华北平原参考作物蒸散量时空变化及其影响因素分析

根据华北平原56个气象站1960—2012年逐日气象数据和Penman-Monteith模型计算了各站及区域整体参考作物蒸散量(ET0),利用样条插值法、气候倾向率、累积距平、敏感性系数等方法对华北平原ET0的时空变化及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)华北平原多年平均ET0为1071.37mm,空间上呈现高低值相间分布格局,高值中心分布在冀北、鲁中、豫西,而低值中心分布在冀东、鲁南、豫东及豫南等地;(2)近53年ET0呈减少趋势(-12.8mm/10a),山东半岛北部及冀北等地有缓慢增加趋势,其余地区以减少为主;(3)ET0对气温、平均风速、日照时数为正敏感,而对相对湿度为负敏感。平均气温与日照时数敏感系数呈现下降趋势,相对湿度与风速敏感系数表现出上升趋势。ET0对气温和风速敏感度高的区域同时对日照时数和相对湿度敏感度较低;(4)归因分析表明,华北平原ET0的主导因子是日照时数,平均风速次之,相对湿度、最高温度、最低温度对ET0变化影响较小,日照时数主导区域包括冀北、坝上地区、冀中、豫西、豫南、鲁中及鲁西北,平均风速的主导区域为冀南、河南黄河以北、豫中、鲁西北,温度主导区域零星分布于冀北、豫西、山东半岛等地,相对湿度的主导区域主要分布在鲁南、山东半岛。     

1961-2010年陇东参考作物蒸散量时空变化及气候影响因子

基于陇东地区15个气象站点1961-2010年的逐日气象资料,采用气候倾向率、偏相关分析、线性回归分析等方法,结合GIS空间分析技术中的反距离权重法(IDW),对各站不同时间和空间尺度的参考作物蒸散量(ET0)进行定量化分析,并研究其时空变化特征及气候影响因子.结果表明:近50年陇东地区年均ET0呈微弱下降趋势;夏季ET0显著减少,是造成年均ET0下降的主因,春季ET0明显增加,秋、冬季变化趋势不明显;各站点月均ET0变化趋势呈一致的单峰型;本区北部和中部年均ET0较大,西部较小;春季大部分地区ET0呈增加趋势,夏季全区ET0呈减少趋势,秋、冬季各站变化趋势不明显;ET0的变化与相对湿度和降水量呈负相关,与温度、日照时数和风速呈显著正相关;日照时数、风速和相对湿度为影响本区ET0的主要气象因子.     

中国西北潜在蒸散时空演变特征及其定量化成因

潜在蒸散是区域干湿状况评价、作物需水量估算和水资源合理规划的关键因子。基于FAO推荐的Penman-Monteith公式和126个台站1961—2009年逐日气象观测资料估算西北干旱半干旱区的潜在蒸散量ET0,并对其空间分布特征进行了讨论。通过非参数化Sen趋势分析法和M-K统计检验法方法分析潜在蒸散的时间演变规律,并定量探讨了西北地区影响ET0变化的主导因素。结果表明:49 a来,西北地区ET0的年平均值约为980.63 mm,其中夏季的值最大,冬季的值最小。年平均ET0的大值区位于西北日照时数的高值中心,低值区主要位于海拔高,气温低的山区。西北地形和气候的多样性导致多年平均潜在蒸散的变化及其原因具有明显的时空差异。ET0的变化主要归因于风速和气温,而相对湿度和日照时数的作用较小。由于风速的负贡献超过气温的正贡献,导致年平均ET0整体上呈下降趋势。四季中,春冬两季的ET0缓慢上升,冬季的变化率是春季的两倍;夏秋两季的ET0有所下降,但只有夏季的变化趋势显著。春、夏、秋三季ET0变化的首要主导因子是风速,而冬季的首要主导因子是气温。空间上,西风带气候区ET0降低主要归因于风速的减小,陕南地区ET0下降主要归因于日照时数的减少,其它地区ET0上升的主要原因是气温的增加。     

