气候变化对中国古代财政平衡的影响

以当代历史和经济史著作为资料,建立与历朝财政盈亏状态相关词汇的语义分级标准,重建了中国自秦朝至清末（220 BC~1910 AD）10 a分辨率的财政等级序列,并分析其与气候变化的关系。结果表明,秦朝至清末的财政平衡大体经历了4个相对充裕阶段（220 BC~31 BC,441~760 AD,961~1210 AD,1381~1910 AD）和3个相对匮乏阶段（30 BC~440 AD,761~960 AD,1211~1380 AD）。财政危机在寒冷-干旱的气候背景下爆发的可能性最大。财政平衡与温度和降水变化均成正相关,财政平衡的趋势性变化受长期的温度和降水变化影响较为明显。但受多因素的复杂反馈环节影响,两者在某些时段呈现反相位关系。     

1736年以来西安气候变化与农业收成的相关分析

基于清代雨雪与农业收成等档案记载及现代气象观测记录,根据西安冬季降雪与平均气温之间的统计关系、降水入渗与水量平衡模型,分别重建了西安1736~2000年冬季平均气温与4季降水序列,并分析了该地区气候变化特征及其对1736~2000年农业收成的影响。主要结论如下：(1) 西安的冷暖变化存在明显的百年际波动：其中18世纪相对温暖,19世纪寒冷,20世纪又转为温暖,且增暖趋势极为明显。(2) 西安的降水变化存在明显的年代际波动。自1736年以来,共经历了6个多雨期与7个少雨期,其中多雨期的平均雨量比少雨期多16%。(3) 气候变化对农业收成的影响极为明显。其中夏季降水量与秋收关系显著,而夏收又与前一年秋~当年春季的降水明显相关,且大多数严重歉收年均由降水明显偏少而致。虽然温度的年际变化与收成没有显著的联系,但温度年代际变化,即气候的冷暖阶段变化却与收成的阶段性变化关系密切。     

双台风"纳沙""海棠"期间福州降水δ18 O特征及影响因素

基于2017年第9号台风"纳沙"和第10号台风"海棠"登陆前后福州降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了分别来源于西太平洋和中国南海的双台风期间福州降水中δ~(18)O值的变化特征及影响因素。双台风期间,δ~(18)O值变化范围为-2. 6‰～-17. 0‰,振幅达14. 4‰。2个不同水汽来源的台风影响期间,福州降水δ~(18)O的变化均呈现出3个阶段的变化特征,近似"几"字形。2个台风的前端和尾端降水δ~(18)O值相对偏正,平均值为-6. 9‰～-8. 9‰,接近福州夏季降水δ~(18)O平均值,受蒸发效应影响显著;而中端降水δ~(18)O值极端偏负,平均值分别为-13. 4‰和-12. 4‰,远低于福州夏季降水δ~(18)O平均值。研究发现,台风中端降水δ~(18)O值的极端偏负与水汽来源、水汽通道及降水量的变化关系较小,主要受"云雨区效应"的影响。     

过量氘新的定义及其在极地地区的应用综述

水汽中过量氘主要受蒸发过程中非平衡动力分馏控制,而水汽冷凝过程一般认为同位素发生平衡分馏,平衡分馏过程对降水及水汽中过量氘影响较小,因此理论上可以利用冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件的定量重建。在极地地区,较低的温度导致水汽的冷凝程度较高,氢(δD)与氧(δ~(18)O)稳定同位素的斜率受与温度有关的平衡分馏系数显著影响,因此极地降水中过量氘实际上还受平衡分馏系数影响;此外,随着水汽冷凝程度的升高,水汽中δD/δ~(18)O值越来越低,δD和δ~(18)O之间的非线性关系越来越明显,这导致传统线性过量氘(定义为d_(excess)=δD-8δ~(18)O)的值还受同位素值本身的影响。因此,上述线性过量氘定义的不足使得利用极地冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件定量重建的精度受到了很大的限制。为了弥补传统线性过量氘定义的不足,近年来一些研究者提出了过量氘的对数定义和指数定义。本文旨在说明传统线性过量氘定义的不足,详细介绍两种过量氘新定义的基本原理与优势、最新研究进展及其在极地地区的应用前景。     

