中国干旱半干旱区农业生态地质环境系统工程研究

干旱半干旱区是当前我国农业经济发展最有潜力的地区。可是，该区生态环境脆弱，并受到一定程度的破坏。利用系统工程学的原理，从农业生态地质环境容量的角度出发，对该区的农业生态地质环境的演化过程和演化模式进行了研究，进而提出了农业生态地质环境系统工程研究模式。在调控社会人口和经济发展的基础上，合理开发利用水、土、生物资源，保护治理生态环境，提高自然资源环境的承载力，抑制对资源环境的破坏力，使该区农业生态环境得以恢复和重建，建立起稳定持续发展的农业基地。     

中国干旱-半干旱区表土bGDGTs与气候环境因子数据再分析

文章通过收集中国北方干旱-半干旱区域已发表的bGDGTs数据,重新计算了不同地区表土bGDGTs各组分与温度及pH等环境因子之间的相关关系。主要获得以下认识：1）不同于干旱区,半干旱区bGDGTs的异构体指标与土壤pH表现为强相关,在4个异构体指标（IBT、CBT'、IR'_IIa、IR'_IIIa）中CBT'、IR'_IIIa计算的pH结果精度较高;2）半干旱区f（5 me）与pH表现为强相关（-0.847）,指示了基于5-甲基bGDGTs的指标同样具有重建半干旱区pH的潜力。但是目前缺乏CBT'_5ME-pH之间的转换函数;3）全球温度校正方程计算得出的温度误差普遍大于中国区域校正方程（中国北方、青藏高原等区域）获取的温度误差。通过整合数据重新计算发现4个区域温度校正方程（MBT'_5ME、Tmr、MAATsr、Index 1）计算的温度结果具有较小的误差,且在半干旱区重建的温度结果更为精确;另外MAATsr、Index 1的区域温度校正方程也适用于干旱区的温度重建,但是由于本文集成数据中包含的干旱区样本较少,因此在实际应用中需要谨慎。在未来的研究中需要加强干旱-半干旱区尤其是干旱区的地表过程研究,为建立该地区的温度校正方程提供更多有用的信息。

     

东亚干旱半干旱区水汽来源研究进展

气候增暖背景下,东亚干旱半干旱区降水发生了显著变化,水汽输送变化对该区域降水异常具有重要作用。回顾和梳理了近年来关于东亚干旱半干旱区的水汽来源的研究,重点关注外部水汽输送来源、季节差异以及局地蒸散发变化,讨论并展望了未来研究方向。现有研究表明,来自孟加拉湾—印度洋、南海、西太平洋和欧亚大陆陆地蒸散发的水汽分别通过南亚季风、南海季风、副热带季风和中纬度西风带传输至东亚干旱半干旱区,夏季以来自南海和西太平洋的水汽占主导,冬季基本取决于西风所携带的水汽含量。1979年以来,东亚干旱半干旱区年降水再循环率均呈现增加趋势,季节尺度夏季的再循环率高于冬季。未来主导东亚干旱半干旱区水汽输送特别是夏季水汽输送进而影响降水的源地以及路径需要进一步验证,量化外部输入水汽和内部蒸散发水汽相对贡献的研究或将成为未来研究热点,全球变暖背景下降水水汽来源变化仍需进行更为深入的研究探讨。     

生物地理模型研究进展及在干旱半干旱区的应用

生物地理模型是实现生态保护计划的重要工具.从生物地理模型研究的背景出发,论述了它的发展是科学和实践的需求,分析了基于生态位理论的生物地理模型发展所面临的挑战,特别是数据的获取和关键变量的选择,展望了生物地理模型的发展前景,并对其在干旱半干旱区的应用进行了综述,旨在理解生物地理模型在陆面过程研究和生态恢复中的重要性,以期推动生物地理过程与之相关过程的耦合模拟研究.     

