1964—2012年石河子地区干湿变化特征

基于石河子地区1964—2012年逐日气温和降水量的观测资料,运用趋势分析法、M-K突变检验法、小波分析法和R/S分析法,研究了石河子地区相对湿润指数的年际、季节变化特征,并对其未来变化趋势进行了预测。结果表明:1过去49 a,石河子地区气温和降水都呈增加趋势,且逐渐趋于暖湿化;2石河子地区年、夏季相对湿润指数和4个气象站的相对湿润指数都呈增加趋势,而春季和秋季的相对湿润指数则呈减少趋势;3石河子地区全年、春季、夏季和秋季以及石河子市、莫索湾和炮台地区的相对湿润指数都发生了突变,并存在10~12 a的周期,而乌兰乌苏地区年相对湿润指数没有突变,仅存在10~12 a的周期;4石河子地区全年的相对湿润指数以及莫索湾、石河子市、乌兰乌苏、炮台和石河子地区夏季的相对湿润指数将从增加趋势转变为减少趋势,而春季和秋季的相对湿润指数将从减少趋势转化为增加趋势。     

近50a来黑河流域气候变暖对农业生产的影响

利用1960～2009年间黑河流域及其周围15个气象站点的逐月气温观测数据,运用多年趋势线法、Mann-Kendall法、小波分析等方法,对黑河流域气候变化进行了研究。结果表明:近50年来黑河流域气温总体呈增加趋势(β值为0.027℃/a),线性增长率为0.28℃/10a,相当于50年中气温升高了1.4℃,其中20世纪70～80年代气温上升缓慢,至20世纪90年代以后气温显著上升;空间分布上,年均气温变化呈现出由西向东逐渐增温的趋势,其中流域中上游东部和下游地区气温升温幅度较大,以中游民乐和下游额济纳旗最为显著;流域年均气温变化存在着10～15年左右的主振荡周期和6年左右的次振荡周期,其中以13年左右的振荡周期最强;流域年平均气温在1987年发生突变,之后进入偏暖期;同时进一步分析了气候变暖对农业生产的影响,为合理利用本地气候资源提供参考依据,使流域农业得到持续稳定的发展。     

晋陕峡谷区气候变化与旱涝灾害响应研究

依据晋陕峡谷区15个气象站点1961-2012年的气温和降水资料,应用趋势分析法、Mann-kendall检验、Z指数法等对该地气候变化和旱涝趋势进行分析.结果表明:1)近52a来,晋陕峡谷区气候暖干化趋势明显,年平均气温呈波动上升趋向(0.278℃/10a),气温空间分布差异明显.2)降水呈现波动递减趋势(12.54mm/10a),降水空间分布呈纬向变化规律.3)气温突变后,涝灾比重迅速下降,“正常”年份和旱灾的比重均有所增加.     

近50年东北地区的气候变化事实检测分析

采用国家基准气候站和基本气象站的地面资料,系统地分析了中国东北地区1956年以来近地表主要气候要素演化的时间和空间特征。结果表明:东北近50 a来年平均气温变暖幅度约为1.5℃,增温速率接近0.3℃/(10 a),比北半球和全国同期平均增温速率明显偏高。气温增暖主要发生在最近的20余年。1956年以来东北平均降水量呈略减少趋势,降水变化的空间特征明显而相对稳定,黑龙江的漠河、内蒙古的海拉尔、赤峰的个别地区呈略增加以外,其他大部地区呈减少趋势,尤其黑龙江东部、吉林西部以及辽宁东南部地区降水减少明显。在降水量减少的同时,降水日数也同时减少。分析还发现,近50 a来东北平均的日照时数、平均风速、蒸发量、相对湿度等气候要素均呈显著下降趋势。各不同的气候要素都存在着年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素进行了突变检测,发现年平均气温在1988年发生了明显突变,气温突变首先是以最低气温突变开始的,说明气候变暖是以最低气温变暖开始的。降水量在1961年发生突变,降水量由多减少;降水日数在1994年发生了由多转少的突变;日照时数突变发生在1978年,之后日照时数呈变少趋势。     

