秦岭南北地区光合有效辐射时空变化及突变特征

基于秦岭南北地区47个气象站1960-2011年的逐日气象数据,通过Angstrom方程和Penman-Monteith公式计算了各站点的光合有效辐射(PAR),并借助Spline空间插值、Pettitt突变点检验和相关分析等手段对PAR的空间分布、时空演变、突变特征及其可能成因进行了分析。结果表明:① 秦岭南北地区PAR的时间和空间分布特征明显,在空间上呈北高南低的分布格局;在季节分布上,夏季、春季、秋季、冬季依次减小。② 52年间,该地区年PAR整体呈显著下降趋势,下降速率由南向北,由东向西递减;时间变化方面,春季PAR呈现不显著的上升趋势,其余季节均呈下降趋势,夏季减小最快,其次为冬季,秋季最小。③ 该地区89%的站点年PAR存在突变,突变站点中的85%发生于1979-1983年间;夏季89%的站点发生突变,突变站点中的90%发生于1979-1983年间;冬季68%的站点发生突变,但突变时间同步性和一致性较差;春季和秋季突变现象不甚明显。④ 气候变化(风速下降)、城市化进程加快以及工业生产导致的气溶胶增多是导致PAR显著下降的主要原因,而火山爆发引发的气溶胶增加则是PAR波动的主要原因。     

近50年环青海湖高寒地区和环鄱阳湖湿润地区潜在蒸散变化比较分析

选择地理位置和气候环境差异较大的环青海湖地区和环鄱阳湖地区,利用Penman-Monteith公式计算两地区近50年潜在蒸散,并分析其时空变化规律,提取影响潜在蒸散的主要气候因子,探讨两地区的气候特征差异。结果表明：近50年来,环鄱阳湖地区潜在蒸散年总量呈现逐年减少的趋势,倾向率达到-2.2 mm·a-1,环青海湖地区潜在蒸散年总量未呈现明显的变化特征,倾向率为-0.02 mm·a-1;两地区潜在蒸散年总量在空间分布上具有明显差异。在影响潜在蒸散的各主要气象因素中,日照时数、温度、风速与潜在蒸散呈正相关关系,水汽压与潜在蒸散表现为负相关关系,不同地区各气象要素对潜在蒸散的贡献大小不同,主要的影响因子是温度,其次是风速;但在局部可能出现其他气象因子的综合作用大于温度对潜在蒸散变化的影响的情况。     

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.     

“蒸发悖论”在黄河流域的探讨

利用黄河流域72个气象站点1960-2010年的气象资料,系统分析了过去51年间气温、降水量以及潜在蒸散量的变化趋势,研究了气温、降水量与潜在蒸散量之间的长期变化趋势关系,对影响潜在蒸散量下降的主要因子进行了探讨,重点对黄河流域是否存在“蒸发悖论”进行验证.研究结果表明:(1)过去51年间,黄河流域内气温增加显著、潜在蒸散量呈下降趋势,总体上存在“蒸发悖论”;(2)“蒸发悖论”具有空间上和时间上的不一致性,随着气温增加,春、夏、冬三季潜在蒸散量呈减少趋势,减少区域主要集中于山西、河南大部分区域以及甘肃、宁夏、内蒙古、陕西等少部分区域;时间上主要表现在1960-1979年潜在蒸散量变化趋势不明显,1980-2010年气温与潜在蒸散量变化趋势在空间分布上的逆向关系更加明显;(3)过去51年间,降水量无论是年际还是夏、秋季变化趋势都不明显,降水量与潜在蒸散量时空变化分布上大体呈现逆向变化关系;(4)从气象要素变化对潜在蒸散量变化的贡献率来看,近51年来风速的明显减小是导致黄河流域潜在蒸散量减少的主导因素.     

秦岭南北日照时数时空变化及突变特征

根据秦岭南北47个气象站1960-2011年逐月数据,采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区日照时数的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均日照时数为1 838.7 h,空间分布呈东北向西南递减格局,按各分区日照长短排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季日照时数分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季,四季均以秦岭以北的日照时数最大。（2）近52 a各区年日照时数变化趋势较为一致,绝大部分站点呈下降趋势。下降的站点占本区站点总数的比例排序为巴巫谷地>汉水流域>秦岭以北>秦岭南坡,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北日照下降更明显。春季47%的站点呈上升趋势,显著上升的站点集中于中部地区;夏季98%的站点呈显著下降趋势;秋季和冬季变化特征及其空间分布无明显规律。（3）年尺度、春季和夏季突变年份集中于1978-1981年间,秋季的突变特征不甚明显,突变年份和空间分布无明显规律性可言,冬季日照时数突变年份同步性和一致性较差。（4）绝大部分站点日照时数与风速、最高气温、平均气温呈正相关关系,与降水和相对湿度呈负相关关系,与最低气温关系不明显。     

