北方农牧交错区干旱特征变化及其对植被总初级生产力的影响

北方农牧交错区地处半湿润/半干旱生态脆弱过渡带,干旱是影响该区植被生产力的关键因素之一。探究干旱对植被总初级生产力的影响,对深刻理解气候变化下生态系统生产力变化响应特征及优化区域碳水循环具有重要意义。为了更好地了解水分限制区不同干旱特征对GPP影响,本研究以北方农牧交错区为例,基于长时间序列的标准化降水蒸散发指数(SPEI3,1900—2020年)和植被总初级生产力(GPP,1982—2018年)等数据,首先采用小波分析明确SPEI3与GPP强相关周期,在此基础上利用游程理论识别干旱特征,进而分析了北方农牧交错区干旱特征与GPP的变化趋势,最后厘定了不同干旱特征对GPP的影响。结果表明:(1) 1982—2018年北方农牧交错区SPEI3与GPP在半年周期和年周期存在显著相关关系,滞后效应随时间变化而变化;年际分析能够减弱滞后效应对SPEI3与GPP相关性的影响;(2) 1900—2020年北方农牧交错区干旱历时、干旱烈度和烈度峰值均呈现显著增加趋势,干旱烈度随着干旱历时和烈度峰值的增加而加剧,干旱特征高值区往往具有更强的增加趋势;(3) 1982—2018年北方农牧交错区GPP总体呈...     

基于植被状态指数的云南省农业干旱状况时空分析

本文首先计算了云南省2004-2013年农业干旱指数VCI,然后使用Pearson相关系数评价降水与VCI的相关性,基于VCI识别云南省2004-2013年农业干旱事件,最后,与SPEI气象干旱识别结果进行对比分析,在VCI农业干旱识别的基础上,使用干旱频率和干旱面积占比指标分析了云南省2004-2013年农业干旱时空特征。结果表明：降水只是影响VCI指数的关键因素之一;VCI和SPEI指数均能够较好对干旱进行监测并识别典型干旱,但两者的识别结果存在差异;云南省农业干旱频率在春冬两季较高,夏季较低,秋季介于夏季和春冬季之间;春夏冬三季农业干旱频率空间分布较为均匀,秋季农业干旱频率呈南低北高的分布态势,整体上北部干旱频率高于南部;2004-2013年云南省整体干旱面积占比呈现先减小后增加再波动的趋势,春冬两季整体干旱面积占比最高,分别为46.63%和47.18%,呈现下降趋势,夏季整体干旱面积占比最低,为43.81%,呈现上升趋势,秋季整体干旱面积占比介于冬春季和夏季之间,为45.74%,呈现下降趋势。总之,云南省农业干旱春冬易发性最高,影响范围最大,夏季易发性最低,影响范围最小。     

湖北十堰降水量的气候特征与旱涝分析

针对十堰市旱涝灾害问题,利用1971~2011年十堰站逐日降水量观测数据,采用一元线性回归、小波分析、分级评价、Z指数等方法分析了十堰降水量的气候特征以及旱涝特征。结果表明,十堰市近41年年降水量倾向率为-16.3mm/10a,总体呈变少的趋势,特别是1985~2001年降水偏少较明显;降水量季节变化呈现秋季显著减少,春季次之,夏季略有增多的趋势,4月有减少趋势;年降水量有较强的周期变化特征,20世纪80年代到90年代初,年际变率在4~8年这个周期上较强,其他年份以2~4年周期为主;十堰旱涝中以旱为主,春旱主要集中发生在2000年以后,夏旱在2000年以后有增加的趋势,伏旱在1970年代和1980年代是一个高发期,一般性洪涝主要发生在8月。     

四川巴中地区38年来气候变化特征分析

利用1971—2008年巴中地区4个站点的地面常规观测资料和滑动平均、MK法及MHF小波分析等统计诊断方法,分析了该地区降水和温度的年际、年代际的气候变化特征。结果表明：巴中地区的年均气温总体上表现出暖→冷→暖3个阶段,并呈现出8年的准周期变化特征;冬春气温的年代际变化显示出暖→冷→暖3个阶段性特征,而夏秋气温的年代际变化则显示出暖→冷→暖→冷4个阶段性特征。巴中地区的年降水量呈现出减少的趋势,递减率为13．813mm／10年;春季降水量低于全国的春季平均水平,夏、秋季平均降水量均高于全国的平均水平,且占到全年降水量的80％以上。巴中地区的年降水量存在较为显著的2年和6年的准周期变化,降水量增加和减少的突变较多显示出其复杂性。春、夏、秋三季的降水量有随温度升高而下降的趋势,而冬季的降水量有随温度的升高先增多后减少的趋势。巴中气候特征的分析对巴中农业区划和生产安排有其重要意义。     

