厄尔尼诺/拉尼娜事件对青海湖周边地区气候的影响

根据1961年来青海湖周边地区的气温和降水量资料,结合小波分析和ENSO事件的发生与变化,研究了1961年来青海湖周边气温与降水的变化趋势,以及厄尔尼诺/拉尼娜事件对该区气温、降水量以及旱涝灾害的影响.结果表明,1961年来青海湖周边地区的年降水量呈波动上升趋势,西部最显著,年降水量以8.73 mm/10 a的速率增加.该地区的年平均气温呈波动上升趋势,平均气温增温率接近或明显高于全国平均水平.1988-2010年多年平均气温比1961-1987年增加更显著.小波分析显示,青海湖周边地区降水变化周期约为3,7和17a,气温变化的周期约为3,7和29 a.不同研究区域的降水量和气温变化与ENSO事件相关性不同.研究数据表明,青海湖周边地区厄尔尼诺年发生涝灾多于旱灾,而拉尼娜年多发生旱灾.1961-2009年青海湖水位总体趋势在下降,2005年后出现回升,流域降水量对湖水位的年变化有显著影响.     

鲁西南木本植物物候期对气候变化的响应

利用1983-2009年鲁西南地区木本植物物候观测资料,采用统计分析方法研究鲁西南地区木本植物物候对气候变化的响应,探讨了木本植物物候与平均气温、日照时数及降水的相关性。结果表明:(1)近27a年平均气温逐渐升高,年降水量也有偏多趋势,年累计日照时数逐渐减少。(2)毛白杨、旱柳、榆树芽开放期随着时间的推移逐年提前;展叶期、开花期等春季物候期也相应提前;植物生长季长度逐年延长。(3)在各种气候因子相关分析中,气温对植物物候的影响最显著,日照时数次之,降水量最弱。植物的芽开放期、开花期、展叶期与1-4月平均气温呈显著负相关,随着气温的升高,日照时数增加,毛白杨春季物候期提前明显,旱柳、榆树物候期也有提前趋势;降水量对物候期影响最弱。     

1961-2010年锡林郭勒盟气温和降水时空变化特征

[目的]分析内蒙古自治区锡林郭勒盟气温和降水量时空变化规律,为草原区环境演化提供科学支撑,同时也对气温和降水的短期预警提供依据。[方法]利用研究区境内15个气象站点1961—2010年的逐月平均气温和月降水资料,结合一元线性回归分析、趋势分析、M K突变检验以及M o rlet小波分析方法,分析近50 a来锡林郭勒地区气温和降水时空变化特征及周期。[结果]近50 a来锡林郭勒地区气温以0．44℃／10 a的速率呈显著上升趋势,其中冬季温度上升最明显;年均气温有较明显的突变特征,突变点出现在1991年,突变前后2个时段平均气温相差1．32℃;存在28,9和5 a的周期律,未来几年仍处于暖期。降水呈波动下降趋势,速率为3．9 mm／10 a ,夏季降水下降最明显;年降水量没有明显的突变点,存在25和7 a的震荡周期,未来几年仍处于少雨阶段。[结论]近50 a来锡林郭勒盟地区气候呈明显干旱化趋势。     

晋南地区不同海拔高度典型木本植物物候特征及其对气候变化的响应

基于1983-2016年临汾市不同海拔高度上3个农业气象观测站(尧都区、隰县、安泽县)的6种典型木本植物物候期和温度的观测资料,统计分析其变化特征及相互影响。结果表明:(1)研究区年及四季气温整体呈上升趋势,尧都区增温幅度最大,春季增温极显著;月平均气温除隰县个别月份略有下降外,大多以增温趋势为主,其中3月增温极显著(P0.01),是年平均气温升高的主要因素。(2)研究区内木本植物物候期最早和最晚平均相差1～2个月,物候期变化呈现较强的区域性特征,尧都区和安泽的木本植物春季物候期提前,秋季物候期推迟,植物生长季延长;隰县木本植物春季物候期推迟,秋季物候期提前,植物生长季呈缩短趋势。(3)木本植物展叶始期对年、春季及展叶前1～2个月的平均气温响应显著,随着气温升高,木本植物展叶始期表现为一致提前趋势;木本植物落叶末期在尧都区和安泽县随着气温的升高表现为明显的推迟趋势,受年、秋季及落叶前1个月的平均气温影响显著,在隰县随气温的升高表现为普遍提前趋势,受年均气温变化影响显著;随着气温升高尧都区和安泽县的木本植物生长季延长,隰县木本植物生长季变化不明显。说明晋南地区不同海拔高度的气温及其变化趋势存在较大差异;各代表站典型木本植物的物候期和生长季对气候变化的响应不同。     

