安徽省2000-2009年不同类型植被的变化及其与气温、降水的关系

为了了解安徽省不同类型植被与气候环境因子的关系,利用2000-2009年的逐月MODIS/NDVI数据、安徽省80个气象站逐日气温、降水资料和安徽省土地覆盖数据,研究了安徽省近10年来植被指数的时空变化特征及其与气温、降水的相关性.结果表明:近10年来,安徽省各覆盖类型的植被指数变化趋势不一致,作物种植区和城镇的植被指数增加显著,其他覆盖类型的植被指数变化不显著;林地的平均植被指数最高,作物种植区次之,城镇最低;植被指数的月变化在作物种植区呈现双峰型,而其他覆盖类型呈现单峰型.安徽省月平均NDVI分别与月平均气温、月降水量呈显著线性正相关和非线性正相关,降水量对植被NDVI的作用存在一个阈值,但年际关系均呈弱正相关.植被指数与气温的偏相关系数林地最高,作物种植区最低,自然植被区的偏相关系数较人工植被区的大,植被指数与降水的偏相关系数恰好相反.安徽省淮北平原中部和江淮之间北部大部分地区(非水浇地)的植被是由气温和降水的共同作用驱动;淮北中部少数格点和少数水体格点的植被是单独由降水作用驱动;除一些水面的格点是非气象因子驱动外,其他大部分地区的植被是单独由气温作用驱动.     

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.     

1961-2009年淮河流域昼夜降水变化特征

利用淮河流域162个台站1961-2009年逐时降水资料,采用线性倾向估计、REOF分析、功率谱、Mann-Kendall突变检验等方法,分析淮河流域昼夜降水基本特征及其时空演变规律.结果表明:淮河流域昼夜降水空间差异明显,总体呈北少南多分布,年夜雨量和夜雨日略多于昼雨量和昼雨日,且不同季节和不同强度等级降水昼夜差异显著;气候变化导致淮河流域昼夜降水量格局发生改变,年夜雨量大部地区有增多趋势,年昼雨量呈东部减少而西部增多的趋势.REOF分析表明,年昼夜降水量空间模态基本划分为流域东北部、中北部、西北部、东部、西部和南部等6个高载场区;流域年昼夜降水量均存在7～9a显著主周期振荡,此外年昼雨量还存在2 a左右次周期变化.Mann-Kendall分析表明,年昼夜降水量均分别经历了一次减少和一次增多的突变,但未通过0.05的信度检验.     

近50年黄土高原地区降水时空变化特征

根据黄土高原地区214个地面气象站最近50年(1961-2010年)的逐日降水量数据, 采用非参数Mann-Kendall和Mann-Whitney法,从黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理分区3个层面,对本地区年降水量(PTOT)、侵蚀性降水量(R12mm)、汛期降水量(RJJAS)和暴雨量(R50mm)的时空变化特点进行了研究。结果表明:(1)在黄土高原地区,PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间格局基本一致,从东南向西北,其减少幅度逐渐变小,至西北部和最西部,其反而略有增加。但是R50mm变化的空间趋势不大明显。相比之下,典型黄土高原PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间趋势更为突出。(2)在黄土高原地区,约83%的站点PTOT呈减少趋势,69%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中20%的站点PTOT减少显著,10%的站点R12mm和RJJAS减少显著。而约68%的站点R50mm变化率为零。相比之下,在典型黄土高原,呈减少或显著减少趋势的站点比例较高,约92%的站点PTOT呈减少趋势,80%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中24%的站点PTOT减少显著,12%的站点R12mm和RJJAS减少显著。R50mm变化率为零的站点比例则较底,约占62%。(3)近50a黄土高原地区的PTOT和R12mm总体上分别呈显著和接近显著减少趋势,递减率分别为9.9mm/10a和5.9mm/10a;但是其RJJAS和R50mm的减少不显著。近50a典型黄土高原的PTOT和R12mm均呈显著减少趋势,递减率分别为13.4 mm/10a和8.1mm/10a。其RJJAS减少趋势接近显著,递减率为7.6mm/10a。但是其R50mm减少不显著。(4)就5个综合治理区而言,第Ⅰ区和第Ⅱ区的PTOT总体呈显著减少趋势,这两个区的R12mm分别呈接近显著和显著减少趋势,而第Ⅲ至Ⅴ区的PTOT和R12mm总体呈不显著增加趋势。仅第Ⅱ区的RJJAS呈显著减少趋势。R50mm在第Ⅰ区、第Ⅱ区和第Ⅳ区减少不显著,在第Ⅲ区和第Ⅴ区变化率为零。(5)近50aPTOT减少的突变时间在黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理第Ⅱ区始于1986年, 在第Ⅰ区始于1991年。PTOT在其余3个区没有出现突变现象。这些结果表明,在典型黄土高原,尤其是其水土保持重点区(即第Ⅱ区),近50a的年降水量、侵蚀性降水量和汛期降水量明显减少,但暴雨量却未显著减少。这意味着如果此种趋势继续下去,尽管因水蚀导致的土壤侵蚀量总体上会有所减少,但是缺水情形会更为严峻,因暴雨导致的剧烈水土流失仍不会有明显缓解。     

