西北区冰雹日气候分析及预测方法研究

利用1970 —2001 年1 ～12 月中国西北区冰雹日数的气象实测资料，将年冰雹日数发生的变化趋势看作每年的一个气候现象，分析其发生的气候变化趋势、年代际变化以及与大气环流的相关关系，得出多雹年北半球500 h Pa 极涡强、位置偏东，副热带高压面积小、强度弱、位置偏南，乌拉尔山至巴尔喀什湖高度场为正距平，雅库次克至贝加尔湖高度场为负距平。少雹年北半球500 h Pa 极涡弱、位置偏西，副热带高压面积大、强度强、位置偏北，乌拉尔山至巴尔喀什湖高度场为负距平，雅库次克至贝加尔湖高度场为正距平区。从而找出冰雹气候趋势预测的着眼点，建立冰雹短期气候预测概念模型；此模型对冰雹发生变化趋势的预测具有一定的实用价值。     

中国北方沙尘灾害影响因子分析

利用中国北方1951—2000年188个沙尘暴代表站的气象观测数据和1983—2000年EROS数据中心NDVI数据，对我国北方沙尘灾害的影响因子进行了分析。主要结论有：①在影响沙尘暴发生、发展、演化的自然因子中，植被覆盖度、降水、大风日数和温度起关键作用，夏季植被覆盖度对来年春季沙尘暴发生频次影响较大，降水和温度主要表现在对地表植被覆盖等与沙尘暴有关的地表参数的影响；②大风日数和温度是沙尘暴形成的动力因子，植被覆盖度和降水是阻力因子。沙尘暴日数和持续时间的变化，主要取决于动力因子与阻力因子的综合作用；③遏制沙尘灾害的治本办法，不在于治理沙尘暴本身，而在于消除产生土地退化、生态安全下降的社会原因，处理好发展与生态环境建设的关系。     

近45年中国扬沙和沙尘暴天气

本文利用1954～1998年中国681个站的气象实测资料,分析了近45年我国扬沙和沙尘暴天气的时空分布特征.结果表明,我国西北、华北、东北和青藏高原地区是扬沙和沙尘暴的主要影响区,其中西北地区是多发区,并有两个明显的高频中心;扬沙和沙尘暴的季节变化大致可划分为3种类型;45年间除青海、内蒙古和新疆的小部分地区扬沙和沙尘暴日数呈增长趋势外,我国北方大部分地区扬沙和沙尘暴日数在减少.进一步分析表明,扬沙、沙尘暴日数与大风日数的年际振荡及多年变化趋势有一致性;70年代以后由大风日数减少所引起的扬沙、沙尘暴减少可能是气候准周期性变化的反映.     

中国北方典型沙尘暴的遥感分析

综述了沙尘暴研究的领域和进展，提出了利用NOAA/AVHRR数据提取沙尘暴信息和沙尘暴信息密度分割的方法，经与气象数据对比验证，结果比较满意。结合沙尘暴途经区域的土地覆盖类型和植被覆盖度，对我国北方典型沙尘暴与下垫面之间的关系进行了分析，认为在同样的气象条件下，沙尘暴途经地区下垫面的土地利用/覆盖状况和植被覆盖程度决定着沙尘暴的形成与强度的变化。     

内蒙古阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力特征

为了解内蒙古阴山北麓农牧交错带的风蚀气候侵蚀力变化特征及规律,在收集多年风速、降水、气温、相对湿度和沙尘暴气象站观测数据的基础上,计算了典型区域风蚀气候侵蚀力。引入MHF小波函数,对该时间序列进行小波分析,揭示了区域风蚀气候侵蚀力变化的多时间尺度的复杂结构,分析了其在不同时间尺度下的周期性和突变诊断点。结合沙尘暴发生日数的观测资料,进一步分析风蚀气候指数与沙尘暴发生日数的尺度变化关系。研究表明:内蒙古阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力具有明显的阶段性特征,以16 a的周期振动最强;在整个时间域上,区域风蚀气候侵蚀因子与沙尘暴日数的变化具有较好的对应关系,即风蚀气候指数偏大期对应沙尘暴日数偏多期,风蚀气候指数偏小期对应沙尘暴日数偏少期;并预测在未来一段时间内风蚀气候侵蚀力较大时间尺度变化处于增强的偏小期,但较小尺度表现出由大到小的过渡。     