嫩江流域参考作物蒸散量时空变化及其气候归因

为了解嫩江流域参考作物蒸散量(ET₀)的时空变化特征,明确气候因素对流域ET₀的影响,应用Penman-Monteith公式计算1970—2019年嫩江流域各站点日ET₀,分析ET₀的时间变化趋势和空间分布格局,采用敏感性分析方法定量研究ET₀对气象因子敏感性程度,并进一步探究各气象因子对ET₀变化的贡献。结果表明: 研究期间,嫩江流域年际ET₀整体呈不显著减少趋势,春、夏、秋季ET₀波动减少,冬季波动增加;ET₀整体呈从东南向西北递减趋势。ET₀在时间和空间尺度上均表现为对相对湿度的敏感性最高;平均气温、相对湿度和风速的敏感性系数逐渐增强,日照时数的敏感性系数逐渐减弱。大兴安岭北部和小兴安岭地区ET₀对平均气温较敏感;大兴安岭南部和松嫩平原地区ET₀对风速较敏感。风速是影响全年及春、秋、冬季ET₀变化的主导因素,日照时数是影响夏季ET₀变化的主要因素。大兴安岭北部和小兴安岭地区平均气温和相对湿度对ET₀的贡献率最大,松嫩平原地区风速的贡献率最大。     

1961—2010年安徽省参考作物蒸散时空变化特征及成因

基于联和国粮农组织推荐的Penman Monteith公式和60个台站1961—2010年逐日气象观测资料,估算了安徽省的参考作物蒸散量(ET₀),在对ET₀空间分布特征和时间演变规律进行分析的基础上,定量探讨了安徽省影响ET₀变化的主导因素.结果表明: 研究期间,安徽省ET₀的年平均值约为878.58 mm·a^-1,夏季最大,冬季最小.年平均ET₀呈现由北向南、由低海拔向高海拔递减的空间分布特征.ET₀的变化主要归因于日照时数和风速,而气温和相对湿度的作用较小.由于日照时数和风速的共同负贡献明显超过气温和相对湿度的共同正贡献,导致安徽省ET₀整体上以-1.61 mm·a^-1的速率显著下降.ET₀在春季呈不显著的微弱上升趋势;夏季ET₀以-1.37 mm·a^-1的速率显著下降;秋、冬季的ET₀微弱下降,但趋势不显著.春、秋、冬季ET₀变化的主导因子是风速;夏季的主导因子是日照时数.ET₀变化的主导因子存在明显空间差异.有36.7%站点的年平均ET₀变化的主导因子是风速,主要分布在淮北南部和沿淮地区;其他大部分地区的主导因子都是日照时数.
     

河西内陆河流域参考作物蒸散量的时空特征

基于河西内陆河流域17个气象站1961-2008年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式计算了逐日参考作物蒸散量(ET₀),利用GIS空间分析功能,采用反距离空间插值方法研究了年和季节ET₀的时空特征.结果表明：1961-2008年,河西内陆河流域年均ET₀（700～1330 mm）由东南向西北逐渐增加;黑河流域和疏勒河流域年均ET₀高值区呈显著下降趋势（P<0.05）,其气候倾向率在-53～-10 mm·（10 a）^-1,石羊河流域年均ET₀低值区呈微弱增加趋势;研究区各流域ET₀年际波动较大,并以临泽为较大的波中心,分别向西北和东南两个方向降低.春季和夏季是河西内陆河流域ET₀的集中季节,且疏勒河流域一直是四季ET₀值最高的地区.研究区ET₀气候倾向率依次为夏季>春季>秋季>冬季.影响河西内陆河流域ET₀变化的主要气候因子是风速和最高温度,其中风速是引起疏勒河和黑河流域ET₀呈现减少趋势的主导因子,最高温度和日照时数是引起石羊河流域ET₀呈现增加趋势的主导因子.     

