盘锦湿地芦苇物候特征及其对气候变化的响应

基于1987～1993年盘锦湿地芦苇(Phragmites communis)物候数据,分析了芦苇的萌动期、展叶期、开花期和枯黄期的物候特征,探讨了芦苇物候期与气候因子的关系,并利用2种积温模型模拟了芦苇的展叶期和开花期。结果表明:芦苇的展叶期和开花期具有相同的变化趋势,芦苇的枯黄期变化较小;3月和4月平均气温与芦苇展叶呈显著相关,年平均气温与芦苇展叶盛期和开花盛期呈显著相关,芦苇枯黄盛期与年降水量显著相关;积温模型可有效地预测芦苇的展叶期。     

鲁西南木本植物生长季及物候期持续日数对气候变暖的响应

以1981-2010年中国鲁西南地区的植物为研究对象,采用统计分析法研究7种木本植物生长季与物候期持续日数对气候变暖的响应规律。结果表明：1981-2010年中国鲁西南地区气温呈极显著上升趋势（p<0.01）,随着气候变暖,木本植物春季物候期间隔缩短,秋季物候期间隔延长,全生长季延长,且全生长季变化趋势比各物候持续期变化趋势明显;展叶持续期主要与上月、当月和持续月平均气温呈负相关,其中梧桐展叶持续期与当月平均气温呈极显著负相关（p<0.01）;旱柳和刺槐开花持续期与持续月平均气温呈显著正相关（p<0.05）;叶变色持续期和落叶持续期与上月、当月、结束月和持续月平均气温呈正相关,其中旱柳与平均气温达到显著正相关（p<0.05）。木本植物全生长季与气温呈正相关,其中旱柳生长季变化对气候变暖的响应最敏感,其次是榆树、梧桐和楝树生长季变化对气候变暖的响应较敏感;随着年平均气温每升高1 ℃,植物生长季延长3.0-20.0 d;年平均最高气温每升高1℃,生长季延长5.0-14.0 d;年平均最低气温每升高1 ℃,生长季延长2.0-18.0 d。     

吉林省蒲公英物候特征及其对气候变暖的响应

利用数理统计方法,对在气候变暖背景下吉林省蒲公英物候期变化进行分析,探讨了蒲公英物候期变化与春季、秋季气温的关系。结果表明：自1980年以来,吉林省春、秋季增温显著,且秋季较春季明显;吉林省西部地区展叶期推迟,黄枯期提前,生长季缩短;中部地区基本无变化;东部地区展叶期提前,黄枯期推迟,生长季延长。温度和物候期的变化趋势均有明显的地域特征,展叶期变化趋势在地域分布上恰好与春季气温一致,在湿润的东部地区,黄枯变化趋势与秋季气温一致,在干旱的西部地区,枯黄期变化趋势与秋季气温变化相反。探讨了对东西部物候期变化截然相反趋势的原因,并通过线性回归分别建立了各站物候期的温度模型。     

粤中地区木本植物春季物候特征及其对气候变化的响应

根据1982-2012年高要气象站自然物候和气象观测资料,利用线性回归、相关分析等方法研究了近30 a来粤中地区木本植物木棉、苦楝春季物候特征及其对气候变化的响应。结果表明,粤中地区木本植物春季物候期总体呈提前趋势,苦楝展叶始期、开花盛期平均每年提前0.4 d和0.8 d,木棉开花盛期、展叶始期平均每年提前0.8 d和1.1 d。冬季平均气温、春季平均气温、年平均气温以及前期≥10℃积温均与苦楝、木棉展叶始期、开花盛期呈显著负相关,其中,2-3月平均气温对苦楝、木棉春季物候期的影响最为显著,高要市2-3月平均气温上升1℃,苦楝展叶始期、开花盛期分别提前5.4 d和6.9 d,木棉开花盛期、展叶始期分别提前6.6 d和8.0 d。物候期特征可作为评估区域气候变化的一个衡量指标,为当地生态系统保护、新物种引进、农时预报和农林业发展等提供参考。     