福建仙山泥炭距今1400a以来的α-纤维素δ~(13)C记录及其气候意义

基于对福建屏南仙山泥炭沉积物中物理化学性质十分稳定的α-纤维素的提取及其碳同位素分析,重建了研究区距今1 400 a以来的气候演化历史。研究结果显示:仙山泥炭钻孔中α-纤维素δ13C值的变化范围为-26.6‰~-11.3‰,其大幅度的波动特征主要与区域降水控制的盆地沉积环境变化有关,当降水偏多时盆地积水形成类似湖泊的水下沉积环境,沉积物中有机质主要来源于δ13C值偏重的沉水植物;反之则以δ13C值偏轻的沼泽植物为主。依据AMS14C测年的结果,距今1 400 a以来研究区经历了气候偏湿(AD 600~910年)-偏干(AD910~1640年)-偏湿(AD 1640年至今)3个变化阶段。在数十年至百年时间尺度上,纤维素δ13C记录中出现的降水减少时期与太阳活动极小期(中世纪极小期、欧特极小期、沃夫极小期、史波勒极小期、蒙德极小期和道尔顿极小期)一一对应,两者呈现正相关关系,揭示太阳活动的减弱是控制研究区降水减少的主要因素,为预测区域降水变化趋势提供了依据。     

天山山区近40年秋季气候变化特征与南、北疆比较

利用新疆1959~1998年的秋季温度降水资料,分析天山山区近40年来秋季气候变化的基本特征,所得结果如下: (1) 天山山区秋季温度在冷暖变化阶段上与北疆的相似性强于南疆,但其秋季降水在干湿变化阶段上与南、北疆不同。 (2) 秋季温度空间分布的同步变化性以北疆为最好,南疆最差,天山山区居中。秋季降水空间分布的同步变化性以南疆最好,天山山区最差,北疆居中。 (3) 20世纪60~90年代,天山山区表现为波动升温,而南疆和北疆表现为持续增温,均以90年代温度最高,80年代是三大区域秋季降水最多的年代。60,70及90年代,三大区域的秋季降水均低于30年均值。     

黑河流域中上游地区降水中氢氧同位素与温度关系研究

根据黑河流域中上游地区所取得的降水水样和降水气象资料,分析了该区域降水中氢氧同位素随温度的变化特征,研究了内陆河黑河流域中上游地区降水中氢氧同位素与温度的关系,揭示了降水中氢氧同位素随温度的变化规律。降水中氢氧同位素与温度有很好的正相关关系,且与降雨前后平均气温之间的相关性优于与降雨前和降雨后气温之间的,温度与δ~(18)O之间的相关性优于与δD的。在黑河流域,局地性降水的增加影响降水中氢氧同位素与温度之间的关系,在山前或山前盆地,因局地性降水增加,所以降水中氢氧同位素与温度的关系与山区相比较差。     

潮河上游降水- 径流关系演变及 人类活动的影响分析

以潮河密云水库上游流域为研究对象, 利用双累积曲线将1961~2005 年期间年降水- 径 流关系演变划分为三个阶段: 1961~1978, 1979~1993, 1994~2005。第二和第三阶段相对第一阶段 而言, 平均年径流有较大幅度的减少, 年径流对降水的响应程度在减弱。与此相对应, 进入1980 年代后, 流域内的人类活动强度在增加, 主要表现为小水库、塘坝等水利设施的大规模建成并投 入使用, 以及农垦和造林等土地利用活动导致耕地和林地面积的增加。人类活动使得流域总蒸发 和入渗增加, 从而改变水量平衡, 径流对降水的响应变得迟缓, 减少流域总径流; 不同降水年型降 水- 径流的关系表现出很大差异, 人类活动对枯水年份年径流的影响相对较大。     

