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.     

气候变化对中国内陆干旱区山区融雪径流的影响

气候变化对中纬度山区积雪具有极强的影响, 同时雪盖时空变化和融雪径流的波动被认为是气候变化的指示器. 本研究选择祁连山黑河流域作为中国西北地区山区积雪流域的典型区域, 分析了自1956~2001年近40余年以来气温、降水、累计降雪变化的状况和特点以及春季融雪径流的波动趋势. 结果表明: 黑河上游山区积雪流域的气候变化主要表现在年平均气温的缓慢上升而年降水基本平稳, 累积降雪量也处于波动变化之中. 年内气温的上升幅度以1~2月份比较强烈而其他月份气温上升幅度较小. 利用基于度-日因子算法的融雪径流模型SRM(Snowmelt Runoff Model)模拟气温上升框架下的融雪径流变化情势结果表明山区积雪流域融雪期在时间上的前移, 同时春季融雪径流量呈显著增加趋势且受径流周期变化控制.     

气候变化对生态环境的影响

从气候特点、地形特征、生态环境变化等方面,对凉城县50年气象资料进行分析。结果表明:温度呈递增状态,降水呈递减状态,大风逐年呈递减状态。由于气候的变化和人类活动的影响下使生态环境遭到极大的破坏,所以改善生态环境,对凉城县气候的影响起到了积极的作用。     

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.     

海洋表面盐度与海洋环流和气候变化的关系

依据Argo的海洋盐度观测及降水、蒸发、海面高度等数据分析了全球海洋表层盐度的平均态和低频变化特征及其与海洋环流和气候变化的关系,并结合前人成果对海洋盐度的研究进行了回顾和展望.蒸发减降水在最低阶上决定了海洋表层盐度的分布,海洋环流动力过程在大部分海域调整了海洋表层盐度的空间结构,并影响了海洋表层盐度的低频变率.全球变暖的情况下,海洋表层盐度表现为盐度高的地方会变得更高、盐度低的地方会变得更低,表征为整个水循环系统的加强.在最近20年全球变暖停滞期,海表盐度变化与全球变暖的趋势不同,更多地体现了对气候系统的年代际及多年代际振荡的响应,此阶段对应着Walker环流加强;西太平洋和东南印度洋海表盐度的反向变化揭示了跨海盆尺度海洋动力过程的重要性,海洋Rossby波和印尼贯穿流的共同作用使得东南印度洋海表盐度显著降低;在东南太平洋和北大西洋更多地体现了全球变暖下的海表盐度单调升高或降低的响应.期待未来的盐度卫星能够提供更高时空分辨率的盐度数据,这将和Argo观测一起,拓展我们在中尺度动力学、区域海洋学以及气候变化等方面的认知.     

西北干旱区内陆河流域出山径流变化趋势对气候变化响应模型

将HBV径流模型进行改进 ,使之适合于中国西北干旱区内陆河山区流域的特征及径流形成过程 ,从而建立了用以模拟出山月径流量对气候变化响应的模型 .以河西走廊黑河山区流域为例 ,对不同的年平均气温和年降水量的变化趋势条件下出山径流的响应进行了模拟计算 .结果表明 ,如到 2 0 30年气温升高 0 .5℃ ,降水保持不变 ,5月和 1 0月的径流量将增加 ,这表明积雪融水对河流的补给将增加 ,但 7月和8月由于蒸发量的增加将使径流量有所减少 ,致使年径流量将减少 4% .如降水保持不变 ,气温升高 1℃时 ,除 5 ,6月份径流量有所增加外 ,7,8月份的径流量将减少较多 ,而年径流量将减少 7.1 1 % .若气温保持不变 ,降水量增加 1 0 % ,径流量将增加5 2 7% ;降水量增加 2 0 % ,径流量将增加 1 2 .35 % .当气温升高 0 .5℃ ,降水增加 1 0 %时 ,径流量仅增加 1 .6 2 % .     

