三江平原湿地大面积开垦前后区域夏季气候状况的对比研究

为了对比湿地大面积开垦前、后三江平原夏季气候状况差异和更加全面认识三江平原区域夏季气候特征,完善以往相关研究中因三江平原气象站点少而带来的研究结果的局限性,在10km分辨率下采用区域气候模式RegCM3,针对三江平原夏季水热同季的气候特点,以6月和7月为例,对20世纪50年代和90年代的夏季气候特征进行了数值模拟。结果表明:20世纪50年代,6月平均气温等值线总体上沿纬线分布,7月,山区的气温分布与6月相似,但平原区的气温分布基本沿经线分布;在20世纪90年代,6月的气温分布与50年代7月的气温分布很相似,7月的气温分布与90年代6月基本一致,只是平原区的气温经向梯度明显减小;总体上,研究区夏季降水量的分布在两个年代基本一致;与气温和降水量的观测数据相比,模拟结果更全面的反映了三江平原湿地大面积开垦前、后两个年代夏季气温和降水量的分布特征,修正了以往因气象站点少而产生的区域气候认识上的偏差。通过分析湿地大面积开垦前、后两个年代研究区夏季气候状况的差异,发现在湿地开垦强度最大的地区,气温和降水量的分布及其量值变化也最为明显。     

基于生境分布模型的气候因素对三江平原沼泽湿地影响分析

气候因素是沼泽湿地的发育的主要驱动因素,是沼泽湿地形成、发育及不同特征差异的控制因素。作为中国主要沼泽湿地分布区和气候变化显著地区之一,三江平原沼泽湿地受气候和非气候因素的共同影响。非气候因素对三江平原沼泽湿地的影响强度在加大,沼泽湿地被开垦为农业用地,大型水利工程的修建导致流域水资源减少,使得该区沼泽湿地供水不足。以三江平原为研究区,利用生境分布模型,采用该区沼泽湿地分布数据、气象数据和地形数据,模拟沼泽湿地生态系统在气候因素变化下的演替过程,定量评估气候因素对沼泽湿地的影响程度。研究结果表明,自20世纪50年代至2010年,三江平原地区的气候呈暖干趋势,气候变化对沼泽湿地分布起正增益作用,1951~1980年期间,气候变化对沼泽湿地分布的影响程度为5.21%,1981~2010年期间,气候变化对沼泽湿地分布的影响程度为4.33%;在三江平原地区,非气候因素对沼泽湿地的影响起主导作用,不但导致该区已有湿地发生缩减、退化,还干扰新的湿地自然形成与演替。     

黄河上游径流变化特征及其影响因素初步分析

利用1956—2005年黄河上游水文和气象台站观测的流量、气温、降水资料,用气候诊断方法分析了该地区径流量的年代际演变特征以及影响因子。结果表明：20世纪50—80年代年平均流量呈波动性的上升趋势,90年代至21世纪的前5年年平均流量呈下降趋势。降水量、蒸发量、气温是影响流域流量的主要气象因子,它们的机理完全不同。枯季、雨季降水量与流量分别呈负、正反馈机制,秋季和冬季降水量对次年春夏季的流量有比较明显的调节作用;4—5月（10月）气温与后期5—6月（11月）流量呈负（正）反馈机制;枯季、雨季地表蒸发与流域的河川流量呈负反馈机制,并且消耗的水资源量呈逐年增加的趋势。20世纪90年代以来黄河上游地区河川流量的减少与降水量减少、地表蒸发量增大有关。     

气候模式同站点插值外推气象数据的比较

在气象站稀疏的中亚荒漠地区采用基于大气物理机制的区域气候模式,可获得高分辨率格点气象资料进行气候变化研究.针对中亚地区1958-2001年的气候变化,采用RegCM区域气候模式对ERA40和NCEP/NCAR两套气象再分析数据进行动力降尺度至40 km,并将结果同三套基于气象站点插值外推的格点数据(CRU、WM和APHRO)进行比较.所有数据一致表明,1960年代以来新疆地区的气温显著增加,南疆地区降水增加、天山山区降水减少.除APHRO外,数据都表明北疆地区降水呈增加趋势.RegCM模拟的气温和降水数据与站点外推数据空间分布格局基本一致;但RegCM数据年平均气温低于站点外推数据,RegCM数据在新疆山区的年降水量是站点外推数据年降水量的1.3倍.由于研究区内73％的气象站点分布在中山带以下的干热气候区,站点外推数据可能低估山区降水并高估该区域气温.与站点插值外推的格点数据相比,区域气候模式具有能细致描述区域内中小尺度的地形/下垫面特征、更精确反映气象要素空间变异格局的能力.但因为缺乏足够的地面观测以及高精度遥感反演气象数据,当前尚无法全面评估区域气候模式在中亚地区尤其是山区的模拟精度.     