基于NOAA/AVHRR的贵州喀斯特地区植被覆盖变化研究

利用1982- 1999年的AV HRR- N DV I数据和贵州省的气象观测数据,依据距平均一化植被指数(N DVI )和距平湿润指数( MI ) ,通过与非喀斯特地区的对比分析,研究了贵州喀斯特地区植被覆盖的变化趋势及其与气候湿润程度的关系,并对贵州省的生态建设进行了简要的评估,得出以下结论: 贵州喀斯特地区的植被覆盖总体处于上升趋势; 20世纪80年代处于湿润程度逐渐下降的时期, 90年代初,湿润程度缓慢上升;喀斯特地区存在相对干旱和相对湿润两种不同的地表环境,从而其植被覆盖变化与气候湿润程度的关系也存在较大差异;贵州近20年的生态建设和保护工作取得了一定成效。      

内蒙古中西部地区土壤水分对沙尘暴的贡献

以2001年4月至2002年 6月内蒙中部地区逐时观测的土壤水分资料为基础，论证了该区日土壤水分和日平均风速的变化规律，统计分析了日平均风速与土壤水分对沙尘暴的成生综合贡献。得出的主要结论是：①该地区沙尘暴发生时日平均风速的最小值是 3．5 m／s。如果日平均风速大于 8．0 m／s，预示着有沙尘暴的发生。②在平均风速大于 3．5 m／s的条件下，观测样本中 18．4％日数发生沙尘暴，而81．6％日数没有发生。说明大风的天气条件不应当被视其为沙尘暴的唯一重要的因子。③在同一地点、同样的风力条件下，在沙尘暴发生时，日平均风速与日平均土壤水分呈明显的反相关变化；而它们的反相关关系不明显时，沙尘暴就很少发生。     

内蒙古中西部地区土壤水分对沙尘暴的贡献

以2001年4月至2002年6月内蒙中部地区逐时观测的土壤水分资料为基础，论证了该区日土壤水分和日平均风速的变化规律，统计分析了日平均风速与土壤水分对沙尘暴的成生综合贡献。得出的主要结论是：①该地区沙尘暴发生时日平均风速的最小值是3．5m／s。如果日平均风速大于8．0m／s，预示着有沙尘暴的发生。②在平均风速大于3.5m／s的条件下，观测样本中18．4％日数发生沙尘暴，而81．6％日数没有发生。说明大风的天气条件不应当被视其为沙尘暴的唯一重要的因子。③在同一地点、同样的风力条件下，在沙尘暴发生时，日平均风速与日平均土壤水分呈明显的反相关变化；而它们的反相关关系不明显时，沙尘暴就很少发生。     

龙子祠泉域不同下垫面陆面蒸散量的对比研究

龙子祠泉域是北方著名的岩溶大泉,目前泉流量衰减严重,评估泉域内涵养水源林工程对岩溶水增补效果成为一项重要研究课题。本文利用NOAA/AVHRR遥感数据,运用地表能量平衡系统（SEBS）模型并结合临汾气象站的实际观测数据(气温、气压、相对湿度和风速),反演了龙子祠泉域2014年4-10月的日均蒸散量和月均蒸散量,通过GIS的空间叠加对比分析了不同岩性和不同植被覆盖率条件下的陆面蒸散量特征。结果表明:碳酸盐岩地区陆面蒸散量与植被覆盖率之间呈正相关关系,而碎屑岩地区中等植被覆盖率的陆面蒸散量最低,在整体上碎屑岩地区的陆面蒸散量要高于碳酸盐岩地区。仅从陆面蒸散量的角度考虑,在碎屑岩地区保持中等的植被覆盖率将有利于增加岩溶水的入渗补给量,而在碳酸盐岩地区开展植树造林将提高陆面蒸散量,不利于降水入渗补给。      

2001—2019年横断山区积雪时空变化及其影响因素分析

基于MOD10A2积雪产品提取横断山区积雪日数及积雪覆盖率等信息,结合横断山区129个地面气象站点的气象数据,采用趋势分析、相关分析及随机森林回归模型等方法分析了横断山区积雪时空分布特征及其影响因素。结果表明：年平均积雪覆盖率的年际变化呈不显著的下降趋势;年内变化呈“单峰”型曲线,其中3月积雪覆盖率最大,为55.04%。海拔3 000 m以上的积雪覆盖率较为稳定,海拔1 000~3 000 m之间的积雪覆盖率波动较大。受暖湿气流和地形影响,阴坡积雪覆盖率大于阳坡。横断山区积雪日数的分布具有纬度地带性,北部山区积雪分布广泛且积雪日数高,南部云贵高原积雪日数低。年均积雪日数介于55.16~79.47 d,积雪日数在28.46%的地区呈减少趋势,在21.66%的地区呈增加趋势,其中呈显著减少和显著增加的地区分别为2.65%和0.68%。中部康定市、九龙县及其周边地区减少趋势明显,北部杂多县—若尔盖县一线的高海拔山地增加趋势明显。积雪日数整体上与降水量、相对湿度呈正相关,与风速、气温和日照时数呈负相关。与降水量呈显著正相关的地区主要分布在西北部杂多县、称多县;与风速呈显著负相关的地区主要分布在西北部称多县、中部康定市;与气温呈显著负相关的地区主要分布在中部九龙县、西北部称多县;与相对湿度呈显著正相关的地区主要分布在北部杂多县—石渠县一线;与日照时数呈显著负相关的地区主要分布在东北部玛曲县、西北部称多县。积雪日数受气温和高程的影响最大,而日照时数和风速为次要因素。     

