基于湿润指数的新疆甘家湖地表干湿状况变化趋势

利用1953—2013年甘家湖梭梭林自然保护区内精河和乌苏气象站的逐月气象资料,采用伊凡诺夫公式计算出了逐月潜在蒸散量和湿润指数,分析了地表干湿状况的年际变化、季节变化及其主要影响因素。结果表明:1冬半年、夏半年和全年的多年平均潜在蒸散量分别为298、1 107 mm和1 407 mm,潜在蒸散量在冬半年随时间呈下降趋势,在夏半年和全年潜在蒸散量呈明显上升趋势。2春、夏季湿润指数的年际变化呈减小趋势,秋、冬季和全年湿润指数的年际变化呈增加趋势。根据湿润指数相对应的气候区划标准,春季甘家湖自然保护区为半干旱地区,夏季和秋季为极干旱区-干旱区,冬季为干旱区的亚湿润区-湿润区。3湿润指数与降水量、水汽压和相对湿度呈正相关,与风速、气温和日照时数呈负相关;相对湿度变化对湿润指数变化影响最大,其次是日照时数、气温、水汽压和降水量,影响最小的是风速。     

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。     

中天山北坡近30年相对湿润指数变化趋势分析

利用中天山北坡乌昌地区1981-2010年的逐月降水、气温资料,通过Thornthwaite方法计算潜在蒸数量确定气候相对湿润指数,并分析其时空变化特征；同时应用小波分析及Mann-Kendall法,对相对湿润指数进行突变和周期分析,结果表明:降水量呈波动的增加过程,空间分布不均,气温增暖趋势明显；在气候变暖的背景下,潜在蒸散量呈波动上升趋势,空间上分布差异显著(P＜0.01),各区变化趋势较一致,基本上保持同增同减的过程；相对湿润指数在-0.88 ～ 1.10间,由南至北递减,在时间序列上均呈弱的负趋势。进入21世纪,气候干旱化态势显著,秋季气候干旱化速率快于其它季节,但未出现明显的突变时间区域；各区振荡周期存在差异,但3 a和6 a的周期振荡一致性较好,同时不同时段内7～8a的低频振荡周期表现得也较为显著。     

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55年来青海省海东市气候变化特征 及影响因子分析

利用青海省海东市5个气象台站1961-2015年气候资料,采用线性回归和Mann-Kendall突变检测等方法,对海东市近55年的年和季平均气温、降水量、日照时数、风速、沙尘日数、云量和相对湿度等气候要素以及降水日数、潜在蒸散量和湿润指数的变化趋势和变化特征进行了研究,结果表明：（1）近55年海东市随着气候变暖降水减少(减少速率-4.9 mm·(10a)^-1）,总体呈现不明显的“暖干化”趋势。年平均气温和潜在蒸散量呈现显著的上升趋势(上升速率0.33℃·(10a)^-1和7.9 mm·(10a)^-1),年降水日数、平均风速、沙尘暴日数、日照时数、云量和相对湿度表现为显著减少趋势（减少速率分别为-2.3 d·(10a)^-1、-0.13 m·s^-1·(10a)^-1、-6.3 d·(10a)^-1、-36.6 h·(10a)^-1、-0.12成·(10a)^-1和-0.7％·(10a)^-1）,湿润指数和降水量表现为不显著的减少趋势。（2）海东市年平均气温和潜在蒸散量分别在1995-1996年和2001年发生了显著的突变性升高,年平均风速、降水日数、日照时数、总云量和相对湿度分别于1982年、1993-1994年、2002-2003年、1984年、2009-2010年呈显著突变性减小,降水量和湿润指数的变化未达到突变标准。（3）海东市冬季气温变化与青藏高原指数、北极涛动指数和西风环流指数有明显的正相关关系,青藏高原的动力和热力作用对高原东北侧的海东市气温变化有很重要的影响,而该地区温度还受由北极涛动引起的冬季风和西风环流的影响。海东市夏季降水量与南亚夏季风指数和北极涛动指数有较好的负相关,南亚夏季风的进退以及所携带的水汽是影响该区域降水量变化的主要因素之一。     

京津冀地区近50年气温、降水与潜在蒸散量变化分析

利用京津冀地区22个气象站1960年到2010年逐日的气象要素观测资料,采用彭曼公式计算该地区近50年逐日的潜在蒸散量.在此基础上,利用气候倾向率检测、时间序列MK突变检验以及年代际分析等方法分析了该地区近50年气温、降水和潜在蒸散量的时空变化特征.结果表明:京津冀地区近50年来气温升高显著;大部分地区降水减少;整个地区潜在蒸散量都在减少,东南部减少的更快.气温升高和降水减少导致整个区域变得干旱化,但潜在蒸散量的减少,缓解了一部分干旱化的趋势.     

