1961-2010年桂林气温和地温的变化特征

关于气温变化特征已有大量研究,但是关于地温变化及其与气温的关系研究还较少.以亚热带湿润地区的广西桂林气象站为研究对象,分析了1961-2010年桂林气温和0-80 cm各层地温的年代和季节变化趋势、地气温差变化、气候突变和异常年份以及气温和地温关系.结果表明:气温与各层地温有很好的相关性.各年、季平均气温和各层平均地温大部分呈显著的升高趋势,但气温和地温的增温速率不一致,即升温存在非对称性;年均气温低于各层地温1.3-2.1℃,气温的增温速率和增温幅度分别为0.184℃/10 a和0.8℃,高于除0 cm外其它各层地温的变化;气温、5-40 cm地温在冬季的增温最多,0 em和80cm地温分别在秋季和夏季的增温最多;春、夏季,随着土壤深度的增加,地温呈减小趋势,春季气温小于0-15 em而大于20-80 cm地温,夏季气温小于0-40 cm而大于80 em地温;秋、冬季,随着土壤深度的增加,地温呈增加趋势,秋、冬季气温小于各层地温;气候变暖背景下,年平均、四季气温比除0 em外其它各层地温的响应更快.近50年来,各层地温和气温的温差减小了0.1-0.4℃(0 em地温和气温温差除外),这主要是因为气温的增加幅度要大于地温,且随着土壤深度的增加,地气温差的减小幅度加大.桂林年均地温和四季气温、地温大多无气候突变现象,仅有年均气温和夏季80 em地温分别在1997和1977年出现气候突变.春季气温和5-80 cm各层地温的异常偏低年较一致;秋季气温和40、80 cm地温的异常偏低年相同;夏、冬季气温和地温的异常年份对应性较差;而年均气温和各层地温的异常偏高年较一致.     

全球气候变化背景下华北平原气候资源变化趋势

在全球气候变化的大背景下,过去几十年,华北平原气候资源也发生了相应的变化,这一变化对该区域的粮食生产将产生深刻的影响。利用华北平原1961-2007年逐日气候资料,探讨了不同年代际间该区域气候资源的空间分布特征。研究结果表明:气候变暖使华北平原热量资源更加丰富,全区≥0℃和≥10℃积温呈整体增加趋势,空间分布呈北移东扩的变化特征;且气候带移动特征明显,向北移动了3个纬度,约300多km。过去47a,华北区域年降水量呈下降趋势,平均下降速率为18mm/10a。夏、秋两季降水量呈减少趋势,速率在25-40mm/10a之间;春、冬两季降水量呈微弱增加趋势,但增加幅度小于夏、秋两季的减少幅度。年平均参考作物蒸散量呈整体下降趋势,减幅小于降水量的变化趋势。全区日照时数显著减少,纬向分布特征明显,以大中城市附近减少最为突出。     

祁连山气候变化特征及其对水资源的影响

祁连山作为我国重要的生态功能区、西北地区重要的生态安全屏障和河流产流区,是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,其生态环境对西北地区经济发展起着重要作用。本研究利用祁连山区气温和降水观测数据、MOD10A2积雪产品以及石羊河、黑河和疏勒河流量资料,系统分析了1961—2020年祁连山区的气候变化特征,以及在气候变暖背景下,气候变化对祁连山区水资源的影响。结果表明: 1961—2020年,祁连山区平均气温呈显著上升趋势,升温速率达0.39 ℃·(10 a)^-1,西段升温速率最大,中、东段次之,冬季升温趋势最显著,春季最小;祁连山区平均气温在1997年发生突变。祁连山区年降水量总体呈波动增加趋势[10 mm·(10 a)^-1],中段增加最明显,2004年以来祁连山区处于多雨时期,气候呈暖湿化趋势;四季降水量均呈增加趋势,夏季降水增加对年降水贡献最大;年降水以年际尺度变化为主,2.8年的年际尺度贡献率高达64.3%。祁连山积雪面积受气温和降雪影响明显,与夏季气温存在负相关,与降雪量存在正相关;2016—2020年,祁连山增温趋缓、降雪增多,积雪面积呈增加趋势。2000年以来,祁连山升温加剧,降水增多,冰雪融水增加,石羊河、黑河和疏勒河出山径流均呈增加趋势。研究结果对祁连山区生态文明建设和应对气候变化具有重要意义。     

