全球山地冰冻圈变化、影响与适应

冰冻圈是高山地区不可或缺的重要组成部分,居住着全球约10%的人口。近几十年来,冰冻圈变化对山区和周围地区的自然和人类系统产生了广泛而深远的影响,对海洋也发挥着重要作用。IPCC最新发布的《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》（SROCC）指出,过去几十年全球高山区气温显著升高,使山地冰冻圈发生了大范围显著退缩。观测到的山地（特别是低海拔山区）积雪期缩短、雪深和积雪覆盖范围减小;冰川物质持续亏损,其中全球最大的冰川负物质平衡出现在南安第斯山、高加索山和欧洲中部,亚洲高山区冰川负物质平衡最小;多年冻土温度升高、厚度减薄,地下冰储量减少;河、湖冰持续时间缩短。随着气候持续变暖,山地冰冻圈在21世纪仍将呈继续退缩状态。到21世纪末,低海拔山区积雪深度和积雪期将减少,冰川物质损失继续增加,多年冻土持续退化。冰冻圈变化已经或将改变山地灾害发生频率和强度,并对水资源、生态系统和经济社会系统产生重要影响。应对山地冰冻圈变化应从管理和优化利用冰冻圈资源、加强冰冻圈变化灾害风险的有效治理、增强国际合作及公约制定等适应策略着手开展,增强适应能力,从而有益于推动山地生态系统和经济社会系统可持续发展。     

1981—2010年西藏怒江流域潜在蒸发量的时空变化

利用1981—2010年怒江流域9个站月平均最高气温、最低气温、降水量、风速、相对湿度、日照时数等资料,应用Penman-Monteith模型,采用气候倾向率、R/S等方法分析了潜在蒸发量变化的趋势性和持续性,并探讨了影响潜在蒸发量的气象因子。结果表明：近30年怒江流域四季潜在蒸发量趋于减少,年潜在蒸发量以18.4 mm?(10a)-1的速率显著减少。夏、秋、冬季和年潜在蒸发量具有持续性,未来将持续减少,尤其是冬季。在年代际尺度上,四季潜在蒸发量1980年代为正距平,1990和2000年代均为负距平。风速减小是四季潜在蒸发量减少的主要因素,不过春季潜在蒸发量的减少与降水量的显著增加也有关,且夏季气温日较差的显著变小对潜在蒸发量减少的作用不可忽视。     

西藏年楚河流域冰川及冰川湖变化特征及其对气候变化的响应

本文采用landsat陆地资源卫星数据和中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰川矢量编目数据和气象观测数据为数据源,利用GIS空间分析方法和气候统计方法,提取并分析了1987～2014年西藏年楚河流域冰川及冰川湖变化特征。结果表明:1987年年楚河流域内共有冰川82条,1987～2014年冰川总面积呈减少趋势,冰川面积减小18.386km2(8.34%),变化率为-5.23km2/10a;1987年流域内面积大于0.2km2的冰湖共有8个,1987～2014年,冰湖总面积呈增加趋势,冰湖面积增加1.489km2(7.06%),变化率为0.323km2/10a;年楚河流域年降水量变化不明显,年平均气温整体呈上升趋势(0.28℃/10a)。降水对冰川和冰湖变化影响较小,温度的持续升高是冰川和冰湖变化的主要因素。      

近50a青海湖流域气候变化特征分析

利用青海湖流域4个站点的观测资料,运用气温距平法和降水距平百分率法,并结合青海湖水位变化,就近50 a来青海湖流域生态环境对全球变暖的响应进行了分析。结果表明：（1）近50 a来青海湖流域年平均温度呈上升趋势,线性升温率为0.28℃/10 a;日气温距平的30 d移动平均表明近10 a来气温波动明显;（2）近50 a来...     

