气候变迁与黄土高原演变的研究综述

根据当前国内的研究成果,总结了地质时期第四纪(距今250多万a)以来黄土高原演变与气候变迁之间的关系,其主要关系可归纳为:①第三纪以来喜马拉雅造山运动引起的中国大陆一系列差异性升降构造变化是黄土高原形成的决定性因素;②更新世时期青藏高原隆起所引起的强西风气流把中亚内陆沙漠地区的大量粉尘带到今天的黄土高原地区,形成了黄土高原;③现代季风是更新世时期青藏高原上升到某个高度之后的产物,但随着青藏高原高度不断增长,它对湿润夏季风的屏障作用越来越强,黄土高原气候开始由温暖湿润向干冷和干旱化方向发展,相应地植被种类和分布发生调整;④黄土高原植被对气候波动的适应具有重复性,即植物随着气候冷暖干湿的波动,生长区域南北移动;⑤黄土高原水土流失在更新世时期主要是自然侵蚀造成的,全新世时期在遵循自然规律继续进行的基础上,又叠加了人类活动影响,使之呈现加速发展的特点;⑥黄土高原水土流失受地质、降水、植被与人类活动等多种因素的影响,空间差异极其显著。     

黄土高原土壤湿度变化规律研究

利用黄土高原59个气象站1961—2002年月降水量和29个农业气象观测站从建站到2002年逐年4~10月旬土壤重量含水率资料,分析了黄土高原土壤湿度的地域和时间分布特征以及土壤湿度的变化规律。结果表明:(1)黄土高原4~10月土壤湿度与降水量的地理分布有较好的一致性,两者都从东南向西北减少。由于六盘山和太行山对东南季风的阻挡影响,在陇中和晋中黄土高原出现一条南北向的干舌;(2)采用年降水量和变异系数,结合植被地带,把黄土高原土壤湿度划分为5个气候区域:草原化荒漠带土壤严重失墒区、荒漠草原带土壤严重失墒区、草原带土壤失墒区、森林草原带土壤湿度周期亏缺区、森林带土壤湿度周期亏缺区。前3个气候区位于黄土高原中北部,经雨季之后,土壤水分不能得到有效恢复,土壤经常处于重旱或轻旱状态。后2个气候区位于黄土高原南部,土壤有季节性缺水现象。(3)土壤湿度具有动态变化规律。一般从7月份开始土壤湿度增加,但各区的增湿幅度有差异。(4)土壤湿度与降水呈极显著的正相关,与气温呈不显著的负相关。     

一次由回波合并形成的超级单体雹暴

本文分析了1985年7月13日在甘肃省东乡县由强回波中心完全合并形成的一次超级单体雹暴的回波演变和结构特征,並结合兰州、西宁等四个高空站和青海东部、甘肃中部地面站的加密观测资料,诊断分析了该雹暴形成的局地环境条件和中尺度触发机理。     

黄土高原气候环境演变研究

该领域相关研究主要基于生物地质记录、历史文献和器测资料,研究了黄土高原气候在万年、千年和百年尺度上的演变特征,探讨了当时自然植被状况与气候变化的联系;分析了当代黄土高原气候变化及其区域响应的主要特点.从较为宏观的角度,为研究黄土高原环境效应提供相关的历史背景.     

近30年黄土高原春季降水特征与春旱变化的关系

利用1980—2014年黄土高原52个气象台站观测的降水资料,计算得到了标准化降水指数(SPI),进而比较了黄土高原不同地区近35年春季干旱的时空变化特征。研究发现:春季SPI与春季降水的时间变化较为一致,二者都能反映出1995年,2000年和2001年的三次较严重的春旱,且二者在1980—2014年间均呈线性减少的趋势。同时,黄土高原春季降水与春季SPI的空间分布却存在一定差别,这主要是因为春季降水的概率密度分布特征在不同站点存在差异。黄土高原北部,一次春季降水量少的发生概率较大,而在高原南部,较大降水概率则对应较多的降水量值。所以,对于黄土高原整体而言,当各区域春季降水偏少,且降水量值相等时,高原南部的春旱更严重;但当各地区春季降水异常量相等时,则在高原北部春旱等级较高。因此,未来黄土高原的春旱不仅受降水量控制,还与春季降水概率密度的分布特征关系密切。     

青藏高原感热与黄土高原春季降水异常关系研究

利用1961～2000年黄土高原56站的春季降水、气温资料,用SVD方法分析了其与青藏高原感热场的关系。结果表明,降水量与青藏高原感热场的前两模态代表了两场间的主要耦合特征;上年冬季和秋季青藏高原感热场的异常通过影响大气环流,能够导致次年黄土高原春季降水异常;青藏高原感热对黄土高原西部和南部、北部的部分地区影响较显著,而对陕西北部、山西中部影响不明显。前期高原感热场SVD第一、二模态的变化,可以作为黄土高原春季降水异常的预测信号。     

