基于文献记录的敦煌地区历史时期沙尘天气序列重建

采用历史文献和现代观测资料结合的方法,根据河西走廊沙尘传输路径上不同地区沙尘暴发生的强度和概率关系,获取了143条记录、83个年代数据,初步建立了敦煌地区过去两千年的沙尘天气活动强度序列,并与邻近地区的树轮、冰芯等气候代用指标研究结果进行对比,分析了历史时期沙尘天气的时空分布与气候条件变化的关系。结果显示：敦煌地区沙尘天气强烈且频发时期主要在280—351年、1440—1550年、1720—1840年、1900—1952年等4个阶段,与周围地区自然代用证据所反映的沙尘高发时期基本对应,且大致对应于干旱、寒冷时段。在公元2世纪以前、7—14世纪、16—17世纪反映沙尘天气的文献记录较为缺失,但史料文献数据仍有广泛的挖掘空间。为填补这些空白时段的资料,应深入开展现有历史记录的定年工作,并加强国内外合作,进一步挖掘海外流失文献的价值,这将为敦煌和整个西北地区历史时期气候环境的研究提供更充分的数据支撑。     

利用树轮重建秦岭地区历史时期 初春温度变化

采用树木年轮气候学方法,利用秦岭地区树轮长年表资料重建秦岭地区历史时期初春温度,表明各气象站点重建序列与器测序列均呈显著的正相关关系,其中重建序列与实测记录的相关系数最高可达0.7以上,其他站的相关系数取值也均接近或超过0.6,说明重建序列能较好地反映秦岭地区的初春温度变化。对重建序列的分析结果表明,近300年来秦岭地区的初春温度变化存在明显的冷暖时段：1715~1740年、1773~1804年和1893~1958年三个时段的初春温度相对较高,持续时间分别为26年、32年和66年;而1741~1772年、1805~1892年、1959~1992年三个时段的初春温度相对较低,持续时间分别为32年、88年和34年,在整体上具有升温快速降温缓慢的特征。重建结果的变化趋势与其他相关研究结果极为一致。但是在20世纪后期,无论是在重建序列还是在器测序列中至少到1992年均未反映出明显的增温趋势。秦岭西部地区初春季节变冷与增暖的幅度均大于秦岭中东部地区。此外,秦岭地区初春温度变化具有100年左右、50~60年、7~8年以及2~3年等准周期变化特征。     

冬春季积雪与沙尘天气发生日数关系的探讨——以内蒙古中部地区为例

利用地面气象观测数据,以日积雪深度≥1.0 cm日数和沙尘天气（包括浮尘、扬沙及沙尘暴）发生日数为指标,从不同的空间尺度,分析了内蒙古中部地区冬季与初春积雪日数与沙尘天气发生日数的关系。研究结果表明,在内蒙古中部地区,冬季与初春沙尘天气发生日数与积雪日数之间均呈现负的相关关系,这种相关关系在不同区域和不同季节有所差异,冬季积雪日数与沙尘天气发生日数之间的负相关较初春积雪日数与沙尘天气发生日数之间的负相关更为显著;在中温带温凉半干旱气候区初春积雪日数与沙尘天气发生日数间的负相关较其他两个气候区更为显著。     

树轮记录的吉尔吉斯斯坦东部过去百年干湿变化

利用吉尔吉斯斯坦东部chon-kyzyl-suu附近的两个树轮宽度年表,与CRU气温、降水资料和PDSI资料进行相关分析和响应分析,重建该地区过去百年的降水和PDSI,分析近百年吉尔吉斯斯坦东部干湿变化特征。结果表明：（1）该地区树轮宽度对降水和PDSI响应较好,利用树轮宽度年表可以较好地重建该地区过去百年上年7月到当年6月的降水和PDSI序列;（2）近百年该地区干湿变化具有明显的6 a、13 a和21 a左右的变化准周期;在1913年前后、1943年前后和1972年前后发生了由多到少的气候突变,在1950年前后发生了由少到多的气候突变;（3）吉尔吉斯斯坦东部过去百年干湿变化与中国境内天山山区降水变化一致：1890s偏干,1900s是最为湿润的10 a,1910s是最为干旱的10 a,1917年是近百年来最干旱的1 a,1920s-1930s偏湿,1940s偏干,1950s-1960s偏湿,1970s偏干,1980s-2000s偏湿,尤其是1980年以后到现在,天山山区经历了近百年最为漫长的增湿期;重建的近百年吉尔吉斯斯坦东部干湿变化能较好的代表西天山大部分区域尤其是西天山北坡吉尔吉斯斯坦境内的干湿变化。     

