甘肃河东地区地表湿润特征及其气候影响因子

利用甘肃河东地区13个气象站1960-2010年的逐日气象资料,选取FAO Penman-Monteith法计算了各站的潜在蒸散量,由此得出各站点的湿润指数;然后采用线性趋势法、Morlet小波、自然正交分解(EOF)和反距离加权插值等方法,对河东地区湿润指数的时空变化特征进行分析,进而探讨对影响其变化的气象要素.结果表明:①1992年之前,甘肃河东地区地表相对湿润,1992年之后变得干旱,年地表湿润指数的年际变化率为-0.02/10a,相关系数为0.2946(P＜0.05),季节上除冬季呈轻微增加外,其他各季都呈减少趋势,空间分布上表现出明显的南北差异,从南到北呈减少趋势;②年湿润指数空间异常分布主要表现为“全区一致性”和“南北反向变化”两种模态,同时也存在着19a、5a和11a左右的变化周期,并于1994年发生了由湿向干的转变;③湿润指数与降水量、相对湿度呈显著正相关,与日照时数、潜在蒸散、风速和最高气温呈显著负相关.     

近50年来中国西北地区干湿状况时空分布

根据西北地区77个气象台站气候资料,并利用改进的Penman公式,计算了该地区1958年~2001年的44年平均潜在蒸散量的时空分布,并分析了与降水量变化之间的关系,得到4种类型潜在蒸散量与降水量年际变化的组合分布型。其中年平均潜在蒸散量减小而年降水量增大的组合占研究区站点总数的40%以上。分析潜在蒸散量及观测蒸发量与各气候因子的相关性,发现干旱区的蒸发与太阳辐射和风速有关。定义干燥指数为潜在蒸散量与降水量的比值,用来描述西北干旱区的干湿状况。对干旱区四个季节(春、夏、秋、冬)干燥指数近50年的线性变化趋势分析结果显示,干旱区春季大部分区域干燥指数呈增加趋势,即趋于变干;夏季大部分地区趋于变湿,但仅在新疆东部和甘肃西部较为明显;秋季新疆大部、甘肃西部和青海北部等地区趋于变湿,而干旱区东部区域则趋于变干。冬季干旱区大部分区域趋于变湿,只有新疆西南部和西北部及东部部分地区、甘肃西部和内蒙西部等地有变干趋势。     

京津风沙源区1959-2011年潜在蒸散气候敏感性的时空变异

基于Penman-Monteith公式和京津风沙源区及周边46个气象站1959-2011年逐日气象数据,分析了潜在蒸散对气温、风速、日照时数和相对湿度的敏感性及其时空变化规律。结果表明:(1)年尺度潜在蒸散对最高气温最为敏感,其次是相对湿度,对风速最不敏感;季节尺度最高气温和日照时数敏感系数的高值发生在夏季,最低气温、风速和相对湿度敏感系数的高值发生在冬季。(2)空间尺度潜在蒸散对最高气温、最低气温和相对湿度的敏感性表现为从东北向西南减少,而对日照时数表现为增加。(3)京津风沙源区1959-2011年潜在蒸散对气温的敏感性呈下降趋势,而对风速、日照时数和相对湿度的敏感性呈增加趋势。(4)气温的敏感性随温度升高而下降,而日照时数和相对湿度的敏感性随光照和湿度下降而升高。     

洮儿河中上游地区水分适宜性变化及其影响因子

计算了洮儿河中上游地区1961—2012年的干燥度指数I_a,利用干燥度指数来评价洮儿河中上游地区的水分适宜性,采用气候倾向率和Mann-Kendall趋势检验分析了平均气温、风速、日照时数、相对湿度、降水量和I_a的变化趋势,通过计算I_a对各气象要素的敏感系数,分析了I_a对各气象要素的敏感性,并结合各气象要素多年变化特征,定量分析了I_a变化的原因。结果表明:除平均气温、降水量有递增趋势外,其他的气象因子及I_a都呈现减小趋势;I_a对降水量的变化最敏感,其次是相对湿度、风速、平均气温、日照时数;风速和平均气温是I_a变化的主导因子,其他气象因子对I_a变化的贡献从大到小依次是:降水量、相对湿度、日照时数;在各气象因子中,平均气温和相对湿度对I_a变化呈现出正贡献,其他气象因子均呈现出负贡献。     

