藏北高寒草原土壤温度变化与冻融特征

冻融是藏北高寒区重要的自然环境特征和表生过程,冻融过程中土壤水分和热量迁移及其温湿度的时空分布特征对生态系统具有重要的意义。利用青藏高原申扎站高分辨土壤温度数据资料,对土壤温度不同时间尺度的变化特征,特别是冻融过程中土壤温度日和季节尺度变化特征进行分析。结果表明:观测期内,日尺度和月尺度上气温与土壤温度整体变化趋势具有一致性,但土壤温度变化相对缓和,且随着深度的增加,这种平缓趋势和时滞愈加明显;土壤温度冬春季变幅剧烈,反应了冻融过程对土壤温度的显著调节作用;小时尺度上,土壤温度昼夜变化过程大致呈现正弦波型,随深度增加,振幅减小,峰谷变化相位滞后延长。研究可为该区域生态、土壤、植被、微气候、微地貌等地表原位地理环境过程研究提供相关依据。     

基于MODIS数据的华北地区遥感干旱监测研究

选择4种遥感干旱监测模型,与土壤相对湿度（RSM）和自校准帕默尔干旱指数（sc-PDSI）进行相关性分析,并探讨了研究区生长季干旱的时空变化特征。结果表明：作物缺水指数（CWSI）和植被供水指数（VSWI）更适合监测华北地区的土壤水分,在草原区和农区CWSI干旱监测较好,在森林区和荒漠区VSWI干旱监测效果较好;研究区干旱化趋势有所减缓,且2007—2011年为干旱到湿润的转折区间;干旱空间分布呈北部大于南部、西部大于东部的变化趋势,阿拉善高原的干旱最严重,而大兴安岭山脉基本无干旱发生;干旱整体上向好的趋势发展,尤其是鄂尔多斯南部、山西省、燕山山脉和华北地区-东北地区交界处的农区,且易旱区重心有向西移动的趋势,该成果可以为区域农业干旱监测提供一定的参考。     

黄土高原典型塬区土壤热状况研究

在陆-气相互作用中,土壤热状况（土壤温度、土壤导热率等）和土壤湿度等陆面状况对大气环流和气候变化都有着重要影响。黄土高原横跨干旱、半干旱及半湿润地区,为我国第二大高原,幅员辽阔。该复杂下垫面上的陆-气相互作用不仅直接影响到黄土高原地区的气候和环境变化,而且对东亚、乃至全球的气候和环境变化都可能产生重要影响。而对黄土高原区域的土壤热状况及土壤温度的研究是黄土高原陆-气相互作用研究的重要组成部分。分析了黄土高原典型塬区不同下垫面的土壤温度状况,分析了造成各种下垫面温度分布和变化不同的原因,得到如下结论：在近地层,随着土壤深度的增加,土壤温度振幅逐渐减小,40 cm土壤温度相对以上各层变化不明显。就季节变化而言,土壤温度在1 a中有两次稳定状态。第一次出现在4月上旬,其值约为6 ℃左右;第二次出现在11月中旬,温度值为14 ℃。相对于全年土壤温度而言,在12月到次年2月有一个低温中心,温度低于零度;7～8月间有一个暖中心。各层土壤温度在1月份是最低的,其后一路上升,4、5月份是土壤温度快速上升期,至8月上旬土壤温度达到最大值,为土壤升温期;其后温度开始下降。土壤温度梯度具有明显的日变化特征,夜间,土壤的热量是从深层传向地表的,而随着太阳高度角的加大,土壤温度梯度转为负值,深层土壤从地表获得能量,到了傍晚19时左右,温度梯度又转为正值;土壤温度梯度的变幅在有植被时要明显小于无植被时。各站的日平均土壤导热率,柴寺、塬下和中心站分别是1.43,1.24,1.17 W·m^-1·k^-1,土壤物理性质和土壤质地的不同是各站土壤温度分布和土壤热传导率存在差异的原因之一。     