陆面蒸散对气候变化的影响

利用含有较真实的陆面过程的GOALS/LASG陆气耦合模式, 分别进行亚洲/北美洲陆面蒸散的敏感性试验来研究陆地与大气环流的相互作用. 模拟结果表明：模式气候对地表蒸散的变化是极其敏感的. 尤其是亚洲地表蒸散的变化将引起极为显著的气候效应, 若地表无蒸散将使气候在一定程度上变暖变干; 此外, 陆面蒸散的异常还通过季风降水的变化和 β 效应进一步影响副热带高压的形成和变异; 进而造成北半球甚至全球大气环流发生显著变化. 因此, 除了传统观点使人们很重视副热带高压活动对我国东部大陆夏季降水的影响以外, 陆面蒸散的异常通过季风降水的变化也会对副热带高压的活动产生明显影响. 由此, 夏季陆面蒸散及其水汽相变所致的大气内热源的变化是影响天气和气候的一个重要外强迫.     

干旱区绿洲滴灌对土壤盐碱化的长期影响

干旱区绿洲长期滴灌是否会造成农田土壤积盐,事关干旱区绿洲农业的可持续发展,是学术界和生产管理部门严重关切的问题.玛纳斯河绿洲在新疆最早开展滴灌应用.本文在玛纳斯河绿洲范围内通过大量调查土壤剖面盐分和滴灌历史来回答上述问题.共调查了235个土壤剖面,深度一般为200 cm,最浅100 cm,利用其中已知滴灌年数的52个剖面数据分析滴灌对土壤盐碱化的长期影响,分为滴灌初始为耕地和荒地种情况.结果表明:新疆玛纳斯河绿洲荒地0~200 cm土层平均含盐量17.23 g kg-1,漫灌耕地平均含盐量0.59 gkg-1;农田滴灌对土壤脱盐与积盐影响并存;原荒地基础上进行滴灌,土壤呈脱盐趋势,土壤含盐量呈幂函数曲线下降,最长12年滴灌历史的多点不同滴灌年数地块含盐量平均值为6.38 g kg-1,总体仍然处于脱盐过程中;原耕地基础上长期滴灌,土壤呈积盐趋势,土层平均含盐量年均增长0.22 g kg-1,最长10年滴灌历史的多点不同滴灌年数田块平均含盐量增长为2.36 g kg-1,土壤含盐量增长趋于危害棉花生长、影响产量的临界值.干旱区绿洲长期滴灌将造成土壤积盐,应该引起科学研究和灌溉管理的高度重视;在节水灌溉过程中保证盐分淋洗用水是减缓滴灌农田土壤积盐必需的措施.     

半干旱区关键地表参数的估算及其对地气通量模拟的改进

陆面过程模式中有关土壤水热传输、植被冠层和空气动力学等过程的关键参数的不确定性严重制约着地表-大气相互作用模拟能力的提高.本文利用架设在我国吉林通榆和甘肃榆中典型半干旱区陆-气相互作用野外试验站的观测资料,结合大气边界层理论,利用多种方法系统估算了上述试验站地表空气动力学粗糙度(z0m)以及热传输附加阻尼(?B?1)的量值.结果表明,z0m在半干旱区具有明显的季节变化和年际变化特征,且在植被低矮的下垫面与现行通用的陆面模式中的默认值相差较大;而?B?1的日变化和季节变化特征明显.将修正后的z0m和?B?1参数化方案引入陆面过程模式,发现能够明显改善模式对于半干旱区地表感热通量的模拟能力.这些结果说明有必要进一步结合半干旱区的野外观测试验对陆面模式在该地区的缺省参数设置进行更广泛的评估,而基于外场观测试验和大气边界层理论估算的关键地表参数对于改进陆气相互作用的模拟体现出较大的应用潜力.     

中国东北半干旱区能量水分循环的同化模拟

使用地球观测系统的中分辨率成像光谱仪（EOS．MODIS）提供的归一化植被指数（NDVI）产品估算植被覆盖度和航天飞机雷达地形测绘任务（SRTM）制成的数字高程模型（DEM）数据遥感产品替换WRF模式默认的植被覆盖度和地形高度,并且利用WRF模式及其先进的三维变分同化系统（WRF．3DVar）循环同化东北半干旱区自动气象站近地面气象要素,对东北半干旱区的温度场、湿度场、风场和能量场的结构及其日变化特征进行了较为细致的模拟研究．通过4组数值模拟试验分别探讨了同化气象要素与改变模式地表参数引起的不同下垫面潜热、感热的分配关系和降水、土壤湿度变化弓f起的地表能量通量模拟效果,并利用通榆站、奈曼站、锦州站、和密云站2009年6-8月的通量观测资料与模拟结果对比检验．结果表明,WRF模式能够较好地模拟出东北半干旱区夏季的近地面温度、风向、净辐射、感热和潜热等要素的变化特征及日变化规律．同化试验（Case2）模拟的近地面气温、相对湿度、风速相比控制性试验（Case1）有所改善;陆面参数试验（Case3）和集合试验（Case4）改善了感热和地表热通量的模拟．WRF模式能较好地模拟出下垫面土壤湿度随时间变化的规律,集合试验（Case4）土壤湿度模拟结果与4个通量站观测值相比无太大差别,但降水的模拟有待改善．本研究利用卫星遥感资料改善模式下垫面陆面参数,利用气象资料同化改善近地面大气要素模拟精度,这是将各种不同空间和时间尺度的多源数据与数值模拟融合的有益尝试．此研究生成的东北地区资料同化数据集可用于气候变化、干旱监测等方面,对深入了解半干旱区气候的形成和维持机理具有重要的意义．     

