西藏羊卓雍错湖面水热通量变化及其与气象因子的关联

气候变暖背景下湖泊表层水热交换及其气候归因对高寒湖泊蒸发机制和水分平衡有重要影响。本文基于2016—2017年西藏高寒湖泊羊卓雍错非封冻期涡动相关湍流观测通量数据,首次探讨了该湖水热通量小时、日、月变化特征及其与气象因子的关联。研究发现,4—12月羊卓雍错湖面潜热通量平均值显著高于感热通量;水热通量季节差异明显,夏季较高的空气温湿度组合对湖面的湖—气能量交换控制作用显著。在小时、日、月等时间尺度上,与感热通量统计相关性最高的气象因子为湖—气温差;在半小时、日平均等时间尺度上,潜热通量与风速、风速—水汽压差协同量均为较强正相关;日、月平均时间尺度上的湖面水热通量则与水面净辐射通量呈显著负相关,这归因于水面净辐射季节变化以及因湖—气温差和水—气热容量差异所导致的湖面水热通量强度变化的位相差异。本文揭示了藏南高寒湖泊水热通量变化在不同时间尺度上的主控气象因子差异,增进了对高寒湖泊在气候变化背景下能量交换和蒸发机制的认识。     

1971- 2004 年青藏高原总云量时空变化及其影响因子

利用青藏高原及其周边地区75 个地面气象台站的云量日均值资料,采用正交经验函数(EOF) 和线性倾向估计等方法,分析了高原地区1971-2004 年总云量的时空变化特征。结果表明,高原总云量分布呈自东南向西北减少的态势,且年与四季总云量变化都存在显著下降趋势。进而,研究了高原总云量变化与其他气候因子的相关性。其中,(1) 高原总云量与日照时数、日较差之间存在较好的负相关。本文从云的辐射效应出发,解释了存在这种负相关关系的原因;(2) 青藏高原总云量与相对湿度之间有很好的正相关性,受地形因素、不同云型和云水路径等因素共同影响,高原总云量与降水之间的关系却不显著。在此基础上,重点讨论了高原总云量与气溶胶和臭氧等因子之间的复杂关系。指出：青藏高原总云量减少趋势可能与高原大气气溶胶特别是吸收性气溶胶的增加以及臭氧的损耗有关。     

西北干旱区空中水资源的时空变化特征及其原因分析

利用1979—2008年NCEP/NCAR月平均再分析资料,从大气可降水量、水汽输送及收支等方面分析西北干旱区空中水资源的时空变化特征,并揭示其主要原因。研究表明,1979—2008年西北干旱区整层年水汽含量略呈增加趋势,而夏季水汽总收入呈现显著增加趋势。区域空中水资源的变化与中纬度西风水汽输送密切相关。尽管区域西风指数的年代际减弱反映了西北干旱区东、西边界西风水汽输送的减弱趋势;但受区域特殊地形的影响,区域东边界水汽收支的减弱趋势远强于西边界,使得大量的水汽滞留于西北干旱区,从而导致该区域夏季水汽总收入呈现增加趋势。     

中国干旱区温度带界线对气候变暖的响应

在全球气候变暖大背景下,热量资源的改变与温度带界线的动态变化将会影响到干旱区天然植被的生长与分布,而农业气候资源的变化将对干旱区农业生产的布局与种植制度的调整产生深刻影响。本文采用1961-2007 年均一化气温数据与MPI_ECHAM5 模式输出的21 世纪上半叶A1B情景下的区域降尺度格点数据,选取保证率为80%的日均温≥ 10 ℃持续日数等值线和日均温≥ 10 ℃等积温线为干旱区温度带北界指标,探讨了过去近50 年及21 世纪上半叶气候变暖背景下中国干旱区温度带界线的动态变化。研究表明,(1) 1961-2007 年,干旱区夏、冬半年气温呈显著增加趋势,且冬半年较夏半年增温幅度要大;各年代日均温≥ 10 ℃积温与≥ 10 ℃持续日数的等值线动态变化一致,均表现为显著向北或向高海拔推移;(2) 通过对温度带北界指标变化的判断,1961-2007 年干旱区暖温带和中温带北界普遍北移,北移幅度最大者为阿拉善地区,超过1 个纬度;21 世纪上半叶,暖温带和中温带北界将继续北移,且暖温带移动趋势更为显著;无论是过去近50 年,还是21 世纪上半叶,干旱区暖温带和中温带北界均有向高海拔区域移动趋势;(3) 与温度带北界的变动相对应,干旱区生长期起始日期和终霜日等气候指标显著提早,天然植被与作物种植北界向北向西推移,并呈现向高海拔区域扩展的态势。因此,综合考虑农业气候资源变化以及人类活动的影响,从而确定气候条件与农业生产种植之间的反馈关系,这将是下一步研究的重点。     

