中国土壤湿度的时空变化特征

基于中国155个农业气象观测站1981-2010年逐旬土壤湿度资料,分析了全国和12个气候区域0~50 cm逐层的土壤湿度时空分布规律,采用趋势分析和Cramér-von Mises（CVM）方法探究了土壤湿度的变化趋势及突变性。结果表明：西南、江淮、东北、江南、江汉、黄淮和华南地区各层土壤湿度均高于全国平均值,内蒙古地区最低;随着深度增加,西南地区土壤湿度增加最明显,仅青藏高原地区土壤湿度减小。不同区域0~50 cm各层土壤湿度年变化和季节变化差异明显,并具有阶段性特征,大部地区深层土壤湿度高于浅层;总体上,新疆、华南、华北、青藏高原、东北、黄淮地区1981-2010年土壤湿度减小趋势显著,其中新疆地区减小最为明显。除江淮地区外,各区域土壤湿度均存在较为明显的年际差异,突变时段主要集中在20世纪80年代后期至90年代初期、90年代后期两个时间段。     

530年来中国东部旱涝分区及北方旱涝演变

使用我国东部地区530年来100个站的旱涝等级序列作REOF分解,根据前7个旋转空间模上高荷载区分布,将中国东部地区分成7个旱涝气候区,即东北区、华北北区、华北南区、西北区、长江中下游地区、华南区及西南区.在分区基础上,着重研究了中国北方季风边缘地带旱涝演变特征.自1470年以来中国北方的旱涝存在明显的阶段性和区域性.16～17世纪上半叶,中国北方干旱频繁,尤其在东北区、华北南区及西北区普遍出现严重干旱.18～19世纪,华北北区干旱发生较多,东北区以涝为主;而华北南区及西北区旱涝交替发生,但变化幅度相对较缓.华北北区及华北南区分别在19世纪末及20世纪初突然从涝相气候跃变为旱相气候,这两地区的干旱持续近百年,是我国北方干旱最严重的地区.五百多年中,东北区、华北北区及西北区极端干旱呈现出相似的变化趋势,具有两头多而中间显著减少的特征;而华北南区一直是极端干旱多发区.中国北方各个旱涝气候区的旱涝具有多时间尺度的年代际振荡特征.4个地区的旱涝变化都存在20～30年时间尺度的周期振荡;除西北区外的三个地区的旱涝变化都存在70～80年时间尺度的周期振荡;东北区及西北区的旱涝变化存在40～50年时间尺度的周期振荡;另外,准10年时间尺度的周期振荡存在于华北北区和南区.     

基于帕默尔干旱指数的中国春季区域干旱特征比较研究

利用全国515个站(1957-2000年)气象资料,修正计算帕默尔干旱指数(Palmer drought severy index),进行干旱区划和研究春季区域演变特征.结果表明:中国干旱变化全区一致性程度低,干旱演变的区域差别大,存在着以内蒙古高原、南岭、华北北部及长白山脉、长江中下游、黄土高原、黄淮地区、天山北部、东北平原、河西走廊、云贵高原、塔里木盆地、青藏高原等为代表的12个干旱特征区.内蒙古高原区、华北北部及长白山脉区、黄土高原区、天山北部区域、东北平原区、河西走廊及其沙漠戈壁区春季干旱指数趋势变化呈下降趋势.南岭区、长江中下游区、黄淮区域、云贵高原区、塔里木盆地区、青藏高原区春季干旱指数趋势变化呈上升趋势.中国春季干旱指数大多存在5～8年的短周期年际周期变化,12～13年、15～16年的长周年际周期变化存在于部分区域,个别区域还存在20年长周期年际周期变化.中国干旱的区域特征差别显著.     