1961—2008年华南地区极端气温的非对称变化

选取华南110个测站1961—2008年逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了华南年和季极端最高、最低气温的时空变化特征。结果表明:近48年华南年极端最高、最低气温均呈明显增温趋势,年极端最高、最低气温分别在2003年、1978年发生突变,极端最高、最低气温存在非对称性变化;年极端最低气温的线性增温速率(0.48℃.10a-1)明显高于极端最高气温(0.20℃.10a-1)的线性增温速率;华南极端最高、最低气温的四季变化存在明显差异,极端最高气温在春季增温明显,而极端最低气温在夏季、冬季增温明显;华南极端气温变化存在明显的地区差异,珠江三角洲、粤东南沿海和海南部分地区增温最明显,而在冬季,极端最高气温在广西西北部地区降温明显。     

近56年来科尔沁沙地气候变化特征

根据1951-2006年的气温和降水资料,研究了干旱少雨、生态环境脆弱、土地荒漠化严重的科尔沁沙地近56年的气候变化特征.结果表明:1951-2006年,科尔沁沙地的气温以0.28℃·10 a~(-1)的速度上升,远大于全球近50年来0.13℃·10 a~(-1)的平均增温速率;各季节气温都呈上升趋势,冬、春季增温速率极显著(P<0.001),增温速率分别为0.46和0.39℃·10 a~(-1);年最高气温(0.17℃·10 a~(-1))与年最低气温(0.42℃·10 a~(-1))均呈极显著地增加趋势(P<0.01);降水量年际间波动较大,无明显的变化趋势,各季节降水量也没有明显的变化规律;年降水日数呈显著减少趋势(1.3 d·10 a~(-1)),各季的降水日数虽都有逐年减少趋势,但没有达到显著水平;年降水强度和各季降水强度都没有明显的变化规律;年总小雨日数呈显著的减少趋势(P<0.05),减少速率为1.0 d·10 a~(-1).

Abstract：

Based on the 1951-2006 air temperature and precipitation data from seven meteoro-logical stations in Horqin Sandy Land, the past 56-year climate change characteristics in this semi-arid area with vulnerable eco-environment and severe land desertification were analyzed. From 1951 to 2006, the mean annual air temperature in this area increased by 0. 28℃·10 a~(-1), much higher than the global average value of 0.13℃·10 a~(-1) in recent 50 years. The increasing trend of the temperature appeared in all four seasons, but was only significant in winter and spring (P<0.01), with an increasing rate of 0. 46℃·10 a~(-1) and 0.39℃·10 a~(-1), respec-tively. Both the maximum and the minimum mean annual temperatures increased significantly (P <0. 01), and the increasing rate was about 0.17℃·10 a~(-1) and 0.42℃·10 a~(-1), respec-tively. The annual precipitation fluctuated among years, with no obvious change trend at yearly and seasonal scales, while the precipitation days decreased significantly at yearly scale (1.3 d·10 a~(-1)) but not at seasonal scale. No obvious change patterns were observed in the precipitation intensity both in yearly and seasonal scales. The annual light-rain days decreased significant (P <0.05) in a rate of 1.0 d·10 a~(-1).     

