过去150 年长三角地区的春季物候变化

利用中国历史日记中的长三角地区春季物候记录,重建了该地区1834 年以来的春季物候期变化序列,同时结合气温观测资料分析了该序列对温度变化的指示意义。主要结论有：(1) 1834-1893 年,长三角地区春季物候在波动中逐渐推迟,但19 世纪末起突然出现大幅提前;1900-1990 年以年代际波动为主要特征,1990-2010 年又再次出现大幅提前;1834 年以来,该地区春季物候最迟的年份为1893 年,最早的年份为2007 年,分别较1977-1996 年平均推迟27 天和提早17 天。(2) 长三角地区的春季物候期变化与该地区上年12 月-当年3 月及当年1-3 月气温变化的相关系数分别超过-0.75、-0.80,可很好地指示该地区的冬季与初春(特别是1-3 月) 气温变化;这为进一步集成多种代用资料重建历史时期的中国温度变化提供了重要数据基础和依据。     

中国传统农区过去300年耕地重建结果的对比分析

土地覆被变化是气候与生态效应模拟研究的重要参量。SAGE和HYDE两个全球历史土地利用数据集在相关研究中得到广泛应用, 但在区域尺度上的应用, 其可靠性如何, 至今少有论及。以我国学者重建的传统农区历史耕地数据集(CHCD) 为基础, 从全区、省区和网格(60 km×60 km) 三个空间尺度, 对SAGE (2010) 和HYDE3.1 数据集中有关中国传统农区历史耕地重建结果进行对比分析, 结果表明:(1) SAGE (2010) 数据集对中国传统农区耕地数量重建是以单一线性插补而得, 其中1700-1950 年是以0.51%的年均增长率线性递增, 1950 年后是以0.34%年均速率线性递减, 这种“标准化”变化趋势不能客观反映传统农区土地垦殖的真实历史, 耕地面积也明显高估, 与CHCD数据集不具有可比性;(2) HYDE3.1 数据集吸纳了区域性研究成果, 使其在总量上与CHCD数据集较为接近, 具有较好的可比性, 但其在省区和网格尺度上与CHCD存在显著差异, 其中相对差异率超过70% (< -70%或> 70%) 的网格占比高达56%~63%, 超过90% (< -90%或> 90%) 的网格占比也高达40%~45%;而相对差异率介于-10%~10%的网格占比仅为5%~6%, 介于-30%~30%的网格占比也仅为17%左右;(3) 充分利用我国丰富的历史文献, 建立更高精度的中国区域历史土地利用数据集, 是提高区域气候与生态效应模拟研究质量的重要保障。     

1982-2006年中国东部春季植被变化(英文)

Vegetation greenness is a key indicator of terrestrial vegetation activity. To under-stand the variation in vegetation activity in spring across eastern China (EC), we analysed the variation in the Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) from April to May during 1982-2006. The regional mean NDVI across EC increased at the rate of 0.02/10yr (r2=0.28; p=0.024) prior to 1998; the increase ceased, and the NDVI dropped to a low level thereafter. However, the processes of variation in the NDVI were different from one region to another. In the North China Plain, a cultivated area, the NDVI increased (0.03/10yr; r2=0.52; p<0.001) from 1982 to 2006. In contrast, the NDVI decreased (-0.02/10yr; r2=0.24; p=0.014) consecu-tively from 1982 to 2006 in the Yangtze River and Pearl River deltas, two regions of rapid urbanisation. In the eastern region of the Inner Mongolian Plateau and the lower reaches of the Yangtze River in East China, the NDVI increased prior to 1998 and decreased thereafter. In the Hulun Buir area and the southern part of the Yangtze River Basin, the NDVI increased prior to 1998 and remained static thereafter. The NDVI in the grasslands and croplands in the semi-humid and semi-arid areas showed a significant positive correlation with precipitation, while the NDVI in the woodlands in the humid to semi-humid areas showed a significant positive correlation with temperature. As much as 60% of the variation in the NDVI was ex-plained by either precipitation or temperature.     

