东江流域降水与径流演变趋势及周期特征分析

认识流域水文演变趋势和周期性规律对流域可持续发展规划具有重要的生态意义。基于1989-2011 年东江流域9 个气象站点的逐日降水数据和3 个水文代表站(龙川、河源和博罗)的日径流数据, 分别采用Mann-Kendall 趋势检验和小波分析方法对东江流域降水量和径流量变化趋势和周期特征进行了研究。结果表明1989-2011 年间东江流域年降水量和春冬季节降水量呈不显著的减少趋势, 而夏秋季节降水量有增多的趋势; 位于上、中、下游水文站点的年径流量和枯水期径流量均呈现不显著的下降趋势; 东江流域的降水和径流趋向于更加不均的时空分布特征,其周期性演变趋势的时空特征较一致; 年径流系数的变化幅度极小(Mann-Kendal 倾斜度接近0)。这项研究也将有益于位于亚热带类似的流域森林植被恢复的政策决定。     

近50年安徽池州市降水序列的统计诊断与分析

根据安徽省池州市气象站1960~2009年的逐月降水观测资料,利用小波分析、改进R/S法、Mann—Kendall法和滑动t-检验等方法对研究区降水特征及变化规律进行分析研究.结果表明:1.池州市近50a降水呈微弱减少趋势,气候倾向率为-3.8819mm/10a.春秋两季降水呈减少趋势,趋势均不显著;夏冬两季呈增加趋势,其中冬季趋势显著.小波分析表明池州市逐季降水序列存在4~5a的振荡周期,年内降水量夏季最多,冬季最少.2.Hurst指数分析表明各月尺度降水序列均存在一定等级的正持续性/反持续性强度.年季尺度方面,只有夏季具有反持续性,分形维数较大,复杂性程度高.3.突变性检验表明研究区存在两次突变情况:秋季降水序列在1986年左右发生了突变,冬季降水序列在1999年左右发生突变.     

1961—2020年松花江流域极端气候指数的时空变化特征

研究气候变化和极端气候对保障松花江流域的粮食安全和社会经济发展具有重要意义。基于松花江流域及其附近69个气象站点的1961—2020年逐日降水量、最高气温和最低气温数据，采用世界气象组织推荐的27个极端气候指数，利用一元线性回归模型和Mann-Kendall趋势检验以及普通克里金插值分析松花江流域极端温度和降水的时空变化特征。结果表明：1961—2020年，研究区极端冷指数中除了冷日持续时间外，其余均呈下降趋势，而极端暖指数、极值指数及其他温度指数呈上升趋势，且最低气温的上升趋势大于最高气温。结冰日数和冷日持续时间及暖日持续时间呈现出自南向北递增的趋势，而日最高气温极低值和日最低气温极低值则呈现相反的空间特征。夏日日数和热夜日数的高值区主要分布在西南部，而冷昼日数、暖夜日数、暖昼日数的空间变化不明显。整体上，除了冷日持续时间外，其他的极端冷指数在松花江流域北部和西部下降趋势较快；而暖指数中的夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、暖日持续时间在北部和西部的上升速度较快，热夜日数在西南部上升速度最快；极值指数中，温度的极大值在西北部上升最快，而极小值在东北部上升最快。除了持续干燥日外，其余的降水指...     

