河西走廊东部极端降水的时空分布及影响因子分析

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验法和和小波分析法,统计分析了河西走廊东部1961-2012年近52 a来暴雨日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部年平均暴雨日数为1.2 d·a-1,多为局地暴雨,暴雨日数时空分布差异大,从南向北、从东向西暴雨日数迅速递减,暴雨最多的地方出现在祁连山北坡迎风坡的古浪县。然而,年暴雨日数变化总体呈上升趋势,其线性倾向率为0.24次·（10 a）-1,年暴雨日数最多年代出现在21世纪00年代,出现15场次;最少的年代出现在20世纪80年代,仅为6场次;区域性暴雨出现最多年代、最少年代与区域性暴雨强度呈相反态势。暴雨日数受季风变化影响显著,出现时段集中在6～8月,占全年暴雨日数的90.3%。其中8月暴雨日数最多,占总次数的48.4%;一日中暴雨主要出现在白天。采用Mann-Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年暴雨日数增加从1963年开始,1985-2012年为显著增加,气候变暖使区域内极端降水出现次数增多。小波分析发现暴雨日数存在9 a和6 a周期。区域内年降水量与暴雨日的变化趋势相同,说明区域内极端降水日数增多导致了年降水量的增加。利用1983-2012年近32 a的NCEP再分析资料,将暴雨出现的高空环流形势归纳为副高西部西南气流型、河套阻塞高压型,大量级暴雨产生在高空河套阻塞高压型中;根据暴雨产生的物理机制,归纳总结出河西走廊东部暴雨产生的物理要素阈值。     

河西走廊东部沙尘暴气候特征及短时预报

沙尘暴是河西走廊东部多发的灾害天气之一。利用河西走廊东部5个气象站1961-2014年月沙尘暴资料,运用统计学方法分析了河西走廊东部沙尘暴日数的时空分布特征及变化趋势;选取1990-2009年逐日NCEP再分析资料,依据气流的南北配置对沙尘暴天气进行了环流分型;采用诊断方法、因子组合和日常的经验预报等方法对不同层次、不同物理量进行分析和计算,构建了具有经验性的预报因子库,利用线性相关、经验预报和最大靠近原则等诊断分析方法建立了沙尘暴诊断预报模式。结果表明:受天气系统、地形以及海拔等影响,低海拔地区沙尘暴日数多于高海拔地区。年、年代沙尘暴日数呈显著减少趋势,递减率为民勤 >凉州 >永昌 >古浪 >天祝。年沙尘暴日数的时间序列存在着5~6 a的准周期变化,北部年沙尘暴日数发生了突变,而南部没有发生突变。沙尘暴日数月变化也比较一致,峰值出现在4月,谷值出现在9-10月。 沙尘暴日数均为春季最多,秋季最少。沙尘暴的环流形势分为西北气流型、西南气流型和西风气流型。确定了各型沙尘暴的预报指标和阈值,诊断预报模式的预报准确率在73.3%以上,达到了较高的预报水平,填补了沙尘暴精细化预报的空白,可为沙尘暴的业务预报预警提供客观有效的指导产品。     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

河西走廊东部沙尘暴预报方法研究

利用我国沙尘暴多发区, 甘肃省河西走廊东部民勤、凉州区等五站近50a的气象资料, 详细分析了河西东部沙尘暴频繁发生的气象因素, 应用近20a的天气资料, 结合近50a的典型个例做出沙尘暴的长期、中期、短期和短时预报预警系统。研究结果表明: 长期预报取决于冬春季气温、降水量和大风日数; 中期依靠使用国内外数值预报产品; 短期与大气环流条件、分型指标有关; 短时临近预报与高空大风形势、地面上游有无大风沙尘暴天气有关。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

近60 a河西走廊极端气温的变化特征分析

选取河西走廊具有代表性的11个气象站1953年1月～2013年2月逐月极端最高、最低气温观测资料,运用趋势拟合、小波分析和Mann-Kendall方法,对近60 a来河西走廊年、季极端气温进行了趋势拟合,分析了年和季节的变化规律,并对其时间序列进行了小波及突变分析。结果表明：近60 a来、季极端最高和最低气温都是增高的。极端最低气温的增温幅度明显高于极端最高气温,且秋、冬季极端最高、最低气温增温最强。年极端最高气温演变呈现为二次曲线;年极端最低气温线性递增趋势显著0.337 ℃·（10 a）^-1。年、季极端最高、最低气温空间分布存在差异,夏季最炎热的地区分布在安敦盆地和民勤等与沙漠接壤的地域,偏暖时段更容易出现极端最高气温的极值,冬季最寒冷的地区位于马鬃山区。年极端最高气温存在着5 a左右的主周期性变化,50～60 a超长周期尺度较为明显;夏季极端最高气温的周期变化与年极端最高气温的周期变化有相似之处。年极端最低气温的变化表现为3 a、6～8 a、10～12 a周期和50～60 a超长周期尺度;冬季还存在40 a超长周期尺度。年极端最高气温暖突变出现在1996年,夏季极端最高气温暖突变出现在2006年;年极端最低气温暖突变出现在1993年;冬季极端最低气温暖突变出现在1977年。     