北半球异常雪盖对应的我国环流特征

本分析了北半球１９７８年（多雪年），１９７０年（少雪年）和冬季雪盖与５００ｈＰａ高度距平场的关系。１９７８，１９７０年对应１００ｈＰａ高度场脊级位置。结果表明，夏季高度距平值比冬季大；１９７０年冬，夏５００ｈＰａ高度平（正，负）值比１９７８年大。青藏高原冬季雪盖与夏季５００ｈＰａ高度距平均相关较大。１９７８年夏季比１９７０年夏季１００ｈＰａ脊线位置偏南，最大可达３．３７个纬度（１２０°Ｅ，７月）     

大凌河流域1998～2019年NDVI时空变化及其对气温和降水的响应

利用9个国家气象站数据和1998～2019年SPOT/VEGETATION NDVI数据，运用趋势分析、偏相关分析和复相关分析方法，研究大凌河流域22年来NDVI时空演变规律及其与气温和降水之间的关系。研究发现：(1)研究区22年来植被覆盖整体变好，90.8%的区域NDVI呈增加趋势，不同季节变化趋势各异，夏季NDVI增长率最高，春季最低。(2)大凌河上游地区NDVI总体呈缓慢稳定增长状态，中下游地区增长与减退并存；(3)研究区NDVI总体与气温呈负相关、与降水量呈正相关，且NDVI与年降水量关系更密切。(4)研究区植被覆盖降水驱动型占总面积的4.33%，气温驱动型占比为0.03%，降水、气温共同驱动型占比为2.73%。     

露天煤矿草原区植被指数与气象水文要素关系

内蒙古东部草原区某露天煤矿在长期疏排水条件下造成地下水位持续下降，为研究矿区周边植被生长是否受地下水位下降的影响，采用归一化植被指数法（NDVI）分析了研究区2013—2019年植被盖度变化趋势，选择气温、降水量和地下水位埋深3个气象水文要素，基于联合熵理论计算NDVI与不同要素之间的互信息，得出植被生长的主要影响因素。研究结果表明:研究区植被盖度呈逐年好转趋势，植被指数由2013年的0.10逐渐增加至2019年的0.33，年均增长约为0.03；植被生长与当地气温和降水量关系密切，与地下水位埋深相关性弱；研究区气候变暖和稳定的降水量造成植被返青期提前和生长期延长；在矿区目前疏排水强度下引起的地下水位下降不会造成周边草原植被干枯死亡。研究成果丰富了内蒙古东部草原区植被生长与地下水关系的研究内容，为类似分析评价工作提供技术支撑。      

中国气温变化的两个基本模态的诊断和模拟研究

我国地域辽阔，气候复杂多变，在全球变暖的背景下研究中国近百年来的气温变化具有重要的意义。为此我们重建了中国东部71个站1880—2004年四季气温距平序列。通过EOF分析发现了中国气温变化的2种最基本的模态：东部一致变化和关内关外相反变化。这2种模态不随季节变化，而且在不同时期也是稳定的。通过研究这2种模态与变暖趋势的关系发现，20世纪80年代以来的变暖主要是由于第一模态在该时期持续的正位相增强造成的；而20世纪20~40年代的变暖主要是由于第二模态所呈现的正位相所造成的。此外，我们检验了这2种模态在大气环流模式（CAM）中的表现。结果表明：121年（模式中1880—2000年）的集合模拟在一定程度上可以重现第一模态的变化，而第二模态则仅在冬季表现明显。最后，以冬季为例，利用1880—2004年重建及观测的500 hPa高度场资料，通过合成分析进一步研究了这2种模态的环流机制：第一模态正位相对应纬向环流增强，表现在地面气温分布上为东部一致变暖。而负位相则对应东亚大槽加深，东部地区一致变冷。第二模态正位相对应的环流分布则为从东亚北部到阿留申为负距平，东亚到北太平洋中纬度为正距平；对应地面气温分布为关内变暖关外变冷。负位相时环流分布基本相反。这样的环流机制得到了模式研究的支持。     

