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年来中国干湿气候界线的10年际波动

利用中国北方1951～1999年降水量和年蒸发量资料，计算了干燥度指数（D）。并据此将中国划分为干旱区（D（0.20）），半干旱区（0.20-0.50）和湿润区（D(0.50）），近50a中国干湿气候波动显著，区域差异大；50a波动幅度东北区为20～400km，华北区为40～400km，西北东部为30～350km，西南区为40～370km，以80年代为界，在20世纪80年代以前（包括80年代），西南区气候具有显著变湿趋势；西北东部稍变湿；华北区和东北区具有变干趋势，且华北区变干程度比东北区严重。进入90年代。西南区和西北东部气候有变干迹象。华北区西部气候的干旱程度有所增加，华北区东部有所减弱，东北区气候进一步变湿，半干旱区是湿润区与干旱区之间的过渡区，是中国季风的边缘地带，也是环境变化的敏感区，20世纪60～70年代中国（北方）干湿气候存在一次突变，由较湿润变为干旱。50年来干湿气候界线呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征，当干湿气候界线同时向西或向北移动时，中国北方气候就变得相对湿润；当同时向东或向南移动时，北方气候就变得相对干旱；当干湿气候界线东西、南北相异移动时，北方气候的干旱程度就介于二者之间。     

近48 a新疆干湿气候时空变化特征

 根据新疆101个气象台站1961—2008年的逐月气候资料,采用线性回归、Morlet小波、自然正交分解（EOF）、累计距平、t-检验和Kriging空间插值等方法,对近48 a反映新疆干湿气候的年降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等要素的时空变化特征进行了分析,结果表明:①新疆年降水量在空间分布上表现为山区多于平原和盆（谷）地,北疆多于南疆,西部多于东部的格局;近48 a,新疆各地年降水量均为增多趋势,增多倾向率的空间分布为:天山山区>北疆>南疆,全疆平均年降水量以9.123 mm/10a的倾向率增多;新疆年降水量空间异常分布主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;全疆平均年降水量主要存在3～4 a、6～8 a、11 a和16 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的增多。②新疆年潜在蒸散量总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年潜在蒸散量总体为减少趋势,其中南疆为递减倾向率高值区,北疆大部和天山山区为递减倾向率低值区,全疆平均年潜在蒸散量以-23.8 mm/10a的倾向率减少;新疆年潜在蒸散量空间异常分布也主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;潜在蒸散量主要存在准22 a的振荡周期,并于1984年发生了突变性的减小。③受降水量和潜在蒸散量时空变化的共同影响,新疆年干燥度指数总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年干燥度指数均表现为不同程度的减小趋势,其中,吐鲁番、哈密盆地以及塔里木盆地东部地区是干燥度指数减小最明显的区域,全疆平均年干燥度指数以-3.164/10a的倾向率减少;新疆年干燥度指数空间异常分布主要表现为“全疆一致型”;干燥度指数主要存在准5 a、8 a和18 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的减小。     

河北省气候干湿状况变化特征分析

以潜在蒸散量计算的气候干燥度指数表征河北省气候干湿状况,提出蒸发量修正系数,根据相关研究和研究区实际情况给出其量值,并对河北省气候干燥度进行分级。选取河北省内均匀分布的68个气象观测站1952年(或建站)至2000年的原始气象记录月报表和信息化资料,利用ArcGIS软件进行数字化、图形叠加和空间分析,讨论近50年河北省气候干湿状况的时空分布特征,认为气候干旱处于缓慢加重状态;全省的气候干湿状况分布具有明显的地域差异,1960s—1990s河北省中南部平原大部、张家口的桑洋盆地和承德部分山区干燥度均有不同程度的增加,而冀北高原、太行山山区及山前平原、燕山山区大部干燥度减小。     

