甘肃黄土高原春季透雨日期的气候特征

利用甘肃黄土高原和宁夏回族自治区中南部1971—2000年67个站的春季第一场透雨日期资料和美国NCEP/NCAR高空环流、OLR资料,用EOF和REOF方法分析了春季第一场透雨日期的时空分布特征,并且选透雨日期典型早年与迟年对其与高空环流和OLR的关系进行了分析。结果表明,研究区北部透雨平均日期迟, 在5月下旬, 而南部早, 在4月中旬;20世纪70年代透雨日期偏迟,80年代透雨日期偏早,90年代偏迟。透雨早年500 hPa 4月平均高度距平场呈东正西负,500 hPa和700 hPa 4月平均流场青藏高原及我国西部为辐合区,700 hPa和500 hPa 4月平均湿度距平场西北地区为正距平中心,OLR平均距平中纬度负距平呈东西分布,青藏高原东部有负距平中心;透雨迟年500 hPa 4月平均高度距平场呈西正东负,500 hPa和700 hPa 4月平均流场高原上以偏西气流为主,700 hPa和500 hPa 4月平均湿度距平场正距平中心位于我国南部,与透雨早年相比明显偏南10个纬度,OLR平均负距平明显偏小。     

基于相对湿润度指数的西北地区春季第一场透雨研究

目前西北四省区春季第一场透雨标准的确定主要来自业务人员长期的工作经验积累,针对此,利用陕西、甘肃、青海、宁夏249个气象站1960-2016年的日资料,通过分析西北地区相对湿润度指数,结合潜在蒸散特征,确定了春季第一场透雨阈值。与已有研究相比,本方法充分考虑了研究区各地相对湿润度指数的气候特征与各地的能量及水热平衡,理论依据明确,选用的指标能充分反映各气象要素对气候干湿状况的综合影响,因此确定的透雨阈值稳定,月差异小。随后按照这一指标分析西北地区春季第一场透雨特征,结果表明:该地区春季第一场透雨自东南向西北逐步推进,陕南南部出现最早,主要在3月,关中、陕南北部出现在3、4月的概率之和>80%;甘肃河东大部、宁夏大部、青海东部出现在4、5月的概率之和>70%;青海西部是出现最晚的区域,基本上出现在6月。从出现日期的年代际变化看,甘肃河东出现时间最稳定,宁夏、陕西出现日期变化最大,青海西部与甘肃河西较一致,介于二者之间;同时,甘肃河西、陕西关中、陕南春季第一场透雨出现时间变晚趋势明显,其余地区变化趋势不明显。研究结果可供在透雨监测、预测中使用,也可供在制定西北地区春季第一场透雨标准时参考,以便于区域气候评估使用。     

宁夏春季降水及其典型年份水汽通量特征分析

选用1961—2006年宁夏19个主要站降水量分析宁夏春季降水的气候特征,得出其存在16 a左右的长周期和8 a左右的短周期,但年际、年代际变化特征不明显。宁夏春季降水量与春季首场透雨出现日期存在显著的负相关关系,春季如果出现首场透雨,其降水量对整个春季降水量贡献很大。研究春季降水典型旱涝年850—700 hPa水汽通量场的分布,发现影响宁夏春季降水的水汽有两支,一支是来自于孟加拉湾洋面上向东北方向输送的水汽,一支是从里海沿我国新疆地区向东输送的水汽,典型涝年这两支水汽带汇合区域明显向北抬,且汇合区域大,中心值大;典型旱年这两支水汽带汇合区偏西、偏小,中心值也较平均年减小。典型旱涝年水汽通量在u方向差别不大,但在v方向上呈反位向分布,典型涝年宁夏为正距平控制,典型旱年为负距平控制。     

