黄土高原陆地表层作物生长季最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961~2008年气候资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算作物生长季最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明:一致性异常分布是黄土高原作物生长季最大可能蒸散量的最主要空间模态。高原西北部区域作物生长季最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生突变现象;高原东北部区域和高原东南部区域作物生长季最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生突变;黄土高原作物生长季最大可能蒸散量的3个空间分区中,3~4a的周期振荡表现得比较显著。     

2000—2020年广州城市绿地生态系统时空变化及其对地表蒸散的影响

采用MOD16A2GF/ET产品作为广州地区地表蒸散发（ET）数据,结合Landsat数据与广州市及其周边共38个气象站点监测数据,运用遥感解译等方法,对2000—2020年广州城市绿地生态系统结构的时空变化及地表蒸散发对绿地生态系统格局演变的响应进行研究。结果表明：1) 2000—2020年广州城市绿地总面积呈减少趋势。地表覆盖类型的变化主要表现为大量非林地植被转出变为城乡、工矿、居民用地等建设用地或未利用地,一部分转化为林地。近20年来广州市城市绿地生态系统内林地占比呈上升趋势。2) 2000—2020年广州年均蒸散量总体呈上升趋势,并且与林地占比存在一定的正相关关系;地表蒸散量的增减与不同蒸散能力地表类型间的相互转化存在较高的空间一致性。3) 2000—2020年广州蒸散量与降水量、相对湿度和气温呈正相关,与气压、日照时数、风速呈负相关;但各气象因子与蒸散量呈显著及以上相关程度区域的面积占比偏低,不能解释为区域蒸散量上升的主要驱动因素。4）由于森林生长周期、气候条件等原因,2000—2020年广州范围内地表蒸散量增加与城市绿地生态系统的空间变化在时间上并没有同步发生,表现出一定的...     

基于GLDAS-Noah模型的闽江流域实际蒸散发评估

以亚热带季风区的典型流域——闽江流域为研究区域,根据Penman-Monteith（P-M）公式和双作物系数法,计算了闽江流域内8个气象观测站点的实际蒸散量,并评估了GLDAS-Noah实际蒸散产品在闽江流域的适用性。在此基础上,基于GLDAS-Noah实际蒸散发数据,解读了2000—2019年闽江流域的实际蒸散量的变化特征。结果表明：① GLDAS-Noah实际蒸散发数据在闽江流域的适用性较好(R²>0.9,NSE>0.8);② 2000年以来闽江流域的实际蒸散发呈增加趋势（3.86 mm/a,P < 0.01）,且存在显著的季节差异,表现为冬季和春季的增加速率要大于夏季和秋季;③ 闽江流域冬季和春季蒸散发增加与气温密切相关,冬季蒸散发与冬季气温呈微弱正相关（ R = 0.27）,春季蒸散发的增加与春季升温密切相关（R = 0.79）。     

1981-2010 年气候变化对青藏高原实际蒸散的影响

基于1981-2010 年青藏高原80 个气象台站观测数据, 通过改进的LPJ 动态植被模型, 模拟并分析了青藏高原实际蒸散及其与降水的平衡关系(P-E) 的时空变化。研究结果表明, 在过去三十年来青藏高原气候呈现以变暖为主要特征的背景下, 降水量整体略有增加, 潜在蒸散呈减少趋势, 特别是2000 年以前减少趋势显著;青藏高原大部分地区实际蒸散呈增加趋势, P-E的变化趋势呈西北增加-东南减少的空间格局。大气水分蒸散发能力降低理论上会导致实际蒸散减少, 而青藏高原大部分地区实际蒸散增加, 主要影响因素是降水增加, 实际蒸散呈增加(减少) 趋势的区域中86% (73%) 的降水增加(减少)。     

