2～3℃,并且7月份的增温幅度要大于1月份。     

河西走廊东部武威市2021年主要气候特征及影响分析

2021年武威市气候较为异常,气温冷暖变化显著,极端天气事件多。全市平均气温8.2℃,较历年偏高1.1℃,为有气象记录以来最高,2月、7月、9月气温打破历史同期极值;≤-20℃的低温日数和寒潮次数偏多。降水时空分布不均,年降水量为270.5 mm,较历年偏多3%,凉州、古浪分别偏多22%、11%,民勤、天祝分别偏少17%、7%;4月偏多202%,7月偏少58%。日照时数为2 664.9 h,较历年偏少6%;≥35℃高温日数多,持续时间长,伏期干旱造成农作物受灾;受汛期降水偏少的影响,2021年石羊河的年平均流量较2020年同期偏少9%,全市归一化植被指数NDVI差于2020年同期。大风沙尘天气偏多,沙尘暴为2007年以来最多,风沙造成农作物受灾,2021年大气降尘量较2020年同期偏多17%,可吸入颗粒物PM10浓度较2020年同期上升了61.6%,城市空气质量严重污染,影响交通运输和大棚作物和日光温室瓜果蔬菜生长。短时强降水出现时间早,局地暴雨多,引发灾害。     

河西走廊西部近41年5—9月降水特征分析

利用位于河西走廊西部的酒泉市7个国家自动气象站1976—2016年5—9月逐日20:00—20:00降水资料,运用统计学方法,研究酒泉市降水雨日、雨量以及极端降水事件的时空分布特征和变化趋势。结果表明,酒泉市小雨雨日最多,占总雨日的82.1%,5—9月雨量将近1/3是由小雨提供的,2/3是由中雨以上的降水提供的。各级雨日(量)的空间分布特点是,最多的是肃北,最少的是敦煌,近41年酒泉极端降水事件绝对强度较小,相对强度较大,暴雨事件频次没有显著的线性趋势,稳定维持在0.1次/年左右,但其年际和年代际波动十分明显,无暴雨事件的时间分布较为分散,在每个年代都有出现,另外在2011—2016年8—9月没有极端降水事件的发生。     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961²099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961~2099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

河西走廊植被水碳通量对气候变化和人类活动的响应

河西走廊作为中国西北地区的重要经济发展带,地形多变,生态环境脆弱,在气候急剧变化以及人类活动的影响下,该地区植被水碳通量变化复杂。为探究2000—2020年河西走廊地区的植被生态变化情况,本研究利用参考作物蒸散量（ET0）与植被净初级生产力（NPP）分别表征植被水、碳通量,探究气候以及土地利用变化下2000—2020年河西走廊ET0与NPP的时空变化特征,分析植被水碳通量的主要驱动因素及交互作用。结果表明：在气候趋于暖湿,土地利用变化加速的背景下,2000—2020年ET0与NPP均呈现显著上升趋势,平均相对湿度与日照时长分别是ET0与NPP变化的主要驱动因素,ET0均值空间格局特征为“西高东低”,NPP均值为“南高北低”。气候变化加剧了河西走廊地区的植被蒸散发,人类活动使得21年来河西走廊地区荒漠化土地面积减小,其对区域植被水碳通量的干预作用大,植被生产力显著增加,因此生态环境持续向好。     

河西走廊东部地面温度的变化特征及影响因子分析

利用河西走廊东部4个气象站近50 a地面0 cm温度及年气温、蒸发、降水、相对湿度和风速等观测资料,运用线性趋势系数法系统分析了河西走廊东部近50 a地面温度的空间分布、时间变化趋势及极值变化等特征,采用多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响地面温度的气象因子。结果表明：受天气系统、地形地貌以及海拔高度等影响,河西走廊东部地面温度低海拔平原区大于高海拔山区。各地年、年代地面温度呈很显著上升趋势,年地面温度的时间序列存在着6～9 a的准周期变化;月地面温度变化比较一致;各地各季节地面温度也呈上升趋势,春、夏季上升率大于秋、冬季;各地年极端最高和最低地面温度也均呈上升趋势,极端最低地面温度的上升率大于极端最高地面温度的上升率,因此冬季增温对年地面温度升高贡献大于夏季。河西走廊东部地面温度的主要影响因子是最低气温和平均气温,其次是降水、平均风速和相对湿度,最高气温的影响较弱,蒸发的影响最弱。地面温度与平均、最高、最低气温呈正相关,与降水、相对湿度以及平均风速呈负相关,与蒸发无相关性。影响各地地面温度的主要因子有所不同。     