气候变化对宁夏自治区中卫市环香山地区气候生产潜力的影响

根据宁夏回族自治区中卫市兴仁气象站1961-2008年逐月气温、降水数据,采用Miami和Thornthwaite Memorial模型模拟了中卫市环香山地区气候生产潜力及其变化。结果表明:(1) 环香山地区气候向"暖干型"方向变化,年平均气温呈明显上升趋势,降水量变化波动大,呈逐年递减的趋势;(2) 温度生产潜力逐年增加,降水生产潜力和气候生产潜力呈波动中减少的趋势;(3) 气候生产潜力与年平均降水量具有着极其显著的线性相关关系,与年平均气温没有明显的相关性,温度生产潜力分别是降水生产潜力和气候生产潜力的2.79和2.35倍,说明降水条件是制约环香山地区气候生产潜力的关键因子;(4) 对未来气候进行情景模拟分析,结果表明环香山地区气候主要以"暖干型"气候为主,这对当地农业生产极为不利,需大力发展节水农业技术以保证农业生产。     

山西省春季气候变化及其对农业生产的影响

对山西省1961-2008年春季气候变化特征进行分析得出,山西省春季平均气温变化呈上升趋势,增温速率为0.32/10a,春季平均气温变化趋势具有北多南少,山区多于山谷的特征;近48 a中春季降水量呈"上升—下降—上升—下降"的波动变化特征,其中太原以北多地区降水呈增加趋势、以南呈下降趋势,而且越向南降水下降趋势越明显。春季平均气温升高对正常开展春播极为有利,减少了作物生长期早霜冻危害,但降水的不稳定、土壤蒸发量增大加剧了春旱灾害的频发发生,对适时春播和冬小麦增产不利。     

气候变暖对山西南部典型植物物候的影响

选取山西省运城市、临汾市、晋城市和长治县农业气象试验站典型木本和草本植物1982-2004年物候观测资料及各地1970-2004年气温资料,运用距平、线性趋势等方法分析各地气温和植物物候期的变化特征,以及气温对植物物候期的影响。结果表明,(1)春季物候期普遍呈提前趋势,生长季呈延长趋势;木本植物秋季物候期呈推迟趋势,大部分地区草本植物黄枯始期表现为略提前趋势,黄枯末期表现为推迟趋势。(2)随着年平均气温的不断升高,植物春季物候期呈提前趋势;木本植物秋季物候期呈推迟趋势,草本植物黄枯末期大多呈提前趋势。气温每升高1℃,植物展叶始期提前1～18d。     

2000-2015年阜康林区植被覆盖变化及其对气候因子的响应

[目的]分析阜康林区天保工程实施以来的植被覆盖变化、气温和降水变化及植被覆盖与气温和降水间的响应关系,为天保工程实施生态效益评价提供数据支持。[方法]基于2000-2015年MODIS/NDVI数据及阜康林区气温和降水数据,结合均值法、回归分析法、距平波动法和相关分析法等方法,探讨阜康林区天保工程实施以来林区内植被覆盖特征、气候变化状况及二者间的响应关系。[结果]①2000-2015年,阜康林区植被覆盖整体处于较低水平且呈不明显的波动下降趋势。阜康林区植被覆盖在近16 a变化最为明显的为NDVI>0.65部分,是阜康林区NDVI下降的主要部分;"低"和"较高"水平NDVI虽有上升但不明显,而"中等"水平NDVI上升明显且占比较大。②天保工程实施以来,阜康林区年平均气温总体呈波动下降趋势,整体下降幅度不明显。年降水量总体呈显著的波动上升趋势,降水量表现为显著的上升趋势。③天保工程实施以来,植被覆盖变化与气温变化的相关系数仅为0.0539,而与降水变化显著相关。植被覆盖变化受气温变化影响强度小于受降水的影响。[结论]天保工程实施以来,阜康林区植被覆盖总体呈波动下降趋势,但下降幅度并不显著;林区内气候总体由暖干向冷湿趋势发展,但变化趋势不明显;植被覆盖的波动与降水波动的关系要强于气温。阜康林区天保工程实施对周边气候改善具有一定作用,但仍需加强林区内植被保护与恢复工作。     

