近36年新疆天山山区气候暖湿变化及其特征分析

根据天山山区10个气象台站1971-2006年的历史气候资料,采用线性回归、最大熵谱、Mann-Kendall和自然正交分解(EOF)等方法,对近36年的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和下垫面湿润指数等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:(1) 近36年天山山区年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年最大可能蒸散量呈减少趋势,下垫面湿润指数呈增大趋势.受其综合影响,近36年天山山区气候呈较明显的暖湿化变化趋势. (2) 突变检测表明,天山山区年平均气温在1976年发生了突变性的升高,降水量和湿润指数在1986年发生了突变性的增大,而最大可能蒸散量在1986年发生了突变性的减小.(3) 36年里,降水量和湿润指数的变化不存在＜36年的显著周期,而温度变化具有＞36年、9年、4年和2.4年的显著周期,最大可能蒸散量变化具有＞36年、5.1年和2.4年的显著周期.(4) 10站的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和湿润指数等四要素的最主要空间分布特征均是同向变化.     

植被恢复与气候变化影响下的鄱阳湖流域蒸散时空特征

蒸散是地球表层物质循环与能量交换过程的重要组成部分,了解其时空特征和影响因素具有重要的科学意义。以鄱阳湖流域为研究区,基于WaSSI-C生态水文模型,利用气象数据、叶面积指数数据和土壤数据等估算1983-2011年鄱阳湖流域蒸散,分析其时空特征,并通过情景模拟定量分析植被恢复和气候变化对蒸散的影响。研究表明：鄱阳湖流域蒸散多年均值变化范围为741~914 mm/a,植被和降水量分布是造成流域蒸散空间差异的主要原因;近三十年来鄱阳湖流域蒸散呈阶段性增长趋势,增长率为1.495 mm/a;植被、气温和降水对鄱阳湖流域蒸散的单独影响均为正向,但气温和降水的联合效应会导致蒸散下降;鄱阳湖流域蒸散变化的主导因素具有空间差异性,从整体上看,植被恢复是驱动蒸散呈增加趋势的主要原因,而气候变化是导致蒸散年际波动的主要原因。     

1971-2011年青藏高原干湿气候区界线的年代际变化

气候变化是沙漠化的重要影响因素,了解青藏高原的气候背景变化是探讨高原沙漠化的基础。利用1971-2011年青藏高原81个站点逐日气温、降水等多种气象要素资料,采用面积权重方法研究了近41a高原干湿气候变化的年代际波动特征。结果表明：近年来高原气温持续升高,降水显著增加,于20世纪90年代中后期变得更暖更湿;平均风速由显著下降趋势转变为平稳变化;相对湿度由上升趋势转为下降趋势,且下降幅度明显;日照时数自80年代开始显著下降,进入21世纪转为上升趋势。在这5个因子共同作用下潜在蒸发量于90年代中后期发生明显转折,由下降趋势转为上升趋势。20世纪90年代中后期是高原气候变化的重要节点。高原干湿界线年代际波动明显,不同干湿气候区的面积存在年代际差异,整体表现为各界线均向西北方向移动,极端干旱区、干旱区面积有所减小,半干旱区、半湿润区及湿润区面积有所增大。干湿指数0.5线与高原沙漠化界线重合,干湿界线波动变化在一定程度可反映高原沙漠化变化情况。     

基于陆面模式NCAR/CLM3.5的东北区域生长季地表干湿状况时空分布特征模拟研究

利用东北地区地面102站56 a(1951~2006年)逐日气象观测资料,驱动NCAR陆面模式CLM 3.5,模拟东北地区生长季地表水分盈余量(Surface Water Surplus,SWS),探讨和分析了东北地区生长季1951~2006年地表干湿状况的时空变化规律。结果表明:1971~2000年平均东北地区生长季SWS反映的地表干湿状况具有较大的地域差异,全区SWS为100~800 mm;中、西部为SWS低值区,属半干旱、半湿润区;东、南、北部为相对高值区,属湿润、半湿润区。生长季地表干湿状况存在显著的年际、年代际变化;56 a来,东北地区生长季SWS呈线性减少趋势,即地表变干,SWS空间分布的年代际变化,同样表现为变干趋势,尤其2000~2006年是地表变干最为显著的时期,表明在全球变暖背景下东北地区地表干旱化趋势增强。分析表明地表干湿状况是下垫面与气候变化共同作用的结果,研究地表干湿状况需要综合考虑水分收支项。     