1992—2018年中国旱作农田土壤湿度的时空模式及气象驱动因素

土壤湿度作为影响陆气水热交换的重要变量,指示了干旱的演变特征。为揭示中国旱作农田土壤湿度的变化特征及其气象驱动要素,本文利用站点数据研究了1992—2018年中国旱作农田土壤湿度变化趋势的时间和空间特征,采用相关性、敏感性分析等方法探究了土壤湿度的驱动机制。结果表明：2001年中国旱作农田土壤湿度的变化趋势发生转折,土壤湿度年际变化普遍由下降趋势变为上升趋势,主要由夏季和秋季土壤湿度主导。而且土壤湿度的变化存在空间异质性,2001年后东北地区的土壤湿度在显著增加,而西南地区在显著下降。降水量和蒸散发的时空变化是土壤湿度趋势发生时空变化的主要原因,二者存在协同作用,北方地区由降水主导,南方地区由蒸散发主导。     

全球气候变化背景下中国降水量空间格局的变化特征

相对于全球性的持续变暖趋势,降水量变化格局及其区域分异有更大的不确定性,因此研究不同区域降水量的变化特征是当前全球气候变化研究的重要内容之一。本研究基于1951²002年中国约730个气象台站观测数据,利用空间插值和Mann-Kendall时间序列趋势分析方法并结合GIS技术,分析了过去50多年中国降水量的时空变化特征。结果表明,全国平均年降水量从60年代到90年代呈明显下降趋势,但在90年代后期出现回升,其中夏季和冬季降水量已达到50年代和60年代的水平。同时,降水量变化呈现显著的区域分异特征:华北、华中、东北南部地区持续下降,长江流域以南地区明显增加,而新疆北部、东北北部和青藏高原西部60年代到70年代下降,80年代后期有所回升。中国北方有从干旱到湿润转变的迹象,但华北和东北南部地区仍然处于持续的干旱期。中国降水量的总体下降及90年代后期的回升与全球变化趋势基本一致,但区域变化格局与全球中高纬度地区降水增加、热带和亚热带地区减少的特征正好相反。     

东亚夏季风推进过程的气候特征及其年代际变化

利用1951~2001年NECP的逐日再分析资料及中国东部366站1957~2000年逐日降水资料,提出东亚夏季风推进过程的定量指标,分析东亚夏季风推进过程的年代际变化。结果表明：标准降水指数为1.5的等值线较好反映了中国东部夏季雨带的南北移动,以及雨带推进过程中呈现的阶段性与突变性特征。东亚夏季风的推进过程具有显著年代际变化,与夏季风前沿位置有关的指标在20世纪60年代中期前后发生显著变化,与夏季风推进强度有关的指标则在70年代末出现突变。60年代中期前,南海夏季风的建立时间较迟,但北推较快,夏季风前沿到达华北地区时间较早,在华北地区维持时间长,夏季风的北界位置偏北,华北雨季、淮河梅雨明显。70年代末以后南海夏季风的建立时间较早,夏季风前沿附近南风强度明显偏弱,降水主要集中在长江流域及其以南地区,华北雨季不明显。     

近50年来中国干湿气候界线的10年际波动

利用中国北方1951～1999年降水量和年蒸发量资料，计算了干燥度指数（D）。并据此将中国划分为干旱区（D（0.20）），半干旱区（0.20-0.50）和湿润区（D(0.50）），近50a中国干湿气候波动显著，区域差异大；50a波动幅度东北区为20～400km，华北区为40～400km，西北东部为30～350km，西南区为40～370km，以80年代为界，在20世纪80年代以前（包括80年代），西南区气候具有显著变湿趋势；西北东部稍变湿；华北区和东北区具有变干趋势，且华北区变干程度比东北区严重。进入90年代。西南区和西北东部气候有变干迹象。华北区西部气候的干旱程度有所增加，华北区东部有所减弱，东北区气候进一步变湿，半干旱区是湿润区与干旱区之间的过渡区，是中国季风的边缘地带，也是环境变化的敏感区，20世纪60～70年代中国（北方）干湿气候存在一次突变，由较湿润变为干旱。50年来干湿气候界线呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征，当干湿气候界线同时向西或向北移动时，中国北方气候就变得相对湿润；当同时向东或向南移动时，北方气候就变得相对干旱；当干湿气候界线东西、南北相异移动时，北方气候的干旱程度就介于二者之间。     