1960-2010 年中国天山山区气候变化区域差异及突变特征

利用天山山区32 个气象站点1960-2010 年的逐月平均气温、降水数据和DEM数据等,进行了气候时空变化趋势和突变分析,研究结果表明：山区近50 年来年均气温呈明显的上升趋势,21 世纪以来年均温增加最明显,季节均温与年均温的变化趋势基本一致,冬季均温增加最明显,夏季均温变化最小;山区东段升温趋势最明显,北坡的变化趋势明显于南坡.自20 世纪60 年代以来降水量持续递增,其中80 年代开始更加明显;夏季降水量增加最明显,春季变化最小,山区年降水主要集中在春夏两季;山区气候空间分布呈现“两中心”的特征,东段为“干热”中心,西北部为“暖湿”中心,这两个中心的气候反差有扩大的趋势;山区气温和降水突变不太明显,春夏季气温突变可能发生在20 个世纪90 年代末至21 世纪初;秋冬季气温突变在20 世纪90 年代可能发生过;南坡和东段年均温突变可能发生在1982 年,北坡大致发生在1990 年左右.秋季降水突变发生在20 世纪80 年代末,其他季节不明显,年降水突变发生在80年代末期.     

三江平原沼泽湿地时空动态特征

在遥感数据支持下,利用景观生态学的定量分析方法,分析了近20年三江平原区域湿地景观结构动态,同时以位于三江平原中北部的富锦县为例,分析了湿地与其它土地利用类型的转化.研究表明:三江平原湿地近20年大面积减少,但减少的趋势有所遏制,其中1980～1996年湿地面积减少了51.33%,1996-2000年间较少了4.19%;湿地的破碎度加大,1986-1996年间,斑块数量增加了326块,1996-2000年间又增加了18块,斑块数量增加的速度明显降低.湿地图斑破碎度有明显减少的趋势,表明湿地开发由大片沼泽湿地的破碎性开垦,转向已有湿地的边缘围垦上;开发后的湿地基本上变为水田和旱田;三江平原湿地分布的质心也有向西南偏移的趋势.三江湿地的大面积开发直接影响着三江地区自然环境,区域气候由"冷湿"转为"暖干",使气温低的北部和积水深的东部的湿地进一步适合农业开发.三江平原湿地大面积减少是由人类活动引起的,依靠其自身力量无法实现湿地恢复.文中就三江平原湿地如何保护和恢复提出了相应建议.     

黄河上游气候变化对地表水的影响

利用1961~2002年黄河上游唐乃亥水文站水文资料及同期该流域气象资料,研究黄河上游流域气候变化及其对地表水资源的影响,结果表明: 黄河上游年流量呈现出逐年减少趋势,20世纪90年代以来减少趋势更为明显;黄河上游流域气候变化表现出气温升高、降水减少和蒸发增大的干旱化趋势,这一变化趋势在90年代以来尤为突出;气温升高、降水量减少和蒸发量增大是导致黄河上游流量减少的气候原因,其中降水量是影响流量的主要气候因子,降水量的减少特别是夏季降水量的减少直接导致了黄河上游流量的减少。     

沾益气温和降水的多尺度演变特征

利用1951～2005年沾益气温和降水观测资料,采用DB16正交小波分析了年平均气温和冬春季气温、年平均降水量和雨季、旱季降水量的多时间尺度演变特征。结果表明:年平均气温和冬季气温均具有年际和年代际变化特征,春季气温的年际变化是最显著的,年平均气温的年代际变化、气候基本态的变化相对较强。在气候基本态的变化尺度上,年平均气温和冬季气温都在20世纪70年代发生了变异,春季气温则是在20世纪90年代才发生了变异;在年代际变化尺度上,年平均气温变率相对较弱,冬春季气温变率相对较强。年平均降水量、雨季和旱季降水量都具有年际和年代际变化特征,其中7年以下的年际变化最为显著,其中年平均降水量年际变化、旱季降水量年代际变化以及雨季降水量气候基本态的变化相对较强。年平均降水量和雨季降水量在20世纪80年代以前是相对多雨时段,以后是相对少雨时段。此外,20世纪60年代中期以前年平均降水量和雨季降水量均是逐渐增加的,而20世纪60年代中期以后则在减少。旱季降水量则明显不同,20世纪70年代以前是相对少雨时段,以后是相对多雨时段,近55年来旱季降水量是逐渐增加的。     