呼伦贝尔市53年气候变化特征分析

利用呼伦贝尔市下属16个气象台站的逐月平均气温和降水观测数据以及距平分析、M-K检验、Kriging差值、Morlet小波分析方法,分析了呼伦贝尔地区1960—2012年气温、降水变化特征,为水土保持、农业生产和环境保护提供科学的基础性研究成果。研究表明:研究期呼伦贝尔市平均温度为-0.7℃,倾向率为0.43℃/10 a。各季节的平均温度均有增加趋势,夏季增温最为显著,冬季最差,气温低的地方增长率越高。全市的平均降水量为396 mm,未发现有减少趋势,降水从东向西依次递减,主要表现在10 a和26 a时间尺度上的周期性变化。随着气温的升高,10 a尺度下的周期性变化趋于明显,降水年际间差距将有所升高。     

紫阳县近三十年气候特征及变化分析

利用紫阳县1986-2015年的常规气象资料,分析紫阳县气温、降水量、日照的变化特征。结果显示,紫阳县1986-2015年的平均气温有上升趋势,年最高气温有上升趋势,年最低气温有下降趋势。年降水有明显的上升趋势,平均月降水存在较大的差异。年日照总时数有明显的下降趋势,全年5-8月日照充分占全年总日照时数的44.6%。     

春季解冻期白浆土融雪侵蚀模拟研究

采用室内人工模拟融雪水冲刷试验,研究了春季解冻期冻融温差、循环次数、土壤初始含水率、融雪水流量和解冻深度这5个控制因子对白浆土侵蚀的影响。结果表明,影响土壤侵蚀的首要因素为融雪水流量。春季解冻期土壤发生侵蚀主要集中在前15次冻融循环过程中,之后即使冻融循环次数增加,侵蚀量增幅也不明显。土壤含水率变化与侵蚀量之间线型关系不明显,初始含水率较小的土壤侵蚀量大于初始含水率较大的侵蚀量。在径流冲刷过程中,融雪流量的大小和土壤冻层的存在,共同影响解冻深度与侵蚀量大小之间的关系。当融雪流量较小时,土壤解冻深度越小侵蚀量越大,二者间呈负相关关系;反之,当融雪流量较大时,土壤解冻深度与侵蚀量之间呈正相关关系。     

嫩江流域春季解冻期土壤侵蚀对气候变化的响应

利用嫩江流域控制站大赉水文站的春季解冻期径流量和输沙量资料和同期嫩江流域16个气象站的气象资料,分析了1963-1988年嫩江流域春季解冻期土壤侵蚀对气候变化的响应。结果表明:随着春季解冻期平均气温的升高,温差呈明显减少趋势,降水呈增加趋势;平均气温和降水量均对径流量的增加有正向作用,但降水较气温对径流的影响更为显著;通过对平均气温、降水量、径流量（包括融雪径流）和输沙量进行偏相关分析,春季解冻期的降水量和径流量对输沙量的影响显著,且为正相关,与平均气温成负相关,但影响不显著。     

草甸土冻融环境与春季解冻期降雨侵蚀模拟研究

以我国东北草甸土为研究对象,采用人工模拟降雨方法,分析试验区冻融环境及春季解冻期室外降雨侵蚀过程。结果表明:温度大体经历了降温、稳定和升温3个阶段,对应地表土壤经历了冻结、稳定冻结和融化3个过程;表层土壤在冻结和融化的两个过程中都经历了冻融作用,其中10月末至12月初和2月中下旬至3月上中旬均是地表土壤经受冻融交替作用强烈的时期,特别是融化阶段是控制春季解冻期土壤侵蚀的关键时期;冻融前后土壤含水率减小19%、土壤容重减小8.9%;整体土壤侵蚀速率表现为增加趋势;小雨强解冻深度浅的处理,侵蚀速率增加幅度不大,坡面细沟以宽浅型为主;大雨强侵蚀速率波动性增强。     

