亚洲季风与中国干湿、农牧气候界线之关系

基于中国553个气象站点1958~2000年日降水量资料、北方295个气象站点同期(20(cm)蒸发皿资料,界定出半干旱区和农牧交错区各自的范围。利用东亚夏季风强度指数(1951~1995年)与印度夏季降水量(1951~1998年)资料, 分析了半干旱区和农牧交错区东南-西北界10年际空间变化与亚洲夏季风的关系。近50年中国干湿、农牧气候界线的动态变化是影响中国的季风环流强弱作用在空间上的实物表现, 季风环流的强弱变化控制着气候界线空间摆动的范围与方向, 其年代际变化是中国干湿、农牧气候界线呈现出年代际变化特征的根源。分析显示, 在现代情况下, 农牧气候界线位置的空间摆动主要反映人类生产活动强度的强弱差异, 人为因素起主导作用。     

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。     

近50 年西南地区极端干旱气候变化特征

利用中国气象局整编的1960-2009 年西南地区108 站逐日气温、降水等资料,计算年、月地表湿润指数,并进行标准化,统计极端干旱发生频率,对年际、年代际、季风期和非季风期的极端干旱变化特征进行分析,得出结论：(1) 整体上,四川盆地西南部、横断山区南端、广西南部沿海和贵州北部是近50 年来年极端干旱发生频率明显增加的地区;年代际变化上,20 世纪60-80 年代极端干旱呈逐渐减少趋势,高发区交替出现在东南-西北-东,90 年代下降明显,整个地区都转湿,进入21 世纪后,极端干旱距平呈现正距平,且增幅较大,区域间差异却显著减小。(2) 季风期与非季风期的极端干旱变化有很大差异,季风期极端干旱频率在不断增加,多发生在四川盆地周边海拔较高的山区、广西大部和“帚形山脉”地带,海拔对季风期极端干旱发生频率有一定影响;非季风期缓慢下降,整体偏湿。(3) 通过滑动t 检验和小波分析发现,季风期西南极端干旱在2003 年发生突变,非季风期在1989 年突变,年极端干旱发生频率是季风期和非季风期的突变叠加的结果;年极端干旱存在准5年和准12 年的周期变化。     

辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征

辽宁西部(简称辽西)是气候及生态环境脆弱区,因其特殊性使之成为相关科研人员关注的焦点,在全球气候变暖背景下增温显著的辽西地区气候及地表干湿气候界线如何变化是本文研究的问题。应用1961—2004年辽宁省内52个气象站的温度、降水、湿度、风、日照等气候资料,分析了辽西近50 a来的气候变化特点,采用改进的Penman模型计算潜在蒸发量,讨论了其时空代表性及分布特征;进一步计算了干燥度指数,并在10 a代际尺度上详细分析了辽西干湿气候变化特征。研究表明:辽西地区近44 a的总体气候变化趋势是气温升高、降水减少。20世纪60年代以来该区域干湿气候界线波动显著,呈现出整体移动、南北异相波动的特征。干湿气候年代际变化特征为60年代最湿润;70年代北部明显变干,南部不明显;80年代干湿气候存在一次突变,半干旱与半湿润界线明显东移,为最干期;90年代又跳跃性西移,明显变湿,尤其在北部表现更为显著,接近60年代。辽西的气候干湿年代际变化与西太平洋副热带高压和东南季风波动有较好的对应关系。     

近58a我国西北地区干期与湿期变化特征

利用西北地区1960—2017年68个站点逐日降雨气象数据,分别将日降雨小于（大于等于）0.1 mm和1 mm定义为旱日（湿日）,从干期和湿期变化特征的角度分析西北地区雨日年内分配变化。结果表明：西北地区东部年降雨量变化不明显,降雨频率下降,平均降雨强度增加;西北地区西部年降雨量、降雨频率和平均降雨强度均呈现增加趋势,平均降雨强度增加主要是由于降雨量增加速率快于降雨频率增加速率。结合干期和湿期变化特征,发现西北地区东部虽然干期旱日总数增加,但干期平均长度、干期次数和最长干期旱日数变化不明显,同时湿期湿日数和次数减少,说明西北地区东部在降雨量不变情况下,降雨更加集中。在西北地区西部,干期次数增加,但干期旱日总数、干期平均长度以及最长干期旱日数减少,湿期湿日数和湿期次数增加,湿期平均长度不变,西北地区西部在降雨量和降雨频率增加过程中,干期持续时间缩短,对该区域农业生产和生态环境有利。另外,使用不同阈值会影响特征值变化趋势大小及其显著性,甚至会得到相反的变化趋势,说明选择合理阈值对于研究降雨、干期以及湿期变化十分重要,需要结合区域气候特征进一步研究。     