祁连山北麓中段青海云杉林土壤水热时空变化特征

以祁连山北麓中段青海云杉林为研究对象,利用5套土壤温湿度自动监测系统对海拔2 500~3 300 m的青海云杉连续监测3 a,旨在探讨青海云杉林土壤水热的变化特征及土壤水热间的互作效应。结果表明：（1）7：00~19：00,土壤温度整体上呈升高趋势,8：00土壤均温最低,为1.03 ℃,18：00土壤均温最高,为1.32 ℃;土壤湿度的变化幅度较小,且差异不显著（P>0.05）。（2）冷期（1~4月、11~12月）、暖期（5~10月）,各占全年的50%;8月前随月份增大土壤温湿度增大,月份增大1月,土壤均温增大2.21 ℃,湿度增大0.021 m³·m^-3,8月后随月份增大逐渐减小,月份增大1月,土壤均温减小3.12 ℃,湿度减小0.017 m³·m^-3。（3）土壤温度与海拔之间有负相关关系（R²=0.81,P<0.05）;土壤湿度与海拔之间存在二项式相关关系（R²=0.95,P <0.05）。（4）土壤温度与土层深度间呈负相关关系（P <0.05）,而土壤湿度与土层深度呈线性正相关关系（P <0.05）,土层每增加一层,土壤均温减小0.142 ℃,度约增加0.009 m³·m^-3。（5）青海云杉林土壤温度和湿度间呈显著线性负相关关系（P <0.05）。     

气候变暖下东北地区春玉米生产潜力变化分析

在气候变暖的背景下,依据中国东北地区101个气象站点多年逐日气象数据,利用数理统计分析方法,研究了东北地区1971~2007年春玉米生长季气候变化趋势,包括春玉米生长季平均气温、太阳辐射总量和降水量的变化趋势;利用GIS技术分析了东北地区春玉米光温生产潜力及气候生产潜力的时空变化。结果表明,东北地区春玉米生长季气温呈波动上升趋势,其幅度超过全国平均值,太阳辐射呈减少趋势,降水量年际变化较大,有波动下降趋势。在气温不断升高的情形下,东北地区春玉米的光温生产潜力有所增加,但由于各地区间降水的差异,东北地区春玉米的气候生产潜力在各地区变化差异较大,21世纪以来相对于20世纪70年代,南部地区气候生产潜力减少,而中部地区增加。为此,就如何利用东北地区春玉米生产潜力的特点,以及提高春玉米的实际产量提出了一系列建议措施。     

祁连山大野口流域土壤温度空间变化特征

选择祁连山大野口为试验流域,研究土壤温度在海拔、坡向、坡度、深度等空间的变化特征。结果表明:1.土壤温度随海拔升高呈波动性降低,降低率约为0.74℃/(100 m);2.阳坡土壤温度比半阳坡高1.3倍、比半阴坡高2.2倍,半阳坡土壤温度比半阴坡高1.6倍;3.土壤温度随坡度增大而略呈降低趋势;4.土壤温度与深度关系为Sdt=-0.0536d+9.192(R~2=0.994),温度随深度降低率约为0.536℃/(10 cm),呈线性函数关系;5.亚高山灌丛林比乔木林土壤温度低1.6倍、比草地低2.3倍,乔木林土壤温度比草地低1.4倍;6.从土壤温度的变化程度分析,高海拔半阴坡灌丛林土壤温度变化最剧烈,低海拔阳坡草地土壤温度变化较小;在0~80 cm土层范围内,表层土壤温度变化最剧烈,40~60 cm土层的温度变化最小。研究可为流域水源涵养功能、水资源管理及利用、林分结构调控及土壤水资源植被承载力等研究提供基础数据和参考资料。     

