东亚土地覆盖动态与季风气侯年际变化的关系

以东亚地区 １９８２～１９８９年时间序列降水资料及 ＡＶＨＲＲ ８ ｋｍ ＮＤＶＩ数据为基本数据源，应用地理信息系统技术，分别研究了东亚地区夏季（５－９月）降水及土地覆盖的年际变化，并揭示了研究时间段内各自的变化规律。进一步用奇异值分解（ＳＶＤ）模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系。     

东亚夏季风的年际变化及其对环流和降水的影响

Using NCEP/NCAR reanalysis geopotential height (GHT) and wind at 850 hPa, GHT at 500 hPa, precipitation rate, sea level pressure (SLP) and precipitation observations from more than 600 stations nationwide in June–August from 1951 to 2006, and focusing on the East Asia-West Pacific region (10°–80°N, 70°–180°E), interannual variation of East Asian summer monsoon (EASM) and its correlations with general circulation and precipitation patterns are studied by using statistical diagnostic methods such as 9-point high pass filtering, empirical orthogonal function (EOF) analysis, composite analysis and other statistical diagnosis, etc. It is concluded as follows: (1) EOF analysis of SLP in the East Asia-West Pacific region shows the existence of the zonal dipole oscillation mode (APD) between the Mongolia depression and the West Pacific high, and APD index can be used as an intensity index of EASM. (2) EOF analysis of GHT anomalies at 500 hPa in the East Asia-West Pacific region shows that the first EOF mode is characterized with an obvious meridional East Asian pattern (EAP), and EAP index can also be used as an EASM intensity index. (3) The composite analysis of high/low APD index years reveals the close correlation of APD index with EAP at 500 hPa (or 850 hPa). The study shows an obvious opposite correlation exists between APD index and EAP index with a correlation coefficient of −0.23, which passes the confidence test at 0.10 level. (4) Both APD and EAP indexes are closely correlated with precipitation during flood-prone season in China and precipitation rate over the East Asia-West Pacific region. The significant correlation area at 5% confidence level is mainly located from the southern area of the Yangtze River valley to the ocean around southern Japan, and the former is a positive correlation and the latter is a negative one. Foundation: Cooperative Project funded by the Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China, No.2007DFB20210; National Natural Science Foundation of China, No.90502003; JICA China-Japan Technical Cooperative Project “China-Japanese Cooperative Research Center on Meteorological Disasters”. Author: Yu Shuqiu, Associate Professor, specialized in climate and climate change.     

青藏高原植被覆盖变化与降水关系

The temporal and spatial changes of NDVI on the Tibetan Plateau, as well as the relationship between NDVI and precipitation, were discussed in this paper, by using 8-km resolution multi-temporal NOAA AVHRR-NDVI data from 1982 to 1999. Monthly maximum NDVI and monthly rainfall were used to analyze the seasonal changes, and annual maximum NDVI, annual effective precipitation and growing season precipitation (from April to August) were used to discuss the interannual changes. The dynamic change of NDVI and the corre- lation coefficients between NDVI and rainfall were computed for each pixel. The results are as follows: (1) The NDVI reached the peak in growing season (from July to September) on the Tibetan Plateau. In the northern and western parts of the plateau, the growing season was very short (about two or three months); but in the southern, vegetation grew almost all the year round. The correlation of monthly maximum NDVI and monthly rainfall varied in different areas. It was weak in the western, northern and southern parts, but strong in the central and eastern parts. (2) The spatial distribution of NDVI interannual dynamic change was different too. The increase areas were mainly distributed in southern Tibet montane shrub-steppe zone, western part of western Sichuan-eastern Tibet montane coniferous forest zone, western part of northern slopes of Kunlun montane desert zone and southeastern part of southern slopes of Himalaya montane evergreen broad-leaved forest zone; the decrease areas were mainly distributed in the Qaidam montane desert zone, the western and northern parts of eastern Qinghai-Qilian montane steppe zone, southern Qinghai high cold meadow steppe zone and Ngari montane desert-steppe and desert zone. The spatial distribution of correlation coeffi- cient between annual effective rainfall and annual maximum NDVI was similar to the growing season rainfall and annual maximum NDVI, and there was good relationship between NDVI and rainfall in the meadow and grassland with medium vegetation cover, and the effect of rainfall on vegetation was small in the forest and desert area.     