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。     

中国典型植被类型NDVI动态变化与气温、降水变化的敏感性分析

利用 198 3～ 1992年覆盖全国范围的、多时相的、NOAA/AVHRR的 NDVI数字影像 ,结合我国 16 0个基本标准气象站逐月的气温、降水资料 ,对 10年来中国主要植被类型的遥感特征参数 NDVI的动态变化与同期气温、降水变化的关系进行了分析。结果显示 :就全国而言 ,从北到南 ,NDVI的变化与气候条件变化的相关系数逐渐降低 ;从东南到西北 ,NDVI的变化与气候条件变化的相关系数逐渐增加。     

中国典型植被类型NDVI动态变化与气温、降水变化的敏感性分析

 利用1983～1992年覆盖全国范围的、多时相的、NOAA／AVHRR的NDVI数字影像,结合我国160个基本标准气象站逐月的气温、降水资料,对10年来中国主要植被类型的遥感特征参数NDVI的动态变化与同期气温、降水变化的关系进行了分析。结果显示：就全国而言,从北到南,NDVI的变化与气候条件变化的相关系数逐渐降低;从东南到西北,NDVI的变化与气候条件变化的相关系数逐渐增加。     

1960～2011年秦岭南北气温和降水变化对植被净第一性生产力的影响研究

基于秦岭南北1960～2011年月平均气温和降水量等气候要素资料,应用周广胜-张新时模型计算了近52年的植被净第一性生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对温度和降水的响应。结果表明:(1)研究区多年平均气温呈南高北低分布格局,1993年为气温变化转折点,此前为降温趋势,秦岭以南降温更明显,此后研究区大面积升温,近52年间98%以上的站点呈升温趋势。(2)降水量由北向南递增,1985年为降水变化转折点,此前降水呈减少趋势,此后70%以上站点降水增多;1960～2011年间秦岭以北地区有变干趋势,而秦岭南坡以变湿为主,其余地区变化不明显。(3)周广胜-张新时模型的模拟结果与实测值的平均误差为11.1%,整体上精度较高,说明模型可以用于秦岭南北地区NPP的估算;研究区NPP呈南高北低分布格局,NPP增加的站点所占比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北;NPP年际波动较小,极值比介于1.34～1.89之间。(4)未来气候变化对NPP的可能影响预测结果显示,水热条件同时改善(a情景)的情况下NPP普遍增加14.8%以上,秦岭以北增加趋势更明显,温带落叶阔叶林增幅最大,温带草丛增幅最小;温度升高而降水减少(b情景)的情况下大部分站点NPP减少,亚热带(热带)常绿(落叶阔叶)林减幅最大,温带落叶阔叶林减幅最小;c情景下NPP增幅有限,明显小于a情景,秦岭以北地区的增加趋势更明显,不同植被类型的变化趋势与a情景一致,但明显小于前者。     

华南地区1961—2008年夏季极端降水频次的时空变化

根据华南地区110个气象站1961—2008年逐日降水资料,以百分位方法定义极端降水事件的阈值,采用旋转经验正交函数、趋势系数计算、线性倾向计算、M-K检测、方差分析等方法,对华南地区夏季极端降水频次的时空变化特征进行了研究。结果表明:整体上,华南地区极端降水频次呈显著的阶段性变化特征,20世纪70年代末—90年代初偏少,90年代中期至今偏多;从区域变化特征上可以分为6个主要空间区域,对各空间区域代表站的资料分析发现,桂东北区、桂东南到粤西区和海南南部夏季极端降水频次呈显著上升趋势,粤东区、桂西区和雷州区呈显著的阶段性变化特征,3个区域的共同特点是80年代偏少,90年代和21世纪初偏多;6个主要空间区域夏季极端降水频次周期变化特征显著,长周期是23a、21a,次之是17a、16a和12a,短周期是5a、4a,6个空间区域中的5个都在90年代发生了显著增多的突变现象。     