1982-2015年黄土高原NDVI时空演变及其对气候变化的季节响应

基于GIMMS NDVI、温度和降水数据,利用集合经验模态分解(EEMD)、线性回归分析、偏相关分析等方法分析了1982-2015年黄土高原植被覆盖时空变化及其对气候变化的季节响应。结果表明:年际变化趋势上,1982-2015年黄土高原生长季、春、夏、秋季NDVI均呈显著增长趋势,且各个季节NDVI增加速率逐年升高,尤其以夏季增加速率的变化最为明显;空间上,生长季、春、夏、秋季NDVI均呈由西北向东南递增的趋势,且在大部分地区呈显著上升趋势;线性回归表明,生长季、春、夏、秋季温度均呈显著上升趋势;生长季、秋季降水呈增加趋势,春、夏季降水呈减少趋势。EEMD分析进一步表明,生长季、春、夏、秋季温度均先升高后降低,降水均呈先减少后增加的趋势;空间变化趋势上,温度在生长季、春、夏、秋季大部分地区呈显著上升趋势,降水仅秋季有部分区域呈显著上升趋势;NDVI与温度在黄土高原东北部及西南部地区呈显著正相关,与降水在黄土高原北部及西北部地区呈显著正相关。     

松嫩平原潜在蒸散量的时空变化特征

利用松嫩平原及周边地区72个气象站1961—2003年逐日气象资料,应用Penman-Monteith方程计算潜在蒸散量,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、累积距平法,对松嫩平原地区潜在蒸散量变化进行定量分析,并应用ArcGIS软件的空间分析功能对研究区潜在蒸散量的空间分布特征进行分析.结果表明:1961—2003年,松嫩平原年均潜在蒸散量在330~860 mm,总体呈减小趋势,空间分布总体特征为西南高、四周低,呈环带状向西南方向增加;年潜在蒸散量的气候倾向率为-0.21 mm.a-1;年潜在蒸散量在1982年达最大值,形成突变点,而后下降,至1995年降至最低,此后呈增加趋势;春、夏、秋、冬季潜在蒸散量的气候倾向率分别为-0.19、0.01、-0.05、0.03 mm.a-1,表明春、秋季潜在蒸散量呈微弱减小趋势,夏、冬呈微弱增加趋势.     

1980—2019年南太行地区气候变化趋势

南太行地区是我国黄河重点生态区的重要组成部分,研究该区域气候变化趋势对我国黄河流域生态安全维护、重大生态工程计划决策具有重要意义。本研究以南太行地区济源市为研究区,基于1980—2019年气象资料,分析了该地区气候变化趋势。结果表明: 研究期间,济源气候变化整体趋于暖湿化,气温和降水量的变化率分别为0.48 ℃·(10 a)^-1、14.21 mm·(10 a)^-1。春、夏季增温高于秋、冬季,春季气候变化趋势为暖干化,夏、秋、冬季趋于暖湿化。潜在蒸散和干燥度分别为增加和下降趋势,均值分别为748 mm、1.36。≥10 ℃初、终日每10年分别提前3 d、延迟1 d,≥10 ℃有效积温、≥10 ℃持续日数和高温日数的变化趋势分别为116.57 ℃·(10 a)^-1、4 d·(10 a)^-1和5 d·(10 a)^-1。20世纪90年代是研究期间济源最干旱的10年,升温最快,有一半年份表现出半干旱区气候特征。2010—2019年,济源气候暖湿化趋势明显加快,为研究期间最暖最湿润的10年,这10年的≥10 ℃持续日数增长28 d,有效积温增加389.36 ℃,高温天气发生频率和强度明显增加。     

1954—2005年中国北方针叶林分布区的气候变化特征

基于中国北方针叶林(兴安落叶松林)分布区8个气象观测站的气象资料,分析了1954—2005年气温和降水的变化特征.结果表明：研究期间,中国北方针叶林分布区的气温以0.38 ℃·(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.尽管夏、秋季的气温呈上升趋势,但不显著;而冬、春季的增温显著(P<0.01);最高年平均气温(0.37 ℃·(10 a)^-1)与最低年平均气温(0.54 ℃·(10 a)^-1)均呈极显著的增加趋势(P<0.01).降水量年际间波动较大,但没有明显的变化趋势;各季节降水量也没有明显的变化规律,其中春、秋、冬季的降水日数有增加趋势,但没有达到显著水平,而夏季的降水日数呈显著减少趋势(P<0.05);各季降水强度均呈增加趋势,其中夏季(P<0.05)和冬季(P<0.01)的变化达到了显著水平.     