四川巴中地区38年来气候变化特征分析

利用1971—2008年巴中地区4个站点的地面常规观测资料和滑动平均、MK法及MHF小波分析等统计诊断方法,分析了该地区降水和温度的年际、年代际的气候变化特征。结果表明：巴中地区的年均气温总体上表现出暖→冷→暖3个阶段,并呈现出8年的准周期变化特征;冬春气温的年代际变化显示出暖→冷→暖3个阶段性特征,而夏秋气温的年代际变化则显示出暖→冷→暖→冷4个阶段性特征。巴中地区的年降水量呈现出减少的趋势,递减率为13．813mm／10年;春季降水量低于全国的春季平均水平,夏、秋季平均降水量均高于全国的平均水平,且占到全年降水量的80％以上。巴中地区的年降水量存在较为显著的2年和6年的准周期变化,降水量增加和减少的突变较多显示出其复杂性。春、夏、秋三季的降水量有随温度升高而下降的趋势,而冬季的降水量有随温度的升高先增多后减少的趋势。巴中气候特征的分析对巴中农业区划和生产安排有其重要意义。     

冬半年南支槽的气候特征分析

为了解冬半年南支槽的气候特征,定义了一个冬半年南支槽的强度指数,南支槽强度指数值越大,表示该年南支槽比较弱,反之亦然。采用经验正交函数分解(EOF)、小波分析、Mann-Kendal检验等方法,研究了南支槽的年际、年代际变化异常以及时空特征。分析结果表明,随着南支槽强度指数的整体上升,其强度总体呈现减弱的趋势。南支槽在20世纪50～70年代明显偏强,此现象持续到1976年,之后开始逐渐减弱,至今一直处于偏弱状态。对南支槽强度指数做EOF分解,仅第一模态的方差贡献就达80.29%,故南支槽的变化特征大多数年呈第一模态的分布特征,相应的时间权重系数存在明显的年际和年代际变化,且具有长期正趋势,表明南支槽减弱的趋势越来越显著。     

近60年“雅安天漏”变化特征分析

针对雅安地区特殊的"天漏"气候特征及以往对其变化特征研究较少问题,利用雅安市1951~2010年降水资料,从降水量和雨日数出发,通过回归分析、小波分析等现代气候统计诊断方法,综合分析"雅安天漏"的变化特征。结果表明:在降水量上,雅安市年降水量总体呈显著减小趋势,20世纪90年代中期以后尤为明显;从季节尺度上来看,春、夏、秋三季降水量呈现明显减少趋势,但冬季与之相反;从逐月降水比重可以看出,极大值主要出现在7、8、9月;从量级上看,小雨、中雨、大雨的降水量均在减小,暴雨却在增加,但各量级降水所产生的降水量与全年总降水量的比值相对比较稳定。从雨日数上看,雅安市四季的雨日数均表现出减少趋势,各个强度量级的雨日数也均在波动减小。小波分析结果显示:年降水量和雨日数在年代际时间尺度均存在准周期振荡。     

川渝地区夏季降水变化气候特征分析

利用川渝地区34站1960—2006年共计47年的逐月降水量资料,采用经验正交函数（BOF）分解、旋转经验正交函数（REOF）分解、小波分析等方法详细讨论了川渝地区夏季降水量的时空变化特征。结果表明：川渝地区夏季降水量时空分布不均,川渝地区夏季降水量可以分为3个区,分别是川西高原区、盆地中部区和盆地东部区。近50年来,川渝地区夏季降水量具有显著不同的年代际变化特征,川西高原和盆地东部夏季降水量长期变化呈增加的趋势,而盆地中部呈减少的趋势。川渝各区夏季降水量具有显著不同的多时间尺度的周期变化特征,其中川西高原具有准15年和准5年的周期变化特征,盆地中部具有准14年、准6年和准3年的周期变化,盆地东部具有准16年、准8年和准3年的周期变化特征。     