亚洲干旱/半干旱区降水与大洋暖池气候的相关特征研究

利用ERA-40再分析资料分析了亚洲干旱/半干旱区降水与大洋暖池气候的相关特征.结果表明:亚洲干旱/半干旱区剔除季节变化的水汽、降水与三个大洋暖池(WPWP、EIOWP和EP)区在南北纬10°之间区域水汽、海温都有非常显著的正相关关系.其中,干旱/半干旱区降水与东印度洋暖池海温的相关性最好,与西太平洋暖池海温的相关性次之,与ElNino1+2区的相关性较弱;ElNino区越靠近中太平洋,亚洲干旱区与ElNino区水汽的相关性就越强.亚洲干旱/半干旱区夏季的降水与EIOWP1、WPWP1/2和EP三个大洋暖池四季的海温都有较好的相关性,亚洲干旱/半干旱区的降水对EIOWP1的海温变化响应最快(降水变化延后海温变化1-3月),对WPWP1/2区海温变化的响应最慢(延迟4个月).就季节尺度而言,在ElNino年冬季和LaNina年的夏季,亚洲干旱/半干旱区的降水都比常年偏多.近年来由于西风减弱和印度季风的增强,使得更多的印度季风区和东亚季风区水汽被输送到亚洲干旱/半干旱区,是干旱区上空水汽增加,降水增多的原因之一.     

中国第四纪气候变化和未来北方干旱灾害分析

气候异常变化不仅是气象灾害、海洋灾害、洪涝灾害、生物灾害的源头,而且由于地球及其各圈层运动的整体性和联系性,气候异常变化的激烈时期也常是地震和地质灾害的多发期。为了对未来自然灾害作出预测,文章研究了第四纪气候变化和发展规律,据此认为21世纪初虽然可能降水量有所增加,但仍属干旱期,特别是中国北方将受到干旱灾害的严重威胁,并将诱发或伴生一系列其他自然灾害。文章认为要从节流与开源并重的战略高度解决北方水资源短缺问题,只有这样才能保证社会经济的可持续发展。     

干旱半干旱区CO2浓度升高对生态系统的影响及碳氮耦合研究进展

大气CO2浓度升高已成为全球备受关注的环境问题.CO2排放量的增加加剧了地球表层的温室效应,也对生态系统的结构和功能产生了重要影响.生态系统对CO2浓度升高的响应是一个长期的过程.在干旱半干旱区,CO2浓度的升高对生态系统生产力、植物、土壤和微生物等都有影响,尤其改变了生态系统中的碳循环,并加剧了生态系统对氮的需求.碳...     

运用数学形态方法探讨我国干旱—半干旱区降水的可能分布

我国北方干旱－半干旱区长期受水资源缺乏的影响，国民经济建设受到很大的制约。因此，研究干旱－半干旱区的水资源成为人们关注的重点。本文借助数学形态学方法，探讨了我国干旱－半干旱区降水在几种气候变化条件下的可能分布，同时也探讨了这些地区在降水增加或减少情况下的可能环境分布。     

气候变化对半干旱雨养农业区春小麦生长的影响

利用甘肃省定西农业气象观测站1986—2004年的观测资料,就气候变化对黄土高原半干旱雨养农业区春小麦生长的影响进行了初步探讨。结果表明,近19年来该地区气候变化呈现暖干化趋势,春小麦对气候变化的响应表现在生长季提前、生长期缩短、产量下降。相关分析也显示,降水量对春小麦生长的影响程度要高于温度。在春小麦整个生长发育过程中,其阶段生长和产量对气候变化的响应不完全一致：气候变化使该地区春小麦出苗期、拔节期、抽穗期和成熟期的出现时间均提前,而乳熟期出现时间推迟,导致播种—出苗期的营养生长阶段缩短、出苗—拔节期的营养生长阶段延长、拔节—抽穗期的生殖生长阶段缩短,抽穗—乳熟期的生殖生长阶段延长,乳熟—成熟期的生殖生长阶段缩短,最终造成全生长期缩短。出苗—拔节期、抽穗—乳熟期降水量减少对春小麦产量下降有显著的正效应（P<0.05）,拔节—抽穗期的增温对产量有极显著的负影响（P<0.01）。预计随着未来全球气候进一步的变暖和半干旱区降水量的减少,将会更加严重影响春小麦的生长发育。     