1981-2010 年气候变化对青藏高原实际蒸散的影响

基于1981-2010 年青藏高原80 个气象台站观测数据, 通过改进的LPJ 动态植被模型, 模拟并分析了青藏高原实际蒸散及其与降水的平衡关系(P-E) 的时空变化。研究结果表明, 在过去三十年来青藏高原气候呈现以变暖为主要特征的背景下, 降水量整体略有增加, 潜在蒸散呈减少趋势, 特别是2000 年以前减少趋势显著;青藏高原大部分地区实际蒸散呈增加趋势, P-E的变化趋势呈西北增加-东南减少的空间格局。大气水分蒸散发能力降低理论上会导致实际蒸散减少, 而青藏高原大部分地区实际蒸散增加, 主要影响因素是降水增加, 实际蒸散呈增加(减少) 趋势的区域中86% (73%) 的降水增加(减少)。     

黄土高原陆地表层作物生长季最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961~2008年气候资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算作物生长季最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明:一致性异常分布是黄土高原作物生长季最大可能蒸散量的最主要空间模态。高原西北部区域作物生长季最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生突变现象;高原东北部区域和高原东南部区域作物生长季最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生突变;黄土高原作物生长季最大可能蒸散量的3个空间分区中,3~4a的周期振荡表现得比较显著。     

气候变暖背景下山西区域地表干湿状况变化

利用1961─2017年山西省67个台站观测资料和FAO Penman Monteith模型，运用统计学方法，研究了山西省近57 a地表干燥度的时空变化，分析了干湿区界限的年代际波动和面积变化，探讨了影响本区域干燥度的主要影响因素，结果表明：以年干燥度指数2.0为标准，山西全省可划分为半干旱和半湿润2个分区，其分区与植被覆盖度十分吻合；山西省北部和东南部地区呈变湿趋势，2000年之后尤为明显，而西南部大部为变干趋势；干燥度指数在1960─1990年代呈波动上升趋势，之后呈下降趋势；降水量在1990年代前呈下降趋势，之后呈上升趋势；蒸散量的变化分3个阶段，1960─1970年代为上升趋势，1980─2000年代较为稳定，之后呈增加趋势；干湿区界限经历了1960─1990年代的东南向位移和之后的西北向位移2个阶段，相应的干旱区面积占总面积的比例由52%扩展到73%，之后缩减到23%；降水量和蒸散量均同干燥度有显著相关性，且降水量同干燥度的相关性大于蒸散量，而相对湿度、平均风速和日照时数同干燥度相关不显著，但同蒸散量显著相关，最高和最低气温同干燥度或蒸散量的相关性均不显著；晋西北沙漠化年代际变化趋势与干燥度变化趋势一致，干湿状况是晋西北沙漠化变化趋势的重要影响因子。     

河北地区气候变化及其对农业的影响

以气温和降水为主要气候因子,选取河北及京津23个气象站点数据,分析河北地区1956-2007年气候变化特征:近50年全区年均气温呈波动上升趋势,且冬季气温升高对年气温的上升贡献率最大;年降水量总体呈波动减少趋势,其中夏季降水呈明显波动减少趋势。对未来该区气候变化特征进行了预估。从地下水位、土地环境、农业病虫害的角度分析了河北地区气候变化对农业生产环境的影响;分析了近50年来气候变化对农作物种植制度的影响以及对作物生理生态和品质产生的不确定影响。气候变化在一定程度上降低了农业生产水平,提高了生产成本,频发的极端气候事件也会增加农业生产的损失。最后给出了未来气候变化对该区农业的可能影响。     