新疆天山山区禾本科牧草物候区域差异及其驱动力分析

天山山区地形复杂,同种植被因所处地理位置、地形特征的不同,其生育期对气候变化的响应特征差异明显。基于天山山区1990—2015年气象及物候观测数据,利用数理统计及空间插值等方法,分析了典型禾本科牧草物候空间差异及其关键驱动因子,结果表明:(1)26年来,天山山区年平均气温和年平均0 cm地温明显上升,北坡升温幅度大于南坡;年降水量增加,大致为"北坡趋多,南坡趋少";气候总体呈明显暖湿化趋势。(2)天山山区4个牧业气象观测站所共有的优势禾本科牧草物候呈现较明显的差异,春季返青期普遍提前,黄枯期大多为提前,生长季变化差异较大。(3)返青期主要受温度影响,与当月及春季平均气温、平均0 cm地温显著负相关,春季平均温度每升高1℃,返青日期提前1.98—5.77 d,春季平均0 cm地温每升高1℃,返青日期提前1.40—5.08 d;黄枯期主要受前期气温、0 cm地温和降水的综合影响,与前三个月的气温、0 cm地温显著负相关,与降水显著正相关。(4)在热量条件适合时,降水增加,对牧草的生育期是促进作用,相反,若热量条件不足时,降水增加,则会对牧草的发育产生抑制作用。(5)牧草生育期对于海拔高度的敏感性存在明显差异,随海拔高度的增加,物候对气候变化的响应程度更为显著。     

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。     

太湖梅梁湾浮游植物叶绿素a和初级生产力

1998年5月～1999年8月对太湖梅梁湾4站点进行了每季1次、为期1年的初级生产力及相关因子研究,分析了梅梁湾叶绿素a含量和初级生产力的时空分布特征．结果表明,梅梁湾的叶绿素a含量、初级生产力均存在明显的季节变化和空间差异,春、夏季浮游植物叶绿索a含量和初级生产力要比秋、冬季高,空间上位于污染严重的直湖港口6#点叶绿索a含量和初级生产力要高,并大致呈现从湾内向湾口递减的趋势;在春、夏、秋季光照较强时,初级生产力最大指值出现在水下20～50cm处。到冬季垂直差异不明显;10～30℃之间初级生产力基本上随温度的上升而呈指数增加趋势．浮游植物生物现存量与初级生产力存在显著的正相关．营养盐与初级生产力相关性变化很大．光照显著地影响初级生产力的日变化。春、夏季强光作用下表面光抑制现象比较明显．     

1971—2020年盘锦芦苇湿地净生态系统生产力及其影响因子

滨海河口湿地生态系统具有很强的储碳和固碳能力，正确评估其固碳变化及其环境影响因子是滨海河口湿地科学保护与管理的基础。本研究以盘锦芦苇湿地为对象，采用陆地生态系统模型，结合Mann-Kendall突变检验法、统计分析方法和情景模拟试验，分析了1971—2020年芦苇湿地净生态系统生产力(NEP)的变化特征、稳定性、未来趋势以及环境影响因子对NEP的贡献率。结果表明：1971—2020年盘锦芦苇湿地的年均NEP为415.51 g C·m^-2·a^-1,以1.7 g C·m^-2·a^-1的速率稳定增长，且未来仍呈持续增加趋势。NEP在春、夏、秋和冬季的多年均值分别为33.95、418.05、-18.71和-17.78 g C·m^-2·a^-1,增长速率分别为0.35、1.26、0.14和-0.06 g C·m^-2·a^-1。未来春季和夏季的NEP呈增加趋势，而秋季和冬季的NEP呈减少趋势。不同尺度下环境因子对盘锦芦苇湿地NEP...     