用于湿地气候效应模拟的三江平原下垫面数据获取

三江平原是我国沼泽湿地的重要分布区。在20世纪的后50 a中,三江平原在经过几次大规模的开荒后,其下垫面发生了明显的阶段性变化,湿地大面积消失,农田面积不断增加。为了认识20世纪下半叶不同时期三江平原湿地的气候效应,拟采用第三代区域气候模式(RegCM3)来开展研究。而目前被广泛用于RegCM3的GL-CC数据,所反映的研究区下垫面几乎不存在沼泽湿地,这与事实严重不符,所以必须获取三江平原有沼泽湿地存在的真实的下垫面数据,才能得到可靠的湿地气候效应的模拟结果。分别选择了4期(1954年、1985年、1996年和2000年)有阶段代表性的航片、TM影像数据为主要数据源,利用ERDAS8.7和Arcview3.2等软件,首先得到4期研究区的土地利用数据,然后通过土地利用数据类型向模式数据类型的转换,从4期研究区土地利用数据中提取出了三江平原下垫面的模式数据。经过误差分析,认为获取的4期三江平原下垫面模式数据准确的反映出研究区几个时期的湿地下垫面实况,可以作为三江平原湿地气候效应模拟的基础数据。     

甘肃天水近30a气候变化对桃产量形成的影响分析

采用统计学方法,利用甘肃天水1981-2011年桃单产量和相关气象资料统计分析了气候变化对桃产量形成影响,为果树生产和管理部门有效应对气候变化提供决策依据。研究表明:20世纪90年代以来天水桃树栽培区气温升高,降水减少,暖干气候特征明显,极端最高气温的显著升高是气候变暖的主要表现。气候变暖导致桃树发育进程明显加快,初春气温、仲春最高气温的快速升高和降水量的明显减少,造成桃树花芽发育-盛花期高温干旱对花蕾发育、开花坐果的危害及盛夏7月降水量的增加和7月下旬至8月上旬气温日较差的减小,对果实干物质累积、着色成熟的影响均呈明显加重趋势,7月相对较多的降水还可造成果树大量落果而减产,但仲秋10月降水量的增加不仅有利果树正常越冬,还可缓解来年春季暖干气候对果树产量形成的不利影响。     

近50年来河西走廊平原区气候变化的区域特征及突变分析

近50年来,河西走廊平原区的气温在20世纪60~80年代偏低,90年代以后明显偏高,其中冬季升温显著,而降水在60年代偏少,70年代最多,80年代又偏少,90年代以后又偏多,2000年以来秋季降水增加显著。在全球变暖背景下,走廊平原区的气温突变明显,而降水突变不明显;区域气温突变比较一致,春、夏、秋季在90年代中后期发生升温突变,冬季在80年代中期发生升温突变,年平均气温在80年代中期和90年代中后期也发生升温突变;降水突变存在一定的区域差异,东、西部降水在60年代中后期发生突变,突变后降水量增多。     

三江平原气候突变分析

采用累积距平法、J_y参数法和Mann-Kendall法联合检测1955~2000年三江平原气候变化过程中的突变现象,讨论了引发三江平原气候突变的可能原因。分析发现,三江平原年降水量在20世纪60年代发生了减少突变;而三江平原在20世纪70年代和80年代连续两次经历的增温突变,使其气温变化与东北北部平原其它地区明显不同;年日照时数和平均风速的减少突变均发生在20世纪80年代。总体来看,三江平原气候变化在20世纪80年代最明显。     

中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站简介

中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站位于东北三江平原腹地,黑龙江省同江市辖区内.地理座标为东经133°31′,北纬47°35′,海拔高度为55.4m～57.gm.属温带湿润大陆性季风性气候,年平均气温1.9℃,年降水量600mm左右.夏季温暖湿润,冬季寒冷馒长.分布有多种类型的草本沼泽和沼泽化草甸.土壤类型主要为沼泽土和白浆土,土壤pH值6.0左右,有机质含量5%～50%.该站代表的区域为三江平原,代表的生态系统类型为温带湿润平原湿地生态类型.从1989年开始开展部分项目的观测、研究和实验,1992年成为“中国生态系统研究网络”的基本站.依托单位为中国科学院长春地理研究所.     