腾格里沙漠周边地区1960-2012年气候变化特征

根据腾格里沙漠周边地区9个气象站点1960-2012年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度、日照时数和平均风速的观测资料,利用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区1960-2012年气候变化特征。结果表明:1960-2012年,腾格里沙漠周边地区年平均气温以0.34 ℃/10a的速率呈显著上升的趋势,并于1989年发生显著突变;从季节变化来看,冬季升温幅度最大,达0.52 ℃/10a;年平均最高、最低气温均呈显著上升的趋势,但是年平均最低气温的升温速率0.44 ℃/10a明显大于最高气温升温速率0.25 ℃/10a,增暖的不对称性导致年平均气温日较差以0.18 ℃/10a的速率显著减小。年降水量以1.08 mm/10a的速率增加,但变化趋势不显著,四季降水量均有不同程度的增加;湿润指数的变化亦不显著,年、春季、夏季和秋季湿润指数均有减小趋势,冬季湿润指数有增加趋势;年、季平均风速皆呈显著减小的趋势,年平均风速减小的速率为0.15 m·s^-1·(10a)^-1,日照时数以5.6 h/10a的速率呈不显著的增加趋势,各季节日照时数有不同的变化趋势,春季和夏季日照时数呈增加趋势,而秋季和冬季的日照时数呈减小趋势。     

巴丹吉林沙漠周边地区近50 a来气候变化特征

 利用巴丹吉林沙漠周边9个气象站的1960—2009年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度和日照时数及1960—2008年逐月平均风速的观测资料,运用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区近50 a来气候变化特征。结果表明,近50 a来,巴丹吉林沙漠周边地区年平均气温以0.40 ℃/10a的速率显著升高;四季平均气温的升高亦很显著,以冬季的升温速率最大;年、季节平均最高气温和平均最低气温均呈显著升高趋势;年、季平均日较差则显著减小,且以最低气温的升温速率大于最高气温的升温速率为特点。年降水量以0.87 mm/10a的速率呈不显著增加趋势;各季节降水量变化略有差异且均不显著,春季降水量略有减少,夏、秋和冬季略有增加。湿润指数的变化不明显,总体来看,年和冬季湿润指数略有增大,春、夏和秋季湿润指数略有减小。年日照时数以34.8 h/10a的速率显著增加,各季节日照时数亦均有增加趋势,其中春季增加最为明显。年平均风速以-0.092 m·s-1·(10a)-1的速率呈显著减小趋势;各季节平均风速均显著减小,以冬季的减小速率最大。     

MODIS NDVI和MODIS EVI对气候的响应差异（英文）

旨在为正确认识气候-植被的相互关系提供科学的理论指导。基于MOD13Q1的植被指数(NDVI和EVI)及气象站数据(极端最低温度、极端最高温度、平均最高温度、平均最低温度、平均温度;平均蒸气压、最低相对湿度、平均相对湿度、最大每日降水量、降水量;极端风速,最大风速,平均风速,日照时数,平均站气压),对阿拉善左旗两种典型植被指数对气候因子的响应差异展开全面研究。结果表明:MOD13Q1 NDVI和MOD13Q1 EVI对气候响应存在显著差异。同一气象站中,NDVI和EVI与气候因子的相关系数显著不同。同时,NDVI和EVI与气候因子的相关系数随着气象站的不同而存在显著差异。此外,NDVI对平均最低气温、平均气温、平均蒸汽压、最低相对湿度、极端风速、最大风速、平均风速及平均本站气压存在时滞效应;而EVI仅对平均最低气温、平均蒸汽压、极端风速、最大风速及平均本站气压存在时滞效应。时滞期多数集中在3月份。因此,不同的植被类型对气候的敏感度不同,且利用气象站数据进行与植被的相关研究时首先应关注气象站与植被的相关性,方可进行下一步的深入研究。     

