基于信息熵的我国日降水量随机性和时空差异性

我国日降水过程呈现明显的随机性与时空差异性,如何准确认识其时空变化规律对洪涝灾害防治等实际工作的影响具有重要意义.本文基于1961—2013年全国520个气象站点的日降水数据,选用信息熵指标研究我国日降水量的随机性.结果表明:研究期间,我国东南地区日降水量的随机性大于西北地区,且不同等级日降水量随机性的空间分布存在差异,小雨(降雨量0.1~10 mm,P_0)等级日降水量随机性较大,差异不明显,中雨(10~25 mm,P₁₀)、大雨(25~50 mm,P₂₅)等级日降水量随机性最大,差异明显,暴雨及以上(≥50 mm,P₅₀)等级日降水量随机性最小,差异最明显.整体上,日降水的信息熵值呈上升趋势,表明全球气候变化下我国大部分地区日降水量的随机性增大,尤其表现为极端暴雨发生的频次明显增大.日降水信息熵的空间分布及其变化趋势可以很好地综合反映我国日降水量随机性的空间分布格局,可为洪涝灾害防治、农业规划布局、生态环境规划等提供科学依据.     

Spatio-temporal characteristics of vegetation water use efficiency and their relationships with climatic factors in alpine and subalpine area of southwestern China

水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统水碳循环及其耦合关系的重要指标。为了揭示气候变化背景下区域尺度不同植被类型的响应和适应特征, 对中国西南高山亚高山地区2000-2014年的9种植被类型的WUE时空特征及其影响因素进行探究。该研究基于MODIS总初级生产力(GPP)、蒸散发(ET)数据和气象数据, 估算西南高山亚高山区植被WUE, 采用趋势分析及相关分析等方法, 分析了研究区植被WUE与气温、降水及海拔的关系。主要结果: (1)西南高山亚高山区2000-2014年植被WUE多年均值为0.95 g·m^-2·mm^-1, 整体呈显著增加趋势, 增速为0.011 g·m^-2·mm^-1·a^-1; 空间上WUE呈东南高西北低的分布, 85.84%区域的WUE呈增加趋势。(2)西南高山亚高山区各植被类型WUE多年均值表现为常绿针叶林>稀树草原>常绿阔叶林>有林草原>农田>落叶阔叶林>混交林>郁闭灌丛>草地; 时间上, 各植被类型WUE均呈上升趋势。(3)西南高山亚高山区89.56%区域的WUE与气温正相关, 92.54%区域的WUE与降水量负相关; 各植被类型中, 草地WUE与气温的相关性最高, 有林草原WUE与降水量的相关性最高。(4)西南高山亚高山区典型的地带性顶极植被常绿针叶林的WUE具有较强的海拔适应性及应对气候变化的能力。     

ATP合酶:自然界最小的旋转发动机

ＡＴＰ合酶广泛存在于线粒体、叶绿体、原核藻、异养菌和光合细菌中,是生物体能量代谢的关键酶。该酶分别位于类囊体膜、质膜或线粒体内膜上,参与氧化磷酸化与光合磷酸化反应,在跨膜质子动力势的推动下催化合成生物体的能量“通货”——ＡＴＰ。ＡＴＰ合酶的Ｆ０部分比...     

几种常用造林树种冠层对降水动能分配及其生态效应分析

本文从理论上系统地论述了林冠如何调节到达林地的降水动能,推导了计算大气降水和穿透水动能的理论和方法。经由理论推导指出并非所有的森林都适合作为水土保持林,即由穿透水的水滴直径较大,而且不受大气降水强度的影响及穿透水常常不是以最大的稳定速度到达林地这两个规律来讨论森林冠层在水土保持功效方面所具有的地位,可以做为营造水土保持林的理论基础。     

橘全爪螨春季高峰发生程度与气象因素的关系

本文探讨了橘全爪螨高峰发生程度与气象因素及天气过程的关系。结果表明：春季高峰由２次连续的高峰组成,且第二次高峰大于第一次高峰;第一次高峰发生在４月下旬到５月中旬,其发生程度主要受 ３月 ２０日～ ４月 ３０日气象因子和天气过程的影响,即日均温度≥ １２℃,降雨≤ ２ｍｍ、相对湿度（ＲＨ）≤８５％,持续时间越长发生程度越重;第二高峰发生在５月下旬至６月中旬,主要受５月１１日～６月 １０日气象因子和天气过程的影响,即日均温度 ２０～ ３０℃、降雨≤ １０ｍｍ的持续时间越长该螨的发生程度越严重。说明重庆地区橘全爪螨春季高峰严重发生的主要因素是在相应的时间内降雨少、气温变幅低,积温多和特定气象因子组合的天气持续过程。     

季风边缘区极端降水变化及其影响因素——以石羊河流域为例

全球变暖导致大气湿度和降水强度总体增加,也加剧了极端降水事件的发生.科学认识区域极端降水变化规律及其影响对水资源的管理与合理利用、生态保护与治理、农业的可持续发展等具有重要的现实意义.本文基于1960-2018年石羊河流域4个气象站逐日降水量数据,采用一元线性回归分析以及相关分析法,对石羊河流域极端降水变化特征及其影响...     

