渭河流域近50年来气候舒适度对气候变化的响应

气候舒适度(CCI)是反映气候条件对人体感受影响的指数.根据渭河流域内13个站点19612010年温度、风速、相对湿度等气象要素的平均值,计算出流域内各站点气候舒适度指数各级日数持续时间及分布情况.结果表明,冷和寒冷的日数在减少,可达舒适的日数在缓慢增加,其变化规律与温度变化密切相关.除华山站外,各站点的舒适度都比较高,大部分站点可达舒适的时间为5个月以上.流域内可达舒适的平均天数占全年的46.9％,寒冷及冷的日数可占27.1％,没有出现炎热和酷热的天气.流域内西安、武功、天水和宝鸡站点的气候舒适度较高,其次为铜川、洛川、环县等地区.     

考虑地形条件下山区日照和辐射的GIS模型研究

考虑坡度、坡向等地形要素对日照和辐射的影响,针对东中部山区坡度较平缓的特点,改进了坡面日照、辐射计算公式并建立了模型,利用本模型、Citystar和500m×500m网格的地理数据,计算湖南省年日照时数、年太阳总辐射。结果表明:考虑坡度、坡向等地形要素,比过去仅考虑经纬度、海拔利用GIS分析气候要素更能反映山区光资源分布及气候特点,该模型更具有实际应用价值。     

基于积温产量模型确定山东夏玉米拔节前后的极端高温阈值

参考已有的积温-产量模型方法,利用山东省10个气象站点1983-2012年逐日最高气温、最低气温数据模拟其间逐小时温度,分拔节前和拔节后两个时段确定山东省夏玉米的极端高温阈值,并对研究区极端高温事件的时空分布特征进行分析。结果表明:夏玉米生育期温度主要分布在17~35℃区间,拔节后不同温度持续时长较大;有效积温转化为实际产量的比例系数有随时间增大的趋势;山东省夏玉米拔节前、后两个阶段极端高温阈值分别为35.2℃和34.5℃;基于此阈值统计的极端高温发生日数由西部平原地区向东部沿海半岛地区减少,拔节后较拔节前频发,研究期内极端高温发生日数有随时间增多的趋势。     

三峡库区生境质量的地形梯度效应及对土地利用变化的响应

三峡工程的建设给区域土地利用及生态环境带来巨大变化。在此背景下研究其土地利用和生境质量的时空变化规律,对推进库区国土空间开发保护与高质量发展转型具有重要意义。该研究以三峡库区湖北段为研究对象,根据三峡工程建设时间节点,选取多期土地利用数据,用InVEST模型评估生境质量的时空分异特征,采用分布指数、地形位指数、地理加权回归模型研究其地形梯度效应及对土地利用变化的响应。研究结果表明:1)三峡库区湖北段土地利用的变化特征主要为建设用地和水域大幅扩张,耕地面积小幅增加,林草地面积小幅减少;2)三峡工程一期移民结束后,部分地区生境质量有所提高;一期移民后至三峡工程全面竣工阶段,库区部分城镇周边和三峡大坝附近生境质量退化较明显;三峡工程全面运营后,库区生境质量基本保持稳定;3)从空间分布上来看,位于低地形位的连片城镇化地区与工程建设区生境质量退化程度较大;中地形位零星分布的耕地开垦区域生境质量略有退化;林草覆盖度高的高地形位地区生境质量较为稳定;4)地理加权回归模型显示,生境质量变化对不同地类变化的响应在空间上存在差异。在兴山县南部、夷陵区北部、秭归县南部与巴东县交界处,生境质量对林地变化响应较为显著;在巴东县南部的野三关镇等乡镇生境质量对耕地的变化响应较为显著;在兴山县北部、巴东县城周边、三峡大坝附近生境质量对建设用地和耕地的变化响应较为显著。研究结果有助于揭示三峡库区湖北段生境质量的时空变化过程,为该地区可持续发展及土地利用保护提供决策参考。     