1960—2017年艾比湖流域实际蒸散量与气象要素的变化特征

传统估算蒸散发的方法大都基于局地尺度,而在生态水文发生剧烈变化的资料稀缺流域背景下,充分考虑流域下垫面的空间变异性的陆面过程模型为流域长时序、大尺度及连续模拟实际蒸散量提供了新途径。以艾比湖流域为研究区,应用可变下渗能力模型（VIC）模拟1960—2017年艾比湖流域的水文过程,探讨研究区值实际蒸散发量的年、月、日时空变化规律,并运用小波分析方法对5个气象要素及研究区实际蒸散发量的模拟值进行多尺度特征分析,结果表明：① VIC在温泉和博乐的径流纳什效率系数（NSE）分别为0.09和0.23,模拟效果较为满意;VIC实际蒸散量的模拟值与理论计算值,R²达0.80,均方根误差（RMSE）为31.76 mm a^-1,NSE为0.32,模拟效果相对较好;② 时间尺度上,艾比湖流域58 a来年际实际蒸散量呈上升趋势,年均实际蒸散量以1.03 mm a^-1的速率递增;月值和日值蒸散量均呈单峰趋势;且年代际变化中5—7月的实际蒸散量在20世纪90年代和21世纪呈现下降趋势,20世纪70年呈现上升趋势,而其余月份无明显变化;③ 空间分布上,艾比湖流域内实际蒸散发量总体上呈现高海拔及其附近地区蒸散强烈,从春季到夏季,强蒸散区由西北向东南转移,年实际蒸散量空间分布与春夏季分布一致;④ 艾比湖流域实际蒸散发量与各气象要素在时频域中均存在1~4个显著性周期,且在一定尺度的周期上,平均风速、平均温度以及日照时数超前于实际蒸散量变化,而年降水量和相对湿度滞后于实际蒸散量变化,受降水影响实际蒸散发1965年和2003年发生1 a周期的“强—弱”转换,受相对湿度影响实际蒸散量在1965年和2008年发生2~4.5 a周期的“强—弱”转换。     

2000-2012年陕甘宁黄土高原区地表蒸散时空分布及影响因素

分析陕甘宁黄土高原区地表蒸散变化特征及其影响因素,可以为区域水资源规划、生态环境改善提供依据。本文利用MOD16蒸散数据,统计分析了陕甘宁黄土高原区2000-2012年地表实际蒸散量的时空变化特征,并结合国家气象站点观测数据和基于像元的相关分析法探讨了其影响因素。结果表明:(1) 2000-2002年蒸散量迅速上升,在2003年达到最高值378.6 mm, 2003-2006年蒸散量呈下降趋势,2006年之后蒸散量呈现缓慢上升趋势。(2) 近13年来,陕甘宁黄土高原区多年平均蒸散量具有明显的空间差异,蒸散量自西北至东南递增,最南部的六盘山、子午岭、黄龙山地是3个主要的高值区;年蒸散量以夏季最多,其次是春季,秋季和冬季最少,且季节蒸散的分布与年蒸散的空间分布格局基本一致。(3) 陕甘宁黄土高原区蒸散量草地和耕地的贡献率最高,密灌丛、疏灌丛次之,常绿针叶林、森林草原贡献率则较小。(4) 陕甘宁黄土高原区动力因素对地表蒸散量影响以正相关为主,风速对该区影响较大;热力因素对地表蒸散量影响以负相关为主,其中气温与蒸散在空间上呈负相关的区域较大,日照时数与蒸散在空间上的负相关区域的面积次之;水分条件(降水量、相对湿度)对蒸散的影响也以正相关为主。     

