青藏高原区域气候变化及其差异性研究

利用1961—2007年青藏高原66个气象台站气温和降水量资料,通过典型气候分区,系统研究了近47年来青藏高原气温、降水量等气候因子时空演变规律,揭示了青藏高原不同区域气候变化的差异性。研究表明:近47年来,青藏高原的气候呈现出显著增暖趋势,年平均气温以0.37℃/10a的速率上升,气候变暖在夜间要较日间明显。冬季较其他季节明显,2月气温由冷向暖的转变最为显著,8月最不显著,且在某些区域有变冷迹象;高原边缘地区气候变暖要明显于高原腹地,青海北部区特别是柴达木盆地是青藏高原气候变化的敏感区。降水量总体表现出增多态势,气候倾向率达9.1mm/10a,但区域性差异较为明显,藏东南川西区是青藏高原降水量增多最显著的地区;12月至次年5月即冬春季整个青藏高原降水量随着气候变暖而增多,7月和9月黄河上游区1987年后干旱化趋势明显。     

中国东部季风区春季气候的变暖特征

利用中国东部375个测站1961—2006年地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、小波分析等方法,分析了季风区春季的气候变暖特征。结果表明:季风区春季增温显著,近46 a增温率为0.25℃/(10 a)。从1989年开始增温,1996年有一次显著突变。以38°N为界,气温变化的稳定性是南部高于北部。增温率从南向北增大,增温不显著的区域主要在长江以南;根据EOF分析,该区春季气温异常可分为全区一致型、江南江北相反型、中原型3种常见分布模态。根据REOF又进一步将该区春季气温异常细分为中部、南部、北部3个区。全区性的前10个偏暖年,全部出现在1990年代以后。气温异常变化存在准4年和22年的周期,气温的转折北部比中、南部早,但北部从1990年代末期开始转为下降;北部区和中部区分别在1981、1997年发生了突变,南部突变不明显;蒙古高压是影响春季气温的主要大气活动中心,高压强度从1980年代后期以来有明显减弱趋势,造成入侵东部的偏北冷空气减弱,是春季气候变暖的可能机理。     

近55年海东地区温度变化特征及影响分析

利用海东地区6个气象站点自1961—2015年的实测资料,应用统计学方法分析海东地区近55年来气温、积温、地温等热量资源的变化特征及对海东农业产生的影响。结果表明1961—2015年海东地区年平均气温呈显著的升高趋势,升温率达0.37℃/10年;年平均地表温度也呈上升趋势,其增温率达0.41℃/10a;年平均20cm地表温度为8.8℃,近55a来呈波动上升态势,増温率为0.38℃/10a,大于年平均气温的增温速率但小于地表温度的增温速率,且对年平均气温、地面0cm温度、20cm温度进行了突变分析,结果均未出现突变。积温变化就区域平均而言,2010年以来,≥0℃积温与多年平均相比偏多295.3℃,与60年代相比偏多485.7℃;≥5℃积温与多年平均相比偏多346.9℃;≥10℃积温与多年平均相比偏多505.3℃。气候明显变暖,气候变暖使春播作物播种期提早,越冬作物播种期推迟,初春提前返青,使海东大多数农作物的适宜种植面积有所扩大,气候变暖对海东的农业生产布局和种植结构产生了明显的影响。     

1961-2010年四川省古蔺县气温变化特征分析

古蔺县位于四川南部边缘,赤水河流域,在全球气候变暖的形势下,根据1961-2010年古蔺县气温资料,分析了气温变化特征.结果表明：近50a,年平均气温呈明显上升趋势,其线性倾向率为0.31℃/10a;秋冬两季平均气温呈上升趋势特别显著,春、夏两季呈下降趋势.了解古蔺县气温变化规律,有利于充分利用气候资源、促进可持续发展.     