新疆天山中段南北坡水储量变化对比分析

区域水储量变化同时受多个水文气象要素影响。采用2003年1月至2013年11月GRACE重力卫星的UTCSR-RL05 L-2月数据,对比分析了近11 a新疆天山中段南北坡水储量时空变化特征及影响因素,并用GLDAS模型模拟结果进行验证。研究结果表明:(1)每年5~9月是天山中段水储量的消耗期,11月至翌年3月是水储量的积累期,北坡水储量的变幅大于南坡。(2)近11 a南北坡水储量均呈现增加趋势,北坡水储量增加幅度较大,其年周期的起始时间也较南坡早14 d。(3)在影响南北坡水储量的众多因素中,冬季水储量受降水影响较大,夏季水储量受蒸发影响较大,而雪水当量变化则在冬春季节对水储量产生一定影响,但春季具有延迟性。(4)北坡水储量与降水蒸发差的一致性较好,而南坡相对较差。     

黄河中下游地区降水变化的周期分析

根据利用清代雨雪档案重建的黄河中下游及其4 个子区域1736~2000 年的逐年降水序列, 采用小波变换方法, 分析了该区降水变化的周期特征, 探讨了影响降水周期变化的可能 驱动因子。结果表明: 黄河中下游地区的降水, 具有2~4 年、准22 年及70~80 年等年际与年代际的振荡周期。其中, 2~4 年周期与El Nino 事件关联, 在El Nino事件发生的当年或第二年, 黄河中下游地区的降水比常年偏少; 而准22 年及70~80 年的周期, 与wolf 太阳黑子相对数的周期变化及太平洋年代际振荡(PDO) 信号有关。但在70~80 年的周期尺度上, 太阳活动与降水变化的对应关系在1830 年以前表现为太阳活动偏强(弱) 时, 降水偏少(多); 1830 年以后, 太阳活动的周期演变为80~100 年的更长周期, 因这一阶段可能受到由于人类活动加 强而致的温室气体浓度升高等因素的干扰, 太阳活动与降水之间的关系明显减弱; 而PDO 与降水的对应关系则表现在全时域上, 且在近100 多年, PDO 与降水之间的相关关系逐渐加强, 特别是在1940s 以后达到最大。     

哈尼梯田区降水稳定氢氧同位素的旱雨季变化特征及其影响因素

水的稳定同位素(D和O)是水文过程的重要示踪剂。本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区全福庄河扇形小流域为研究对象,通过采集流域内雨季和旱季的大气降水样品,并测定和分析氢氧同位素值(D和δ18O),得出以下结论:(1)研究区全年大气降水线方程为:δD=8.35δ~(18)O+22.41(R2=0.98,n=48),但年内旱季和雨季降水线方程的斜率和截距差异明显。(2)研究区大气降水中氢氧稳定同位素组成具有明显季节差异,雨季降水中氢氧同位素贫化,d值偏低;旱季降水氢氧同位素值相对偏正,d值偏高,这与我国季风区旱雨季水汽来源差异有关。(3)根据相关分析可知,温度、降水和相对湿度3个要素的变化是研究区降水同位素值变化的主要影响因素,但在不同的时间尺度下影响降水同位素变化的环境因素存在差异。(4)在年尺度下降水和相对湿度是主要的影响因素;在旱雨季尺度下,温度是雨季降水同位素值变化的主要因素,而温度、降水量和相对湿度对旱季降水同位素值变化的影响则不显著,旱季降水同位素δ18O值变化为三因素共同作用的结果。     

泾河流域气候变化及其与ENSO的关系

ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)常引起大气环流的改变并导致气候异常,探讨区域气候变化与ENSO的关系有助于理解区域水文等各方面的变化.通过Mann-Kendall、相关性检验和小波分析等方法.研究了1960-2005年泾河流域气候变化及其与ENSO的关系.结果表明,1960-2005年,泾河流域气候趋向暖干,且这种趋势在90年代以来愈加显著.气候变化与ENSO有显著的关系.降水对ENSO的响应程度强于温度;降水可能受南方涛动的影响比较大,而温度可能受海表温度的影响较多;ENSO暖事件对泾河流域气候变化的影响可能大于冷事件.     