近50年中国北方土壤湿度的区域演变特征

利用中国100E以东139站1951～1999年逐月反演的土壤湿度资料(0cm～100cm,共11层),重点分析了中国东北、华北和西北东部三个地区的土壤湿度在年际一年代际时间尺度上的演变特征.研究表明:不同层次上土壤湿度的变化特征有很好的一致性.华北地区在20世纪60年代末到70年代末为显著偏湿的阶段,之后发生突变直到90年代末土壤湿度持续降低并以90年代中后期为甚.东北区在70年代前后为一显著的干旱时段,此后土壤湿度有所恢复,但90年代以来该区的土壤湿度仍然较低.值得注意的是,华北夏季土壤湿度自80年代以来并未有明显的下降.另外,北方地区土壤在秋季普遍存在干化趋势,其中以东北地区最为显著.本文还分析了土壤湿度演变趋势的地理分布特征.     

中国天山山区235 a气候变化及降水趋势预测

  利用4个降水重建序列与天山山区10个气象站降水变化的响应关系,重建了天山山区近235 a来气候变化的年降水序列,重建序列的方差解释量达到47.7%。对过去235 a天山山区气候变化中降水变化的特征分析发现：降水大致经历了7干7湿的变化阶段,其中偏湿年份为124 a,多于偏干年份;天山山区的降水量以2.1 a、3.0 a、5.8 a、6.0 a的高频变化和24~25 a的低频变化周期最为显著。研究表明,近百年天山山区气候变化中的降水变化分为两个阶段,20世纪初到80年代,降水量逐渐减少,导致冰川退缩、河流径流量减少、湖泊萎缩、沙漠面积增大、植被覆盖率减少;80年代后期至今,降水量迅速增加,导致河川径流量增加、湖泊面积增大和沙尘暴日数减少,生态环境趋于好转,但同时造成洪水和地质灾害频繁。采用基于方差分析的周期叠加方法对天山山区未来23 a气候变化中降水的演变趋势进行预测,结果表明：未来23 a气候变化中天山山区以湿润为主,期间有部分年份可能较常年干旱。     

湿周法估算河道内最小生态需水量——以滦河水系为例

湿周法是以湿周作为衡量栖息地质量的指标来估算河道内流量的最小值。通过建立河道断面湿周与流量的关系曲线,依据该曲线确定变化点的位置,估算最小需水量的推荐值。根据国外对湿周法的研究应用,分别采用对数函数和幂函数关系对湿周—流量关系进行拟合。从理论上分析了湿周法采用斜率为1法和曲率最大法确定变化点的不同,得到不论采用对数函数还是幂函数关系拟合流量—湿周关系,斜率为1法的估算结果都要大于曲率最大法的估算结果。把湿周法应用到滦河流域两个水文站,以曲率最大法确定变化点,估算了两个站点的最小生态需水量。结果表明：①对数函数拟合流量－湿周关系得到的最小生态需水量都要大于幂函数拟合流量－湿周关系的结果;②湿周法估算的生态需水量都能满足河道内最小生态需水的要求,且较小河流对生态需水量的要求相对较大河流更高。     

黄土高原西部黄土工程物理性质及其成因

根据甘肃东部11个剖面黄土微结构、湿陷系数、凝聚力的测定和西安刘家坡剖面孔隙测定, 研究了黄土孔隙度、湿陷性、抗剪强度及颗粒成分在垂向上的变化规律和成因。结果表明, 孔隙度高、湿陷强和抗剪强度弱的层位是风化成壤弱的黄土层, 孔隙度低、湿陷弱和抗剪强度大的层位是红色古土壤或风化成壤强的黄土层。黄土地层工程物理性质在垂向上具有波动变化特征。第四纪冷干与温湿气候的交替和由此产生的成壤过程变化, 是造成黄土地层工程物理性质波动变化的根本原因。黄土湿陷性是在干旱与半干旱地区弱的成壤过程中产生的, 是草原地带灰黄色土壤具有的特征。在不同地区, 湿陷性黄土分布深度存在差别。干旱区分布深度比湿润区大。在干旱区, 强湿陷黄土分布深度可达12m, 中等湿陷黄土可达17m, 弱湿陷黄土可达20m以上。     