近50年来中国西北地区干湿状况时空分布

根据西北地区77个气象台站气候资料,并利用改进的Penman公式,计算了该地区1958年~2001年的44年平均潜在蒸散量的时空分布,并分析了与降水量变化之间的关系,得到4种类型潜在蒸散量与降水量年际变化的组合分布型。其中年平均潜在蒸散量减小而年降水量增大的组合占研究区站点总数的40%以上。分析潜在蒸散量及观测蒸发量与各气候因子的相关性,发现干旱区的蒸发与太阳辐射和风速有关。定义干燥指数为潜在蒸散量与降水量的比值,用来描述西北干旱区的干湿状况。对干旱区四个季节(春、夏、秋、冬)干燥指数近50年的线性变化趋势分析结果显示,干旱区春季大部分区域干燥指数呈增加趋势,即趋于变干;夏季大部分地区趋于变湿,但仅在新疆东部和甘肃西部较为明显;秋季新疆大部、甘肃西部和青海北部等地区趋于变湿,而干旱区东部区域则趋于变干。冬季干旱区大部分区域趋于变湿,只有新疆西南部和西北部及东部部分地区、甘肃西部和内蒙西部等地有变干趋势。     

新疆伊犁地区近40年来的干湿变化

利用多种数理统计方法,分析新疆伊犁地区近４０年来的干湿变化,划分出不同的干湿阶段与变化分析了降水与气温、与大气环流及邻近区域间降水的相关关系     

青藏高原植被覆盖变化及其与气候变化的关系

近几十年来,全球气候变化对青藏高原植被覆盖产生了重要影响。基于青藏高原1981—2005年遥感影像及同期气象数据,结合生态学模型,分析了青藏高原植被覆盖度变化趋势及其与气候变化的关系。结果显示,25 a间,青藏高原温度升高、降水量增加,植被覆盖度呈"整体升高、局部退化"趋势;地表植被改善区主要位于植被低覆盖区,退化区主要位于高覆盖区;从不同植被类型看,除针叶林、阔叶林受采伐影响覆盖度下降外,其他植被覆盖度均不同程度的上升;植被覆盖度变化与同期降水量变化、温度变化均呈正相关,且具有明显的区域差异。     

近59 a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明:流域近59 a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加—减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。     

新疆干湿状况时空变化的初步分析

本文通过对新疆干湿状况的分析,其结论是:新疆干湿类型齐全,有湿润、半湿润、半干旱、干旱和极干旱五种类型,干湿状况在空间的分布具有明显的规律性;各种干湿类型随时间的变化,可分为稳定、较稳定及不稳定三种类型。     

近34 a青藏高原年降水变化及其分区

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日降水量资料进行了统计,用REOF方法进行了分区,并讨论了趋势变化。青藏高原地区属季风降水区,在东亚季风、印度季风、高原季风和西风带系统的影响下,降水的局部特征显著。近34 a来高原上的降水量整体呈增加趋势,从20世纪70年代到90年代初期降水变化不大,90年代中后期开始明显增加,尤其是近3 a增加明显。青藏高原干旱地区降水完全取决于夏季降水量,并且降水的相对变率大。从青藏高原地区年降水的分区情况来看,西藏及四川的西南部降水增加最明显,每10 a增加幅度为54.5 mm,其次是青海的柴达木盆地和青海湖地区及甘肃的河西走廊地区。而青海的东部及三江源地区,祁连山区,四川的西北部地区呈减少趋势。高原上高海拔地区的降水在减少,而低海拔地区在增加。     

气候变化对青藏高原水环境影响初探

利用Penman-Monteith公式和干燥度指数公式,计算并分析了青藏高原65个气象站1972-2011年间记录的气候变化趋势,同时在总结国内外有关气候变化对青藏高原水环境各要素影响研究的基础上,通过简单线性相关统计方法,分析了研究区域气候变化与水环境变化的相关性。结果表明：（1）青藏高原整体升温显著,降水显著增加,最大可能蒸散（ET₀）显著降低,暖湿化趋势显著;高原北部和西部降水显著增加、ET₀显著降低、干燥度指数显著下降,东部和南部ET₀显著降低、干燥度指数显著下降;（2）受升温影响,青藏高原的冰川消融,尤以东部地区变化显著;湖泊因其补给条件不同而分别呈现出扩张、萎缩和基本稳定3种状态,总体上,高原西部的湖泊以扩张为主,东部的湖泊基本稳定,而萎缩的湖泊分布较为分散。水环境的改变对于高原区水循环过程及生态系统都将产生重要影响。     