甘肃省农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应

随着全球气候变暖,干旱频次和强度增大,粮食生产与安全面临严重的挑战。利用1960-2012年甘肃省农业干旱灾情和气象资料,分析不同干旱程度的农业受灾率、成灾率和绝收率变化特征,并构建了农业干旱灾害风险指数(农业干旱综合损失率),揭示了甘肃农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应,讨论了关键时段气象条件对灾害损失的影响,阐述干旱灾害损失在气温和降水气候态中的分布特征,模拟出农业干旱受灾程度的气象阈值,并对未来情景下干旱灾害风险进行预测。结果表明:甘肃省近50多年农业干旱灾害范围、程度和频次均呈增加趋势,粮食受干旱灾害减产的风险加大。受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均呈明显上升趋势,尤其是20世纪90年代气温突变以后干旱灾害损失增大的趋势更明显。21世纪00年代干旱增幅最大,干旱受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均高于全国平均水平。多年平均综合损失率为10.8%,约为全国平均值(5.1%)的2倍。气温和降水量是甘肃农业干旱灾害损失的关键致灾因子,并且关键时段降水量和气温对干旱灾害的影响比全年平均值更加明显,年降水量每减少100 mm,综合损失率增加5.6%。年平均气温每升高1 ℃时,综合损失率增加6.3%。年平均气温6.45 ℃和年降水量460 mm是干旱高风险的临界值。未来气候变暖情境下,甘肃综合损失率增幅将可能达到1.85倍,气候变暖导致农业干旱灾害风险加大。     

西藏羊卓雍湖流域近45 年气温和降水的变化趋势

利用西藏羊卓雍湖流域气象、水文观测站1961-2005 年逐月的平均气温、降水量等资 料, 分析了近45 年流域气温、降水的年际和年代际变化特征和异常年份, 以及羊湖水位变化趋势及影响因子, 结果表明： 近45 年流域年平均气温以0.25 ^oC/10a 的速率显著升高, 增温主要表现在秋、冬季。近25 年, 流域平均降水量除冬季呈减少趋势外, 其他各季节表现为显 著的增加趋势, 增幅为11.4~30.0 mm/10a, 夏季增幅最大; 年降水量以54.2 mm/10a 的速率明显增加。20 世纪60 年代至90 年代, 除夏季外, 其他3 季表现为逐年代增温趋势。在夏季, 降水量除80 年代偏少外, 其他3 个年代偏多; 而冬季相反, 80 年代降水偏多, 其他3 个年代偏少。流域年平均气温异常偏高年出现过3 次, 且发生在20 世纪90 年代末至21 世纪初; 60 年代后期和70 年代初降水多异常年份。自1997 年发电以来, 降水量呈增加趋势, 流域平均降水量达409.7 mm, 明显高于平衡降水量, 水位呈较明显的上升趋势。降水增多、日照减少, 以及气温明显升高、冰雪融水增加是造成水位上升的主要原因。     

甘肃省夏季异常高温及其环流特征分析

利用甘肃省62个气象观测站1960—2003年6—8月逐日最高气温、高度场和温度场格点资料,分析了高温极值、高温范围、高温持续时间的变化,并对历史上出现的四次极端高温天气过程的环流形势特征进行了分析。结果表明：甘肃河西地区极端最高气温各月之间的差异大,6月极端值最小,7月极端值最大,7月极端最高气温线性变化略呈上升趋势,6月、8月线性变化呈下降趋势,20世纪90年代极端最高气温增温不明显。河东地区极端最高气温各月之间的差异小,7月、8月的变化呈上升趋势,1995—2002年的增温明显。6月全省最大范围的高温天气出现在60年代;7月,90年代后期出现大范围高温天气的年份明显比以前增多。7月持续高温时间在90年代明显增长。100 hPa南亚高压,300 hPa暖中心、500 hPa副热带高压闭合单体控制西北地区上空,对流层上下层暖高压中心相对应,中心位置基本一致时,将出现大范围、持续性的异常高温天气。     