具有未完全解冻层坡面产流历时的影响因素

春季解冻期土壤坡面包含解冻土层和冻结土层,产流过程有别于非冻融土壤.以我国东北白浆土、黑钙土、棕壤、褐土为研究对象,通过室内降雨模拟试验,分析具有未完全解冻层坡面产流历时的影响因素.结果表明：1）初始土壤含水率是影响产流历时最重要的因素,产流历时随初始土壤含水率的增加而明显缩短,其中,白浆土达到了显著水平;2）产流历时与含水率呈对数函数关系;3）在4种土壤坡面上,降雨强度对产流历时影响不大;4）土壤初始解冻深度对产流历时的影响没有表现出规律性;5）多元回归分析后,推荐春季解冻期产流历时采用指数函数回归;6）侵蚀量峰值出现的时间与产流历时呈负相关;7）白浆土、黑钙土和棕壤侵蚀总量与产流历时呈负相关.     

不同降雨强度下黄土区冻土坡面产流产沙过程及水沙关系

为了明确降雨对冻土坡面侵蚀的作用机理,探讨冻土和未冻土在不同水力条件下侵蚀之间的差异。通过室内模拟降雨试验,采用3种降雨强度(0.6,0.9,1.2 mm/min)对比定量研究冻土坡面和未冻土坡面产流产沙过程及水沙关系。结果表明:在0.9、1.2 mm/min雨强下,冻土坡面的产流时间相对对照坡面提前了18.7,6.4 min。冻土坡面径流量、侵蚀量均远大于对照坡面,在0.9,1.2 mm/min雨强下径流量分别是对照坡面的1.16,1.19倍,侵蚀量分别是对照坡面的10.40,6.40倍。随着降雨进行,坡面产生不同程度的细沟,其中,冻土坡面相比对照坡面细沟出现时间分别缩短了18 min,22 min,且冻土坡面细沟侵蚀量占总侵蚀量的79%～92%,此比例大于同雨强下的对照坡面。两种坡面的累计径流量与累计产沙量之间满足y=kx+b的线性关系,在细沟间侵蚀阶段,冻土坡面的k值是对照坡面的8.48～9.02倍,而在细沟侵蚀阶段,则为对照的3.68～7.50倍。研究结果表明细沟侵蚀是冻土坡面土壤侵蚀率增大的主要原因,而冻结层的阻水作用是导致坡面上细沟出现时间提前的最重要因素。该研究可以为完善土壤侵蚀机理研究提供一定的参考价值。     

黑土农田冻结-融化期土壤剖面温度变化特征

[目的]研究东北黑土区农地土壤温度变化特征,为冻融作用程度量化分析和冻融作用对土壤侵蚀影响提供基础数据。[方法]利用2015—2018年黑龙江省宾州河流域典型农地2 m土壤剖面11月至翌年4月土壤温度观测资料以及气温数据,分析了冻结和融化过程中土壤温度变化特征以及土壤温度对气温变化的响应,确定土壤冻结与融化过程中耕层土壤冻融循环次数。[结果] 11月至翌年2月的冻结期,土壤温度随土层深度的增加而增加;3—4月份土壤温度梯度发生反向改变,当土壤完全消融后,土壤温度随着土层深度的增加而递减,土壤最大冻结深度为80 cm。研究结果还表明,0—60 cm土层的土壤温度均与气温呈极显著正相关,其相关性随土壤深度增加而减小;而80 cm以下土层,土壤温度均与气温呈负相关。[结论]研究区土壤冻结和融化过程分别呈单向冻结和双向融化现象,冻融循环主要发生在农地耕层0—20 cm土层,其年最大冻融循环次数分别为12次和7次,为设计黑土冻融循环模拟试验提供了数据支持。     

嘉陵江流域近50年降水量演变规律分析

利用嘉陵江流域12个气象站点的1960—2009年降雨实测资料,采用地统计学和时间序列等方法,分析了嘉陵江流域近50a降水量时空变化特征,为旱涝、泥石流等自然灾害的防治提供依据。结果表明:流域内年平均降水量910.5mm,降水量由东南到西北逐渐递减;近50a来降水量总体上呈减少趋势,流域整体处于一个丰—平—枯的降水阶段;降水量的周期性比较明显,存在35a、21a尺度的周期;年内降水量具有季节性变化,降水量主要集中在5—9月,占全年降水量的80%左右,春、秋季降水量有减少趋势,流域夏季降水量除渠江有增加趋势外都有减少趋势,冬季变化趋势不明显;近50a来降水量以正常年份居多,降水偏多年份多于偏少年份。通过分析虽年降水量有减少的趋势,但年内降水量却相对集中于夏秋季,因此仍要做好汛期的洪涝、水土流失等灾害的防治,以及春冬季的抗旱工作。     

