海洋对干旱半干旱区气候变化的影响

干旱半干旱区约占全球陆地总面积的41%,由于增温显著、降水稀少,导致生态脆弱、生存环境恶化,对全球气候变化的响应相对敏感.海洋作为地球气候系统的重要调节器,在干旱半干旱区气候变化过程中发挥着至关重要的作用;尤其在现代气候变化,海洋活动对干旱半干旱区气候变率的影响不可忽视.文章回顾了近百年干旱半干旱地区的气候变化特征,总结了海洋活动对其变化影响的研究进展,重点归纳了太平洋年代际振荡(PDO)、大西洋多年代际振荡(AMO)以及El Ni?o和La Ni?a等对干旱半干旱地区气候变化的影响;概述了不同海洋振荡因子协同影响干旱半干旱气候变化的机制.研究表明:全球干旱半干旱区在近百年来表现出显著的强化增温现象,呈现出明显的年代际干湿变化特征;该变化特征与海洋年代际尺度振荡因子有密切关系,由于海洋振荡因子的不同位相组合显著改变海陆热力差,进而影响西风急流、行星波及阻塞频率,导致干旱半干旱区温度及干湿特征发生改变.随着干旱半干旱地区气候变化的加剧,未来的海洋活动变化对其影响将出现新的特征,这将增加干旱半干旱地区未来气候变化的不确定性,加剧干旱半干旱区对全球气候的影响.     

基于卫星遥感资料的中国区域土壤湿度EnKF数据同化

土壤湿度在陆气相互作用过程中扮演着重要的角色,是气候、水文、农业、林业等研究中重要的地球物理参数之一.土壤湿度影响地面蒸散,径流、地表反射率、地表发射率以及地表感热和潜热通量,从而对气候有重要影响,它对大气的影响在全球尺度上仅次于海面温度,在陆地尺度其影响甚至超过海面温度.本文介绍了基于EnKF及陆面过程模型的中国区域陆面土壤湿度同化系统（CLSMDAS,China Land Soil Moisture Data Assimilation System）,以及该系统应用于中国区域陆面土壤湿度同化试验的结果.CLSMDAS包括以下几个部分：1）陆面模式采用美国国家大气研究中心NCAR的陆面过程模型Community Land Model Version3.0（简写为CLM3.0）;2）大气驱动场数据中的降水和地面入射太阳辐射数据来自FY2静止气象卫星每小时产品;3）陆面数据同化方法采用EnKF（Ensemble Kalman Filter）同化方法;4）观测数据包括AMSR-E卫星反演土壤湿度产品以及地面土壤湿度观测资料.利用CLSMDAS对2006年6~9月的土壤湿度同化试验结果的分析表明：陆面模式模拟和同化结果都能比较合理地反映出土壤湿度时空分布,同化的土壤湿度分布与2006年8月重庆、四川发生建国以来最严重的夏伏旱有非常好的对应关系,与发生在9月的湖北东部、广西南部等地的干旱区也有非常好的对应关系.     

黄土高原半干旱草地生长季干湿时段环境因子对陆面水、热交换的影响

利用黄土高原陆面过程观测试验研究(LOPEX)资料,分析了榆中半干旱草地生长季主要干湿时段陆面水、热过程的差异及环境因子的影响特征.研究发现,干湿时段陆面温、湿特征变化差异明显,干旱时段日平均归一化温度垂直分布结构整体"前倾",湿润时段则呈"后倾"状;干旱时段,20 cm以上浅层土壤是温度的活跃层,干湿时段土壤中热量的传递速率明显不同.干旱时段H/Rn和LE/Rn与5 cm土壤温度之间满足线性关系;湿润时段H/Rn和LE/Rn与5 cm土壤温度为非线性关系,日尺度上陆面水、热交换趋势发生转变的临界土壤温度为16℃.干旱时段H/Rn和LE/Rn与土壤含水量之间满足线性规律;湿润时段H/Rn和LE/Rn与5 cm土壤含水量之间呈非线性变化,0.21 m3 m?3是日尺度上陆面水、热交换趋势发生转变的临界点.干旱时段,饱和水汽压差小于0.7 k Pa时,H/Rn随饱和水汽压差的增大而增大,LE/Rn随饱和水汽压差的增大而减小,而当饱和水汽压差大于0.7 k Pa时,H/Rn和LE/Rn均趋于常数;湿润时段,H/Rn随饱和水汽压差的增大而增大,LE/Rn随饱和水汽压差的增大而减小.上述特征直接体现了陆面环境因子的差异在水、热交换过程中的作用,也间接反映了云降水过程对陆面水、热交换过程的影响.     

