广东雾霾天气能见度时空特征分析——年际年代际变化

利用1980-2003年广东省22个地面气象观测站24 a的气象观测资料,采用经验正交函数分解(EOF)和连续功率谱分析方法,分析广东省雾霾天气下能见度的时空分布特征.结果发现,广东地区雾霾天气能见度的年际年代际变化主要表现在EOF的前2个主模态,方差贡献分别占17.4%和11.8%.其中第1主模态的空间场与广东省自然地理区划基本对应,其时间序列反映的主要是雾霾天气下能见度的年代际变化.在1992年前后由正向负的逐渐减小可能与上世纪90年代以后广东地区经济活动的明显增强有关;第2主模态的空间场反映出广东地区能见度时空变化一致性的特点,其时间序列具有显著的准2 a、4 a和8 a振荡周期,所反映的主要是雾霾天气能见度的年际变化,可能与大尺度季风区对ENSO年际变化信号的响应有关.     

南极长城站能见度变化分析

利用南极长城站1986—2012年能见度人工观测资料,分析了能见度的变化特征和趋势。结果显示,高于10 km能见度出现频率为61.0%,低于1 km的频率为8.0%。11—3月能见度较好,6—10月能见度较差;海雾和降水是夏季能见度降低的主要原因,冬季则主要归因于频繁的降雪、吹雪或雪暴等灾害性天气。10 km能见度发生频数有显著减小倾向,10 km能见度呈上升趋势,且冬季的上升速度最快,大雾、吹雪和降雪减少是主导冬季能见度升高趋势的重要因素。长城站能见度显著的天气尺度周期为2.1—8.3 d,年际变化周期为2 a、4.1 a和6.9—8.2 a,又以4.1 a最为显著。2012年开展的能见度自动观测实验表明,20 km范围内的自动观测精度较高,适用于长城站的连续监测。     

佛山市近30年来能见度变化趋势的分析

本文分析了近30年来各季能见度≤4或10km出现时数的变化趋势。结果表明,佛山市能见度呈加速恶化的趋势。能见度的变化趋势与相对湿度关系不大,但与地面风向却有明显的关系。     

雾霾天气对高校学生旅游意向影响

为深入研究雾霾天气对高校学生旅游出行意向的影响程度,采取问卷调查法对河南省不同地区的17所高校学生进行问卷调查,从旅游动机、出行前决策、旅游目的地体验、游客忠诚度四个维度选取具有代表性的问题,以描述性统计分析的方法进行探究。结果表明,雾霾天气对河南省高校学生的旅游动机、出行前决策、旅游目的地体验和游客忠诚度四个方面均有显著影响,并从政府、旅游企业、大学生自身等3个角度提出了解决方法:政府应大力推广清洁能源、给予旅游业重点扶持、改善各景区公共交通状况,旅游企业应建立常态化的空气质量检测与播报、增加景区内植被覆盖率、增加室内旅游休闲项目,大学生自身应合理安排出游时间、及时做好防护、多使用公共交通。     

多时间尺度温度-植被指数特征空间旱情监测的差异性

采用2011年5月28日MODIS多时间尺度数据产品和土壤相对含水量RSM数据,对河北省多时间尺度Ts-EVI特征空间旱情遥感监测的差异性进行了研究,结果表明：① 多时间尺度Ts-EVI特征空间的TVDI与土壤表层RSM具有较高的相关性,1 d尺度Ts和1 d、8 d尺度EVI构建的RSM-TVDI决定系数较高,8 d尺度的Ts和8 d、16 d尺度EVI的RSM-TVDI决定系数较低。② 多时间尺度Ts-EVI特征空间的旱情监测结果在空间分布上具有较好的一致性,但其面积存在一定的差异;旱情监测应用中Ts-EVI特征空间构建应首选1 d时间尺度的Ts和EVI,其次是1 d尺度的Ts和8 d尺度的EVI,再次为8 d尺度的Ts和8 d尺度的EVI。     