气候变暖对呼和浩特地区自然物候的影响

分析了1982—2007年气候变暖对内蒙古呼和浩特、武川自然物候的影响,结果表明:①春季,土壤表层解冻呼和浩特晚于武川,其余物候呼和浩特早于武川;秋季物候均为武川早于呼和浩特。且两地物候间距均为"豆雁始(绝)见>气象水文物候期>植物始花(落叶)";两地植物物候间呈显著的正相关,豆雁始(绝)见呈显著负相关,气象水文物候期间相关不显著;②两地年、春、秋季平均气温呈增加趋势,植物物候春季提前,秋季延迟趋势显著,与气温有很强的响应关系;豆雁在呼和浩特始见提前,绝见延迟,武川与此相反,豆雁与气温有一定的响应关系;气象水文物候期也具有春季提前,秋季延迟的趋势,与气温相关不显著。     

影响鲁西南木本植物秋季物候期的气象要素分析

选取鲁西南地区1981—2020年旱柳、榆树、合欢、楝树4种不同科属典型木本植物物候期资料,结合当地相应时期的气候资料进行相关性分析,研究气象要素变化对不同种类木本植物秋季物候期产生的影响。结果表明：（1）鲁西南地区1981—2020年平均日平均气温、平均日最低气温均呈极显著上升趋势,上升速率分别为0482 ℃/10 a、0609 ℃/10 a。（2）受气候变化影响,鲁西南地区四种木本植物的秋季物候期均呈推迟趋势,榆树、旱柳对于气候变化的敏感度高于其他两种木本植物,木本植物的秋季物候期中落叶末期对气候变化响应最为强烈。（3）鲁西南地区木本植物秋季物候期变化受气温、地温、风速的影响较大,其中气温、地温越高,木本植物秋季物候期会出现的越晚;风速越大,木本植物秋季物候期会出现的越早。（4）鲁西南地区木本植物秋季物候期虽受日照、降水、空气湿度等气象要素影响,但影响并不显著。     

1961-2009年东北地区日照时数变化特征

根据1961-2009年东北地区104个气象站的日照时数、气温、降水、风速和相对湿度资料,利用趋势分析、Mann-Kendall分析和相关分析等方法,研究东北地区日照时数月、季、年的时空变化特征,同时还对可能影响日照时数的气候因子进行分析。结果表明：东北地区5月日照时数最高,12月日照时数最低。年日照时数呈显著减少趋势,平均每10 a减少40.5 h;除秋季日照时数变化不显著外,其他季节日照时数均显著减少。在20世纪80年代初期存在明显的突变,日照时数开始减少。东北地区日照时数大致呈西高东低的经向分布;除黑龙江北部地区外,其余大部地区日照时数均呈减少的趋势,其中吉林北部地区减少最为明显。东北地区日照时数与气温呈负相关关系,相关系数为-0.40;与降水呈负相关关系,相关系数为-0.37;与风速呈正相关关系,相关系数为0.53;与相对湿度呈负相关关系,相关系数为-0.32。前三者均通过了99.9 %的信度检验,相对湿度通过了99.5 %的信度检验。     

气象因子对翁源县三华李物候期及产量的影响

利用翁源县国家基本站1981—2018年气温、降水、日照时数等观测资料,结合2005—2018年三华李种植面积、产量资料及物候期资料,分析该县气候变化特征及三华李物候期变化特征,探索影响三华李物候期及产量的气象因子。结果表明:近38年来,翁源县1—6月平均气温、极端最低气温、日照时数及6月降水量呈上升趋势,1—5月降水量呈下降趋势。近14年来,三华李各物候期均表现出不同程度的提前趋势,其中花期和成熟期的提前趋势最为明显。1—6月平均气温、日照时数与三华李产量总体呈正相关,降水量及大风日数与三华李产量总体呈负相关。     