气候变化情景下中国自然植被净初级生产力分布

基于国际上较通用的Lund-Potsdam-Jena(LPJ)模型,根据中国自然环境特点对其运行机制进行调整,并重新进行了参数化,以B2情景气候数据作为主要的输入数据,以1961-1990年为基准时段,模拟了中国1991-2080自然植被净初级生产力(NPP)对气候变化的响应.结果表明:1961-1990年,中国自然植被的NPP总量为3.06 Pg C·a-1;1961-2080年,NPP总量呈波动下降趋势,且下降速度逐渐加快.在降水相对变化不大的条件下,平均温度的增加对我国植被生产力可能会产生一定的负面影响.NPP的空间分布从东南沿海向西北内陆呈逐渐递减趋势,在气候变化过程中,该格局基本没有太大变化.在东部NPP值相对较高地区,NPP值以减少为主,东北地区、华北东部和黄土高原地区的减少趋势尤为明显;在西部NPP值相对较低地区,NPP以增加趋势为主,青藏高原地区和塔里木盆地的表现尤为突出.随着气候变化的深入,东西部地区这种变化趋势的对比将越发明显.     

近50年武威市地气温差变化趋势及影响因子

利用1961—2010年甘肃省武威市4个气象站月平均0 cm地温、气温及年日照时数、蒸发、降水、相对湿度和平均风速等观测资料,运用趋势系数法系统分析了该区域近50 a地气温差的时空分布特征,采用相关系数法和多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响地气温差的气象因子。结果表明武威市地气温差的空间分布与地表植被、地层岩性、土层含水量等局域性因素有关,中部绿洲平原最大,北部荒漠区最小。月变化中,夏半年较大,6月最高;冬半年较小,12月最低。季节变化趋势不太一致,春夏季均呈上升趋势;秋季中北部上升,浅山区下降;冬季(除北部荒漠区外)均呈下降趋势。年和年代际变化总体呈上升趋势,中北部较显著;年平均地气温差的时间序列存在着5—7 a的准周期变化,并在2004年发生了突变。年地温、气温均呈升高趋势,年地气温差与地温、气温呈正相关。影响地气温差的主要因子是最高地温、蒸发量和降水量。地气温差与平均最高地温、平均最低气温和日照时数均呈正相关,但与蒸发、降水、相对湿度和平均风速均呈负相关。     

气候变化背景下东北三省春玉米产量潜力的时空特征

以东北三省春玉米种植区为研究区域,利用当地地面气象观测资料、农业气象观测站春玉米多年试验资料和县级春玉米实际产量资料,使用验证后的农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize),分析研究区域春玉米1961—2015年不同水平产量潜力及实际产量的时空分布特征,并解析气候波动对产量潜力的影响.结果表明: 1961—2015年,研究区域春玉米潜在产量平均值为12.2 t·hm^-2,且呈现明显的经向和纬向空间分布,即由南向北递减、西部高于东部.研究区域春玉米可获得产量平均值为11.3 t·hm^-2,与潜在产量呈相似的分布特征.在目前农户的栽培水平下,春玉米农户潜在产量和农户实际产量全区多年平均值分别为6.5和4.5 t·hm^-2.在品种和栽培管理措施不变的条件下,研究区潜在产量、可获得产量和农户潜在产量总体呈显著减少趋势,减幅分别为0.34、0.25和0.10 t·hm^-2·(10 a)^-1.农户实际产量呈增加趋势,增幅为1.27 t·hm^-2·(10 a)^-1.气候波动使东北三省春玉米潜在产量、可获得产量和农户潜在产量年际间波动范围分别为10.0～14.4、9.8～13.3和4.4～8.5 t·hm^-2.     

中国重要生态系统保护和修复工程区域植被覆盖时空变化研究

植被覆盖变化是气候变化和生态环境变化的双重指示器,如何量化全国尺度植被变化、评估生态修复成效,成为当前陆地表层生态系统研究领域共同的科学问题。利用2000—2020年的植被覆盖度(FVC)数据,采用增幅变化分析、Theil-Sen Median趋势分析、稳定性分析方法,对中国六大重要生态系统保护和修复工程区域的自然植被覆盖度本底和时空变化特征进行了研究,并对不同区域植被覆盖度变化与气温、降水的相关性进行了分析,以期掌握我国生态系统保护和修复“家底”。结果表明：(1)2020年,六大区域平均植被覆盖度为27.66%,2000—2020年,黄河重点生态区、北方防沙带和青藏高原生态屏障区增幅分别为54.4%、34.6%和21.8%,是全国范围平均植被覆盖度增幅的1.04—2.59倍;长江重点生态区、东北森林带和南方丘陵山地带增幅分别为18.0%、13.7%和12.9%,均低于全国增幅,我国西北方较南方改善更明显。(2)2000—2020年,六大区域植被覆盖度变化总体呈增加趋势。黄河重点生态区、东北森林带、南方丘陵山地带和长江重点生态区增加区域面积占比均超过60%,北方防沙带和青藏高原生态屏障...     