近40年气候变化及其空间分异的多尺度研究——以内蒙古自治区为例

利用小波变换对内蒙古27个气象台站40年(1956~1995)的年平均气温和降水数据进行多尺度分析,结果表明,1956~1958是40年中最冷的年份,20世纪60年代初和90年代初是两个主要的气温升高和降水增加时期。在大时间尺度上,气温和降水基本处于相对高值,气温有逐渐增加趋势,部分气象台站的降水有减少趋势;中小尺度上气温和降水变化具有更多的表现形式,体现在气温冷暖变化和降水多少变化的频率和强度上。内蒙古气温变化的空间分布格局具有明显的沿纬度分布的特征,降水变化基本上体现了一种沿经度分布的空间格局。对内蒙古3~5月气候干湿状况研究表明,20世纪50年代末和80年代初是两个相对湿润时期,1994年后气候最为干燥,大时间尺度存在非常明显的气候由湿润到干燥的变化趋势;中小尺度上干湿状况变化较频繁。     

基于RWEQ模型的内蒙古巴彦淖尔市土壤风蚀变化特征及归因分析

土壤风蚀是干旱半干旱地区面临的主要生态环境问题。基于修正风蚀方程模型（RWEQ）与GIS技术,分析了1980—2018年内蒙古巴彦淖尔市土壤风蚀变化并分析成因。结果表明：（1）研究期间,巴彦淖尔市土壤风蚀模数总体呈下降趋势,多年均值为40.26 t·hm^-2,10年倾向率为-8.02 t·hm^-2。2000年前以中度风蚀为主,2000年以后以微度风蚀为主。（2）空间上,巴彦淖尔市土壤风蚀高值区主要分布在西北部地区,低值区主要分布在南部地区。不同风蚀强度面积占比排序为中度>轻度>强烈>微度>极强烈>剧烈,微度和轻度风蚀面积呈现增大趋势,中度、强烈、极强烈和剧烈风蚀面积均呈现减小趋势。总体上,全区土壤风蚀均呈现下降趋势,西北部下降幅度最大,南部下降幅度最小。（3）内蒙古巴彦淖尔市土壤风蚀主要受风速（u）、温度（T_a）、植被覆盖度（VC）和土壤含水量（sw）影响,u的直接作用最明显,而T_a、VC和sw主要产生间接影响。总体来说,u对巴彦淖尔市土壤风蚀变化的综合决定能力最强,sw的综合决定能力最弱。     

2000-2009年黄土高原地区植被覆盖度时空变化

以MODIS NDVI为数据源,应用像元二分模型对黄土高原地区近2000 2009年植被覆盖度时空变化进行分析,并从气候变化和人类活动两个方面对植被覆盖度变化的原因进行探讨.结果表明:2000-2009年黄土高原地区植被覆盖度整体呈增加趋势,年增速为0.6％(p＜0.01);在空间上,黄土高原地区植被覆盖度整体呈现由西北向东南逐渐增加的趋势,这与黄土高原地区的水热条件分布基本一致;植被覆盖度明显改善地区的面积为6 717.35km2,主要分布在陕西延安的北部以及榆林的东北部;一般改善地区面积为180 176.90 km2;一般恶化地区面积为27 236.37 km2;明显恶化地区面积为852.62 km2,主要分布在内蒙古河套平原、银川、西安以及太原等地区;气温、降水的增加以及“三北”防护林和陕北地区退耕还林(草)等工程的实施是该地区植被覆盖度增加的主要原因.     

河北省气候变化对AO因子的响应探讨

 利用河北省72个气象台站1961-2010年逐月气温数据,选择Mann-Kendall突变趋势检验、Mann-Kendall突变检验、Sen’s坡度估计、一元方差分析等方法判断了河北省气温变化的趋势和突变时间,分析了气温变化的区域和季节特征,并探讨了气温变化特征与北极涛动、经纬度及海拔高度等影响因子的关系。结果表明：（1） 河北省整体气温显著上升,年均温平均增幅0.30 ℃/10 a,四季增温幅度冬>春>秋>夏;坝上高原和冀西北间山盆地区增温幅度较大;（2） 河北省增温突变集中在1986-1994年;冬季和春季增温突变较显著;年均温增温突变时间北部早于南部;（3） CO₂排放量持续增加、1995年之前AO指数的增强可能是河北省近50 a增温的主要原因;高纬度、高经度、高海拔、盆地以及无森林和湿地调节的地区增温显著,这些因素对区域增温具有放大作用,是影响河北省气候变化对AO响应程度的重要因素。     