2000—2014年青藏高原植被净初级生产力时空变化及对气候变化的响应

青藏高原是全球气候变化最敏感的地区之一。计算青藏高原生态系统净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)对精确估算全球碳循环具有重要意义。基于CEVSA模型，利用M-K趋势检验法、Sen’s斜率估计法及Pearson相关系数法，分析了2000—2014年青藏高原生态系统的净初级生产力时空变化特征。结果表明：（1） 青藏高原高寒生态系统净初级生产力在空间分布上表现出由东南向西北减小的趋势，在东部及东南部的森林区NPP在600~1 200 gC·m^-2·a^-1之间，中部草原和草甸区NPP在200~400 gC·m^-2·a^-1之间，西部和北部荒漠区，受水热条件的限制NPP很小，该趋势与水热分布趋势基本一致。（2） NPP年际变化与多年平均气温呈正相关，与降水量呈负相关。NPP与气温呈正相关的地区面积占研究区总面积的82.24%，与降水量呈负相关的地区面积占49.31%，表明气温是影响植被NPP空间分布的主要因子。（3） 近15 a来，青藏高原 NPP整体呈增加趋势，与气温趋势变化一致，降水量表现出微弱的减少趋势，气温的增加伴随降水量的减少是青藏高原NPP缓慢增加的主要原因。因此，准确描述NPP对气候变化响应的能力将使我们能够深入理解陆地生态系统应对全球变化做出的反应。     

云南三江并流地区气候变化及其对生态环境的影响

利用EOF等方法通过计算1971-2000年30年来云南三江并流地区6个气象台站气温、降水、蒸发资料，分析了云南三江并流地区近30年来气候变化的异常特征及其对生态环境的影响，结果表明：云南三江并流地区气候变化表现为气温升高、降水略有减少和蒸发增大的干旱化气候变化趋势，同时，在气候干旱化和人为活动的影响下出现草场退化、冰川萎缩、雪线上升、土壤沙化和水土流失等生态环境荒漠化问题。     

1971-2000年青藏高原气候变化趋势

Trends of annual and monthly temperature, precipitation, potential evapotranspi- ration and aridity index were analyzed to understand climate change during the period 1971–2000 over the Tibetan Plateau which is one of the most special regions sensitive to global climate change. FAO56–Penmen–Monteith model was modified to calculate potential evapotranspiration which integrated many climatic elements including maximum and mini- mum temperatures, solar radiation, relative humidity and wind speed. Results indicate gen- erally warming trends of the annual averaged and monthly temperatures, increasing trends of precipitation except in April and September, decreasing trends of annual and monthly poten- tial evapotranspiration, and increasing aridity index except in September. It is not the isolated climatic elements that are important to moisture conditions, but their integrated and simulta- neous effect. Moreover, potential evapotranspiration often changes the effect of precipitation on moisture conditions. The climate trends suggest an important warm and humid tendency averaged over the southern plateau in annual period and in August. Moisture conditions would probably get drier at large area in the headwater region of the three rivers in annual average and months from April to November, and the northeast of the plateau from July to September. Complicated climatic trends over the Tibetan Plateau reveal that climatic factors have nonlinear relationships, and resulte in much uncertainty together with the scarcity of observation data. The results would enhance our understanding of the potential impact of climate change on environment in the Tibetan Plateau. Further research of the sensitivity and attribution of climate change to moisture conditions on the plateau is necessary.     