大气环流对中东亚干旱半干旱区气候影响研究进展

亚洲干旱半干旱区占据北半球中纬度的大片区域,其主体是中东亚干旱半干旱区,该区域降水稀少、生态环境脆弱,对全球气候变化响应敏感.中东亚干旱半干旱区东部处于东亚季风区的边缘,受西风环流和季风环流的共同影响;中部和西部主要处于西风带气候区,为西风环流所控制.研究大气环流对中东亚干旱半干旱区气候的影响,对于认识和预测该区域的气候具有重要意义.基于近年来国内外学者针对大气环流对亚洲中、东部干旱半干旱区气候影响的研究,文章进行了系统回顾和总结.已有研究表明,大气环流对中东亚干旱半干旱区的气候具有不可忽视的影响.在强夏季风年,中国西北地区东南部受东亚夏季风影响,水汽通量显著增加,降水偏多;而弱夏季风年则相反,随着东亚夏季风的减弱,季风边缘的半干旱区气候呈现变干趋势;南亚季风的加强则使得更多的水汽输送至亚洲干旱半干旱区;高原夏季风与中亚地区夏季降水呈显著的正相关关系,而与中国华北地区、蒙古地区的夏季降水呈负相关.西风指数与中东亚干旱区的气温有显著的正相关关系,西风环流的变化可能是影响中亚干旱区降水变化的主要因素.     

中国干旱和半干旱带的10年际演变特征

利用Thornthwaite的干湿分类函数,对近100年中国干旱和半干旱区界限的10年际变动特征进行了分析.结果发现：近50年,在东北中部和华北北部,干旱和半干旱边界呈波动式东移,有明显向东扩展的趋势;在华北南部和陕西南部,半干旱边界也呈波动式南扩,其中陕西南部半干旱边界向南扩展的范围最大.近100年,10年际的干旱和半干旱边界也呈波动式摆动且存在向东和向南扩展的趋势,但在华北南部与东北中部两个地区以20世纪20年代前后干旱和半干旱的范围最大、最强.干旱和半干旱分界线的位置变化与区域升温和降水减少密切相关.     

酒西盆地晚第三纪-第四纪早期植被与气候变化

青藏高原正北缘河西走廊山前凹陷带玉门老君庙剖面13.0~2.21 Ma期间的孢粉记录研究揭示出: 早在13.0~11.15 Ma, 该研究区生态环境已为草原植被和半湿润的气候; 11.16~8.60 Ma, 植被类型可能是以柏科为建群种的森林, 气候较温暖湿润; 从8.60 Ma干旱气候和草原植被开始发育, 虽然干旱化曾在8.40~6.93(森林草原, 温暖半湿润)、6.64~5.67(疏林草原, 较温暖半湿润)和5.42~4.96 Ma(草原, 半干旱)几度缓解, 但经过6.93~6.64, 5.67~5.42和3.66~3.30 Ma几次干旱事件的频繁发生使该区气候越来越干旱, 特别是在3.66~3.30和2.56 Ma两次显著增强后, 植被最终演化为干旱型的荒漠.     

