中国西北半干旱区土地景观变化成因--以榆林市为例

1 Introduction Landscape change is a result of the complex interactions between physical, biological, political, economic and social driving forces (Moody and Woodcock 1995; Apan et al., 2002). Landscape in arid and semi-arid China is extremely vulnerabl…     

西北干旱区持续发展的思考

本文针对西北干旱区的经济、社会和生态系统的运行现状、特点及其存在问题，认为改善生态环境和促进经济增长是其当前其域持续发展的重点子目标。     

CMIP5模式对中国西北干旱区模拟能力评价

气候模式是研究气候系统和气候变化的重要工具,气候模式结果是进行气候预测和气候变化风险评估的重要依据。基于中国西北干旱区78个气象站点1960-2005年的观测数据,对最新公布的CMIP5的39个模式在中国西北干旱区1960-2005年平均气温、降水的模拟能力进行评估。结果表明:多个模式模拟年平均气温与观测值的相关系数达到0.39,夏、秋季节的相关系数好于春、冬季,年平均气温模拟大多偏低2℃以上,其中MIROC4h、CCSM4和CMCC-CM对年平均气温的模拟绝对误差较小。模拟的年、季降水量与观测值的相关系数很差,均不到0.1。年降水量模拟普遍偏高100 mm以上,其中CMCC-CM、CNRM-CM5和MRI-CGCM3对年降水量模拟绝对误差较小。年际变化趋势上,模拟的平均气温升高趋势和降水量增加趋势均比观测趋势要低,模拟的冬季平均气温升高趋势偏低最明显,达-0.21℃/10 a,模拟夏季的降水量增加趋势偏低最明显,相对误差达-99%。CMIP5模式对中国西北干旱区的模拟效果整体上偏差较大,未来无论从物理过程还是模式算法都需要进一步研究和改进。     

我国西北干旱区区域性沙尘暴特征及成因研究

利用1954-2001年131个国家基本基准气象站的逐日观测资料, 运用小波分析等统计方法分析了中国西北地区区域性沙尘暴天气过程特征及变化趋势, 并对其成因进行了初步探讨。结果表明: 1954-2001年, 中国西北地区共出现了1974次区域沙尘暴天气过程, 平均每年42次, 共出现了247次强沙尘暴天气过程, 平均每年5次。沙尘暴和强沙尘暴天气过程的地理分布比较一致, 有两个高发区: 一个位于南疆盆地; 另一个位于西北地区东部。沙尘暴天气过程主要发生在3~7月, 强沙尘暴天气过程集中发生在3~5月。近48a来区域沙尘暴和强沙尘暴天气过程都呈波动下降趋势, 且强沙尘暴天气过程比沙尘暴天气过程下降趋势更为剧烈。1956-1987年是沙尘暴和强沙尘暴天气过程的多发时期, 1988年后无论沙尘暴或强沙尘暴天气过程均大幅减少。2月的北极涛动指数对当年沙尘暴天气过程的发生多少具有预报意义。     

中国西北干旱区水资源可持续利用对策研究

近50年来，随着水土资源开发利用规模的不断扩大，西北干旱区的工农业与经济得到了快速发展，但同时也引发了一系列的环境问题，如河流下游水量锐减，甚至断流，泉水资源衰减；地下水超采，地下水位持续下降；水质恶化；土地次生盐渍化，沙漠化严重等。文章在详细分析中国西北干旱区水资源的特征以及水资源不合理开发利用所引发的环境问题的基础上，认为实行流域水资源统一规划与管理，发展新绿洲，建立高效节水型农业是实现我国西北干旱区水资源可持续利用的根本途径。     