21世纪中国地理学发展的若干思考

20世纪我国现代地理学的发展取得了辉煌成就,同时也面临着许多挑战和机遇。基于地球系统科学的最新研究成果与发展态势,结合我国地理学发展的自身特点及国家需求,本文从理论研究、方法论、学科建设、能力建设等方面,对21世纪我国地理学发展的若干问题进行了思考和探索。     

全球环境变化与中国国家安全

20世纪90年代以来，安全概念的内涵有了重大扩展。全球环境变化作为威胁人类安全的因素之一，对国家安全和社会的发展构成了新的挑战。由全球环境变化所引发的国家安全问题一方面直接与全球环境问题相联系，另一方面是通过国际事务中的冲突表现出来的。中国未来发展面临全球环境变化的严峻挑战。中国的全球环境变化人文因素研究需要关注可能对中国国家安全产生深远影响的重大环境变化问题，重视科学地评估中国自然和社会经济系统对全球环境变化影响的脆弱性，积极推动中国国家风险管理体系建设，将全球环境变化问题纳入风险管理之列，为我国可持续发展、和谐社会构建做出应有的贡献。     

全球变化研究进展与展望

文中主要从以下 4个方面简要介绍了国内外全球变化研究进展与展望 :(1)国际全球变化研究进展与全球变化结构的重大调整 ;(2 )中国全球变化研究进展 ,包括我国全球变化研究的国际性贡献 ,国内全球变化研究队伍和研究设施的基本情况等 ;(3)中国 (中国科学院、国家科学技术部、国家自然科学基金委员会 )已经启动和即将启动的与全球变化研究有关的项目或行动计划 ;(4 )中国全球变化研究未来展望。     

基于同步观测信息利用的高寒湖泊湍流通量数据插补方法

源区划分和质量过滤提高湖面涡动相关通量数据可靠性的同时,却降低了通量时间序列的连续性.为此,本文基于TensorFlow机器学习框架构建了一种超宽人工神经网络(ANN)模型.在选择输入ANN模型的特征变量信息时,我们采取了尽可能获取湍流输送过程中热力、动力学同步观测背景强迫信息的原则.通过ANN模型模拟通量的插补,本文实现了通量时间序列连续性的优化,插补后的羊卓雍错湖面通量数据的时间覆盖率从不足0.40提升至超过0.98.基于10次折叠交叉验证的ANN模型通量模拟性能检验则表明,各个检验组之间ANN模型的模拟误差波动较小,这显示出了较好的稳健性.具体地讲,感热通量、潜热通量和水汽通量原始观测平均值分别约为18.8 W/m~2、81.5 W/m~2和1.84 mmol/(s·m~2),10组交叉验证的插补感热通量、潜热通量和水汽通量平均绝对误差分别为5.4 W/m~2、15.7 W/m~2和0.35 mmol/(s·m~2).这表明本文所探索的ANN建模结构和同步观测变量筛选原则可更充分地利用观测点局地同步观测信息估算通量强度,有效地优化湍流通量数据的时间连续性,从而提升通量数据的可分析性.     

关于中国全球环境变化人文因素研究发展方向的思考

人类如何合理地管理"地球生命支撑系统",以满足人类对可持续发展的追求,是全球环境变化GlobalEnvironmentalChange ,GEC）研究必须回答的问题。国际全球环境变化人文因素计划（Interna t ionalHumanDimensionsProgramm eonGlobalEnvironmentalChange,IHDP）侧重于全球环境变化的人文因素（HumanDimensionsofGlobalEnvironmentalChange,HDGEC）研究方面。在对国际HDGEC研究发展大势进行科学判断的基础上,概述了中国HDGEC研究进展,分析了中国HDGEC研究面临的挑战和机遇,探讨了我国HDGEC研究的未来发展走势。展望未来,我国HDGEC研究应立足国情,着眼全球,把握趋势与时机,在重大研究问题、能力建设等方面有所发展、突破。     

全球变化及其相关科学概念的发展与比较

在回顾全球变化科学产生和发展历史的基础上,针对当前全球变化、全球气候变化、全球环境变化、地球系统科学在概念和内涵上存在混淆的情况,就全球变化等概念的内涵、产生的过程及其联系进行了综述、分析和比较。提出全球变化是指对人类现在和未来生存与发展有重要的直接或潜在影响、由自然因素或人类因素驱动在全球范围内所发生的地球环境的变化,或与全球环境有重要关联的区域环境的变化。气候变化和全球环境变化的研究范畴包含在全球变化之中,但又各有其关注领域和交叉部分;而地球系统科学是解决全球变化问题的科学理念、思维方式和解决方案。]