毛乌素沙地参考作物蒸散量变化特征与成因分析

根据毛乌素沙地典型站点近60年(1955—2014年)逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算毛乌素沙地各气象站点参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)及研究区域内整体ET_0。Mann-Kendall趋势检验法和Arc GIS的协同克里格插值法用于分析ET_0时空变化特征,同时,利用敏感性分析方法对ET_0的变化成因进行分析。结果表明:(1)近60年毛乌素沙地ET_0多年平均值为1048.81mm,年际变化呈现缓慢上升趋势。年内变化夏季最高,冬季最低。区域内ET_0空间分布整体呈现自西向东递减趋势。(2)ET_0年变化对风速的敏感程度最大,日照时数和气温次之,相对湿度最小。春、秋两季ET_0变化对日照时数最为敏感;夏、冬两季ET_0变化对相对湿度最为敏感。空间分布上,毛乌素沙地东南部地区为气温敏感系数高值区,西北部地区为相对湿度和日照时数敏感系数高值区,南部为风速敏感系数高值区。(3)通过计算气象因子对ET_0变化的贡献量得出,气温是影响毛乌素沙地ET_0年变化的主导因子。夏季ET_0变化的主导因子是风速;春、秋、冬三季主导因子是气温。空间分布上,毛乌素沙地西南部地区ET_0变化的主导因子为风速,东部地区主导因子为气温。     

甘肃省陇东地区近55年风速时空变化特征

基于陇东地区3个国家气象站点(环县、崆峒、西峰)1960—2014年逐月平均风速、日最大风速、平均气温等数据,运用相关分析、Mann-Kendall突变检验以及小波分析等方法对陇东地区近55年风速时空变化特征及其影响因素进行分析。结果表明:1960—2014年陇东地区的年平均风速呈下降趋势,其变化倾向率为-0.09 m·s-1·10 a-1,其中1973—1984年平均风速在波动中呈快速减少趋势,而1995年之后进入平稳波动期,1960s的平均风速最大,1980s的平均风速最小;日最大风速和4级以上风速出现频次的快速减少对年平均风速的变化影响显著;四季平均风速均呈下降趋势,春冬两季的下降趋势最为显著,春季风速的波动趋势对其他3个季节风速的波动变化具有一定的预示性;平均风速最大的春季和平均风速最小的秋季与年平均风速波动变化的相关程度最为显著;3个站点年平均风速均呈减少趋势,其减少速度沿环县-西峰-崆峒的方向递减,各站点四季平均风速变化具有相同的规律;陇东地区年平均风速存在26年的第一主周期,并于1973年左右发生突变,其中,环县站发生突变的时间最早,崆峒站突变时间最晚;陇东地区年平均风速与年平均气温呈显著负相关,增温速度最快的春季和冬季,其风速的减小速度也是四季中最大的。     

西藏羊卓雍湖流域气候干湿状况分析

应用Penman-Monteith模型分析了西藏羊卓雍湖流域潜在蒸散、干湿指数的年际变化趋势、年代际变化特征,并讨论了影响干湿指数变化的气象因子.结果表明:近46年(1961-2006年)羊卓雍湖流域年潜在蒸散以13.1mm·10a-1的速率显著减小,各季潜在蒸散均表现为减少趋势,减幅冬季最大,夏季最小;46年来羊卓雍湖流域季和年干湿指数的变化趋势均不明显,但近26年(1981-2006年)由于降水增加明显、潜在蒸散显著减小,除冬季外其他季节和年干湿指数都呈现明显的增大趋势,以夏季增幅最大;年平均干湿指数除20世纪80年代偏小外,其他年代均偏大,特别是90年代较为明显;干湿指数增大,暖湿化的气候变化趋势明显;降水量和相对湿度的明显增加,以及平均气温13较差的显著减小是干湿指数显著增加的主要原因,日照时数减少在干湿指数增加趋势中也起着重要作用.近年来,羊卓雍湖水位显现上升趋势,这可能与降水量增多和气温升高、冰雪融水增加有密切关系.     

