中国不同等级高温热浪的时空分布特征及趋势

针对近年来中国区域高温热浪日数日趋增加的问题,利用1961—2013年中国区域719个基准站逐日气温数据,并根据持续时间将高温热浪分为弱、中强、强3种等级,对比分析3种不同等级高温热浪发生频次、起始及结束时间的变化特征及区域差异。结果表明:在分析时段,中国区域整体平均高温日数呈现显著的先减后增的变化趋势,转折点为1993年。高温日数变化趋势存在显著区域差异,其中西南、华南地区的高温热浪增速最快,趋势系数均通过95%显著性检验;3种等级高温热浪所发生的区域不同,其中,弱高温热浪主要发生在中国西北、华中地区,强高温热浪主要分布在华南、西南地区,且3种等级的高温热浪发生频次均呈上升趋势。从发生的起始时间看,弱高温热浪开始日期最早,平均开始于每年的7月3日,而中强和强高温热浪开始时间相近,分别为7月13日和7月14日;从区域上来看,3种等级高温热浪均最早在西南爆发,而华中、华东、华南地区爆发最晚。除西南地区外,3种等级高温热浪的起始时间呈提前趋势,而7个区域结束日期的变化趋势存在南北差异:30°N以南地区弱、中强高温热浪结束日期均呈推后趋势,强高温热浪结束日期在30°~35°N地区显著推后,而在北方呈提前趋势。     

新疆额尔齐斯河南湾水文站开河规律探讨及武开河成因分析

1997年3月29日额尔齐斯河南湾水文站发生了有记录资料（1985年12月至今）以来唯一一次特殊“武开河”解冻冰情现象,冰情极其特殊且影响后果严重,有必要全面分析其特殊冰情现象、特征及其影响因素。利用“1997·3·29”推冰前后的实测冰情、气温、水位等资料,对特殊“武开河”推冰现象、特征及其主要影响因素进行分析,结果显示：相较于其他年份解冻期气温缓慢稳定上升,这次“武开河”推冰现象发生前气温偏低;受气温转正时间短,气温偏低和冰厚较厚因素制约,“武开河”冰情发生前整个河流断面无推冰迹象,岸边无融冰,只有冰上流水现象;上游开河略早,来水量增加迅猛。“武开河”发生与最大冰厚间无必然因果关系,但上游来水量的急剧增加,水位快速上涨对于“武开河”解冻冰情现象的发生起了决定性作用。新疆阿勒泰地区发生冰凌溃坝型洪水的风险较低,对冰凌灾害的研究与预防方面应主要加强对推冰现象及过程的研究与预警方面。     

利用被动微波探测青海湖湖冰物候变化特征

湖冰物候是气候变化的敏感因子,不仅能反映区域气候变化特征,还可以反映区域气候与湖泊相互作用。利用长时间序列（1978—2018年）被动微波遥感18 GHz和19 GHz亮度温度数据、MODIS数据（2000—2018年）、实测湖冰厚度数据（1983—2018年）和气温、风速、降水（雪）数据（1961—2018年）,分析青海湖湖冰变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：青海湖流域呈现显著的变暖趋势（1961—2018年）,气温上升2.85 ℃,在这种气候条件下,青海湖湖冰封冻日推迟（0.23 d·a^-1）,消融日呈现明显的提前趋势（0.33 d·a^-1）,湖冰封冻期天数明显减少,减少速率为0.57 d·a^-1;同时,湖冰厚度以0.29 cm·a^-1的速率减薄。此外,总结归纳了青海湖冻结-融化空间特征,青海湖主要由东部海晏湾地区开始冻结,从西部黑马河等地区开始消融,冻结和消融过程存在空间差异。通过分析湖冰冻融特征和气候因子关系发现,青海湖流域冬季气温是影响青海湖湖冰物候变化的主要因素,同时风速和降水（雪）也是影响湖冰发育和消融的重要因素。     

