青海高原多年冻土对气候增暖的响应

利用青海高原气象台站的年平均地温资料,建立了年平均地温与海拔和经纬度的关系模型,结合地理信息分析系统和DEM数据模拟出青海高原的冻土分布图,分析了青海高原多年冻土对气候变化的响应。结果表明：气候变暖已引起高原多年冻土面积的减少和冻土下界的升高,特别是在多年冻土边缘不衔接或岛状冻土区发生比较明显的退化。20世纪60年代与90年代相比,高原多年冻土下界分布高度上升约71m,季节性冻土厚度平均减小20cm。年最大冻土深度变化的空间分布特征与青海高原近40年来气温变化的空间特征相一致。     

近50年来中国季节性冻土与短时冻土的时空变化特征

在对中国冻土气象观测资料整理和分析的基础上, 研究了中国冻土分布的时空演变规律。主要分析了中国冻土分布的季节变化、冻土深度的空间变化, 以及冻结日期、解冻日期、冻结时间长度的空间分布特征, 同时也分析了以上各要素的时间变化特征。结果表明: 中国冻土分布广泛, 在我国东部的长江以北地区、西北地区及青藏高原地区均有分布; 其中季节性冻土具有显著的年内变化特征, 冻结一般从秋季开始, 冬末春初冻结的面积和深度达到最大, 春季逐渐开始融化, 夏季冻结的面积和厚度达到最小; 冻土的冻结过程和融化过程表现出各自不同的特征, 整个中国地区冻土的融化过程所持续的时间比冻结持续的时间长, 也更为复杂, 这与地形及土壤特性有着密切的关系; 近几十年来, 在全球变暖背景下, 中国冻土主要表现为最大冻土深度减小, 冻结日期推迟, 融化日期提前, 冻结持续期缩短, 以及冻土下界上升的总体退化趋势, 冻土的主要转型时期发生在20世纪80年代中期。     

基于GIS空间分析模型的冻土研究——以祁连山木里地区为例

2008年祁连山木里冻土区发现天然气水合物,冻土作为天然气水合物重要的形成条件,控制着陆域水合物的成藏。本文根据祁连山多年冻土参数经验公式,通过在ArcGIS中对由木里地区DEM空间分析,建立多年冻土参数计算模型,得到木里年均气温、年均地温和多年冻土厚度空间分布特征。木里地区年均气温-8~-5℃,年均地温-5~-2℃,冻土厚度80~180m;聚呼更矿区年均气温-7~-5℃,年均地温-4~-2℃,多年冻土厚度90~120m;大通山地区,年均气温低于-7℃,年均地温低于-4℃,冻土厚度大于130m。结合研究区烃源岩分布资料,认为木里盆地与大通山接壤的盆-山地貌过渡地带为天然气水合物最有可能成藏的区域。     

甘南高原近37年冬季冻土深度变化趋势及影响因子分析

利用1976—2012年甘南藏族自治州8个气象站的冬季最大冻土深度、气温、地温、日照时数、降水量、相对湿度、蒸发、积雪资料,分析了近37年甘南高原冬季最大冻土深度的空间分布以及时间变化特征,进而采用相关系数法进一步探讨了冬季最大冻土深度变化的原因。结果表明:在空间分布上,甘南高原冬季最大冻土深度分布与本地海拔高度和地理位置密切相关。甘南高原冬季最大冻土深度梯度呈西北—东南走向,最大值出现在西北部夏河,最小值出现在东南部舟曲。时间变化上,近37年,甘南高原冬季最大冻土深度呈下降趋势,西北部高海拔区较东南部低海拔区下降更为明显,甘南高原不同地区冬季最大冻土深度在不同时段内存在明显的3—5年和6—7年的周期反映,除合作、玛曲外,在20世纪80到90年代都发生了减小突变。相关系数法分析表明,影响甘南高原冬季最大冻土深度的气象因子主要是热力因子,热力因子中关联最强的是地温和气温,水分因子中与甘南高原大部分站关联最强的是积雪日数。     

我国最大冻土深度变化及初步解释

利用我国年最大冻土深度数据集，分析了我国最大冻土深度的空间分布及年代际变化。结果表明，我国最大冻土深度20世纪80年代以来开始减小，90年代显著减小。冻土深度减小的事实，反映了我国冬季极端最低气温升高与我国年平均日较差显著变小的趋势。冻土对气候变化具有敏感性。     