黑河流域春季降水空间分异性特征及其与黑河流量的相关分析

利用黑河流域13个气象站建站至2012年3—5月降水量资料和黑河莺落峡水文站流量资料,分析了黑河流域春季降水的基本气候特征;通过EOF、REOF、Morlet小波变换等方法,对黑河流域春季降水的时空特性进行了研究;用Mann-Kendall检验法检验黑河流域春季降水序列是否存在突变现象.结果表明:黑河流域春季降水空间分布极不均匀,其空间分布特征是南部为多雨区、北部为少雨区.黑河流域春季降水在第一空间尺度上为全区一致,在第二空间尺度上可分为2个自然气候区,在第三空间尺度上可分为3个自然气候区.从年代际变化来看,21世纪最初10年是近半个世纪来降水最多的10年,20世纪70年代是降水最少的10年;黑河流域春季降水的年际变率十分显著,降水最多的年份是最少年份的6倍多.1961—2012年间河西走廊春季降水发生了明显的突变:2001年出现了一次趋于增多的突变.最显著的周期是4年的短周期、14年和22年的长周期.黑河流域春季各月降水与黑河流量均呈正相关,尤其是春季各月降水滞后1个月的相关和5月份降水的同期相关性显著;春季气温与黑河流量也均呈正相关,特别是春季各月气温的同期相关和3月气温滞后1个月的相关性显著,说明黑河流量的增加取决于前期降水量的增加和同期气候的明显变暖.     

基于ERA5-LAND的中国东北地区近地表土壤冻融状态时空变化特征

土壤冻融交替是陆地表层极其重要的物理过程,土壤冻融状态的频繁变化对地气能量交换、地表径流、植被生长、生态系统及土壤碳氮循环等均具有重要的影响。本文基于1981—2019年ERA5-LAND逐小时土壤温度数据,借助GIS空间分析功能,利用Python编程处理分析了中国东北地区近地表土壤冻融状态的时空变化特征。结果表明：从不同冻融状态起始日期的空间分布来看,近地表不同阶段的起始日期主要受纬度和地形的影响,具有明显的纬度地带性和垂直地带性。春季冻融过渡期和完全融化期的起始日期由东南向西北均呈逐渐推迟趋势,而秋季冻融过渡期与完全冻结期起始日期则由东南向西北随纬度升高越来越早。就不同冻融状态发生天数的空间分布而言,研究区南部春季冻融过渡期发生天数多于北部,西部多于东部,年均发生天数均在30 d以内;秋季发生冻融的天数空间差异不大,研究区一半以上的地区年均发生天数在10 d以内。完全融化期发生天数最多,从东南向西北呈逐渐减少趋势,年均发生天数主要介于150~240 d之间;完全冻结期发生天数则由南向北日益增多,其空间分布表现为一向南开口的簸箕形,各地年均发生天数集中于90~180 d之间。从时间变化趋势来看,近年来春季冻融过渡期起始日期以提前趋势为主,而秋季冻融过渡期起始日期总体表现为延后,致使完全融化期发生天数以增加趋势为主,年均变化速度高达0.2 d/a;大兴安岭以西、呼伦贝尔高原以北地区及辽河平原春季冻融过渡期发生天数呈减少趋势,其他地区为增加趋势;大兴安岭以西地区、呼伦贝尔高原以北地区完全融化期起始日期明显提前;松嫩平原和长白山区秋季冻融过渡期起始日期推迟显著,发生天数的变化趋势呈北增南减的空间分异特征;不同地区完全冻结期起始日期的变化趋势差异显著,中部广大的平原区呈不显著的推迟趋势,而大、小兴安岭、长白山、辽东半岛和辽西丘陵则提前进入完全冻结状态;研究区完全冻结期发生天数呈减少趋势,研究区中部的季节冻土区完全冻结期明显变短,年均减少速度大于0.2 d/a。     