新疆哈密八大石森林上限树轮记录的温度变化信息

本研究采集新疆哈密地区八大石西伯利亚落叶松森林上限树芯样本,建立标准宽度年表.通过树木年轮-气候响应分析,发现标准年表序列反映了该地生长季(5～9月)的月平均温度及月平均最低温度信息,且该序列与前人的研究结果对比具有较好的一致性.树轮宽度序列主要反映出了1885年之前以冷期为主,1885年之后以暖期为主,且暖期延续时间变长,20世纪后半期增温的趋势.该序列与天山冰川进退的时间较为一致,同时也发现该序列极值与当地蝗灾具有很好的对应,与亚洲近两百年来的大型火山喷发事件具有很好的一致性,由此可以推测该年表在一定程度上捕捉到了冰川进退、火山事件的环境信息.     

哈萨克斯坦东北部310年来初夏温度变化的树轮记录

在哈萨克斯坦东北部的阿尔泰山南坡,位于森林上限的西伯利亚落叶松的树轮宽度对生长季初期温度敏感,且在近年来气候变暖的背景下对温度的响应较为稳定,可以作为该区域温度变化的良好替代材料.利用森林上限区的树轮资料,从树轮宽度中提取初夏温度信息,建立了树轮宽度年表与卡通卡拉盖气象站6月平均温度的转换方程,重建了这一区域310年来的初夏温度变化历史,重建方程的方差解释量达到42.7％.由于校准期较长,利用独立检验方法对重建方程进行检验,各项检验的参数表明重建方程是稳定可靠的.重建序列与相邻的中国阿勒泰地区西部和阿尔泰山北坡树轮反映的温度变化序列的冷暖阶段是一致的,其中19世纪的温度波动较为明显,持续时间最长的冷期(1842-1871年)和暖期(1872-1906年)都出现在这个阶段.重建温度序列存在11a左右的周期,与太阳活动的周期一致.     

青藏高原沙尘天气的遥感研究

由于分布在青藏高原上的气象观测站点稀少,难以对沙尘天气进行充分的地面观测。通过对近年来的5次沙尘天气进行遥感识别,分析了青藏高原沙尘天气过程、影响范围和沙尘来源。结果表明,青藏高原在冬春季存在明显沙尘天气,主要分布在藏北高原、藏南谷地和青海高原地区,这与高原大风对地面的风蚀有密切关系。卫星遥感作为一种重要的观测手段,提供了对高原沙尘天气的有效观测。     

清代西北地区的沙尘天气

通过对《清史稿》、《清实录》、西北各地清和民国时期所修的地方志及其他史籍较为系统全面的查阅,经过整理和分析,最后确定从历史文献中可识别出清代西北地区共有62次沙尘天气事件。根据这62次沙尘天气事件的分析发现:清代西北地区沙尘天气的发生在时间上呈明显的波状起伏,1650至1710年代和1810至1910年代西北地区沙尘天气出现较频繁,1710至1810年代西北地区沙尘天气发生较少;就季节而言,春季是清代西北地区沙尘天气发生的最集中季节;就空间分布而言,清代西北地区的沙尘天气大致有4个多发地带:即以西安、渭南为中心的关中平原地区,以镇原、庆阳为中心的陇东黄土高原地区,以中卫、古浪、永登、山丹为中心的河西走廊地区,以米脂、子长为中心的陕北黄土高原地区;清代西北地区沙尘天气的发生与气温变化关系紧密,但与降水变化的关系不明显。     