四川盆地区表层土壤湿度时空变化特征分析

分析常年土壤干湿状况及其影响因子,是监测评价四川盆地区土壤水分变化的基础,有利于农业干旱防灾减灾.利用四川盆地区农业气象站近17年0～20cm的逐句土壤湿度观测资料,运用旋转正交函数分解(REOF)、相关分析、趋势倾向率分析等方法,对四川盆地区表层土壤相对湿度的时空变化特征进行分析,并分区域选取代表站建立表层土壤湿度与气温、降水量、日照时数的多元回归方程.结果表明,盆地表层土壤相对湿度空间分布大致是从南到北逐渐减小;年际变化呈现弱的上升趋势;常年季节变化呈双峰型特点,秋季高,春季低,夏季波动明显,初夏高盛夏低;表层土壤干湿状况总体呈现出冬春季相对偏干、夏秋季相对偏湿的季节变化.盆地表层土壤湿度变化与气温、日照显著负相关,与降水显著正相关性,气温、日照、降水因子分别对盆地东北部、中南部、西北部表层土壤湿度变化影响大.     

四川盆地区表层土壤湿度时空变化特征分析

分析常年土壤干湿状况及其影响因子,是监测评价四川盆地区土壤水分变化的基础,有利于农业干旱防灾减灾.利用四川盆地区农业气象站近17年0～20cm的逐旬土壤湿度观测资料,运用旋转正交函数分解(RE-OF)、相关分析、趋势倾向率分析等方法,对四川盆地区表层土壤相对湿度的时空变化特征进行分析,并分区域选取代表站建立表层土壤湿度与气温、降水量、日照时数的多元回归方程.结果表明,盆地表层土壤相对湿度空间分布大致是从南到北逐渐减小;年际变化呈现弱的上升趋势;常年季节变化呈双峰型特点,秋季高,春季低,夏季波动明显,初夏高盛夏低;表层土壤干湿状况总体呈现出冬春季相对偏干、夏秋季相对偏湿的季节变化.盆地表层土壤湿度变化与气温、日照显著负相关,与降水显著正相关性,气温、日照、降水因子分别对盆地东北部、中南部、西北部表层土壤湿度变化影响大.     

基于MOD16产品的我国2001-2010年蒸散发时空格局变化分析

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于MODIS全球蒸散发产品(MOD16),分析了2001-2010年我国陆面蒸散发的时空格局变化,得出以下结论：(1)站点尺度和流域尺度的精度验证结果表明,MOD16产品对于我国森林、农田生态系统类型,以及辽河、海河、黄河和淮河流域的模拟精度较高;(2)2001-2010年,我国年均蒸散发为532±10 mm,年内蒸散值变化最大的是东北区,月均蒸散变异系数为0.87,而西北区变化幅度最小,变异系数为0.19;(3)2001-2010年,我国陆面蒸散发年际变化总的趋势不明显,占陆地面积11.2%区域的蒸散发呈显著减少趋势(p<0.05),主要分布在青藏高原中部,内蒙古中东部地区及新疆北部,只有2.3%的区域的蒸散发增加趋势显著,(p<0.05),主要分布在黄土高原地区、黄淮海平原及东北平原;(4)通过对比干旱指数变化趋势、植被指数变化趋势图可以看出,蒸散发显著减少的区域主要分布于干旱加剧的半干旱地区,而蒸散发显著增加的区域主要位于植被变好的地区。     

近50 a ENSO时频特征及其与南海台风的相关性

【目的】分析表征ENSO事件的特征值和南海台风活动的多时间尺度结构特征及其相关关系。【方法】采用日本气象厅东京台风中心(JMA)1967-2016年西北太平洋TC最佳路径数据集,统计分析了近50 a来南海台风活动月频数。同时又采用Morlet小波变换、交叉小波变换、小波相干等方法,分析了近50 a来ENSO事件时频变化特征及其与南海台风相关性。【结果与结论】ENSO循环具有2-6 a的主周期;7-10月南海台风活动最为频繁,其频数时间序列存在准2 a尺度周期;ENSO指数与南海台风活动频数的相关表现在多个时间尺度上。1970-1978年、1995-2000年,ONI指数和南海台风活动频数在2-6 a周期尺度上具有较好的相关关系,并且南海台风活动频数变化先于ONI指数半个周期。1980-1985年间,在1.5-3 a的周期尺度上SOI指数和南海台风活动频数具有较好的相关关系,且两序列同步变化。     