夏秋季绿洲荒漠过渡带芨芨草地蒸散及能量平衡特征研究

以实测气象资料为基础,运用波文比能量平衡法计算绿洲-荒漠过渡带芨芨草的蒸散量,并分析了其蒸散日变化规律及地表能量平衡特征。结果表明:①不同天气条件下的蒸散日变化曲线特征差异显著。晴天因辐射强、蒸散量大,蒸散曲线显示为“高耸”型;由于受云量和降水的影响,阴天曲线呈“平缓”型;雨天曲线则表现为“偏态”型,而平均蒸散曲线变化与晴天较为相似。②随着气候由夏季向秋季转变,早晨蒸散发生和夜间蒸散结束的时间点分别表现出1.73 min·d-1的滞后性和2.02 min·d-1的前移性;同时,蒸散峰值以0.0036 mm·d-1的速度递减。与一些相对叶宽的植被覆盖地相比,芨芨草地蒸散量日际波动幅度较小。③净辐射通量(Rn)、 潜热通量(LE)、感热通量 (H)及 土壤热通量(G)的平均值都表现出较为一致的日循环变化趋势。G/Rn、H/Rn、LE/Rn曲线白天平滑,夜间波动,日出和日落前后波动最为剧烈。潜热占净辐射的58.8%,远大于沙漠、戈壁,而低于绿洲。④晴天波文比（β）日内变化曲线呈明显的下降趋势,平均变化率接近-2%,但日间变化曲线略呈上升趋势,变化率为4.8‰。前者反映了晴天的潜热活动在日内随时间变化而愈来愈强,后者则表明感热活动在夏秋季中随日期的推移而逐渐增强。     

宁夏引黄灌区蒸散发量的计算模拟

为了解宁夏引用耗排黄河水量的问题,针对水域、裸地-植被域和不透水域等不同土地利用类型,采用了Penman公式、Noilhan-Planton模型和Penman-Monteith公式等对相应土地利用类型的蒸散发量进行计算模拟,从而确定了区域蒸散发量的计算模拟方法。依据计算模拟结果和试验观测数据对区域蒸散发量的计算模拟方法进行了验证。基于以上研究,以宁夏引黄灌区为例,对宁夏引黄灌区2000年的蒸散发量和1991-2000年间蒸散发量的变化趋势进行了计算模拟,并就降雨量对区域蒸散发量的影响关系进行了分析。模拟结果表明,2000年宁夏引黄灌区(不计黄河干流河道本身的蒸发)的总蒸散发量为4.59×109m3,计入黄河干流河道本身的蒸发则总蒸散发量为4.97×109m3;1991-2000年10年间区域总蒸散发量和区域农田蒸散发量呈增加趋势,天然林草灌木地和荒地蒸散发量呈下降趋势;区域总蒸散发量、农田蒸散发量、林草灌木地蒸散发量等与降雨量有着较好的相关关系,并随着降雨量的增加呈递增趋势。     

近36年新疆天山山区气候暖湿变化及其特征分析

根据天山山区10个气象台站1971-2006年的历史气候资料,采用线性回归、最大熵谱、Mann-Kendall和自然正交分解(EOF)等方法,对近36年的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和下垫面湿润指数等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:(1) 近36年天山山区年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年最大可能蒸散量呈减少趋势,下垫面湿润指数呈增大趋势.受其综合影响,近36年天山山区气候呈较明显的暖湿化变化趋势. (2) 突变检测表明,天山山区年平均气温在1976年发生了突变性的升高,降水量和湿润指数在1986年发生了突变性的增大,而最大可能蒸散量在1986年发生了突变性的减小.(3) 36年里,降水量和湿润指数的变化不存在＜36年的显著周期,而温度变化具有＞36年、9年、4年和2.4年的显著周期,最大可能蒸散量变化具有＞36年、5.1年和2.4年的显著周期.(4) 10站的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和湿润指数等四要素的最主要空间分布特征均是同向变化.     