论寓于林业生态工程建设中的河西走廊沙产业开发

目前,我国生态建设已进入治理与破坏相持的关键阶段,林业生态工程建设仍将是今后一段时期内是区域生态恢复与改善的主要方面.林业建设的主流和投资热点.地处生态脆弱区的甘肃省河西走廊,林业生态工程建设与沙产业开发之间始终存在着相互制约和相互促进的双重作用关系.将沙产业开发寓于林业生态工程建设中,在林业生态建设中通过草树种的科学配置实现特色种植和产业化开发,是发展沙产业的一条有效途径.林业生态工程建设为沙产业发展提供基本保障条件,而沙产业开发又将为全面提升林业生态工程建设的经济效益开辟新的空间.     

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合生态系统的景观异质性分析

采用GIS技术,以相对频率和平均信息量为指标对河西走廊山地-绿洲-荒漠复合生态系统的景观异质性进行了研究。研究结果表明:在复合系统中,荒漠、山地、绿洲、水域、道路的平均相对频率(f)分别为57.5 %、20.7 %、23.4 %、8.1 %、7.3 %,反映出该复合系统的景观结构中,荒漠是最主要的景观类型或结构成分,处于绝对优势地位,是基质,是影响复合系统的结构、功能、动态的决定性因素。山地、荒漠、绿洲、水域、道路平均信息量(H)的平均值分别为22.10、35.50、29.00、17.81和16.80;荒漠景观的异质性最高,其次是绿洲景观,水域景观的空间异质性最低。平均信息量H值的空间变化中,山地景观的变异程度最高,为83.12 %;其次是绿洲,为64.07 %;荒漠景观的异质性空间变化程度最低,为45.21 %,说明荒漠景观在复合系统中的景观空间异质性最稳定,山地景观的空间异质性变化最大。由于荒漠景观的相对频率在50 % 以上,所以,其景观异质性是均质化方向上的空间异质性,而其它景观类型的空间异质性由于相对频率均小于50 %,是异质化方向上的空间异质性。因此以50 % 为相对频率的控制界限,提高道路、水域、绿洲的相对频率,降低荒漠的相对频率有助于提高整个复合系统的景观异质性。     

河西走廊沙质荒漠化趋势分析及预测

运用非线性回归模型和灰色理论ＧＭ（１．１）模型，对河西走廊沙质荒漠化现状及发展趋 势进行分析预测。结果表明：选用１９４９年为基准年（即取整个时间段变化率）采用非线性回归模 型与采用ＧＭ（１．１）模型预测沙漠化趋势时具有相似的精度，其预测的沙漠化总面积２００５年为５５ ５４０．７ ｋｍ２与 ５５ ５４８．７ ｋｍ２，２０１０年为 ５７ ４１５，２ ｋｍ２与 ５７ ３９８．８ ｋｍ’；河西走廊荒漠化面积年平均增 长率达 ０．３７％，说明该区域荒漠化呈发展趋势。     

陕西省参考作物蒸发蒸腾量的时空特征及其未来预测

【目的】分析陕西省参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的时空特征,并对未来的ET0进行预测,为制定该地区作物灌溉制度、水资源规划提供参考依据。【方法】根据陕西省陕北、关中和陕南3个地区18个气象站1961-2000年历年逐日气象资料,采用世界粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算历年逐日ET0;依据NCEP再分析数据以及大气环流模式HadCM3输出的大尺度气候要素资料,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来A2和B2排放情景下的ET0进行预测。【结果】1961-2000年,陕西省ET0值在空间上自南至北呈递增趋势,除了7个气象站ET0呈上升趋势外,其余11个气象站平均ET0均呈下降趋势。在A2排放情景下,2011-2040、2041-2070、2071-2099年陕西省ET0的平均值较基准期(1961-2000年)分别增加2.7%,4.9%和8.9%,增幅最大的地区分布在陕南的安康、石泉、略阳和关中华山站以及陕北地区,关中地区增幅较小。2071-2099年陕西省ET0值四季变幅不均匀,其中以冬季的增幅最大。【结论】ET0的持续增长会导致陕西省水资源短缺问题恶化,将进一步影响该地区未来的作物需水量和农业灌溉需水量。     