塔里木盆地沙尘天气的季节变化及成因分析

 选取了塔里木盆地周边16个站点,详细分析了沙尘天气的季节变化特征。结果表明：各站点沙尘天气频率虽均以春季最高,但其他3个季节沙尘日数的分布可以分为3种类型：第一种以秋季最高,夏季次之,冬季最低,如喀什和库车地区;第二种以夏季最高,冬季次之,秋季最低,如若羌地区;第三种以夏季最高,秋季次之,冬季最低,这一种类型是塔里木盆地沙尘天气季节分布的主要特征。沙尘天气的季节变化主要受风速和沙源季节变化的影响。当沙尘来源相似时,风速是控制沙尘释放强度的主要因素。     

沙尘天气下黑河流域大气长波辐射遥感估算

由于沙尘气溶胶散射和吸收机制的复杂性,目前还没有成熟的可应用于沙尘天气的大气长波辐射反演算法。通过对比分析常见的沙尘、城市、乡村、海洋气溶胶对大气长波辐射强迫和MODIS通道辐亮度影响的基础上,提出利用气溶胶光学参数对线性模型进行修正,构建了适用于沙尘气溶胶条件下的大气长波辐射估算模型,并利用黑河流域4个观测站点(花寨子荒漠站、混合林站、黑河遥感站和张掖湿地站)实测数据对模型的应用能力进行检验。结果表明：4个站点遥感反演的大气长波辐射均方误差为17.1～20.4 W·m^-2,偏差为-12.3～-1.8 W·m^-2。由于考虑了沙尘气溶胶的光学厚度变化和辐射强迫效应,修正后的模型可显著提高沙尘气溶胶影响下大气下行辐射的反演精度,减少长波辐射应用中的不确定性,对干旱区地表能量收支研究提供了重要参考。     

阿克苏河流域气候变化对潜在蒸散量影响评价(英文)

Evapotranspiration is one of the key components of hydrological processes. Assessing the impact of climate factors on evapotranspiration is helpful in understanding the impact of climate change on hydrological processes. In this paper, based on the daily meteorological data from 1960 to 2007 within and around the Aksu River Basin, reference evapotranspiration (RET) was estimated with the FAO Penman-Monteith method. The temporal and spatial variations of RET were analyzed by using ARCGIS and Mann-Kendall method. Multiple Regression Analysis was employed to attribute the effects of the variations of air temperature, solar radiation, relative humidity, vapour pressure and wind speed on RET. The results showed that average annual RET in the eastern plain area of the Aksu River Basin was about 1100 mm, which was nearly twice as much as that in the western mountainous area. The trend of annual RET had significant spatial variability. Annual RET was reduced significantly in the southeastern oasis area and southwestern plain area and increased slightly in the mountain areas. The amplitude of the change of RET reached the highest in summer, contributing most of the annual change of RET. Except in some high elevation areas where relative humidity predominated the change of the RET, the variations of wind velocity predominated the changes of RET almost throughout the basin. Taking Kuqa and Ulugqat stations as an example, the variations of wind velocity accounted for more than 50% of the changes of RET.     

阿克苏河流域气候变化对潜在蒸散量影响分析

蒸散发是水文过程的关键环节,研究气候因子对潜在蒸散发的影响,有助于深入认识水文过程对气候变化的响应。本文基于阿克苏河流域1960-2007 年逐日气象资料和Penman-Monteith公式,估算并分析参考作物蒸散量(RET) 时空变化特征,并用多元回归方法定量区分气候因子变化对RET 变化的贡献率。研究发现流域RET 空间差异明显,东部平原区平均年RET 为1100mm左右,是西部山区的近2 倍;东南部绿洲区的RET显著减少,而西部变化复杂。RET变化趋势的季节差异也很显著,以夏季变幅最大,是年变化的主要贡献者。高海拔地区相对湿度对RET变化影响最大,其它区域的风速变化对RET变化的贡献率最高。库车和乌恰站的风速变化对RET变化的贡献率大于50%,是RET变化的主导因素。     