近50年来西北半干旱区气候变化特征

选用西北半干旱区33个气象站1951-2004年温度、降水、相对湿度、风速、蒸发量等气象观测资料,分析主要气候要素变化规律,揭示了近50年来西北半干旱区气候变化的一些新特征.结果表明,西北半干旱区降水量近50年来年际变化趋势除个别地方外绝大多数地区呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-59.168～-1.143 mm/10 a之间,秋季降水量减少最多,春季次之,而夏季部分地区和冬季大部分地区降水量呈略增趋势.降水量存在3年、6～8年的周期振荡特征,3年周期振荡在1962-1966年为中心的局部时段内最强,之后逐渐减弱.6～8年振荡在1980-1985年为中心的局部时段内最强.气温距平呈上升趋势,气温距平变化曲线线性拟合倾向率在0.074～0.507 ℃/10 a之间,大部分地区呈先降后升型,转型时间为20世纪60年代后期至70年代前期.冬季气温增高最多,秋季、春季次之,夏季陕、甘、宁交界区及陇中地区气温增高而其余地区气温距平略呈下降趋势.相对湿度近50年来年呈波动变化.平均风速近50年来年际变化趋势除个别地方略增外,其余各地均呈下降趋势.蒸发量近50年来年际变化趋势除个别地方呈上升趋势外,其余各地蒸发量呈下降趋势.     

1960~2010年西北干旱区极端降水特征研究

基于中国西北干旱区1960~2010 年70个台站逐日降水资料,采用欧盟组织(STARDEX)定义的降水极值指数,分析结果表明: ① 研究区近51 a来强降水发生频次、湿期平均长度表现出增多和增长趋势,干日数和干期平均长度表现出减少和变短趋势; ② 单次强水的强度在增加,表现为：湿日数减少,而降水的总量却显著增加。③ 湿日数减少主要是0~6 mm强度的降水日数减少,12~24 mm强度的降水日数显著增加,后者对降水总量的增加贡献较大。④ 绝大部分站点强降水（>12 mm）的雨日（量）都以上升趋势为主,表现为下降趋势的站点极少。     

西北干旱区水资源问题研究思考

 气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点,也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上,指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响;进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题;最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容,主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响;(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响;(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。     

中国热带西部的小冰期

中国热带以约105°E为界分为东部和西部。热带西部主要是滇南地区。按照史书记载的25个冷冬降雪年份,小冰期为1498-1896年,期间有3个寒冷阶段(1498-1550年、1694-1826年、1868-1896年)和2个相对温暖阶段。热带西部的小冰期比东部地区历时短,寒冷阶段滞后,影响范围较小。小冰期时水旱灾害频仍。小冰期的寒冷阶段与太阳黑子活动的平静期有一定的相关性。热带东、西部小冰期的差异,主要是由于东部受东亚季风影响,西部受南亚季风影响。     

Recalibration of the yellow Rhizocarpon growth curve in the Cordillera Blanca (Peru) and implications for LIA chronology

A new lichen dating method and new moraine observations enabled us to improve the chronology of glacier advances in the Cordillera Blanca (Peru) during the Little Ice Age (LIA). Our results reveal that an early LIA glacial advance occurred around AD 1330 ± 29. However, a second major glacial advance at the beginning of the 17th century overlapped the earlier stage for most glaciers. Hence, this second glacial stage, dated from AD 1630 ± 27, is considered as the LIA maximum glacial advance in the Cordillera Blanca. During the 17th–18th centuries, at least three glacial advances were recorded synchronously for the different glaciers (AD 1670 ± 24, 1730 ± 21, and 1760 ± 19). The moraines corresponding to the two first stages are close to the one in 1630 suggesting a slow recession of about 18% in the total length of the glacier. From the LIA maximum extent to the beginning of the 20th century, the 24 glaciers have retreated a distance of about 1000 m, corresponding to a reduction of 30% in their length. This rate is comparable to that observed during the 20th century. Estimates of palaeo-Equilibrium Line Altitudes show an increase in altitude of about 100 m from the LIA maximum glacial extension at the beginning of the 17th century to the beginning of the 20th century. Because long time series are not available for precipitation and temperature, this glacial retreat is difficult to explain by past climate changes. However, there is a fair correspondence between changes in glacier length and the δ¹⁸O recorded in the Quelccaya ice core at a century timescale. Our current knowledge of tropical glaciers and isotope variations leads us to suggest that this common tropical signal reflects a change from a wet LIA to the drier conditions of today. Finally, a remarkable synchronicity is observed with glacial variations in Bolivia, suggesting a common regional climatic pattern during the LIA.     