唐古拉山地区第四纪冰川作用与冰川特征

自中更新世以来,唐古拉山地区发生过3次更新世冰川作用(即昆仑冰期、倒数第二次冰期和末次错冰期)和2次全新世晚期冰进(即新冰期和小冰期冰进).昆仑冰期(最大冰期)发生在中更新世早期(0.80～0.60MaBP),不仅是本区最早的一次冰期,而且也是冰川规模最大的一次冰期,当时的冰川规模比现代冰川大16～18倍;倒数第二次冰期发生在中更新世晚期(0.30～0.135MaBP),比现代冰川大13～15倍;末次冰期发生在晚更新世晚期,应分为末次冰期早冰阶(75.0～58.0kaBP)和晚冰阶(32.0～15.0kaBP,23.0kaBP时达到极盛),但在唐古拉山地区截止目前还未找到早冰阶的冰川遗迹,因此,只对末次冰期的晚冰阶(LMG)进行了探讨.LMG时,冰川规模比现代冰川大10倍;新冰期发生在全新世高温期后,冰碛物的¹⁴C测年为(3540±160)aBP,冰川规模略大于现代冰川;小冰期发生在15～1世纪,冰川规模已接近于现代冰川.由于青藏高原的上升,对高原腹部地区引起的干旱化过程和水分严重不足,使唐古拉山地区的冰川自昆仑冰期以来,冰川规模一次比一次明显的减小.     

华南南华系年代地层学研究进展

华南南华系对应于国际上的成冰系,关于其沉积时限长期存在争议。近十余年来,通过高精度锆石U-Pb定年,已经基本敲定南华系的重要时间节点。长安组底界年龄被限定在ca. 717 Ma,莲沱组顶部沉积时间被限定在ca. 714 Ma。长安冰期中期暂时冰退的时间被限定在ca. 690 Ma,冰期终止时间限定在ca. 659 Ma。小行星撞击地球可能导致了长安冰期中期的暂时冰退,这期间形成的风暴沉积构造和丘状交错层理可以提供最直接的沉积学证据。结合世界其它地区报道的年龄,斯图特（长安）冰期的起止时间限定在了717～659 Ma。马力诺（南沱）冰期的启动时间被大致限定为649 Ma,终止时间被限定在ca. 635 Ma。结合世界其它地区年龄数据,马力诺冰期的启动时间可限定在649～639 Ma。随着后续工作的深入,马力诺冰期的启动时间范围应会被进一步缩小。华南南华系沉积时限的准确厘定对于理解全球成冰纪地质-生物-环境事件具有重要意义。马力诺冰期持续时间约14 Myr,远远小于长安冰期的持续时间（约58 Myr）。冰期末期大规模岩浆作用是导致这两次冰期持续时间不同的直接原因。通过模拟计算发现,扬子北缘...     

新疆北部积雪开始和结束时间的特征分析

基于1961-2006年全疆32个测雪站的逐日积雪深度资料,分析了北疆区域积雪开始和结束时间的气候分布和时间变化特征.结果表明:积雪开始和结束时间存在明显的区域差异,这种差异主要是由地形高度变化引起的.积雪开始时间以12a和6a左右的周期振荡为主,积雪结束时间则以5a和8a左右的周期振荡为主.在不同海拔,积雪开始时间均呈偏晚趋势,积雪结束时间在较低海拔地区(≤1000m)呈偏晚趋势,而在较高海拔地区(1001～2000m)呈偏早趋势.积雪开始时间相对结束时间的趋势变化更为显著.积雪开始和结束时间和海拔关系密切,积雪开始时间随海拔升高而提前,积雪结束时间则随海拔升高而推迟.     

近20年气候变暖对北京时令旅游的影响--以北京市植物园桃花节为例

北京植物园桃花节是赏花专题时令旅游的典型代表,以近20年植物园桃花节的起讫时间、持续时间及相关气温、物候期等数据为依据,探讨了气候变暖对时令旅游的影响。结果表明：1994年前后桃花节开始日期存在着显著的均值差异,后一时段比前一时段约提前6天,植物园桃花节的开始日期在总体上响应了以山桃始花为代表的北京春季物候提前的变化趋势。同时,桃花节开始日期与上年山桃始花日期、上年年均温度存在显著相关性,反映人们对桃花节的决策是参照上一年的物候现象做出的,相对于气候年际波动存在1年的滞后。桃花节结束日期受人为因素影响较大,但总的来说气候变暖有利于桃花节持续日数的延长。此外,桃花节响应气候变化的滞后性,使得气候波动容易引起时令旅游产品的不稳定,不利于时令旅游的经济效益和社会效益。     