基于REOF-EEMD的西南地区气候变化区域分异特征

西南地区是全球变化区域响应的特殊地区,探究其气候变化区域分异特征具有重要的科学意义。文中选用REOF方法开展研究区气温和降水变化特征的空间分区,借助EEMD与BG分割算法等方法细致辨析了不同气候分区的气候演变特征。结果显示：① 西南地区年均温和年均降水变化均可划分为3个亚区,各自的空间界限高度相似,但降水Ⅱ、Ⅲ区的界限更偏南。② 20世纪50年代以来各气温亚区的年均温显著升高,川渝气温变化与全球变暖同步,黔西、黔中、滇北散布若干点状冷区。各降水亚区的时空差异明显,相较Ⅲ区,Ⅰ、Ⅱ区年均降水的波动性及年代际变化的差异更显著。③ ENSO事件对研究区气候变化的影响深远,不同气温、降水亚区对其的响应不尽相同。④ 不同气温亚区年均温序列突变点的收敛性较强,大致发生在1997年前后。不同降水亚区年均降水序列突变点的收敛性较弱。⑤ 各气温亚区年均温增加的持续性较强,Ⅱ、Ⅲ区尤甚。降水Ⅰ、Ⅱ区降水变化趋势不甚明显且具有一定的随机性,Ⅰ区的可能呈减速趋缓的减湿趋势,Ⅱ区的可能出现弱度减湿趋势,Ⅲ区降水趋于弱增。     

基于标准化降水指数的1960—2011年中国不同时间尺度干旱特征

利用1960—2011年中国566个气象站逐日降水资料,采用标准化降水指数对近52年中国的干旱特征进行了详细分析。结果表明：近52年来,中国存在一条由东北向西南延伸的干旱趋势带,东北、内蒙古中东部、华北、西北地区东部以及西南地区东部趋于干旱,而西北地区西部的北疆地区、青海中部以及西藏中北部等地呈显著变湿趋势;华北地区干旱化主要是夏季趋于干旱引起的,东北和西南地区的干旱化主要是夏、秋季趋于干旱引起的,西北地区东部和长江中下游地区主要是春、秋季趋于干旱。东北地区20世纪70年代和2000年后轻旱以上日数较多,60年代干旱日数最少;华北地区和西北地区东部90年代最多,60—80年代旱日较少;西南地区东部2000年后干旱日数最多,60—70年代较少;长江中下游地区60年代和21世纪后干旱日数偏多,80年代较少。60年代,易旱区主要位于西北地区中、西部以及长江中下游部分地区;70年代,西北西部和东北地区是干旱的高发区;80年代,易旱区位于华北、黄淮、内蒙古中西部以及西南东部等地;90年代,易旱区转移到中部,西北地区东南部、华北、黄淮、江淮以及江汉等地是干旱的高发区;进入21世纪后,东北、内蒙古东部、西北地区东部、西南东部以及长江中下游的部分地区干旱高发。     

中国疫灾的时空分布变迁规律

中国历史上是一个多疫灾的国度,在770BC~AD1911年间,平均每四年就有一年发生疫灾。中国疫灾变化与气候变化关系密切,寒冷期往往为疫灾频繁期,温暖期往往为疫灾稀少期,气候越寒冷,疫灾越频繁,寒冷期越长,疫灾频繁期也越长;3~6世纪的魏晋南北朝寒冷期形成了第一个疫灾高峰,14~19世纪的明清小冰期形成了第二个疫灾高峰;3000年来,随着气候的趋干趋冷,中国疫灾频度也呈长期上升趋势。中国疫灾分布的总体特征是城市重于乡村,京畿地区、人口稠密地区、自然疫源地区、自然灾害频发区为疫灾多发区。区域开发过程和地表人文化过程对疫灾分布变迁趋势有重大影响,3000年来,中国疫灾分布区域有从黄河中下游向外扩展的趋势,重心区域有由北向南、由东向西迁移的趋势。     

中国热带西部的小冰期

中国热带以约105°E为界分为东部和西部。热带西部主要是滇南地区。按照史书记载的25个冷冬降雪年份,小冰期为1498-1896年,期间有3个寒冷阶段(1498-1550年、1694-1826年、1868-1896年)和2个相对温暖阶段。热带西部的小冰期比东部地区历时短,寒冷阶段滞后,影响范围较小。小冰期时水旱灾害频仍。小冰期的寒冷阶段与太阳黑子活动的平静期有一定的相关性。热带东、西部小冰期的差异,主要是由于东部受东亚季风影响,西部受南亚季风影响。     

1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列重建

基于现代气象资料所建立的西安、汉中地区冬季降雪天数与年冬季平均气温之间的相关关系,根据清代档案所记载的西安与汉中地区冬季降雪日数,恢复了西安与汉中地区1736～1910年的年冬季平均气温,重建了1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列。序列分析表明,这两个地区年冬季平均气温变化趋势一致:18世纪和20世纪为暖期,19世纪为冷期,且20世纪的增暖趋势明显。与利用树轮重建的镇安初春(3～4月)温度序列对比分析表明:西安、汉中地区冬季平均气温与镇安初春温度的低频变化趋势基本一致,但镇安较西安与汉中有明显的位相提前。     