河西走廊春季降水的空间异常分布及年代际变化

利用河西走廊19个气象站建站至2012年3—5月降水量资料,分析了河西走廊春季降水的基本气候特征;通过EOF、REOF、小波分析等方法,对河西走廊春季降水的时空特性进行了研究,用Mann-Kendall检验法检验河西走廊春季降水序列是否存在突变现象。结果表明,河西走廊春季降水空间分布极不均匀,其空间分布特征是东南部为多雨区,西北部为少雨区。河西走廊春季降水在第一空间尺度上为全区一致,在第二空间尺度上可分为2个自然气候区,在第三空间尺度上可分为5个自然气候区。从年代际变化来看,21世纪初10年是近半个世纪来降水最多的10年,20世纪70年代是降水最少的10年;河西走廊春季降水的年际变化十分显著,降水最多的年份是最少年份的6倍多。1961—2012年间河西走廊春季降水发生了明显的突变:1985年出现了一次趋于增多的突变。3年的短周期和19年的长周期是其主要周期。     

1980—2019年中国西北地区降雪和融雪时空变化特征北大核心CSCDCSSCI

西北地区降雪和融雪特征的长期变化对于融雪洪水过程的准确模拟具有重要意义。本研究基于1961—1979年站点观测的日降水和气温等数据,首先对比了湿球温度法、KS方法和双临界气温法计算的降雪量,确定了精度最高的双临界气温方案,进而计算了1980—2019年的日雪雨比,最后分析了雪雨比、降雪开始日期和融雪开始日期的变化规律。结果包括:①春季平均气温呈显著上升趋势,随海拔上升升温速率减小,青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区春季气温上升速率略低于北疆、南疆、河西走廊及内蒙古西部,春季雪雨比在海拔1000 m以上呈显著下降趋势,在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈显著下降趋势;秋季平均气温显著上升,随海拔上升升温速率增大,空间上在青藏高原地区上升速率最快,秋季雪雨比在不同海拔和部分气候分区都呈不显著下降趋势;冬季平均气温在海拔2000 m以上呈现显著升温,且随着海拔的升高升温速率加快,空间上在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈现显著升温,降雪量在1000~2000 m呈现显著增加趋势,空间上在北疆地区呈现显著增加趋势。②降雪开始日期随着温度的升高在所有区域都没有显著的推迟,每一年的降雪开始日期在不同高程带和不同气候区之间的差别没有变化,仍为30~40d。③融雪开始日期在所有海拔区间和气候分区都呈现出显著的提前趋势,每一年的融雪开始的日期在不同高程带和不同气候区的差别仍为25~30d。降雪和融雪特征的变化说明气候变化可能已经对融雪洪水的特征产生了明显的影响。     

1985-2012年哈尔滨自然历主要物候期变动特征及对气温变化的响应

利用中国物候观测网观测数据,新编制了哈尔滨地区1985-2012年的自然历。通过与原自然历（1963-1984年）比较,揭示了近30年以来哈尔滨地区21个植物99个物候期的变化特征,并通过物候期与气温的相关分析探讨了物候变化原因。结果表明：自1985年以来,哈尔滨的春季、夏季、秋季的物候期开始日期提前,冬季开始日期推迟。其中春季（以白榆叶芽膨大期为代表）、夏季（以暴马丁香开花始期为代表）、秋季（以金银忍冬果实成熟期为代表）分别提前了7天、6天和19天,冬季（以胡桃楸落叶末期为代表）推迟了2天。各物候期在春季、夏季、秋季的平均日期相较于原自然历提前了3~11天,在冬季推迟了3天。四季各物候期最早日期均以提前为主,夏冬季物候期最晚日期有所推迟。另外,各季节内部分物候期出现的先后次序发生了变化。近30年该地区气温的升高是物候季节开始日期提前的首要原因。且不同植物和物候期对气温变化的响应敏感性不同可解释物候季节内物候期先后次序的变化。     