气候变化对黄河内蒙古段凌汛期的影响

基于黄河内蒙古段1961-2009年气象与水文观测资料,选取黄河内蒙古段上游磴口站和下游托克托县作为研究对象,利用数理统计等方法,分析凌汛最危险地段上下游气候变化与凌汛期的关系。得出:①黄河内蒙古段的凌汛灾害是黄河上游的河道气温比下段高以及地形比降小等,形成黄河内蒙古段下游先封河、上游先开河的局面,导致磴口到托克托县段成为凌险最严重的地段。②随着气候变暖,近50 a黄河内蒙古段开河期提早、封河期推后,凌汛期缩短。尤其在1987年气温发生突变之后,开河期提早和推后趋势更为明显。同时气温突变之后,凌汛期平均温度变异系数增大,封、开河期冷暖变化剧烈,致使封开河期的波动性增大。③影响黄河内蒙古河段开、封河的关键因素是日平均气温小于-5 ℃的积温、日平均气温小于-5 ℃持续时间和封、开河期温度以及封、开河期流量大小等。极端温度事件如寒冷日数、冷夜指数和冷日指数的减少,以及暖夜指数和暖日指数的显著增加也是影响黄河内蒙古段凌汛期缩短的原因之一。     

中国北部一次沙尘过程中沙尘气溶胶的时空分布及输送特性

利用CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星观测资料,结合气溶胶模式模拟,分析了2011年4月28—30日发生的强度较大的一次沙尘远距离输送过程中气溶胶的时空分布特征及输送特性。结果表明,此次沙尘过程有两个源区,分别为中国南疆盆地和蒙古国中南部,并在沙尘输送过程中交汇于内蒙古西南部和甘肃地区;源区一（南疆盆地）沙尘主要分布高度在1 km以下,退偏振比平均在0.35左右,色比值平均在0.6左右,且沙尘在输送过程中被抬升到自由对流层,并先后影响内蒙古西南部、甘肃、宁夏等地区,输送到内蒙古、甘肃地区时沙尘主要分布在2.5～3 km高度,退偏振比主要分布在0.3～0.5,色比值主要分布在0.5～0.9。源区二（蒙古国中南部）沙尘先后影响内蒙古中西部地区、甘肃、山西北部、内蒙古中东部地区、河北北部、北京天津和东北地区西部部分地区,沙尘输送到中国内蒙古东部、北京、河北等地区时主要分布在1～4 km高度,退偏振比值主要集中在0.3～0.5,色比值主要在0.7～1.2。     

Agroecosystem research in Uppsala,Sweden and Naiman,China: Some observations 1987–2014

The recent economic progress in China has stimulated scientific research in sandy lands in Inner Mongolia,where the Institute of Desert Research,Chinese Academy of Sciences(now CAREERI) has a leading position.Economic progress naturally creates financial resources for research,and also a dire need for solutions to emerging environmental problems following development,where wind-blown dust from Inner Mongolia adds to the severe particle air pollution in many Chinese cities.This paper presents selected results and observations made during Chinese–Swedish cooperation projects spanning 25 years.Results and experiences from sandy land research concerning climate,vegetation,root dynamics,soil carbon balances,etc.are briefly presented.The evolution of the Naiman Desertification Research Station,520 km northeast of Beijing,from 1988 to 2013 is duly noted and commented.An overview of the ICBM soil carbon model concept follows and a few recommendations for future scientific advancement in Chinese arid lands are given.     

乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征及其影响因子

基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站监测数据，分析2014年1—12月不同土层的地温数据及同期气象数据，进而阐明乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征。结果表明：（1）乌兰布和沙漠地温及气温具有显著的日变化特征，气温最高值与最低值出现时刻相对巴丹吉林沙漠提前2 h，相对东部地区滞后1 h；地温与气温季节变化特征一致，各季节地温最值出现时刻相对气温滞后1 h；（2）地温变化速率随着土壤深度的增加而减小，在土壤深度达到70 cm以后，地温全年在0℃以上；低于0℃的5 cm地温持续时间约为4个月；（3）地温与空气温度、太阳辐射变化趋势一致，地温相对太阳辐射及气温明显滞后。相关分析与逐步回归表明，对地温变化起决定作用的环境因子为空气温度、蒸发量、太阳总辐射、风速、空气相对湿度、降水。     

华北农牧交错带冬季降雪时空变化特征

基于华北农牧交错带冬季227个台站（1961-2012年）逐日降雪资料,采用多种统计诊断方法分析了冬季降雪的时空特征以及与环流因子的关系。结果表明：初冬降雪高值中心位于内蒙古东北部。在冬春之交时,降雪高值区移至华北南部。1960s和1970s为不同等级降雪的偏多时段,降雪的高值中心由内蒙西部（1960s）东移至河北、山西大部（1970s）。2000s以来大雪在山西、河北的北部地区最为显著,其次是呼伦贝尔地区。降雪频次的变化上可以发现,各区的大雪频次均呈减少趋势,其中Ⅵ区减少的趋势最为显著。在降雪偏少的时段（1980s、1990s）水汽输送较弱,呈西北—东南向;而在其他年代水汽输送较强,近10年水汽输送呈东南—西北向。在年代际上降雪总量与气温、AO指数呈反相关,而中等以上降雪量与气温和AO指数在内蒙古东北部大兴安岭、太行山脉等高海拔地区呈显著正相关。     

古土壤记录的内蒙古沙区全新世环境变化

古土壤是发育于地质历史时期埋藏的自然土壤,是记录古环境信息的重要载体。本文基于对内蒙古沙区古土壤研究文献的梳理,通过古土壤测年数据统计,对比区内其他信息载体的研究成果,分析内蒙古沙区沙漠/沙地形成时代及全新世环境变化。结果表明:内蒙古沙区全新世环境变化可分为3个阶段:全新世早期（10～8.5 ka BP）为升温阶段,气候以干冷为主;全新世中期（8.5～2.5 ka BP）为气候适宜期,古土壤普遍发育,同时存在短期干冷波动;全新世晚期（2.5 ka BP以来）为降温期,气候逐步干冷,部分沙地气候波动频繁,形成古土壤。     

一次强沙尘暴活动对中国城市空气质量的影响

对2006年4月8—12日发生在中国北方地区的一次强沙尘暴天气过程及其对中国大陆城市空气质量的影响进行了分析研究。结果表明：①造成此次沙尘天气过程的直接原因是伴随着西伯利亚强冷空气南下的冷锋自西北向东南方向的移动。沙尘暴鼎盛时期卫星观测的中国境内大气沙尘气溶胶指数（AI）的分布存在一个高值区和两个次高值区。高值区位于内蒙古西部地区、河西走廊和河套地区;两个次高值区分别位于塔克拉玛干沙漠及华北至东北地区。与此同时,地面观测的最小能见度小于10 km的气象站点分布最密集的地区也主要分布在上述3个区域。AI的分布与最小能见度的分布之间有着很好的一致性。②这次沙尘天气过程的影响范围主要在33°N以北。从西到东沙尘天气影响的程度逐渐减轻,受污染最严重的城市集中在西北地区东部。根据锋面过境时间与发生大气污染事件时间的对比可将受沙尘天气影响的城市大致分为两类：第一类城市大气污染事件发生在冷锋过境期间（Ⅰ类城市）,第二类城市大气污染事件发生在冷锋过境前（Ⅱ类城市）。Ⅰ类城市受沙尘过程影响发生空气污染事件的持续时间相对较短,空气污染事件主要出现在锋面过境前后。Ⅱ类城市受沙尘过程影响发生空气污染事件的持续时间相对较长,空气污染事件的出现时间要明显超前于锋面过境时间。两类城市的共同特征是能见度与空气污染指数（API）之间存在着良好的反位相关系。     