Evolution of permafrost in Northeast China since the Late Pleistocene

In Northeast China, permafrost advanced and retreated several times under the influences of fluctuating paleo-climates and paleo-environments since the Late Pleistocene. During the last 60 years, many new data were obtained and studies were conducted on the evolution of permafrost in Northeast China, but so far no systematic summary and review have been made. Based on sedimentary sequences, remains of past permafrost, paleo-flora and-fauna records, and dating data, permafrost evolution since the Late Pleistocene has been analyzed and reconstructed in this paper. Paleo-temperatures reconstructed from the remains of past permafrost and those from paleo-flora and-fauna are compared, and thus the southern limit of permafrost(SLP) in each climate period is inferred by the relationship of the permafrost distribution and the mean annual air/ground temperatures(MAAT/MAGT). Thus, the evolutionary history of permafrost is here divided into five stages:(1) the Late Pleistocene(Last Glaciation, or LG)(65 to 10–8.5 ka), the Last Glaciation Maximum(LGM, 21–13 ka) in particular, the coldest period in the latest history with a cooling of about 6~10 ?C, characterized by extensive occurrences of glaciation, flourishing Mammathas-Coelodonta Faunal Complex(MCFC), widespread aeolian deposits, and significant sea level lowering, and permafrost greatly expanded southwards almost to the coastal plains(37?N–41?N);(2) the Holocene Megathermal Period(HMP, 8.5–7.0 to 4.0–3.0 ka), 3~5 ?C warmer than today, permafrost retreated to about 52°N;(3) the Late Holocene Cold Period(Neoglaciation)(4.0–3.0 to 1.0–0.5 ka), a cooling of 1~3 ?C, some earlier thawed permafrost was refrozen or attached, and the SLP invaded southwards to 46?N;(4) the Little Ice Age(LIA, 500 to 100–150 a), the latest cold period with significant permafrost expansion; and(5) climate warming since the last century, during which Northeast China has undergone extensive permafrost degradation. The frequent and substantial expansions and retreats of permafrost have greatly impacted cold-region environments in Northeast China. North of the SLP during the HMP, or in the present continuous permafrost zone, the existing permafrost was largely formed during the LG and was later overlapped by the permafrost formed in the Neoglaciation. To the south, it was formed in the Neoglaciation. However, many aspects of permafrost evolution still await further investigations, such as data integration, numerical reconstruction, and merging of Chinese permafrost history with those of bordering regions as well as collaboration with related disciplines. Of these, studieson the evolution and degradation of permafrost during the past 150 years and its hydrological, ecological, and environmental impacts should be prioritized.     

艾比湖二千余年来环境演变的地球化学记录

通过对新疆艾比湖Ash孔二千余年以来沉积的总有机碳含量及其碳同位素、碳酸盐含量及Mg／Ca比值等环境指标综合分析,数据显示：约在公元前500-400年,艾比湖水体面积较小,对应的气候偏干。约公元前400～公元1400年,水体面积较大,处于高水位时期,气候较为湿润,但此时期内的气候也有小幅的冷暖和干湿变化。其中在公元800-1300年期间艾比湖沉积记录显示水生生物对沉积有机质的贡献达到最大,而陆源有机质输入不明显,表明此时湖水水位可能达到二千余年来的最高,这一时段基本对应于中世纪暖期。从碳酸盐含量及Mg/Ca比值指标来看,该地区中世纪暖期可能有一个干湿的波动。公元1400年以来,艾比湖水位下降,其中在15世纪中和19世纪初是两次较为干燥的时期,与其他地区的小冰期气候相对应。     

中国热带的小冰期及其环境效应

中国热带小冰期的年代和阶段划分,前人至少有６种不同意见。文中选取８７个冷冬年份的雪、霜、冻害的史籍资料,并按照灾害出现地点的３个地带（亚热带南部、热带北部、热带中部）,认为小冰期为１４８５～１８９７年,并可分为３个寒期即１４８５～１５２７年、１６０６～１７６７年、１８３５～１８９７年,其间为２个冷期。３个寒期从老到新越来越强。小冰期年温比现今的降幅小于０．６℃,但极端温曾降至－１℃以下。小冰期的环     