融合Kriging算法的河套灌区ET估算方法评价

为解决数据缺乏时对大区域ET估算的限制, 评价了融合Kriging空间插值算法的河套灌区6种ET估算方法。基于Kriging算法和气象数据, 得到7种ET估算方法的河套灌区区域ET值, 将试验站实测ET值与6种方法ET估算结果进行精度验证, 并以PM计算结果为标准, 评价融合Kriging空间插值算法的不同方法在河套灌区的估算精度与适用性, 分析不同方法与气象因子响应关系的差异性。结果表明, 综合法(KP、PVB)与PM的结果最接近, 计算结果最大偏差0.045-0.490 mm·d-1。推荐综合法为融合Kriging空间插值算法的河套灌区ET最佳估算方法, 适用于灌区所有土地类型ET估算。平均气温、温差、相对湿度较小的地区可用HS法。日照时数、平均气温、相对湿度较大的地区与风速变化较小的地区可用PT法。相对湿度较小的地区可用IA法和PVB法。     

西南不同岩性混合小流域化学风化特征

岩石化学风化影响着全球碳循环和气候变化,化学风化速率的估算及控制因素一直是研究的热点。为探究不同岩性混合小流域内化学风化速率及影响因素,于2018年9月对印江河流域、石阡河流域及余庆河流域采集河水样品并分析水化学特征。结果表明:河水的总溶解性固体(TDS)平均值为244 mg·L^-1,高于世界河流平均值(100 mg·L^-1);TDS值的空间差异显示,岩性分布不同导致离子浓度的明显变化。流域中的优势阴阳离子分别为HCO3^-和Ca^2+,表明流域碳酸盐岩风化对河水水化学组成起主导作用;通过正演模型解析不同端元(大气、人为、硅酸盐岩和碳酸盐岩)对河流中总溶解阳离子贡献发现,支流中碳酸盐岩贡献变化明显(55.0%~93.9%),空间差异主要受岩性影响;印江河、石阡河和余庆河的硅酸盐岩风化速率分别为4.4、2.8和2.5 t·km^-2·a^-1,相应的CO2消耗速率为45×10^3、18×10^3和16×10^3mol·km^-2·a^-1;碳酸盐岩风化速率显著高于硅酸盐岩风化速率,3条河流的碳酸盐岩风化速率分别为43.7、24.7和29.8 t·km^-2·a^-1;CO2消耗速率为498×10^3、284×10^3和354×10^3mol·km^-2·a^-1。研究表明,同一区域相同气候条件下流域风化的空间差异显示了岩性对河流风化的控制作用,其结果可用于区域水环境质量和碳循环评估。     

华北平原参考作物蒸散量变化特征及气候影响因素

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉是有十分重要的现实意义。在气候变化的背景下,利用Penman-Monteith方法,计算华北平原典型站点1961 2007年逐日参考作物蒸散量,并从能量平衡和动力学角度对其分解,分析年际变化和季节变化特征;结合数理统计方法,研究影响参考作物蒸散量及其构成项变化的主次气候因子,为该区农田水分管理提供更有效的科学指导。研究结果表明:在华北平原全区温度显著上升、日照时数,相对湿度,平均风速呈显著下降的背景下,绝大部分站点参考作物蒸散量及构成项呈显著下降趋势。夏季的参考作物蒸散量和辐射项值相对最高,冬季值最低;春季的空气动力学项值相对比例最高。辐射项与空气动力学项年际间呈负相关关系,春夏两季之间呈不显著正相关趋势,秋冬两季呈不显著负相关趋势。辐射项的变化主要受日照时数、风速及温度的影响,其中风速的贡献是负效应;空气动力学项的变化主要受风速、相对湿度及平均温度的影响,相对湿度的贡献是负效应。参考作物蒸散量的变化主要受日照时数、相对湿度、温度日较差和风速的综合影响。此外,降水与其呈显著负相关关系,下降幅度略高于参考作物蒸散量的变化幅度。     

960-2011年西北五省潜在蒸散的时空变化

基于Penman-Monteith模型和Hurst指数模型,分析了我国西北五省1960-2011年潜在蒸散(ET₀)的时空演变特征及其未来趋势,并采用敏感性分析方法定量分析了驱动ET₀变化的主导因素.结果表明:研究期间,西北五省ET₀整体呈下降趋势,降速为-0.72 mm·a^-1,但1993年之后,ET₀逐渐增加;ET₀空间分布存在显著差异,西北五省ET₀平均值为1158 mm 675~2282 mm),最大值出现在新疆的七角井（2282 mm）,低值区主要分布在陕南秦巴山地（<800 mm）.除春季外,其余季节ET₀均呈下降趋势,且在未来趋势分析中,西北五省81.4%的区域ET₀由减少转为增加,在全球变暖背景下,该区暖湿化程度将有所减弱,而新疆中部的ET₀将持续减少.西北五省全年及各季节影响ET₀变化的主导因素主要为风速,但风速在不同季节、不同区域的影响范围有所差异,冬季风速影响范围覆盖整个西北五省,夏季则影响整个新疆及甘肃和青海的西北部.     

