运用数学形态方法探讨我国干旱—半干旱区降水的可能分布

我国北方干旱－半干旱区长期受水资源缺乏的影响，国民经济建设受到很大的制约。因此，研究干旱－半干旱区的水资源成为人们关注的重点。本文借助数学形态学方法，探讨了我国干旱－半干旱区降水在几种气候变化条件下的可能分布，同时也探讨了这些地区在降水增加或减少情况下的可能环境分布。     

运用数学形态学方法探讨我国干旱-半干旱区降水的可能分布

我国北方干旱－半干旱区长期受水资源缺乏的影响，国民经济建设受到很大的制约。因此，研究干旱－半干旱区的水资源成为人们关注的重点。本文借助数学形态学方法，探讨了我国干旱－半干旱区降水在几种气候变化条件下的可能分布，揭示出了西北地区环境最脆弱的地区是塔里木盆地南缘及其东侧的罗布泊、哈密、敦煌地区，同时也探讨了这些地区在降水增加或减少情况下的可能环境分布。     

定西干旱气象与生态环境试验基地

中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地是中国气象局(原国家气象局)在“七五”期间批准建立的综合性试验基地，于1987年开始建设，地理坐标为35°33′E、104°35′N，海拔高度1874m，是全围唯一地处半干旱地区且仪器设备比较先进与齐全的干旱气象野外综合观测基地。研究方向干旱半干旱区陆面过程和地气相互作用；干旱监测方法、干旱标准、干旱形成机制和干旱气象灾害评估模式；气候变化对农田生态系统结构、功能、布局的影响及气候变化适应对策；生态环境遥感监测。基地目标对黄土高原半干旱区农业生态系统的气象要…     

定西干旱气象与生态环境试验基地

中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地是中国气象局(原国家气象局)在“七五”期间批准建立的综合性试验基地，于1987年开始建设，地理坐标为35°33′E、104°35′N，海拔高度1874m，是全国唯一地处半干旱地区且仪器设备比较先进与齐全的干旱气象野外综合观测基地。研究方向干旱半干旱区陆面过程和地气相互作用；干旱监测方法、干旱标准、干旱形成机制和干旱气象灾害评估模式；气候变化对农田生态系统结构、功能、布局的影响及气候变化适应对策；生态环境遥感监测。基地目标对黄土高原半干旱区农业生态系统的气象要…     

中国北方干旱-半干旱区晚更新世以来地质环境演化特征空间模型分析

在我国北方干旱－半干旱区，以过去气候变化记录为主线，探讨了地质环境的变化过程及其分析方法；在时间尺度上，通过综合研究分别在青藏高原、黄土高原和华北平原建立了概念化的高分辨率气候指标(温度、降水)演化过程曲线，作为分区的特征演化曲线；在空间尺度上，对研究较深入的现代和全新世最佳期(７５００ａＢ．Ｐ．前后)、１８０００ａＢ。Ｐ．前后的冷期等时段的地质环境状况进行重建；利用空间分析计算机软件，对典型时段的地质环境状况进行连续空间分析，进而由分区特征演化曲线与典型时段地质环境空间分布模型耦合。这一分析对认识我国北方干旱－半干旱区今后的环境变化是十分有益的。     

末次盛冰期以来中国北方干旱区演化及短尺度干旱事件

对中国北方干旱区329个古土壤和湖泊沉积物的14C年龄数据的时空分布及频数统计分析表明, 从末次盛冰期至冰消期, 我国整个干旱区受控于西风带;在全新世, 干旱区东部环境变化主要受控于东亚季风系统, 而其西部仍属西风控制区。全新世以来, 中国干旱区存在至少4次百年至千年级的干旱事件, 且干湿变化基本上与全球西风模式区的气候变化相反, 而与低纬非洲干旱区气候变化有很好的对应关系 。由于我国干旱区和非洲干旱区的干湿变化均受控于来自低纬热带海洋的夏季风的强弱, 因此　两区干旱事件的同时发生可能与低纬热带海洋的气候变化有关。同时, 本文利用14C年龄的时空分布和其它地质资料, 初步恢复了末次盛冰期和全新世最适宜期我国干旱区的沙漠分布状况。     