基于季相及经度特征的中国土地覆盖变化遥感研究

本研究从南到北,在季风区域沿经线选择了3个典型样地;从东到西,在北方草原区域(非季风区域)沿纬线方向选择了5个典型区域,用其每周一次接收的共两年的NOAAAVHRR图像和已有陆地卫星数据(仅在环境背景值计算时使用过)计算了每月一次最大的NDVI值,并输入同期月平均的气温、降水和风力等环境参数,在季风区域和非季风区域问进行比较,研究了环境参数与NDVI值相关关系和各样地土地覆盖变化的脆弱季相及其分布模型。     

华南前汛期起讫日期的年际变化及与前汛期降水的关系

根据国家气候中心最新颁布的华南前汛期业务监测标准,采用小波分析、合成分析、相关分析等统计方法研究了1961~2014年华南前汛期入汛日期、出汛日期、持续时间及前汛期累计降水量异常的变异特征。结果表明：华南前汛期入汛日期的年际变化特征主要表现为7~8 a及准2 a周期,年代际变化特征主要表现为20世纪60至70年代入汛偏晚,80年代入汛偏早;华南前汛期出汛日期的年际变化特征主要表现为6~7 a周期,年代际变化特征表现为20世纪60年代中期前出汛偏早,70年代中期以来出汛偏早。华南前汛期入汛早晚对其持续时间及累计降水量有很好的指示意义,表现为入汛越早,华南前汛期持续时间偏长的可能性越大,对应前汛期累计降水量偏多。     

土地利用/土地覆盖变化与土壤侵蚀关系研究进展

土壤侵蚀作为LUCC引起的主要环境效应之一,是自然和人为因素叠加的结果。不合理的土地利用和地表植被覆盖的减少对土壤侵蚀具有放大效应。土地利用/土地覆盖变化与土壤侵蚀关系的研究已逐渐成为LUCC研究和土壤侵蚀研究的一项新的重要课题。目前,涉及土地利用/土地覆盖的土壤侵蚀研究方法有很多,本文介绍了基于模型的定量研究、基于GIS和RS的研究、基于放射性同位素的研究以及基于湖泊(水库)沉积物的研究的基本原理与研究进展,同时指出了每种方法中存在的不足。     

东亚夏季风的年际变化及其与环流和降水的关系

利用1951-2006 年6-8 月NCEP/NCAR 的500 hPa 高度场、850 hPa 高度场和风场、降 水率和海平面气压以及全国600 多站的降水量资料, 选择东亚-西太平洋地区(10^o-80^oN, 70^o-180^oE) 经9 点高通滤波、EOF 分析、合成分析和其它统计诊断手段, 研究了东亚夏季风的年际变化及其与环流和降水的关系, 得到如下的结论: 1. 东亚-西太平洋地区海平面气压 存在着蒙古低压和西太平洋高压之间纬向的偶极子振荡型(APD), APD 指数可以作为东亚夏季风强度指数; 2. 东亚-西太平洋地区500 hPa 高度距平EOF 的第一模态具有明显经向东亚遥相关型特征(EAP)。EAP 指数也可以作为东亚夏季风强度指数。3. APD 指数与500 hPa (或 850 hPa) 的东亚遥相关型关系密切。APD 指数和EAP 指数存在明显的反相关关系, 它们之间的相关系数为-0.23, 已超过了10%显著检验; 4. APD 指数和EAP 指数都和我国汛期降水、东亚-西太平洋降水率关系密切, 超过5%显著性的相关区主要在长江流域以南地区至日本南部海面一带, 前者为正相关, 后者为负相关。     

基于统计动力反演的东亚亚热带季风变化驱动机制研究

利用观测数据,运用非线性统计-动力学方法,反演系统各因子之间的相互关系,建立了东亚亚热带季风变化的动力方程,为研究东亚亚热带季风的驱动机制提供了量化参考。研究发现：过去2 000 a东亚亚热带季风是多因子通过反馈机制相互作用影响且具有耦合效应的复杂非线性动力系统,其驱动力主要来源于普若岗日冰芯δ¹⁸О代表的青藏高原热力作用强迫、太阳黑子活动、ENSO、温室气体单因子CO₂和CH₄浓度、北极温度和CH₄及北极温度与7月太阳辐射的耦合作用机制;反馈调节作用主要源于7月太阳辐射与太阳黑子活动、CH₄浓度、中国陆地地表温、CH₄与7月太阳辐射以及CO₂和CH₄的耦合调节作用。并通过动力反演机制推论热带西太平洋对亚热带季风有一定驱动作用,但并不是主要驱动力,即驱动亚热带季风变化的主源地并不在热带西太平洋海区,石笋δ¹⁸О指代的也主要是夏季风信息。     