干旱灾害和我国西北干旱气候的研究进展及问题

首先阐述了自然灾害中干旱灾害的严重性和复杂性；接着从西北干旱气候的时空分布特征、形成原因、干旱气候的比较以及监测和预测等方面回顾了近20年来我国西北干旱气候研究的进展；最后提出了西北干旱气候待研究的问题。     

新疆干旱区柴窝堡湖沉积记录的150年来气候环境特征

通过乌鲁木齐附近柴窝堡湖钻孔岩芯的粒度、有机质含量、化学元素以及同位素等多项分析,开展了研究区近150年来的气候环境演化研究。通过沉积记录与器测气象资料比较,认为沉积物的有机质含量反映了流域降水的变化,而有机质碳同位素的变化则与温度相关。在运用有序样品最优聚类分析对沉积物地球化学元素序列进行阶段划分的基础上,综合粒度、有机质含量以及同位素等多环境代用指标的分析,恢复了不同阶段的气候环境信息。结果表明,1860~1910A.D. ,各环境指标显示当时湖泊水位较高,湖水较深,显示偏冷、偏湿的气候环境特征。1910~1950A.D. ,粒度、地球化学元素、有机质、磁化率等指标波动明显,虽然有机碳同位素值有所升高,但仍然总体偏负,显示该阶段湖泊环境总体上波动强烈,气候不稳定。其中约1920A.D.左右,粒度显示突然变化,有机碳同位素、烧失量、元素含量等也均发生了显著的波动,指示明显气候环境事件的存在。1950A.D.以来,钻孔岩芯的磁化率升高,重金属元素含量以及总磷含量呈现明显富集,而有机质及其碳同位素变化却与器测温度和降水变化一致,指示了近期气候和人类活动对湖泊环境的影响。     

中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨

由于全球显著变暖和水循环加快,使得中国西北主要是新疆地区于1987年气候发生突然变化,随着温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,内陆湖泊水位显著上升,洪水灾害也迅猛增加,同时,植被有所改善,沙尘暴日数锐减,从而改变了19世纪末期至20世纪70年代的变暖变干趋势.以降水量增加超过蒸发量增加所导致的径流量增长及湖泊水位上升作为气候向暖湿转型的主要标准,西北地区目前的气候变化可分为3个区域,即1)显著转型区;2)轻度转型区;3)未转型区.作者初步认为,西北气候向暖湿转型可能是世纪性的,预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿转变,但预测有较大的不确定性.     

隋唐时期气候冷暖特征与气候波动

本文依据物候、动物分布、孢粉、雪线和海平面等相关资料,对隋唐时期气候冷暖特征进行了深入研究,重新肯定了竺可桢关于中国近5000年来气候变迁研究的基本结论,并对隋唐温暖期的起讫时代作了修正。在此基础上,对这一时期气候波动状况也作了相应探讨。结果表明,隋唐时期气候冷暖特征是以温暖为主,如与现代气候相比较,则当时年平均温度高1℃左右,气候带的纬度北移1°左右。包括南北朝晚期、五代、北宋中前期在内的隋唐温暖期(550～1050年)存在由温暖－寒冷－温暖的气候波动,其中的寒冷期持续时间约为150年左右(800～950年),第1个温暖期(550－800年)和第2个温暖期(950－1050年)则分别为250年和100年左右。这一现象反映了在持续时间约500年的隋唐温暖期中有渐趋寒冷的趋势,而这正与中国近5000年来气候总体上由暖转寒的趋势相吻合。     

全球多年冻土与气候变化研究进展

多年冻土热状态和土壤季节冻融过程的变化对陆地生态系统、地-气间温室气体交换、水文和地貌过程以及工程基础设施的建设和运行都具有很大的影响。活动层和多年冻土及其变化数据信息对于验证在不同尺度的陆面过程、水文、生态和气候模型至关重要。本文就目前全球多年冻土与气候变化研究现状进行概括性总结。在全球变暖的影响下,全球范围内多年冻土发生了不同程度的退化。自20世纪70年代末以来,北极高纬度低温多年冻土温度升高可达3℃。由于受相变潜热的影响,在不连续多年冻土区相对较高温度的多年冻土温度增加幅度较小。受局地条件的影响,个别站点多年冻土温度几乎没有发生变化,甚至有降温的趋势。高纬度多年冻土南界向北移动,而中纬度高山地区多年冻土下界向高海拔移动,导致全球多年冻土面积减少。活动层厚度变化具有较强的区域差异,其深度增加范围从几厘米到1m多不等。新的融区在形成,融区厚度在增加且其范围在扩大。导致全球范围内多年冻土温度升高、活动层厚度增加以及融区的形成主要是受气温升高和积雪条件变化所致。未来多年冻土研究应包括不同时-空尺度上的长期监测和数值模拟、多年冻土变化与大气、水文、生态系统、碳循环以及地貌过程的相互作用等方面。     