亚洲干旱/半干旱区降水与大洋暖池气候的相关特征研究

利用ERA-40再分析资料分析了亚洲干旱/半干旱区降水与大洋暖池气候的相关特征.结果表明:亚洲干旱/半干旱区剔除季节变化的水汽、降水与三个大洋暖池(WPWP、EIOWP和EP)区在南北纬10°之间区域水汽、海温都有非常显著的正相关关系.其中,干旱/半干旱区降水与东印度洋暖池海温的相关性最好,与西太平洋暖池海温的相关性次之,与ElNino1+2区的相关性较弱;ElNino区越靠近中太平洋,亚洲干旱区与ElNino区水汽的相关性就越强.亚洲干旱/半干旱区夏季的降水与EIOWP1、WPWP1/2和EP三个大洋暖池四季的海温都有较好的相关性,亚洲干旱/半干旱区的降水对EIOWP1的海温变化响应最快(降水变化延后海温变化1-3月),对WPWP1/2区海温变化的响应最慢(延迟4个月).就季节尺度而言,在ElNino年冬季和LaNina年的夏季,亚洲干旱/半干旱区的降水都比常年偏多.近年来由于西风减弱和印度季风的增强,使得更多的印度季风区和东亚季风区水汽被输送到亚洲干旱/半干旱区,是干旱区上空水汽增加,降水增多的原因之一.     

敦德冰芯19世纪中叶以来的环境记录

基于青藏高原祁连山敦德冰芯中近130来主要离子含量的实验测定结果，通过与高原其他冰芯的对比分析，确认冰芯中Ca^2 和CI^-可以分别作为西北干旱区和柴达木盆地干湿变化的指示器，从冰芯化学成分变化特征的角度详细讨论了我国西北干旱区近代环境演化特征。发现近代我国西北干旱区最干旱时期发生在1920－1940年，柴达木盆地蒸发作用在1890－1915年最强烈。20世纪50年代以后，西北干旱区和柴达木盆地干旱程度逐渐缓解，到80年代干旱程度达到130a来的最低水平。     

干旱,半干旱地区水文地质研究现状

世界上近一半的国家都不同程度地受到干旱问题的影响,因而干旱、半干旱区的水文地质研究多年来一直是世界水文地质学界的研究热点。本文根据几年来所阅读的关于该方面的近百篇国内外文献资料,对干旱和半干旱地区地下水开发利用概况、地下水形成机理研究进展、干旱区大型盆地地下水运移所采用的两种模型、环境同位素技术在干旱区地下水研究中的应用、地下水流系统研究进展、地下水数值模拟及管理模型现状、干旱区包水带水文地质研究     

中国西北地区晚第四纪黄土中镁铝地球化学与古气候意义

研究我国干旱半干旱区第四纪黄土剖面中镁铝含量比（ｍ值）的变化特征及所反映的古气候古环境意义。表明黄土－古土壤的ｍ值大小变化反映出黄土堆积－古土壤发育时期的气候干湿变化。     

近50年中国西北东部半湿润、半干旱过渡带气候变化及生态影响

以宝鸡、凤翔、千阳、陇县、西峰、环县、平凉、泾源、六盘山、固原市、西吉和海原等台站的气象数据为依据,对近50年来地处西北地区东部的半湿润、半干旱过渡带的气候要素进行了系统分析,发现区内各地气温有普遍升高的趋势。其中,冬季升温趋势更加明显。各地在20世纪90年代前后发生气温突变,以此为界,前后增加速度明显不同,此后的增温趋势明显加快。近50年以来,各地降水略有下降,主要是由夏季降水减少所引起,但是统计趋势不明显。受气温和降水变化综合影响,区域气候向变干和变暖的方向发展。根据Holdridge生命地带理论,初步分析了区域植被与气候之间的关系。计算表明,最近30年以来,西北东部半湿润、半干旱区过渡带的气候变化使区域植被也向干暖化类型变化。位于研究区中部的六盘山、泾源和西吉等地生命地带类型的变化都比较大。崆峒山(35°33′N,106°31′E)的圆柏(Sabina chinensis)树轮气候学分析表明,区域树木生长与前一年秋季降水呈显著正相关关系,与当年春季和夏季气温呈显著负相关趋势,说明生长季的缺水或高干燥度是树木生长的限制性因素。研究时段区域干旱频繁发生,使树木出现大量伪轮,为研究带来一定难度,但是也进一步验证了区域气候变化的干旱特征。干燥指数重建结果表明,研究区在20世纪20年代比较干旱,30年代是相对较为湿润的时期; 1940年和1960年左右较为干旱,但其间的干燥指数较低。60年代之后,区域干燥指数逐渐增加,表明干旱趋势日趋加重,与气象数据分析结果相一致。事实证明,研究区气候的干暖化变化对区域树木生长和生态系统具有非常不利的影响。     

河西内陆河流域出山径流对气候转型的响应

对甘肃河西内陆河流域出山径流变化过程与趋势的研究表明,从20世纪80年代中后期开始,受西风环流降水的影响,祁连山区中、西部的黑河、疏勒河流域的气候环境发出了由增温变干转为变湿的讯号,具体表现为随着山区气温升高,降水量增加,出山径流相应增大.采用区域气候模式预测和水文统计模式的计算,亦同样证实出山径流有显著的增加趋势.但受季风影响的祁连山东部的石羊河流域则尚未出现这种转变,从20世纪50年代起,出山径流量持续下降,表明其气候环境仍向增温变干的方向发展.     