1961-2005年东北地区气温和降水变化趋势

利用东北地区96个气象站1961-2005年的日平均气温和日降水量资料,采用线性倾向率法,累积距平法,Mann-Kendall法和Morlet小波分析等方法,对东北地区近45年来的气候变化和突变现象进行了研究.结果表明:近45年来,东北地区年平均气温变化在2.45-5.72℃之间,年均温呈现显著上升趋势,气候倾向率为0.38 ℃/10 a(P＜0.01),1988-1989年间发生了由低温到高温的突变;东北地区四季平均气温均呈现增高的趋势,其中冬季气温增幅最大,气候倾向率达到0.53℃/10 a,夏季气温增幅最小,0.24 ℃/10 a.东北地区年均温和季节均温年代际变化亦呈现明显的增暖趋势,年均温,春季均温和冬季均温均在1981-1990年开始变暖,夏季均温和秋季均温在1991-2000年开始变暖.东北地区气温增暖幅度随纬度的升高而增大,大兴安岭北部和小兴安岭地区是增温最明显的地区,增暖幅度较小的地区为辽河平原,辽东半岛和长白山南部地区.东北地区年降水量变化在430.40-678.72 mm之间,降水量变化趋势不明显,整体呈现减少趋势,气候倾向率为-5.71 mm/10 a(P＞0.05),1981-1990年为降水最多的年代,1982-1983年间发生了降水量由少到多的突变.四季降水量变化呈现不同的趋势,其中春季和冬季降水量呈现增多的趋势,夏季和秋季降水量呈现减少的趋势.降水量减少较明显的地区为辽东半岛和长白山南段,降水量增多较明显的地区为大兴安岭北部和松嫩平原.Morlet小波分析结果表明,东北地区年平均气温存在11a的强显著周期,此外还有24 a和6a尺度的变化周期;东北地区年降水量存在16a的强显著周期和6 a的小尺度变化周期.通过以上分析,近45 a东北地区总体气候呈现明显暖干化趋势.     

南岭山地1968到2015年降雨的时空变化特征研究

南岭山地位于广东、广西、湖南、江西、福建五省的交界处, 是我国南方重要的生态屏障带。认识南岭地区降水的时空分布特征, 对于深入了解南岭山地生态屏障作用及气候变化条件下该区域的降水规律意义重大。利用1968—2015年中国南岭区域14个气象站的逐月降水资料, 主要采用Mann-Kendall统计检验法、聚类分析法、小波分析方法和Kriging插值法, 研究了南岭地区48年内降水的时空分布特征。结果表明: ①南岭区域的多年平均雨量分布在1203.19 mm到2019.56 mm之间, 总体上来看, 南岭地区降雨量主要集中在南部, 自南向北呈减少趋势, 降水量随着经度增加而增加, 随纬度增加而减少, 且随海拔的升高而减少。②通过对14个站点的48 a降雨情况进行聚类分析可将南岭全区域划分为5个子区域, 全区域以及5个子区域春季、秋季的降水量呈下降趋势, 夏季和冬季呈上升趋势, 汛期大多表现出下降趋势, 非汛期大多呈上升趋势, 但除了南岭最西部的子区域的汛期降雨量表现出显著的下降趋势以外, 其余区域的各时间段降雨量趋势变化均不显著。③全区域和5个子区域的年均降雨量在48 a内没有发生显著的突变, 人类活动以及气候变化对于南岭地区的降水尚未造成非常明显的影响。④南岭地区降雨序列存在多个不同时间尺度的周期, 仅有2 a和13 a通过了85%的红噪声检验, 13 a周期所对应的小波方差峰值较2 a的峰值更高, 因此可将13 a作为南岭地区降雨量变化的主周期。研究结果可为南岭地区的农业、林业、旅游业发展决策和生态屏障作用评价提供参考依据。     

1961-2010年中国东部林区降水的完整日值序列建立与变化特征

高精度地对各气象站缺测降水资料进行插补,从而获得完整序列的降水资料,对于提高气候变化影响分析的时空精度具有十分重要的意义.本文利用空间相关和逐步回归法,对东部林区月内有单日缺测或不多于7d缺测的降水资料进行插补,最终建立了853个站自1961-2010年完整序列的降水资料.在此基础上,应用趋势分析法,分析了1961-2010年降水量、降水日数和极端降水事件的变化特性.结果表明:1961-2010年,研究区年降水量略呈不显著增加趋势,倾向率为5.58 mm.(10a)-1,年代际变化明显;年降水日数呈显著减少趋势.极端降水日数和极端降水量呈显著上升趋势,倾向率分别为0.12 d·(10a)-1、10.22mm·(10a)-1.尤其是20世纪90年代以后,该区极端降水事件明显偏多偏强,极端降水量对总降水量的比率也呈显著增加趋势.极端降水日数和极端降水量均在1993年发生突变.     