洞庭湖生态经济区热量资源变化特征

基于洞庭湖生态经济区25个地面气象观测站1961-2013年的逐日平均气温、最高气温和最低气温观测资料,组合成100项热量特征指标,利用统计方法系统性分析该区域的热量资源变化特征,并采用贡献率探讨了最高、最低气温在年平均气温变化中的作用。结果表明：洞庭湖生态经济区不同气温要素的空间分布形态不同,日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温空间分布形态一致,均呈西低东高分布;稳定通过0℃、5℃、10℃、15℃、20℃的初、终日期在区域内相对集中。年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈显著或极显著上升趋势,但存在升温的不均匀性,气候变暖以最低气温升高为主要特征,最高气温在春季起到升温加速作用,导致洞庭湖区春季气温上升速率较其他季节大。气候变暖带动日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温呈极显著上升趋势,但升温的不均匀性直接关联到稳定通过一定界限日平均温度初、终日期的变化及积温突变时间的变化,5℃、15℃初日呈显著提前趋势,≥0℃、≥5℃、≥10℃积温增加突变时间与最低气温相近,≥15℃、≥20℃积温增加突变时间与最高气温相近。     

藏北牧区牲畜掉膘期温度变化特征

 利用西藏那曲地区1971-2005年日平均气温≤-5℃的初终日、持续时间及期间的负积温、平均气温、最高气温、最低气温等资料,采用气候倾向率等方法分析了近35 a来藏北牧区牲畜掉膘期及期间温度要素的变化趋势和异常年份。结果表明：藏北各牧区牲畜掉膘期开始日均呈现推迟趋势,平均推迟2.1～4.9 d/10 a;终日变化不显著;掉膘期持续时间均呈现缩短趋势。掉膘期间各牧区平均气温呈升高趋势,≤-5℃的负积温为减少趋势。掉膘期持续时间年代际变化呈明显的下降趋势,20世纪90年代掉膘持续时间短,有利于牧业生产。     

内蒙古东部地区小叶杨物候变化与气象条件的关系

利用数理统计方法对近20-30 a内蒙古东部主要牧业试验站的气候变化及小叶杨的物候变化进行探讨,研究小叶杨的物候变化与气象条件的关系。结果显示：近20-30 a来大于等于0℃的初日提早,终日推后,积温显著增加。上半年的物候现象(花芽开放期、展叶始期、展叶盛期和开花始期)提前;下半年物候现象(叶全变色期、落叶末期)及开花盛期均推迟。小叶杨自然物候现象存在着明显的地域性差异。小叶杨上半年的物候期与气温呈显著负相关,而下半年的物候期与气温呈显著正相关;物候期变化对温度的响应较强,其关系有可能是非线性的。日照和降水对物候期变化的影响,由于其地理位置和生育时段的不同而呈现各不相同的关系。小叶杨物候期的变化对降水和日照的响应不明显。     

南京极值温度长期变化及其与平均温度的关系

利用1951—2009年南京日平均气温、日最高气温以及日最低气温等资料,分析了南京日最高气温和最低气温的长期演变趋势及其与平均温度的关系。结果表明：近60 a来,南京年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈变暖趋势,20世纪90年代增温尤为明显;日最高气温,除夏季表现为降温趋势外,其他季节均为升温趋势;而四季平均气温和平均最低气温均为增温趋势;夏季气温日较差下降趋势明显,导致夏季昼夜温差减小;极端高温、低温的发生日数均呈下降趋势。极端气温与平均气温之间存在明显的相关性,且极端低温对平均气温影响更为明显。     

1961—2009年辽河流域水文气象要素变化特征

依据1961—2009年辽河流域5个气象观测站点逐日降水和气温观测资料,运用非参数检验方法（Mann-Kendall法）,对辽河流域降水和气温的变化趋势进行了分析。利用2006—2010年夏季共162d降水日的铁岭站日降水量与铁岭水文站径流量资料,探讨了日降水量与径流量之间的相关关系。结果表明：辽河流域年降水量减少趋势明显,降水量偏少年份明显增加,其主要原因为占全年降水量65%的夏季降水以7.4 mm/10 a的气候趋势倾向率递减,呈现出明显的减少趋势;辽河流域的年平均气温是在波动中逐渐上升的,且升温趋势明显,春季呈明显的升温趋势,夏季略有下降,秋季变化不大,冬季是气温上升最明显的季节;日降水量与径流量存在正相关关系,且日降水量与降水第二日的径流量相关显著。     

