西北干旱区气候变化及其对生态环境影响

在全球气候变化的大背景下,中国西北干旱区气候在过去50 a也发生了相应的变化,对该区域的生态环境已经产生了较大程度的影响.利用西北干旱区128站点1961-2010年逐日气温降水量资料,结合DEM数据和GIDS插值分析方法,探讨了西北干旱区气候变化特征及其对生态环境的影响.结果表明:西北干旱区气温普遍升高,但变暖的幅度因季节和地域而存在差异,其中冬季增暖最为明显(0.506℃·10 a-1),夏季增暖缓慢;增温趋势最大区域主要在伊犁河谷、塔城等地区,天山东部和祁连山区变暖趋势也较大,天山中部及沙漠周边地区变暖趋势一般;降水量也呈增加趋势,年和冬季降水增加显著,春季降水有逐步增加的趋势,秋季降水增加则比较缓慢;降水变化趋势山区最大,干旱区东部、沙漠腹地及周边地区有下降趋势;近几十年来西北干旱区气候的暖湿化趋势,导致冰川强烈的消融退缩,对干旱区水资源和生态环境产生重大影响;而沙尘暴频次减小主要与新疆和内蒙古等沙源区向暖湿化发展有关,由暖干化向暖湿化转型对沙尘暴的发生有一定的弱化作用.湖泊水位的升降、面积的变化对气候变化有一定的响应.     

高温和密度效应对棉蚜死亡和繁殖的影响

在室内采用叶子圆片培养基饲养棉蚜的方法,研究不同温度(32、34、36、38、40℃)和密度(每皿5、25、50、75)对棉蚜死亡和繁殖的影响.结果表明:随着温度的升高、密度和持续天数的增加,棉蚜累计死亡率呈上升趋势.互补重对数模型模拟结果表明:β值随着密度的增加而减小,说明随着棉蚜密度的增加,温度对棉蚜的作用减弱;不同持续天数的γj值不同,说明棉蚜条件死亡率受温度和作用时间的共同影响.双因素方差分析结果表明,温度和密度显著影响棉蚜的繁殖率,且存在交互作用.32～36℃范围内,棉蚜繁殖率随密度的增加呈降低趋势,40℃条件下,不同密度棉蚜繁殖率没有差异,说明随着温度的升高,密度对棉蚜的作用逐渐减弱.即在不同的温度区间和密度范围内,温度和密度对棉蚜的作用大小、主次发生了改变.研究结果为棉蚜种群监测、预警和改进害虫控制方法提供了科学依据.     

中国西北干旱区降水时空分布特征

利用中国西北干旱区122个气象站点1961—2011年月降水量资料,运用线性趋势、Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、Morlet小波分析等方法研究了西北干旱区降水量空间分布及多时间尺度下的变化规律和趋势。结果表明:近50年来西北干旱区降水量呈增加趋势,95.9%的站点有增湿特征,全区增湿趋势为9.31mm/10a(P0.01),但增湿幅度存在区域差异性,其中祁连山亚区(38.67mm/10a)增湿最明显;从季节来看,冬季增湿具有全区普遍性,但夏季增湿的区域差异性特征明显。全区及各亚区降水量在20世纪80年代至90年代初有明显的突变特征,除内蒙西部亚区外均通过了0.01的显著性水平检验,降水量序列存在4、8、12a和22a振荡周期,其中22a尺度振荡周期最强,其次是12a尺度。全区32%的年份降水量属正常范围,偏干年份为24%,异常偏干年份为12%,异常偏湿和偏湿年份均为16%。20世纪70年代之前降水量略低于标准降水均值,80年代开始有区域性增湿趋势,90年代之后全区增湿均较明显,正距平年数比例由70年代的10%上升至21世纪初的80%,西北干旱区整体处于相对湿润时段,且增湿趋势明显。     