区域土壤湿度模拟检验和趋势分析——以陕西省为例

基于DEM数据和土壤分类、土壤属性、土地利用分类、植被属性和观测气象数据,利用分布式水文模型SWAT(Soiland Water Assessment Tool),对陕西区域进行了土壤湿度模拟和检验.模拟土壤湿度与实际观测土壤湿度的对比分析表明:SWAT较好的模拟了区域土壤湿度的变化特点及其长期趋势,且对多气候类型及复杂地形区域的土壤含水量时空变化有较强的模拟能力;表层土壤湿度在植被状况好的陕南地区和地形性降水明显的秦岭山地等区域量值较大,而深层土壤湿度较大值出现在河流及平原地区;1951～2004年土壤湿度变化总体上不同深度的土壤湿度均呈下降趋势,深层下降趋势较表层表现更明显,秦岭以北地区比以南地区表现更明显;土壤干化趋势的强度深层大于表层,秦岭以北地区大于以南地区,土壤干化(土壤湿度减小的趋势)的范围深层亦大于表层,且多分布于秦岭以北地区.与NCEP和ERA40再分析土壤湿度数据对比分析表明,SWAT模拟的土壤湿度日变化、月和年平均值的变化趋势均优于NCEP和ERA40的土壤湿度变化趋势.     

大陆漂移、高原隆升与新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区演化

亚-非-澳洲季风区和干旱区的面积约占这三大洲陆地总面积的60%以上.基于新生代以来亚-非-澳洲季风和干旱环境以及东半球海陆分布和青藏高原等地形显著变化的地质事实,利用全球海-气耦合模式开展新生代5个特征地质时期气候模拟试验,系统探讨了新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区形成演化及其受大陆漂移和高原隆升的影响.结果表明,亚-非-澳洲季风区和干旱区形成的时间和原因明显不同.北非与南非季风在古新世中期已经存在,南亚次大陆季风在始新世印度大陆移入北半球热带后开始出现,而东亚和澳大利亚北部季风在中新世才建立.北非、南非、南亚和澳大利亚热带季风的建立是大陆漂移的位置和热带辐合带季节性迁移共同决定的,而青藏高原的位置和高度则是东亚季风建立的关键因素.北非、南非、亚洲和澳大利亚副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,阿拉伯半岛和西亚干旱区的发展与区域尺度海陆变迁,特别是古特提斯海的退缩密切相关,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果.这一研究揭示了地球构造边界条件在地质时期区域气候环境形成演化中的重要作用.     

区域土壤湿度模拟检验和趋势分析 -以陕西省为例

基于DEM数据和土壤分类、土壤属性、土地利用分类、植被属性和观测气象数据, 利用分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool), 对陕西区域进行了土壤湿度模拟和检验. 模拟土壤湿度与实际观测土壤湿度的对比分析表明: SWAT较好的模拟了区域土壤湿度的变化特点及其长期趋势, 且对多气候类型及复杂地形区域的土壤含水量时空变化有较强的模拟能力; 表层土壤湿度在植被状况好的陕南地区和地形性降水明显的秦岭山地等区域量值较大, 而深层土壤湿度较大值出现在河流及平原地区; 1951~2004年土壤湿度变化总体上不同深度的土壤湿度均呈下降趋势, 深层下降趋势较表层表现更明显, 秦岭以北地区比以南地区表现更明显; 土壤干化趋势的强度深层大于表层, 秦岭以北地区大于以南地区, 土壤干化(土壤湿度减小的趋势)的范围深层亦大于表层, 且多分布于秦岭以北地区. 与NCEP和ERA40再分析土壤湿度数据对比分析表明, SWAT模拟的土壤湿度日变化、月和年平均值的变化趋势均优于NCEP和ERA40的土壤湿度变化趋势.     

半干旱区土壤水汽吸附的影响因素及变化特征

土壤水汽吸附是陆面非降水性水分的重要来源之一,尤其在干旱和半干旱地区其贡献有时甚至能达到与降水同样量级,对旱作农业和生态环境具有重要影响.但由于对土壤水汽吸附观测比较困难,国际上对该问题研究至今仍不多.本文利用L-G大型称重式蒸渗计观测与微气象和常规气象观测相结合,建立了土壤水汽吸附的定量观测估算方法.在此基础上,分析了典型半干旱区定西的近地层大气风、温和湿等气象要素及土壤湿度、温度和地表可利用能量等土壤环境要素对土壤水汽吸附的影响特征,研究了土壤水汽吸附量、吸附频率和吸附强度的日变化和年变化及其随天气条件的变化特征,对比分析了土壤水汽吸附量对陆面水分收支的贡献.研究发现,半干旱区的土壤水汽吸附受多种小气候要素和土壤环境因素共同影响,一般在近地层相对湿度在6~5 0%、风速在3~4 m s-1、湿度日变幅较大及出现逆湿和弱不稳定,且土壤含水量较低和地表温度不太高的情况下,土壤水汽吸附现象更容易发生,土壤湿度与水汽吸附之间具有负反馈机制.而且,水汽吸附频率和吸附量具有很明显的日和年变化特征,水汽吸附量变化明显受吸附频率控制.水汽吸附主要发生在下午;年峰值出现在1 2月份,谷值出现在6月份,其变化特征具有明显的区域特点.旱季水汽吸附量明显超过了降水对水分收支贡献.     