东北亚和北半球冬季高空切断冷涡与中国极端低温事件的联系

利用美国国家环境预测中心/国家大气研究中心再分析资料和美国气候预测中心冬季逐日温度资料,通过机器自动识别和目视相结合的方法,研究了北半球冬季500 hPa冷涡分布特征,并基于信息流因果论方法,揭示了东北亚冷涡活动与北半球其他活动区冷涡以及中国冬季极端低温事件的联系。根据冷涡活动天数随经度的变化,划分了4个活动频繁区,发现北半球冬季冷涡活动频率从大到小分别为大西洋-欧洲区（37.7%）、北太平洋区（22.35%）、东北亚区（20.95%）和北美-格陵兰区（13.77%）。北美-格陵兰区冷涡平均中心强度最强（493 dagpm）,大西洋-欧洲区最弱（514 dagpm）。年际尺度上,东北亚区冷涡活动具有相对独立性,只有1月北美-格陵兰区冷涡活动天数变化在一定程度上是2月东北亚冷涡活动天数变化的原因。冷涡强年的动力学特征分析表明,东北亚区和北美-格陵兰区冷涡与北大西洋涛动正位相密切相联,北太平洋区冷涡则与北太平洋涛动正位相有联系,大西洋-欧洲区冷涡则对应北大西洋涛动和北太平洋涛动负位相。东北亚冷涡与中国极端低温联系密切,通过聚类分析界定了4类极端低温事件,发现东北-华北类、北方类和中东部类极端低温事件发生时都伴随着很强的东北亚冷涡活动。      

中国东北地区冬季冷空气活动特征研究

利用1961—2017年东北地区164个气象站逐日气温、最低温度资料,按照《冷空气过程监测指标》行业标准,建立东北地区中等强度冷空气、强冷空气和寒潮历史数据集,采用气象统计学方法分析了东北冬季气温、中等强度冷空气、强冷空气和寒潮年际、年代际变化特征。结果表明:东北地区冬季气温呈显著上升趋势,趋势系数为0.45,通过了α=0.01的显著性检验,1960s最低,2010s达到最大值;东北地区冬季气温突变时间为1981年,突变前气温负距平为主,突变后气温波动变化明显;东北地区冬季冷空气过程以寒潮为主,冷空气出现日数、发生强度以12月最多、最强;冷空气趋势变化不显著,其中1961—1970强度最强,2001—2010年最弱;东北地区冬季气温突变后冷空气日数减少,强度减弱。     

我国东北地区冬季气温变化的东亚冬季风背景

利用中国气象局国家气象信息中心1961—2011年我国东北地区72个气象站月平均气温资料及NCEP/NCAR月平均海平面气压、500 hPa高度场及200 hPa与850 hPa风场再分析资料,对东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列经去除线性趋势处理后的变化特征进行对比分析。结果表明:去除线性趋势后,东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温序列的相关系数为-0.69,较原始序列更为显著;两者变化的阶段性较为同步,我国东北地区冬季气温于2004年已转入低温阶段,这与东亚冬季风同时转为偏强阶段关系密切;两者均存在20年左右的长周期,同样存在相近的阶段性短周期;我国东北地区冬季气温的增温变化趋势在1986年前后的增暖性气候突变中起重要作用。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温年代际信号的相关系数达-0.86,较原始序列年代际相关更为显著;两者的年代际变化存在21.5年左右的共同准周期。东亚冬季风强度与我国东北地区冬季气温的年际变化序列存在4年左右的共同准周期。我国东北地区冬季气温的年际和年代际异常存在与东亚冬季风相关联的200 hPa东亚急流、500 hPa东亚大槽、乌拉尔高压、850 hPa风场、地面西伯利亚高压等的异常背景。     

不同年代际背景下AO与冬季中国东北气温的关系

采用1951—2006年北极涛动指数序列、NCEP/NCAR再分析资料和我国160站气温资料,利用滑动相关分析研究了不同年代际背景下北极涛动与冬季中国东北气温年际异常关系的变化情况。结果表明,两者的关系在20世纪60年代中后期显著增强,在80年代中后期减弱。不同年代际背景下,与AO相关联的中高纬度大气环流异常发生的明显改变是AO与东北冬季气温关系发生年代际变化的原因。强相关年代,西伯利亚高压与阿留申低压均明显减弱,东亚冬季风偏弱,对流层中下层异常东南风控制东北地区,对流层中层东亚大槽明显减弱,环流的经向性减弱,使该地区冬季气温偏高;相关较弱的年代则以上表现不明显。     