1961-2010年中国春玉米潜在种植分布的年代际动态变化

基于构建的中国春玉米种植分布-气候关系模型,对1961-2010年春玉米潜在种植分布年代际变化进行了分析.结果表明:春玉米潜在可种植面积呈增加趋势;气候最适宜种植面积波动式增加,近10年达5.3×105 km2;适宜种植面积明显扩大,近50年增加约8.2×105 km2,且呈东扩趋势;潜在种植北界呈波动式北移,最大北抬达1.4个纬度.表明,气候变化有利于中国扩大春玉米种植,但一些地区可能受水分条件的限制.     

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。     

黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应

为了探究气候变化背景下黄淮海地区的干旱特征,基于黄淮海平原34个气象站点的1961—2012年气象数据,使用相对湿润指数探讨分析了近50年黄淮海地区冬小麦生长季及4个季节干旱的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)在整个分析期内(1961—2011)冬小麦生长季干旱减轻,但是在近20年干旱有了加重的趋势,且干旱加重的趋势是一种突变现象。(2)黄淮海地区1961年以来,春季、冬季以及冬小麦生长季内均表现为不同程度的干旱,干旱频率都达到90%以上,其中春、冬两季最为干旱,3个时段整个黄淮海中北部地区都为高频干旱区域,且4个季节及冬小麦生长季干旱程度与干旱频率的区域分布均表现为由南向北递增的趋势。(3)黄淮海地区的干旱特征对降水、太阳辐射和相对湿度这3个气候要素的变化最为敏感。     

烤烟低温冷害指数构建及其变化特征

使用1961-2009年云南烤烟种植区62个气象代表站的逐日平均气温和最低气温,基于低温指标和权重指数构建了烤烟低温冷害指数模型,采用线性趋势及M-K突变检测方法,分析了低温冷害指数的变化特征.结果表明:1961-2009年春、夏、秋烤烟低温冷害指数全省平均值逐年变化均呈减弱趋势,春季减弱最为显著,夏秋减弱趋势不及春季且不显著;春、夏烤烟低温冷害指数全省平均值在20世纪60年代和70年代最高,在2001-2009年最低,秋季则为60年代最高,70年代最低;各季节中低温冷害指数呈减弱趋势及变化显著的站点春、夏季最多,秋季最少;M-K检测表明,春季低温冷害指数全省逐年平均值变化趋势显著,并在1997年出现突变点,而夏季和秋初变化均不显著,春季全省发生显著突变的站点达30％,但夏秋季不到10％,各站点出现突变的时间以20世纪80年代及90年代末期为主.     

气候变化背景下我国东北三省农业气候资源变化特征

基于1961-2007年中国东北三省72个气象台站的气象资料,分析了东北三省全年及温度生长期内的平均气温、≥10 ℃积温、降水量、日照时数和参考作物蒸散量等农业气候资源的变化特征.结果表明：研究期间,东北三省年均气温总体呈升高趋势,其气候倾向率为0.38 ℃·10 a^-1;温度生长期内≥10 ℃积温同样呈上升趋势,且积温带逐渐北移东扩,全区高于3200 ℃·d积温带面积增加了2.2×10⁴ km²,2800～3200 ℃·d积温带北移0.85°、东移0.67°,2400～2800 ℃·d积温带北移1.1°;东北三省年日照时数显著下降,且以松嫩平原东部、吉林省中西部平原、辽河平原西部的减少尤为明显,全区年日照时数高于2800 h的区域面积由13.6×10⁴ km²缩小到4.1×10⁴ km²,2600～2800 h的区域向西推进了1.5°;全区温度生长期内日照时数平均为1174 h,与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内的日照时数高值区明显减少,日照时数1200～1400 h的区域向西推进了0.9°;1961-2007年间,研究区年降水量及温度生长期内降水量均呈下降趋势;黑龙江省全年参考作物蒸散量整体呈增加趋势,吉林省中西部平原区有所减小、东部山区呈增加趋势,辽宁省均呈减小趋势,与1961-1980年的年均值相比,1981-2007年年参考作物蒸散量高于900 mm区域向西推移了约1°;黑龙江省和吉林省绝大部分区域温度生长期内参考作物蒸散量逐年增加,而辽宁省绝大部分区域以小于14 mm·10 a^-1的幅度在减少.