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。     

东北地区近50年来极端降水和干燥事件时空演变特征

利用东北地区93个国家常规气象观测站1951~2002年逐日降水资料,分析了东北地区的暴雨、严重干燥事件等极端降水事件的时空演变特征,从极端降水事件发生频率和强度变化的角度解释旱涝灾害加剧的原因。结果表明,近52年来,小雨事件发生频次显著减少;暴雨发生频次变化不大,但强度增强;严重干燥事件显著增加;严重湿润事件显著下降。因此,在东北地区降水总量具有减少趋势的背景下,降水事件还有向极端化发展的倾向,降水分布变得更不均匀,从而可能引起更多、更强的旱涝灾害,尤其是旱灾,从而对东北地区的生态环境,尤其是农业生产带来不利的影响,这应引起重视。     

宁夏近20年来植被覆盖度及其与气温降水的关系

利用1981—2004年的植被指数(NDVI)资料,结合实地植被调查资料,将宁夏植被类型划分4个区域,确定了各地植被指数与覆盖度的关系,分析了宁夏各区域植被覆盖度的年际变化、季节变化、植被覆盖度的面积变化及其与气温和降水量的关系。结果表明:24年来宁夏贺兰山与贺兰山东麓的年植被覆盖度呈下降趋势,中部干旱带植被覆盖度呈上升趋势;近4年来,贺兰山植被状况整体变好;贺兰山东麓植被状况整体变差;中部干旱带的植被状况夏季变差,秋季变好;南部山区的植被覆盖度整体变好。宁夏春夏季降水量是影响植被覆盖度的关键性因子,气温对植被覆盖度的影响不显著。     

延安市安塞区极端降水变化特征

以1980-2019年安塞气象站的日降水资料为基础选取11个极端降水指标,从降水强度和降水频率的角度对安塞区的极端降水数据进行分析,并对未来极端降水趋势进行预测.结果 表明:1980-2019年,安塞区极端降水指标总体呈现下降趋势,其中,大雨以上日数和普通日降水强度的下降趋势达到显著水平,其气候倾向斜率分别为-0.65...     

1962-2011年来宁夏不同等级降水的变化特征

为了了解宁夏地区不同等级降水的结构特征,以1962-2011年宁夏地区9个气象台站逐日降水资料为基础,运用线性趋势法、相关分析法、Hurst趋势分析法及IDW空间插值法,分析了宁夏地区不同等级降水量、降水日数和降水强度的变化特征.结果表明:年降水量、降水日数整体呈减少趋势,而年降水强度则表现为微弱增加,未来的年降水量将呈反持续性,而年降水日数、降水强度则表现为持续性;从空间变化来看,受不同因素影响,年降水量、降水日数及降水强度均表现为由南至北的减少趋势,且降水量、降水日数的空间分布具有一致性;从时间变化来看,夏季降水量丰、降水日数多、降水强度大,其中暴雨的降水强度最大,冬季则降水量枯、日数少、强度小;年、季不同等级降水事件气候趋势分析表明,年降水量和降水日数呈减小趋势,而受冬、夏、秋小雨及暴雨的影响,年降水强度呈微弱增加之势.     

夏干萨特树轮年表中降水信息的探讨与326年降水重建

夏干萨特位于新疆天山中段乌鲁木齐河山区,在此干旱,半干旱地区的森林下限所采集的天山云杉（Picca schrenkinna var.tianschanica)树轮样本建立的树轮宽度年表具有最大的平均敏感度和最大的标准关蓄意助记词件表可能含有最多的降水信息,利用相关分析的方法计算了年轮宽度指数和气候要素间的相关关系,发现5月份的降水与年表的相关最好,进一步计算了旬降水量与年表的相关关系,发现5月下旬的降水与年表的单相关系灵敏最高,5月下旬的降水是森林下限云杉生长的主要限制因子,这一结果具有明确的树木生理学意义,云杉直径生长主要在5-8月份,其中5-6月份形成大约一半的年轮,5月下旬位于年轮形成关键时段的中部,为轮宽形成的最活跃期,同时5月下旬降水的大变率与夏干萨特年表的高敏感度相一致,从另一角度说明了5月下旬降水作为森林下限天山云杉生长关键限制因子的适当性,重建了大西沟气象站5月下旬326a的降水并分析了其长期变化特征,发现320多年来的5月下旬降水分为8个完整的干湿变化阶段,其中最干期出现在1701-1722年,最湿期出现在1961-1981年,降水序列具有显著的64,32,22,14,5和11a变化周期,其中的22a及11a周期与太阳黑子的活动周期相一致,利用方差分析方法进行了未来干湿变化趋势的预测,发现2001-2007年以降水偏少为主,而2008-2015年以偏多为主,这对于北疆重要粮食作物冬小麦的长期产量预报及种植规划具有重要意义。     