山西东南部气温和降水极值研究

为了了解山西省东南部地区天气气候的极端程度,掌握气象要素的变化范围和时空分布的离散特征,选取山西省东南部(长治市、晋城市)16个县市1976—2015年的逐日气温和降水资料,对该区域气温极值和降水极值时空变化规律加以分析。结果表明:(1)近40 a来气温极端值总体呈上升趋势。研究其空间分布发现:极端最高值出现在黎城县,极值为40.2℃;极端最低值出现在沁源县,为-27.7℃。从时间分布来看:极端最高气温主要出现在5月下旬到7月下旬,且6月下旬出现频率最高;气温极端最低值主要出现在12月下旬至次年1月中旬,1月出现气温极低值频率最高。(2)1976—2015年极端降水量强度最大值呈明显上升趋势。近40 a日降水量最大值出现在南部的晋城,为221.2 mm;从极端降水量空间分布来看:晋东南中部地区为低值区,西北部和南部分别为高值区;年极端降水量主要出现在7、8月,而7月的上旬和下旬是年极端降水量的高发期。(3)近40 a来气温极值和降水极值都存在一定的振荡周期。最高气温极值存在着准4 a振荡周期;极端最低气温存在准12 a的振荡周期;年极端降水量存在准15 a和8 a的振荡周期。(4)对气温和降水极值突变分析发现:气温极端最高值有明显突变,极端降水量和气温极端最低值有突变,但趋势不明显。极端降水和气温极值均具有明显的区域特征。     

河北省三大棉区气候周期及突变特征分析

利用河北省棉区1961-2010年15个站点逐日气象资料,分析了河北省不同棉区气候周期振荡及突变点,结果表明：不同棉区棉花全生育期气温、降水、日照均存在多个时间尺度的周期变化特征,交替现象明显;全生育期平均气温年代际以及年际主要周期：冀南、冀中棉区为20～22 a、9～10 a、5～7 a,冀东棉区为22～24 a、11～14 a,全生育期平均气温升高明显,在1996年发生了突变,转入气温相对较高期。全生育期降水主要周期：冀南棉区为14～15 a,冀中、冀东棉区为22～24 a、8～10 a。全生育期日照存在9～10 a振荡周期,且1986年前后发生突变,转入相对偏少期。     

1961-2017年柴达木盆地干湿状况及其影响因子

根据1961—2017年柴达木盆地8个气象站数据资料,采用联合国粮农组织FAO推荐的Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,继而算得湿润指数,辅以气候倾向率、M-K检验、Morlet小波周期和主成分分析等方法,探究柴达木盆地干湿变化特征及影响因素。结果表明:1961—2017年,柴达木盆地整体具有变湿趋势,变化倾向率为0.007·(10a)~(-1)(α≥0.001),且湿润指数年际变化波动较大,变异系数为30.73%,春、夏、秋、冬四季湿润指数均呈上升趋势,倾向率分别为0.003·(10a)~(-1)、0.009·(10a)~(-1)、0.004·(10a)~(-1)、0.003·(10a)~(-1);空间变化差异显著,盆地东部地区变湿趋势大于西部,德令哈和都兰变湿趋势最为显著;湿润指数在1981年和1986年发生突变,且存在2.8 a和3.6 a(α≥0.05)的变化周期,与大气环流2～4 a周期较吻合;主成分分析表明,降水量和平均气温是柴达木盆地湿润指数的主要影响因子。此外,湿润指数与北半球极涡面积和强度及亚洲区极涡面积和强度关系密切,相关系数分别为-0.46、-0.36、-0.49、-0.47,均通过99%的显著性检验。     

气候变化对渭河流域自然植被净初级生产力的影响研究(Ⅰ)——地表干湿状况时空演变特征分析

采用1959～2010年23个气象站的逐日气象资料,利用FAO Penman-Monteith公式计算出渭河流域各气象站的潜在蒸散量,由此计算出各站的湿润指数。采用样条曲线插值法(Spline)、气候倾向率、标准化指数、相关分析等方法对流域湿润指数的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明:近52a渭河流域地表湿润指数整体下降,由南向北干旱程度逐渐增加。北部黄土高原丘陵沟壑区最干,南部秦岭山地和关中地区最湿。湿润指数年际间波动较大,与潜在蒸散量的变化趋势呈反相位关系,泾河和北洛河流域干湿分布规律与渭河流域整体类似。干旱化速率较大的为华山和宝鸡,关中部分地区微弱变湿。流域整体在春季和秋季变干,夏季除关中和陇东部分地区外也逐渐变干,冬季呈变湿趋势。影响湿润指数的因素主要为降水(正相关)和温度(负相关),风速的增加也会加剧干旱化的趋势。     