西北地区极端高温变化及其对气候变暖停滞的响应

利用国家气候中心整编的中国西北地区日最高气温的观测资料,通过对中国西北地区极端高温变化特征进行较全面的分析,揭示了近20 a(1996—2015年)与近55 a(1961—2015年)中国西北地区极端气温变化的新特征。结果表明:除新疆维吾尔自治区部分和陕西省南部部分地区外,1961—2015年西北地区极端高温事件出现频次普遍呈增加的趋势,大值中心集中分布在新疆维吾尔自治区东南部、青海省北部、甘肃省西部和宁夏回族自治区中部地区,线性增加率为3.00次/10 a以上,其中大部地区增加趋势通过了99.5%以上信度的显著性检验,与全球气候变暖的特征较为一致。近20 a来西北地区极端高温事件出现频次呈西部和南部地区增多、东部和北部地区减少的空间变化特征。近20 a西北地区极端高温事件出现频率呈"西南部地区多、北部和东部地区少"的变化趋势,与前20 a(1961—1980年)极端高温事件出现频次的变化趋势相近,与近30 a(1981—2010年)极端高温事件出现频率的"西南部地区少、中东部地区多"的变化趋势相反。近55 a西北地区极端高温事件平均出现频次呈增加的趋势,平均值为1.73次/10 a;主要阶段变化率分别为:前20 a极端高温事件平均出现频次为0.06次/10 a,近30 a极端高温事件平均出现频次为3.90次/10 a,近20 a极端高温事件平均出现频次为-0.46次/10 a。近20 a西北地区极端高温事件出现频次呈弱递减的趋势与全球1998年以后增温的停滞现象较一致,说明西北地区的区域极端高温事件减少的特征对全球气候变暖停滞现象存在响应。由西北地区极端高温事件出现频次异常偏多年和偏少年的典型温度场可知,西北地区夏季异常高温变化对印度洋和太平洋的海温变化具有明显的正响应。西北地区极端最高气温和极端高温事件的温度强度分布主要取决于海拔高度,其次与局地地形和下垫面性质有关。     

青海省气候变化的区域性差异及其成因研究

 利用1961-2006年青海不同区域气象资料,分析了年平均气温,年平均最低、最高气温和降水量等气候要素的变化趋势、年代际变化和气候突变前后的差异性,分析了气候显著变化并存在明显区域性差异的可能归因。结果表明：近46 a来青海不同区域年平均气温均呈现出显著上升趋势,其中以柴达木盆地增暖最为明显,气候倾向率达0.44℃/10a;降水量变化表现出明显的区域性差异,柴达木盆地年降水量显著增多,气候倾向率为6.67 mm/10a,而东部农业区年降水量则呈现出减少趋势。温室气体浓度的显著增加、云量变化、高空水汽输送的变化以及下垫面状况差异等因素是造成青海气候显著变化并具有明显区域性特征的可能成因。     

近57年格尔木地区气温变化特征分析

主要利用1961—2017年近57a的平均气温的观测资料,通过常规的线性趋势法对气温的变化趋势进行分析,结果表明:格尔木地区近57a平均气温呈显著增暖趋势,气候倾向率为0.594℃/10a;春季、夏季、秋季、冬季平均气温气候倾向率分别为0.452℃/10a、0.401℃/10a、0.659℃/10a,、0.865℃/10a;从20世纪60—21世纪以来年平均气温和四季平均气温均呈增暖趋势,尤其是1997年以来增暖显著。     

泾河流域温度与器皿蒸发量时空特征及变化趋势

利用泾河流域周边14个气象站点1957～2002年逐日温度、器皿蒸发数据,分析了近45 a来气温、器皿蒸发量的时空变化特征。Mann-Kendall统计检验结果表明：泾河流域气温变化趋势与同期我国气温变化趋势基本一致,年均温存在显著变暖的总趋势,增温率为0.29℃/10 a。流域北部气候变暖趋势高于流域南部,变暖的季节主要是秋冬季节。年器皿蒸发量呈逐渐减少的趋势,倾向率为-39.3 mm/10 a,在空间上变率表现为流域南部、北部减少趋势明显,中部变化趋势不明显。     

英吉沙县1961-2009年气候变化特征分析

利用气候倾向率和气候趋势系数方法对英吉沙气象站1961-2009年气温和降水资料进行统计分析,得出近49 a来英吉沙气候增暖现象较明显,增温率为0.4℃/10 a,秋、冬季变暖的趋势大于春、夏季;降水量的增加趋势也较明显,增幅为4.6 mm/10 a;尤其是1985年以来英吉沙县气温升高、降水量增加趋势较明显.     