甘青地区末次冰消期以来植被与气候演化的孢粉记录对比分析

选用甘青地区达连海、青海湖、苏家湾、大地湾4个典型高分辨率的钻孔资料进行对比分析,阐明了该地区末次冰消期以来气候变化规律与主要气候事件,初步探讨了该地区植被纬向时空演化规律。结果显示末次冰消期大致开始于15.2~14.6 ka BP之间,冰消期期间该地区气候表现为冷暖波动频繁,气候不稳定,植被类型由东向西为草原-荒漠化草原。全新世早期阶段10.4~8.2 ka BP气候表现为温干,植被类型由东向西为疏林草原-草原。全新世中期8.2~4.3 ka BP气候温暖湿润,植被发育良好,由东向西出现森林-森林草原植被。4.3 ka BP以后该地区气候总体向凉干方向发展,3.9~3.4 ka BP期间陇中地区气候波动较显著,植被类型草原-森林草原交替出现。晚全新世后期2.3~0 ka BP气候冷干,从东到西发育草原-荒漠化草原植被。     

十六世纪以来广东气候的变化

本文对十六世纪以来广东省气候和未来气候趋势进行了初步探讨。     

合肥地区1736－1991年年冬季平均气温序列的重建

本文根据宫廷档案资料“雨雪分寸”中合肥地区的降雪日数的记载，通过寻找其与年冬季平均温度的相关关系，重建了合肥地区从１７３６－１９９１年共２５６年的年冬季平均气温序列。分析表明，合肥地区的年冬季平均气温１８世纪较高，１９世纪下降，２０世纪又开始上升，至２０世纪４０年代达近２５０多年来气温最高值。另外，还发现了在１９世纪中叶（１８５１－１８７１年）有一个明显的温暖期。     

中国草地农业气候分区及其饲草栽培适宜性

为了草地农业区域优化发展,依W Koppen世界气候分类途径,进行了中国气候分类及草地农业气候分区,依据相应途径,制作了中国饲草寒冷度分区图和中国饲草炎热度分区图,分析了各饲草气候区适宜的饲草作物种类及管理对策。中国气候及草地农业气候有17个类型,归并为6个饲草气候系统,中国饲草寒冷度分11个区,中国饲草炎热度分8个区。每个气候系统及寒冷度分区和炎热度分区内,分别有适宜的饲草作物,其评价标准为:生态适应、生长状态正常、发挥潜在遗传产量、有经济效益。干旱饲草气候系统发展低密度放牧饲养,湿润饲草气候系统发展规模化集约饲养,为中国草地畜牧业生产模式的基本理论选择。     

基于BCC-CSM1-1模拟的过去千年黄河中上游径流百年尺度变化的归因分析

气候变化对径流的影响是全球变化研究领域的重点问题。论文采用BCC-CSM1-1模拟的过去千年(850—2012年)气候与水文变化数据,基于Budyko假设与傅抱璞公式开展了中世纪气候异常期(MCA)、小冰期(LIA)和现代暖期(MWP)黄河中、上游径流变化及其归因分析。结果表明：(1)在3个气候特征期之间,上游地区径流与气候冷暖变化位相相同,MWP时期径流最高,LIA时期径流最低;中游地区径流则与气候冷暖变化位相相反,LIA径流最高,MCA径流最低。(2)径流对各因子的敏感性不仅存在地理差异,而且受特征期之间气候冷暖转变的影响。中游地区径流对降水和潜在蒸发的弹性系数(绝对值)大于上游,且在冷转暖过程中的弹性系数(绝对值)略大于暖转冷过程。同时,持续偏暖过程中、上游地表变化的弹性系数(绝对值)均明显大于暖转冷与冷转暖过程。(3) 3个特征期之间径流差异主要由降水主导,地表变化影响甚微,但潜在蒸发的作用存在地域差异,上游地区潜在蒸发部分抵消了降水变化的贡献而中游地区潜在蒸发则加强了降水导致的径流变化。研究量化了黄河流域各因子对过去千年百年尺度径流变化的贡献,明确了不同气候转变期各因子贡献的...     

中全新世仰韶文化扩张的环境背景

黄河流域新石器文化在仰韶时期迅速扩张,由先前的以渭河流域为中心扩张到西至青海东部,东达黄河下游地区,北抵内蒙古长城一线,南至汉水流域的广大地区。全新世大暖期暖湿的气候条件与仰韶文化的迅速扩张关系密切。仰韶时期,黄土高原年均气温较现代高约2℃,年降水高出现代约100 mm,季风强劲,降水增加,400 mm等降水量线较现代向西北内陆推进200 km左右,黍粟作种植的范围扩大,仰韶文化相应扩张。400 mm等降水量线成为仰韶文化扩张的西界,也是全新世大暖期仰韶黍粟作种植区和北方细石器狩猎—采集区分界线。