基于GIS的辽宁气温和降水空间扩展方法

基于辽宁54个气象观测站1971-2000年气候整编资料的月平均气温和月平均降水资料,及辽宁地区500m×500mDEM数据,利用气候学原理和G IS技术,对辽宁地区气温和降水的空间扩展方法进行研究,建立基于常规气象观测资料的受地形影响的辽宁月平均气温和月平均降水量空间分布的估算模型。结果表明模型能较好的估算无观测资料地区的气温和降水的空间分布,实现了常规气象资料的空间扩展,为辽宁省资源开发、经济规划、环境规划、城市建设提供基础数据。     

起伏地形对气温时空分布的影响——以重庆市为例

[目的]基于GIS技术等分析起伏地形下气温的时空分布及其变化,为研究区域生态环境、农业区划及气候变化等提供借鉴和参考。[方法]以重庆市为例,利用34个气象站点1971—2010年历年平均气温资料,通过在气温与经纬度、海拔高度、坡度和坡向等地理和地形因子之间建立模型,并在GIS平台基于高空间分辨率的DEM数据(100m×100m)对气温空间分布进行定量估算和三维模拟。[结果](1)近40a内不同年代际的平均气温与诸多地理和地形因子之间的复相关系数均在0.8以上。(2)近40a内的年平均气温呈现出先降后升的变化。(3)绝大部分地区的年平均气温在近40a内均呈现增加趋势,且增加幅度表现为:渝东南渝东北渝西。[结论]起伏地形下气温的空间分布与诸多地理和地形因子之间的相关关系显著,且基于高空间分辨率的DEM数据利用GIS的三维模拟技术能够直观鲜明的体现出起伏地形下气温的空间分布及其变化特征。     

巴中市丘陵山区土地利用在地形梯度上的分布特征

以巴中市2007年TM影像和1∶25万等高线为数据源,利用GIS空间分析功能,建立了巴中市土地利用数据库并生成了高程、坡度和地形位指数图。然后将高程梯度、坡度梯度和地形位梯度分别与土地利用景观数据进行分级叠加分析,并引入无量纲分布指数,探讨不同地形梯度下不同土地利用景观类型的分布特征。结果表明,林地主要分布在较高等级海拔,坡度较大,地形位较高的地形条件下;耕地和城乡居民用地受气候条件和水域分布的影响,多分布在低海拔,坡度平缓,地形位较低的地形条件下;未利用地中水域占绝大多数比例,其分布指数随着地形位指数、坡度等级、高程等级的增加逐渐趋近于0。草地对地形条件的选择性较强,主要分布在中等级高程、坡度和地形位的地形环境中。通过比较分析,可以看出综合了高程和坡度双重属性的地形位指数能更真实地反映不同土地利用景观类型空间特征及分布趋势。     

延河流域实际蒸散发时空特征及影响因素分析

研究气候和植被恢复综合影响下流域实际蒸散发(Ea)的变化规律,可为水资源管理和规划提供科学参考.基于延河流域气象数据、径流资料和植被覆盖数据(NDVI),采用率定后的平流-干旱模型计算Ea,通过Mann-Ken-dall检验法和反距离加权法分析Ea时空分布特征,并利用Pearson相关分析对Ea成因进行探究.结果表明:...     

未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析

基于海南岛主岛19个气象站点连续40a（1980-2019年）逐日气象数据及地形等要素，建立空间分析模型，综合确定海南岛绿橙种植气候适宜区指标。在气候适宜度模型基础上构建海南岛绿橙种植温度、日照、降水以及综合适宜度模型，采用地理信息系统（GIS）技术综合分析，利用自然点断法对绿橙种植气候适宜性进行精细化区划，并利用RCP4.5未来气候情景模式模拟数据探讨未来30a（2020-2049年）气候变化情景下海南岛绿橙种植适宜区变化趋势。结果表明：现阶段海南岛绿橙种植最适宜区主要分布于中部地区，面积0.87×10⁴km²，气候适宜度为0.9～1.0；适宜区主要分布于东部局部地区及中西部大部地区，面积1.83×10⁴km²，气候适宜度为0.7～0.9；次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高地区，面积0.51×10⁴km²，气候适宜度为0.4～0.7；不适宜区主要分布于中部山区，面积0.17×10⁴km²，气候适宜度为0～0.4。未来气候变化情景下海南岛气温、降水分布呈较大变化，温度适宜区由四周向中部逐渐缩小，降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区主要分布于琼中、屯昌和保亭县大部分地区、万宁市西部及白沙县中东部等地。     

