青藏高原东部土壤湿度变化及其与中国降水的关系

为进一步了解高原土壤湿度变化及其与中国降水的关系,利用青藏高原东部地区1991～2012年22个站10cm、20cm、50cm 3个层次的土壤相对湿度观测资料,分析高原东部地区土壤湿度的时空分布特征.同时利用全国1992～2012年的降水资料与1992～2011年的土壤相对湿度资料,采用求相关系数的方法分析高原东部土壤湿度与全国降水的关系.结果表明:(1)西藏东部土壤相对湿度由东至西呈递减趋势.(2)10cm土层较干,20cm土层的相对湿度是3层中最大的,50cm土壤的湿度变化较为平缓;表层土壤湿度变化较明显.21年来,各层土壤湿度呈不明显下降趋势.(3)高原东部地区土壤湿度与中国东部降水有显著关系,若东部高原春季土壤湿度偏湿(干),则江淮流域夏季降水偏少(多).     

四川盆地区表层土壤湿度时空变化特征分析

分析常年土壤干湿状况及其影响因子,是监测评价四川盆地区土壤水分变化的基础,有利于农业干旱防灾减灾.利用四川盆地区农业气象站近17年0～20cm的逐句土壤湿度观测资料,运用旋转正交函数分解(REOF)、相关分析、趋势倾向率分析等方法,对四川盆地区表层土壤相对湿度的时空变化特征进行分析,并分区域选取代表站建立表层土壤湿度与气温、降水量、日照时数的多元回归方程.结果表明,盆地表层土壤相对湿度空间分布大致是从南到北逐渐减小;年际变化呈现弱的上升趋势;常年季节变化呈双峰型特点,秋季高,春季低,夏季波动明显,初夏高盛夏低;表层土壤干湿状况总体呈现出冬春季相对偏干、夏秋季相对偏湿的季节变化.盆地表层土壤湿度变化与气温、日照显著负相关,与降水显著正相关性,气温、日照、降水因子分别对盆地东北部、中南部、西北部表层土壤湿度变化影响大.     

四川盆地区表层土壤湿度时空变化特征分析

分析常年土壤干湿状况及其影响因子,是监测评价四川盆地区土壤水分变化的基础,有利于农业干旱防灾减灾.利用四川盆地区农业气象站近17年0～20cm的逐旬土壤湿度观测资料,运用旋转正交函数分解(RE-OF)、相关分析、趋势倾向率分析等方法,对四川盆地区表层土壤相对湿度的时空变化特征进行分析,并分区域选取代表站建立表层土壤湿度与气温、降水量、日照时数的多元回归方程.结果表明,盆地表层土壤相对湿度空间分布大致是从南到北逐渐减小;年际变化呈现弱的上升趋势;常年季节变化呈双峰型特点,秋季高,春季低,夏季波动明显,初夏高盛夏低;表层土壤干湿状况总体呈现出冬春季相对偏干、夏秋季相对偏湿的季节变化.盆地表层土壤湿度变化与气温、日照显著负相关,与降水显著正相关性,气温、日照、降水因子分别对盆地东北部、中南部、西北部表层土壤湿度变化影响大.     

青藏高原夏季200hPa西风变化特征及其与降水的关系

为了加强高原高空西风变化及其与降水关系的研究,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料及中国160个测站月降水资料,采用线性倾向估计、小波分析、相关分析等方法,对青藏高原夏季200hPa西风近几十年的变化特征及其与中国降水的关系进行分析。结果表明:自1948年青藏高原夏季200hPa西风整体呈现显著增强趋势;且高原西风在20世纪50年代前期偏弱,在50年代中后期开始增强,并在80年代出现近62年的最大值,90年代末高原高空西风略有减弱,但不明显;小波分析表明高原200hPa西风具有2~4a的周期,且这一周期成分在50年代及70年代末至80年代前期这两个时段比较显著;高原西风的突变分析表明在1954年发生了一次较明显的增强突变。高原夏季200hPa西风与中国降水关系的分析表明:高原西风增强时在长江流域以北的中国大部分地区降水偏多,以江淮流域、川渝地区西部和东部省界以及中国西北、东北的部分地区表现显著,长江流域以南的大部分地区降水偏少,其中华南沿海及中国西南地区西南部降水偏少更加明显,降水场与大气环流有较好的配置关系。     