中天山地区草地地表辐射收支演变规律

地表辐射对研究地表能量平衡及气候形成机制具有重要意义。利用中天山乌拉斯台地区陆气相互作用观测站2018年5月至2019年4月地表辐射数据,分析了中天山草地不同时间尺度和不同天气条件下的地表辐射与反照率变化特征。结果表明：(1)地表辐射月平均日变化除大气长波辐射较弱外,其余分量均呈单峰型,极值大小及时间存在差异,太阳总辐射与净辐射最大日峰值均出现在6月,为920.9与603.3 W/m~2,大气与地表长波辐射分别出现在7月和8月,为327.5 W/m~2与471.7 W/m~2,而反射短波辐射则出现在2月,为520.6 W/m~2。(2)太阳总辐射、反射短波辐射、大气与地表长波辐射年曝辐量分别为6860.62、2101.72、7171.25、10089.69 MJ/m~2;就季节变化而言,反射短波辐射曝辐量在冬季明显高于其它季节,其它分量则均表现为夏季>春季>秋季>冬季。(3)不同月份地表反照率日变化均呈“U”型曲线,年均值为0.393,最大与最小月均值分别出现在12月与8月,为0.760与0.217。这种变化体现在季节上则为冬季>秋季>春季>夏季。(...     

云南省气候生产潜力的时空变化

利用云南省1961-2017年101个国家级气象站年平均气温、年降水量资料,运用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算了云南省3种气候生产潜力,用Mann-Kendell法进行突变检验,并分析了时空分布特征及未来趋势.结果表明:研究期间,云南平均温度气候生产潜力(Yt)、降水气候生产潜力(Yr)和蒸散气候生产潜力(Ye)值分别为1968、1477、1434 g·m^-2·a^-1,Yt呈波动上升状态,Yr/Yt值显示地区间水热配比差异大,约束性条件也明显不同;气候生产潜力存在突变现象,Yt在2001年开始明显突变,Yr没有突变,Ye在2002-2004年有突变;气候生产潜力及气候倾向性空间分布不均,全省各地年平均Yt、Yr和Ye分别在1030~2465、927~2341和832~1995 g·m^-2·a^-1,3种气候生产潜力均为滇西北和滇东北最低,滇西南和滇南最高,大部分地区Yt、Yr和Ye的气候倾向率分别为增长、减小和增长趋势;8种模拟未来气候变化的方案(仅气温增加1℃、仅降水增加10%、仅气温降低1℃、仅降水减少10%、气温增加1℃且降水减少10%、气温增加1℃且降水增加10%、气温降低1℃且降水增加10%、气温降低1℃且降水减少10%)将导致研究区Ye分别变化6~45、13~77.2、15~67、-87^-17、-74~46、58~96、-54~57、-101^-59 g·m^-2·a^-1.整体上,如果未来气候趋于"暖湿"化,将有利于研究区农作物增产,如果趋于"冷干"化,将不利于农作物生产.     

不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔雪岭云杉树轮宽度年表对气候的响应

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息。(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6—9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P0.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感。(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显。高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应。在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合。     

新疆阜康荒漠绿洲景观格局动态及其影响因子分析

阜康荒漠绿洲土地利用景观格局受自然分异和水土资源开发利用程度的制约,通过划分景观样带和选取景观空间格局指标,重点揭示了该区域景观格局的变化及其影响因子．结果表明,1987～1998年间阜康土地利用景观格局变化主要表现为耕地面积在洪积扇上增加,在冲积平原上下降;荒地则刚好相反,林地面积在低山丘陵带和洪积扇带下降,在冲积平原上没有变化．牧草地面积在低山丘陵带上升,其它各带均下降城镇面积在各样带上都有所增加,水域各带基本不变．低山丘陵带和洪积扇带景观多样性和均匀度下降,优势度上升;而冲积平原则多样性和均匀度上升,优势度下降,景观破碎度有增加的趋势,表明了人为影响的不断增强,阜康荒漠绿洲景观格局的变化,集中体现在位于洪积扇与冲积平原的耕地和荒地面积变动上,关键影响因子是水土资源利用下的水盐动态变化,地形和土地利用是影响地下水位变化的关键因素,而地下水位的连续变化又影响了土壤水盐在空间的分布。     