Abrupt summer warming and changes in temperature extremes over Northeast Asia since the mid-1990s: Drivers and physical processes

This study investigated the drivers and physical processes for the abrupt decadal summer surface warming and increases in hot temperature extremes that occurred over Northeast Asia in the mid-1990 s. Observations indicate an abrupt increase in summer mean surface air temperature(SAT) over Northeast Asia since the mid-1990 s. Accompanying this abrupt surface warming, significant changes in some temperature extremes, characterized by increases in summer mean daily maximum temperature(Tmax), daily minimum temperature(Tmin), annual hottest day temperature(TXx), and annual warmest night temperature(TNx) were observed. There were also increases in the frequency of summer days(SU) and tropical nights(TR).Atmospheric general circulation model experiments forced by changes in sea surface temperature(SST)/ sea ice extent(SIE),anthropogenic greenhouse gas(GHG) concentrations, and anthropogenic aerosol(AA) forcing, relative to the period 1964–93, reproduced the general patterns of observed summer mean SAT changes and associated changes in temperature extremes,although the abrupt decrease in precipitation since the mid-1990 s was not simulated. Additional model experiments with different forcings indicated that changes in SST/SIE explained 76% of the area-averaged summer mean surface warming signal over Northeast Asia, while the direct impact of changes in GHG and AA explained the remaining 24% of the surface warming signal. Analysis of physical processes indicated that the direct impact of the changes in AA(through aerosol–radiation and aerosol–cloud interactions), mainly related to the reduction of AA precursor emissions over Europe, played a dominant role in the increase in TXx and a similarly important role as SST/SIE changes in the increase in the frequency of SU over Northeast Asia via AA-induced coupled atmosphere–land surface and cloud feedbacks, rather than through a direct impact of AA changes on cloud condensation nuclei. The modelling results also imply that the abrupt summer surface warming and increases in hot temperature extremes over Northeast Asia since the mid-1990 s will probably sustain in the next few decades as GHG concentrations continue to increase and AA precursor emissions over both North America and Europe continue to decrease.     

Modeling land surface phenology in a mixed temperate forest using MODIS measurements of leaf area index and land surface temperature

The development of satellite-derived vegetation indices and metrics has enabled researchers to monitor land surface phenology (LSP). While the use of satellite data to monitor LSP is prevalent, there has been minimal effort to model LSP in temperate climates using satellite observations of the land surface. Satellite-derived LSP models are beneficial for studying past and future changes in phenology and related ecosystem processes (e.g., water, energy, and carbon fluxes). The purpose of this study was to model LSP during the spring in a mixed temperate forest using satellite-derived measurements of leaf area index (LAI) and land surface temperature (LST). As part of the model validation process, the use of LST as a proxy for air temperature to model LSP was also investigated. The results indicate that LST derived from the MODIS Terra sensor at 10:30?a.m. (local solar time) can be used to develop a LSP model that predicts the full profile of LAI from winter dormancy to maturity and the date when LAI reaches half of the annual maximum (LAI_50%) with relatively low error. In addition, the modeled LAI values closely tracked in situ observations of the phenological development of the dominant deciduous tree species located in the study area where the model was developed. A comparison of LST and daily maximum air temperature at two levels above the ground surface revealed distinct differences and nonlinearities in the relationship between these two variables. However, accumulated growing degree-days calculated from each of these variables were similar because the largest differences between LST and daily maximum air temperature occurred prior to the beginning of heat accumulation. Consequently, the model predictions of LAI_50% derived from the use of LST and daily maximum air temperature were similar. When the developed model was applied in two other mixed forests, the errors were larger due to substantial interannual variability in the relationship between LAI and heat accumulation and systematic differences in this relationship between sites. Although the model cannot be successfully applied in these other mixed forests, the ability of the model to capture a consistent relationship between satellite estimates of LAI and LST in the study area where it was developed demonstrates that satellite observations of the land surface can be used in certain locations to create LSP phenology models. When validated, the models can be used to examine past and future changes in phenology and related ecosystem processes.