辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征

辽宁西部(简称辽西)是气候及生态环境脆弱区,因其特殊性使之成为相关科研人员关注的焦点,在全球气候变暖背景下增温显著的辽西地区气候及地表干湿气候界线如何变化是本文研究的问题。应用1961—2004年辽宁省内52个气象站的温度、降水、湿度、风、日照等气候资料,分析了辽西近50 a来的气候变化特点,采用改进的Penman模型计算潜在蒸发量,讨论了其时空代表性及分布特征;进一步计算了干燥度指数,并在10 a代际尺度上详细分析了辽西干湿气候变化特征。研究表明:辽西地区近44 a的总体气候变化趋势是气温升高、降水减少。20世纪60年代以来该区域干湿气候界线波动显著,呈现出整体移动、南北异相波动的特征。干湿气候年代际变化特征为60年代最湿润;70年代北部明显变干,南部不明显;80年代干湿气候存在一次突变,半干旱与半湿润界线明显东移,为最干期;90年代又跳跃性西移,明显变湿,尤其在北部表现更为显著,接近60年代。辽西的气候干湿年代际变化与西太平洋副热带高压和东南季风波动有较好的对应关系。     

黄土高原典型半干旱区水热变化及其土壤水分响应

利用黄土高原典型半干旱代表区68 a(1937-2004年)降水、气温资料和34 a(1971-2004年)土壤湿度资料,研究黄土高原半干旱区水热变化及土壤水分响应。结果表明:黄土高原半干旱区在近70 a中气温以下降为主,3-6月降水存在显著增多趋势,气温、降水倾向具有明显时段差异。干旱年份或少雨时段长周期振荡加强、短周期衰减;相对冷的时期气温振荡周期明显,反之不明显。干旱是该地区土壤的基本气候特征,生长期土壤水分波动式下降,蓄水期土壤水分波动式上升,总体上以下降为主,20世纪70年代中后期土壤水分较好,80年代土壤水分较差,90年代末到21世纪初转好。土壤水分对短期降水变化、降水气温气候变化及短周期振荡都存在明显响应。     

中国北方地区40年来湿润指数和气候干湿带界线的变化

本文研究了中国北方地区 196 1～ 2 0 0 0年 4 0年间气候干湿带界线分布和 10年际变化。 4 0年来中国北方地区 ,在东经 10 0°以东地区 ,半干旱区和半湿润区的分界线不断波动向东推进 ,2 0世纪 90年代比 6 0年代向东和向南扩展 ,半干旱区面积扩大 ,半湿润区面积缩小 ,气候趋向干旱化 ;东经 10 0°以西地区 ,极端干旱区面积在缩小 ,湿润指数有增大趋势。如果把温度和湿润指数相结合 ,东经 10 0°以东的黄淮海区和黄土高原区为持续的干暖型 ;东经 10 0°以西的西北地区 ,则由干暖型向湿暖型转变 :河西走廊和东疆盆地转型的时间发生在 2 0世纪 70年代初 ,北疆山地绿洲荒漠地区转型的时间发生 2 0世纪 80年代中期前后。气候干湿带界线的变化取决于降水和潜在蒸发的变化速率。 4 0年来 ,在东经 10 0°以东地区 ,降水和潜在蒸发都呈下降趋势 ,但降水减少速率大于潜在蒸发下降速率 ;在东经 10 0°以西地区变湿的原因 ,研究认为除了降水有所增加外 ,潜在蒸发也在下降 ,而且潜在蒸发下降速率的绝对值大于降水增加速率。     