基于Sentinel-1时间序列的河冰表面物候提取研究

利用遥感技术识别河冰物候信息,能有效地评估河冰生长趋势,提高冰情信息化管理水平。以黄河内蒙古段为例,基于Sentinel-1时间序列遥感影像,综合曲线斜率法与动态阈值法提取了近5年（2015—2020年）黄河内蒙古段海勃湾库尾、三盛公闸下河段、三湖河口河段、头道拐河段以及万家寨库尾5个子段河冰物候（初冰日、完全冻结日、开始消融日、完全消融日）并分析其变化特征。结果表明：5个子河段初冰日和完全消融日的最优提取阈值分别为0.1、0.2、0.1、0.05以及0.05倍的Logistic曲线上下限差,识别偏差在3日以内;完全冻结日和开始消融日出现在Logistic曲线斜率最大（最小）值处,识别偏差在5日以内;5段近5年初冰日呈偏晚趋势,变化速率分别为1.4 d·a^-1、1.0 d·a^-1、0.8 d·a^-1、0.2 d·a^-1及0.4 d·a^-1;海勃湾库尾和头道拐河段从初冰日至完全冻结日的横向冻结速率正以0.2 d·a^-1和1.4 d·a^-1逐年增加,而巴彦高勒河段和万家寨库尾区以1.4 d·a^-1和1.0 d·a^-1逐年减少,三盛公闸下河段基本保持不变。研究成果可为冰凌洪水预测及河岸堤防修建提供科学依据。     

德国西部生长季节的一次趋势转折

近年的研究指出 ,北半球植被的生长季节正在逐渐延长。这一根据大气二氧化碳浓度季节变化、陆地年平均气温和卫星遥感数据的推断 ,尚有待于利用对地面植被的实际观测资料予以检验。由于植物物候现象如开花、展叶、叶变秋色和落叶等客观地描述了陆地植被的季节性生长状况 ,所以 ,利用树木的物候发生期便可确定生长季节的开始与结束时间。文中分析了德国西部 10个自然区域近 30年来物候生长季节长度的时间波动 ,发现在 2 0世纪 70年代中期存在着一次趋势转折 ,从而表明 ,有关近几十年来北半球高纬地区植被生长季节在逐渐延长的结论 ,并不能代表德国西部的实际情况。进一步的研究显示 ,生长季节时间序列与指示其开始的春季物候发生期时间序列呈负相关关系 ,而与 1月或 2月气温时间序列呈正相关关系 ,由此推断 ,春季物候发生期与气温的变化可以作为检测生长季节长度波动的早期征兆。     

亚洲高山区积雪物候时空动态及其对气候变化的响应

以亚洲高山区为研究区,在对2000—2020年逐日MODIS积雪产品进行去云处理的基础上提取了每一水文年的积雪日数（snow-covered days, SCD）、积雪开始日期（snow onset date, SOD）、积雪结束日期（snow end date, SED）和积雪持续日数（snow duration days, SDD）等积雪物候参数,并分析了积雪物候时空动态特征及其与气候变化的响应关系。结果表明：亚洲高山区积雪物候空间差异较大,并呈现出主要受海拔影响的垂直地带性分布规律。研究区SED主要集中在3—6月,在低海拔区SED出现在3月份及以前,而高海拔山区则推迟到6月份及以后;SOD主要集中在9—12月,高海拔山脉及高纬度地区的SOD出现较早,而低海拔区的SOD多出现在11月及以后。近20年,研究区SDD主要呈缩短趋势,在13.5%的区域呈显著缩短,而仅7.4%的区域为显著延长;SED主要呈提前趋势,在15.8%的区域显著提前,而仅8.8%的区域为显著推迟;SOD主要呈推迟趋势,在11.4%的区域表现为显著推迟,在8.2%的区域为显著提前。亚洲高山区积雪物候年际变化对气候变化的响应关系明显,积雪累积期气温是影响SOD年际变化的主导因子,而融雪期气温是影响SED年际变化的主导因子;气温的上升,导致了SOD的推迟、SED的提前和SDD的缩短。     