近48年新疆乌-昌地区气候变化

根据新疆乌-昌地区15个气象台站1961-2008年的气候资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检测、Morlet小波、自然正交分解(EOF)和Kriging插值技术等方法,对近48年平均气温、降水量、日照时数和平均风速以及年潜在蒸散量和地表湿润指数等要素的变化趋势和特征进行了研究。结果表明:①近48年乌-昌地区年平均气温、降水量呈升高(增多)趋势,日照时数和年平均风速呈减少(小)趋势,受其影响,潜在蒸散量明显减小而地表湿润指数有所增大,气候总体呈较明显的"暖湿化"趋势。但受自然环境和城市化效应的影响,各地气候"暖湿化"的速率有明显差异;②突变检测表明,乌-昌地区年平均气温、降水量和湿润指数分别在1972年、1986年和1985年发生了显著的突变性升高,年日照时数、平均风速和潜在蒸散量分别于1972年、1979年和1985年发生了显著的突变性减小;③各气候要素分别存在4~24年的周期性变化;④各要素的主要空间分布特征均是同向变化,其中年平均气温、风速和地表湿润指数空间分布的同向性强于其他要素;⑤乌-昌地区年平均气温、降水量、日照时数、潜在蒸散量和湿润指数与地理坐标均具有极显著的多项式回归关系,这为各气候要素的栅格化处理提供了理论依据。     

内蒙古温暖与寒冷指数在气温突变前后异常变化特征

通过分析内蒙古地区1961-2016年温暖指数(warmth index)和寒冷指数(coldness index),得出该区域平均和突变前后指数的时空分布。结果表明:突变前WI和CI倾向率局地镶嵌分布,整体以上升趋势为主;突变后WI倾向率以上升为主,CI以下降为主。在气候变暖大背景下,气温突变后内蒙古东部区CI呈整体降低趋势,表明气候在变暖同时东部区冷季也在变冷,地区气候两极化趋势明显,存在明显的"冷暖急转"的现象。5 a滑动平均结果表明,暖季热量增加相对稳定,而冷季热量增减波动较大,进入21世纪CI呈下降趋势,比WI提前10 a进入下降阶段。内蒙古东部区CI指数倾向率在气温突变后呈明显的区域下降趋势,而在中西部区呈上升和下降的镶嵌格局。     

海河流域1961～2010年干旱化特征及其变化趋势分析

利用1961～2010年海河流域内及其周边51个站的降水、气温、相对湿度、风速、日照时数等气候因子日数据,采用相对湿润度指数方法揭示了流域50年不同等级干旱的时空演变规律,并剖析干旱与气候变化的关系;再利用小波分析法研究流域相对湿润度指数距平的周期变化规律,预测海河流域未来的干旱化趋势。结果表明:时间上,流域轻旱频率最高,年代际变化上总体趋向干旱化;空间上,东北部为轻旱频发区;西北部的中旱频率较高;重旱主要集中于张家口、忻州、邢台等周边地区;流域降水量和蒸发量的年代/年代际变化呈双降趋势,且后者减小速率相对较小,区域整体干旱化有减弱趋势。流域相对湿润度指数距平的时间序列存在10年尺度的显著变化周期,预计到2017年间海河流域总体仍处于干旱化阶段。     

近50年黄土地区气候与潜在蒸散量变化及其影响因素分析

根据黄土地区1951—2000年14个站点的日气象资料以及FAO56 Penman-Monteith公式,计算各站逐月潜在蒸散量,分析近50 a各站年平均气温、降水量、日照时数、风速和相对湿度等气候要素以及年潜在蒸散量的变化趋势和变化特征,并据此分析ET0变化的气候成因。结果表明:(1)近50 a来黄土地区基本都表现为显著的增温趋势,增温速率为0.039～0.396℃/10a,与全国平均水平0.22℃/10a相当;降雨量、风速、日照时数和相对湿度总体上均呈下降趋势;(2)潜在蒸散量年际间除驻马店和介休显著下降外,其他大部分站点呈显著上升趋势;(3)敏感性分析表明黄土地区潜在蒸散量的主要影响因素是相对湿度,其次是太阳辐射(日照时数)和气温,风速变化的影响最弱。     