成都东部山丘区气候变化与生态现状对策研究

利用1959—2008年成都东部地区金堂县、双流县、新都县的气温、降水资料,用距平、累积距平、线性趋势分析了成都东部地区气温、降水的时空变化特征,并用滑动-t检验与MK检验分析了成都东部地区气温与降水的突变特征。结果显示：近50年来,成都东部地区气温明显升高,降水总体呈减少趋势,成都东部气候呈现暖干趋势。同时对成都市5个温度区进行温度湿度和绿化率关联分析,结果证明,无论是平均温度还是最高温度均随相应区域内绿地率、绿地覆盖率的增大而随之降低;而相对湿度随之升高。可见,增大绿化面积的旷达对环境降温增湿的作用十分显著。因此,在成都东部地区植树造林不仅能改善环境气候,更能创造巨大的生态经济效益。     

青藏高原冬季降水时空分布特征研究

青藏高原冬季降水的气候特征认识对高原冬季雪灾的防御有着重要意义。基于青藏高原54个气象站1971~2010年冬季(12~2月)逐月降水量资料,利用现代统计方法分析了青藏高原冬季降水的时空分布特征及突变现象,利用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数(REOF)概括出高原冬季降水的6种主要空间分布型以及区域性特征进行分析。结果表明:冬季降水分布不均匀,偏东偏南部降水量相对较多,冬季降水在12月最少,2月最多;EOF对青藏高原地区冬季降水分解为6种模态,全区一致型、南北部型、东西部型、川西型、高原腹地型和西部型模态;EOF第1模态时间系数表明高原大部分地区冬季降水在20世纪90年代有显著增加、且存在14年左右的周期变化特征。REOF分析表明,高原地区冬季降水的局地特征显著,而高原腹地与中东部地区变化特征显示了高原冬季降水的主要变化特征,与EOF分析第1模态的变化特征较为一致。     

汉江中游典型小流域土壤有效锌空间变异特征及评价

为了评价汉江中游典型小流域土壤有效锌的分布特征,利用网格法分3层在余姐河小流域采集土样,共采集207个样点。基于地统计学方法和Kriging插值法,结合坡向对土壤有效锌含量空间变异特征进行研究,并进行了丰缺评价。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有效锌含量逐渐降低;经方差检验,仅0~10cm土层土壤有效锌含量存在显著性差异;林地0~10、20~40cm土层土壤有效锌含量与坡向呈显著正相关关系;草地0~10cm土层土壤有效锌含量与坡向呈显著负相关关系,10~20、20~40cm土层呈极显著负相关关系;该流域0~10cm土壤有效锌储量为45.42kg,土壤有效锌储量从大到小依次为林地、农地、草地;根据土壤有效态微量元素平均密度综合评价指数,该流域土壤有效锌处于丰富水平。     

川西高原植被特征及其气候变化的相关分析

利用常规气象资料及NOAA-AVHRR的归一化植被指数（NDVI）资料和趋势系数、皮尔逊相关、Morlet小波分析等统计诊断方法,分析了1982年1月-2002年12月川西高原植被和气候因子（气温和降水）的变化特征及其相关关系和周期特征。结果表明：川西高原地区植被覆盖良好,大部分区域植被覆盖增加,局部退化（高原南部和东部）;气温总体呈增加趋势,降水量总体少变,局部有所减少;NDVI与气温和降水有一定相关性,其中与气温的相关性比与降水相关性大;NDVI周期约为5和10年左右,与降水和气温周期相同。川西高原地区植被及气候特征的分析为川西高原旅游和经济的发展规划提供依据,为研究川西高原的生态、气候资源提供参考。     