基于简化参数方法的蒙古干旱区土壤湿度被动微波遥感

卫星被动微波遥感土壤湿度,是准确分析大空间尺度上陆表水分变化信息的有效手段.美国航天局(NASA)发布的基于AMSR-E观测亮温资料的全球土壤湿度反演产品,在蒙古干旱区的实际精度并不令人满意.本文基于对地表微波辐射传输中地表粗糙度和植被层影响的简化处理方法,采用AMSR-E的6.9 GHz,10.7 GHz和18.7 GHz之V极化亮温资料,应用多频率反演算法,并以国际能量和水循环协同观测计划(The Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project)即CEOP实验在蒙古国东部荒漠地区的地面实验资料作为先验知识,获取被动微波遥感模型的优化参数,以期获得蒙古干旱区精度更高的土壤湿度遥感估算结果.分析表明,本文方法反演的白天和夜间土壤湿度结果与地面验证值之间的均方根误差(RMSE)接近0.030 cm³/cm³, 证明所用方法在不需要其他辅助资料或参数帮助下,可较精确地反演干旱区表层土壤湿度信息,能够全天候、动态监测大空间尺度的土壤湿度变化,可为干旱区气候变化研究及陆面过程模拟和数据同化研究提供高精度的表层土壤湿度初始场资料.     

极端气候事件对陆地生态系统碳循环的影响

近年来,极端气候事件发生频率增加,对陆地生态系统服务功能和人类社会生产生活造成严重影响.碳循环是驱动陆地生态系统变化的关键过程.准确理解和评估极端气候事件对陆地生态系统碳循环的影响,能为人类社会减缓和适应气候变化提供重要科学依据.文章以干旱、极端降水、极端高温和极端低温为例,系统总结了极端气候事件对陆地生态系统碳循环的影响及其机理.已有研究表明,干旱是当前陆地生态系统碳汇功能的重要胁迫因子,对生态系统生产力和呼吸都存在压制作用,但生产力对干旱的敏感性一般高于呼吸对干旱的敏感性,从而导致陆地生态系统碳汇功能显著削弱,甚至使之变成碳源.不同模型对干旱导致的碳循环变化模拟结果差异很大,显示目前学术界对生态系统碳循环响应干旱机制的认知有限,尤其是干旱对热带植被生长的影响机制仍存在较大争议.极端降水事件对生态系统碳循环的影响存在显著区域差异,一般认为,极端降水促进干旱地区生态系统碳积累,却不利于湿润地区生态系统固碳;但目前对极端降水导致的土壤碳侧向输移和土壤养分流失等间接影响过程的了解十分有限,致使结果存在很大不确定性.极端高温和极端低温也通过不同的机制过程影响生态系统碳循环,尤其值得注意的是其影响程度与这些事件的发生时间存在密切关系,但这一联系还有待进一步研究.基于已有认识,建议未来关于极端气候事件对碳循环影响的研究重点应该是关注其长期效应和不同时间尺度上的作用机理,并加强基于多数据、多途径的多尺度集成研究.     