中亚费尔干纳盆地灌溉气候效应的数值模拟研究

中亚地处干旱气候区,农业生产高度依赖灌溉,然而灌溉对当地气候影响的认识还较为薄弱。为此,针对多雨（2009年）、少雨（2008年）及正常（2007年）年景下中亚典型农业区—费尔干纳盆地暖季（5—9月）的气候,利用嵌入灌溉过程参数化方案并更新土壤参数的WRF模式,分别进行了考虑灌溉过程（称为IRRG试验）与不考虑灌溉过程（称为NATU试验）的模拟试验,并通过对比IRRG与NATU试验之差揭示了灌溉对区域气候的影响。研究发现:（1）灌溉致使暖季地面潜热增加（79.2 W/m2）、感热减少（?61.3 W/m2）,日均气温降低1.7℃,空气比湿升高2 g/kg（约为NATU的36%）,因5—6月为雨季,7—8月为旱季,故7—8月的灌溉量大,冷湿效应略强于5—6月;（2）冷湿效应主要出现在灌溉区域,降温达2℃,增湿达2.4 g/kg,灌区外甚微,同时从地面到高层大气,冷湿效应越来越弱,在约500 hPa（距地面约4000 m）以上冷湿效应消失;（3）在盆地中央平原地区,因灌溉而致空气湿度上升产生的潜在增雨效应与地面冷却产生的对流抑制作用相互抵消,灌溉与无灌溉情景下当地降水无显著差异;灌溉可导致盆地南、北两侧山区降水增加（约0.6 mm/d）;（4）不同年景之间灌溉量差异主要出现在5—6月,少雨年比多雨年灌溉量多20 mm/月,日均气温降幅偏大0.3℃,空气比湿增幅偏大0.5 g/kg,但山区降水增幅偏小0.6 mm/d。      

中国过去2000年温度变化速率

利用24条温度变化代用序列,分析了中国过去2000年温度在百年与30a两个尺度上的变化速率及过去500年10a尺度的温度变化速率.结果表明：从全国平均看,在百年尺度上,20世纪的升温速率为（0.6±1.6）℃/100a（95%的置信区间,下同）;在过去500年中,最大升温速率为（1.1±1.2）℃/100a,出现在小冰期向20世纪暖期的转换过程中,且这一升温速率可能也是过去2000年中最大的.在30a尺度上,尽管20世纪期间全国平均升温显著,但其最大升温速率仍小于历史时期的最大升温速率（分别出现在小冰期末至20世纪初及公元270s～320s）.在10a尺度上,20世纪末的升温虽非常明显,但在过去500年中却并非空前.而且,最大升温速率的出现时间、持续长度与幅度大小存在区域差异;其中在百年尺度上,东北部地区过去2000年的最快升温出现在公元180s～350s,青藏高原出现在260s～410s和500s～660s.降温方面,小冰期期间出现的最快百年和30a尺度降温在过去2000年中也并非史无前例.20世纪期间,全国平均的10a尺度最快降温出现在1940s～1950s,速率为（-0.3±0.6）℃/10a,与20世纪前的最快降温大致相当;且各区域20世纪期间最大降温速率皆未超过历史时期的最大速率.     

基于最终需求的中国出口贸易碳排放研究

以2002年为例,采用投入产出模型,从最终需求的角度对中国出口贸易引起的碳排放(包括直接和间接排放)进行了评估。结果表明,2002年中国为满足对外出口需求而在国内和国外引起的碳排放约288.22~330.49 MtC,其中国内出口排放261.19 MtC,约占当年国内一次能源消费碳排放量的23.45%;大部分部门的出口碳排放主要是由国内排放所贡献,进口再出口排放对总出口排放的平均贡献率在9.38%~20.97%之间。中国单位产值出口的平均碳排放为0.093~0.106 kgC,其中0.084 kgC是在国内排放;碳密集部门多集中于重化工业、交通运输和部分轻工业。将来一方面,中国不宜增加高耗能行业的出口;另一方面,国外发达国家也应积极向中国等发展中国家转让先进生产技术,以减少全球温室气体排放,实现全球减排行动中公平与效率的双赢。     

《湘绮楼日记》记录的湖南长沙1877-1878年寒冬

在对清代王运所著的《湘绮楼日记》中长达40余年(1869—1916)的冬季(12月—2月)天气记录进行整理之后,从王运在湖南长沙、衡阳一带记录的30多个完整冬季之中,提取了一个特殊的寒冬——1877—1878年冬天(记录于长沙境内)。将这年的天气记录与日记中其他年份进行比较,其寒冷程度可以明显地体现在以下几个方面(1)降雪——降雪日数14天,为最多的年份之一,且降雪次数最多;(2)积雪——积雪日数在27天以上,为历年之最;(3)冰冻——根据该年日记记录,冰冻的严重程度和持续时间均超过其他年份;(4)《日记》作者感受——王运留下了大量对“寒”、“暖”的感应记录,这一年有历年最多的“寒”记录(15条)和最少的“暖”记录(0)。由此可以得出结论1877—1878年冬天是《湘绮楼日记》中所仅见的、异常寒冷的严冬。文中对这年当地冬季严寒的天气过程和气候特点进行了初步分析。     