银川市雾霾天气的气象条件分析及概念模型建立

利用银川气象站1981-2013年逐时地面气象资料及探空资料,统计分析了不同季节影响大气扩散能力的静小风频率、逆温厚度强度、混合层高度等的差异。结果表明：雾主要出现在傍晚～夜间～第二天上午12：00之前,高峰期出现在07：00～09：00;霾主要出现在08：00～14：00,11：00前后最多,其他时间段相对较少;1981-1995年间,霾日数呈明显的下降趋势,1996年后呈明显的上升趋势,2013年达高峰。秋冬季是一年中浓雾-强浓雾及重度霾的多发季节,特别是夜间出现浓雾和强浓雾时,对应混合层高度均≤150 m,占比达100%;有霾出现时,污染潜在等级以2级为主,混合层高度在150< H≤ 350之间的占比达75%。小风条件下出现轻中度霾的概率比静风大,静风条件下出现重度霾的概率比小风大。雾霾天气时,大气稳定度以中性（D类）为主,其次是较稳定类（E类）。     

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。     

半干旱草原型流域不同时间尺度降水特征分析

基于锡林浩特气象站1960-2015年逐日降水数据,运用M-K法、R/S 法和Morlet 小波法,分析了半干旱草原型流域--锡林河流域近56a不同时间尺度下降水趋势及突变特征、未来变化趋势、降水周期规律的变化情况。结果表明：近56a来锡林河流域年降水量呈下降的趋势,在1974、1980、1989年和1998年发生过4次突变,存在28a的主周期变化。夏季降水特征和年降水特征基本一致,冬季降水量呈显著上升的趋势。汛期8月份降水量呈显著下降的趋势,并在1998年左右发生突变,降水第一主周期在12a处,非汛期11和12月份降水量都呈显著上升的趋势,其中,12月份降水在2000 年左右发生显著突变,这两个月份降水的第一主周期分别是30a和9a。不同时间尺度下降水序列的Hurst指数均>0.5,说明流域降水趋势具有持续性,未来降水趋势与过去保持一致。     

渔子溪流域水文过程影响因素的特征时间尺度分析

采用渔子溪流域三期遥感影像(1986、1994和2002年)获取该区域的土地利用/覆被资料,并结合实际调查数据、采用斑块驱动模型模拟得到该流域1986~2004年间逐年土地利用变化数据;然后根据该模拟数据以及渔子溪流域不同时间尺度的气象和径流资料,采用逐步线性回归和多元非线性回归方法,对渔子溪流域不同时间尺度下降雨-土地利用-径流系统及其内部各元素之间的关系进行了统计分析,结果表明:(1)不同时间尺度下径流量与降雨量的相关关系具有明显差别,土地利用变化对降雨-径流关系有重要影响,在年尺度上,降雨量对径流量的影响要大于气温对径流的影响,而在月尺度上则相反。(2)不同时间尺度下非线性回归的模拟误差要比线性模拟误差下降1.18%~23.8%,且不同影响因子在不同时间尺度上的非线性程度各不相同。     

基于小波分析的汾河河津站径流与输沙的多时间尺度特征

基于汾河流域19个气象台站1959~2005年的月均降水量、河津站的径流量和输沙量资料,借助小波分析方法研究了降水、径流与输沙序列的多时间尺度特征及它们的耦合关系。结果表明:降水、径流与输沙量具有2~4a、14~18 a左右2个不同尺度的周期变化,且三者的主周期基本一致,即3 a和16 a;3 a尺度上,3个要素曲线的正、负位相交替频繁,突变点较多,且曲线变化除个别时段发生紊乱外基本上保持同步性;16 a尺度上,突变点较少,3条曲线的正、负位相交替相应减少且出现不同步现象。降水、径流与输沙量曲线发生趋势变化及出现不同步现象的原因包括自然因素和人类活动,而后者是其主要影响因素。     