基于高空与地面观测的阿克苏河流域气候水文要素变化分析

本研究基于地面和高空资料,分析了阿克苏河流域1960—2015年的气候和水文变化特征,并探讨了高空气候变量在径流反演中的作用。结果表明,在全球变化背景下,阿克苏河流域地表温度呈显著升高趋势,线性倾向率为0.18℃/10a（-0.09~0.43℃/10a);流域降水总体呈增加趋势,增加速率为10.42 mm/10a（2.23~21.11 mm/10a)。阿拉木图、伊宁和库车3个高空探测站的0℃层高度总体呈上升趋势。相对于1960—1989年,1990—2015年3个站的0℃层高度分别增加了88.9 m、29.4 m和7.2 m。联合使用地面气温、降水和高空0°层高度资料,能显著提高阿克苏河流域夏季流量反演效果。     

1961-2008年黑龙江省积雪变化特征

利用黑龙江省1961-2008年积雪初日、终日、最大积雪深度资料,采用统计方法分析了黑龙江省积雪时空变化特征。结果显示：黑龙江省积雪初日明显推迟,速率为2.5 d/10 a;终日明显提前,速率为1.6 d/10 a;最大积雪深度明显减少,速率为1.1 cm/10 a。     

兰州市日照时数气候变化特征分析

利用兰州市1961—2015年日照时数观测资料,分析了兰州市日照时数近55a来的气候变化特征。结果表明:兰州日照时数在20世纪80年代前表现为正距平变化,而80年代以后表现为负距平变化,90年代以后年日照时数减少幅度进一步增大;通过分析不同季节日照时数的减少程度,发现冬季减少幅度最大,春季最小;兰州日照时数主要存在15a的周期,且未来一段时间内年日照可能会持续减少。     

1959-2003年中国天山积雪的变化

利用天山山区17个气象站1959-2003年的气象观测资料,分析了中国天山山区冬季（12-2月）气温、积雪变化趋势特征, 并采用Mann-Kendall统计量对最大积雪深度的变化进行了突变检验,通过GIDS插值方法和DEM数据计算了它的空间分布。结果表明,天山山区冬季平均气温存在明显的上升趋势,倾向率为0.44℃/10 a,与北半球冬季平均气温的变化有着较好的相关性,最低气温的增加更为明显,其倾向率为0.79℃/10 a。45 a来天山山区最大积雪深度具有明显的增加趋势,倾向率为1.15 cm/10 a,检测表明,最大积雪深度在1977年前后发生了突变;与多年平均相比,积雪深度增加幅度最大的是西天山地区的昭苏、尼勒克,分别增加了39.3%和39.7%。天山山区积雪变化以2.8 a左右的周期为主。另外,积雪日数的增加主要出现在≥10 cm的积雪深度上;积雪初、终日期并没有表现出明显的提前或推迟。     

1470年以来我国华东四季与年平均气温变化的研究

本文根据历史记载恢复了1470年以来我国华东(长江中下游地区)春、夏、秋,冬四季的10年平均气温距平。首先利用近35年(1951-1985年)气温观测对不同强度寒冷事件的气温距平做出估计,然后按事件发生频率定出五百年来每10年寒冷指数,最后转换为对近百年平均气温的偏差。结果表明,过去五百年中,前四百年比近一百年显著偏冷,各季百年平均气温均为负距平,变化于-0.1℃到-0.7℃之间,10年平均气温虽有正距平,但负距平占绝对优势,达到-1.0℃的10年以冬、春为最多,最大负距平(-2.0℃左右)出现在冬季,个别10年(如1650＇s及1840＇s)年平均气温距平亦达到-1.0℃。分析表明,在小冰河期不但气温平均值下降,气温变化幅度(方差)也增加,春、秋两季最为明显。     

冬季西、北江径流量异常的前期海-气背景场特征

1990年以来珠江口出现7次强咸潮,主要原因是珠江流域秋、冬季少雨,西、北江径流减少。根据实测资料,分析西、北江流域近50年来冬季径流量变化特点,从大尺度海-气相互作用出发,分析冬季径流量减少的前期海-气特征,得出E l N ino与La N ina发生次年冬季,西、北江径流量出现负距平的机率分别为10/14和10/11,与副高强弱有关。这在冬季径流量预报及珠江口咸潮超前预警上有重要参考价值。并据此预测2005/2006冬季径流量为负距平,极可能再次出现强咸潮。     