韩江流域近50年极端气候事件的时空变化特征

为掌握南方湿热山区典型流域(韩江)的极端气候事件变化规律和趋势,利用中国气象数据服务共享网和广东省气象局提供的韩江流域及附近13个台站1965—2014年最高气温、最低气温、降水量的日数据资料,通过RClimDex极端气候指数计算软件、IDW空间插值、R/S分析等方法,计算分析了与植被生长水热条件、寒旱灾害直接相关的极端气候指标。结果表明:1)韩江流域极端高温事件增多,极端低温事件减少,气温存在变暖趋势,极端持续指数与极端气温指数呈现出很好的一致性;2)过去50年极端降水指数均有所增加但变化趋势不显著,极端降水表征量级的指数相对表征强度的指数增加速率更快;3)各极端降水指数表现出一定的空间分布差异,但整体上呈现"自东北向西南逐渐递减"的分布格局;4)R/S分析表明流域未来气候究竟存在"暖干化"还是"暖湿化"的倾向具有不确定性。根据极端气候的变化适时调整农业生产布局和结构,积极应对可能出现的情况是十分必要的。     

甘肃河西走廊产区酿酒葡萄附生微生物区系分析

以甘肃河西走廊具有代表性的3个产地(武威、张掖、嘉峪关)的4个品种(‘赤霞珠’‘品丽珠’‘蛇龙珠’‘黑比诺’)成熟期酿酒葡萄为研究对象,通过对葡萄浆果表面附生微生物的筛查、分离纯化与鉴定,分析葡萄附生微生物区系组成及其种群.结果显示:河西走廊产区酿酒葡萄附生菌相由11株细菌、10株酵母和14株霉菌组成.3个产地成熟期酿酒葡萄附生酵母菌的数量最大,达104~106cfu/g,附生细菌数量为104~105cfu/g,附生霉菌的数量为102~104cfu/g.酵母、霉菌、细菌数量受地域因素影响显著,但受葡萄品种因素影响不显著,且分离鉴定出灰葡萄孢霉(Botrytis cinerea)、交链孢霉(Alternaria alternata)和青霉属(Penicilliumspp.)等主要病害菌.研究结果可为原料采收后的前处理阶段开展有害微生物控制及评价原料耐贮性提供理论依据,并为酿造葡萄酒优良菌株选育提供种质资源.     

河西地区农业生产构成因素及其效益的分析

本文用通径系数法分析了农业生产的8个基本构成因素:种植业投入、养殖业投入、人口数量、劳动力数量、粮食作物面积、经济作物面积、人工草地面积、人均家畜数量及商品畜数量对6个农业效益如种植业产值、总收入、净收入、养殖业产值、总收入、净收入的重要性。发现不仅各构成因素间存在着相关关系,还直接或间接地影响各效益因素,认为在河西地区以种植业为主的农业生产系统中,发展经济作物、扩大人工草地、重视家庭畜牧业,走多种经营、农牧并举的道路,才能提高促进农业生产总效益。     

气候变化下石羊河流域上游产流区的径流响应研究

【目的】分析西北典型干旱区石羊河流域上游产流区径流对未来气候变化的响应,为石羊河流域未来水资源的规划利用提供参考。【方法】应用可变下渗能力模型(VIC)模拟水文过程,基于模型参数率定,利用统计降尺度模型(SDSM)对全球气候模式(GCMs)中HadCM3模式下A2、B2情景进行降尺度处理,分析A2、B2情景下石羊河流域上游产流区气候要素的变化,以预估的未来气候情景数据作为验证后VIC模型的输入,分析未来气候变化下石羊河流域的水文响应。【结果】VIC模型的效率系数在率定期(1990-1994年)和检验期(1995-1996年)分别为0.769和0.690,相关系数分别为0.955和0.894,表明VIC模型能够较好地描述流域大尺度水文过程;在未来2020s(2010-2039年)和2050s(2040-2069年),研究区多年平均最高气温在A2情景下分别较现状升高1.3和2.8℃,B2情景下分别较现状升高1.3和2.5℃;在2个时期的2种气候情景下,多年平均最低气温均升高0.1℃左右;在A2情景下2020s和2050s多年平均降水量分别较现状减少7.6%和15.2%,B2情景下2个年代的多年平均降水量分别减少8.7%和13.1%;2020s多年平均径流量在A2和B2情景下分别较现状减少2.8%和1.4%,2050s多年平均径流量在A2和B2情景下分别减少13.2%和8.3%。【结论】石羊河流域径流在未来A2、B2气候模式下的不同时期内均会呈减少趋势。