1961—2020年河南省气候变化及其对气候生产力的影响

根据1961—2020年河南省15个气象站点逐月平均气温和降水量资料,基于Thornthwaite Memorial模型估算了1961年以来年河南省逐年气候生产潜力。采用数理统计、反距离加权插值、R/S分析等方法,分析了过去60 a河南省年平均气温、年降水量和气候生产力的时空变化特征,并定量评估了气候变化对气候生产力的影响。研究表明：(1)近60 a河南省气候总体趋于暖干。其中,年平均气温的气候倾向率为023 ℃/10 a (p<005),东北部增温明显;年降水量气候倾向率为-298 mm/10 a(p>005),南部降水减少较多。(2) 在气候暖干化背景下,近60 a河南省气候生产力气候倾向率为728 kg/(hm2×10 a)(p>005),呈不显著上升趋势,东部地区增速较快。(3) 河南省气候生产力变化主要受气温和降水的双重影响,气温和降水贡献率分别为214%和786%,降水是影响该区域气候生产力变化的主要因素。在现有温度的条件下,降水的增加有利于降低该区域内降水贡献率。空间上,河南省降水贡献率总体上呈由西北向东南递减的趋势,其中新乡降水贡献率最大,为951%。(4) 1961—2020年河南省年平均气温、年降水量和气候生产力的Hurst指数分别为100、043和058,未来气候可能趋于暖湿,气候生产力未来可能继续呈上升趋势。     

基于雷达组网拼图的定量降水反演Ⅱ:方案改进及综合评估

为提高雷达定量降水反演精度,结合多普勒天气雷达组网拼图资料与地面加密自动站降水观测资料,在利用最优化法建立辽宁本地化动态Z-I关系基础上,进一步优化雷达定量降水反演方案,分别开展了分雷达回波强度等级与分地理区域优化降水Z-I关系研究。结果表明:两种优化方案的定量降水反演评估指标均有所改善,整体而言,优化方案有效降低了雷达定量降水反演误差,降水反演能力得到进一步提高。2013年辽宁抚顺"8. 16"典型强降水个例定量降水反演结果显示,两种优化方案反演降水的空间分布形势与地面降水实况场更加接近,尤其弥补了单一动态Z-I关系法对20. 0 mm·h^-1以上量级强降水落区范围以及40. 0 mm·h^-1以上量级超强降水中心反演不足的问题,采用优化方案后的各项评估指标均大幅提升,明显改善了雷达定量降水反演的不确定性,降水反演效果具有更强的稳定性和可靠性,为灾害性短时强降水天气事件短临预报预警提供了定量参考。     

花后持续干旱对玉米生理参数及产量的影响

为研究玉米开花后的持续干旱对其生理过程及产量的影响,采用在玉米灌浆阶段持续控水的方式开展干旱胁迫试验,对主要光合参量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r)、光响应参数、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)及产量结构进行观测和计算,分析它们对干旱的响应特征。结果表明:玉米花后干旱可导致P_n、T_r、WUE以及最大净光合速率(P_nmax)随干旱持续时间延长而减小,干旱持续15—27 d,1200μmol·m^-2·s^-1光强处P_n和T_r减小幅度分别由50. 0%增大到75. 1%、71. 7%增大到83. 6%; WUE和P_nmax减小幅度分别由21. 7%增大到47. 9%,由50. 9%增大到73. 2%;玉米百粒重和茎秆重分别显著减小11. 6%和23. 2%,果穗长、果穗粗和籽粒与茎秆比没有明显受到影响,秃尖比和株籽粒重虽有大幅增大和减小,但并不显著;研究时段内干旱导致玉米减产11. 7%。     