古丝绸之路沿线地区千年冷暖变化的若干特征

依据近期发表的古丝绸之路沿线若干地区(点)的温度重建序列,结合干湿变化等代用记录,分析了过去千年古丝绸之路沿线温度变化的基本特征,以及这些地区(点)在“中世纪气候异常期”(MCA,约950-1250年)和“小冰期”(LIA,约1450-1850年)的干湿特征异同。主要结论为：①过去2000年古丝绸之路的温度变化经历了1-3世纪温暖、4-7世纪前期寒冷、7世纪后期-11世纪初温暖、11世纪中期-12世纪初偏冷、12世纪中期-13世纪中期温暖、13世纪末-19世纪中期寒冷和20世纪快速增暖的百年际波动过程;但不同区域间的年代至百年尺度变化位相不完全同步,波动幅度也存在差异。②各地干湿特征在MCA和LIA也存在一定差异：中国的关中平原及河西走廊在MCA间的干湿变率较LIA大;中亚干旱区MCA期间气候偏干,LIA期间偏湿;欧洲中北部以及斯堪的纳维亚半岛南部等地在MCA间气候较LIA偏干,且中部地区LIA间的干湿变率较MCA大;芬兰和斯堪的纳维亚半岛北部以及俄罗斯等地MCA间的气候较LIA更湿润。     

西北干旱区水资源约束下城市化过程及生态效应研究的理论探讨

城市化是西北干旱区实现小康目标的必由之路,然而最大的自然障碍因素是水资源严重短缺。现实的城市化与水资源及生态环境保护之间存在着各种矛盾与胁迫。从城市化过程及其生态效应研究的重要性出发,透过对国内外研究进展的分析与评述,把水资源作为西北干旱区先决约束条件。提出了水资源约束下西北干旱区城市化过程及其生态效应的研究思路,包括选择水资源变化过程与城市化过程之间相互胁迫的驱动因子,揭示水资源变化对城市化过程的胁迫机制与规律;分析城市化过程引起的与水相关的生态效应;建立城市化过程及其生态效应预警指标体系。对不同强度水资源约束下城市化过程进行动态预警和情景分析;选择最节水的城市化发展模式和建设节水型城镇体系等。进而为加快西北干旱区城市化发展进程、改善干旱区生态环境、实现小康目标提供科学的决策依据。     

西北干旱区冬、夏季大气边界层结构对比研究

利用2006年6月28日至7月17日和2007年1月1日至1月10日敦煌加强观测期的探空资料,对比分析了位于西北干旱区的敦煌荒漠冬、夏季大气边界层的结构特征和变化规律。分析认为,该地区冬、夏季大气边界层结构一致,但夏季边界层的厚度明显大于冬季。夏季,白天对流边界层顶最高超过3 500 m,夜间稳定边界层的最大高度平均达到900 m左右,而冬季,对流边界层和稳定边界层日最大高度分别较夏季低约2 350 m和500 m,这说明西北干旱区夏季晴天的确存在极端深厚的大气边界层,但这种超厚大气边界层现象在冬季并不出现。冬、夏季大气比湿和风速在边界层的分布特征符合一般规律,夏季比湿普遍大于冬季,且夏季大气比湿随高度变化幅度明显大于冬季。冬季从地表开始就出现逆湿现象,夏季逆湿则出现在60~100 m高度范围内。冬、夏季白天与夜间的风速均能呈现出Ekman螺线特征,且夏季地转风风速值与地转偏差均远高于冬季。     

中国西北干旱区地-气温差变化成因分析

利用1961—2000年中国西北干旱区49个气象台站百叶箱气温、0 cm地温、降水和近地层风速月平均资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了我国西北干旱区地-气温差变化的原因。结果表明,20世纪后40 a西北干旱区冬季地-气温差呈减小趋势,其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖,西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高,风场易出现反气旋式环流距平,寒潮活动减少,近地层风速减弱使得气温增暖高于地温。而春初对流层中层高度场偏低时,气温偏低,降水偏多,风场易出现气旋式环流距平,近地层风速减弱使得气温增暖低于地温,所以春初地-气温差呈上升趋势。