南方亚热带季风区将乐县森林植被动态变化及其对气候变化的响应

在全球气候变化背景下,植被动态变化以及植被对气候变化的响应方式已经成为生态学和地理学领域的热点。本文对比分析了南方亚热带季风区将乐县不同类型森林植被对不同时间尺度的干旱响应的差别。基于2000-2017年MODIS-EVI数据及气象站点数据,用最大值合成法、趋势分析法以及相关分析法,分析了森林植被及气象因子的动态变化特征,并对比不同森林植被对气候变化响应的差别。研究表明：① 2000-2017年,研究区植被覆盖度、EVI和降水均显著增加,区域内湿度增加,森林长势渐趋良好;② EVI在生长季初期和末期与同期的降水、温度均显著正相关（P<0.1）,初期森林受降水因子的影响更大,末期受温度因子的影响大;③ 1-3月和周年的气候变化对森林的生长至关重要,长时间尺度的湿度增加对森林生长具有显著的促进作用,SPEI的时间尺度越长与EVI的相关性也越大;④ 针阔混交林与同期温度、降水的相关系数最高,并且与不同时间尺度的SPEI相关性均比较高,属于气候敏感型林型,在生产经营中要谨慎预防气候变化对该林型带来的伤害;⑤ 森林覆盖度变化与降水和SPEI_24的相关性极显著,长时间尺度的降水变化是影响森林植被覆盖率变化的重要因素之一。     

基于SPEI的内蒙古地区近55年干旱时空变化趋势分析

研究干旱变化的特征,有利于预防干旱发生.利用1961～2016年内蒙古境内的气温、降水数据计算得到不同时间尺度的标准化降水蒸散指数,结合趋势分析法、Mann-Kendall突变检验法和消除趋势波动(DFA)分析法,分析不同时间尺度干旱演变趋势及未来干旱预测.结果表明:①内蒙古年际干旱呈现增加趋势,1995年发生突变,由湿润转变为干旱.总体上,内蒙古地区呈现东部干旱程度加重,而西部减缓的趋势.轻旱发生频率较高,且东南部干旱的发生较多.②春、夏和秋季存在明显变干及突变趋势,且突变年份不一致,而冬季有不太明显的变湿趋势.春、夏和秋季干旱发生较为严重且范围较广.③在未来,内蒙古地区干旱将保持现有趋势,干旱仍持续一段时间.     

1954-2014年云南省降水变化特征与潜在的旱涝区域响应

本文基于云南省1954-2014年32个气象站点逐月降水量资料,采用线性倾向估计法、径向基函数空间插值法、小波分析法、R/S分析法、Z指数法,分析了61年的云南省降水序列、旱涝情态的时间特征和空间格局。结果表明：在此期间除春季外,其余各季节降水量均呈现减少态势,年降水量总体以8.1 mm/10 a的速率减少,并且在未来一段时间内将保持减少趋势。多年平均降水量由云南省南部的西双版纳州向西北部的丽江市-迪庆州一带逐步减少;年降水量存在准2 a、准6 a、准8 a、准18 a、准28 a的周期性特征,且以准28 a为主周期;干旱化趋势增加速率较快（K_L=0.359）,印证了降水减少态势,洪涝化趋势减小速率相对较慢（K_I= -0.071）;旱灾易发地区主要涉及5个州,分别为迪庆州、德宏州、西双版纳州、红河州、楚雄州;洪涝易发地区涉及3州2市,依次为怒江州、大理州、文山州、普洱市及邵通市。     