全球气候变化对中国未来地表径流的影响

本文应用改进的水分平衡模型研究了不同气候变化情景下中国未来地表径流的变化。结果表明:基于不同的气候变化情景模拟所得的地表径流变化在空间上有差异,总体上,中国未来的地表径流将增加;长江上游地区的地表径流春季下降但在夏季增加,而下游地区的则相反,夏季径流下降而春季径流剧增;气溶胶对地表径流变化方面有影响,但在各个气候变化情景下缺乏一致性。     

未来气候变化对中国荒漠化的潜在影响

气候变化与荒漠化间的反馈机制已成为全球研究的重点问题之一 ,减缓温室气体增加与防治荒漠化也成为全球协同行动的领域。作为一个发展中国家 ,中国的荒漠化及其防治不仅影响到全球气候变化 ,同时气候变化对中国的荒漠化也会产生显著影响。文中采用全国 1914个气象站的数据作为基线数据 ,在根据植被区划图在青藏高原上对Thornthwaite方程做适当订正的基础上 ,选择未来两个具代表性的年份 (2 0 30年和 2 0 5 6年 )用HadCM 2模型来预测全球变化框架下中国未来荒漠化生物气候类型区的变化。结果表明 ,各生物气候类型区的面积基本上均呈增加的趋势 ,其中以亚湿润干旱区增加为主 ,半干旱区次之。与 1990年的 395 6 5 81万km2 的荒漠化生物气候类型区面积相比 ,在GHGs年增量为 1%且考虑硫酸盐溶胶影响的情况下 ,2 0 30年和 2 0 5 6年分别提高了 11 33%和12 94% ,而在GHGs年增量为 0 5 %且考虑硫酸盐溶胶影响的情况下 ,则分别提高了 3 75 %和6 95 % ,比前者分别减少了 7 5 8和 5 99个百分点。虽然在GHGs年增量 0 5 %的减少情况下 ,中国未来荒漠化生物气候类型区面积扩大和程度加剧的速度有所减缓 ,但其总体增加仍很显著。因此进一步开展气候变化与荒漠化间相互作用的研究 ,并用以指导中国的荒漠化防治工?     

气候变化对南极海洋性气候区土壤发生与演变的影响

南极海洋性气候区明显的气候变化已经对独特但脆弱的陆地生态系统构成严重影响。作为陆地生态系统中关键的环境要素之一,土壤的发生、发育与演化过程对气候变化同样敏感,其响应结果通过气候变化对成土因素的影响间接表现出来。首先,南极海洋性气候区日益加速的气候变暖现象导致冰川消退、地表积雪融化,为土壤形成与分布提供了母质与空间基础;同时,气候变暖导致自由水活动在时间和空间上的加强促进了以自由水为基础的土壤过程和冰缘地貌过程,对南极海洋性气候区土壤发生、发育产生深刻影响。低等植物对气温升高的响应主要表现为物种数量增加、生境拓展、群落结构演变、初级生产力与生物量提高,从而对土壤有机质积累过程以及土壤有机质结构与性状产生重要影响。气候变化与地壳运动等环境因素的变化对海洋脊椎动物的活动影响巨大,而动物活动直接影响海洋性有机质进入土壤与陆地生态系统的途径与数量;同时,动物栖息地的变迁与海岸及附近地区土壤景观演变密切相关。为了准确判断和预测一段时期内气候变化对南极海洋性气候区域土壤形成与演化影响的规模、程度与速率,对各种成土因素在气候变化背景下响应与反馈机制、以及与土壤过程之间相互作用机理方面的研究工作亟需开展。