1982-2012年中亚地区植被时空变化特征及其与气候变化的相关分析

干旱区植被生态系统对气候变化极为敏感,并且干旱区的植被变化研究对全球碳循环具有重要意义。然而近几十年来,中亚干旱区植被对气候变化的响应机制尚不甚明朗。利用归一化植被指数NDVI数据集和MERRA（Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications）气象数据,采用经验正交函数（EOF,Empirical Orthogonal Function）和最小二乘法等方法系统分析了31a（1982-2012年）来中亚地区NDVI在不同时间尺度的时空变化特征。进一步分析和研究NDVI与气温和降水的相关性,结果表明：1982-2012年,中亚地区年NDVI总体呈现缓慢增长趋势,而1994年以后年NDVI呈现明显下降趋势,尤其在哈萨克斯坦北部草原地区下降趋势尤为突出。这可能是由于过去30年间,中亚地区降水累计量的持续减少造成的。NDVI的季节变化表明春季NDVI增长最为明显,冬季则显著下降。与平原区相比,中亚山区的NDVI值增长幅度最大,并且山区年NDVI与季节NDVI呈现显著增加趋势（P < 0.05）。中亚地区年NDVI与年降水量正相关,而年NDVI与气温变化存在弱负相关。年NDVI和气温的正相关中心在中亚南部地区,负相关中心则出现在哈萨克斯坦的西部和北部地区;NDVI和降水的相关性中心刚好与气温相反。此外,在近30年间的每年6月至9月,中亚地区NDVI与气温存在近一个月的时间延迟现象。本研究为中亚干旱区生态系统变化和中亚地区碳循环的估算提供科学依据。     

六盘山地区油松树轮宽度年表与多尺度标准化降水指数的关系

研究利用在六盘山地区采集的油松树轮样芯建立树轮宽度标准年表(STD),分别与不同长度时间单元(月、半月、旬)和多时间尺度的标准化降水指数(SPIn)序列进行相关性分析。油松标准年表与不同长度时间单元SPI的相关结果显示,较小的时间单元会使相关性表达更加精确,而时间单元过小则会因为数据波动性增大而导致相关关系弱化。因此,相较于月和旬,半月是相关性分析更为合适的时间单元长度。油松标准年表与多时间尺度SPI的相关结果显示,SPI多时间尺度的特性有助于揭示油松径向生长对不同时间尺度水分状况的响应特征,且油松在不同生长时期对于不同时间尺度水分状况具有相异的响应机制。在温度较低(0℃)的冬季,短时间内的降水并不利于树木生长,而长时间良好的水分储备会为树木生长季需水提供保障;在生长季前期,长时间良好的水分状况比短期内的降水更有利于树木的生长;在生长季,补给性水分和土壤水分都对树木生长起着至关重要的作用。     

土壤增温、隔离降水及其交互作用对杉木幼苗细根生产的影响

为了揭示我国最重要的人工林树种杉木对全球变暖和降水格局改变的地下响应及其适应性,在福建省三明市陈大国有林场开展杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗土壤增温和隔离降水双因子试验,包括对照(CK)、土壤增温5℃(W)、隔离降水50%(P)和土壤增温+隔离降水(WP)4个处理,用微根管法探讨试验1a期间土壤增温、隔离降水及其交互作用对杉木幼苗细根生产量(以细根出生数量表征)的影响。双因素方差分析发现,土壤增温和隔离降水对细根总出生数量没有影响,但两者的交互作用则极显著。与CK相比,W细根总出生数量显著增加,而WP处理细根总出生数量则显著低于W处理和P处理。土壤增温、隔离降水与季节的重复测量方差分析发现,土壤增温×季节、隔离降水×季节对细根出生数量均有显著影响;与CK相比,W处理春季细根出生数量显著增加,P处理秋季细根出生数量显著增加,而WP处理夏季和冬季细根出生数量显著下降。土壤增温、隔离降水与径级的三因素方差分析表明,土壤增温×隔离降水×径级存在显著影响;0—1 mm径级细根出生数量W处理显著高于CK,但WP处理则显著低于W处理和P处理。土壤增温、隔离降水与土层的3因素方差分析表明,土壤增温、隔离降水与土层之间不存在显著的交互作用;仅在20—40 cm土层发现P处理细根出生数量显著高于CK。研究结果表明,土壤增温和隔离降水对杉木幼苗细根生产的影响存在显著的交互作用,这种交互作用还因不同的季节和径级而异。     

不同降水年型下长期施肥旱地小麦产量效应

以黄土高原30年长期肥料定位试验为基础,依据降水将生育年划分为干旱年、平水年和丰水年,研究不同施肥方式对黄土高原冬小麦产量、肥料贡献率和降水利用率的影响.结果表明: 小麦连续种植30年中,氮磷配施和氮磷钾配施下小麦产量、肥料贡献率和降水利用率显著高于不施肥和单施肥处理,氮磷钾配施下小麦产量、肥料贡献率和降水利用率分别达到3480 kg·hm^-2、61.45 kg·kg^-1、6.13 kg·mm^-1·hm^-2;不同降水年型下,丰水年小麦产量、肥料贡献率和降水利用率相对较高;使用逐步回归分析可知,不同降水年型下小麦产量主要受氮磷肥施用量、休闲期降水和越冬期降水影响.黄土旱塬可以通过提高氮磷用量同时适当施用钾肥,以及在休闲期做好蓄水保墒工作来提高小麦产量.