华东雾和霾日数的变化特征及成因分析

基于华东449个气象站点1961-2007年的雾、霾、气温和露点温度数据、1980和2005年土地利用数据及2000-2007年MODIS气溶胶光学厚度数据,利用气候统计诊断、遥感和地理信息系统技术分析了华东雾、霾日数的气候变化特征及成因,结果表明:1961-2007年期间,华东雾日数在全年及四季都呈现出先增多后减少的年际变化特征,霾日数在全年及四季则呈现出逐渐增多的年际变化特征。在1961-1980年和1981-2007年期间,华东多数地区的雾日数分别呈现出增多和减少的变化趋势,霾日数则在两个时期都表现为增多趋势。华东雾日数和霾日数的变化特征与我国已有的研究结果一致,气象条件的变化、区域城市化和土地利用变化以及大气污染物排放量增加所导致的气温升高和城市热岛效应增强、空气湿度和风速降低、气溶胶光学厚度增加等是华东雾和霾出现频率变化的主要原因。     

中国东部海陆热力差异与华南冬季雾霾的气候学关联

根据中国东部冬季海陆热力分异和耦合作用关系,构建了纬向海陆热力差异指标。从大气环流和降水角度,揭示了局地海陆热力差异对中国东部相对湿度变化的影响。基于此,探讨了局地海陆热力差异与华南地区冬季雾霾形成、转化和趋势变化的气候学关联。结果表明：冬季海陆热力对比显著的耦合区位于华南地区和菲律宾海东部海域,形成的局地海陆热力差异具有约17 a左右的年代际变化,20世纪80年代初其由强转弱的趋势突变明显。局地海陆热力差异增强时,华南地区冬季东北风异常加强,由东中国海（渤海、黄海和东海）及日本海向华南地区的水汽输送和降水也呈现增强趋势,这有利于华南地区相对湿度的异常增加。受局地海陆热力差异调控,华南地区偏湿期和偏干期约以17 a的周期交替出现。20世纪80年代之前的偏湿期,华南地区雾日条件湿度基本保持不变,之后环境相对湿度逐渐降低,引起雾日偏少。由于华南地区本底（平均）相对湿度更利于霾的形成,在污染物排放或迁移累积增强的情形下,相对湿度的降低抑制霾向雾的转化,使得雾日持续减少,而霾日趋于增加,特别在21世纪初的偏干峰值期霾日增加速率达到最高。21世纪20年代华南地区相继进入偏干期,气候变暖导致饱和比湿加大,未来霾天气趋多趋强、持续时间长等极端特性和高危险性特点将更为突显。     

基于EMD的我国经济增长波动多尺度分析

经验模态分解(EMD)方法是一种新的处理非平稳、非线性数据序列的方法,能够分解出研究对象在不同尺度上的波动信息。该文对1953年以来我国经济增长率进行了EMD分解及相应分析。结果显示:1)我国经济增长存在多尺度的周期性波动,与西方经济学中的4种周期基本一致。2)根据各IMF分量的波动变化趋势及其绝对值贡献率的走势分析可以得出,我国经济在未来一段时间内仍将保持高速增长态势。3)我国三大地区均已进入高速增长时期,中西部地区将在未来我国经济增长中扮演越来越重要的角色。     

兰州市冬季霾的统计预报研究

 利用污染扩散方程,在分析了能见度与空气污染浓度之间关系的基础上,建立了兰州市冬季霾的统计预报模型。此预报模型既考虑了污染物排放量和污染浓度的作用,又考虑了气象条件的影响。利用兰州市2003—2008年冬季的能见度资料和同期兰州气象站的地面气象要素、天气形势和T213数值产品,分析了霾的出现与气象条件的定量关系,发现哈密、敦煌、酒泉3站平均海平面气压与兰州市之间气压差增大或是兰州附近的气压梯度增加时,有利于空气污染物的扩散,发生霾的可能性较低;反之,容易出现霾。此外,通过逐步回归,最终确定了冬季兰州市霾的24 h预报方程。使用2009年数据进行试预报检验,结果表明,此预报方法方便实用,具有较好的预报能力,可以用于兰州市霾的预报业务。     