近50年中国干旱半干旱地区降水量与潜在蒸散量分析

在中国干旱半干旱地区日气象数据分析的基础上,依据彭曼公式计算出潜在蒸散量,以及生长季内的年平均降水量与潜在蒸散量二者的差值,利用空间分异分析,气候倾向率检测,以及时间序列MK突变检验等方法分析了降水量与潜在蒸散量的时空变化特征。结果表明:总体来看,我国干旱半干旱区50年来东、西部的气候变化有明显的差异,西北地区降水量增加,潜在蒸散量减少,干旱化程度在减轻,且变化十分显著。而东部干旱半干旱区降水量减少,潜在蒸散量增加,干旱化严重。     

山西省不同生态分区增强型植被指数(EVI)对气候因子的响应

利用2000—2014年MODIS EVI数据、27个气象站点逐月气温和降雨量、MOD16蒸散量数据,分析了山西省15年来的植被覆盖变化及其对气温、降水和蒸散量的响应特征。结果表明:(1)山西省植被总体呈现上升趋势,增速为2.6%·10a~(-1),不同生态分区中Ⅱ东部大行山山地Ⅲ中部盆地Ⅳ西部山地Ⅰ晋北山地Ⅴ晋西黄土丘陵区。(2)山西省植被覆盖具有较大的区域差异,其中东南部的EVI明显高于西北部,EVI频度图呈现"单峰结构",全省绝大部分地区呈现不变或增加趋势,显著面积比例为25.95%,严重退化面积比例为1.04%。(3)基于年尺度的EVI与降水、蒸散量呈正相关,与温度负相关,基于月尺度的EVI与气温、蒸散量呈显著正相关,蒸散量与EVI的相关性好于降水、温度单一因子,而降雨量对EVI变化存在一个阈值。(4)从生长季考虑,从春季到夏季各大生态区蒸散量与EVI均为正相关并且逐渐加强,秋季除Ⅲ中部盆地外其它自然区均为负相关。     

黑龙江省南部玉米田间土壤湿度长期时空变化特征及与产量的关系

应用黑龙江省南部1983—2009年15个农业气象观测站玉米生长季的土壤湿度资料,采用气候倾向率统计方法,利用GIS空间分析模块,分析了黑龙江省玉米生长季不同生育期土壤相对湿度的时空变化特征及与产量的关系。结果表明:近27年来黑龙江省南部玉米生长季不同生育期土壤相对湿度均呈下降趋势,与降水量呈极显著正相关;土壤相对湿度的空间分布存在明显差异,黑龙江省玉米产区松嫩平原中东大部及三江平原土壤相对湿度正常或偏高,松嫩平原西部土壤相对湿度偏低。土壤相对湿度年变化倾向率空间分布特征为松嫩平原中东大部、牡丹江大部呈下降趋势,仅少数地区呈增加趋势。松嫩平原西部偏旱地区的青冈、泰来玉米实际单产与生长季各生育期的土壤相对湿度均呈显著的正相关,土壤偏干或偏湿对玉米的产量形成均存在不利的影响。     

陇东地表湿润指数的年际变化特征

利用能够代表陇东气候类型的三个代表站1971~2005年月平均气温和降水资料,分析该地地表湿润指数的时空变化特征。结果表明:地表湿润指数变化多年平均,东南部的正宁最大,中部的西峰次之,北部的环县最小,呈现由东南向中部和北部逐渐干旱的空间变化特征;东南部的正宁和中部的西峰地表湿润指数以0.0028/a和0.0034/a的速率减小,地表趋于干旱化,北部的环县以0.005/a的速率增加,地表湿润程度有所增加;地表湿润指数的季节分布以春季最小,秋季次之,夏季最大,且春季和秋季有逐年减小的趋势,干旱化程度逐年加重,夏季呈增加趋势,地表湿润状况有所改善;地表湿润指数变化主要依靠降水的影响,但同时也受温度变化的影响,温度高,地表水分蒸发蒸散量大,地表易于变干,温度低,水分蒸发蒸散量小,地表不易变干。     