毛乌素沙地沙漠化过程及其气候因子驱动分析

通过对20世纪80年代,90年代,2000年3个时期遥感图像解译,分析了毛乌素沙地沙漠化过程及其驱动机制,认为毛乌素沙地近20 a来沙漠化程度有所减轻,植被覆盖有所增加。气候因素和人为因素是导致植被覆盖增加的决定因素,近20 a中该区年际气候变化表现为增温和降水波动,通过多元回归分析确定降水和气温是影响毛乌素沙地植被变化的关键气候因子, 气温升高是促使本研究区植被覆盖增加的主要气候因素,气温升高引起的生长季节的延长和生长加速是研究区NDVI增加的主要原因,即气候变暖促进了该区植被覆盖增加。人为因素的影响表现在20 a来农田和林地的大面积增加。     

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。     

气候变化对青藏高原生态环境的影响评价

根据青藏高原16个气象观测台站有关气温和降水的多年数据,分析了近40年来青藏高原的气候变化特征。结果表明,近40年来青藏高原气候变化的总趋势是气温升高,降水量稍有增加。这种气候波动变化,对高原植被、冰雪水及土地沙化都有较大的影响。据预测到2100年青藏高原气温将上升2～3 6℃,降水量在高原中部和东部增加约0～300mm,而在西南部将减少0～500mm。气候的变化使植被群落发生明显的变化,分布界线向更高的海拔高度迁移。也使高原冰川退缩,但未来冰川不一定消失。     

青藏高原积雪分布与变化特征

本文对青藏高原ＳＭＭＲ修积雪深度、ＮＯＡＡ周积雪面积、地面台站积雪深度进行了分析。结果表明青藏高原东西两侧多雪与腹地少雪形成鲜明对比,高原东部是高原积雪年际变化最显著的地区,它主导了整个高原积雪的年际变化,并且与西部多雪区年际波动呈反位相关系。从６０年代到８０年代积雪年际波动幅度有明显增加趋势,积雪变化具有３年左右准周期。随着全球变暖,青藏高原积雪将会有所增加。     

基于树轮重建的宁夏河东沙地西部公元1899年来年降水量的变化

在分析我国季风区西北缘宁夏河东沙地西部的油松(Pinus tabulaeformis)树木年轮宽度年表与气温降水相关关系基础上,建立了树轮宽度指数与年降水量的转换方程。交叉检验结果表明转换方程比较稳定,重建结果合理可靠。公元1899年来降水量重建结果表明:研究区在20世纪40年代以前,降水变化波动幅度较大,年际间干湿变化明显,20世纪40-80年代间降水波动幅度变小且频率增加,20世纪80年代以后降水变化波动幅度又趋于增大且频率减小;与昌灵山、贺兰山和祁连山东段降水变化对比分析发现河东沙地西部的降水量变化与周边地区气候演变存在一定的同步性;宁夏河东沙地西部20世纪10年代、20世纪20-30年代初期、20世纪末以及2004-2006年的相对干旱时期有利于该区沙漠化范围的扩大,对该区沙漠化治理不利,而20世纪初期、20世纪10年代末期、20世纪30-40年代、20世纪90年代的相对湿润时期在一定程度上减缓了暖干化趋势,有利于沙漠化范围的缩小。周期分析结果表明,宁夏河东沙地西部1899年来降水量变化存在2~4 a、5~7 a和10 a左右变化周期。     

1960 年以来青藏高原气温变化研究进展

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,它对全球气候系统存在显著影响.本文对青藏高原自1960年以来的气温变化特征及其影响因素的研究进行了概述与总结.近50 年来,青藏高原气温明显上升,经历了一个冷期和一个暖期,气温在20 世纪80 年代发生突变,整体呈现前低后高波动上升的趋势;最低气温和最高气温呈不对称的线性增温趋势,最低气温的上升速率要比最高气温快得多;而极端事件频率、强度也有所变化,其中低温事件大大减少,高温事件则明显增加;各类界限温度的积温以及持续日数等生物温度指标也都显著增加.在空间分布上,青藏高原气温呈现出整体一致增暖,并且有西高东低、南北反相的变化形态.影响青藏高原气温变化的因素有很多,主要包括天文因素、高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