1980-2009年西藏西北部潜在蒸散时空分布特征及其影响因素

通过分析西藏西北部潜在蒸散量的时空分布以及影响潜在蒸散的气候因素.结果表明:①西藏西北部潜在蒸散呈现从西北向东南减少的分布特征,最大潜在蒸散出现在夏季,春季次之,冬季最小.近30 a来,除冬季潜在蒸散呈略微增加趋势外,其余均呈减少趋势.气温、相对湿度和降水量呈增加趋势,平均风速和日照时数呈减少趋势;潜在蒸散与气温、风速、日照时数呈正相关,与相对湿度、降水量呈负相关.②影响潜在蒸散的主要气象要素为相对湿度、平均气温和日照时数,风速对冬季潜在蒸散的影响最为显著;近30 a来,风速减小、日照时数减少、相对湿度增加是导致潜在蒸散量减少的主要气象影响因子.西藏西北部地区潜在蒸散的变化存在“蒸发悖论”现象,即在气温升高[0.55℃·(10a)-1]的背景下,潜在蒸散呈下降趋势[10.02 mm ·(10a)-1].     

东北地区湿润指数及其干湿界线的变化特征

利用1961～2007年东北地区124个气象站的温度、降水、风、水汽压、日照等气候资料,采用Penman-Monteith-模型计算参考蒸散量,进一步计算了湿润指数,分析了参考蒸散量和湿润指数的变化趋势及干湿界线的变化情况.结果表明:湿润指数总体呈下降的趋势,变干趋势发生在半干旱半湿润气候区及湿润气候区的大部分地区,湿...     

近45年来青海三江源区干湿变化的趋势分析

文中利用青海三江源区气象台站1966-2010年日值观测数据,采用修正的Penman-Monteith模型和Thornthwaite方法,计算了各站点潜在蒸散和湿润指数,并分季节、分流域对平均气温、降水量、潜在蒸散和湿润指数进行分析。结果表明:1966-2010年三江源区年平均温度显著上升,90年代年降水量为低值期,2000年以来年降水量有所增加,但仍然低于80年代水平。近45年来三江源区潜在蒸散下降,湿润指数呈现小幅上升趋势,长江源和澜沧江源区均表现出暖湿趋势,而黄河源区表现出暖干趋势。     

西北干旱区阿勒泰地区暖季干湿气候变化及R/S分析

采用新疆阿勒泰地区7个气象站1961~2008年4~10月气温、降水量资料,通过Thomthwaite方法计算的潜在蒸发量确定地表湿润指数,运用Mann-Kendall趋势检验法,对阿勒泰地区地表湿润指数的变化进行分析。结果表明,该地区暖季大部分区域增温、降水量增加,地表湿润指数只有增暖不显著的阿勒泰站和增温次小的布尔津站呈显著增加的趋势,而全区增温最显著的东部没有明显变化,这说明温度变化在干湿变化中的重要影响;该地区干湿变化春秋季不显著,夏季有变湿的趋势;从区域分布来看,夏季阿勒泰、布尔津、福海站有显著变湿的趋势,秋季福海站有显著变干的趋势,其它站变化不显著。R/S分析表明过去48 a地表湿润指数、气温和降水量的增加(或减少)趋势在未来会逐渐转为减少(或增加)趋势。     

气候变化对渭河流域自然植被净初级生产力的影响研究(Ⅱ)——渭河流域自然植被净初级生产力的研究

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959～2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法,分析了近52年湿润指数的时空变化特征及其对NPP(自然植被净第一性生产力)的影响,并对未来不同的气候变化情景下NPP对气候变化的可能响应进行预估。结果表明:NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区、子午岭、六盘山和华山地区,总体呈下降趋势(P>0.1),仅个别站点微弱上升;NPP与降水、相对湿度和湿润指数成正相关(P<0.001),与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积起到的作用有限,降水是主要制约因素;不同的气候情景对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下NPP增幅15%以上,仅温度升高而降水不变NPP增加10%左右,温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

近59a锡林郭勒草原旱灾驱动气候因子分析

锡林郭勒草原是我国北方典型的干旱半干旱牧区,利用1959—2017年研究区不同地理位置逐日气温和降水数据,通过计算潜在蒸散量和水分盈亏量,结合趋势分析和R/S极差分析等方法,研究干旱半干旱牧区气候因子的时空分布特征及变化趋势,为北方牧区干旱的监测和预测提供科学支撑.研究表明:过去59 a,锡林郭勒草原气温呈显著增加趋势...     

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。     

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。     

近30年来甘肃气候变化趋势及其对干湿状况的影响

以1971-2000年甘肃地区33个气象台站的观测数据为基础,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith模型,根据甘肃实际状况进行了辐射项校正,模拟了甘肃地区近30年的潜在蒸散,并且根据Vyshotskii模型计算了干湿指数。通过线性拟合分析了甘肃省近30年来气候变化趋势,采用Mann-Kendall方法进行了趋势检验。利用基于薄盘样条函数的Anusplin模型对地表干湿指数进行了空间栅格化。结果发现:甘肃地区近30年气候变化总体特征是气温呈上升趋势,降水呈减少趋势,潜在蒸散呈增加趋势,北部与南部站点有由干变湿的趋势,而中部的部分站点有由湿变干的趋势,气候变化及地表干湿状况的区域差异比较明显。     