基于SSA-Mann Kendall的草原露天矿区NDVI时间序列分析

针对煤矿区植被指数时间序列研究中,存在年际尺度上对植被动态规律刻画不全面、月际尺度上因物候性周期波动导致变化趋势和周期振荡信号微弱难以提取、基于变换的变化检测物理意义不够明确的问题,本文以胜利露天矿区为例,在月际尺度,基于SSA-Mann Kendall重建草原露天矿区的采矿扰动区和伪不变特征区MODIS NDVI时间序列的趋势和周期振荡信号,从显著程度和突变时间2方面对趋势成分进行定量化分析,并结合各特征区周期振荡演变特征揭示采矿扰动下草原露天矿区植被生长的动态规律。结果表明：SSA-Mann Kendall能将NDVI时间序列的微弱信号充分放大,便于提取,并可对趋势成分进行定量化表达,结合周期振荡与趋势成分的演变特征有助于辅助识别矿区植被生长的动态特点;伪不变特征区植被无显著下降趋势,采矿扰动区下降趋势显著,且露天采场较排土场的趋势更为明显,草原露天矿区地表植被损伤具有突发性,突变点多发于矿井开工建设时;扰动形式差异导致部分矿井露天采场和排土场周期振荡演变特征存在差异,露天采场植被消失殆尽,排土场因植被恢复措施而具有更复杂的动态特点。     

甘肃黄土高原作物生长期土壤干旱及气候生产力特征分析

分析了近40年甘肃黄土高原区域作物生长期土壤干旱和气候生产力特征,结果表明:(1) 土壤干旱和气候生产力在空间上表现为全区一致,区域内相关性很好.(2) 时间演变规律上,土壤干旱有加重的趋势、气候生产力呈下降的趋势.(3) 土壤干旱和气候生产力变化阶段性明显,年际变化具有3～5a的振荡,4a周期最为明显.     

北半球环状模变化特征及其对中国冬季气温的影响

平流层异常对于对流层的影响研究,尤其是与中国天气气候的关系已成为近年来的研究热点。首先利用1951~2010年逐月NAM指数(NAMI)序列,采用小波方法分析了北半球环状模的时间变化特征。结果表明,近60年来,尤其是自1970年以来,北半球环状模NAM指数一直呈现持续增长趋势,并存在15a的年代际振荡周期,在1970s前8a的年际振荡明显。进一步挑出9个NAM指数强值年和8个NAM指数弱值年,结合中国160台站的气温资料和NCEP/NCAR再分析资料,探讨NAM指数变化对中国冬季气温的影响。结果发现,在NAM指数强值年,相对于NAM指数弱值年,中国北方、东部地区尤其在东北南部和华北地区气温偏高,西南的大部分地区气温偏低;NAM指数与中国东北冬季气温呈明显的正相关,同期相关性最好。     

雷州半岛雷暴频数变化特征研究

对雷州半岛近50 a来的年雷暴日数变化时间序列进行小波分析,揭示了其雷暴频数多时间尺度的复杂结构,结果表明:雷州半岛平均年雷暴频数线性拟和呈现缓慢下降趋势;平均年雷暴日91 d,1983年及以前基本高于年平均值,1984年之后均低于年平均值;平均年雷暴频数总体趋势为1983年前正距平,1984年后为负距平;在20世纪60年代中期存在准2 a的周期变化,70年代存在显著的2-4 a的周期变化,80年代末至90年代末存在显著的3-4 a的周期变化,在90年代中后期存在显著的准2 a的周期变化。     

热带东风急流的演变特征及其与亚非降水的关系

为初步了解热带东风急流与亚非降水尤其中国东部、华南地区天气系统之间的关系,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,结合全球综合分析降水集(CMAP)及Ni o3.4海温指数,采用突变检验、小波分析、相关分析、合成分析等方法,对TEJ的结构、演变特征及其与亚非地区降水和大气环流的关系等进行研究。分析表明:TEJ从南海上空向西延伸,经印度到达非洲北部上空,中心位于印度半岛南端、阿拉伯海上空。利用"区域平均"法,定义了热带东风急流指数(TEJI),讨论了该指数62年的年际、年代际变化特征,并分析了TEJI与亚非降水、大气环流及ENSO的关系,结果表明:TEJ呈现强度一致减弱趋势,且突变大致发生在1978年;小波分析表明标准化TEJI存在准10年振荡周期;主要降水带出现在急流入口区右侧和出口区左侧,降水主要位于南亚和东亚季风区内;亚非季风区夏季降水与TEJ响应最敏感的区域是西亚、北非(负相关)、南亚(正相关);海平面气压场和南亚高压与TEJ密切相关,对中国东部和华南地区的旱涝预报起着重要的作用。