近51年来三江源区降水变化的空间差异

利用1960—2010年三江源区12个气象站的降水资料,通过气候线性趋势分析、5年滑动平均、IDW插值法、Morlet小波分析和R/S分析法对该区降水量的时空变化特征进行了分析,并探讨了降水量变化趋势。结果表明:三江源区1960—2010年降水量总体呈现增加趋势,具体表现为20世纪60、70和90年代降水量偏低,80年代明显偏高,2000年以后显著增多;从季节变化来看,春季、夏季和冬季降水量均呈增加趋势,尤其春季增加显著,而秋季降水量呈减少趋势,不同流域的季节变化趋势不尽相同;空间变化上,三江源区绝大部分地区的降水量呈增加趋势,表现为北高南低,东西差异明显,同时不同季节的空间变化存在差异;不同流域降水量在一定的时间序列中存在不同周期变化;三江源区年降水量和各季节降水量的未来变化趋势与过去基本一致,但各流域降水的持续性强度有所不同。     

云南省近50年降水量的时空格局与成因分析

随着全球变暖的加剧,中国各区域近50年来的降水量变化呈现出更显著的地域差异。本文选取云南省32个资料序列较长的地面气象观测站1967—2016年逐日降水量数据,通过线性倾向率、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、Kriging插值和广义线性混合模型(GLMM)等方法,分析了云南省1967—2016年降水量时空格局与变化趋势。结果表明:1967—2016年年际降水量波动变化显著,总体呈下降趋势,且湿季主导全年降水; 1995年和2002年为云南省降水量发生突变的年份,其中,1995年出现了降水量的急剧上升,2002年出现了降水量的骤然下降;云南省年平均降水量主要有准23 a、准12 a和准4 a三个振荡周期,并以准23 a长周期为主振荡周期,在未来一段时间内云南省降水仍维持在多雨期,但处于降水偏多向降水偏少的过渡阶段;云南省平均年降水量整体表现为滇东北和滇西北地区降水少、滇西南和滇南地区降水多的空间分布格局,且自东北向西南呈条带状递增分布;湿季降水空间分布主要受海拔的影响,在滇南地区海拔较低的江城形成降水中心;干季降水空间分布则受到地形和气流的综合作用,在滇西北地区的贡山形成降水中心。本研究定量解析了云南省降水量的时空演变特征及其驱动机制,证明了云南省近年来降水不稳定性加剧的同时下降速率明显升高,干旱化趋势越来越严重。研究结果为区域气候变化与灾害预警提供了基础数据,对预测区域水文变化趋势、提升水资源利用效率以及制定科学的抗旱减灾决策具有重要的现实意义。     

1961-2010年中国东部林区降水的完整日值序列建立与变化特征

高精度地对各气象站缺测降水资料进行插补,从而获得完整序列的降水资料,对于提高气候变化影响分析的时空精度具有十分重要的意义.本文利用空间相关和逐步回归法,对东部林区月内有单日缺测或不多于7 d缺测的降水资料进行插补,最终建立了853个站自1961-2010年完整序列的降水资料.在此基础上,应用趋势分析法,分析了1961-2010年降水量、降水日数和极端降水事件的变化特性.结果表明： 1961-2010年,研究区年降水量略呈不显著增加趋势,倾向率为5.58 mm·(10 a)^-1,年代际变化明显;年降水日数呈显著减少趋势.极端降水日数和极端降水量呈显著上升趋势,倾向率分别为0.12 d·(10 a)^-1、10.22 mm·(10 a)^-1.尤其是20世纪90年代以后,该区极端降水事件明显偏多偏强,极端降水量对总降水量的比率也呈显著增加趋势.极端降水日数和极端降水量均在1993年发生突变.     