黄土高原作物气候生产力对气候变化的响应

利用中国黄土高原7省51个气象站1961—2000年主要气象要素观测资料,采用EOF和其他数理统计方法研究了黄土高原气候生产力对气候变化的响应,结果表明:中国黄土高原气候生产力呈递减趋势;年和各季节的平均气温均呈明显的上升趋势,增温速度大于全国同期增温速度;年降水量和作物生长季节降水量均呈下降趋势;黄土高原气候暖干化使作物气候生产力下降。“暖湿型”气候对作物生产最有利,平均增产幅度为5.9%,而“冷湿型”气候对作物生产最不利,平均减产幅度为6.3%。     

中国黄土高原区域性暴雨时空变化及碎形特征

利用黄土高原51个测站40年日降水资料,采用REOF分析、小波分析和分维分析等方法,研究了该地区区域性暴雨的时空特征。结果表明:黄土高原区域性暴雨事件趋于减少,过程雨量加大;区域性暴雨频数演变存在4年和7~8年的振荡,以4年周期为主;在1977年区域性暴雨事件出现突变性减少,相应的短周期减弱、长周期加强。分析表明,区域性暴雨事件骤减与500 hPa高度、副热带高压和青藏高压位置关系密切;与区域性暴雨事件伴随的全区降水量存在6个空间型,各型暴雨雨量异常具有客观碎形(分形)特点,其中黄土高原西北部和东南部暴雨雨量异常偏多的分维数值较小,在黄土高原中部分维数值较大,反映出黄土高原中部暴雨异常偏多的非线性机制最为复杂,而西北部和东南部地区相对简单。     

甘肃东乡地区1985年夏季雹(雷)暴活动分析

黄河上游地广人稀地形复杂,气象水文测站少,不少强降水、局地强降雹过程不易从常规气象资料中获得。1985年我们把日本制造的JMA-133D三公分测雨雷达架设在东乡县城郊,海拔2428 m,观测测站周围雷暴云、冰雹云、中小尺度天气系统的产生、分布、强度及活动规律。     

黄土高原中部典型台塬区冬季微气象特征研究

利用黄土高原中部庆阳观测站冬季的观测资料,分析了黄土高原台塬区微气象特征。研究表明,黄土高原中部冬季晴天辐射各分量的值几乎比夏季的小一半。09：00～17：00,地面给大气加热,在17：00至次日09：00,大气给地表加热。平均辐射与晴天时更接近。无论是晴天还是平均气候状况,冬季感热在地表能量中都占有很大比重,几乎占到...     

浅谈黄土高原的干旱

四、黄土高原干旱频繁的解释从上述可知,黄土高原暴雨和径流并非很多,而干旱却频繁严重,是我国本部地区特别是北方地区的普遍现象,是半湿润、半干旱气候区的固有属性,还是黄土高原的特殊现象,下面就诱发干旱的主要因素试图作一些解释.(一)不稳定的生态系统按照气候干湿状况的不同,可分成湿润、半湿润、半干旱、干旱等类型,每一类     

黄土高原春季植被变化分布与变化特征及其对春旱的响应研究

利用两种归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)产品,讨论了黄土高原春季植被覆盖度在1982-2014年间的时空变化特征,并对造成其变化的可能原因进行了讨论。在1982-1999年间,黄土高原整体植被覆盖增加,这种增加在2000-2014年提高了近3倍,仅在部分人类活动密集区域出现了植被覆盖度降低。近15年来黄土高原植被恢复最显著地区集中在农田和草原,即农牧区,这可能与在20世纪90年代开展的生态治理工程有关。从近30年的长期变化趋势来看,黄土高原春季降水减少而春季植被覆盖度增加。从年际变率上看,在春旱达到中度干旱及以上等级的年份,如1995年和2000年,黄土高原春季NDVI会显著减少。不同植被类型对春旱的响应存在差异,分析发现农田对春旱的响应最弱,这可能与人工灌溉及抗旱保墒活动有关,草地与森林对春旱的响应最强。伴随着生态环境工程的不断推进,未来黄土高原草地和森林的覆盖面积可能会进一步增加,高原植被整体对于春旱的响应可能会进一步增强。     

基于ENVISAT/ASAR资料的土壤湿度反演方法

提出了利用ENVISAT/ASAR/AP模式VV极化的低入射角数据和黄土高原陆面过程试验资料对黄土高原平凉试验区表层土壤湿度进行反演的方法。结果表明:在相对平坦的混合地表类型区域,反演的土壤湿度与地面实测值平均误差<0.02 cm3.cm-3,绝对误差均在0.04 cm3.cm-3范围内,该结果能较好地对黄土高原塬区土壤湿度进行干旱监测;但在陡峭山坡及塬边等地形起伏较大的区域,结果较差。     