Minimum, maximum, and mean annual temperatures, relative humidity, and precipitation trends in arid and semi-arid regions of Iran

One of the most important scientific concerns of the last few decades is climate change, which is the result of a great many factors like global warming. Although a number of studies have been dedicated to understand the phenomenon of climate change, more attention is required to understand the potential effects of global warming on the ecosystems as well as on human life. The present study was designed to survey the trends of minimum, maximum and mean temperatures, relative humidity, and the time series of annual precipitation and 10-year moving average low-pass filter in the 13 synoptic weather stations of Iran’s arid and semi-arid regions during the last 55 years by using τ Kendall test. The analyses indicate a significantly increasing trend for the minimum and mean temperatures while a decreasing trend for the mean relative humidity in the arid and semi-arid regions, especially during the last few years up to the year 2000. Any clear increasing or decreasing trend was not found for the maximum temperature, while the precipitation did not show any increasing/decreasing trend for most of the surveyed stations. Further studies, with long-term programming, are recommended to be carried out to evaluate the climate change and its effects on such regions.     

Rapid warming in mid-latitude central Asia for the past 100 years

Surface air temperature variations during the last 100 years (1901–2003) in mid-latitude central Asia were analyzed using Empirical Orthogonal Functions (EOFs). The results suggest that temperature variations in four major sub-regions, i.e. the eastern monsoonal area, central Asia, the Mongolian Plateau and the Tarim Basin, respectively, are coherent and characterized by a striking warming trend during the last 100 years. The annual mean temperature increasing rates at each sub-region (representative station) are 0.19°C per decade, 0.16°C per decade, 0.23°C per decade and 0.15°C per decade, respectively. The average annual mean temperature increasing rate of the four sub-regions is 0.18°C per decade, with a greater increasing rate in winter (0.21°C per decade). In Asian mid-latitude areas, surface air temperature increased relatively slowly from the 1900s to 1970s, and it has increased rapidly since 1970s. This pattern of temperature variation differs from that in the other areas of China. Notably, there was no obvious warming between the 1920s and 1940s, with temperature fluctuating between warming and cooling trends (e.g. 1920s, 1940s, 1960s, 1980s, 1990s). However, the warming trends are of a greater magnitude and their durations are longer than that of the cooling periods, which leads to an overall warming. The amplitude of temperature variations in the study region is also larger than that in eastern China during different periods.     

树木年轮记录的祁连山东段公元1895年来的气温变化

利用祁连山东段吐鲁沟的油松树轮宽度序列,与气象要素进行了相关分析,并重建了公元1895年来 1～8月平均气温,转换方程方差解释量52.6%(R2adj＝48.7%,F＝13.589, p<0.001)。重建结果表明研究区近120年来经历了19世纪末到20世纪20年代、20世纪20年代到40年代末、20世纪 40～70年代3个明显的升降温过程和20世纪70年代以来的升温过程。重建序列与研究区以西的祁连山中段、天山西段、阿尔泰山中段温度的变化基本一致; 重建序列显示的 1923～1929年的高温时段与中国20世纪20年代大范围的干旱事件一致,而且与北大西洋涛动、北极涛动的变化遥相呼应,说明祁连山东段的树轮资料不仅记录了区域气候变化信号,而且对于全球变化响应敏感。     

五台山高山带植被对气候变化的响应

根据五台山高山带草本群落特征种的生长、分布和高山林线树种的年轮分析,揭示了近20年来气候变暖对高山植被的影响。高山草甸和林线过渡带的某些植物种向上爬升的趋势与同期区域气温升高密切相关。草本群落及其特征种沿垂直梯度的爬升与五台山高山带近年来的增温趋势相符合,进一步说明了高山带植被对气候变暖的响应较为敏感,可作为气候变化的指示体。树木年轮宽度序列分析和响应函数表明夏季降水对五台山的高山带木本植物生长有较大影响。由于夏季温度较高,冻土融化,提高了降水的利用效率,促进了树木生长。根据树轮宽度指数与7月份降水量的相关关系,重建了20世纪五台山地区7月份的降水量,基本反映了其间降水量变化的规律。结果表明:五台山20世纪20年代、30年代中期至40年代是相对比较干旱的时期,30年代初期和50年代是相对湿润期,近年来,降水量有下降趋势。     