草甸土近地表解冻深度对坡面降雨侵蚀影响研究

采用室外人工模拟降雨实验,研究了春季解冻期近地表草甸土解冻深度对该时期坡面降雨侵蚀过程的影响。结果表明:土壤解冻深度对入渗、产流以及侵蚀量有较大影响。由于降雨过程中冻土层逐渐向下移动,解冻土层厚度增加,坡面产流和入渗也随之经历着此消彼长的过程。对同一降雨强度,解冻深度愈小,坡面初始产流时间愈早,前期侵蚀率愈大,土壤侵蚀总量也愈大,但降雨后期侵蚀率增幅减小。随着降雨时间的延长,坡面随解冻深度不同发生不同程度的细沟侵蚀。降雨前期解冻深度越小,降雨过程中发展为细沟侵蚀的时间越早,侵蚀强度也越严重,降雨过程中侵蚀率大小的变化也受到细沟发育程度的影响。     

Hydrological and sediment connectivity under freeze–thaw meltwater compound erosion conditions on a loessal slope

Freeze-thaw processes can influence hydrology, soil erosion, and morphological development by altering the connectivity between active pathways of water and sediment transport. Concentrated flow experiments were conducted involving frozen, shallow thawed, and unfrozen soil slopes under 1, 2, and 4 L/min runoff rates at a temperature of approximately 5 °C. In this study, hydrological connectivity was analysed via the simplified hydrological curve and relative surface connection function. Sediment connectivity was analysed via the sediment structure connectivity and sediment functional connectivity. Results indicated that hydrological connectivity was greatest on frozen slopes (FS), followed by shallow thawed slopes (STS), and unfrozen slopes (UFS) given a constant flow rate. Hydrological connectivity increased with increasing runoff rate for each freeze-thaw condition. Freezing condition and runoff rate exhibited a positive response to the hydrological connectivity. Sediment structure connectivity increased with increasing runoff rate for each slope condition. The ordering of sediment structure connectivity across freeze-thaw condition was that FS was greater than STS while STS was greater than UFS independent of flow rate. Sediment functional connectivity included longitudinal, lateral, and vertical connectivity components. Sediment longitudinal and vertical connectivity indicated a trend of first increasing and then decreasing under the different runoff rates and freeze–thaw conditions. For a given runoff rate, the ordering of sediment longitudinal and vertical connectivity across freeze-thaw condition was that FS was greater than STS while STS was greater than UFS. Sediment lateral connectivity exhibited a trend of first decreasing and then stabilizing. The ordering of sediment lateral connectivity across freeze-thaw condition was that UFS was greater than STS while STS was greater than FS. FS could more easily reach longitudinal and vertical penetration. Sediment longitudinal and vertical connectivity rates demonstrated increasing trends with increasing runoff rate after runoff generation stabilization and gradually approached unity. This research further improves our understanding of the hydrological and erosional mechanisms of meltwater and the generation of flooding in frozen soil conditions.     

Simulation of rill erosion in black soil and albic soil during the snowmelt period

Snowmelt-induced rill erosion could bring serious harm for soil quality and agricultural productive conditions of slope farmland in the black soil zone of Northeast China. In this study, we conducted laboratory experiments to investigate the effects of the freeze-thaw (FT) temperature, number of FT cycles, water content, flow rate, and thaw depth on rill morphology and erosion amount in two common soil (black soil and albic soil). The thaw depth obtained the maximum range, which was the primary factor for the width-to-depth ratio of rills in the black soil; whereas, the flow rate obtained the maximum range as the primary factor for rill erosion in black soil and albic soil. The number of FT cycles had a minor effect on rill erosion in the two soils. Under the same conditions, the rill morphology showed a large difference between the two soils, and higher rill erosion occurred in albic soil than black soil. Rill erosion was relatively high in black soil and albic soil when the FT temperature fluctuated around 0°C during freezing-thawing. The water content exhibited a greater effect on rill erosion in black soil than in albic soil. The unthawed frozen layer could promote rill erosion during snowmelt period to some extent. The results could provide some reference for future study snowmelt-induced rill erosion mechanism and preventive measures.