1960—2014年松嫩草地极端气候事件的时空变化

基于1960—2014年松嫩草地13个气象站点的日值记录数据,计算与区域水旱寒热灾害、植被生长发育密切相关的14个极端气候指数;利用线性趋势法、间断趋势分析法、Mann-Kendall检验、Sen斜率估计和滑动t检验等方法,分析松嫩草地极端气候事件的发生趋势与时空格局.结果表明: 表征极端高温指数的夏日日数、暖昼日数、暖夜日数、暖持续指数均呈显著上升趋势,表征低温指数的霜日日数、冷昼日数、冷夜日数、冷持续指数均呈明显下降趋势,区域变暖趋势显著;区域极端低温的增幅大于极端高温的增幅,夜间增温幅度大于白昼;1970—2009年区域气候变暖趋势较为明显,各指数突变也集中发生在这一时期;表征极端降水的各指数变化趋势不显著,普通日降水强度和持续干燥指数呈下降趋势,5日最大降水量、强降水量、年湿期降水总量和持续湿润指数呈微弱上升趋势,表明区域气候呈微弱的暖湿化特征;松嫩草地南部和北部地区是对气候变暖响应最显著的区域;对极端降水指数而言,各指数南北分异特征明显,区域北部以变湿为主要特征,而南部则以变干为主要特征,尤其是区域西南部的干旱风险较高.     

石羊河流域气候干湿状况分析及评价

分析了河西走廊石羊河流域用水区降水的年际时空分布和演化规律,用潜在蒸散、气候干旱指数、蒸降差计算了不同流域段的水分平衡收支情况。结果表明,20世纪80~90年代降水呈增加趋势,但量较小;春、夏季降水增加,秋、冬季降水减少;潜在蒸散多年平均值为1 026.1 mm,并由上游向下游逐渐增大。20世纪70~90年代潜在蒸散呈增加趋势,平均增加4.1~43.6 mm;季节潜在蒸散大小顺序为夏>春>秋>冬,平均为403.5~521.6 mm;历年气候干旱指数平均为0.002,极值出现在下游的民勤地区,达0.581。20世纪70~90年代,气候干旱指数呈增大趋势,气候变得越来越干燥;年水分亏缺量平均为810.7 mm,表现为水分严重不足。最后,提出了合理利用水资源的建议,以科学应对气候变化,促进流域经济持续发展。     

Differential daytime and night-time stomatal behavior in plants from North American deserts

Night-time stomatal conductance (g(night)) occurs in many ecosystems, but the g(night) response to environmental drivers is relatively unknown, especially in deserts. Here, we conducted a Bayesian analysis of stomatal conductance (g) (N=5013) from 16 species in the Sonoran, Chihuahuan, Mojave and Great Basin Deserts (North America). We partitioned daytime g (g(day)) and g(night) responses by describing g as a mixture of two extreme (dark vs high light) behaviors. Significant g(night) was observed across 15 species, and the g(night) and g(day) behavior differed according to species, functional type and desert. The transition between extreme behaviors was determined by light environment, with the transition behavior differing between functional types and deserts. Sonoran and Chihuahuan C(4) grasses were more sensitive to vapor pressure difference (D) at night and soil water potential (Ψ(soil)) during the day, Great Basin C(3) shrubs were highly sensitive to D and Ψ(soil) during the day, and Mojave C(3) shrubs were equally sensitive to D and Ψ(soil) during the day and night. Species were split between the exhibition of isohydric or anisohydric behavior during the day. Three species switched from anisohydric to isohydric behavior at night. Such behavior, combined with differential D, Ψ(soil) and light responses, suggests that different mechanisms underlie g(day) and g(night) regulation.     