气候变暖背景下山西区域地表干湿状况变化

利用1961─2017年山西省67个台站观测资料和FAO Penman Monteith模型,运用统计学方法,研究了山西省近57 a地表干燥度的时空变化,分析了干湿区界限的年代际波动和面积变化,探讨了影响本区域干燥度的主要影响因素,结果表明：以年干燥度指数2.0为标准,山西全省可划分为半干旱和半湿润2个分区,其分区与植被覆盖度十分吻合;山西省北部和东南部地区呈变湿趋势,2000年之后尤为明显,而西南部大部为变干趋势;干燥度指数在1960─1990年代呈波动上升趋势,之后呈下降趋势;降水量在1990年代前呈下降趋势,之后呈上升趋势;蒸散量的变化分3个阶段,1960─1970年代为上升趋势,1980─2000年代较为稳定,之后呈增加趋势;干湿区界限经历了1960─1990年代的东南向位移和之后的西北向位移2个阶段,相应的干旱区面积占总面积的比例由52%扩展到73%,之后缩减到23%;降水量和蒸散量均同干燥度有显著相关性,且降水量同干燥度的相关性大于蒸散量,而相对湿度、平均风速和日照时数同干燥度相关不显著,但同蒸散量显著相关,最高和最低气温同干燥度或蒸散量的相关性均不显著;晋西北沙漠化年代际变化趋势与干燥度变化趋势一致,干湿状况是晋西北沙漠化变化趋势的重要影响因子。     

塔克拉玛干地区气候变化对全球变暖的响应

从地面水汽压(大气含水量)、平均风速、湿润指数、相对湿度和气压的角度分析在全球变暖的情况下,塔克拉玛干地区气候的年和季节变化特征,结果表明:①年和四季平均风速呈阶梯式下降趋势,具有显著减小的线性趋势,并于1973年发生了由大到小的突变。②夏、秋、冬季和年地面水汽压(大气含水量)自20世纪80年代以来呈较大幅度波动式上升,具有显著的线性增加趋势。夏、秋季地面水汽压于1969年和1973年发生了由少到多的突变。秋、冬季大气含水量的显著增加并没有导致降水量的增加,降水量的变化不能充分反映大气含水量的变化。③夏季湿润指数有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,而降水量夏季和年有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,说明综合反映气候干湿变化的湿润指数变化与单用降水量表示的气候干湿变化不完全一致。④夏、秋季和年相对湿度呈波动式上升趋势,夏季和年相对湿度分别于1970年和1974年发生了由低到高的突变。⑤年和四季的平均气压40a来无变化。     

近50年来中国干湿气候界线的10年际波动

利用中国北方1951～1999年降水量和年蒸发量资料，计算了干燥度指数（D）。并据此将中国划分为干旱区（D（0.20）），半干旱区（0.20-0.50）和湿润区（D(0.50）），近50a中国干湿气候波动显著，区域差异大；50a波动幅度东北区为20～400km，华北区为40～400km，西北东部为30～350km，西南区为40～370km，以80年代为界，在20世纪80年代以前（包括80年代），西南区气候具有显著变湿趋势；西北东部稍变湿；华北区和东北区具有变干趋势，且华北区变干程度比东北区严重。进入90年代。西南区和西北东部气候有变干迹象。华北区西部气候的干旱程度有所增加，华北区东部有所减弱，东北区气候进一步变湿，半干旱区是湿润区与干旱区之间的过渡区，是中国季风的边缘地带，也是环境变化的敏感区，20世纪60～70年代中国（北方）干湿气候存在一次突变，由较湿润变为干旱。50年来干湿气候界线呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征，当干湿气候界线同时向西或向北移动时，中国北方气候就变得相对湿润；当同时向东或向南移动时，北方气候就变得相对干旱；当干湿气候界线东西、南北相异移动时，北方气候的干旱程度就介于二者之间。     

1971-2010年三江源地区干湿状况变化的空间特征

 依据1971-2010年地面观测气象数据,计算了三江源地区湿润指数。利用经验正交函数分解（EOF）和偏相关系数,对近40 a三江源地区干湿状况变化的时空特征及其影响因素进行了分析。结果表明:三江源地区干湿状况的变化在其北部与南部、东部与西部间存在明显反相位变化特征。北部和东部的部分区域分别在20世纪90年代和21世纪后表现出气候湿润化趋势,其余大部地区的持续干旱化趋势始于20世纪80年代初,其中南部与西部变干趋势显著,其湿润指数线性趋势率达到-8%/10 a。虽然三江源地区干湿状况主要决定于降水量和相对湿度的变化,但20世纪90年代中期后气温的显著上升,使得气温也成为关键的影响因子之一,即使在降水明显增加的背景下,也引起三江源主体区域湿润指数的明显下降。气候变暖情景下,北部和东部地区在近十几年暖湿化趋势明显,其余大部地区表现为不同程度的暖干化趋势。     