西藏一江两河地区耕地垦殖强度影响因子及其临界值确定

西藏"一江两河"地区耕地分布的空间面积狭小,限制性因素突出,识别和测度其耕地分布的影响因子,对今后区域农业发展和耕地利用具有现实意义。根据西藏"一江两河"耕地数据,应用GIS对其不同地貌类型、海拔高程的垦殖强度进行分析,在此基础上选择代表地形、气候、土壤、水文、可达性等12个因子作为自变量,1 km×1 km网格内耕地垦殖强度为因变量,运用偏最小二乘回归方法构建回归模型,并用变量投影重要性指标衡量各因子对变量的解释能力。测度结果表明:坡度是最重要的影响因子;太阳辐射、最暖月气温、海拔高度和降水等对耕地分布有重要影响,说明西藏"一江两河"地区耕地分布主要受地形、气候两大因素控制。     

山东省干旱时空分布特征及其与ENSO的相关性

基于山东省15个气象台站1964—2010年的逐月降水和平均气温资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了山东省不同时间尺度干旱发生频率,利用Mann-Kendall非参数检验法和Arcgis软件,对近50年山东省干旱的时空变化趋势进行分析。为了研究厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)对山东省干旱的影响,运用连续小波(CWT)、交叉小波变换(XWT)和小波相干谱(WTC)分析SPEI与ENSO指数(多变量ENSO指数,MEI)的相关关系和周期特征。结果表明:多时间尺度的SPEI值可以较好地反映山东省的干旱情况;不同时间尺度的SPEI值随时间变化的敏感性存在明显差异,时间尺度越小,变化幅度越大。近50年山东地区呈现明显的增暖趋势,其中东部增温最为显著,降水减少和温度升高使山东气候趋于"暖干化",加剧山东省干旱程度。空间变化趋势上,山东省年SPEI和山东省年降水的空间分布具有一致性,总体有西部变湿润、东部变干的趋势。在干旱发生时间尺度上,月尺度干旱发生频率高于年尺度干旱发生频率,四季中春、秋季干旱最为严重。春旱和秋旱以鲁西和鲁西北平原发生频率最高,各地区之间差异明显。ENSO暖事件时,山东易旱;ENSO冷事件时,干旱减少。SPEI存在1~2.5 a尺度的年际振荡周期特征,呈现了与MEI指数相似的变化特征。高能量区,SPEI和MEI存在5~6 a的共振周期,SPEI较MEI提前1~2个月;低能量区,SPEI与MEI存在3~3.8 a呈负相位的共振周期。     

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。     

基于标准化降水指数的山东省近45年旱涝演变特征

为探究山东省旱涝的演变特征,使用山东省25个国家气象观测站近45年的逐月降水资料,计算了月、季节和年尺度标准化降水指数(SPI),用旱涝频率、旱涝站次比、旱涝强度等指标分析了山东省旱涝的时空特征。结果表明:(1)山东省多年平均雨涝频率高于干旱频率,但不同地区、不同等级的旱涝频率差异较大,旱涝事件呈常态化发展趋势。(2)山东省旱涝影响范围大致相当。20世纪70年代的秋季旱涝状态以正常为主,其他时段各季节旱涝状态以交替出现为主。各季节多年平均雨涝频率均高于干旱频率,但多年和各季节的平均干旱强度均高于平均雨涝强度。(3)山东省受干旱的影响总体上大于雨涝,但20世纪70年代雨涝的强度和范围均明显大于干旱。20世纪80年代的秋季干旱影响范围最大,20世纪80年代的冬季雨涝影响范围最大。山东省旱涝的时空差异较大,全省受干旱的影响总体上大于雨涝,旱涝事件为常态化事件。     