1951—2016年沈阳气温和降水的多尺度分析

应用集合经验模态分解(EEMD)方法,对1951—2016年沈阳年平均气温和年降水量序列进行多尺度分析,并结合功率谱分析了两要素主要本征模态函数(IMF)分量的周期变化特征。在此基础上,进行了序列重建与对比。结果表明:近66 a来,沈阳年平均气温的变化主要由第1、第2高频分量和趋势项的振荡造成,分别反映了准5 a和准7 a的周期变化以及长期的缓慢增温过程;准14 a的年代际振荡第3分量对沈阳年平均气温变化的作用也不可忽视,而反映更长时间尺度的第4和第5分量在1980年代后与趋势项的变化特征基本一致,表明1980年代后沈阳明显增暖。年降水量的变化主要由第1、第2分量的年际振荡造成,振荡周期分别为准3 a和准5 a,而趋势项则呈现出准64 a的周期变化,总体反映出年降水量在1980年代前后呈现先减后增的变化趋势。与年平均气温序列相比,年降水序列的年代际尺度变化和长期趋势变化的贡献明显偏小。     

沈阳春玉米不同生育阶段需水量及缺水量变化特征

基于1960—2016年沈阳5个气象观测站玉米发育期资料及气象观测资料,计算春玉米不同生育阶段需水量、有效降水量,进而计算水分盈亏指数并分析其变化特征。结果表明:沈阳市春玉米除播种—出苗、出苗—七叶及拔节—抽雄期有效降水量呈增加趋势,其他发育阶段及全生育期呈显著减少趋势;全生育期及各生育阶段需水量均呈下降趋势;全生育期缺水量总体以下降为主,其中拔节—抽雄期处于强下降趋势,播种—出苗和出苗—七叶期呈弱下降趋势。沈阳北部有效降水量偏少、需水量偏高,是缺水量高值区;拔节—抽雄期缺水量最大。     

辽宁省海绵城市建设中年径流总量控制率分区及其分布差异研究

利用1986—2015年辽宁省60个气象站逐日降雨量观测资料和1986—2015年美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)逐月全球的再分析资料,对辽宁省年径流总量控制率区域划分及其分区分布的差异进行分析。结果表明:辽宁省年径流总量控制率可以划分为Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区共4个区,比《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》中辽宁省年径流总量控制率分区多1个Ⅴ区,且相同分区对应的空间分布差异明显;年平均降雨量对年径流总量控制率的分区趋势具有一定指示作用,总暴雨量占总降雨量的比例与年径流总量控制率的分区关系密切,辽宁省水汽输送的特征和地形地势是形成年径流总量控制率区域分布差异的内在成因。     

CCSM4模式对东北气温和降水的模拟及预估

利用东北地区162个气象观测站逐月气温和降水资料对CCSM4模式的模拟性能进行了评价,并预估了2021—2050年东北地区的气候变化情景。结果表明:CCSM4模式长期历史气候模拟实验模拟的1961—2005年月平均气温、降水量值能较好地再现东北区域年平均气温、降水量的空间分布形态,但气温模拟值比观测偏低,91. 4%站点误差在1. 5℃以内;降水中心比观测略偏北,全区平均偏多35. 18 mm。2021—2050年东北区域年平均气温呈增温趋势,高纬度地区的增温幅度明显大于低纬度地区,与基准年相比,RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下全区分别偏高6. 00℃、5. 86℃和6. 42℃。年降水量分布呈东南向西北递减的形态,降水大值中心出现在东南部吉林与辽宁交界处,RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下全区分别偏多15. 2%、3. 1%和2. 0%。     

播种期水分胁迫及补水对玉米出苗率的影响

为探究玉米播种期水分胁迫及补水对玉米出苗率的影响,利用盆栽方式在玉米播种—出苗期开展水分胁迫及复水控制对比试验,分析播种日土壤相对湿度、播种后补水时间和补水量对辽西地区玉米出苗的影响。结果表明:玉米出苗率随播种日土壤相对湿度的降低,干旱持续时间的增加和补水量的减少而减小。播种后无补水,当播种日土壤相对湿度w_播种为60%—70%时,出苗率达100%; w_播种为50%—55%时,出苗率达66. 7—77. 8%; w_播种为30%—45%时,出苗率为0。w_播种为35%—45%时,持续5—20 d干旱,补水20 mm,出苗率为66. 7%—100%,较补水10 mm的出苗率为0%—77. 8%。w_播种为35%—45%时,需在10—20 d内补水,所需补水量随补水时土壤相对湿度的减小而增加。研究结果可为春旱频发地区确定玉米播种后最迟补水时间和补水量下限提供有效的技术参考。     