基于遥感影像分析1989—2019年黄河内蒙古段河冰时空变化

获取河冰时空分布信息对黄河流域防凌减灾工作及沿岸地区可持续发展具有重要意义。收集黄河内蒙古段1989—2019年冬季河冰遥感影像数据;提出了归一化未封冻水体指数（NDUWI）用以剥离被归一化雪指数（NDSI）误分为河冰的水体像元,确定了该指数划分河冰、水体像元的阈值,并利用NDUWI结合NDSI的方法提取河冰信息进而分析河冰时空分布及变化特征,探讨了海勃湾水库调度及河床演变对河冰分布的影响。结果表明：黄河内蒙古段河冰主要分布在研究区中游（巴彦高勒—三湖河口）。1989年以来,研究区内河冰经历“平稳期”（1989—1997年）、“扩张期”（1998—2000年）、“萎缩期”（2001—2019年）3个阶段,其中2000年出现河冰面积峰值,并于2019年减小至最小。各子段中,海勃湾至巴彦高勒（R1段）2015年前河冰分布稳定,2015年起受海勃湾水库建成影响,河冰面积大幅萎缩;巴彦高勒至头道拐（R2~R4段）河冰面积变化特征大体与全段变化相同。空间上,2015年后R1段以纵向萎缩为主,巴彦高勒至三湖河口（R2段）左岸河冰萎缩,右岸河冰堆积仍有偎堤风险;三湖河口至包头（R3）段全段河冰漫滩现象严重,2016年起得以缓解;包头至头道拐（R4）段以局部漫滩为主,2016年开始以主槽封冻为主。上游海勃湾水库建成后的常规运用可有效减小下游黄河内蒙古段的河冰漫滩现象。研究成果可为黄河内蒙古段水库防凌调度及堤防安全隐患排查提供参考。     

松花江白山河段冰情数值计算及分析

根据水动力学、河流动力学、热力学、河冰水力学及固体力学等原理,针对松花江上游白山河段具体特征,建立了河冰数学模型,并应用有限差分计算方法,对白山河段冬季冰情演变进行了精确模拟。应用该河段1958-1973年共15年完整的地形、气象、水文、热力、冰情等原型观测资料,分别进行了模型参数率定及冰情数值模拟。研究结果表明:白山河段的封冻首先开始于白山坝址下游4 km的大崴子河段,然后封冻边缘逐渐上溯,最终到达松14断面;计算的白山河段冰花堆积体外形与河床纵剖面呈相似趋势;各种水力及冰情要素的数值计算结果和实测值吻合较好,所建立的数值模型能较好地模拟该河道的冰情。研究结果对东北地区河流冬季冰情研究及冰害防治具有一定的借鉴意义。     

基于水化学特征的长江源区生态水文学研究进展

气候变暖背景下,冰雪、冻土剧烈消融引起的寒区径流成分改变对流域径流演变规律及水循环机制产生了深刻影响。对长江源区各水体水化学特征及其生态水文学研究进行归纳总结,主要进展包括：长江源区的大气降水的水汽来源主要受西风环流和季风环流的控制。冰雪融水的水化学特征受到消融强度、消融持续时间和新雪融水的影响,同时在冰雪融水、积雪以及冰川融水之间可能存在化学离子的交换。冻土层上水受到降水、冰雪融水、地下冰融水等的混合补给,造成水化学特征变化的随机波动。海拔在4 500 m的地区是冻土层上水水化学特征对研究区离子控制源较为敏感的区域。随着海拔高度的增加,降雨直接补给对河水中化学离子的稀释作用逐渐减弱,同时,海拔从4 500 m到5 000 m的降水对河水中离子浓度的稀释效果最大,而在海拔5 000 m以上河水主要受冰雪融水的补给,降水和消融期的变化对河水水化学的影响很小。研究结果为更系统地认知寒区下垫面变化所引起的水文效应提供科学依据,为流域水资源的合理开发利用提供决策依据。     