东亚夏季副热带季风活动范围研究进展

东亚夏季副热带季风(EASSM)的活动范围和强度对中国大陆的中东部、日本、朝鲜半岛和西北太平洋地区的降水有重要影响.综述东亚夏季副热带季风活动范围研究成果,分析东亚夏季副热带季风活动范围变化的可能原因,对今后如何进一步开展这方面研究提出了一些建议,这对于东亚夏季副热带季风的进退、季风边缘带的气候变化、中国北方干旱化和生态环境的演变等科学问题的研究都有借鉴作用.季风活动的范围是一个动态区域,东亚夏季副热带季风活动的边界可用其活动所能到达地区的概率来划分.东亚夏季副热带季风活动的范围和边界的变化不仅与热带季风向北爆发的强弱有关,还与极地和中高纬度的环流系统,以及青藏高原对季风的动力、热力作用都有密切的关系,今后应加强这方面的研究工作,尤其要加强定量描述东亚夏季副热带季风变化的研究工作,这将有助于进一步科学界定东亚夏季副热带季风活动范围.     

东亚冬季风指数研究进展

概述了东亚冬季风指数研究的一些进展,重点介绍了中国气象工作者有关这方面研究及其应用的一些成果.将东亚冬季风指数分为海陆差异类、高压特征类、风场特征类、环流特征类和综合类5类.指出①海陆差异类指数一般在反映对中国大陆同期气温影响方面在沿海较好,适当调整表征海、陆的经线位置,可望在其影响的描述效果上有更好的表现.另外,此类冬季风指数对南北向的海陆差异方面一般考虑得不多.②高压特征类指数对中国大陆冬季气温的变化有最好的反应能力,但仅考虑高压的特征的绝对变化,可能会对冬季风的影响反映得不够全面.③环流特征类指数一般仅考虑东亚大槽的强弱变化,综合其他关键区域的变化特征,可能更有利于对冬季风变率的描述.④风场特征类指数在经向风范围的选取上由低纬度区域向中高纬度扩展,其应用的范围可能更为广泛.⑤东亚冬季风是一个复杂的气候系统,系统考虑低层风场、对流层中层环流形势、地表气温、地面气压场及海陆差异等综合特征的指数研究应受到更广泛的关注.⑥由于东亚冬季风异常存在明显的地域差异,考虑到冬季风成因的复杂性,及不同因子对区域气候影响的贡献程度不同,分区研究也应是指数研究的一个方向.⑦鉴于东亚冬季风主要源于西伯利亚高压,因此对冬季风源地强度、面积、地理位置等特征的表述形式研究也应引起足够重视.     

中国北方更新世极端冷期冬季风的快速变化

对黄土高原中部洛川和西峰黄土堆积的“上、下粉砂层”进行了间隔 5～ 6 cm的详细采样 ,测量了 80 0多个样品的粒度分布和磁化率值 ,根据沉积速率模式建立了一个相对独立的、较精确的时间标尺。结果表明 ,中国北方更新世极端冷期的黄土堆积记录了东亚冬季风频繁的和较大幅度的千年尺度变化。冬季风加强事件一般持续约1.8～ 2 .4ka。亚轨道时间尺度冬季风变化的可能原因是 ,在极端冷期赤道和极地气温差增大 ,纬向西风环流加强引起的大气环流和蒙古高亚不稳定 ,从而引起东亚冬季风千年尺度变化。在极端冷期降雨量和平均温度低于某个阈值的时候 ,虽然夏季风强度存在变化 ,但不足以影响磁铁矿和磁赤铁矿的形成 ,所以那时磁化率的变化不能很好地记录夏季风气候变化。     