近40 a江河源区潜在蒸散量变化特征及影响因子分析

 利用1966—2005年江河源区8个气象站的逐月气候资料,采用Penman-Monteith公式,对源区近40 a潜在蒸散量的时空分布特征和变化趋势进行了分析,并对造成潜在蒸散量变化的主要气候影响因子进行了探讨。结果表明:①江河源区年潜在蒸散量平均为977 mm,高值区位于西北部,低值区位于东南部;潜在蒸散量在空间上可以划分为源区北部、长江源区南部和黄河源区南部3个不同的区域;②近40 a来,江河源区年及四季潜在蒸散量均呈减少趋势,且长江源区南部比其他区域下降显著,夏季比其他季节下降显著,年潜在蒸散量的变化主要以21 a左右和7 a左右的周期振荡为主,且在1985年左右发生均值突变;③源区年和四季潜在蒸散量与风速、净辐射和饱和差关系密切,40 a来风速的明显减小是导致源区潜在蒸散量减小的主要原因。     

1981～2010年陕西潜在蒸散量时空特征及其对气候因子的响应

基于1981~2010年陕西地区16个气象站观测日值数据,通过联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量,并以Mann-Kendall突变检验、Sen趋势度以及小波分析潜在蒸散量的时空变化特征,同时利用多元回归分析气候因子对其影响强度。结果表明:1 1981~2010年潜在蒸散量呈上升趋势,增速约为3.1 mm/a,没有通过0.05显著水平检验,呈"弱减-强增-减"变化波动。2研究区潜在蒸散量存在2 a、5a、8 a、22 a、32 a左右的震荡周期,震荡能量最大是32 a,其次是22 a。在1992年左右出现一次明显的突变,刚好是震荡能量最大32 a周期上发生波动。3纬度跨度大和地形复杂使得陕西地区潜在蒸散量空间差异明显。多年平均潜在蒸散量在166.9~1 367.5 mm之间,其中秦巴山一带潜在蒸散量值偏高,其次是陕北地区,关中平原潜在蒸散量值最低。变化趋势呈南北递减,陕南地区潜在蒸散量呈明显的增加趋势,关中地区呈增加趋势,陕北地区呈减少趋势。4 HURST指数分布沿东西向递减,其中在0.4~0.5之间占整个研究区的77.11%,说明大部分地区未来潜在蒸散量变化将与过去变化呈弱的反相持续性变化。5潜在蒸散量有明显的季节差异,夏季和春季变化最明显,其次是秋季和冬季,其中夏季贡献占主导,其次是春季,贡献最少的是秋季和冬季。6平均气温、相对湿度和风速对潜在蒸散量的影响较大,其中平均气温的作用最大且呈正影响,其次是相对湿度的影响,但对潜在蒸散量呈负作用。而日照时数和平均气压对潜在蒸散呈弱的正作用。     

基于台站和MOD16数据的山东省蒸散及潜在蒸散时空变化

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于Penman-Monteith公式,利用MODIS全球蒸散发产品(MOD16)及气象站点的蒸发皿观测数据,先对数据精度进行评价,再从空间和时间两个尺度上对数据进行统计分析,系统阐释了2000-2014年山东省地表蒸散(ET)及潜在蒸散(PET)的时空分布特征及其与气象因子的相关性。主要结论为：①山东省不同区域蒸散分布差异明显,地表植被对ET的月际变化趋势有重要影响;②山东省ET及PET年际波动不大,全省ET均值为1529 mm,PET均值为2178 mm,年均ET与PET相对较大的差值说明该省整体相对缺水。③ET及PET的时空变化与诸多气象因子相关,其中与降水及温度的关系最为密切。     

博斯腾湖流域潜在蒸散发时空演变及归因分析

本研究采用博斯腾湖流域1970—2014年的气象站点数据及Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发（ET0），对比分析了流域山区和平原区ET0的时空变化及对主要气象因子的不同影响。结果表明：1）在年际尺度上，山区ET0在1970—2000年整体呈波动下降的趋势（P<0.01），2000年开始，ET0呈现略微上升的趋势；平原区ET0在1970—1993年间以-77 mm/10a的速率呈减小的趋势（P<0.01），1993年之后逆转为以83.8 mm/10a的速率呈上升趋势（P<0.01），平原区的变化明显强于山区。2）季节上呈现夏季为流域ET0最高的季节，是年变化的主要贡献者；而变化趋势则表现为平原区春季和夏季ET0大于山区，秋季和冬季略小于山区。3）ET0变化对净辐射和风速最为敏感，同时，山区净辐射和风速对ET0变化的贡献率最大，平原区影响ET0变化的主导因素是风速，风速对ET0的贡献率均超过50%。     