陇东南干旱区农田土壤水分蒸散变化特征

用Peman公式计算了20世纪60~90年代陇东南旱作区农田40 a潜在蒸散值,分析了潜在蒸散的时空变化并与蒸发器实测值进行比较。结果表明:潜在蒸散值受气温、降水的支配比较大,80年代最小,其次为70、60年代,90年代增幅最大,其中关山区增幅最为明显;90年代各地各季潜在蒸散值均达到高值点,其中夏季最高,冬季最小;潜在蒸散量与实测蒸发量变化趋势基本一致;60~90年代各地平均年潜在蒸散值比实测值高30%左右,其中春、夏、秋三季潜在蒸散均大于蒸发器所测值,以夏季相差最大,达50%左右,冬季潜在蒸散则小于蒸发器所测值;90年代以来,各地土壤水分亏缺值增多,尤以春季亏缺最多,对作物生长影响较大。     

近50年岷江上游潜在蒸散量的时空变化特征

潜在蒸散量的变化对水分循环与能量平衡均具有重要的意义。文中利用1961-2010年岷江上游及周边20个气象站的逐日气象资料,采用地形矫正的Hargreaves模型计算了潜在蒸散量,并结合小波分析和M-K突变检测方法分析了其时间序列变化特征。结果表明:岷江上游潜在蒸散量呈现由西北向东南逐渐上升的趋势;年潜在蒸散量以12a为准周期变化,潜在蒸散量呈现出波动中上升的趋势,尤其是90年代以来,上升趋势更为明显;而区域内年降水量呈现明显的下降趋势。岷江上游暖干化趋势明显,尤其是近20年,暖干化趋势加剧,生态环境受到严重威胁。     

气候暖干化对环县土壤贮水量的影响

通过对干旱半干旱区环县近38年(1971～2008)来的气温、降水分析发现,环县气候暖干化明显,年平均气温增高,增幅为0.0385℃/a,增温幅度远高于全国近40年增温幅度(0.004/a);气温年代变化以80年代到90年代上升幅度最大;季节变化以春季、冬季增温最为显著,夏季、秋季增温缓慢.年降水量呈略减趋势,逐月降水量变化不一致,6月、9月降水量呈显著增加,7月、11月呈显著减少,其它各月正常或略减变化;年代变化,70到80年代呈现增加,80到90年代减少,90到2000年来呈现增加;从80年代以来,春季降水呈显著减少,表明春旱明显,夏季、秋季和冬季的降水随年代不同有增有减,变化趋势不一.近26年(1983～2008)来,0～100 cm土壤贮水量呈升高趋势变化,年增幅为0.5586 mm/a.其中,春季和秋季呈递增变化,增幅分别为0.941 mm/a、0.5164 mm/a;夏季呈现减少趋势;不论是在干旱年、多雨年、或是不同年代情况下,一年中土壤贮水量的低值区总是出现在作物旺盛生长时期的6月份,而高值区总是出现在秋季,而不是出现在降雨量最多的夏季;气候暖干化对耕作层30 cm以上土壤贮水量影响明显,年景不同,土壤贮水量差异较大.     

1961-2012年滦河流域干旱演变分析

采用滦河流域16个气象站1961-2012年的逐月气象要素观测数据,计算了滦河流域的年标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),并利用线性趋势法、非参数Man-Kendall法和Morlet小波方法分析了流域近50年来干旱的演变趋势和周期变化规律.结果表明:SPEI指数可以很好的描述滦河流域的干湿变化趋势;1961-2012年滦河流域气温上升降水减少,呈暖干化态势;50年来滦河流域的干旱事件随时间变化呈频率增加、强度增强的趋势;干湿变化的主周期是14年.年平均气温及年降水和SPEI指数均呈显著相关,年降水对SPEI的影响更为显著,但气温变化的影响同样不可忽视.     

近50年柴达木盆地气候要素分布特征及变化趋势分析

用线性估计方法和反距离权重方法对柴达木盆地9个气象站点1958-2007年气温、降水、日照和风速的分布特征和变化趋势进行分析,结果表明:柴达木盆地近50年气温随时间变化呈显著上升趋势,空间分布总体上呈现从南向北递减的趋势,变化趋势为东北部、东南部上升趋势最小,西部、西南部上升幅度最大;多年平均降水量呈微弱上升趋势,空间分布规律从东向西逐渐减少,变化趋势表现为大部分地区降水呈增加趋势,以东部和中部最为明显;年日照时数表现为明显的下降趋势,空间分布从西北向东南少,变化趋势大致从东部向西北方向减少;年平均风速呈明显的下降趋势,空间分布从西向东逐渐降低,变化趋势大部分地区呈减少趋势,大致从中部向东西两侧增加;近50年来柴达木盆地气候总体上呈现暖湿趋势,以东南部最为明显;中部和西部极端干旱地区,由于日照时数和风速的下降,使沙尘暴日数减少,植被有所恢复,生态环境将得到改善。