海南岛尖峰岭林区近50 年气候突变、异常及变化周期的初步研究

作为中国典型的热带森林生态系统之一, 海南尖峰岭热带森林长期的气候动态变化对于评价气候变化对森林的影响的有着重要的作用。研究采用海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站尖峰气象观测场1957-2006年的地面常规气象观测资料, 利用累积距平法和Mann-Kendall 检验法以及小波分析法分析了尖峰岭林区气候突变和气候异常以及变化周期特征, 结果表明: 该区近50 年的年平均气温、年平均地温、年平均最低气温在1978 年左右发生了一次由低到高的突变; 平均最高气温、年平均相对湿度和平均水汽压在1988 年左右都发生了一次由低到高的突变; 年蒸发量在1988-1990 年经历由大到小的突变。在1998 年高强度ENSO 事件发生的年份, 气温和地温均出现异常偏高, 表明该林区的气候变化正是对全球气候异常的一次明显响应过程。Morlet 小波分析表明尖峰岭林区气候变化主要存在10~25 年的周期。     

黄土高原极端气温变化特征及其与平均气温的相关性

近几十年来,黄土高原极端气候频发,研究和预测极端气候的发生显得尤为重要。目前,关于极端气候的研究多关注事件本身的变化特征,而忽略了平均气温与其变化趋势的相关分析。本研究基于1986—2019年黄土高原79个气象站的逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、滑动t检验以及Pearson相关分析方法,对黄土高原地区极端气温的变化趋势及其与平均气温的相关性进行研究。结果表明: 研究期间,黄土高原地区极端气温暖指数呈显著上升趋势,冷指数呈显著下降趋势,极端高温事件发生频率增加;大多极端气温指数在20世纪90年代中后期和2012年发生突变,且极端气温在1998—2012年整体呈现下降趋势,较好地响应了全球变暖停滞现象;平均气温在西部黄土高塬沟壑区、土石山区及河谷平原区的上升趋势较其他区域明显,且极端气温指数大幅变化趋势的站点几乎都发生在平均气温大幅上升的区域;平均气温的小幅上升显著增加了极端高温事件发生的频率,其中,极端低温的变化幅度和速率大于极端高温,气候变暖对极端气温指数产生了不同影响,平均气温的微小变化使得黄土高原整体气候分布向着更易发生热浪的方向转移。     

羌塘国家级自然保护区地表土壤冻结天数时空变化特征

利用1981—2018年羌塘自然保护区周边5个气象台站的地表逐日最低温度和平均气温资料,采用线性回归和Mann-Kendall非参数检验方法,分析了近38 a以及全球变暖1.5℃和2℃阈值时羌塘自然保护区地表土壤冻结天数的时空变化特征。结果表明:(1)近38 a近地表土壤冻结开始日期呈推迟趋势,变化率为7.72 d·10 a^-1,冻结终止日期以8.17d·10 a^-1的速率显著提早;冻结持续时间和冻结天数均呈显著缩短趋势,平均每10年分别缩短14.69和11.19 d;同时段内,自然保护区大部分土壤冻结参数的变化率均大于青藏高原。(2)在年代际变化上,自然保护区呈现土壤冻结开始日期推迟、冻结终止日期提前、冻结持续时间和冻结天数缩短的变化特征。(3)土壤冻结参数在21世纪初均发生了气候突变,较青藏高原土壤冻融时间的突变点偏晚。(4)在全球变暖1.5℃时,RCP4.5和RCP8.5情景下的自然保护区土壤冻结参数变化值相同,冻结开始日期推迟25 d,冻结终止日期提早22 d,冻结持续时间和冻结天数分别缩短46和28 d;变暖2.0℃时,RCP4.5...