人工绿洲对夏季气候变化趋势的影响

在绿洲的气候环境效应方面 ,此前的研究主要是基于个别地点的短期 (几天或几个月 )观测资料进行对比 ,分析绿洲与荒漠之间的要素差异和能量交换机制。通过细致筛选那些观测环境变化小、人口密度低、没有进行大规模水土开发地区的气象站 ,建立了反映背景变化的气候序列 ,同时选择不同地区的气象站建立了绿洲气候序列 ,分析背景与绿洲在气温、降水、水汽压、蒸发、风速等 9个气候因子近 5 0 a来气候趋势变化率的差异 ,研究绿洲发展对长年代气候变化的综合影响。结果表明 ,绿洲发展产生的气候环境效应在影响局部地区长期气候变化趋势方面是十分明显的。在夏季 ,绿洲平均气温的增温变化趋势要小于背景变化趋势 ,有些绿洲地区如吐 -善 -托盆地和叶尔羌河流域绿洲气温变化趋势还略呈下降趋势。绿洲地区对最高气温的变化趋势有着明显的抑制作用。其中 ,叶尔羌河流域绿洲和塔里木河中游地区绿洲最高气温变化趋势略呈下降趋势。绿洲地区对最低气温上升的变化趋势有一定的加强影响 ,绿洲效应使日较差正在变的越来越小。夏季绿洲对空中水汽压的增加十分明显 ,使蒸发潜力变得越来越弱 ,对降水有一定程度的增加作用。绿洲效应最为显著的一个方面是风速的变化 ,绿洲使平均风速和大风日数大幅度减少     

不同生境和去趋势方法下的祁连圆柏径向生长对气候的响应

利用青海不同生境祁连圆柏树木年轮样本,采用3种不同去趋势方法建立树轮年表,结合青海30个气象站的气象资料,分析不同生境和去趋势方法下祁连圆柏径向生长对气候的响应差异。结果表明,祁连山区,生长季前期的平均气温是祁连圆柏树木径向生长的主要限制性因子,NEP树轮标准化宽度年表与生长季前期冬季平均气温相关最好;在柴达木盆地,生长季降水量是该地区树木径向生长的限制性因子,SPL树轮年表对生长季降水量相关较好;在青南高原,祁连圆柏径向生长对春季温度响应最为敏感,而SPL年表与春季温度呈现明显的负相关关系,相关系数达-0.606;而在青海东部地区,祁连圆柏树木径向生长对气候的响应总体不显著。位于青海西部和北部的柴达木盆地和祁连山区祁连圆柏径向生长受西风气候的影响显著,尤其是柴达木盆地,其气候受西风主导;而青南高原受西南季风影响更为显著,该地区祁连圆柏径向生长同时受西南季风气候和海拔高度两方面影响;在青海东部,祁连圆柏径向生长受东亚季风影响更为显著。     

基于油松树轮重建晋东南地区近296年来1—6月降水变化

区域历史气候变化研究受观测数据限制,不利于认识长时间尺度上气候变化情况。本研究采用山西省东南部油松树轮样芯,建立采样区树轮年表,分析降水变化与树轮宽度年表之间的关联。结果表明: 树轮差值年表(RES)与1—6月的降水量变化有较好的相关性,(r=0.636,n=59,P<0.01)。采用线性回归方法分析山西省东南部区域1724—2019年1—6月的降水重建序列,方差解释量为40.4%,经检验重建方程稳定可靠。对降水重建序列特征分析表明,1724—2019年存在10个极端干旱年和6个极端湿润年,经历了6次干旱期(1742—1771、1830—1848、1872—1894、1917—1945、1961—1981和1990—2019年)、4次湿润期(1727—1741、1772—1829、1849—1871和1895—1916年)。最长干旱期为1742—1771、1990—2019年,最长湿润期为1772—1829年。对于过去296年,降水变化序列存在2.3、3.2～3.3、3.7～3.8、6.3～6.7和8.3～8.7年周期变化特征,其中2.3年的周期与“准两年脉动”周期重合,3.2～3.3、3.7～3.8和6.3～6.7年的周期可能与厄尔尼诺和南方涛动的变化存在一定关系。空间相关分析表明,重建降水序列能够较好地代表研究区域范围的降水变化。