青藏高原近30年气候变化趋势

以1971~2000年青藏高原77个气象台站的观测数据 (最低、最高气温,日照时数,相对湿度,风速和降水量) 为基础,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith模型,并根据我国实际状况对其辐射项进行修正,模拟了青藏高原1971~2000年的最大可能蒸散,并由Vyshotskii模型转换为干燥度,力求说明近30年青藏高原的气候变化趋势,以及干湿状况的空间分布。应用线性回归法计算变化趋势,并用Mann-Kendall方法进行趋势检验。结果表明：青藏高原近30年气候变化的总体特征是气温呈上升趋势,降水呈增加趋势,最大可能蒸散呈降低趋势,大多数地区的干湿状况有由干向湿发展的趋势。气候因子与地表干湿状况间并不是线性关系,存在很大的不确定性。     

青藏高原植被垂直带与气候因子的空间关系

集成了青藏高原气候区149个山地植被垂直带数据,利用国家基本气象台站自建站以来到2001年的地面观测日气象数据,计算了地面的温暖(WI)、寒冷(CI)、湿润(MI)、吉良龙夫(Kira)干湿指数、干燥度(Idm)等水热指数,运用GIS的空间分析模块,模拟了青藏高原水热条件的空间分布形势,探讨山地植被垂直带谱分布规律与制约因子的定量指标.结果表明:在高原的东北部、西北边缘,以荒漠、荒漠草原、山地森林、山地草原、灌丛、草甸为组合的半干旱、干旱结构向高原腹地以高寒草原、高山草甸、荒漠带组合的高寒干旱带谱结构的变化;东南、南部边缘,以温暖湿润为特征的以森林带为优势带谱组合结构逐渐向寒冷的高原中心变化;高原的地势效应,致使的水热形势旱现从中央向边缘变化的趋势是致使青藏高原植被垂直带谱分布的重要原因.     

1976-2016年青藏高原地区通达性空间格局演变

青藏高原地区是地球上最独特的地理—生态—人口—交通单元,区域内交通网络的发展特征及规律是人地关系协同发展的一个重要切入点,对青藏高原地区交通网络开展研究具有重要意义。据此,分析1976-2016年青藏高原地区交通网络演化特征,并以省会、地级市、县级市和县城为节点,采用网络分析的时间距离计算模型探讨其通达性演变过程。研究表明：① 青藏高原地区交通网络复杂性、区域连通性增强,初步形成格状交通网络;② 青藏高原地区中心城市、县城之间的平均最短通达时间已极大缩短至11.89 h、18.84 h,呈自东向西逐渐增大的空间格局,时空收敛效应显著,通达性变化程度与其初始值有关;③ 中心城市为该地区的发展极,其与周围城市通达状况有极大提高,可达时间平均值下降到16.49 h;④ 中心城市和县城交通圈演变过程一致,青藏高原地区各地到最近城市、县城的通达时间不断缩小,沿重要交通干线已形成中心城市4 h、县城2 h短时交通圈连片分布格局,湟水河谷地、一江两河地区逐渐形成交通廊道,乡镇对外交通联系得到改善。     