7种气象干旱指数的中国区域适应性

作为干旱问题的基础,干旱指数的确定一直是干旱研究的难点之一,至今尚没有统一的干旱指数能适用于广泛的干旱研究,因此研究干旱指数的区域适用性具有重要的科学意义.本文使用Gravity Recovery And Climate Experiment(GRACE)反演的陆地水储量、观测的土壤湿度和径流数据,评估了Palmer干旱指数(PDSI)、基于中国台站观测数据的修正PDSI(PDSI CN)、自矫正PDSI(scPDSI)、地表湿润指数(SWI)、标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)和气象观测数据驱动的陆面数值模式模拟的土壤湿度(CLM3.5/ObsFC)共7种干旱指数在中国的区域适用性.结果表明:scPDSI在中国地区的适用性最优,但其数值范围明显小于PDSI和PDSI_CN,需要制定新的旱涝等级分级标准.由于经验参数的代表性差,PDSI和PDSI CN在中国干旱区和湿润区的应用会存在一定的问题.SPI和SPEI在湿润地区的适用性较好,而在干旱半干旱地区的适用性较差.这是因为在干旱半干旱地区,SPI没有考虑气温异常的影响,因此结果偏湿;当采用Thomthwaite方法计算潜在蒸散时,SPEI会高估气温变化的影响,因此结果偏干.2000年之前,CLM3.5/ObsFC在中国区域的适用性较好,但2000年之后在干旱半干旱地区的适用性较差.在检测年尺度的干湿变化上,SWI与其他干旱指数表现出基本一致的年际与年代际演变特征.对于中国区域干湿变化的长期趋势,7种干旱指数的检测结果一致,均显示出明显的阶段性变化特征.但在量值上,不同干旱指数的检测结果存在明显的差异.这种差异既与指数自身的定义有关,也有气候变化有关.     

基于CMIP5多模式评估人为和自然因素外强迫在中国区域气候变化中的相对贡献

基于观测资料和CMIP5多模式的历史试验(考虑所有驱动因子)以及单因子强迫气候归因试验结果,估算了温室气体、气溶胶、土地利用及自然因素等外强迫在中国区域气候变化中的相对贡献.结果表明,人为和自然外强迫的共同作用可解释近30年观测气温变化的95%~99%,其中温室气体引起的温度变化是观测增温的2~3倍,而气溶胶起到了显著的冷却降温作用;人为和自然因素外强迫对近几十年观测降水的变化的可能贡献约为65%~78%,其中,气溶胶和温室气体是中国区域降水的主要外强迫因子,尤其气溶胶主导着中国东部降水变化的分布型,而自然因素外强迫的贡献主要体现在干旱半干旱区.人类活动主导了近60年来中国区域气温的长期非线性趋势,特别是从20世纪60年代开始温室气体的影响强度逐渐增大,是中国区域气候变暖最主要的贡献者;不同外强迫因子对中国区域降水长期非线性趋势的影响具有明显的区域差异,温室气体是20世纪70年代以后干旱半干旱区降水逐渐增加的主要贡献者,而气溶胶的主要影响使湿润半湿润区降水有较为明显下降趋势,土地利用和自然因素外强迫也会造成降水呈减少的趋势.通过最优指纹法(Optimal Fingerprinting)的检测可知,人类活动能够很好地解释近60年来中国区域特别是湿润半湿润区观测气温的变化,其中温室气体的单独作用能够清晰地从观测结果中检测出来;由于多模式结果的不确定性,观测降水变化的归因目前还无法通过残余一致性检测.需要指出的是,尽管本文的研究结果还存在着一定的不确定性,但仍可为中国区域气候变化成因研究及其预测提供科学依据.     