石羊河流域1961-2005年蒸发皿蒸发量变化趋势及原因初探

 利用1961—2005年石羊河流域上、中、下游当地气象站的逐月20 cm口径蒸发皿蒸发量、平均气温、平均相对湿度、降水量、平均风速、日照时数、最高气温和最低气温资料,研究了近45 a石羊河流域蒸发皿蒸发量变化趋势及原因。结果表明,45 a来,石羊河流域及上、下游年蒸发皿蒸发量呈上升趋势,中游年蒸发皿蒸发量呈下降趋势,上游上升趋势最明显。四季中,春、秋、冬季蒸发皿蒸发量呈上升趋势,上升最明显的是冬季,其次为秋季,春季变化不明显,夏季蒸发皿蒸发量变化呈下降趋势。石羊河流域在不同时段不同区域年蒸发皿蒸发量都存在明显的6～7 a周期和1～2 a的短周期,并都发生了突变。相关系数法分析表明,影响石羊河流域及中、下游年蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和降水,上游的主要影响因子是相对湿度和气温。四季中,春季的主要影响因子是相对湿度和降水;夏季影响石羊河流域及上、中蒸发皿蒸发量变化的主要因子是相对湿度和气温,下游的主要影响因子是相对湿度和降水;秋季影响石羊河流域及中、下游蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和气温日较差,上游其主要影响因子是相对湿度和降水;冬季的主要影响因子是气温和相对湿度。影响年以及春、夏、秋最显著的因子是相对湿度,冬季最显著的影响因子是气温。     

Variations in the Drought Severity Index in Response to Climate Change on the Tibetan Plateau

Quantifying the relationship between the drought severity index and climate factors is crucial for predicting drought risk in situations characterized by climate change. However, variations in drought risk are not readily discernible under conditions of climate change, and this is particularly the case on the Tibetan Plateau. This study examines the correlations between the annual drought severity index (DSI) and 14 climate factors (including temperature, precipitation, humidity, wind speed, and hours of sunshine factors), on the Tibetan Plateau from 2000 to 2011. Spatial average DSI increased with precipitation and minimum relative humidity, while it decreased as the hours of sunshine increased. The correlation between DSI and climate factors varied with vegetation types. In alpine meadows, the correlation of the spatial DSI average with the percentage of sunshine and hours of sunshine (P<0.001) was higher compared to that in alpine steppes (P<0.05). Similarly, average vapor pressure and minimum relative humidity had significant positive effects on spatial DSI in alpine meadows, but had insignificant effects in alpine steppes. The magnitude of DSI change correlated negatively with temperature, precipitation, and vapor pressure, and positively with wind speed and sunshine. This demonstrates that the correlation between drought and climate change on the Tibetan Plateau is dependent on the type of ecosystem.     

Quantitative estimation of climate change effects on potential evapotranspiration in Beijing during 1951-2010

Climate change is likely to affect hydrological cycle through precipitation, evapotranspiration, soil moisture etc. In the present study, an attempt has been made to study the climate change and the sensitivity of estimated evapotranspiration to each climatic variable for a semi-arid region of Beijing in North China using data set from 1951 to 2010. Penman-Monteith method was used to calculate reference crop evapotranspiration (ETo). Changes of ETo to each climatic variable was estimated using a sensitivity analysis method proposed in this study. Results show that in the past 60 years, mean temperature and vapor pressure deficit (VPD) were significantly increasing, relative humidity and sunshine hours were significantly decreasing, and wind speed greatly oscillated without a significant trend. Total precipitation was significantly decreasing in corn season (from June to September), but it was increasing in wheat season (from October to next May). The change rates of temperature, relative humidity, VPD, wind speed, annual total precipitation, sunshine hours and solar radiation were 0.42℃, 1.47%, 0.04 kPa, 0.05 m·s-1, 25.0 mm, 74.0 hours and 90.7 MJ·m-2 per decade, respectively. In the past 60 years, yearly ETo was increasing with a rate of 19.5 mm per decade, and total ETos in wheat and corn seasons were increasing with rates of 13.1 and 5.3 mm per decade, respectively. Sensitivity analysis showed that mean air temperature was the first key factor for ETo change in the past 60 years, causing an annual total ETo increase of 7.4%, followed by relative humidity (5.5%) and sunshine hours (-3.1%); the less sensitivity factors were wind speed (0.7%), minimum temperature (-0.3%) and maximum temperature (-0.2%). A greater reduction of total ETo (12.3%) in the past 60 years was found in wheat season, mainly because of mean temperature (8.6%) and relative humidity (5.4%), as compared to a reduction of 6.0% in ETo during corn season due to sunshine hours (-6.9%), relative humidity (4.7%) and temperature (4.5%). Increasing precipitation in the wheat season will improve crop growth, while decreasing precipitation and increasing ETo in the corn season induces a great pressure for local government and farmers to use water more efficiently by widely adopting water-saving technologies in the future.     