2007—2020年西藏草面温度时空分布特征

利用2007—2020年西藏38个气象站点平均草面温度（简称草温）、平均气温、平均地表温度、云量、降水量等观测资料,采用气候统计诊断方法分析了西藏草面温度的时空分异特征及其影响因素,以期科学研究当地草地生态系统和开展专业气象服务。结果表明：西藏年平均草温呈自东南向西北递减的分布。草温与海拔高度存在显著的负相关,海拔高度每升高100 m,季平均草温降低0.44~0.70 ℃,年平均草温降低0.58 ℃;与纬度有着显著的曲线关系,29.3°N以南（北）地区,随着纬度增加,草温随之升高（降低）。各站草温呈一峰一谷的日变化特征,日最低值出现在07:00—08:00（北京时间）,日最高值均出现在14:00;草温月平均最低值都出现在1月,月平均最高值出现在6月或7月;76%的站点草温的变化为夏季>春季>秋季>冬季的气候特征。西藏草温年较差为21.4 ℃,较气温年较差偏大3.1 ℃;草温日较差达35.7 ℃,远高于气温日较差,偏大21.6 ℃。草温与气温之差以夏季最大,其次是春季、冬季两者比较接近;草温与地表温度之差以春季最大,夏季次之,冬季最小。在空间分布上,月平均草温与气温、地表温度均呈显著的正相关,与平均风速、积雪日呈显著的负相关;积雪深度对草温的影响,除冬季外二者存在显著的负相关;大部分月份平均草温与总云量、低云量、降水量的关系不显著。86.8%的站点5—9月平均逐小时草温与降水量存在显著的负相关关系。     

近40年气候变化及其空间分异的多尺度研究——以内蒙古自治区为例

利用小波变换对内蒙古27个气象台站40年(1956~1995)的年平均气温和降水数据进行多尺度分析,结果表明,1956~1958是40年中最冷的年份,20世纪60年代初和90年代初是两个主要的气温升高和降水增加时期。在大时间尺度上,气温和降水基本处于相对高值,气温有逐渐增加趋势,部分气象台站的降水有减少趋势;中小尺度上气温和降水变化具有更多的表现形式,体现在气温冷暖变化和降水多少变化的频率和强度上。内蒙古气温变化的空间分布格局具有明显的沿纬度分布的特征,降水变化基本上体现了一种沿经度分布的空间格局。对内蒙古3~5月气候干湿状况研究表明,20世纪50年代末和80年代初是两个相对湿润时期,1994年后气候最为干燥,大时间尺度存在非常明显的气候由湿润到干燥的变化趋势;中小尺度上干湿状况变化较频繁。     

鄂尔多斯高原近40a气候变化研究

鄂尔多斯高原特殊的地理位置对全球气候变化更为敏感,利用1961-2000年地面气温和降水记录,通过计算气候趋势系数和气候倾向率描述鄂尔多斯高原气候空间变化特征。结果表明,40 a来本区气温有明显上升趋势,平均气温以0.43℃·(10a)^-1幅度升高。全年各月气温都在上升,但冬季升温最剧烈,达0.82℃·(10a)^-1,其中12月可达1℃·(10a)^-1,为全年之首。夏季最弱,仅0.31℃·(10a)^-1。本区增温幅度比较剧烈,大于内蒙古全区平均水平。冬、夏增温差异导致气温年较差减小。20世纪60年代年平均气温是下降的,从70年代开始上升,90年代上升最剧烈。冬季温度变化与年均温一致,但夏季不同,90年代以前夏季温度是降低的,到90年代夏季温度上升趋势十分明显。温度升高的程度存在区域差异,西北部最强,东南部最弱。降水的趋势变化不很明显,年降水量略有减少,秋季降水量减少比其他季节明显。降水变化也有区域差异,南部比北部降水量减少明显,毛乌素沙漠及以南降水倾向率为-18.3 mm·(10a)^-1,而北部接近于零。气候变暖会使蒸发量增大,从而导致干旱,气温持续增高再加上降水量减少则形成干旱化,对生态环境和地方经济会产生重大影响。     

乌鲁木齐河流域气候变化的区域差异特征及突变分析

利用乌鲁木齐河流域气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析。结果表明:乌鲁木齐河流域的年平均气温在20世纪60-80年代偏低,90年代以后偏高,即80年代前呈下降趋势,90年代后呈上升趋势,并且秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,2000年以来迅速增多;气温变化在空间上表现出上游气温低于下游,秋、冬季气候变暖明显早于春、夏季;降水变化的空间差异也明显。在此基础上,利用滑动T检验法、YAMAMOTO检验信噪比(SNR)、Mann-Kendall法、Cramer法和Pettitt法进行气候突变分析。结果表明:乌鲁木齐河流域气温降水突变不明显,不同方法检验的结果不太一致;春、夏季气温可能在1997年发生突变,而秋、冬季在80年代末90年代初发生突变。