土地质量的空间变异与尺度效应研究进展

土地质量能体现自然因素与人类活动对土地的影响，直接关系着环境改善与土地持续利用。20世纪80年代以来，人口增长与经济发展对土地资源的压力越来越大，并导致了不同程度的土地质量退化，人们越来越关注土地质量的提高及其管理。深入认识不同尺度土地质量空间变化与发展对土地质量的提高与管理具有重要意义。本文首先介绍了土地质量和尺度的概念及其特征，阐述了空间变异的研究方法，重点综述了土地质量的空间变异与尺度效应研究进展，并提出了土地质量空间变异及其相关研究的发展趋势，以期对我国土地质量的研究和实现土地资源可持续利用有所启迪。     

中小比例尺风洞模拟理论的研究与应用综述

围绕中小比例尺模型的划分、理论依据、精度范围、粗糙度增强与变形技术,综述近50年来风洞模拟中的理论研究与应用。阐述了各类主要的中小比例尺模型模拟中,基于雷诺数无关的原则,采用传统的表面粗糙度增强技术、高精度数字化地形雕刻技术以及变形比例尺技术,在污染物扩散、风资源评价、风力侵蚀与沉积、森林火风险预报等方面的应用。由于变形比例尺理论的薄弱,研究结果存在许多争议。中小比例尺风洞模拟涉及空间流场的时空概括与转换,未来应加强该领域的深入研究。     

Entropy Analysis of Multiple Scale Causality and Qualitative Causal Shifts in Spatial Systems*

Spatial systems are typically characterized by multiple controlling factors and processes operating at different spatial and temporal scales (multiple scale causality [MSC]). An entropy decomposition‐based approach to MSC is presented here in two contexts. First, given maps or distributions of an observed phenomenon at two or more scales, the contribution at more local or global (relative to the primary scale of observation) controls to the observed entropy can be estimated. Second, a theoretical treatment of the entropy decomposition equations shows that as the range of scale is increased by broadening or narrowing resolutions or by incorporating more controls, the influence of larger or smaller‐scale influences not only changes, but may change qualitatively, e.g., in terms of having positive (entropy‐increasing) or negative (information‐increasing) effects. Such qualitative causal shifts have implications for efforts to use any single causal explanation across the molecular to planetary spatial and instantaneous to geological range of scales relevant to physical geography. The entropy decomposition method is illustrated with an application to soil landscapes in the Ouachita Mountains, Arkansas.     

Measurement and Comparison of Urban Haze Governance Level and Efficiency based on the DPSIR Model: A Case Study of 31 Cities in North China

In the decisive stage of developing of a moderately prosperous society in all aspects, hazy weather has become a major obstacle to the further advancement of China. Therefore, improving the level and efficiency of haze governance has become essential. Based on the DPSIR model, this paper builds a haze governance level and efficiency index system using the entropy method and the super-efficiency data envelope-analysis (DEA) model to analyze the data for 31 cities in North China from 2007 to 2016. From the aspects of spatial differences and influence factors influencing the comparative analysis, the results are as follows. (1) During the investigation period, the level and efficiency of city haze governance in North China showed a trend of fluctuation and decline, with obvious stages in their characteristics. Haze governance efficiency is much higher than its level, and its mean value reaches the DEA level which indicates that it is effective. (2) A significant regional gradient difference occurs between these two aspects. The haze governance level presents a convex distribution pattern of “east low-middle high-west low”, while the haze governance efficiency presents a concave distribution pattern of “east high-middle low-west high”. (3) The regression results show that economic growth has a negative effect on both haze governance level and efficiency. By contrast, the industrial structure has a positive effect on haze governance level and efficiency, but the significance of its effect on these two is different. On this basis, policy suggestions are proposed for improving the level and efficiency of haze governance in various cities in North China.     

基于SMOS的黄土高原区域尺度表层土壤水分时空变化

用SMOS土壤水分数据、MODIS植被指数数据和TRMM月降水数据,通过对黄土高原区域尺度表层土壤水分含量时空变化的研究,对表层土壤水分的时空变化特征及其对降水的响应进行了分析。结果表明：黄土高原表层土壤水分空间分布主要表现为西部和东北部低、东南部较高。青海石质高山区及山西西南部等区域土壤水分含量与整个区域存在差异。黄土高原西部与河套平原部分区域表层土壤水分含量季节性变化较大。在不同降水条件下,土壤水分含量与降水量相关性呈显著差异。