1971-2010年若尔盖湿地潜在蒸散量及地表湿润度的变化趋势

利用若尔盖、红原、玛曲3个气象站1971-2010年的地面气象观测资料,根据Penman-Monteith模型计算了若尔盖湿地的潜在蒸散量,发现若尔盖湿地年潜在蒸散量呈明显上升的趋势,上升趋势为9.1 mm/10a;若尔盖湿地潜在蒸散量在2001年出现了增大突变,2001-2010年平均潜在蒸散量比1971-2000年上升了28.6 mm;各季节潜在蒸散量均呈上升趋势,其中以秋季上升最明显,上升趋势为4.3 mm/10a。导致若尔盖湿地潜在蒸散量上升的主要气象因子是温度上升、相对湿度下降和降水量的减少,虽然日照时数减少和风速减小有利于潜在蒸散量的下降,但由于气温上升的趋势更明显,影响更大,所以若尔盖湿地潜在蒸散量呈明显的上升趋势。近40 a若尔盖湿地地表湿润度以-0.03/10a的趋势减小,其中2001-2010年比1981-1990年下降了0.11,下降十分明显;与此同时,年平均气温以0.41℃/10a的趋势上升,降水量以-13.5 mm/10a的趋势减少,虽然若尔盖湿地仍属于湿润区,但出现了明显的暖干化趋势。     

全球气候变化对黄河流域天然径流量影响的情景分析

本文从干旱指数蒸发率函数出发,以HadCM3 GCM对降水和温度的模拟结果为基础,在IPCC不同发展情景下,分析了未来近100年内黄河流域天然径流量的变化趋势。研究结果表明,在不同气候变化情景下,多年平均年径流量的变化随着区域的不同而有显著差异,其变化幅度在-48.0%²03.0%之间。全球气候变化引起的多年平均天然径流量的变化从东向西逐渐减小。就黄河流域而言,2006²035年、2036²065年、2066²095年A2情景下（人口快速增长、经济发展缓慢）多年平均天然径流量的变化量分别为5.0%、11.7%、8.1%,B2情景下（强调社会技术创新）相应的变化分别为7.2%、-3.1%、2.6%。     

过去45年中国干湿气候区域变化特征

利用中国1960-2004年降水、平均气温、风速和相对湿度等资料,分别采用降水指数和干湿分类函数作为干湿区域的划分标准,将中国划分成三个干湿等级的区域:干旱区、半干旱区和湿润区。结果发现无论以哪种指数作为衡量干湿的标准,我国过去45年的干旱总面积,即干旱区面积和半干旱区面积之和,均为扩大趋势,湿润面积则为减小趋势,这种情况在近十年表现得尤为显著。而半干旱区面积在分析时段变化的幅度最大,是干湿变化的敏感区。但两种结果之间也存在不同:降水指数的结果表明干旱区和湿润区的面积减小,半干旱区的面积增大;而干湿分类函数得到的各个干湿区域的面积则表明干旱区的增大,半干旱区和湿润区的减小。从定量的角度讲,干湿分类函数估算的干旱区面积的45年平均值比降水指数估算的干旱区面积的45年平均值约大15%,其估算的半干旱面积的45年平均值比降水指数的结果约小9%,而两者湿润区面积的45年平均值相差约6%。最后给出了仅分析降水指数就能反映干湿状况的地区和必须分析干湿分类函数才能确定干湿状况的区域。     

青藏高原近30年气候变化趋势

以1971~2000年青藏高原77个气象台站的观测数据 (最低、最高气温,日照时数,相对湿度,风速和降水量) 为基础,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith模型,并根据我国实际状况对其辐射项进行修正,模拟了青藏高原1971~2000年的最大可能蒸散,并由Vyshotskii模型转换为干燥度,力求说明近30年青藏高原的气候变化趋势,以及干湿状况的空间分布。应用线性回归法计算变化趋势,并用Mann-Kendall方法进行趋势检验。结果表明：青藏高原近30年气候变化的总体特征是气温呈上升趋势,降水呈增加趋势,最大可能蒸散呈降低趋势,大多数地区的干湿状况有由干向湿发展的趋势。气候因子与地表干湿状况间并不是线性关系,存在很大的不确定性。