基于SEBAL模型的疏勒河流域蒸散发估算与灌溉效率评价

我国西北干旱区内陆河流域水资源匮乏,水资源利用主要用于农业生产,准确估算内陆河流域蒸散发与农业灌溉效率,对研究内陆河流域气候变化和水资源合理利用具有重要作用。利用基于地表能量平衡方程的SEBAL模型,对2017—2018年疏勒河流域蒸散量进行定量估算与时空分布特征分析,并结合降水量与净灌溉水量数据,对疏勒河流域昌马灌区的年内灌溉水有效利用系数进行估算。结果表明：（1） 疏勒河流域2017—2018年日均ET呈单峰变化趋势,最大值为6月的5. 03 mm·d^–1,最小值为12月的0. 55 mm·d^–1,并存在明显的空间分布差异。（2） 疏勒河流域四季ET差异显著,夏季ET达到最高的201. 83 mm,春秋次之,冬季最低为53. 92 mm;ET由东南向西北逐渐减小,流域上游ET明显高于中下游地区。（3） 昌马灌区各灌溉时段不同的灌溉水量造成了各灌季蒸散量的差异,灌区ET高值区主要分布在中部与东南部,低值区主要分布在西北部和灌区边缘。（4） 昌马灌区年内灌溉水有效利用系数呈下降趋势,其中春灌、夏灌、秋灌和冬灌分别为0. 76、0. 71、0. 69和0. 55,年均灌溉水有效利用系数为0. 67。     

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。     

基于SPEI和SDI指数的云南红河流域气象水文干旱演变分析

本文基于红河流域43个气象站1961-2012年逐月降水、气温数据以及干支流2个水文站1956-2013年逐月流量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI)分析流域气象水文干旱的演变特征,并探讨水文干旱对气象干旱的响应。结果表明：①1961-2012年期间,流域总体上表现出干旱化的趋势,季节变化上春季有变湿的趋势,而夏、秋、冬三季有变干的趋势,但趋势并不显著。干旱频率季节空间分布差异较大,春旱和冬旱发生频率较高。从干旱范围来看,春旱范围呈缩小的趋势,夏旱、秋旱和冬旱范围表现出不同程度的增大趋势;②1956-2013年期间,流域水文干旱表现出加剧的趋势,其中1958-1963、1975-1982、1987-1993、2003-2006和2009-2013年为水文干旱多发期,近10年来频率明显增加;③流域水文干旱滞后于气象干旱1~8个月,气象和水文干旱事件的干旱历时、严重程度和强度之间具有紧密的相关性,流域气象干旱是水文干旱的主要驱动力。     

2000-2012年陕甘宁黄土高原区地表蒸散时空分布及影响因素

分析陕甘宁黄土高原区地表蒸散变化特征及其影响因素,可以为区域水资源规划、生态环境改善提供依据。本文利用MOD16蒸散数据,统计分析了陕甘宁黄土高原区2000-2012年地表实际蒸散量的时空变化特征,并结合国家气象站点观测数据和基于像元的相关分析法探讨了其影响因素。结果表明:(1) 2000-2002年蒸散量迅速上升,在2003年达到最高值378.6 mm, 2003-2006年蒸散量呈下降趋势,2006年之后蒸散量呈现缓慢上升趋势。(2) 近13年来,陕甘宁黄土高原区多年平均蒸散量具有明显的空间差异,蒸散量自西北至东南递增,最南部的六盘山、子午岭、黄龙山地是3个主要的高值区;年蒸散量以夏季最多,其次是春季,秋季和冬季最少,且季节蒸散的分布与年蒸散的空间分布格局基本一致。(3) 陕甘宁黄土高原区蒸散量草地和耕地的贡献率最高,密灌丛、疏灌丛次之,常绿针叶林、森林草原贡献率则较小。(4) 陕甘宁黄土高原区动力因素对地表蒸散量影响以正相关为主,风速对该区影响较大;热力因素对地表蒸散量影响以负相关为主,其中气温与蒸散在空间上呈负相关的区域较大,日照时数与蒸散在空间上的负相关区域的面积次之;水分条件(降水量、相对湿度)对蒸散的影响也以正相关为主。     