阿克苏河流域气候变化对潜在蒸散量影响评价(英文)

Evapotranspiration is one of the key components of hydrological processes. Assessing the impact of climate factors on evapotranspiration is helpful in understanding the impact of climate change on hydrological processes. In this paper, based on the daily meteorological data from 1960 to 2007 within and around the Aksu River Basin, reference evapotranspiration (RET) was estimated with the FAO Penman-Monteith method. The temporal and spatial variations of RET were analyzed by using ARCGIS and Mann-Kendall met...     

Glacier changes from 1975 to 2016 in the Aksu River Basin,Central Tianshan Mountains

Journal of Geographical Sciences - In this study, we analyzed glacier changes in the Aksu River Basin during the period 1975–2016, based on Landsat MSS/TM/ETM+/OLI imagery analysis and the...     

不同源降水数据在天山南坡阿克苏河流域适用性分析

降水是水热循环以及气候变化研究的重要环节,降水资料的准确与否直接影响流域尺度的水文过程研究。本文基于2000-2015年天山南坡阿克苏河流域气象站点观测降水数据,对比分析了Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）降水数据集和Global Land Data Assimilation System（GLDAS）两种具有代表性的降水格网数据集在阿克苏河流域的适用性。结果表明：TRMM3B43数据在阿克苏河流域的整体表现优于GLDAS-2数据。两种数据的精度在月尺度上表现最优,相关系数分别为0.938和0.901,通过了0.01的显著性检验;在季节尺度,TRMM3B43数据各季节与站点插值的拟合度要优于GLDAS-2数据,但二者均呈现出高估冷季降水而低估暖季降水的趋势;在年尺度上,两种数据表现较差。在空间分布上,两种数据类型均能够反映出阿克苏河流域降水自西北向东南递减的空间分布趋势。并且两种数据在平原区的表现均优于山区,低估高海拔地区降水而高估低海拔地区的降水。     

MODIS observed snow cover variations in the Aksu River Basin,Northwest China

A major proportion of discharge in the Aksu River is contributed from snow-and glacier-melt water.It is therefore essential to understand the cryospheric dynamics in this area for water resource management.The MODIS MOD10A2 remotesensing database from March 2000 to December 2012 was selected to analyze snow cover changes.Snow cover varied significantly on a temporal and spatial scale for the basin.The difference of the maximum and minimum Snow Cover Fraction(SCF)in winter exceeded 70%.On average for annual cycle,the characteristic of SCF is that it reached the highest value of 53.2%in January and lowest value of 14.7%in July and the distributions of SCF along with elevation is an obvious difference between the range of 3,000 m below and 3,000 m above.The fluctuation of annual average snow cover is strong which shows that the spring snow cover was on the trend of increasing because of decreasing temperatures for the period of 2000-2012.However,temperature in April increased significantly which lead to more snowmelt and a decrease of snow cover.Thus,more attention is needed for flooding in this region due to strong melting of snow.     

区域气象干旱特征多变量Copula分析——以阿克苏河流域为例

根据阿克苏河流域及其周边区域9个站点1960~2010年日降水资料,以降水距平百分率(Pa)指数表征气象干旱状况,构建了3种Archimedean Copula函数,通过4种方法(RMSE、AIC、BIC、Bayes)的检验,选出GH Copula作为最合适多变量干旱特征联合分布函数,并开展了研究区干旱特征两变量联合分布及重现期研究。结果表明:1 3种Archimedean Copula函数中GH Copula函数对研究区域干旱联合重现期分布的拟合效果最优;2研究区整体上干旱风险较大,东部比西部干旱风险高,南部高于北部;3发生中等干旱和严重干旱时,阿拉尔和柯坪干旱风险增大,整体上"且"与"或"联合重现期的分布大体一致,发生长历时干旱时,干旱的严重程度也大,说明此区域的干旱特征对开展风险管理及应对很不利。     