暖温带乔木和灌木物候变化及对气候变化的响应

根据2003-2014年气象数据和暖温带3种乔木(辽东栎、五角枫和核桃楸)和3种灌木(土庄绣线菊、毛叶丁香和六道木)的物候观测数据资料, 采用气候倾向率和回归分析等方法, 观察乔木和灌木物候变化特征的差异, 分析温度、降水以及乔木、灌木的物候变化趋势, 同时对气象因子与乔木和灌木物候期的相关关系进行研究。结果表明: ①研究期间, 北京东灵山平均气温呈不显著的上升趋势, 气候倾向率为0.200℃·10a–1, 春季(3–5月)和夏季(6-8月)温度显著上升; 降水量呈下降趋势, 平均减少71.630 mm·10a–1, 总体呈暖、干的趋势。②3种乔木的生长季长度都缩短, 辽东栎、五角枫和核桃楸平均生长季长度分别缩短50.70 d·10 a–1、29.83 d·10a–1和22.36 d·10a–1。3种灌木的生长季长度也都缩短, 土庄绣线菊、毛叶丁香和六道木的平均生长季长度分别缩短42.55 d·10a–1、42.76 d·10a–1和38.15 d·10a–1。乔木和灌木的物候变化趋势相同, 整体表现为春季物候推迟, 秋季物候提前, 生长季长度都缩短且生长季长度相差不大。乔木和灌木都表现出芽期推迟最明显, 每10年推迟达19天以上。③乔木和灌木各物候期与气温总体表现为负相关, 即气温升高, 物候期提前, 其相关性显示出夏季(6-8月)温度对植被物候期影响较大, 夏季温度与各物候期表现为正相关, 即夏季温度升高, 物候期推迟。同时乔木和灌木与总体降水没有明显的相关关系, 但秋季物候与不同时段降水表现不同的相关性, 由此可知夏季温度变化对木本植物春季物候(出芽期、展叶期和首花期)的影响更大, 而秋季物候(叶变色期和落叶期)受温度和降水共同影响。     

中国嵩草属植物地理分布模式和适应的气候特征

为了明确嵩草属(Kobresia)植物分布与气候要素的关系, 收集了嵩草属植物地理分布资料和气象台站气候数据, 应用ArcGIS软件及SPSS软件中的聚类分析方法, 分析了嵩草属植物地理分布模式和适应的气候特征。结果显示: 嵩草属植物分布在青藏高原、西北、华北和东北部分地区, 广泛分布13种, 间断分布10种, 分布海拔为1 400-5 000 m, 经度和纬度范围分别为81-112° E和23-46° N。嵩草属植物适应的气候要素平均值范围: 年生物学温度为4-19 ℃, 年平均气温为0-20 ℃, 年平均最高气温为7-28 ℃, 年平均最低气温为-6-16 ℃, 极端最高气温为25-40 ℃, 极端最低气温为-37.0-0.0 ℃, 1月和7月平均气温分别为-14-13 ℃和11-24 ℃, 1月和7月最高气温分别为-7-23 ℃和18-30 ℃, 1月和7月最低气温分别为-22-7 ℃和5-20 ℃, 春夏秋冬季气温分别为-4-19 ℃、9-23 ℃、6-21 ℃和-11-15 ℃, 温暖指数为23-159 ℃, 寒冷指数为-36-0 ℃, 年降水量为154-1 500 mm, 春夏秋冬降水量分别为19-135 mm、53-662 mm、48-545 mm和5-92 mm, Holdridge潜在蒸散量为261-1 100 mm, Thornthwaite潜在蒸发量为399-895 mm, 干燥度为167-786, 湿润指数为179-816, 4-10月日照时数为990-2 100 h。在热量要素平均值较低和中等、降水量与干燥湿润度平均值中等或辐射时数平均值较高范围下分布种数较多。嵩草属植物适应的气候要素极值, 年平均气温最小最大值范围为-6-21 ℃, 年平均最低气温最小值最高气温最大值范围为-12-28 ℃, 极端最低气温最小值最高气温最大值范围为-48-42 ℃, 最冷最热月气温范围为-32-33 ℃, 冬夏季最低最高气温范围为-20-25 ℃, 降水量最小最大值范围为15-1 800 mm, 干燥度最小最大值范围为7-890, 日照时数最小最大值范围为701-2 300 h。在热量要素极值较低、降水量及干燥度极值中等或日照时数极值较大范围下分布种数较多。说明嵩草属植物主要适应于低温亚湿润型和中温湿润型气候。     