中国草本沼泽植被地上生物量及其空间分布格局

草本沼泽是沼泽湿地生态系统中分布最广的沼泽类型,具有涵养水源、调节气候、储碳固碳、提供珍稀物种栖息地等重要生态功能.草本沼泽的固碳功能在减缓气候变暖,维持区域环境稳定性等方面发挥着关键作用.植被生物量是反映湿地固碳能力的重要指标,明确沼泽湿地植被生物量可为估算沼泽湿地碳储量及固碳能力提供科学基础.文章利用全国草本沼泽植被地上生物量实地调查数据,结合中国沼泽湿地分布数据集,首次从全国尺度对中国草本沼泽植被地上生物量及其空间分布格局进行了研究.结果表明:中国草本沼泽总面积为9.7×10~4km~2,草本沼泽植被地上生物量平均密度为(227.5±23.0)g C m~(-2)(95%置信区间,下同),总地上生物量为(22.2±2.2)Tg C(1Tg=10~(12)g).中国草本沼泽植被地上生物量密度总体表现东北和青藏高原地区低、华北中部和滨海地区高的特点.在中国不同沼泽分布区,草本沼泽植被地上生物量平均密度从小到大依次为:温带湿润半湿润沼泽区((182.3±49.3)g C m~(-2))青藏高原沼泽区((243.9±26.6)g C m~(-2))温带干旱半干旱沼泽区((300.5±73.2)g C m~(-2))亚热带湿润沼泽区((348.4±59.0)g C m~(-2))滨海沼泽区((675.4±73.8)g C m~(-2)).由于草本沼泽面积的不同,不同沼泽分布区草本沼泽植被总地上生物量在温带湿润半湿润沼泽区最大((9.6±2.6)Tg C),而在滨海沼泽区最小((1.1±0.1)Tg C).中国草本沼泽植被地上生物量空间分布具有明显的非地带性特征,但在部分地区也呈现出一定的地带性规律,青藏高原草本沼泽植被地上生物量总体随海拔的升高而降低,温带湿润半湿润区和温带干旱半干旱区草本沼泽植被地上生物量随干旱程度的增加先降低后趋于平缓,温带湿润半湿润区草本沼泽植被地上生物量在年均温度越高的地区相对越大.研究结果可为精准评估沼泽湿地对气候的调节作用提供科学依据,为湿地生态系统适应性管理提供决策支持.     

基于Copula的洞庭湖-流域-长江系统水文干旱概率分析

洞庭湖是长江中游重要的通江湖泊,水系格局复杂.近年来在气候变化和人类活动的双重影响下,江湖关系发生变化,湖泊水文干旱事件频发.基于洞庭湖、流域和长江干流水文站点的实测数据,通过标准化水位指数和标准化径流指数识别了水文干旱事件,并运用Copula函数分析了洞庭湖-流域-长江系统水文干旱的联合概率分布特征.结果表明:在年尺度上,1964—2016年间洞庭湖共发生了9次水文干旱事件,水文干旱的发生概率为14.01%,洞庭湖-流域系统、洞庭湖-长江系统的水文干旱联合概率分别为9.65%和8.58%,表明年尺度上流域来水对洞庭湖水文干旱的影响更大.在季节尺度上,洞庭湖-流域系统春季水文干旱联合概率最高,且两者同时发生水文干旱事件的次数最多,表明洞庭湖春季水文干旱与流域入湖补给减少有密切关系;而洞庭湖-长江系统,其秋季水文干旱联合概率最大,尤其自2003年以后更加极端和频发,这一方面受秋季降水减少和流域内人类活动的影响,另一方面三峡水库秋季蓄水使长江中下游干流水位降低,长江对湖泊顶托作用减弱也是重要原因之一.     

全球变暖背景下中亚干旱区降水变化特征及其空间差异

依据Climatic Research Unit（CRU）1930～2009年间的最新0.5°×0.5°网格点的月均降水量序列,本文分析了中亚干旱区近80年来的降水变化特征及其区域差异.结果发现,近80年来主要受西风环流控制的中亚干旱区年降水整体上表现出增加趋势,年降水中以冬季降水的增加趋势最明显（0.7mm/10a）.中亚干旱区近80年来的降水变化存在空间差异,可划分为五个降水变化区域（Ⅰ-哈萨克斯坦西区,Ⅱ-哈萨克斯坦东区,Ⅲ-中亚平原区,Ⅳ-吉尔吉斯斯坦区,Ⅴ-伊朗高原区）,根据年降水分布模式以45°N为界划分为两类：研究区北部的两个区（Ⅰ和Ⅱ区）四季降水较均匀,南部的三个区均以春、冬季降水为主（占全年降水的60%～82%）.在降水变化趋势上,除了中亚干旱区西南（Ⅴ区）在近80年来有微弱的减少趋势外,其他四区均表现为增加趋势,尤以干旱区西部的Ⅰ区和Ⅲ区降水增加显著.近80年来降水增加或者减少的趋势主要取决于冬季的变化趋势.研究还发现,中亚干旱区降水存在较明显的年际变化, 中亚干旱区及其各分区都具有2～3 a的显著周期,南部三区（Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ区）还存在5～6 a的显著周期,在此基础上都具有3～4个阶段性的变化趋势.最近一次趋势性变化开始于20世纪70年代中后期,研究区降水更多的表现出区域的差异性.近80年来,中亚干旱区降水对全球变暖的响应复杂,西风环流变化可能是影响中亚干旱区降水变化的主要因素.     