湛江市降水年代际特征及其影响机制

【目的】研究湛江地区降水的年际、年代际特征及其影响因素。【数据】基于1962-2016年湛江地区6个国家气象观测站的逐日降水资料、同期月平均ONI、PDO序列和月平均风场、相对湿度等再分析资料,【方法】结合线性倾向估计、连续小波变换、相关分析等多种统计学方法。【结果与结论】湛江地区降水存在准2 a、5~8 a的年际振荡,降水日数有显著的准40 a年代际振荡;夏、秋季节的降水变化构成了湛江地区全年降水变化的主要部分;除冬季降水量增加外,各季节降水与降水日数基本呈现"偏多-偏少"的年代际特征;进一步对比发现P1(降水偏多)时期涝年较多,旱年较少,P2(降水偏少)时期恰好相反,但严重涝年偏多,降水强度增大,极端性降水事件发生频次增多。通过对湛江地区降水可能产生影响的因素分析发现:P2时期湛江地区降水频次的减少主要是由于西北太平洋副热带高压的增强、西南季风的减弱以及夏、秋季孟加拉湾和中南半岛异常下沉气流影响所致;冬季南海东部低层异常气旋环流是P2时期降水增加的一个主要原因;P2时期ENSO、PDO等大尺度海气系统在调控湛江地区降水变化中所起作用均有增加。     

青藏高原植被变化特征及其对气候变化的影响

利用1982-2001年美国国家航天航空局(NASA)的归一化植被指数(NDVI)资料以及55个青藏高原地区气象台站实测的最高气温、最低气温、平均气温和降水资料,初步分析了青藏高原地区各季节植被变化特征及其对气候变化的影响,通过分析发现,各季节青藏高原地区NDVI均以增长为主.特别是高原南部、北部和西部等地区增加明显,高原中东部地区植被有所减少.通过相关分析和台站概率相关分析发现,高原冬季和春季NDVI与后期春季和夏季的最高气温、最低气温、平均气温和降水有较好的正相关关系,但有的表现在相关系数比较显著,有的表现为概率相关较明显.     

基于GRACE RL06数据探测三江源地区陆地水储量变化

利用CSR最新发布的GRACE RL06数据反演2006~2015年三江源地区陆地水储量的时空变化,并结合GLDAS水文模型、TRMM降水数据及地表冻融数据进行对比分析。结果表明,三江源地区的陆地水和地表水在2006~2015年的变化趋势分别为5.2±1.2 mm/a和-3.8±0.9 mm/a;降水与陆地水的变化密切相关,也是造成陆地水储量呈季节性变化的主要原因;冻土作为特殊的蓄水层,影响着三江源地区地表水与地下水之间的水力联系,冻土活动可能造成GRACE与GLDAS水储量之间的差异;根据GRACE与GLDAS水储量在空间趋势上的差异推测,三江源地区高原多年冻土退化,活动层增厚。     

基于广义回归神经网络的京津冀地区土壤湿度遥感逐日估算研究

土壤湿度是地表水热交换过程和水文循环中的一个关键组成部分,获取高时空分辨率的土壤湿度数据一直是当前研究的热点。SMAP（Soil Moisture Passive and Active）主被动微波土壤湿度产品的精度高,但存在着空间分辨率低和时间分辨率缺失的问题,这限制了其在区域尺度上的应用,为解决这一问题得到更高时空分辨率的土壤湿度产品,本文利用广义回归神经网络模型（GRNN）模拟了MODIS地表温度、反射率、植被指数光学/热红外遥感数据以及高程、坡度、坡向、经纬度数据与SMAP土壤湿度的关系,从而将京津冀地区SMAP L2土壤湿度产品的时间分辨率由不连续（4~20 d）提升至1 d,空间分辨率由3 km提升至1 km,并扩展其在京津冀地区的空间覆盖范围。研究发现:① GRNN模型总体验证结果表明土壤湿度估算值与SMAP原始值的相关性较高（r=0.7392）,均方根误差（RMSE）为0.0757 cm3/cm3;② 不同季节典型日期的GRNN模型估算结果精度相差较大,春季处的相关性相比其他季节最低,精度相对较高（r_春=0.6152,RMSE_春=0.0653cm3/cm3）,秋季和夏季土壤湿度估算精度较为接近（r_夏=0.6957,r_秋=0.7053,RMSE_夏=0.0754cm3/cm3,RMSE_秋=0.0694cm3/cm3）,冬季的估算精度最高（r_冬=0.8214,RMSE_冬=0.0367cm3/cm3）;③ 2016年京津冀夏秋季节的土壤湿度较其他季节要显著提高,空间分布上坝上高原区域较低,而沿海地区的土壤湿度明显较高。本研究对京津冀地区的生态水文、气候预测以及干旱监测等应用领域具有重要价值。     