黄土高原4月旱涝环流特征及前期强迫信号分析

基于1961—2015年黄土高原57个基准站逐月降水资料,计算标准化降水指数(SPI),将其作为旱涝指标研究4月黄土高原旱涝异常年环流特征及其前期外强迫信号。结果表明:(1)当500 h Pa乌拉尔山至中国新疆高压脊偏强、东亚大槽偏深,700 h Pa黄土高原及其以东南风偏弱,700 h Pa中国东部至日本温度偏低,中国东部到日本以东洋面西风急流南压加强时,黄土高原易旱,反之易涝。(2) 4月北半球中高纬度150°W—180°E区域异常涝年阻塞出现次数多于异常旱年。(3)南印度洋偶极子(SIOD)或西南印度洋海温可以作为4月旱涝的前期强迫信号,4月SPI与前一年12月SIOD存在显著负相关关系。(4)黄土高原旱涝对SIOD正负位相异常的响应主要反映在500 h Pa乌拉尔山高压脊、东亚大槽以及700 h Pa贝加尔湖至中国东北以及乌拉尔山的环流差异上。     

从庆阳地区的气候条件谈种草

庆阳地处黄土高原中部,是一个以种植业为主的旱作农业区。如何合理利用自然资源,挖掘气候生产潜力,逐步改变生态环境,提高农业经济效益,是农业急需解决的课题。本文就庆阳地区的气候条件谈谈牧草种植的适应性问题。一、种草问题的提出历史时期,陇东黄土高原是一个森林草     

黄土高原不同作物下垫面陆气水热交换的模拟研究

黄土高原农田种植结构的改变对陆面能量和水分交换、区域蒸散发等产生影响,不同作物下垫面复杂的水热耦合机制在黄土高原陆-气相互作用中起着重要作用。本文利用陇东黄土高原2019-2021年共计34个月的观测数据,结合耦合了作物模块的通用陆面模式(Community Land Model with BGC Biogeochemistry and prognostic crop,CLM5.0-BGCCROP)对黄土高原不同作物下垫面(冬小麦、玉米、苹果林地)的陆面特征进行离线单点模拟,以验证CLM5.0陆面过程模式在黄土高原农田地区的模拟能力,对比分析不同作物下垫面土壤温湿度和地表能量通量的差异。结果表明：(1)CLM5.0对土壤温湿度特征的模拟效果较好,平均均方根误差分别小于2.5℃和0.1 m³·m^-3,小麦地土壤温度模拟值偏高,玉米地和苹果林地土壤温度模拟存在冷偏差。生长期在旱期的冬小麦造成土壤干燥的程度大于玉米,苹果林地因根系丰富,吸收了更多的土壤水,使土壤整体更加干燥。(2)模拟偏差一部分是由于在模式中将作物下垫面设置为单一作物类型(冬小麦、...     

陕西黄土高原地表湿润状况演变规律研究

利用陕西黄土高原区域均匀分布的27个气象站1951—2011年4—10月的温度、降水和相对湿润度指数,通过Morlet小波、累积距平、GIS作图等方法,分析了陕西黄土高原地区近60a地表湿润指数的地理分布和年代际变化特征。结果表明:陕西黄土高原地表湿润指数春季和秋季分布特征是南部比北部湿润,西部比东部湿润;夏季是北部适中,南部偏干,中部偏湿。上世纪90年代以后,陕西黄土高原各地区陆续进入暖干期,以关中东部持续时间最长。延安南部地表湿润指数年代之间变化较小,可能与大面积森林覆盖有关。地表湿润指数基本上有3a一周期的规律。     

甘肃黄土高原植树造林水分条件分析

一、前言甘肃黄土高原西起乌鞘岭,东抵子午岭,南至太子山、西秦岭和甘陕省界,北止甘宁省界,包括兰州市、白银市、临夏州、平凉和庆阳地区的全部及定西、天水两地市的绝大部分,面积约11万平方公里,占甘肃省面积的24.4%。陇山以西部分称为陇西黄土高原,呈丘陵沟壑地貌,大部分海拔高度在1200—2500米之间;陇山以东部分叫     

黄土高原春季干旱时空分异特征

采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原1961 2010年气候要素资料,研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征。结果表明:1961 2010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征,其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大,中部周边干旱强度增加次之,东北部和西部边缘呈减弱趋势。研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态,异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部。东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征。根据载荷向量不同模态空间异常分布型,可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型,南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势,其由弱变强的突变点出现在1977年,西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势,但未通过显著性检验,没有突变。西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期,东北部存在显著的5~6年振荡周期。     

中国黄土高原地区春季气温时空特征分析

利用黄土高原40年的气温资料,采用小波分析方法,分析了该区域的春季气温变化特征。结果表明：黄土高原春季气温变化存在3个特征区域;在1991／1992年发生突变,突变后气温突然转暖,突变之前气温以负距平为主,突变后以正距平为主;1980年代中期最冷,1990年代后期最暖;且存在2年、3年和5～6年周期振荡,3年周期振荡最显著。春季逐月气温空间变化的主要特征是全区一致,各月气温以升温为主,1990年代最为明显,升温速度最大区和年际变化幅度最大区主要在黄土高原中部,准5年为主的年际振荡和10～12年年代际振荡在月气温变化中显著。