1982-2015年全球植被变化及其与温度和降水的关系

采用1982-2015年的GLASS-LAI (Global Land Surface Satellite-Leaf Area Index )遥感数据和CRU(Climatic Research Unit)气象数据,利用Mann-Kendall趋势法分析了过去34 a全球9种植被的叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)时空变化特征;使用相关分析和逐步线性回归分别探讨了全球9种植被LAI与降水、温度的年际与月关系。结果表明：① 全球植被总体呈现绿化趋势,其中变化较大的是草原、稀树草原、常绿阔叶林和多树草原;在植被生长的绿化和褐化趋势中,面积占比最大的植被类型均为草原,说明草原生态系统易受环境因素的影响。② 从年际关系看,草原和开放灌丛的LAI与年均降水多呈正相关关系,而温度对不同纬度植被的LAI存在正负2种影响。其原因为温度升高对中低纬度的植被生长有抑制作用,而对高纬度地区植被生长有促进作用。③ 从年内关系看,南半球降水和温度共同作用于植被的生长;而北半球除常绿阔叶林的生长与温度关系更为紧密外,其它类型植被的生长主要受降水影响。④ 逐步线性回归结果表明,当月温度的升高对常绿阔叶林、混交林和农作物的生长具有促进作用,而多树草原和草原2种植被的生长受当月降水的影响最为显著。     

近50 a来黄河上游水循环要素变化分析

 根据水文、气象台站观测资料,分析了黄河上游有器测资料几十年来降水、温度、径流等水循环素的变化过程与特征。结果显示,温度近几十年来流域各个地方有着不同程度的上升,与全球变暖有着明显的对应关系;而随着气温的上升,蒸发和下渗呈增加的趋势。降水变化的区域性特征十分明显,降水量的增减随地理位置不同而差异较大。受主要产流区域降水减少,气温上升的影响,黄河上游产水量呈持续递减的态势。在上述分析基础上,利用全球气候模式(GCMs)与统计模式对未来流域降水和径流的可能变化进行了预测。结果表明,未来30 a里,随着温度将进一步上升,降水量将比目前有明显增加,黄河上游的径流量将随降水量的增加而进入一个相对丰水的时期。     

2000~2010年陕北地区植被NDVI时空变化及其与区域气候的关系

采用相关关系分析、空间统计分析和叠置分析,研究陕北地区2000~2010年植被NDVI的时空变化特征,并从温度和降水2个方面分析植被NDVI变化与区域气候的关系。研究表明,该地区植被NDVI经历了从相对快速增长到小幅波动,再到平稳增长3个阶段。其中,陕北中东部区域植被覆盖增加显著,北部变化不大,南部略微下降。同期该区域气候干热化趋势有所改善,植被覆盖变化与区域气候相关性不高,气候对植被覆盖的影响主要表现为对植被生长期年内韵律的控制方面。     

敦煌盆地降水稳定同位素特征及水汽来源

基于敦煌盆地2012年11月至2013年11月降水氢、氧稳定同位素数据 (δD、δ¹⁸O和d-excess),结合GNIP降水同位素监测资料和HYSPLIT 4模型对降水后向气团传输路径模拟结果,对敦煌盆地降水稳定同位素特征及水汽来源进行研究。结果表明:敦煌盆地降水δD和δ¹⁸O存在明显的季节效应,即降水δD和δ¹⁸O具有夏高冬低的变化特征;同时降水δD和δ¹⁸O表现出显著的温度效应,温度每升高1 ℃,δD增加6.89‰,δ¹⁸O增加0.92‰。敦煌盆地局地大气水线(LMWL)为δD=7.45δ¹⁸O+2.72(R²=0.98),受降水二次蒸发的影响,其斜率和截距均低于全球大气水线(GMWL)。降水d-excess受当地气温和相对湿度的影响,冬半年(11月至次年4月)偏正,夏半年(5-10月)偏负。从全年来看,敦煌盆地降水水汽主要来源于西风输送,冬季和春季受极地气团的影响,夏季部分降水事件受西南季风和局地再循环水汽的影响。     