1966—2018年河西走廊春季寒潮频次及影响因子分析

基于甘肃河西走廊15个国家基准基本站点提供的1966年1月1日~2018年12月31日春季（3~5月）逐日最低气温值数据,利用线性回归分析方法、Spline空间插值法和Mann-Kendall趋势和突变检验法,探讨了河西走廊地区1966—2018年春季（3~5月）寒潮频次变化及其影响因子。研究表明：（1） 1966—2018年河西走廊地区春季（3~5月）单站寒潮频次总体呈现下降趋势〔–0.098次·（10 a）^–1〕,其中1980—2010年寒潮频次呈显著下降趋势,2010年之后下降趋势变缓,未通过显著性检验;区域寒潮53 a来频次总体呈缓慢下降趋势〔–0.015次·（10 a）^–1〕。（2） 近53 a河西走廊地区春季三个月中,单站寒潮总量4月>3月>5月,其中4月、5月寒潮频次下降不明显,3月频次下降显著。（3） 空间上,大致以北大河和黑河干流为界,两河中间区域春季寒潮频次低,而北大河以北和黑河干流以东区域则是寒潮高值区,走廊外围地区寒潮频次较高,且大多呈显著下降趋势,寒潮频次与气温距平存在明显负相关关系,内部地区变化趋势不明显。（4） 河西地区春季寒潮频次受气候变暖、地形和大气环流的影响,寒潮频次变化趋势存在地区差异。研究可提高对甘肃河西走廊寒潮演化过程的认知,为河西走廊气候变化的进一步研究奠定基础。     

基于EOF分解的辽宁省城市化气候效应检测

论文利用1961—2017年逐日气象数据以及社会经济数据,构建新的城市化指标,分析了城市化对辽宁气候变化的影响。研究表明:辽宁省气温呈显著增加趋势,国家站增温速率明显快于乡村站;城市化对平均最低气温影响最显著,平均气温次之,平均最高气温相对较弱;就四季而言,秋季城市化影响贡献率最大,冬季和夏季次之,春季相对较小。空间分布上,城市化影响高值区位于辽宁中部和西部地区,与辽宁省城市化发展水平基本吻合,城市化对气温的影响不是单一的,对于多数地区尤其是沈阳、大连等经济发展水平较高的地区,起到增温作用,但也对少数台站的升温起到了抑制作用。气温指标中,城市化对年和四季平均气温的影响最显著,对应模态均是第一模态,方差贡献率均在89%以上,空间相关性均通过显著性检验,其次是平均最低气温和日较差;季节变化特征上,冬季和春季的增温相对于秋季和夏季明显。降水指标基本对应第二模态,方差贡献率在9%~18%之间,城市化对气温的影响强于降水;结合时间系数,城市化效应表现为春季和冬季降水、大雨和暴雨日数略有增加,年、夏季、秋季降水、小雨、中雨日数减少。城市化对降水的影响表现出两面性,一方面使年降水和小量级降水减少,另一方面又使极端降水事件增多。     

河西地区土地资源特征及其评价

河西地区是国家西北建设的重点,又是甘肃省主要商品粮生产基地,土地资源的合理开发和利用具有十分重要的意义。该区属干旱地带,生态系统比较脆弱,但光、热和土地资源丰富,并有一定数量的水资源可以利用,具有发展大农业的优越条件。此外还论述了土地资源的概况、特征,和土地利用方向的评价。以期在合理开发和利用土地资源时,能达到较好的经济效益、生态效益和社会效益。     

河西走廊绿洲面积动态及其驱动因素

绿洲是干旱区脆弱生态体系中由人类活动与自然因素综合作用形成的、能够为人类生存与发展提供物源基础和生态服务功能的重要地理单元，其动态变化能够反映区域内生态、经济以及社会的演替方向。以第四次和第五次全国荒漠化和沙化监测数据为基础，结合同期气象与人类活动数据，应用转移矩阵与灰色关联度分析法，分析了河西走廊绿洲土地利用类型的转移规律和环境因素对绿洲动态变化的影响程度。结果表明：（1）研究时段内，河西走廊绿洲内部土地利用类型动态转移明显，相互间转化剧烈的地类包括耕地、居民工矿交通用地、有林地、灌木林地和草地；（2）河西走廊5个地级行政区绿洲面积均呈增加趋势，增加幅度最大的为嘉峪关市（51.97%），最小的为武威市（3.68%）；（3）驱动河西走廊5个地级行政区绿洲面积动态变化的主导因子与农耕产业关系密切，预示河西走廊水资源利用与农业生产效率仍需提高。     