青藏高原兹格塘错流域50年来湖泊水量对气候变化响应的模拟研究

运用数值模拟建立青藏高原兹格塘错流域土壤、植被、气候等的空间和属性数据库;接着,借助分布式流域尺度水文模型(SWAT模型),对兹格塘错1956—2006年间的流量进行模拟实验;最后,反演50年来兹格塘错流域水文过程,测试流域温度、降水和蒸发组合的敏感因子对湖泊水量变化的效应,探讨50年来湖泊水量对气候变化的响应。模拟实验的边界条件设置为自然地形、土壤、植被覆盖,其中土壤资料包括有机质含量、粒径等理化参数。模拟结果表明:兹格塘错的年平均流量为6.3m3/s,流量高峰集中在8月至10月,并且由于融雪补给的关系,3月出现另一个流量高峰;模拟结果与遥感解译所得到的结果吻合较好。敏感实验表明:兹格塘错流域内温度、降水和蒸发组合的敏感因子实验具有高原特征,即高原湖泊的水文过程和湖泊流量变化有着较为敏感的响应关系;兹格塘错流量受降水的影响最大,随着降水的增加,流量有所增加;在温度升高的情况下,流域蒸发量增加速度大,兹格塘错流量增加的效应不明显,而在冷湿模式下,流域蒸发量降低,兹格塘错流量增加显著。     

1993年夏季风期间青藏高原上降水变化特征

利用１９９３年青藏高原上１３个站的资料分析了高原上夏季风期间降水的分布和变化特征。发现１９９３年夏季高原降水的变化与常年明显不同：雨季持续时间达４月之久，且高原上大部分地区降水多于常年，雅鲁藏布江中上游流域夜雨率达９０％以上。另外，还进一步分析了高原降水中断和活跃的周期变化规律     

灯塔M5.1地震震前重力变化特征研究

利用辽中南地区2011~2013年流动重力观测资料,深入分析研究2013年灯塔M5.1地震震前的重力空间演化特征及变化机理,结果表明:1)辽中南地区重力场异常变化与灯塔M5.1地震在时空上具有很好的对应性;2)震前1 a重力场四象限特征明显,震前0.5 a出现50μGal的正负反向变化,并伴有重力变化高梯度带,重力点值时序上升和下降趋势明显,重力剖面呈剧烈的上升-下降波动变化;3)结合2011~2012年重力变化背景场和区域地质构造分析认为,灯塔地震可能是由辽中南地区地壳深部物质迁移和地壳构造运动共同作用引起。     

青藏高原大气热源气候特征的研究

用NCEP/NCAR再分析资料和小波分析方法分析研究了1950-2005年青藏高原大气热源气候特征和变化特征,主要结论包括:(1)夏季青藏高原东部大气热源的强度明显较西部大.6月份,高原东部热源的强度是高原西部的近两倍,7月份的值也比西部大了40%以上.(2)青藏高原全区、东部和西部逐年平均的大气热源有明显不同的变化特征.高原全区年平均大气热源的变化主要是一个14年的时间尺度;高原东部不仅有14年的主要时间变化尺度,同时还有一个非常显著的2.6年的时间变化尺度;高原西部则不同,是一个不明显的1-2年的时间尺度.     