基于RS和GIS的中国西北不同生态类型区生态环境时空变化研究

采用定性与定量相结合的方法,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）支持下,利用1982-2000年的空间分辩率为8 km×8 km的NDVI数据（由NOAA-AVHRR提供）和地面气象资料,联合分析西北不同生态类型区生态环境的变化过程,得出中国西北地区NDVI的年平均值及其历年变化曲线、NDVI年平均值分布图和每隔10 a的差值变化图。由此可以看出,生态环境变化时空特点明显:20世纪80年代生态环境的变化波动不大,90年代以来波动变化明显,而且从1998年以后生态环境总体呈下降趋势;不同生态类型区植被指数年际变化的驱动因子不同,黄土高原区植被指数年际变化与降水量的相关性显著,而青藏高原高寒区与气温的相关性显著,其他分区与降水量和气温的相关性都不显著;生态环境变化的地域差异性明显,西北不同生态类型区中生态环境由好到差依次是陕南-陇南湿润半湿润区、黄土高原区、青藏高原高寒区、干旱区。四个分区1990年比1982年生态环境有所提高,但干旱区退化面积较大,2000年与1990年相比,生态环境都出现不同程度的退化,其中,陕南-陇南湿润半湿润区退化面积最大,其次是黄土高原区。整体生态环境状况不佳,而且近年的退化应该引起重视。     

中国内陆区湖泊沉积所反映的全新世干湿变化

湖泊沉积记录的环境演变是全球变化的重要研究领域之一,通过对中国内陆区中30 个湖泊研究成果的总结和梳理,探讨了全新世以来该地区干湿变化的规律和区域分异。通过降水量结合传统分区方法将中国内陆区分为西北干旱区、东亚季风边缘区和青藏高原区。对每个湖泊样点以500 年为时间间隔,以孢粉为主要干湿指标,综合氧同位素、有机质及碳酸盐等,将湖泊干湿状况划分3 个干湿等级（干旱,半湿润,湿润）,建立区域干湿指数。结果表明,中国内陆不同区域全新世可能经历了不同的干湿变化过程：①西北干旱区基本上是早中全新世干旱,中晚全新世相对湿润,但区域差异明显;②东亚季风边缘区早全新世早期干旱,早全新世晚期和中全新世相对湿润,晚全新世干旱;③青藏高原区的湿润时期主要发生在早中全新世,但是不同地区有所不同。对比分析显示：西北干旱区的干湿变化可能受西风环流控制,但在时间和强度上区域内部差异较明显;东亚季风边缘区可能主要受东亚季风控制;青藏高原地区早中全新世的湿润可能与印度季风的增强相关。     

Dry/wet variation recorded by shrub tree-rings in the central Badain Jaran Desert of northwestern China

The dendrochronological study of shrubs is a new field, particularly with respect to desert areas. Using a dendrochronological perspective, we studied the radial growth and the climatic response model of the common beancaper (Zygophyllum xanthoxylum Maxim) in three sampling sites in the Badain Jaran Desert of northwestern China. The results showed that the radial growth of the common beancaper was primarily affected by precipitation during the pre-growing and growing seasons, especially during July. Variation in wet/drought periods over the last 160 years in the study area was analyzed using a radial growth climatic response model and data on regional chronology. Using decadal time scales, three wet periods were identified in the Badain Jaran Desert: the 1840s to early 1850s, the early 1890s to the 1900s and the late 1970s to the mid-1980s. Similarly, transitions from dry to wet periods over the last 160 years occurred in the late 1850s, mid-1870s, early 1880s, early 1900s, mid-1920s, early 1950s, early and late 1970s and early 1990s. These results are helpful for understanding regional climate change and the desertification process in arid desert regions.     