基于SPEI指数的长江中下游流域干旱时空特征分析

基于长江中下游流域1961—2015年129个气象站点的逐日气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),对长江中下游流域近55年年尺度及各季节干旱变化趋势、站次比、强度和频率进行了分析,并探讨了干旱和区域气温、降水变化及ENSO的关系。结果表明:(1)在区域尺度,近55年长江中下游流域年尺度、春季和秋季呈干旱化趋势,春季干旱化趋势显著;夏季和冬季呈湿润化趋势。空间变化上,对于年尺度,汉江流域、中游干流区及洞庭湖流域以干旱化趋势为主,鄱阳湖流域、下游干流区和太湖流域以湿润化趋势为主;春季和秋季分别有96.90%和92.25%的站点呈干旱化趋势;夏季和冬季分别有82.95%和72.87%的站点呈湿润化趋势。(2)年尺度、春季和秋季干旱站次比及强度均呈增加趋势,春旱站次比与强度增加趋势显著;夏季和冬季干旱站次比和强度均呈下降趋势。(3)年尺度和春季干旱频率在21世纪初均达到最高,年尺度、春季和夏季干旱频率从20世纪90年代到21世纪初均呈增加趋势。(4)春、秋季干旱化趋势与降水量的减少及气温的上升相关,夏、冬季降水量的增加使得夏、冬季呈湿润化趋势。冬季SOI和次年春季干旱相关性极显著,冬季发生拉尼娜事件时,次年春季更易发生干旱。     

Monsoon versus uplift in southwestern China--Late Pliocene climate in Yuanmou Basin, Yunnan

Yuanmou Basin of Yunnan, SW China, is a famous locality with hominids, hominoids, mammals and plant fossils. Based on the published megaflora and palynoflora data from Yuanmou Basin, the climate of Late Pliocene is reconstructed using the Coexistence Approach. The results indicate a warm and humid subtropical climate with a mean annual temperature of ca. 16-17°C and a mean annual precipitation of ca. 1500-1600 mm in the Late Pliocene rather than a dry, hot climate today, which may be due to the local tectonic change and gradual intensification of India monsoon. The comparison of Late Pliocene climate in Eryuan, Yangyi, Longling, and Yuanmou Basin of Yunnan Province suggests that the mean annual temperatures generally show a latitudinal gradient and fit well with their geographic position, while the mean annual precipitations seem to be related to the different geometries of the valleys under the same monsoon system.     

Refining the cheatgrass–fire cycle in the Great Basin: Precipitation timing and fine fuel composition predict wildfire trends

Larger, more frequent wildfires in arid and semi‐arid ecosystems have been associated with invasion by non‐native annual grasses, yet a complete understanding of fine fuel development and subsequent wildfire trends is lacking. We investigated the complex relationships among weather, fine fuels, and fire in the Great Basin, USA. We first modeled the annual and time‐lagged effects of precipitation and temperature on herbaceous vegetation cover and litter accumulation over a 26‐year period in the northern Great Basin. We then modeled how these fine fuels and weather patterns influence subsequent wildfires. We found that cheatgrass cover increased in years with higher precipitation and especially when one of the previous 3 years also was particularly wet. Cover of non‐native forbs and native herbs also increased in wet years, but only after several dry years. The area burned by wildfire in a given year was mostly associated with native herb and non‐native forb cover, whereas cheatgrass mainly influenced area burned in the form of litter derived from previous years’ growth. Consequently, multiyear weather patterns, including precipitation in the previous 1–3 years, was a strong predictor of wildfire in a given year because of the time needed to develop these fine fuel loads. The strong relationship between precipitation and wildfire allowed us to expand our inference to 10,162 wildfires across the entire Great Basin over a 35‐year period from 1980 to 2014. Our results suggest that the region's precipitation pattern of consecutive wet years followed by consecutive dry years results in a cycle of fuel accumulation followed by weather conditions that increase the probability of wildfire events in the year when the cycle transitions from wet to dry. These patterns varied regionally but were strong enough to allow us to model annual wildfire risk across the Great Basin based on precipitation alone.     