1961-2015年吉林省降雨侵蚀力的时空变化特征

[目的]分析吉林省1961-2015年降雨侵蚀力的时空变化趋势,为该省的农业和生态保护、水土保持等工作提供科学依据.[方法]利用吉林省46个自动气象站1961-2015年逐日降雨量资料估算吉林省逐气象站的降雨侵蚀力,并采用相关系数、气候倾向率和反距离空间插值方法分析吉林省降雨侵蚀力的时空变化趋势.[结果]吉林省年平均降雨侵蚀力在空间分布上从集安开始呈向西北和东北逐渐递减的变化趋势,其空间分布特征与年平均降水量的空间分布特征基本一致.时间分布上与多年平均降水量的时间分布特征具有高度一致性,在7月达到峰值.有34.8％的气象站点降雨侵蚀力呈上升趋势,中、西部大部分地区呈下降趋势,东部有1/2以上呈上升趋势,但只有长白站的下降趋势通过显著性检验.不同地区各年代平均降雨侵蚀力变化也不一致,具有波动性.不同年代各降雨侵蚀力等值线在空间分布上总体变化不大.[结论]吉林省降雨侵蚀力在时空变化上与降水量一致,不同地区降雨侵蚀力变化趋势不一样,几乎没有通过显著性检验.     

黄淮海地区夏玉米干旱风险评估与区划

黄淮海地区是我国最大的粮食产区和夏玉米的主产区,同时也是干旱灾害的频发区,因此加强黄淮海地区夏玉米干旱灾害风险评估与区划有着重要的现实和战略意义。利用黄淮海地区气象数据以及地形、土地利用类型等数据,基于自然灾害风险评估原理,运用信息扩散法、加权综合评价法和层次分析法,结合GIS技术对黄淮海地区夏玉米干旱灾害进行风险性评估与区划。结果表明:黄淮海地区夏玉米干旱危险性整体偏高,干旱频率均在64.36%以上,高危险性等级主要分布在河北省北部和安徽省北部;敏感性偏高,高敏感性等级占总面积的20.80%,集中分布于山东省沿海等地;易损性偏低,高、中易损性地区占总面积的22.4%,各省均有少量分布;干旱综合风险偏高,高、中综合风险地区占总面积的68.43%,整个黄淮海地区除安徽省东南部外其他地区风险性均较高。     

河南省地形、土壤和地表水体多样性格局特征

在水土资源多样性的研究中,地形要素对其空间分布形式和内在联系有重要影响。选取河南省作为研究区,在1 km×1 km网格尺度下以变形仙农熵公式计算河南省的地形空间分布多样性和土壤空间分布多样性(土类级别)及关联性,并将河南省划分为6个面积相近的次级区域,用空间分布面积指数(Y_h)计算地形、土壤的构成组分多样性,用空间分布长度指数(MSHDLI)计算地表水体多样性,对以上特征及关联性进行研究。结果表明:平原和潮土是河南省面积最大且空间分布离散性最高的地形类型和土类。地形与土壤之间关系密切,有76%以上的相关系数r值大于0.50,相关性高;6个分区中,东部分区为单一的平原地形但MSHDLI值次高,平原地形水系发育好,西部分区地形复杂且以山地为主但地表水体多样性指数MSHDLI值最小,山地条件下水系发育较简单;研究区面积相近的情况下,土类构成组分多样性值主要取决于土类间面积大小的均衡程度,与土类面积比例平均变化量之间呈负相关,R~2值为0.94;面状的地形和土壤构成组分多样性指数与线状的地表水体多样性指数间无明显相关性。综上所述,地形、土壤和地表水体三要素间关系密切,共同影响地多样性的空间格局。     