川渝冬季降水的年际变化及其与海温异常的关系

为了认识川渝冬季降水与海温之间的关系,利用川渝地区44个站点降水资料和海表温度资料并借助EOF分解、小波分析和相关分析等方法,讨论了川渝冬季年际降水变化特征及其与前期海温异常之间的关系。结果表明：川渝冬季年际降水空间分布主要有3个类型,EOFl型为川渝冬季降水的一致偏多（偏少）,EOF2型为川渝西南部、东部降水偏少（偏多）,而川渝地区西北部、中部降水偏多（偏少）;EOF3型为川渝西南部降水偏多（偏少）,而东北部降水偏少（偏多）;EOF1型和EOF2型降水与前期海温的相关明显小于EOF3型并较为分散,EOF3型降水与前期夏季、秋季海温在热带中、东太平洋和印度洋中、北部呈现非常显著的正相关,对应ENSO特征非常明显。     

热带东风急流的演变特征及其与亚非降水的关系

为初步了解热带东风急流与亚非降水尤其中国东部、华南地区天气系统之间的关系,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,结合全球综合分析降水集(CMAP)及Ni o3.4海温指数,采用突变检验、小波分析、相关分析、合成分析等方法,对TEJ的结构、演变特征及其与亚非地区降水和大气环流的关系等进行研究。分析表明:TEJ从南海上空向西延伸,经印度到达非洲北部上空,中心位于印度半岛南端、阿拉伯海上空。利用"区域平均"法,定义了热带东风急流指数(TEJI),讨论了该指数62年的年际、年代际变化特征,并分析了TEJI与亚非降水、大气环流及ENSO的关系,结果表明:TEJ呈现强度一致减弱趋势,且突变大致发生在1978年;小波分析表明标准化TEJI存在准10年振荡周期;主要降水带出现在急流入口区右侧和出口区左侧,降水主要位于南亚和东亚季风区内;亚非季风区夏季降水与TEJ响应最敏感的区域是西亚、北非(负相关)、南亚(正相关);海平面气压场和南亚高压与TEJ密切相关,对中国东部和华南地区的旱涝预报起着重要的作用。     

川渝地区夏季降水变化气候特征分析

利用川渝地区34站1960—2006年共计47年的逐月降水量资料,采用经验正交函数（BOF）分解、旋转经验正交函数（REOF）分解、小波分析等方法详细讨论了川渝地区夏季降水量的时空变化特征。结果表明：川渝地区夏季降水量时空分布不均,川渝地区夏季降水量可以分为3个区,分别是川西高原区、盆地中部区和盆地东部区。近50年来,川渝地区夏季降水量具有显著不同的年代际变化特征,川西高原和盆地东部夏季降水量长期变化呈增加的趋势,而盆地中部呈减少的趋势。川渝各区夏季降水量具有显著不同的多时间尺度的周期变化特征,其中川西高原具有准15年和准5年的周期变化特征,盆地中部具有准14年、准6年和准3年的周期变化,盆地东部具有准16年、准8年和准3年的周期变化特征。     

贵州高原1960-2016年降水变化特征及重心转移分析

利用贵州高原34个气象站1960-2016年共57 a的降水资料,基于协同克里金法、Mann-Kendall趋势检验法、气候倾向率、重心模型等方法分析了贵州高原降水在不同时间尺度下的时空分布规律以及降水重心的转移趋势。结果表明：① 贵州高原多年平均降水量呈现南多北少特征。在南部与东部存在3个多雨中心,分别位于西南暖湿气流的北上通道（兴义-安顺一带）、苗岭山脉的迎风坡（都匀-独山一带）以及武陵山脉的迎风坡（铜仁–松桃一带）;少雨区位于乌蒙山脉背风坡的威宁–毕节一带。② 1960-2016年降水量年代变化呈现出波动性,2010s的降水变异性最大,1990s的降水变异性最小;年际变化较为剧烈,呈不显著减少的趋势,在空间上呈现中部西部减少、东部增加的趋势;降水季节差异显著,春季、秋季降水显著减少,夏季、冬季的降水不明显增加;各月降水变化情况不同,1、3月降水增加最明显,4月降水下降最明显。③ 降水重心呈西南-东北向分布,有明显的东移趋势。贵州高原降水量的减少可能与西南季风的减弱有关。研究结果对贵州地区水资源配置及洪涝灾害预防具有重要意义。