新疆玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应研究

在树木年轮学与气候学理论基础上,以新疆和田地区玉龙喀什河与策勒河下游河岸胡杨为研究对象,基于流域对应的气象、沙尘天气日数、策勒河径流量等因子,分析了玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应特征,以明确干旱荒漠区胡杨生长过程中的气候限制因子,为促进胡杨生态修复及沙尘防治提供理论依据.结果显示:(1)1976-201...     

锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

气候变化对淮河流域中上游汛期极端流量影响的SWAT模拟

致洪暴雨主要是3天以上连续强降水,是淮河流域洪涝的直接原因。构建淮河流域中上游SWAT模型,用RegCM3在SRES A2排放情景下的模拟结果(2071-2100年)驱动SWAT模型,研究气候变化对淮河流域中上游汛期极端流量的影响。结果表明:(1)在SRES A2排放情景下,淮河流域中上游未来(2071-2100年)气温升高,降水量增加,降水的空间差异增大;颖河流域中游年降水量有较大幅度的减少,呈现暖干化的趋势;汛期极端过程降水增加,汛期最大9 d降水量平均增幅都在10%以上。(2)在SRES A2排放情景下的气候变化将导致淮河流域中上游汛期极端流量大幅度增加,干流5个水文站汛期最大9 d平均流量的增幅都在20%以上。(3)淮河流域中上游极端流量的概率分布更加集中,更大的极端流量出现的频率更高,研究流域下游更容易出现较大的极端流量。(4)研究流域下游极端流量概率对极端流量变化更敏感,下游也面临着更大的洪涝风险。     

玛纳斯河流域NPP时空变化及其生物多样性维护功能重要性评价

基于植被净初级生产力(NPP)法开展干旱区流域生物多样性维护功能重要性评价可为区域生态安全建设提供科学依据。基于玛纳斯河流域MODIS13Q1数据和环境数据,利用卡内基-艾姆斯-斯坦福方法模型(CASA)估算2001—2020年流域植被NPP,结合地形因子构建流域生物多样性维护功能重要性评价模型,利用地理探测器分析气候、地形、土壤类型等因子对流域NPP的空间异质性影响。研究结果表明：(1)近20年,流域植被NPP均值呈上升趋势,高值集中于山地区低山丘陵带和绿洲区中部,低值区分布于荒漠生态区;(2)从流域不同土地利用类型的NPP均值看,耕地>林地>草地>建设用地>未利用地>水域;(3)流域生物多样性维护功能的一般重要区、中等重要区、重要区和极重要区的数值范围为：0—0.12、0.12—0.22、0.22—0.47和0.47—0.84,分别占流域总面积的20.17%、20.14%、19.91%和19.85%,山地区低山丘陵带和绿洲区中部是流域生物多样性维护功能的极重要区;(4)年平均降水、土壤类型是流域NPP空间分异解释力最强的因子;各因子的影响呈非线性增强及...     

Climate change and the effect on the biomass growth in steppe communities in Kherlon River Basin, Northern China

The bacterial community composition and diversity in rock varnish of Turpan Basin were investigated by restriction fragment length polymorphism (RFLP) and clone library of the 16S rRNA gene. 114 positive clones were screened, which could be grouped into 28 phylotypes and then further divided into 23 different operational taxonomic units (OTUs). These were affiliated into 5 phyla (Acidobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi, Firmicutes and Cyanobacteria). Clones from actinobacteria were the dominant, accounting for 67.5% of total clones in the library, followed by Proteobacteria (15.8%), Chloroflexi (13.2%), Firmicutes (2.6%) and Cyanobacteria (0.9%). Rubrobacter (accounts for 35%) in the phylum Actinobacteria was the dominant genus and contained many species which might be resistant to gamma radiation. A 70% of the library clone sequences showed less 97% similarity to 16S rRNA gene sequences of standard strains obtained by pure culture. Shannon–Wiener index value of this study is 2.52 and is lower than deep-sea sediments, soils, lakes and other environments. Results of this study showed that bacterial diversity in rock varnishes of Turpan Basin was low, but maybe exist a large number of new unknown taxons, especially species that could well adapted to drought and resist radiation.