Climatic trends over the Tibetan Plateau during 1971-2000

Trends of annual and monthly temperature, precipitation, potential evapotranspi-ration and aridity index were analyzed to understand climate change during the period 1971–2000 over the Tibetan Plateau which is one of the most special regions sensitive to global climate change. FAO56–Penmen–Monteith model was modified to calculate potential evapotranspiration which integrated many climatic elements including maximum and mini-mum temperatures, solar radiation, relative humidity and wind speed. Results indicate gen-erally warming trends of the annual averaged and monthly temperatures, increasing trends of precipitation except in April and September, decreasing trends of annual and monthly poten-tial evapotranspiration, and increasing aridity index except in September. It is not the isolated climatic elements that are important to moisture conditions, but their integrated and simulta-neous effect. Moreover, potential evapotranspiration often changes the effect of precipitation on moisture conditions. The climate trends suggest an important warm and humid tendency averaged over the southern plateau in annual period and in August. Moisture conditions would probably get drier at large area in the headwater region of the three rivers in annual average and months from April to November, and the northeast of the plateau from July to September. Complicated climatic trends over the Tibetan Plateau reveal that climatic factors have nonlinear relationships, and resulte in much uncertainty together with the scarcity of observation data. The results would enhance our understanding of the potential impact of climate change on environment in the Tibetan Plateau. Further research of the sensitivity and attribution of climate change to moisture conditions on the plateau is necessary.     

Variations in the Drought Severity Index in Response to Climate Change on the Tibetan Plateau

Quantifying the relationship between the drought severity index and climate factors is crucial for predicting drought risk in situations characterized by climate change. However, variations in drought risk are not readily discernible under conditions of climate change, and this is particularly the case on the Tibetan Plateau. This study examines the correlations between the annual drought severity index (DSI) and 14 climate factors (including temperature, precipitation, humidity, wind speed, and hours of sunshine factors), on the Tibetan Plateau from 2000 to 2011. Spatial average DSI increased with precipitation and minimum relative humidity, while it decreased as the hours of sunshine increased. The correlation between DSI and climate factors varied with vegetation types. In alpine meadows, the correlation of the spatial DSI average with the percentage of sunshine and hours of sunshine (P<0.001) was higher compared to that in alpine steppes (P<0.05). Similarly, average vapor pressure and minimum relative humidity had significant positive effects on spatial DSI in alpine meadows, but had insignificant effects in alpine steppes. The magnitude of DSI change correlated negatively with temperature, precipitation, and vapor pressure, and positively with wind speed and sunshine. This demonstrates that the correlation between drought and climate change on the Tibetan Plateau is dependent on the type of ecosystem.     

中国近30年气候要素时空变化特征

利用1971~2000年中国603个气象站点逐日平均温度和降水量数据,借助ArcGIS空间分析工具,采用自组织特征映射模型(SOFM),对中国气候变化的时空特征进行分析。研究结果表明:近30年中国气候变化的总体特征以增温为主,增温增湿的地区面积最为广大;季节变化构型也以增温增湿为主,秋季略有异常;从年代际变化来看,1971~1980年间,中国的气候以降温为主,而从1981年开始的20年间,全国的气候变化转为增温占主导。SOFM网络分类结果可以描述为缓增温少降水、剧增温平降水、缓增温缓降水和剧增温剧降水等四种类型。     

1981-2010年气候变化对青藏高原实际蒸散的影响(英文)

From 1981 to 2010,the effects of climate change on evapotranspiration of the alpine ecosystem and the regional difference of effects in the Tibetan Plateau(TP) were studied based on the Lund-Potsdam-Jena dynamic vegetation model and data from 80 meteorological stations.Changes in actual evapotranspiration(AET) and water balance in TP were analyzed.Over the last 30 years,climate change in TP was characterized by significantly increased temperature,slightly increased precipitation,and decreased potential evapotranspiration(PET),which was significant before 2000.AET exhibited increasing trends in most parts of TP.The difference between precipitation and AET decreased in the southeastern plateau and increased in the northwestern plateau.A decrease in atmospheric water demand will lead to a decreased trend in AET.However,AET in most regions increased because of increased precipitation.Increased precipitation was observed in 86% of the areas with increased AET,whereas decreased precipitation was observed in 73% of the areas with decreased AET.     