基于GIS的青藏高原史前交通路线与分区分析

青藏高原自然环境恶劣,但并非是生命的禁区。确切证据表明,末次冰消期人类已扩张至高原地区,并通过长期实践形成了较为稳定的交通路线格局。通过构建自然因子模拟—遗址分布校正方法,利用GIS得到青藏高原史前交通路线模拟结果,再结合考古证据对模拟路线进行印证。依据模拟结果将高原分为以下4个区：东北区、东南区、西南区以及西北无人区。其中东北区路线遗址点密度高,落入路线内的遗址点数量占总数的88.56%。路线形成于旧石器时期,其方向为东西向,密切联系东北区的内部,并向外沟通黄土高原与北方地区,其形成与发展为彩陶、粟黍、小麦的传播以及丝绸之路的形成奠定了基础。东南区路线为南北走向,北与黄河上游地区连接,南与四川盆地、云贵高原沟通,加强了南北方地区的文化交流,是民族融合与交流的大走廊。西南区位于高原的腹心地带,模拟的路线体现了人类对青藏高原主体的征服,其线路总长度4602.32 km为3个区域内最长,是人类向高原进军的第2条重要通道。西北无人区主要为高寒荒漠区,其自然环境极端恶劣不适宜人类生存,故无路线分布。     

青藏高原史前时期交流路线及其演变

欧亚大陆史前文化交流是当前学术界研究的热点问题,尤其是“一带一路”的国家倡议提出后,青藏高原重要的地理位置确定了其在东西方文化交流中的重要地位。本文基于自然地理因子和不同时期遗址点,在最低成本的控制下实现节点间累积联结的方法,使用GIS（R语言）工具进行空间数值计算,将其结果作为史前时期（新石器—青铜时期)的交流路线。本文重建新石器时期路线27条,总距离约为6000 km;青铜时代30条,总距离约为7800 km。路线的形态由新石器时期的东北—东部—东南—西南边缘呈月牙形环绕发展至青铜时期的由边缘延伸至腹地呈网络化发展的趋势,这是由高原边缘的交流逐步演化成边缘—腹地的交流、并不断强化的表现。重建路线验证了由考古证据支持的农业、驯化动物、彩陶、青铜技术在高原的传播路线,并将其具体化。此外,明确了高原史前交流路线的发展和演变宏观上是受到气候变化的影响,同时受到种植农业技术、驯化动物的传入以及战争等多因素的综合影响。     

黄土高原植被降水利用效率对植被恢复/退化的响应

基于2000-2014年MODIS NDVI数据及气象数据,运用累计降水利用效率变化差异（CRD,cumulative rain use efficiency differences）估算模型和基于地形要素降水量插值法,探讨2000-2014年黄土高原RUE（降水利用效率rain use efficiency）对植被变化的响应,以期为黄土高原生态可持续发展提供数据支撑。结果表明：黄土高原大部分地区植被覆盖得以改善,其面积约占总面积的81%,区域边缘植被覆盖退化严重。黄土高原降水利用效率RUE与累计NDVI的相关性总体表现为“东南呈正相关,西北为负相关”的空间格局,全区相关系数以正相关为主。黄土高原CRD与植被变化趋势的相关性显著,其中,植被退化背景下,植被退化程度越严重,RUE越低;植被恢复背景下,RUE受“退耕还林还草”作用显著,2000-2005年,RUE呈上升趋势,2007年后,随着退耕还林还草政策的工作重心转移,RUE呈波动变化。     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。     

气候变化背景下青藏高原地区游客决策与体验分析

青藏高原地区生态环境脆弱,其特殊的自然地理环境使其旅游活动对气候变化的反应更为敏感。本文基于545位入藏游客的问卷调查,实证分析青藏高原地区游客对气候变化因子的认知和体验状况,探究气候变化对青藏高原地区旅游活动的影响机理。得出以下主要结论：① 入藏前游客对天气和气候状况的关注度并不高,但是在旅行中这一因素却是旅游体验的最大影响因素;② 优美的高原自然风光是游客对西藏的核心认知之一,直接影响游客的决策与体验;③ 不同地理区域的游客对高原气候因子的关注度和自然环境要素的重视度并不存在显著差异,动机类型才是显著影响这二者的重要因素。研究进一步表明,青藏高原气候的暖湿化趋势对提升该地区的游客体验有积极作用,但气候变化带来的优势并不能够直接转化为潜在游客的出游活动。