中国近50 a地温的变化特征

利用1954-2001年中国532站的月平均0．8m层地温资料，对我国及其不同区域地温的变化特征进行了分析。结果表明，近50a，全国年平均地温的年代际变化大致为下降阶段，相对气候冷期及上升阶段。地温的区域变化特征显著，90年代后东北地区地温增温最显著，西南东部地区地温下降趋势明显，青藏高原东部地温在1980年前后发生一次急剧下降的突变过程。地温季节变化中，冬季地温年代际变化特征与其他季节相比差异较显著，而春季地温年际变化出现异常的频率最大。     

吐鲁番盆地近30年沙尘天气分布特征

通过对吐鲁番盆地1971—2000年30年沙尘天气发生日数的分析，得出了沙尘天气年平均、四季分布空间分布特征及年代际变化特征，分析了沙尘天气形成的原因。     

近30年青藏高原年平均0cm地温的分布和变化特征

选取青藏高原40个测站1970～2002年各月平均0cm地温资料，通过EOF、二阶多项式函数和小波分析等方法，对青藏高原年平均0cm地温的时空分布特征进行了研究。结果表明，青藏高原年平均0cm地温EOF展开的第一特征向量反映了高原地温分布的一致性，而第二、三特征向量分别揭示了高原地温分布受到各种中、小尺度天气系统和海拔高度制约的事实。高原地温空间异常可分为4个气候区，即东北部、南部、主体和西部。高原地温各分区代表站的二阶多项式反映出近30年高原东北部地温呈降温趋势；南部呈增温趋势；高原主体和西部具有高一低一高的抛物线型变化趋势。高原地温各分区皆有3a和准7a的振荡周期。     

塔城地区1960-2018年季节性冻土的变化特征及影响因子分析

利用1960-2018年塔城地区9个气象观测站冻土深度及同期气温观测资料,采用数理统计方法分析了其分布状况、变化特征及其与气象因子的关系,结果表明：近59a塔城地区最大冻土深度均在120cm以上,大值区主要分布在中部、南部及托里,冻结初日最早出现于9月上旬,最晚结束于5月中旬;年最大冻土深度除额敏以4.00cm/10a的速率显著增多外,其余各站均表现为减少趋势,其中克拉玛依减幅最大;月际变化中1月、2月、5月、9月、10月仅个别站表现为增多趋势,其余站表现为减少趋势,而3月、4月、11月、12月9站均表现为一致的减少趋势;塔城地区最大冻土深度年际变异系数均表现为中等变异性,表明其对气候变化的响应较敏感;平均冻土深度年代际变化呈现“浅-深-浅-浅-浅-浅”的变化趋势,从1980年代开始平均冻土深度逐渐变浅;影响最大冻土深度变化的因子主要有年（月）平均气温、平均最低气温及气温日较差。     

高寒地区冻土活动层变化特征分析

利用1960-2010年黑龙江省83个气象站的冻土和0 cm地温资料,采用线性回归和多项式回归方法,分析了黑龙江省冻土活动层的时空变化特征,揭示了黑龙江省五个典型气候区域最大冻土深度的变化趋势与特征,讨论了黑龙江省冻土活动层的影响因子。结果表明：黑龙江省冻土活动层冻结开始于9月份,至冬季3月份冻土深度达到最大值,8月份时冻土厚度接近于0 cm。由北向南,最大冻土深度逐渐变小,冻结开始时间逐渐推迟,融化结束时间逐渐提前。黑龙江省最大冻土深度均呈显著减小趋势,存在明显的退化趋势。从年代际变化上看,20世纪90年代前黑龙江省最大冻土深度变化不大,最大冻土深度较深,90年代后最大冻土深度呈显著减小趋势。高纬度地区地温低,在同等条件下冻土深度较低纬度地区大。     

石家庄冻土变化特征与气候因子的关系分析

探讨石家庄冻土变化特征与气候因子的关系,以期作好土壤冻融预测.利用石家庄地区5个观测站1981—2010年逐日地温、降水量、蒸发量和冻土观测数据,采用线性趋势、完全相关系数和多元回归方法,分析讨论了该地区冻土变化特征与地温、降水量、蒸发量的变化关系.结果表明:石家庄地区土壤表面始冻期呈现明显推迟趋势,土壤表面解冻期呈现明显提前趋势,其中,中部地区始冻期推迟,解冻期提前趋势最为明显;11—12月平均地面最低温度与土壤表面始冻期正相关明显,2—3月平均地面最低温度与土壤表面解冻期负相关明显;秋季降水量和蒸发量对土壤表面始冻期推迟,冬季降水量和蒸发量对土壤表面解冻期提前影响较小.     