黑龙江省2010～2020年猩红热发病与气象因素的关联性研究

分析黑龙江省气象因素与猩红热发病的关系,建立时间序列模型,为今后制定更科学有效的猩红热防控策略提供参考依据。收集黑龙江省2010～2020年猩红热月发病数据以及同期气温、气压等气象资料,应用广义相加模型分析气象因素与猩红热发病之间的关联程度和形式。结果发现: 猩红热全年均有发病而且呈现出较为典型的双峰型特征,在春季的4～5月份和冬季的11～12月份发病数达到高峰;月平均气压、月平均相对湿度、月日照时数和月平均风速的P值均小于0.05,表明具有统计学意义。同时,RR(相对危险度Risk Ratio)值均小于1,即猩红热发病与四个气象因素呈负相关。黑龙江省猩红热发病每年存在两个流行高峰,主要以冬季为主,发病数随着月平均相对湿度、月日照时数、月平均风速与月平均气压的升高而降低。     

呼伦贝尔沙地樟子松人工林乔木层固碳速率及其对气象因子的响应

以呼伦贝尔沙地樟子松人工林为对象,利用树木年轮学方法和解析木法,推算过去41年的樟子松林生物量、碳密度和固碳速率,并分析固碳速率与月均气温、月均最低温、月均最高温、月降水量、月均大气相对湿度等气象因子的关系。结果表明:樟子松林碳密度随着林龄的增加而增加,碳密度从1977年的2.58 t·hm^-2增加到2017年的87.97 t·hm^-2;樟子松林固碳速率的年际差异较大,总体上呈现出先增加后减小,最终趋于稳定的趋势,多年固碳速率为1.37~3.21 t·hm^-2·a^-1,平均为2.13 t·hm^-2·a^-1;樟子松林固碳速率与上一年和当年生长季的降水呈正相关,与非生长季降水呈负相关,特别是与上一年12月和当年3月降水量呈显著相关;与上一年和当年8—9月的月均湿度显著正相关;与上一年及当年生长季的月平均气温、月均最低温和月均最高温呈显著或极显著负相关;樟子松林固碳能力同时受温度和降水的影响,但温度的影响大于降水的影响,在未来该地区气候暖干化的变化趋势下樟子松林固碳潜力可能会降低。     

川渝地区空气质量时空分布格局及影响因素

川渝地区尤其是四川盆地已成为我国空气污染最严重的地区之一,基于2018—2019年川渝地区128个城市站和71个县级站空气质量监测及自然与社会经济数据,采用全局和局部莫兰指数分析了川渝地区空气质量指数(AQI)和不同空气质量分指数(IAQI)的时空格局,并采用偏最小二乘回归(PLSR)从较为宏观的尺度综合分析了川渝地区空气污染的主要驱动因素。研究结果表明：(1)川渝地区空气质量整体为良,主要污染物为O₃,其次为PM₁₀和PM_2.5。盆地区与高原区的主要污染物分别为PM_2.5和O₃;(2)AQI及PM_2.5、PM₁₀、NO₂呈“U”型变化,春冬季最高,夏秋季最低;O₃则在内部两区域都大致呈倒“U”型变化,但峰值分布时间与持续时长明显不同;SO₂和CO年内无明显变化;(3)各污染物具有明显的空间聚集性特征,AQI及PM₁₀、PM_2.5