西北东部极端降水事件及异常旱涝季节变化倾向

利用西北地区东部100个气象观测站1960\_2000年逐日降水资料,对降水、极端降水事件及异常旱涝区域面积的季节变化倾向进行了分析。结果表明:春、秋、冬季,虽然极端降水事件频次的变率小于降水距平百分率的变率,但两者的变化趋势一致,春、秋季呈上升趋势,冬季呈下降趋势,表明极端降水事件出现的多与少,基本决定了季节降水趋势的变化;夏季,暴雨出现的多与少不能完全决定夏季降水量的趋势,而大雨频次的变化趋势与降水距平百分率的变化趋势一致,略呈上升趋势。夏季降水异常偏少的区域面积呈减少趋势,表明干旱发生的区域面积缩小了;秋季降水异常偏少的区域面积从20世纪80年代中期开始明显的扩大,表明干旱发生的区域面积增大了;春、冬季,降水异常偏多、偏少的区域面积是对称变化的,即降水异常偏多的区域面积增多,则异常偏少的区域面积减少;反之亦然。     

河西走廊干旱区气溶胶粒子光吸收特征

利用2008年4-6月在张掖气候观象台的黑碳仪观测资料,结合同时期的PM10浓度和气象要素观测结果,分析了河西走廊干旱区的气溶胶吸收系数变化特征。讨论了气溶胶总体特征、日变化特征、局地风对吸收性气溶胶的输送以及沙尘天气下气溶胶吸收系数变化特征,并估算了沙尘气溶胶的质量吸收系数。结果表明,观测期间气溶胶吸收系数（532 nm）的平均值（标准差）为11.9 Mm-1（10.1 Mm-1）。一日内气溶胶吸收系数有明显的日变化,早（08:00）晚（21:00）有两个峰值,且夜间的气溶胶吸收系数值较白天要高。风向的昼夜转换是影响气溶胶吸收系数日变化的一个重要原因。沙尘气溶胶也有一定的吸收性,其质量吸收系数估算为0.016 m2·g-1。     

“三北”防护林建设以来河西走廊林地变化的遥感监测

为了对中国\!三北\"防护林工程重点建设区河西走廊的防风固沙林工程建设成效进行客观评估,选取4期Landsat MSS、TM/ETM数据,在GIS技术支持下对1978-2007年期间面状林地的动态进行遥感监测。监测结果表明,整个研究区林地面积呈先下降后上升趋势,表现为1978-1990年林地面积明显减少,1990-2000年林地面积大幅度上升,2000-2007年林地呈缓慢上升状态;在不同空间范围内,山区各县林地变化较为缓和,平原区各县林地变化较为明显。在此基础上,分析不同林地变化特征,得出人为因素是本地区林地变化的主要原因。     

河西走廊草地荒漠化动态及驱动因素

草地荒漠化是河西走廊面临的主要生态问题。探究河西走廊草地荒漠化的现状与变化,是维持地区生态安全、确保经济社会健康稳定发展的关键。本研究以2009、2014、2019年全国荒漠化监测数据为基础,结合同时期的气象和年鉴数据,利用趋势分析、灰色关联及结构方程模型等方法,分析了河西走廊草地荒漠化的动态变化规律,在此基础上,量化了驱动草地荒漠化的因素。结果表明:(1)河西走廊草地荒漠化威胁持续存在,2019年,荒漠化草地面积为371.93万hm²,占河西走廊草地总面积的43.7%,荒漠化程度以中度为主,占比为65.58%。(2)2009—2019年,荒漠化草地面积减少134.68万hm²,草地荒漠化得到有效遏制。根据草地荒漠化程度综合性评价指数,除金昌市外,酒泉市、嘉峪关市、张掖市和武威市草地荒漠化呈逆转趋势。(3)驱动草地荒漠化动态变化的各类因素中,年降水量增加有助于荒漠化逆转,年均气温、农作物播种面积、大牲畜存栏数、常住人口数与草地荒漠化呈正相关,其中常住人口数通过影响农作物播种面积间接导致草地荒漠化加剧。     

近31 a河西走廊地区深层地温变化及突变分析

根据河西走廊地区深层地温观测时间最长、资料完整的酒泉、张掖及武威3个地面气象站1980年1月～2011年2月的逐月80、160、320 cm地温资料,运用线性拟合、滑动平均和Mann-Kendall方法进行趋势和突变分析。研究表明：近31 a来河西走廊地区80、160、320 cm深层地温均呈显著的波动上升趋势,其中各深层地温夏季增温速率最大,春季次之,冬季最小,各季各深层地温均发生了暖突变。各深层地温年时间序列中存在3 a波动周期,且表现为前期冷,后期暖的演变趋势,线性增温速率显著,80 cm地温增温速率0.55 ℃/10 a,暖突变出现在1994年;160 cm地温增温速率0.59 ℃/10 a,暖突变出现在1995年;320 cm地温增温速率0.60 ℃/10 a,暖突变出现在1996年。说明年深层地温随着深度的增加,暖突变出现时间存在滞后现象。气温对深层地温的影响作用明显,深层地温受气温升高的影响也呈升高趋势。但随着深度的增加气温与地温的相关性略有降低,这是由于深层地温的变化存在滞后性所致。     