两种尺寸蒸渗计测量实际蒸散差异性试验研究

利用试验资料,对蒸散面积2 m²和4 m²两种尺寸蒸渗计测量蒸散量的差异及原因进行了研究。结果表明：2 m²蒸渗计与4 m²蒸渗计所测蒸散量具有很好的一致性,但2 m²蒸渗计所测蒸散量总体要略偏大,日蒸散量平均偏大4%,月蒸散量平均偏大10%,年蒸散量相对偏大5%;典型天气条件下,2 m²蒸渗计和4 m²蒸渗计所测蒸散量的日变化过程基本相同,小时蒸散量的差异表现为晴天时白天显著偏大、夜晚略有偏小,阴天时白天略偏大、夜晚较接近,雨天时白天、夜晚均非常接近的特征。晴天和阴天时,2 m²蒸渗计比4 m²蒸渗计测量日蒸散量分别偏大1.78 mm和0.12 mm,雨天时偏小0.11 mm;2 m²蒸渗计比4 m²蒸渗计测量蒸散量总体偏大的原因,主要是2 m²蒸渗计土壤温度显著高于4 m²蒸渗计和建造时间不同导致土体内部土壤湿度产生差异。     

中国1951-1980年及1981-2010年的气候区划

根据资料均一性、完整性和连续性,从1951-2010年中国756个站气象观测日值数据集中,遴选了654个站(1951-1980年)和658个站(1981-2010年)的资料,依据气候区划理论,遵循同一区划原则,采用同一区划方法和指标体系,分别对中国1951-1980年及1981-2010年2个时段的气候状况进行了区划。结果将中国分为12个温度带、24个干湿区、56个气候区;对比表明:虽然这2个时段所划分的气候区数量一致,但与1951-1980年相比,在56个气候区中,有30个区在1981-2010年间出现了水平位置移动或范围盈缩;其余26气候区虽然水平位置、范围未出现显著移动或盈缩,但多数区域的区划指标值也出现了变化,说明在过去60年中,中国气候格局已出现了一定程度的变化。     

呼伦湖近年水情变化原因分析

流域水量平衡变化机制及其效应的认识是理解湖泊水情变化与制定缓解措施的根本依据。针对2000年后呼伦湖持续水位的急剧下降,并考虑到流域监测资料稀缺的实际情况,借助遥感反演降水和蒸散时空数据序列,利用时空模式分解、趋势分析等方法揭示了流域降水时空变化特征及其引起的蒸散效应。结果表明:流域降水变化主要由空间分布及过程强弱互补的2个降水模式决定,这2个模式的变化解释了流域降水变化的67.4%。2000年后2个模式强弱的变化导致了流域整体降水由两侧山区向中部地势平坦区域的转变。流域中部受地形及气象条件影响,相比两侧山区产流效率偏低。因而降水空间分配的改变形成了更有利于增加陆面蒸散的供水条件,导致了流域蒸散占降水比重上升到较高水平。蒸散变化强度及趋势的时空特征分析也进一步确认了以上现象,这种降水模式的变化及其效应直接导致了流域水量平衡中可供产流的净雨量减少,是呼伦湖流域近年产流减少的根本原因。2000年后流域冻土消融补给的改变则对呼伦湖极端水情的发生起到了推波助澜的作用。     

近40 a江河源区潜在蒸散量变化特征及影响因子分析

 利用1966—2005年江河源区8个气象站的逐月气候资料,采用Penman-Monteith公式,对源区近40 a潜在蒸散量的时空分布特征和变化趋势进行了分析,并对造成潜在蒸散量变化的主要气候影响因子进行了探讨。结果表明:①江河源区年潜在蒸散量平均为977 mm,高值区位于西北部,低值区位于东南部;潜在蒸散量在空间上可以划分为源区北部、长江源区南部和黄河源区南部3个不同的区域;②近40 a来,江河源区年及四季潜在蒸散量均呈减少趋势,且长江源区南部比其他区域下降显著,夏季比其他季节下降显著,年潜在蒸散量的变化主要以21 a左右和7 a左右的周期振荡为主,且在1985年左右发生均值突变;③源区年和四季潜在蒸散量与风速、净辐射和饱和差关系密切,40 a来风速的明显减小是导致源区潜在蒸散量减小的主要原因。     