青海湖周边年代际气候振动及其对青海高原气候变化的响应

利用青海高原1958—2005年常规气象观测资料,统计了青海高原、青海湖周边的降水、气温序列,应用气候诊断方法分析了其年代际的变化规律及其成因。结果表明：青海湖周边1958年以来年度和四季平均气温均呈明显的上升趋势,秋、冬两季和20世纪90年代升温比较明显。降水量除秋季呈减少趋势外,年度和其他季节均呈增加的趋势。60—90年代青海湖周边除70年代冬季、80年代秋季、90年代夏季气候类型与青海高原不一致外,其他年代和季节气候类型均与青海高原完全一致,该区域年代际气候的振动主要是由青海高原自然的气候波动和人类活动引起的。     

基于HadCM3模式的我国主要气候区划界线时空预测研究

气候区域分异规律及其时空演变研究是气候变化研究的核心内容之一。以1951-2014年中国气象数据和基于HadCM3模式的1950-2059年气象模拟数据为数据源来分析中国主要气候区划界线的时空变化趋势。结果表明：我国寒温带界线北移,且速度呈加快趋势;中温带和暖温带的北部界线向北移动,且东段界线的移动趋势较明显;亚热带北部界线已越过秦岭-淮河一线,且其东段北移趋势较明显;热带范围逐渐向北扩张。东北地区由湿润转干燥,达到干湿并存的状态;河西走廊、青藏高原和新疆地区总体上呈转湿趋势,虽北方半干旱区有部分区域转换为干旱区,但未出现明显的移动;华北平原等地区的湿润-半湿润界线和干湿区分界线均向西北方向移动;南方湿润区的干湿状况未发生显著变化。     

Wind tunnel simulation of the effects of freeze–thaw cycles on soil erosion in the Qinghai–Tibet Plateau

Intense freezing and thawing actions occur in the Qinghai–Tibet Plateau because of its high elevation and cold temperature. The plateau's unique environment makes it easy to generate wind erosion under dry, windy weather conditions, resulting in the emergence of desertification. As a major form of freeze–thaw erosion, freeze–thaw and wind erosion is displayed prominently on the Qinghai–Tibet Plateau. Therefore, in this study, soil samples were collected from the surface of the plateau to undergo freeze–thaw and wind erosion simulation experiments. Results show that wind erosion strength increases with an increasing number of freeze–thaw cycles, water content in the freezing–thawing process, and the difference in freeze–thaw temperatures. Therefore, in the conditions of water participation, the main reason for the freeze–thaw and wind erosion in the Qinghai–Tibet Plateau is the damage to the soil structure by repeated, fierce freeze–thaw actions, and the sand-bearing wind is the main driving force for this process. The research results have theoretical significance for exploring the formation mechanism of freeze–thaw and wind erosion in the Qinghai–Tibet Plateau, and provide a scientific basis for freeze–thaw desertification control in the plateau.     

2000—2015年中国荒漠化土地识别和监测

荒漠化是生态退化的极端表现形式,包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱区的土地退化。快速和准确地识别中国荒漠化地区,是防范和治理荒漠化的关键。针对2000-2015年我国陆地生态系统NPP的变化趋势、稳定性和荒漠化敏感性进行了综合分析,构建了识别荒漠化土地的技术方法。结果表明：（1）近16 a以来,我国内蒙古阴山以南、新疆天山以北、西藏阿里地区、长江以南大部地区,植被净初级生产力均出现了不同程度的下降趋势,且一半以上的区域处于植被生态系统不稳定状况;在全国56.2%的国土属于荒漠化敏感区内,上述区域容易受气候、自然条件、人为干扰等影响而发生荒漠化。（2）2000年以来,我国土地荒漠化退化区域面积约20.74×10⁴ km²,占国土总面积的2.16%。主要为五大分布区域,即内蒙古高原中部的典型草原和荒漠化草原区、新疆天山-阿尔泰山山地草原区、新疆塔里木河下游的温带荒漠和绿洲区、青藏高原的阿里-昆仑山高寒荒漠区、青海省的青南山高寒草原区。（3）荒漠化进程伴随有生产力下降、植被盖度降低和地表温度不断攀升的地表关键参数演变特征,荒漠化的形成受气候影响显著,降雨的减少是造成土地荒漠化进程突出的主要因素;人类活动、不合理的种植业、畜牧业等在一定程度上对土地荒漠化起到推动作用。     