新疆准噶尔盆地沙尘天气的地表环境判别

在沙尘暴天气多发的季节里,对中国重要沙尘源区之一的准噶尔南部典型地区的地貌、土壤、植被及人类活动影响诸方面做了实地调查和取样,以及实验室分析,遴选出植被盖度、植物群落多样性、生态优势度、表层土壤含水量、土壤有机质、土壤质地、全盐含量、pH值等作为影响该区起沙过程的地表参数/变量。借助SPSS10.0软件系统中的典型判别分析 (CDA),对准噶尔南部沙尘天气高发的艾比湖地区和中发的古尔班通古特沙漠地表特征进行了有效判别。结果显示,广泛分布棕灰漠土和灰漠土,并且农用土地开垦强烈的艾比湖地区,影响地表稳定性的消极因素主要是土壤较高的pH、有机质含量及植被生态优势度。而以固定、半固定风沙土为主,内部少受人类高强度开发的古尔班通古特沙漠,地表良好的抗风蚀性主要得益于较高的植被盖度、植物群落的多样性和较粗的土壤质地。判别结果还显示,原属沙尘天气少发的克拉玛依农业开发区有相当面积的土地已具沙尘天气高发区的地表特征,从而对人类活动可能引发的灾害性环境问题提出警示。     

呼图壁河流域过去313 a春季平均最高气温序列及其特征分析

 根据采自天山北坡中部呼图壁河流域6个采点的树木年轮样本,研制出该流域的树木年轮年表。通过相关普查发现,树轮差值年表与春季（5—6月）平均最高气温存在显著的负相关,最高单相关系数为-0.505,且具有明确的树木生理学意义。用喀音萨依（t）,喀音萨依（t+1）和希热克久热特（t+1）3个树轮差值年表序列可较好地重建呼图壁河流域313 a来该时段平均最高气温变化,交叉检验表明重建结果稳定可靠。呼图壁河流域313 a来春季平均最高气温重建序列具有如下特征：①经历了7个偏暖阶段和6个偏冷阶段;②存在7~18 a、30 a明显的准周期变化;③在1886年发生过一次明显的突变。     

近51a山西大风与沙尘日数的时空分布及变化趋势

利用地面气象观测数据,以瞬时风速≥17.0m.s-1或风力≥8级的大风日数和沙尘天气发生日数为指标,分析了山西大风、沙尘天气的时空分布特征,沙尘天气的变化特点及趋势,并从现代气候变化、大气环流特征及大风日数变化等方面,初步探讨了沙尘天气日数变化的气候原因。分析结果表明,山西的沙尘暴、扬沙与大风日数具有同位相、一峰一谷的逐月变化特征,峰值均出现在4月,谷值均出现在8—9月。浮尘日数具有两峰两谷的逐月变化特征,主峰与主谷与大风出现的时间一致,次峰和次谷则分别出现在每年的12月和2月。大风日数的峰值分别是沙尘暴、扬沙日数峰值的8.39倍和2.31倍;大风日数的谷值分别是沙尘暴、扬沙日数谷值的83.3倍和18.98倍。沙尘暴、扬沙与大风日数均有北部多于南部的空间分布特征,浮尘则与大风相反具有南部多于北部的空间分布特征。山西的沙尘暴、扬沙总日数在20世纪90年代初期以后比50年代到70年代初期分别减少了84.9%和77.1%。多沙尘日数年大气环流的经向度较强,乌拉尔山高压脊偏强,东亚大槽位置偏西且加深,少沙尘日数年则相反。比较发现,沙尘暴、扬沙和大风日数的变化趋势有很好的一致性,线性相关系数分别达到0.80和0.82。这表明,山西沙尘暴和扬沙的变化趋势主要是随大风的变化而变化,高纬冷空气向南爆发的频数减少、势力偏弱、路径偏北导致山西风力条件的减弱是近51a沙尘暴、扬沙发生频数下降的主要原因。