河西走廊村民关联的空间格局及影响因素分析

为深入研究村民关联的空间格局及影响因素,利用河西走廊15个县（市、区）的调查数据,采用模糊综合评判法测算村民关联的水平,运用探索性空间数据分析（ESDA）法测评村民关联的空间格局与区域差异,并运用地理加权回归（GWR）模型分析村民关联的影响因素。研究表明：（1）河西走廊地区村民关联水平普遍较低,空间格局差异明显,存在显著的正的空间自相关性。（2）河西走廊村民关联具有“点-带-团”状结构特征。村民关联水平较高的县级单元主要处于石羊河流域,形成了分值较高的聚集“点”;村民关联较低的疏勒河流域的敦煌市、玉门市、瓜州县形成了低值分布“带”;张掖市、酒泉市所辖县形成了村民关联低值“团”。（3）村内因子和村间因子与村民关联都呈显著的正相关关系,空间分异特征明显。村内影响因子的回归系数在空间上从西北向东南方向呈现逐渐递增的趋势,而村间因子形成了河西走廊东部和西部的高值聚集中心,呈现出空间地域上“两头高中间低”的“哑铃”结构。剖析村民关联空间格局及影响因素的内在机理,为促进农地制度有效合理变革进而提高农地利用效率,提出保护农地权益的合理化建议提供理论依据和方法参考。     

河西走廊罕见强沙尘天气传输及其过程持续特征

2021年3月15—19日河西走廊出现了近10 a范围最广、持续时间最长的罕见强沙尘天气过程。利用MICAPS常规气象观测资料以及物理量场资料,从天气气候成因、环流形势演变、物理量诊断等方面分析了此次强沙尘天气的传输及过程持续特征。结果表明：（1）2021年3月14日受强烈发展的蒙古低压槽影响,蒙古国南部及内蒙古中西部爆发了强沙尘暴,前期蒙古国及中国北方异常增暖是导致沙尘暴爆发的诱因之一。（2）受高空贝加尔湖深厚低压槽后西北气流引导冷空气东移南下、高空急流动量下传、配合地面冷锋过境共同影响,蒙古国中西部高低空的沙尘粒子被输送到河西走廊,造成河西走廊15日凌晨到上午出现局地强沙尘暴和扬沙天气。（3）强沙尘暴出现后,700 hPa、850 hPa及近地面内蒙古、华北、宁夏及陕西一带盛行偏东气流将蒙古国及内蒙古的沙尘输送到了河西走廊,造成河西走廊15日下午至19日出现浮尘天气。（4）沙尘天气维持期间,地面冷高压移速缓慢,河西走廊位于地面冷高压后部,地面风速和湿度较小,不利于沙尘的沉降和水平扩散;河西走廊上空盛行下气沉流、逆温层深厚、大气干燥及层结稳定,不利于低层沙尘的垂直扩散和沉降,对沙尘的...     

河西走廊春季透雨日期的变化特征

利用甘肃河西走廊25个测站1971-2007年降水资料,采用EOF、REOF、波谱分析方法,对春季第一场透雨日期的空间特征、时间变化规律进行了诊断分析.结果表明:甘肃河西走廊春季透雨日期在空间场上具有较好的一致性,其第一主分量方差贡献占总体方差的36%.但不同地理条件下透雨日期有所差异,大致可划分为3个区,东南部早,西...     

河西走廊沙区沙面稳定性指标的观测研究

民勤、武威-古浪、临泽3个沙区9个指标的研究结果表明,沙面稳定性主要与植被盖度、≤0.074mm细沙土含量、0.3~0.1mm中细沙含量及>0.5mm粗沙含量有关;0.3~0.1mm的中细沙是沙面中最不稳定的因素,≤0.074mm细沙土主要为粘土成分。沙面稳定及活化的组合作用主要是以细沙土与植被盖度为代表的固化作用和以细沙土为代表的固化作用以及以0.3~0.1mm中细沙为代表的活化作用;临泽、武威-古浪沙区较民勤沙区不易固定的原因主要是活动性大的中细沙显著多于粗沙;于降水前在沙面上施撒粘土可大面积固定沙丘,尤其在水分条件限制造林密度不易过大或造林难以成活的重沙害区是一种有效的固沙措施。     

河西走廊沙产业效益评价初探

选择甘肃河西走廊为研究区域,回顾了河西走廊发展沙产业的历程和采取的对策,探讨了沙产业效益评价的理论基础(包括评价指标体系建立的原则、评价步骤、评价方法以及指标体系的选择),进而对沙产业实施后的生态效益、经济效益、社会效益的评价进行了尝试研究,并将沙产业生态效益评价分为土地资源评价、荒漠化状况评价、植被资源评价、生态系统评价、气象与气候因子评价、地形地貌评价6类。并以有年金龙有限责任公司和甘肃三鑫农林科技有限公司为例,分析了河西走廊及相关企业发展沙产业后取得的效益。还提出沙产业效益评价应同沙产业理论和实践一同作为今后研究的重点。