气候变化对河西内陆干旱区出山径流的影响

根据祁连山区与河西走廊平原区有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了该区域近50a来气候变化的特征及其与全球气候变暖的关系。出山径流对气候变化的响应以及未来的变化趋势，结果表明，河西内陆干旱区的山区和走廊平原区近几十年来气温变化总的呈上升趋势，与全球增温存在着某种种度的一致性。但山区气温的变化幅度一般大于走廊平原区，其中祁连山中段温度升幅为最大。全球增温对河西内陆干旱区气候与出山径流的影响有着明显的地域性差异，受此影响影响，河西祁连山东部地区出山径流呈明显的下降趋势，中部地区出山径流的增加趋势不是十分明显，西部出山径流在山区降水量与气温同时上升的情况下，呈明显的上升趋势。     

西北干旱区近50年气候变化特征与趋势

20世纪后期全球增暖趋势越来越明显，受全球增暖的影响，西北地区的气候也将受到不同程度的影响。选取了西北干旱区1951-2000年的21个代表站点气温、降水量资料，采用趋势系数法对西北干旱区近50年气温和降水变化进行分析，找出各分区的变化趋势。结果表明：近50年西北干旱区气温呈上升趋势（0．22℃／10a），1986年后气温明显升高；柴达木盆地和新疆北部升温较大；各季都有增温趋势，贡献最大的是秋冬两季。降水变化有增加的趋势（3．2mm／10a），年降水量贡献最大的是夏季；各区降水都有增加，其中新疆北部降水增加最多。西北干旱区近50年气温升高趋势是南北高，中间低；降水量增加趋势从东南向西北呈现递增的格局。     

阿尔泰山历史时期气候水文变化特征分析

通过分析总结在中国阿尔泰山区域已取得的树轮气候学和树轮水文学研究成果,选取了5条气温重建序列,3条降水重建序列和2条径流量重建序列,对各序列在全频域、低频域和高频域的相关系数、序列的阶段变化、极值年份、周期等特征展开了讨论和对比,并对阿尔泰山气候的年代际变化进行了分析。结果表明：（1）目前在阿尔泰山开展的气温重建中,重建时段均在树木生长季内,5条气温重建序列显示在1690年代-1700年代、1730年代、1780年代-1790年代为偏冷时期,1710年代-1720年代、1800年代-1830年代、1940年代-1960年代及1990年代以来为偏暖时期。有3条序列指示1830年为暖年,1698年、1784年、1911年、1985-1986年为冷年。（2）3条降水重建序列显示,1830年代-1860年代经历了一段降水量相对平稳的时期,1870年代-1900年代为持续时间最长的干旱时期,1900年为干旱年。（3）2条径流量重建序列显示,1730年代和1810年代-1820年代为丰水期,1750年代和1870年代-1890年代为枯水期,降水量对哈巴河径流量有较大影响。（4）年代际气候变化分析显示,阿尔泰山在1830年代-1990年代以暖干为主,1990年代以后进入了暖湿时期。     

黄河源区气候向暖湿转变的观测事实及其水文响应

基于黄河河源区干流各水文站和有关气象站、雨量站的气温、降水与径流观测资料, 分析了该区域的气候变化特征与趋势及其水文响应. 结果表明: 在全球变暖的大背景下, 自20世纪80年代后期开始西北地区西部新疆、甘肃河西走廊西部等地降水量显著增加、气候明显由"暖干"转向"暖湿"后, 到21世纪初的年代中期后黄河源区降水量亦出现明显的增长, 气候明显转向暖湿. 最新的观测数据显示, 2005年以来河源区平均年降水量已连续多年超过多年均值进入一个多雨期, 河源区各断面来水量也于2008年后连续多年超过多年均值, 进入一个连续丰水段, 并于2012年达到了自1989年以后20余年来的最大值. 这种变化的前景如何, 目前尚不能确定, 尚需对未来河源区气候在时间与空间上变化的速度和程度进一步观察和分析. 根据对与该区域气候关系密切的东亚季风活动的研究成果以及对河源区气候与径流变化的观测事实及趋势推测, 未来黄河源区气候向暖湿的转化在时间尺度上年代际的可能性较大.