气候变化对沅江流域径流影响研究

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文在水量平衡基础上,建立考虑气象要素和地形变化的月水文模型,利用实测径流资料对模型在时空尺度上进行验证.利用全球气候模型(GCMs)预测的未来气候变化情形,对处于湿润区的沅江流域径流过程进行预测.分析结果表明,该区域径流过程对降雨和气温变化十分敏感.根据英国Hadcm2模型对本世纪中叶气候变化预测结果,沅江流域未来年降雨量减少0.43%气温升高1.55℃,丰水期降雨增加,而枯水期将有较大幅度减少.年径流量相应减少6.8%,丰水期径流量增大11%,枯水期径流减少47%,不利于防洪和水资源开发利用.     

气候变化对中亚五国粮食安全的影响

随着全球气候变暖趋势的逐渐加剧,气候变化对粮食安全造成的影响引发社会各界广泛关注.中亚国家深处亚洲内陆,生态环境脆弱,农业技术较低,面临着严峻的气候变化威胁.基于1990～2019年中亚五国的面板数据,构建了C-D-C模型,研究气候变化对该区粮食安全的影响,并预测未来发展趋势.研究发现,过去30年中亚五国粮食安全水平整体呈上升趋势,其中哈萨克斯坦粮食安全指数较高,而塔吉克斯坦粮食安全水平较低.年均温和年降水对五国的粮食安全影响存在倒U型关系,其中对哈萨克斯坦粮食安全的积极影响最大;极端高温和极端低温对中亚五国粮食安全具有显著的负向影响,其中对土库曼斯坦粮食安全的消极影响最大;霜冻日数对粮食安全的影响不显著.未来气候预测结果显示, 2030～2090年中亚气温和降水量有继续升高趋势,整体将对五国粮食安全具有持续抑制作用.建议各国提高气候风险认识,加强气候科学研究,提前制定多方适应策略;同时,加强国际合作,有效减少温室气体排放,强化保障粮食安全的能力.     

三峡水库影响下长江中下游水文干旱演变及对气象干旱的响应

利用1960-2016年长江流域183个气象站逐月气温和降水数据以及干流3个水文站逐月径流资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化径流指数(SRI)分析三峡水库蓄水运行前后长江中下游宜昌、汉口和大通站水文干旱的多时间尺度演变以及对气象干旱的响应特征.结果表明:(1)三峡水库运行后下游各站冬春季旱情明显趋缓,而秋季干旱状况略有加重;水库蓄水后各站中旱和重旱发生频率均呈减少趋势,其中中旱减幅明显,而特旱发生频率则总体表现为增加趋势;(2)三峡水库蓄水后3个站平均干旱历时的变幅相对较小,而干旱烈度和烈度峰值的均值增幅较大;同时,各站短时间尺度(1和3个月)干旱特征变量的变幅总体呈现沿程递增趋势,而长时间尺度(6和12个月)干旱特征变量的变幅整体表现为沿程递减趋势;(3)水库蓄水后各站短时间尺度SRI与SPEI的相关性减小,但相关性随时间尺度增加而迅速增强,12个月时间尺度的相关系数达到最大并略高于蓄水前;在年内相关性上,蓄水后各站短时间尺度SRI与SPEI的相关系数明显减小,冬季表现尤为突出,而长时间尺度的相关系数则略有增加;(4)水库影响下不同时间尺度宜昌站水文干旱滞后于气象干旱平...     