塔克拉玛干沙漠地表潜热时空特征分析

利用1979年3月至2004年2月月平均的NCEP/DOE再分析地表潜热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季潜热基本气候特征的基础上,通过EOF方法,对沙漠地表潜热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：①沙漠地区夏季潜热最大,春季和秋季次之,冬季最小;靠近山区的沙漠西部、西北部地区四季明显大于中、东部地区。②根据四季地表潜热距平场的EOF分析,该区潜热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北—东南差异型三种常见的分布模态。③25 a期间,塔克拉玛干沙漠地表潜热在第一空间尺度上四季都有不同程度增强的趋势;在第二空间尺度上,春季沙漠北部、西北部有减弱的趋势,南部、东南部有增强的趋势,而冬、夏、秋季变化趋势不是很大。     

中国气候变化敏感区降水量区域对比——以黑龙江、新疆和西藏三省区为例

近40年来全球气候变化研究已经是当今自然科学重大课题之一,中国的区域响应也日渐引人关注.依据黑龙江、新疆、西藏三省区93个国家基准或基本气象站1961-2008年间的日降水数据,就中国气候变化敏感区降水变化过程和波动特征进行了对比分析.①年降水量上,黑龙江微弱减少,新疆增多、西藏明显增多,特别是1995年以来其趋势更加...     

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。     

1961～2015年雅鲁藏布江流域风蚀气候侵蚀力变化

根据雅鲁藏布江流域13个气象站观测资料,利用联合国粮农组织给出的公式计算雅鲁藏布江流域风蚀气候因子指数值,分析雅江风蚀气候侵蚀力基本特征。结果表明,雅江流域风蚀气候因子指数分布范围为4.2~31.9,平均值为14.7。从空间分布来看,风蚀气候因子指数由西向东呈减小趋势,西部可达40,东部加查-米林段降到了5左右。风蚀气候因子指数具有显著的季节变化,春季最大为8.5,冬季次之为5.2,夏季、秋季都很小。雅江流域风蚀气候因子指数年、春季、秋季、冬季下降趋势显著,夏季上升趋势不显著。通过Mann-Kendall（M-K）检验分析可知,风蚀气候因子指数在1987年发生突变。     

近54a蒙古高原降水变化趋势及区域分异特征

近半个世纪，有关全球气候的话题一直是科学界争论的焦点，拥有世界最大温带草原的蒙古高原降水变化是属于全球变化问题，又是其脆弱环境变化的最主要驱动因子之一。通过利用蒙古高原1961—2014年136个气象站点的月降水量数据，采用Sen’ s斜率法、Mann-Kendall趋势检验法和空间地统计方法，研究了该地区近54 a降水要素基本气候特征及其时空变化规律。结果表明：（1）近54 a蒙古高原年降水量呈减少趋势，趋势为-2.30 mm·（10 a）^-1（P＞0.05），整体上年降水量东南及西北显著减少，东北及中南明显增加（2）夏季和秋季降水量呈减少趋势，趋势分别为-5.75 mm·（10 a）^-1和-0.42 mm·（10 a）^-1（P＞0.05）；春季和冬季降水量呈显著增加趋势，趋势分别为1.95 mm·（10 a）^-1和0.50 mm·（10 a）^-1（P<0.05）；季节降水量出现正负距平的年份和周期有所不同。（3）春季和冬季降水量呈增加趋势的站点居多，占全部站点的89.0%和84.6%，主要分布于高原东北部和中南部地区；夏季和秋季降水量呈减少趋势的站点居多，占全部站点的80.1%和57.4%，主要分布于高原东南部和西北部地区。为准确评估蒙古高原气候变化以及合理提出生态环境决策提供科学参考。     

近50 a新疆气温精细化时空变化分析

利用新疆93个气象站1961-2010年的逐月平均气温资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall检测以及基于ArcGIS的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年平均气温的变化趋势、突变特征以及各气温要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布进行了分析。结果表明：（1）新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温的空间分布总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的格局。（2）在全球变暖背景下,1961-2010年新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温分别以0.24 ℃/10 a、0.21 ℃/10 a、0.39 ℃/10 a、0.49 ℃/10 a和0.33℃/10 a的倾向率呈显著的上升趋势,并分别于2004年、1997年、1995年、1985年和1994年发生了突变性的上升,突变后较突变前,各季和年平均气温分别升高了1.5 ℃、0.8 ℃、1.2 ℃、1.6 ℃和1.0 ℃,但气温上升幅度具有明显的区域性差异,其空间分布总体呈现“北疆大,南疆小”的格局。     

塔克拉玛干地区近四十年来的干湿变化

本文利用塔克玛干,周围山区、及相邻地区的４８个气象站近４０年的降水资料,分析塔克拉玛干地区年与四季干湿变化的阶段与周期,与与周围山区及相邻地区进行相关性分析。