气候变化对青藏高原水环境影响初探

利用Penman-Monteith公式和干燥度指数公式,计算并分析了青藏高原65个气象站1972-2011年间记录的气候变化趋势,同时在总结国内外有关气候变化对青藏高原水环境各要素影响研究的基础上,通过简单线性相关统计方法,分析了研究区域气候变化与水环境变化的相关性。结果表明：（1）青藏高原整体升温显著,降水显著增加,最大可能蒸散（ET₀）显著降低,暖湿化趋势显著;高原北部和西部降水显著增加、ET₀显著降低、干燥度指数显著下降,东部和南部ET₀显著降低、干燥度指数显著下降;（2）受升温影响,青藏高原的冰川消融,尤以东部地区变化显著;湖泊因其补给条件不同而分别呈现出扩张、萎缩和基本稳定3种状态,总体上,高原西部的湖泊以扩张为主,东部的湖泊基本稳定,而萎缩的湖泊分布较为分散。水环境的改变对于高原区水循环过程及生态系统都将产生重要影响。     

1971-2010年若尔盖湿地潜在蒸散量及地表湿润度的变化趋势

利用若尔盖、红原、玛曲3个气象站1971-2010年的地面气象观测资料,根据Penman-Monteith模型计算了若尔盖湿地的潜在蒸散量,发现若尔盖湿地年潜在蒸散量呈明显上升的趋势,上升趋势为9.1 mm/10a;若尔盖湿地潜在蒸散量在2001年出现了增大突变,2001-2010年平均潜在蒸散量比1971-2000年上升了28.6 mm;各季节潜在蒸散量均呈上升趋势,其中以秋季上升最明显,上升趋势为4.3 mm/10a。导致若尔盖湿地潜在蒸散量上升的主要气象因子是温度上升、相对湿度下降和降水量的减少,虽然日照时数减少和风速减小有利于潜在蒸散量的下降,但由于气温上升的趋势更明显,影响更大,所以若尔盖湿地潜在蒸散量呈明显的上升趋势。近40 a若尔盖湿地地表湿润度以-0.03/10a的趋势减小,其中2001-2010年比1981-1990年下降了0.11,下降十分明显;与此同时,年平均气温以0.41℃/10a的趋势上升,降水量以-13.5 mm/10a的趋势减少,虽然若尔盖湿地仍属于湿润区,但出现了明显的暖干化趋势。     

19562000年中国潜在蒸散量变化趋势

利用1956²000年全国580个气象站的逐月气候资料,采用FAO推荐的彭曼-孟蒂斯公式计算潜在蒸散量,对中国及十大流域这45年的潜在蒸散量时空分布特征和变化趋势进行了分析,并采用偏相关分析方法,对造成潜在蒸散量变化的主要气候影响因子进行了探讨。结果表明:45年中除松花江流域外,全国绝大多数流域的年和四季的潜在蒸散量均呈现减少趋势,南方各流域（西南诸河流域除外）年和夏季潜在蒸散量减少趋势尤其明显。1980²000年和1956¹979年两时段多年平均年潜在蒸散量差值表明,我国大部地区1980²000年时段较前一时段减少,山东半岛、黄河和长江源区、西南诸河的中西部以及宁夏等地则增多。分析还表明,全国及大多数流域的年和四季潜在蒸散量与日照时数、风速、相对湿度等要素关系密切,但这45年日照时数和/或风速的明显减少可能是导致大多数地区潜在蒸散量减少的主要原因。     

1956-2000年中国潜在蒸散量时空变化特征

1 Introduction Evaporation is one of the important components in the water and heat balances. The transpiration of vegetation and evaporation from soil are collectively called evapotranspiration. Potential evapotranspiration is not only the theoretical li…