甘肃河西地区2000-2019年水土资源耦合协调特征

以甘肃河西地区为研究区,采用耦合协调度模型和农业水土资源匹配系数法分别对河西五市和河西走廊三大内陆河中游地区水土耦合协调情况进行量化研究,并以此为基础通过灰色关联度法分析水土资源耦合协调度影响因素.结果表明:(1)2000-2019年,河西五市水土资源耦合协调度整体提升了 64.65％,由濒临失调转换为初级协调,呈现不...     

2004－2014年河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值估算

草地是干旱、半干旱区面积占优势的生态系统,在时间尺度上对其进行生态系统服务价值评估是判断区域生态系统处于改善或退化的主要途径。基于野外调查和遥感分类解译划分的河西走廊荒漠化草地基础数据,首次建立了河西走廊不同类型、不同程度荒漠化草地生态系统服务价值计算和修正方案,评估了第三次（2004年）、第四次（2009年）和第五次（2014年）荒漠化监测期河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值动态变化及服务价值结构。结果表明：（1）2004—2014年间河西走廊草地荒漠化呈现轻微逆转趋势,荒漠化草地面积由519.7万 hm²减少至357.7万 hm²;（2）10年间河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值以损失为主,损失量达209亿元;（3）河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值在时空分布、荒漠化类型和程度方面存在显著差异;（4）河西走廊荒漠化草地生态系统服务倾向于气候调节、净化环境和水文调节功能。     

“三北”防护林建设以来河西走廊林地变化的遥感监测

为了对中国\!三北\"防护林工程重点建设区河西走廊的防风固沙林工程建设成效进行客观评估,选取4期Landsat MSS、TM/ETM数据,在GIS技术支持下对1978-2007年期间面状林地的动态进行遥感监测。监测结果表明,整个研究区林地面积呈先下降后上升趋势,表现为1978-1990年林地面积明显减少,1990-2000年林地面积大幅度上升,2000-2007年林地呈缓慢上升状态;在不同空间范围内,山区各县林地变化较为缓和,平原区各县林地变化较为明显。在此基础上,分析不同林地变化特征,得出人为因素是本地区林地变化的主要原因。     

基于遥感技术的土壤侵蚀研究现状及实例分析

通过介绍卫星和传感器在土壤侵蚀研究中的应用情况,讨论了用遥感图像探测土壤侵蚀特征、土壤侵蚀区域和土壤侵蚀沉积的很多应用实例,然后利用甘肃河西走廊黑河上游1987年的TM数据和1999年的ETM数据,计算出了两个时期的植被盖度,同时结合DEM数据得出的坡度值,然后根据水利部的土壤侵蚀分级标准,获得了两个时期的土壤侵蚀图,对比分析了1987年和1999年两个时期的不同等级侵蚀强度区域的面积变化.研究结果显示,甘肃河西走廊黑河上游存在中度侵蚀的区域位于坡度大于15°的地方,这些地方也是我国西部退耕还林还草的重点区域.     

Temporal and spatial changes of temperature and precipitation in Hexi Corridor during 1955–2011

This study is focused on the northwestern part of Gansu Province, namely the Hexi Corridor. The aim is to address the question of whether any trend in the annual and monthly series of temperature and precipitation during the period 1955-2011 appears at the scale of this region. The temperature and precipitation variation and abrupt change were examined by means of linear regression, five-year moving average, non-parameter Mann-Kendall test, accumulated variance analysis and Pettitt test method. Conclusions provide evidence of warming and wetting across the Hexi Corridor. The mean annual temperature in Hexi Corridor increased significantly in recent 57 years, and the increasing rate was 0.27℃/10a. The abrupt change phenomenon of the annual temperature was detected mainly in 1986. The seasonal average temperature in this region exhibited an evident upward trend and the uptrend rate for the standard value of winter temperature indicated the largerst of four seasons. The annual precipitation in the Hexi Corridor area displayed an obviously increasing trend and the uptrend rate was 3.95 mm/10a. However, the annual precipitation in each basin of the Hexi Corridor area did not passed the significance test. The rainy season precipitation fluctuating as same as the annual one presented insignificant uptrend. No consistent abrupt change was detected in precipitation in this study area, but the rainy season precipitation abrupt change was mainly observed in 1968.     