阿克苏河灌区作物需水量对气候变化的敏感性分析

阿克苏河灌区是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,同时也是新疆第二大灌区,了解灌区作物需水量可为灌区种植结构调整、水资源优化配置提供科学依据。本研究基于联合国粮农组织(FAO)的Penman-Monteith蒸散发模型,结合作物系数法估算了阿克苏灌区作物需水量的时空变化及其对气候因子和作物种植结构的敏感性。结果表明,1960—2015年阿克苏灌区多年平均作物需水量为586 mm,且呈显著上升趋势,上升速率为38.43 mm/10 a。随着气候变化和作物种植结构的改变,1990—2015年间作物需水量急剧增加,增加速率高达99.37 mm/10 a。对于不同作物类型,果林的需水量最大,高达829.8 mm,其次是棉花、水稻和玉米,小麦需水量最低。阿克苏灌区的作物需水量对日最高气温和日照时数较为敏感,而对最低气温、风速和水汽压的敏感度较低。当日最高气温升高2℃时,作物需水量增加4%,当日照时数增加10%时,作物需水量将增加3.2%。另外,作物需水量对作物种植结构非常敏感,当果林的种植面积比例增加10%时,作物需水量增加了12.1%。     

基于作物系数与水分生产函数的向日葵产量预测

利用河套灌区向日葵2012年田间水分、分期播种试验数据和两个站点的农业气象历史资料,研究基于向日葵作物系数和水分生产函数的产量预测方法。结果表明:向日葵标准作物系数在生育期内的变化规律是前期小、中期大、后期小, 最高值为1.21, 出现在开花期。标准作物系数与出苗后日数和大于0℃积温有很好的二次和三次多项式关系,拟合优度在0.93以上。在分析相对叶面积指数和作物系数关系的基础上,提出标准作物系数的相对叶面积指数订正方法,得出河套灌区向日葵作物系数的动态计算式,为水分生产函数中实际蒸散量的计算提供支撑。建立以Jensen模型为基础的向日葵水分生产函数,得到对水分亏缺的敏感顺序从高到低是开花期、花序形成期、成熟期、苗期。综合应用向日葵作物系数方程和水分生产函数模型计算分期播种产量,与实际产量分别相差4.4%和4.1%,初步证明该文提出的方法对产量预测较为理想,在该地区具有很好的适用性。     

2021—2050年河南省夏玉米净灌溉需水量对气候变化的响应

基于河南省17个气象站点观测资料和25个CMIP5模式预估数据,采用BCC/RCG-WG 3.0天气发生器构建区域气候变化情景,集合评估了RCP4.5情景下2021—2050年夏玉米净灌溉需水量较1961—2000年的变化及其空间分布。结果表明：全生育期内气温升高1.8℃,降水增加3.6%,引起作物需水量和有效降水量分别增加5.1%和1.5%,净灌溉需水量增加5.6%。受气温升高和降水减少的双重影响,播种－拔节期净灌溉需水量增幅较大,达到21.3%;拔节－乳熟期尽管有效降水量增加3.0%,但这并不足以抵消气温升高引起的作物需水量增加5.1%的影响,净灌溉需水量仍然增加3.4%;乳熟－成熟期,由于有效降水量增加8.2%,超过了作物需水量增加7.4%的影响,净灌溉需水量减少1.4%。豫西三门峡、孟津和豫西南栾川、西峡等4站在各生育期内净灌溉需水量均有不同程度的增加。     

气候变化对四川盆地作物生产潜力的影响评估

计算了四川盆地作物的光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力,选择代表站点分析了主要气象因子的变化特征及其对生产潜力的影响。结果表明,四川盆地日照时数和降水量在减少,气温在升高,日照时数和降水量的减少使生产潜力降低,而气温升高具有增加作用;各类生产潜力在1970 s都属于高值时期,光温生产潜力在2006年达到另一个高值;近十年各类生产潜力平均值均较1970 s有所减少,盆地平均气温升高1℃,光温生产潜力增加6%,降水量减少10%,气候生产潜力减少1.6%。      