东亚季风边缘活动带研究综述

由于其同时具有的生态脆弱性和气候敏感性,东亚季风边缘研究有利于加深认识季风以及生态系统在过渡带上的特性,而且它对于国家的西部大开发战略以及南水北调工程都有重要的气候学指导意义.从天气学原理角度出发,分析指出青藏高原等地形以及海陆热力差异是对东亚季风边缘影响的重要因子,ENSO和全球变暖等因子对季风边缘活动也有影响.阐述了季风的年际变化,季风边缘,季风边缘进退等概念.通过对代用资料如湖相沉积,湖面大小变化,陆相沉积以及农牧交错带演变研究的综述,对古季风的演变做了分析,指出近几千年来干旱化趋势的存在.利用现有气象观测资料所作的东亚季风边缘的年际和年代际变化很少,这是一个可以深入研究的方面,已有的气候平均态的研究可以对此做一定的指导.同时,北方干旱化和东亚冬季风边缘研究既有区别又有联系,两方面相互促进.     

气候与地表覆被变化对梭磨河流域水文影响的分析

分析了1960～1990年长江上游梭磨河流域气候和地表覆被变化及其对流域水文的影响。30年来，流域降水有所增加，有林地面积1957～1974年大幅下降，以后有所回升。有林地每公顷蓄积量由1957年的423m^3下降到1998年的177m^3，40年来林地质量不断下降，流域水文发生了明显的变化；年均流量自1972年以来不断上升，洪水频率、洪峰流量和土壤侵蚀模糊明显增加。     

确定东亚冬季风强度指数的一种方法探讨

利用1961-2000年美国NCEP/NCAR再分析的海平面气压资料,选择用亚洲一澳大利亚季风(A-A季风)系统中西伯利亚高压和澳大利亚低压两个大气活动中心之间标准化的气压差来表征东亚冬季风强度.分析表明,新指数对中国区域(青藏、云贵高原除外)冬季气温的影响显著,特别是与中国东北大部、西北部分区域和华北、华东大部区域的相关程度更好.对东亚冬季风强度的同期环流及海表温度场特征的分析结果显示,该指数可合理和客观地表述东亚冬季风的强度.东亚冬季风强度与同期印度洋西部海温有较显著的负相关.     

伊洛河流域的土地覆盖与景观动态分析

此项研究以洛宁为例，运用景观生态学的方法，分析了黄河中游地区的伊洛河流域在1984～1999年间由于人类活动产生的森林景观变化情况。在15a间，森林覆被变化较大，斑块数增加，景观破碎度增大。这些变化产生了空间上不同的景观，它反映出该区域人类对可持续的资源利用和经济条件。     

Interannual variation of East Asian summer monsoon and its impacts on general circulation and precipitation

Using NCEP/NCAR reanalysis geopotential height (GHT) and wind at 850 hPa, GHT at 500 hPa, precipitation rate, sea level pressure (SLP) and precipitation observations from more than 600 stations nationwide in June–August from 1951 to 2006, and focusing on the East Asia–West Pacific region (10o–80oN, 70o–180oE), interannual variation of East Asian summer monsoon (EASM) and its correlations with general circulation and precipitation patterns are studied by using statistical diagnostic methods such as 9-point high pass filtering, empirical orthogonal function (EOF) analysis, composite analysis and other statistical diagnosis, etc. It is concluded as follows: (1) EOF analysis of SLP in the East Asia–West Pacific region shows the existence of the zonal dipole oscillation mode (APD) between the Mongolia depression and the West Pacific high, and APD index can be used as an intensity index of EASM. (2) EOF analysis of GHT anomalies at 500 hPa in the East Asia–West Pacific region shows that the first EOF mode is characterized with an obvious meridional East Asian pattern (EAP), and EAP index can also be used as an EASM intensity index. (3) The composite analysis of high/low APD index years reveals the close correlation of APD index with EAP at 500 hPa (or 850 hPa). The study shows an obvious opposite correlation exists between APD index and EAP index with a correlation coefficient of –0.23, which passes the confidence test at 0.10 level. (4) Both APD and EAP indexes are closely correlated with precipitation during flood-prone season in China and precipitation rate over the East Asia–West Pacific region. The significant correlation area at 5% confidence level is mainly located from the southern area of the Yangtze River valley to the ocean around southern Japan, and the former is a positive correlation and the latter is a negative one.