The spatio-temporal variations of frost-free period in China from 1951 to 2012

The frost-free period(FFP)first frost date(FFD) and last frost date(LFD) have been regard as the important climate variables for agricultural production. Understanding the spatio-temporal variations of the FFPFFD and LFD is beneficial to reduce the harmful impacts of climate change on agricultural production and enhance the agricultural adaptation. This study examined daily minimum temperatures for 823 national-level meteorological stationscalculated the values of FFDLFD and FFP for station-specific and region-specific from 1951 to 2012estimated the gradients of linear regression for station-specific moving averages of FFDLFD and FFPand assessed station-specific time series of FFP and detected the abrupt change. The results as follows: at both the station level and the regional levelthe FFP across China decreases with the increase of latitude from south to northand with the increase of altitude from east to west generally. At the station levelthe inter-annual fluctuations of FFDLFD and FFP in south and west agricultural regions are greater than those in north and east. At the regional levelexcluding the QT regiontemporal changes of FFP are relatively small in both the low-latitude and the high-latitude regionsbut for the mid-latitude regions. According to the linear trend gradients of the moving average values of station-specific FFDLFD and FFPFFD was delayedLFD advancedand FFP extended gradually over the 80% of China. Furthermorethe change magnitudes for FFDLFD and FFP in the north and east agricultural regions are higher than that in the southern and western. Among the 659 station-specific time series of FFP examined by the Mann-Kendall test341 stationslocated mainly in the north regionhave one identifiable and significant abrupt change. And at the 341 stations with identified abrupt changesmost(57%) abrupt changes occurred during 1991–2012followed by the periods of 1981–1990(28%)1971–1980(12%)and 1951–1970(3%). The spatio-temporal variations of FFDLFD and FFP would provide important guidance to agricultural practices.     

基于历史文献的1470-2008年中国西北地区气候干湿序列分区重建

基于历史文献中的旱涝灾害记录,采用5级制划分的旱涝灾害等级,使用系统聚类法将中国西北地区19个站点划分为7个分区,利用湿润指数公式重建了西北地区7个分区1470-2008年的年分辨率干湿变化序列,比较分析了各分区干湿气候变化的阶段特征、周期性及跃变现象。结果表明：重建序列信度较高,可用作气候干湿变化研究。西北地区7个分区1470-2008年干湿变化存在着11 a、25~35 a和80~100 a的3类周期变化。其中,11 a和25~35 a的两个周期变化在整个分析时间段内表现得较为稳定;80~100 a的周期变化则表现的较不稳定。世纪尺度和气候代尺度的跃变信号各区皆有出现,位于研究区两边的陕西和玉树地区出现最少,宁夏和格尔木地区次之;位置居中的兰州、张掖、西宁等地区跃变信号出现最多,是气候干湿变化的敏感地带。检测出的干湿跃变信号主要集中在17世纪前后,近百年气候干湿变化则相对稳定。     

1974-2012年陕西省榆林市气候变化统计特征

利用1974—2012年榆林市年均气温、年降水量观测资料,采用线性趋势分析、累积距平分析等方法分析了该市39年来的气候变化特征及其趋势,采用Morlet小波分析方法分析了气候序列的变化周期,还综合累积距平分析、Mann-Kendall检验以及不同子序列尺度的Yamamoto分析、滑动t检验等多种方法以准确判断气温、降水量序列的突变点。结果表明：39年间榆林市升温幅度高于减湿幅度,年均气温和年降水量变化呈负相关,2006年以来出现弱度的减温增湿;气温、降水量变化分别存在冷暖与干湿位交替的多时间尺度变化特征,其主周期分别为13、8～9、30、5年和3年、8～9年;39年间榆林市气温和降水量序列突变点不一,而且降水量序列突变不明显;判断气候序列突变点时,宜采用多种诊断方法以提高判断结果的准确性。     