近51年河西走廊西部极端强降水事件变化研究

利用河西走廊西部8个气象站1960～2010年的逐日有效降水(日降水量≥0.1mm)资料,研究了河西走廊西部近51a极端降水事件变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明:在河西走廊西部只要出现中～大雨或以上降水就算极端强降水;在空间分布上,河西走廊西部极端强降水阈值自西南向东北逐渐减小,极端降水总量分布与该区域年降水量的空间分布相似,极端降水指数倾向率空间分布很不均匀;在时间分布上近51年来河西走廊西部年极端降水总量和年极端降水强度均呈显著增加的趋势,极端降水频数增加趋势不明显,极端降水指数在3～5a和10～13a周期上反映明显,在60年代极端降水指数均发生了突变。     

基于MOD16数据的焉耆盆地蒸散量变化研究

蒸散量是水资源转化中非常关键的变量,特别是对当前变化环境下干旱区作物耗水量的时空变化与预测具有重要的作用.基于2001—2019年MOD16数据产品,通过遥感反演蒸散量数据,对焉耆盆地实际蒸散量(AET)和潜在蒸散量(PET)的时空变化进行分析,结果表明:(1)MOD16蒸散产品和小型蒸发皿实测数据较为一致(R2=0....     

Quantitative distinction of the relative actions of climate change and human activities on vegetation evolution in the Yellow River Basin of China during 1981-2019

Under the combined influence of climate change and human activities, vegetation ecosystem has undergone profound changes. It can be seen that there are obvious differences in the evolution patterns and driving mechanisms of vegetation ecosystem in different historical periods. Therefore, it is urgent to identify and reveal the dominant factors and their contribution rates in the vegetation change cycle. Based on the data of climate elements (sunshine hours, precipitation and temperature), human activities (population intensity and GDP intensity) and other natural factors (altitude, slope and aspect), this study explored the spatial and temporal evolution patterns of vegetation NDVI in the Yellow River Basin of China from 1989 to 2019 through a residual method, a trend analysis, and a gravity center model, and quantitatively distinguished the relative actions of climate change and human activities on vegetation evolution based on Geodetector model. The results showed that the spatial distribution of vegetation NDVI in the Yellow River Basin showed a decreasing trend from southeast to northwest. During 1981-2019, the temporal variation of vegetation NDVI showed an overall increasing trend. The gravity centers of average vegetation NDVI during the study period was distributed in Zhenyuan County, Gansu Province, and the center moved northeastwards from 1981 to 2019. During 1981-2000 and 2001-2019, the proportion of vegetation restoration areas promoted by the combined action of climate change and human activities was the largest. During the study period (1981-2019), the dominant factors influencing vegetation NDVI shifted from natural factors to human activities. These results could provide decision support for the protection and restoration of vegetation ecosystem in the Yellow River Basin.     

近40年玛曲草地暖干化趋势及影响因子分析

通过利用Holdridge可能蒸散率(PER),对玛曲草地1971～2010年的干湿变化特征进行了分析,近40年玛曲草地PER呈明显的上升趋势,上升趋势达0.03/10a,20世纪90年代后,玛曲草地PER持续偏高,并在1993年出现了增大突变,降水量以7.4mm/10a的趋势减少,温度以0.46℃/10a的趋势上升,生物温度以0.25℃/10a的趋势上升,降水量与生物温度呈现出明显反向变化,玛曲草地有从极湿润区向湿润区过渡的趋势,出现了明显的暖干化趋势。主成分分析表明玛曲草地暖干化的主要原因是气温升高,同时日照时数增加、降水量减少、相对湿度下降和风速减小加剧了暖干化的趋势。受气候暖干化和人为因素的影响,玛曲草地出现了明显的退化和沙化,沼泽湿地的面积也呈明显的减少趋势,导致玛曲草地牧草产量下降,涵养水源能力急剧下降和生物多样性锐减。