基于地基观测的成都彭州气溶胶光学特性研究

利用2017年成都市彭州地区CE318型太阳分光光度计的观测数据,反演了该地区的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)、Angstr?m指数(α)和大气浑浊度(β),分析了AOD与α、β以及可吸入颗粒物(PM₁₀、PM_(2. 5))之间的关系。结果表明:AOD表现出冬季>春季>夏季>秋季的季节变化特征,高值主要出现在冬、春季,低值主要出现在夏、秋季。Angstr?m指数在全年的波动不大,月平均值为1. 22±0. 19,低值出现在春季,高值出现在夏季。除了冬季,在其他季节观察到和Angstr?m指数具有相同的月变化趋势。AOD与β之间具有较强的相关性,但与PM₁₀、PM_(2. 5)的正相关关系表现偏弱。该地区气溶胶光学特性受北方沙尘的影响并不明显,但受到人类活动的影响显著,该地区主控态气溶胶是以细粒子为主的城市—工业型气溶胶类型。     

吉林省参考作物蒸散量的时空变化特征及影响因素

基于吉林省50个气象站1960—2014年逐日最高气温、最低气温、日照时数、风速数据,采用Penman-Monteith算法,计算各站逐日参考作物蒸散量,进而计算各站及全省四季和年平均参考作物蒸散量,利用数理统计方法,结合地理信息系统软件,分析参考作物蒸散量的时空变化特征及主要气候影响因子。结果表明:近55 a,吉林省年平均参考作物蒸散量为876 mm,年参考作物蒸散量呈显著下降趋势(p <0. 01);空间分布差异显著,由东南向西北逐级递增,56%的站点呈显著下降趋势(p <0. 05)。参考作物蒸散量夏季最大、春季次之、冬季最小,且均呈下降趋势,但只有春季的下降趋势显著(p <0. 01);春、夏、秋、冬季与年平均参考作物蒸散量在空间分布上基本一致,但气候倾向率为负值以及通过显著性检验的站点数依次减少。全省四季和年参考作物蒸散量均与降水呈显著负相关,与日照时数、风速、最高气温呈显著正相关;其中年、春、夏、秋季与气温日较差以及春、夏、秋季与平均气温也呈显著正相关;冬季与最低气温、平均气温呈显著正相关;而典型站点参考作物蒸散量各季节影响因素及影响大小略有差异,各气象因子的共同作用导致了参考作物蒸散量的变化。     

太子河本溪城区段水体中重金属分布特征及形态分析

为了解太子河本溪城区段河流水体中重金属分布特性及形态特征,对城区段河流干支流中的重金属Zn,Pb,Cd,Cu,M n,Cr,Se的含量和分布状况进行了分析,并使用PHREEQC软件对重金属存在形态进行了模拟计算。结果表明:采样区河段7种重金属中污染较重的为Mn和Cr,平均值均超过国家地表水环境质量Ⅳ类标准(GB 3838-2002)。多元统计分析表明,7种重金属可以归为两个主成分,其中第一主成分PC-I(Mn,Cd,Se)主要受人为污染因素的影响;第二主成分PC-Ⅱ(Zn)主要受自然地质背景影响。重金属污染指数范围在28. 49—473. 76之间,表明采样区段部分水体的重金属污染程度已超过可接受水平。形态分析表明,在水体中7种重金属大多以胶体(Cu(OH)_2)或沉淀(ZnCO_3、PbCO_3、MnCO_3等)的形态存在,溶解态含量较低。本研究结果可为太子河本溪城区段水污染防治与河流水体修复提供参考。