1959—2018年沈阳地区冻土时空变化特征

利用1959年10月至2018年4月沈阳地区7个气象站逐日冻土观测资料、逐日平均气温、逐日平均地温及5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、40 cm地温观测资料,分析了近60 a沈阳地区最大冻土深度的时空变化特征,并探讨了其对气候变暖的响应。结果表明：近60 a来沈阳地区冻土一般在10月开始出现,翌年4月消融。1959-2018年沈阳地区年平均月最大冻土深度在2月和3月最大,10月最小;年最大冻土深度以-4.8 cm/10 a的速度显著变浅,年代平均最大冻土深度也呈变浅趋势。相关分析表明,近60 a沈阳地区日最大冻土深度与日平均气温、地温呈显著负相关关系,相关系数分别为-0.60和-0.72。Mann-Kendall检验表明,7个气象站年平均最大冻土深度均有突变发生,突变点大多出现在20世纪80年代。近60 a沈阳地区最大冻土深度开始日期和结束日期分别呈延后和提前趋势,趋势率分别为1.0 d/10 a和-3.2 d/10 a。1959-2018年沈阳地区平均冻土持续时间为164 d,年变化呈缩短趋势,趋势率为-4.4 d/10 a。     

锡林郭勒盟近58a冻土深度的时空分布特征

利用锡林郭勒盟1961—2018年近58a有完整记录的11个气象站的最大冻土深度、冬季11月—翌年3月平均气温和平均地面最低温度资料,利用描述分析、线性趋势拟合、相关性检验、Mann-Kendall突变检验等方法,对锡林郭勒盟最大冻土深度的时间演变、空间分布及与气温、地温的关系进行了分析。结果表明:二连浩特市最大冻土深度的均方差和变差系数最大,稳定性最差;东乌珠穆沁旗、二连浩特市最大冻土深度变浅幅度最大,气候倾向率为-16.25cm/10a和-15.48cm/10a;20世纪70年代是近58a来最大冻土深度最深的时期;全盟11个站中有5个站最大冻土深度发生突变现象,其中一个站突变点在1982年,其他4个站突变点在1989—1991年;锡林郭勒盟最大冻土深度的空间分布特征为东深西浅、北深南浅;锡林郭勒盟各站11月到翌年3月平均气温和平均地面最低温度均呈上升的趋势;最大冻土深度和平均气温、平均地面最低温度均呈负相关,部分台站相关性显著,随着气温和地温的升高冻土深度在变浅。     

北京地区冻土时空分布特征

基于1981—2021年北京地区6个气象站的逐日最大冻土深度、平均气温、平均地表温度及5、10、15、20、40、80 cm地温等资料，分析了近40年北京地区最大冻土深度的时空分布特征及其与气温和地温的关系。结果表明：北京地区最大冻土深度总体呈变浅趋势，气候倾向率为-2.3 cm/10 a，各站点最大冻土深度变浅趋势从西到东呈逐渐减弱趋势。北京地区最大冻土深度与40、80 cm地温相关性最好，与地表温度相关性较差。选取2021至2022年北京地区冻土对比试验数据，评估测温式冻土自动观测仪观测精度，发现仪器安装至少一个冻融周期后与冻土人工观测吻合度更好，测温式冻土自动观测仪的观测精度与仪器安装位置的地下岩层、土质分布密切相关，需要在仪器稳定运行后根据当地实际优化算法和冻融阈值。     

1905—2018年浙江地温序列构建及其变化特征

基于通过RHtest方法检验订正的浙江68个气象台站1951—2018年0 cm、20 cm月平均地温、月平均气温观测资料和杭州、温州站百年气温资料,利用局部台站观测值全局修正(GAoSV)方法建立浙江1905—2018年年平均0 cm和20 cm地温序列,采用气候倾向率、低通滤波、小波分析、M-K检验等气候统计诊断方法,分析浙江地区年平均地温百年尺度时空变化特征。结果表明:(1)1905—2018年浙江年平均0 cm、20 cm地温气候倾向率均为0.2℃·(10 a)^(-1)(P<0.05),0 cm年平均地温的最高值、最低值和平均值分别为20.5、16.5和18.6℃,20 cm年平均地温的最高值、最低值和平均值分别为19.9、16.1和18.1℃;(2)气候变暖背景下,浙江0 cm、20 cm地温经历“冷、暖”演变,20世纪90年代中期之前偏冷、之后偏暖,1905—1925年和1991—2018年为两个明显的上升阶段;(3)浙江年平均0 cm、20 cm地温空间分布均表现出北低南高特征,高值区分布在文成、龙泉、丽水和温岭南部地区,低值区分布在安吉、萧山、德清、湖州、长兴等地区;(4)1905—2018年浙江年平均0 cm、20 cm地温在不同时期存在2~6 a、6~8 a和16~20 a的振荡周期,突变均出现在1986年前后。     