表土颜色和气候定性至半定量关系研究

通过中国现代土壤的颜色测定, 发现土壤颜色与成土过程和现代气候因子之间有良好的函数关系, 土壤红度和黄度主要与赤铁矿和针铁矿的含量密切相关, 与气候的关系在热带-暖温带湿润区表现最好, 而明度与有机质积累、腐殖质过程和碳酸盐化过程等密切相关, 与气候的关系仅存在于温带湿润-干旱区. 土壤的湿度和表面糙度对土壤颜色有较大影响, 野外土壤颜色的直接测定有较大误差. 同时, 对经典黄土剖面进行的千年尺度和万年尺度颜色气候记录的分析表明, 颜色气候记录在这两个尺度上均可很好地再现亚洲季风和全球气候变化的特征, 并表现出了磁化率在相对湿度较高的地区所不能指示出的成土过程和气候特征.     

流域蒸散耗水率对气候和下垫面变异响应关系的稳定性研究

气候条件的变异和流域下垫面特征的改变是影响流域蒸散耗水的重要因素。本文聚焦于1900 2008年间全球83个典型流域数据,基于Budyko水热耦合平衡方程,探究100多年间不同条件下流域蒸散耗水率（AET/P）对气候和下垫面特征变异响应关系的稳定性。结果表明：(1)从长时间尺度看,大部分流域蒸散耗水率与气候干燥指数（PET/P）和流域特征参数（n值）变异的响应关系呈现较强的时间稳定性。从短时间尺度而言,半湿润流域内蒸散耗水率对干燥指数的响应系数?（AET/P）/?（PET/P）在20世纪内持续降低。不同气候条件下蒸散耗水率对流域特征参数的响应系数?（AET/P）/?（n）的变化差异显著。分不同下垫面特征来看,低n值（n<2）流域内AET/P对n值的变化更为敏感;(2)气候条件（PET/P）是大多数湿润区内蒸散耗水率的主导因素,在干旱与半干旱流域内,下垫面特征参数（n值）对AET/P贡献最大。在湿润区内,PET/P对AET/P的贡献程度随时间小幅提升;半湿润区内PET/P对AET/P的贡献度呈下降趋势。在低n值（n<2;流域持水能力较弱）流域内,n值对AET/P的贡献更多。在...     

青藏高原蒸散年际变化及其对西风和季风环流的响应

在评估4种蒸散格点资料(GLDAS, GLEAM, MERRA-2, CRET)在青藏高原适用性的基础上,以精度最高的CRET (R²为0.83,RMSE为14.76 mm)及同期气象环境数据,在年际尺度上分析了青藏高原蒸散变化特征及其受大尺度西风和季风环流的影响.结果表明,青藏高原年平均蒸散为414.2±18.32 mm,具有明显的年际变率和变化趋势,且区域(西风区、季风区和过渡区)间差异明显.蒸散年际变化与西风和季风环流强弱的年际变化密切相关,且季风和西风对蒸散的影响存在显著的区域差异.西风和季风通过调节局地气候环境因子影响蒸散：土壤湿度、归一化植被指数(NDVI)和风速三个局地气候环境要素是青藏高原蒸散主要调控因子,蒸散与土壤湿度和NDVI呈显著正相关,与风速在高原西部呈显著负相关、在高原东部呈显著正相关;研究WYI(Webster-Yang Index)和WI(Westerly Index)与影响蒸散的主导气候环境因子的关系发现,WYI与土壤湿度和NDVI呈显著正相关,且WYI与NDVI的相关系数在高原中部和南部较大,使得WYI对蒸散影响在中部分过渡区和南...