1960-2010 年中国天山山区气候变化区域差异及突变特征

利用天山山区32 个气象站点1960-2010 年的逐月平均气温、降水数据和DEM数据等,进行了气候时空变化趋势和突变分析,研究结果表明：山区近50 年来年均气温呈明显的上升趋势,21 世纪以来年均温增加最明显,季节均温与年均温的变化趋势基本一致,冬季均温增加最明显,夏季均温变化最小;山区东段升温趋势最明显,北坡的变化趋势明显于南坡.自20 世纪60 年代以来降水量持续递增,其中80 年代开始更加明显;夏季降水量增加最明显,春季变化最小,山区年降水主要集中在春夏两季;山区气候空间分布呈现“两中心”的特征,东段为“干热”中心,西北部为“暖湿”中心,这两个中心的气候反差有扩大的趋势;山区气温和降水突变不太明显,春夏季气温突变可能发生在20 个世纪90 年代末至21 世纪初;秋冬季气温突变在20 世纪90 年代可能发生过;南坡和东段年均温突变可能发生在1982 年,北坡大致发生在1990 年左右.秋季降水突变发生在20 世纪80 年代末,其他季节不明显,年降水突变发生在80年代末期.     

怒江流域气候特征及其变化趋势

利用怒江流域及其毗邻地区16 个气象台站长时序逐月气温和降水量数据,运用TFPW-MK (Trend-free Pre-whitening Mann-Kendall) 检验和重复迭代变化诊断等方法,分析了近几十年来怒江流域气候要素空间格局和变化特征。结果表明:(1) 怒江流域气温(年平均、年最高和年最低) 和年降水量由北向南总体呈递增,并与海拔相关性极为显著(α=0.01),且气候要素值随海拔升高而降低;(2) 降水集中度地域差异明显,西藏境内降水集中度多达60%以上,全流域降水集中期(除贡山站外) 多介于7 月下旬至8 月下旬;(3) 流域升温趋势显著,其年平均、年最高和年最低气温变化趋势多与纬度和海拔呈显著相关,其中年平均气温增幅为0.36 ℃10a;(4) 部分站点气温变化存在突变点,且其多出现于暖冬频发的20 世纪80 年代以后;(5) 年降水量总体有所增多,但变化趋势多不显著,无明显变点。     

Fifty years of meteo-glaciological change in Toll Glacier,Bennett Island,De Long Islands,Siberian Arctic

Rapid environmental change has been observed in the De Long Islands, Siberian Arctic, where warming has extensively occurred over the area. To quantitatively evaluate glaciological changes since the 1980s, the climate, mass balance, and the equilibrium line altitude (ELA) of Toll Glacier on Bennett Island were analyzed. Air temperature has increased and solid precipitation has decreased since the 1960s, especially after 2000. The cumulative mass balance of Toll Glacier has had a negative trend since the 1960s and reached approximately −20 m water equivalent (w.e.) in 2000, which is one of the largest changes in the Arctic. These changes are much larger than those in the west Russian Arctic. The warming trend is also correlated with the sea ice distribution in the Siberian Arctic and may lead to feedback effects that cause further Arctic warming.     

1981-2011年川南山区地温和气温的变化特征

利用气象站点1981—2011年逐日0 cm土壤温度和气温数据，运用基本统计、线性回归、累积距平和信噪比分析了川南山区6个分区地温和气温的空间分布、变化趋势以及突变特征，分析并对比了地温和气温的关系。结果表明：川南山区年均地、气温变化范围分别在15.6~20.5 ℃和12.2~17.2 ℃之间，呈现出北低南高、高山低河谷高的空间分布格局。31 a来6个分区的年均地、气温均有显著上升趋势，但季节变化差异明显，冬季地、气温的增温率高于夏季。从不同区域来看，高山地带(Ⅵ区)的年、季增温趋势最为显著，是其他区域的2~6倍，且地、气温在1990年左右发生突变；河谷地带(Ⅱ区)的年、季温度变化最小且未发生突变。各区地温和气温呈极显著正相关(P<0.01)，具有较高的一致性，但也存在非对称增温现象。山地(Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ区)的年均、季均地温和河谷(Ⅰ区)的春季地温增温比气温更加强烈，故地气温差出现显著上升趋势，甚至发生突变。