华北汛期降水与青藏高原地表温度的相关分析探讨

利用1980～2002年青藏高原月平均地表温度、1957～2002年我国华北地区104站月降水,分析了青藏高原地表温度与华北以及各分区汛期(7、8月)降水的可能联系,结果表明,青藏高原5月地表温度与华北地区汛期降水具有显著的正相关,高相关区域位于高原的东北部和西南部。华北地区汛期降水偏少年,青藏高原5月地温以负距平为主；降水偏多年,青藏高原5月地温为大范围的正距平,距平中心也位于高原的东北和西南部。SVD的分析表明,青藏高原5月地表温度和华北地区汛期降水的第一典型场表现出一致的变化特点,前者的分布型态与华北地区干旱或洪涝对应的合成分布以及相关系数场相似,高值区域分别位于高原的东北部和西南部地区,后者的高值区域,位于华北中部和东部地区。华北不同区域汛期降水与青藏高原地表温度的相关有明显的差异,华北中部和东部与5月高原地温的正相关最显著,其它地区与上年10～12月地温的负相关最显著,同时,影响各分区夏季降水的高原地温关键区也有所不同。     

内蒙古中西部地区不同土壤类型下土壤水分的研究

以2002—2003年连续两年自行观测的内蒙古中西部地区二连浩特、乌拉特中旗和乌海的土壤水分为基础，重点分析了沙尘暴发生季节反映下垫面特征的土壤水分的时间变化以及大气影响对不同土壤类型(棕钙土，灰漠土，栗钙土)水分的作用。土壤水分的变化被分为3个阶段进行分析，分别是解冻期至沙尘暴开始的春季、雨期的秋季和冰雪覆盖的冬季。土壤水分受气象条件和土壤类型的影响较大。在气象条件的影响下，土壤水分含量在土壤融化期最低，在雨季达到最大值，其中以栗钙土受的影响最明显。沙尘暴发生依赖于土壤融化时间、土壤融化期的土壤条件和上年冬季的冻土深度。     

两大江河流量的半世纪变化与“南水北调”

根据最近50余年资料研讨黄河、长江月平均流量的特征，揭示其若干演变规律。分析得出：长江中下游多年平均年流量约为黄河的20倍。初夏（6月）时，则接近50倍。黄河的大流量主要集中出现于 7～10月，这4个月平均月流量为全年的14.5%，其它8个月平均为 5.25%；长江流量自 5月起逐渐增加，5～10月平均月流量占全年的12.0%，其它各月平均为4.67%。最近50余年来，黄河中下游流量在1968年以前主要为正距平；1969-1985年基本正常；1986年起一直为负距平；加上人为因素，致使下游流量剧减迅猛，以致90年代以来连年有断流出现。长江中下游流量在1953-1955年为显著正距平；然后缓慢下降；90年代以后回升，1997年以后迅速上升，并出现几次大洪水。总之长江水源比黄河丰富且较稳定，黄河流量近10多年来则是贫瘠且多变。南水北调既是需要又有可能，尤其对解决北方春旱更为有利。     

基于MODIS双卫星积雪遥感数据的积雪日数空间分布研究

结合Terra和Aqua卫星的积雪产品,获取2001-2006年全国新的逐日积雪覆盖数据,并利用此数据通过两种方案获取了全国积雪日数分布,对比发现3大稳定积雪区中,新疆地区积雪稳定性及连续性最好,东北其次,而青藏高原地区最差;通过595个气象台站年积雪日数数据分区分不同植被类型修正MODIS获得的年积雪日数.结果表明:...     

内蒙古锡林郭草原雪盖与植被覆盖重叠关系的遥感分析

本以内蒙古锡林郭勒草原中部锡林浩特市地区为研究区，应用陆地资源卫星ＴＭ影像资料，编绘出１：５０万植被图；应用１９９２年１２月２８日的ＮＯＡＡ气象卫星ＡＶＨＲＲ数据，结合地面准同步实测雪深数据及有关气象台站的记录，绘制出雪盖分布范围和积雪深度图。在对雪盖图和植被图叠加分析的基础上，得出１９９２年冬季研究区积雪掩埋牧草高度等级图。在此基础上，探讨了积雪分布和草场植被结构的空间重叠对应关系，为牧区积雪     

NOAA卫星遥感与常规观测中国积雪的对比研究

利用30a来NOAA卫星遥感和常规观测的中国积雪资料,对比研究了二者在不同季节和不同年代的逐月积雪日数.研究表明:全年、秋季、冬季和春季全国64%以上地区卫星遥感与常规观测的月积雪日数显著相关,其中东北(包括内蒙东部)和北疆地区显著相关;华北和内蒙中部冬季相关最为显著;青藏高原相关程度明显偏低.值得注意的是,高原上无测站分布地区对于NOAA卫星遥感的高原空间平均年积雪日数影响不显著.NOAA卫星遥感与常规观测的青藏高原空间平均全年积雪日数未达到显著相关,二者年际变化存在一定差异.