基于RS和GIS的河西走廊风沙灾害风险评估

河西走廊位于中国西北干旱、半干旱区,受到周边沙漠和戈壁的影响,风沙灾害问题比较严重。依据灾害系统理论,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体易损性3个方面构建区域灾害风险评估体系和评估模型,对河西走廊风沙灾害风险进行评估。结果表明：（1）高风险地区主要分布在河西走廊内部的沙漠区,如酒泉市、玉门市、金塔县、高台县、临泽县以及武威市的北部地区,约占总面积的10.8%;（2）较高风险的地区主要分布在敦煌市、阿克塞哈萨克族自治县和河西走廊的北部,约占总面积的56.5%;（3）低风险地区位于河西走廊的东南部,该区在祁连山的天然屏障下,植被盖度高,雨水丰富;（4）作为风沙灾害的主体和对象,河西走廊的社会经济因素对风沙灾害风险的贡献率较低。而作为风沙灾害的物质基础和动力条件,沙源和风速仍是河西走廊风沙灾害风险的主要诱因;（5）经济发达城市在风沙灾害中具有更高的易损性,应该对城市邻近沙源进行重点防治。     

河西走廊草地荒漠化动态及驱动因素

草地荒漠化是河西走廊面临的主要生态问题。探究河西走廊草地荒漠化的现状与变化,是维持地区生态安全、确保经济社会健康稳定发展的关键。本研究以2009、2014、2019年全国荒漠化监测数据为基础,结合同时期的气象和年鉴数据,利用趋势分析、灰色关联及结构方程模型等方法,分析了河西走廊草地荒漠化的动态变化规律,在此基础上,量化了驱动草地荒漠化的因素。结果表明：（1）河西走廊草地荒漠化威胁持续存在,2019年,荒漠化草地面积为371.93万hm²,占河西走廊草地总面积的43.7%,荒漠化程度以中度为主,占比为65.58%。（2）2009—2019年,荒漠化草地面积减少134.68万hm²,草地荒漠化得到有效遏制。根据草地荒漠化程度综合性评价指数,除金昌市外,酒泉市、嘉峪关市、张掖市和武威市草地荒漠化呈逆转趋势。（3）驱动草地荒漠化动态变化的各类因素中,年降水量增加有助于荒漠化逆转,年均气温、农作物播种面积、大牲畜存栏数、常住人口数与草地荒漠化呈正相关,其中常住人口数通过影响农作物播种面积间接导致草地荒漠化加剧。     

Integrated assessment model of water resources constraint intensity on urbanization in arid area

Water has become a key restricting factor of the urbanization process in developing arid areas. Based on qualitative and quantitative methods, we constructed an integrated indicator system to assess the status of water resources and urbanization system in arid area, and established an AHP model reformed by entropy technology to evaluate the temporal and spatial variations of water resources constraint intensity on urbanization. This model is applied to the Hexi Corridor, a typical arid area in NW China. Results show that, water resources constraint intensity on urbanization in the Hexi Corridor is bigger in the east and smaller in the west. It has changed from the less strong constraint type into the strong constraint type from 1985 to 2005, yet it decreased appreciably in recent years. At present, most areas in the Hexi Corridor belong to the less strong or strong constraint type. Through rational adjustment of water resources and urbanization system, the Hexi Corridor can still promote water resources sustainable utilization and accelerate the urbanization process. This study suggests that the integrated assessment model of water resources constraint intensity on urbanization is an effective method to analyze the conflicts between water resources and urbanization system in arid area.