中国阿尔泰山流域侵蚀速率及其控制因素

流域侵蚀速率的时空变化对于理解活动造山带的地貌演化具有重要意义。以阿尔泰山8个山地流域为研究对象,利用1964—2011年的水文数据,采用河流输沙量法估算了年代际山地流域侵蚀速率。首先确定悬移质、推移质和溶解质对河流输沙量的贡献,然后计算各流域的年代际侵蚀速率,并结合已有研究结果,探讨了阿尔泰山流域侵蚀速率的时空特征及其控制因素。结果表明：阿尔泰山8个山地流域的平均侵蚀速率为0.03 mm·a^-1,其中乌伦古河山地流域侵蚀速率最小（0.01 mm·a^-1）,额尔齐斯河支流克兰河山地流域侵蚀速率最大（0.05 mm·a^-1）。进一步对侵蚀速率与气候、地形、岩性、构造和植被等因素进行相关分析,发现流域侵蚀速率与地形因子（流域面积、地形起伏度）和气候因子（径流深度、平均温度）的相关性较强,表明这些因素可能对阿尔泰山山地流域侵蚀起主要影响。与阿尔泰山百万年尺度的剥蚀速率（0.07~0.3 mm·a^-1）相比,研究时段内的流域侵蚀速率偏低,这表明中亚地区晚新生代持续的干旱气候可能制约了阿尔泰山地表侵蚀。     

三峡工程大江截流水文泥沙监测规划

鉴于三峡工程大江截流是一项复杂的系统工程,具有水深大,流量大,抛投量大和截流期不断航等显著特点。水文泥沙监测作为其重要的组成部分,监测导流与截流过程中水流泥沙和水下地形的变化,为截流设计优化,调整施工方案与措施等提供科学的决策依据,同时也为导流明渠分流与通航,围堰度汛,截流水力学试验研究及水文预报,水文分析计算等提供水文原型观测资料。本文介绍了水文泥沙监测的目的、任务和水文数据采集,传输,处理与信     

新疆冰川近期变化及其对水资源的影响研究

新疆的冰川水资源居全国第一,在新疆水资源构成和河川径流调节方面占有重要地位。最近30多年来,随着气温升高,冰川出现了剧烈的消融退缩,冰川融水径流量普遍增加,并对气温的依赖性增强。文章基于最新冰川观测研究资料,阐述新疆冰川的近期变化,分析对水资源的影响。研究表明,所研究的1800条冰川,在过去26～44年间,总面积缩小了11.7％,平均每条冰川缩小0.243km2,末端退缩速率5.8m/a。冰川在不同区域的缩小比率为8.8％～34.2％,单条冰川的平均缩小量为0.092～0.415km²,末端平均后退量为 3.5～10.5m/a。由于新疆各流域中冰川的分布、变化特征,以及融水所占河川径流的比例不同,因此,未来气候变化对新疆各个区域水资源的影响程度和表现形式是不同的。分析表明,在塔里木河流域,冰川水资源具有举足轻重的作用,但是,一旦冰川消融殆尽,对该地区将产生灾难性影响,现今该区冰川消融正盛,估计在今后30～50年,只要保持升温,冰川融水量仍会维持。未来20～40年,天山北麓水系中,1km²左右的小冰川趋于消失,大于5km²冰川消融强烈,因此,以小冰川居多的河流受冰川变化的影响较大。东疆盆地水系中的冰川数量少,并处在加速消融状态,河川径流对冰川的依赖性强,冰川的变化已经对水资源量及年内分配产生影响,水资源已经处在不断恶化之中。对于伊犁河与额尔齐斯河流域,未来冰川变化对水资源的影响在数量上可能有限,但会大大削弱冰川融水径流的调节功能。而气候变化对积雪水资源的影响和可能造成的后果应该予以特别关注。     

黑龙江呼玛段炸药破冰试验研究

黑龙江几乎每年开河期都有不同程度的冰坝发生, 由此引发的洪水泛滥给人们生命财产带来了巨大损失, 而防凌爆破是预防冰坝发生的主要手段之一。为了确保开河期间不发生因冰坝造成的凌汛灾害, 2018年开河前在黑龙江呼玛段实施防凌爆破。通过冰厚、 水深同步测量的冰水情数据分析, 找到河道狭窄、 流速缓慢的地方为冰坝潜在发生的位置, 采取针对性的爆破。分析了爆破坑实测直径与炸药用量、 冰厚、 水深间的关系, 并将爆破后呼玛段测量数据带入本项目组提出的爆破坑半径计算新公式中, 计算值和实测值较为接近, 可为北方高寒区河流冰下爆破提供参考。