基于冠层温度的冬小麦水分胁迫指数的实验研究

在田间实验基础上对冬小麦田逐日14时基于冠层温度的作物水分胁迫指数，（CWSI）进行了计算和分析。同一时刻干旱处理CWSI高于湿润处理；麦田灌溉后CWSI4～6天降到极小值，表明了灌水后作物从水分胁迫状态恢复所需的时间；从本次灌溉后CWSI达到极小值至再次灌溉期间，CWSI呈持续增加趋势。这些表明CWSI较好地反映了因土壤供水不足导致的作物水分胁迫。CWSI与叶水势之间呈明显的负相关关系。CWSI等于0.4，相当于实际蒸散与可能蒸散的比率为60%，是指示冬小麦发生严重水分胁迫的关键性指标。     

晋西北地区马铃薯生态需水量对气候变化的响应

基于晋西北地区8个地面气象站1960~2010年的气象资料及马铃薯生育期平均资料,运用P-M公式,计算了马铃薯生态需水量,分析了生态需水量的时间演变特征及其对气候变化的响应。结果表明:晋西北地区马铃薯生态需水量整体上呈显著下降趋势,但不同时段下降幅度差异较大;风速和日照时数的变化对马铃薯生态需水量的影响最为突出。气候变暖对该地区马铃薯生态需水量的影响表明,气温的升高会增加马铃薯的需水量,且不同地区需水量的增幅不尽相同,气候变暖对寒冷地区马铃薯需水量的影响更加显著。     

用耦合模型模拟青弋江流域水文对气候变化的响应

用陆面模式SSiB与动态植被模型TRIFFID以及流域地形指数水文模型的耦合模型SSiB4T/TRIFFID模拟了长江下游的青弋江流域植被和水量平衡的动态过程,分析了气温和降水变化对流域径流和蒸发的影响。结果表明：（1）流域气温上升10C,径流减小6.7-9.7%;气温上升20C,径流减小11.7-17.4%;（2）降水增加5%,径流增加9.2-11.6%,降水减小5%,径流减小8.6-11.6%;（3）温度不变仅降水变化对流域蒸发影响很小,温度增加20C,流域总蒸发3-10月份增加8.0-10.7mm,其余月份增加5.4-7.1mm,1月和12月蒸发对温度增加最敏感;（4）气温上升20C,叶面积指数1月和12月增加,5-10月略有减小。降水和气温变化对青弋江流域径流影响明显且与植被类型有关,流域蒸发的变化主要受温度变化的控制。     

近30年南靖县气候变化特征分析

利用南靖站1981～2010年的平均气温、降水量、日照时数和蒸发量,采用回归线性趋势分析、累积距平、信噪比等方法对南靖县近30a的气候特征进行了分析.结果表明：1981～2010年南靖县气温以0.32℃/10a呈显著上升趋势,气温在1997年前后发生突变.降水量以-33.4mm/10a呈减少趋势,但减少趋势并不显著.日照时数以21.7h/10a呈增加趋势,但整体上升趋势也不显著.蒸发量以134.2mm/10a趋势显著增加,在1995年左右发生突变.     

河南省冬小麦灌溉需水量及年型特征

本文以麦田水分平衡为基础,系统分析了冬小麦需水量、生育期降水量和底墒水储藏量3个分量的变化及其对冬小麦灌溉需水量的影响.不同气候年型冬小麦生育期降水量和前一年夏季降水量对冬小麦灌溉需水量有很大的影响.分析结果表明,河南省冬小麦灌溉需水量等值线基本上呈纬向分布,自南向北逐渐增大.正常年零值线大体位于卢氏、嵩县、许昌、鄢陵、柘城至永城一线.在此线以北必须进行灌溉,其灌溉量愈向北愈大,从50-100 mm到 100-200 mm;零值线以南,不需要灌溉.丰水年零值线大约向北移动0.5～0.8个纬距,全省灌溉面积和灌溉量明显减小,零值线以北灌溉量约为50-150 mm;歉水年零值线南移,与正常年相比,大约向南移动1.0～1.5个纬距,灌溉面积和灌溉量明显增大,自零值线向北,灌溉量分别为50-100、100-200 和200 mm以上.