黄土高原地区极端气候指数时空变化

黄土高原生态环境脆弱，极端气候频发，越来越多的影响到人类的生产生活。通过基于 138 个气象站点观测资料，利用一元线性方程和 Mann-Kendall 法分析了黄土高原地区 27 个极端气 候指数的时空变化，得到以下主要结论：（1）极端气温指数中霜冻日数、冰冻日数、日最低气温的极 高值和冷持续日数在逐渐减少，生长季长度、夏季日数，热夜日数、日最高气温的极高值、暖持续日 数在逐渐增加。（2）极端气温指数中冷昼日数、冷夜日数、日最低气温极低值、日最高气温极高值、 气温日较差在子区域与全区变化趋势存在不同，主要表现在黄土塬区、黄土峁状丘陵区和石质山 地区。（3）极端降水指数变化趋势平缓，与多年均值接近。在空间分布上，除极强降水量、强降水量 和年均雨日降水强度在各子区域上与全区变化趋势一致外，其余指数在各子区域上与全区变化趋 势存在不同，主要表现在黄土塬和黄土梁状丘陵区。（4）多数极端气温指数的突变主要发生在 1980—1985 年和 2010—2015 年；多数极端降水指数的突变主要发生在 1985—1990 年和 2010— 2015 年。     

阿拉善东南部自然环境演变与地面流沙路径的分析

阿拉善东南部包括腾格里和吉兰泰两区。腾格里和吉兰泰两区在晚更新世均是一个湖域广阔的淡水大湖。之后 ,吉兰泰大湖和腾格里大湖在封闭状态下 ,一方面因气候转为干旱、蒸发致使湖域减小直至完全干涸 ,露出的湖底在风的吹蚀作用下形成沙漠 ;另一方面在“狭管效应”作用下 ,由吉兰泰西部来自雅玛雷克沙漠和在腾格里西部来自巴丹吉林沙漠的风吹沙沿着地形上狭窄通道的侵进是加剧这两个湖盆沙漠化的另一个重要因素。对此 ,基于遥感的研究提出了研究区西缘挡沙固沙 ,建立生态保护带 ,区内分块治理、有效控制流沙的侵进和扩张以及通过改善下垫面性质来控制沙尘的发生与强度 ,逐步改善生态环境的措施。研究区风沙的治理 ,对于缓解京津沙尘灾害具有重要的意义。     

近50年青藏高原东部降雪的时空演变

选用1967-2012年青藏高原东部60个站点的观测资料,分析了该地区降雪的时空演变特征,并结合降水和气温的变化,探讨了降雪与积雪的关系,结果表明：青藏高原东部年降雪量在1.3~152.5 mm范围内变化,空间分布差异显著;秋季降雪表现出中间多、周边少的特征,冬季降雪表现出由东南向西北递减的特征,春季降雪最多且空间分布与年降雪基本一致;降雪可划分为青南高原区、藏北高原区、柴达木盆地区、青藏高原东南缘区、川西高原西北部区、青藏高原南缘区、青海东北部区及藏南谷地区;就青藏高原整体而言,除秋季外,整年、冬季和春季降雪均表现出“少—多—少”的年代际变化特征,其中冬季降雪在1986年发生了由少到多的突变,整年、冬季和春季降雪均在1997年发生了由多到少的突变;不同区域降雪的时间变化规律各具特点;降雪与积雪的关系十分密切,春季降雪受气温的影响最为显著,秋季次之,冬季最弱;20世纪末,春季降雪受气温升高的影响表现出与降水变化相反的由多到少的气候突变特征。