近50年内蒙古东部水热变化及对农业的影响

利用内蒙古东部农业区25个气象站近50 a降水量、气温、日照时数和相应的产量资料,研究内蒙古东部主要产粮区水热变化与农业的关系。结果表明:近50 a该区气温增温速率高于全国平均增温速率,降水和日照时数存在减少趋势,增温幅度从西向东递增,有明显时段差异,尤其20世纪90年代以后暖干化趋势明显,水热匹配格局发生变化。降水是影响产量的主导因素,其次是温度因子。降水在Ⅰ-Ⅲ区主要影响时段是6~8月,而Ⅳ区是4~5月;生长季或夏季温差和平均最高气温对产量影响较显著,水分短缺和高温胁迫是造成减产的重要原因。     

Spatial Distribution and Dynamic Changes in Research Hotspots for Desertification in China based on Big Data from CNKI

Desertification research plays a key role in the survival and development of all mankind. The Normalized Comprehensive Hotspots Index (NCH) is a comprehensive index that reveals the spatial distribution of research hotspots in a given research field based on the number of relevant scientific papers. This study uses Web Crawler technology to retrieve the full text of all Chinese journal articles spanning the 1980s-2018 in the Chinese Academic Journal full-text database (CAJ) from CNKI. Based on the 253,055 articles on desertification that were retrieved, we have constructed a research hotspot extraction model for desertification in China by means of the NCH Index. This model can reveal the spatial distribution and dynamic changes of research hotspots for desertification in China. This analysis shows the following: 1) The spatial distribution of research hotspots on desertification in China can be effectively described by the NCH Index, although its application in other fields still needs to be verified and optimized. 2) According to the NCH Index, the research hotspots for desertification are mainly distributed in the Agro-Pastoral Ecotone and grassland in Inner Mongolia, the desertification areas of Qaidam Basin in the Western Alpine Zone and the Oasis-Desert Ecotone in Xinjiang (including the extension of the central Tarim Basin to the foothills of the Kunlun Mountains, the sporadic areas around the Tianshan Mountains and the former hilly belt of the southern foothills of the Altai Mountains). Among these three, the Agro-Pastoral Ecotone in the middle and eastern part of Inner Mongolia includes the most prominent hotspots in the study of desertification. 3) Since the 1980s, the research hotspots for desertification in China have shown a general downward trend, with a significant decline in 219 counties (10.37% of the study area). This trend is dominated by the projects carried out since 2002. The governance of desertification in the eastern part of the Inner Mongolia-Greater Khingan Range still needs to be strengthened. The distribution of desertification climate types reflects the distribution of desertification in a given region to some extent. The Normalized Comprehensive Hotspots Index provides a new approach for researchers in different fields to analyze research progress.     

内蒙古地区气温变化的季节和区域差异

利用内蒙古地区1961~2003年101个气象站的月平均气温资料和旋转经验正交函数分解的方法,根据四季气温变化的一致性进行区域的划分,并分析气温变化的季节和区域差异。结果表明:内蒙古地区的四季气温变化存在着明显的东、西分异,春、秋、冬季的气温场划分为东部和西部两大区域,而在夏季,则划分为西部、东南部和东北部三大区域;在年际波动方面,除夏季的东南区以外,近43年中各区四季气温的变化都经历了一次显著的由降而升的转折,转折点大致出现在80年代中、后期或90年代初、中期;在线性趋势方面,东部区春、夏季的升温幅度和显著性大于西部区,而西部区秋、冬季的升温幅度和显著性则大于东部区。一般而言,冬季和夏季升温最为显著,其次是春季,秋季升温最为微弱。