北京周边地区沙尘暴时空分布特征及其环境背景

以 195 1～ 1996年地面气象记录、 90年代末TM影像为主要数据源 ,运用气候统计学方法 ,在地理信息系统技术的支持下分析了近 5 0年北京周边地区 (即华北北部 )沙尘暴的时空变化特征及其区域差异 ,结合遥感影像提取的土地利用和土壤侵蚀信息 ,分析了沙尘暴形成的生态环境背景。结果表明 :沙尘暴高值区位于浑善达克沙地和库布齐沙地的周边 ,特别是西北部的四子王旗 -苏尼特右旗朱日和、二连浩特市 -达茂旗满都拉和达拉特旗 -准格尔旗-乌拉特中旗。从时间变化看 ,午后至傍晚是沙尘暴天气易发的高峰期 ;季节变化总体上春季较多 ,其次是夏季和初秋 ;从年际变化看 ,5 0～ 6 0年代是沙尘暴发生的高值期 ,70～ 80年代在波动中呈减少趋势 ,进入 90年代后又呈上升趋势 ,多发期与干冷气候期相对应。     

近百年中国华北农牧交错带与非洲Sahel 地区环境变化的比较分析

非洲Sahel 地区与中国华北农牧交错带在环境特征及演变过程中体现出许多相似之处, 存在明显内在联系。对两个地带近百年降水变化、植被覆盖、干旱事件和沙尘事件对比分析, 可以 对我国干旱/半干旱地区环境变化的相关科学问题有更好认识。两个地区年降水量序列的年代际 变化趋势有很大相似性。非洲Sahel 地区年降水量在1950s 以前存在明显的年际变化特征, 从 1960s 中期起主要以年代际变化为主; 其大部分地区植被覆盖表现为增长趋势; 降水量年代际变 化可能是影响该地区干旱的重要因素, 温度变化也可能存在作用; 该区沙尘暴频次年际、年代际 变化与降水量相应尺度变化有显著关系, 年均温变化和天气变率可能具有一定影响。华北农牧交 错带年降水量以年际变化为主要特征, 有明显低频波动; 该带偏北和偏东地区植被覆盖增长比较 显著, 南部部分地区植被覆盖呈下降趋势; 降水量年代际变化是影响该地区干旱的重要因素, 但 相同降水量可能引发不同程度的干旱; 该带春季沙尘暴频次与前冬温度变化及天气变率有密切 联系, 与春季降水量也有一定关系。     

中国典型等降水量线年代际空间演变

基于1960-2013年中国573个气象站的月降水量数据,选用普通克里金插值法生成典型等降水量线(200、400,800 mm),从等降水量线移动距离和移动趋势的角度分析了中国近54年典型等降水量线的时空演变特征。结果表明:(1) 200、400,800 mm等降水量线近54年的空间分布大致呈东北-西南走向,且从西北到东南有序排列。(2) 200 mm等降水量线在宁夏平原和西藏中西部波动强烈,且均有向东和向南偏移趋势。200 mm等降水量线在宁夏平原20世纪70、80年代、21世纪初东移,20世纪90年代、21世纪10年代初西移。西藏中西部自20世纪80年代起200 mm等降水量线有西移和北移态势,新疆北部200 mm等降水量线范围不断扩大。(3) 400 mm等降水量线在华北中东部波动强烈,20世纪70年代、21世纪00年代东移,20世纪80、90年代和21世纪10年代初西移,且整体有向东和向南的偏移趋势,但年代际波动大。(4) 800 mm等降水量线在秦岭-淮河一线波动强烈,20世纪80年代、21世纪00年代北移,20世纪70、90年代、21世纪10年代初南移,且纬度降低趋势较明显。