过去千年中国不同区域干湿的多尺度变化特征评估

依据近年发表的新成果,对中国过去千年干湿的年至百年尺度变化特征进行了总结梳理与对比分析,综合评估了20世纪干湿变幅的历史地位。主要结论是：① 根据历史文献记载重建的东中部各区干湿序列在1400年以后均达高信度,但其前因存在记录缺失,仅有半数时段的重建结果达高信度。在东北及内蒙古东部,根据不同地点湖沼沉积物记录揭示的区域干湿百年尺度变化特征在多数时段不一致。在西部的黄土高原、河西走廊、新疆中北部、青藏高原东北部和东南部等地区,利用不同地点树轮资料重建的干湿序列显示的干湿变化特征在区内一致性高。② 过去千年中国各地干湿变化均存在显著的年际、年代际和百年尺度周期。其中准2.5 a、60~80 a和110~120 a等尺度的周期为所有地区共有;3.5~5.0 a、20~35 a等尺度周期则主要发生在东北、东中部地区、黄土高原和青藏高原;而准45 a周期则只发生在东北和东中部地区（均超过90%信度水平）;各区域间的干湿变化位相并不同步。③ 尽管已发现青藏高原东北部20世纪很可能是过去3000 a最湿的世纪之一,但其他大多数区域的重建结果显示：20世纪的干湿变幅在年代际尺度上均未超出其前各个时段的变率范围。     

锡林郭勒草原地表反照率对气候变化的响应

在对锡林郭勒草原地区MODIS的地表反照率产品(MCD43C3)的可靠性进行评估的基础上,利用该产品分析了2002～2009年锡林郭勒草原地表反照率的变化及其与温度和降水的关系。结果表明:(1)MODIS的反演结果能够很好地反映地表反照率的季节变化和年际变化特征;(2)锡林郭勒草原可见光波段反照率的季节变化呈V字形,低谷出现在8月上旬,近红外波段的则呈U字形,低值时段为6～9月;(3)可见光和近红外波段反照率的年际变化特征基本一致,其与温度和降水的年际波动有显著相关关系,其中,温度与地表反照率仅在生长季初期和末期显著相关,分别是负相关(相关系数为-0.67)和正相关(0.63),降水量与地表反照率在整个生长季都显著负相关(-0.54～-0.76),并且其影响效果有2～3个月的滞后期。     

1992-2017年基于荟萃分析的中国耕地撂荒时空特征

当前耕地撂荒已成为一种日益普遍的土地利用变化现象,对粮食安全和生态环境具有重要影响。为揭示1992-2017年中国耕地撂荒的时空特征及驱动机制,采用集成分析的思路,对县（市）域尺度撂荒的研究成果进行了汇总梳理,从中提取撂荒时间、位置、规模（程度）、成因等信息,并进行了荟萃分析。结果发现：1992-2017年全国范围内有撂荒记录的县（市）共165个,主要分布于南方,集中分布区呈逆时针旋转90°的“T”字型,纵轴自北至南贯穿甘肃东南部、四川东部、重庆境内,直至贵州西部和云南北部;横轴位于长江中下游地区,自西向东贯穿湖北、湖南、安徽、江西。其中,湖南、四川、安徽有撂荒记录的县（市）数量较多,分别为24个、23个、21个,其次是湖北、重庆、福建、甘肃、云南,均超过10个。“T”字型结构的形成经历两个阶段,大致以2010年为界,此前有撂荒记录的县（市）为102个,集中分布于沿长江中下游的东西向带状区域,形成横轴;此后新增63个县（市）,集中分布于自甘肃东南部至贵州西部和云南北部地区的南北向带状区域,形成纵轴。撂荒格局的形成过程与区域经济发展和产业结构调整背景下的农业劳动力析出基本同步。农业收益低和劳动力不足分别是86%和78%的县（市）撂荒形成的共性因素。