气候变化对青海生态环境的影响及对策研究

通过分析和总结青海的气候变化及其对生态环境的影响，从气候的角度提出了治理和保护生态环境的措施。     

气候变化对湖库水环境的潜在影响研究进展

本文着重归纳气候变化对湖库热力特性、冰期、溶解氧、营养盐、浮游植物和水生植物等方面的影响规律,探讨气候变化对湖库水环境潜在影响的区域差异,讨论现有研究方法的优缺点和发展前景.研究表明,气候变暖对湖库物理过程的影响最为显著;热带草原气候和温带海洋性气候对于气候变暖和降雨变化的响应较其他气候类型突出;气候变化对湖库水环境的影响效果具有两面性.通过分析各气候类型中气候变暖对磷水平的潜在影响差异表明,亚热带季风气候的湖库更可能受气候变暖的影响趋于富营养状态.在今后研究中,建议深入开展各气候类型中区域性气候变化对湖库水环境影响的实例研究.     

全球气候变化对新疆塔里木河流域水资源的可能性影响

结合77个气象站近50年的水文气象资料, 探讨了全球气候变化与塔里木河流域水资源变化间的相互关系. 通过参数和非参数检验, 发现了包括温度、降水和流量在内的水文时间序列的长期趋势. 检验了厄尔尼诺-南方涛动与3种时间序列间的可能联系. 研究结果表明, 在过去50年里, 温度在5%的置信水平下呈单调上升趋势, 降水也表现出了增加的趋势. 相应的时间序列在1986年附近有一个明显的跳跃, 这可能是气候变化影响的结果. 塔里木河源流区的径流量虽然呈现出明显的增加趋势, 但干流的径流量呈下降趋势. 研究结果表明, 厄尔尼诺-南方涛动与研究区内近50年的温度、降水、径流间不存在明显的联系. 塔里木河干流的水量缩减、河流干涸和生态系统恶化主要是人类活动造成的.     

气候变化对长江流域汉江和赣江径流的影响

近几年来,国家气候中心己经建立了中国主要四大流域气候对水资源影响评估的模式框架.本文拟进一步证明其中之一的两参数分布式月水量平衡水文模式对长江之上汉江和赣江两子流域径流的模拟能力,结果表明该水文模式对目前气候条件下径流模拟效果较好,运行稳定,可用于实时业务运行.在此基础上,利用ECHAM4和HadCM2两GCM(General Circulation Model)未来气候情景模拟结果及目前实测气候情况,对汉江和赣江两子流域的径流对未来气候变化的敏感性进行评估.经检验,两GCM对未来气候,特别是降水情景模拟存在一定差异,因此,造成径流对气候变化的响应不同,这充分反映了全球模式模拟结果不确定性在气候变化影响研究中的重要性.     

海洋环境中甲烷的生物转化及其对气候变化的影响

甲烷是潜在的高效清洁能源,同时也是重要的温室气体,对全球气候的变化和调节有重要影响.海底沉积物中蕴藏着大量的甲烷,主要包括有机质热裂解与生物成因气两种来源,一般以水合物的形式较为稳定地储存在深部沉积物中.海洋每年向大气中释放的甲烷仅占大气中甲烷总量的1～5%,海底大部分的甲烷被海洋中的甲烷代谢微生物消耗.海洋中甲烷的生物转化(微生物代谢)影响并控制了海洋释放到大气中的甲烷通量.在全球气候逐渐变暖的背景下,解析海洋环境中甲烷的生物转化机制有助于理解和评估海洋-大气甲烷通量对全球气候变化的影响.文章综述了海洋环境,尤其是海底沉积物中甲烷生物转化机制研究的最新研究进展,主要介绍已知甲烷代谢微生物的种类、分布和甲烷产生和氧化的代谢机制;探讨海洋中甲烷的生物转化对全球气候变化的影响,并且提出了甲烷代谢机制的未来研究方向和对其他科学研究的意义.     

海洋活动对云南地震观测台网的影响

1 研究背景 地震的孕育和发生通常伴随着应力场变化、地下流体迁移、地壳浅层破坏等事件的发生,从而导致地下介质物理性质(如波速)的变化.由于背景噪声监测方法的独特优势,背景噪声互相关函数在监测地震孕育过程中展现了巨大潜力(Brenguier et al,2008),也为地震预测预报工作提供了有用的参考信息.然而,噪声源季...