晋陕蒙地区≥10℃积温的时空变化特征

利用1960-2014年晋陕蒙三省75个气象站逐日平均气温实测数据,采用多元线性回归模型的积温空间模拟方法和气候倾向率法,对晋陕蒙地区1960-2014年日平均气温稳定≥10℃积温的时空特征进行分析。结果显示：（1）从整个分析期来看,1960-2014年晋陕蒙地区日平均气温稳定≥10℃积温总体呈上升趋势,近55a积温增速为74.60℃·d·10a-1,93%的气象站点积温增加趋势显著（P＜0.05）,仅有7%的站点变化趋势不显著。（2）从空间分布来看,分析期内≥10℃积温平均值呈现由低纬度向高纬度、由低海拔向高海拔逐渐减少的规律。（3）从各年代积温线的移动情况看,＜1600℃·d、1600～3200℃·d占的区域面积占总面积比例呈现逐年代降低的趋势;3200～4500℃·d的区域面积占总面积的比例呈现逐年代升高趋势;＞4500℃·d所占区域面积占总面积的比例在1970-1979年、1980-1989年呈降低趋势,在1990-1999年、2000-2014年呈升高趋势。（4）从时段Ⅰ（1960-1989年）和时段Ⅱ（1980-2014年）气候带的变化情况看,中亚热带从无到有,北亚热带、暖温带区域面积逐渐增加,中温带和寒温带区域面积逐渐减少,气候带在气候变暖背景下呈北移西扩的趋势。总体上,≥10℃积温呈现出向高海拔扩张和高纬度北移的趋势。     

区域植被对不同时间尺度气象干旱的响应——以贵州省为例

为探究贵州省植被生长变化趋势对多时间尺度气象干旱的响应,基于2001—2020年的逐月MODIS-NDVI、EVI影像和气象数据,利用皮尔森相关系数、slope趋势性分析等方法,对贵州省20 a的植被生长状况及气象干旱时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)贵州省不同时间尺度下的SPEI在整体上呈现出缓慢增加趋势,表明干旱程度有所降低; 空间分布上干旱化趋势表现在北部的遵义、铜仁及黔西南地区。(2)贵州省植被生长状况整体呈现出增加趋势,空间分布上的黔东南地区以降低趋势为主,毕节西部地区以增长趋势为主;(3)贵州省植被生长状况与不同时间尺度的气象干旱呈现出不同程度的正相关性,以贵州省植被在黔西南和北部地区对干旱的响应最强,其次为贵阳和毕节东部; 不同的土地利用类型中,草地对SPEI₃的响应最强,其次为耕地和林地; 生长季内的不同植被类型对SPEI₃和SPEI₁₂的响应较强。综上,贵州省植被和气象干旱时空分布特征存在一定的差异性,且不同植被类型对不同时间尺度气象干旱的响应情况也有所差别。     

1960-2011年河西走廊地表干湿状况的时空变化及影响因素

[目的]为了探讨河西走廊地区地表干湿状况对气候变化的响应。[方法]利用河西走廊地区14个气象站1960—2011年逐日气象数据,基于FAO推荐的Penman—Monteith模型计算河西走廊各气象站的参考蒸散量和湿润指数,采用Sen’s斜率和Mann—Kendall趋势检验方法,分析河西地区地表干湿的时空变化特征,探讨影响湿润指数变化的主导因子。[结果]河西走廊地表多年平均干湿指数为0.00~0.56,且52a来河西走廊湿润指数整体呈增加趋势;湿润指数的变化具有明显地域性差异。各季节湿润指数亦整体呈增加趋势,以冬季增幅最大,秋、春次之,而夏季变化最小。[结论]河西走廊地区气候属于干旱,52a来湿润指数略有增大,其主要原因是降水的增加和风速的减小。     

甘肃省极端降水指数时空变化特征

为了明确甘肃省极端降水事件的时空发生规律和变化特征,根据气候变化监测与指数专家组(ETCCDI)推荐的11个极端降水指数,分析了极端降水指数的时间变化特征,基于GIS技术采用空间地统计方法,研究了极端降水指数空间分布特征。结果表明：在时间分布上,持续干期呈显著减弱,变化速率为-2.129(p<0.05),持续湿期微弱下降,变化速率为-0.005(p<0.05),其余10个极端降水指数呈增强趋势(p<0.05),尤其年降水总量增加显著,变化速率为2.56(p<0.05)。总体来看,极端指数变化存在明显周期性,大致可分为2～3个周期;突变多发生在20世纪60年代中后期。在空间分布上,全省极端降水指数的空间变化特征较为明显,包括年降水量在内的10个极端指数由河西走廊向东递增,持续干期与之相反。综上,甘肃省极端降水指数变化具有明显的时间和空间差异。