ERA-Interim地表温度资料在青藏高原多年冻土区的适用性

地表温度综合反映了大气和地表植被、土壤等局地因素相互作用的能量交换状况,是许多冻土分布模型和寒区陆面过程模式的上边界条件,对多年冻土分布和活动层厚度估算具有重要意义。为了检验ERA-Interim再分析地表温度资料在青藏高原(下称高原)多年冻土区的适用性,综合比较了2011年1月1日至2012年12月31日期间高原不同类型多年冻土区3个综合观测场的观测地表温度和ERA-Interim再分析资料之间的偏差、均方差、相关系数、解释方差、均方根误差和平均绝对误差。结果表明,ERA-Interim再分析资料能较好地再现高原多年冻土区3个综合观测场地表温度的基本特征,并能较好地描述高原地表温度的季节变化。但ERA-Interim再分析年平均地表温度比观测值偏低,西大滩、五道梁和唐古拉站依次偏低1.7,1.0和0.9℃;地表温度的再分析值和观测值之间的相关系数和解释方差都较高,均方差也相近。ERA-Interim再分析地表温度资料对观测站点相对稀少且空间分布不均匀的高原多年冻土区具有较好的适用性,可以作为地表温度的有效代用资料。     

中国低纬高原汛期强降水事件的年代际变化及其成因研究

利用位于低纬高原主体的云南省境内94个台站1961～2008年汛期(5～10月)的逐日降雨量资料,以≥25 mm为标准,研究了近50年来低纬高原汛期强降水事件的年代际变化规律及其成因.结果表明:低纬高原区汛期强降水事件气候平均的空间分布与年总降水量的分布一致,具有明显的年代际变化特征.其中,20世纪60年代和20世纪末...     

巴州冬季最大冻土深度的变化

冬季最大冻土深度对于国民经济建设有直接影响。巴州平原地区冬季最大冻土深度南浅北深。各站冬季最大冻土深度的变化趋势并不一致。冬季的温度等是冻土变化的主要影响因子，局地的冻土变化受其它因子影响更大。     

青藏高原土壤湿度的变化特征及其对中国东部降水影响的研究进展

青藏高原土壤湿度受积雪与冻土的共同影响,能够记忆长时间的陆面干湿过程,是气候变化的重要因子,对随后的中国东部降水有预测意义。由于高原观测站点稀少,土壤湿度观测资料匮乏,致使现有相关研究大多是基于再分析资料、模式资料和卫星遥感资料(统称替代资料)进行的,且所得结论既有差异,也存在不确定性。因此本文首先综述了各种土壤湿度替代资料的适用性对比研究,进而讨论了青藏高原地区土壤湿度的变化特征及其对我国东部气候的影响。现有研究表明:1)资料对比研究指出,现有的各种替代资料对高原土壤湿度存在明显的高估或低估现象,且评估结论受评估指标和插值方法不同的影响。相对而言,SSM/I和风云3B的土壤湿度产品与实际观测资料相关性较好。2)高原土壤湿度具有多时间尺度变化特征和空间非均匀性,在年变化上具有显著的融冻特征,年代际变化趋势和年际特征呈现显著的区域性差异。SSM/I资料表明春季高原主体土壤湿度的年代际变化趋势呈现为增加的特征,与高原的增暖相一致;年际变率存在东、西两个高值区,与其相关的潜热、感热通量能共同激发遥相关波列影响我国长江流域降水;同时高原土壤湿度在垂直方向上具有一致性,在空间分布上具有南部边缘最大、由东南向西北递减的特征。3)前人对高原土壤湿度影响中国东部降水的结论各有不同,其可能原因之一是采用的替代资料及其适用性不同,其二是模式试验中忽略土壤湿度的空间差异性而带来的误差等。相关问题需要进一步深入研究。     

西北地区年平均地面最低温度特征分析

利用西北地区222个测站1951—2005年共55年的地面最低温度观测资料,采用主值函数法、小波分析和Mann-Kendall突变检验等方法,分析西北地区年平均地面最低温度的时间演变趋势、空间分布特征及周期变化。结果表明:西北地区年平均地面最低温度在青海高原、帕米尔高原、天山山脉和准格尔盆地东侧存在多个与海拔高度和纬度有关的闭合低中心。1951—2005年西北地区地面温度总体呈上升趋势,线性趋势率为0.27℃/10a。西北地区在高原地区年平均地面最低温度增长最慢,河西走廊区域年平均地面最低温度增长最快。20世纪50年代到80年代年平均地面最低温度较低,1992—1993年期间有明显的突变,之后变暖趋势明显;小波分析表明西北地区年平均地面最低温度存在准28a的周期变化。