珠江三角洲地区降水中δ18O的变化特征及与ENSO的关系

根据2004年5月至2005年6月广州降水中δ¹⁸O与IAEA/WMO提供的1961~2001年香港降水中δ¹⁸O及相关气象资料,分析了珠江三角洲地区降水中δ¹⁸O在不同时间尺度下的变化特征及与ENSO事件的关系。在天气尺度和季节尺度下,该地区降水中δ¹⁸O与温度、降水量均存在显著的负相关关系;在年际变化上,该地区降水中δ¹⁸O与温度、降水量的关系较为复杂。珠江三角洲地区年平均降水中δ¹⁸O与Nino3区SST和南方涛动指数具有显著的相关性,表明ENSO事件对该地区降水中稳定同位素的变化具有重要影响。     

土地覆被变化过程中叶面积指数与降水量对地表能量平衡的贡献——基于SiB2的模拟结果

土地覆被变化过程中,叶面积指数（LAI）是地表能量平衡重要的影响因素,且与降水等多种因素存在交互作用。以2003 年中国东北地区农田、森林和草地三种覆被类型和三种LAI月变化过程为研究对象,着重分离出土地覆被变化过程中LAI对地表能量平衡的作用,认清覆被和LAI 变化对地表能量平衡的相对作用。利用SiB2 模型研究不同降水条件下土地覆被和LAI 变化对地表能量平衡的影响。结果表明：① 覆被变化对净辐射的影响最大,年均14.5W·m^-2左右。② LAI 主要改变净辐射对潜热和显热的分配,对农田和草地而言,LAI 增加明显提高（减小）潜热（显热）分配比例;对森林而言,LAI对潜热和显热分配的影响较弱。③ 降水对净辐射的分配起重要作用,降水增加,潜热增加。④ 表层土壤水分受降水和LAI 调控,与潜热有相反的变化趋势。     

最近500年来福建玉华洞石笋氧同位素记录及气候意义

基于福建将乐玉华洞一支石笋(YH1)4个230Th年龄和370个氧同位素数据,并利用具有年层时标的湖北清江和尚洞石笋氧同位素记录的校正,重建了AD 1530以来1~3 a分辨率的石笋氧同位素序列。与当地现代器测气象资料对比发现,最近60 a来玉华洞石笋δ18O与当地夏半年降水量相关性最为显著(R=-0.35,n=55),而受温度的影响较弱,玉华洞石笋氧同位素较好的指示了当地夏半年降水量变化的信息。最近100 a来,福建玉华洞石笋的氧同位素组成具有逐渐变重的趋势,与其他地区高分辨率石笋δ18O具有相同的变化趋势,而且也与季风指数指示的季风减弱趋势相一致,进一步证实季风区石笋δ18O反映了东亚季风大尺度环流特征;在小冰期中后期(AD 1530~1850),玉华洞石笋δ18O在平均值-5.9‰高频振荡,存在一系列的数十年际尺度的季风增强和减弱事件,与亚洲—太平洋涛动(Asian Pacific Oscillation,APO)指数密切相关,说明玉华洞石笋δ18O所指示的降水信息受APO变化的影响。     

基于MODIS的海南岛植被指数变化的驱动因子分析

温度、降水和地表覆盖是影响植被指数变化的主导因子，但在不同区域内不同因子对植被指数的影响程度有所不同。海南岛地处独特的热带区域，为弄清温度、降水和地表覆盖对海南岛植被指数的影响，根据MODIS遥感数据，提取了2004年海南岛的月平均植被指数集，采用了相关分析的方法，探讨了海南岛植被指数变化与其驱动因子（温度、降水和地表覆盖）的关系。结果发现海南岛植被指数的变化受温度的影响大于降水作用的影响，而降水作用的影响又大于地表覆盖的驱动作用。