模拟多年冻土活动层厚度对气候变化的响应

在气候变化背景下,活动层厚度的变化会对多年冻土区水文,生态,寒区工程等产生较大的影响.本研究利用中科院气候系统模式CAS-FGOALS-g3和陆面过程模式CAS-LSM模拟分析了活动层厚度的变化趋势和相对变化.结果表明:活动层厚度整体上呈现出增加的趋势.1979-2014年,多年冻土区活动层厚度的区域平均为1.08 m...     

季节降雨特征对青藏高原中部冻土活动层的水热影响

降水作用会导致冻土活动层的水热状态发生明显变化,并且青藏高原地区的降水也表现出明显的季节性差异。为了分析季节降雨特征对冻土活动层内部水热状态的影响效果,对青藏高原中部北麓河地区的气象资料以及活动层内部的热通量、含水量、温度变化开展了原位监测。研究结果表明：北麓河地区是以小雨事件为主,中雨事件为辅的降雨特征,小雨事件占3-11月降雨事件的90%左右。并且,夏季还会发生大雨事件,秋季出现持续降雨事件。其中,各个季节降雨事件导致地表净辐射整体呈现减小的趋势,且夏季大雨事件对净辐射的影响效果更加明显,秋季持续降雨事件导致净辐射表现出先增加后减小的趋势,土壤热通量的变化规律与净辐射的变化基本一致。降雨作用通过影响地表净辐射改变了土壤热通量的变化,进而引起土壤内部水分场及温度场发生改变。其中,夏季大雨及中雨事件会显著增加浅层土壤含水量,而春季和秋季降雨对土壤含水量影响较小;各个季节小雨事件对土壤温度的影响可以忽略,但中雨、大雨及持续降雨事件会显著缓解浅层土壤升温趋势,且随着深度增加,降雨事件对于缓解土壤升温趋势逐渐减弱。研究结果对于多年冻土区的区域生态环境问题以及工程建筑物病害防治问题的解决具有一...     

青藏高原典型高寒草甸生态系统对气候冻土环境变化的响应

利用青藏高原河南县典型高寒草甸生态系统群体结构、地上生物量、发育期及其气候、冻土环境观测资料,系统研究了高寒草甸生态系统演变特征及其对气候变化和冻土退化的响应机理。研究表明:20世纪80年代后期以来高寒草甸生态系统出现了牧草返青期无明显变化而黄枯期显著延迟致使生长期明显延长、覆盖度总体下降但自2004年后开始回升、地上生物量明显增大等一系列演变特征;气候冻土环境表现出气温升高、降水增加、日照增多等气候暖湿化、季节冻土层温度及热量条件显著升高、冻土层变薄、冻结时间缩短等冻土退化的变化趋势;高寒草甸生态系统对气候变化的响应不及对季节冻土退化的响应敏感,其生长发育的前期主要受水分条件的限制,而在生长发育的旺盛期及后期,则主要受热量条件的制约。     

青海高原多年冻土对气候变化的响应

年平均地温是冻土分带划分的主要指标之一，本利用青海高原气象台站的年平均地温资料，建立了年平均地温与海拔和经纬度的关系模型，结合地理信息分析系统和DEM数据模似出青海高原的冻土分布图。分析了青海高原多年冻土对气候变化的响应及其对生态环境的影响。结果表明：气候变暖已引起高原多年冻土面积的减少和冻土下界的升高，特别是在多年冻土边缘不衔接或岛状冻土区发生比较明显的退化。二十世纪60年代与90年代相比，高原多年冻土下界分布高度上升约71米，季节性冻土厚度平均减小19cm。年最大冻土深度变化的空间分布特征与青海高原年近40a来气温变化的空间特征相一致。     

青藏高原多年冻土区典型下垫面冻融过程作用分析

利用青藏高原腹地安多站土壤观测资料,根据10cm土壤日最高和最低温度将冻土分为融化过程、完全融化、冻结过程和完全冻结四个阶段,并结合感热通量、积雪深度、相对湿度和降水资料定性的探讨了冻融过程对地气热量、水分交换的影响。结果表明:各层土壤在东亚季风爆发前期由上至下完成融化过程,10月中旬～12月上旬完成冻结过程,融化期普遍长于冻结期。土壤湿度大值区在时间上集中在高原雨季,空间上10cm深度以上为湿度大值区,而且上层土壤的温度梯度要明显大于下层。在融化阶段整层土壤的温度长期保持0℃的等温相变现象,此时,表层土壤温度日变化幅度为全年最大,最高日变幅达22.5℃。安多站地面除12月个别天数和1月上旬是冷源外,全年为地面热源,近地面感热通量从1月开始增大,到6月上旬达到峰值,之后逐渐减小。同时,感热通量的变化对相对湿度、降水和积雪的变化较为敏感。      

20世纪后期青藏高原积雪和冻土变化及其与气候变化的关系

利用1981—1999年青海和西藏72个气象台站的常规观测资料。分析了青藏高原冬春积雪日数和冻结日数的变化及其与气候变化的关系。结果表明：高原冬春积雪日数在20世纪80年代是增加的，在20世纪90年代则是减少的；而此20年间高原季节性冻土冻结日数呈递减趋势；多年平均的高原冬春积雪日数由南向北是减小的，多年平均的冻结日数由高原中部向四周是递减的。高原冬春积累日数、冻结日数均以2～6年周期变化，气温以准3年周期变化，西藏降水以准8年、准3年周期变化。而青海降水以3～5年周期变化。高原冬春积雪日数、冻结日数和冬春气温振荡变化从20世纪80年代到90年代都呈现加快趋势。冬春积累日数的变化与冬春气温的变化呈负相关。与冬春降水的变化呈正相关；冻结日数的变化与冬春气温和冬春降水的变化均呈负相关。     

青海湖水位变化对青藏高原气候变化的响应

利用1959-2008年青海湖流域刚察和天峻站的降水、气温、风速及布哈河流量、青海湖水位高度、青藏高原地面加热场强度距平指数和青藏高原季风指数等逐月资料,分析了气候变化对青海湖水位年际波动的影响。结果表明,冬季青藏高原地面加热场的加强有利于青藏高原冬季风的加强,春末夏初(5～6月)青藏高原地面加热场强度的增强有利于青藏高原夏季风的提前(5～6月)加强;冬、春季青海湖流域风速与布哈河流量是引起青海湖水位年际差变化的主要因子;夏、秋季,青海湖水位年际差受流域降水量、风速和流量的共同作用,随着流域降水增加、入湖流量的加大、风速减小,水位年际差呈上升趋势(水位下降速度减慢)。建立了青藏高原热力作用和气候变化的关系及其对青海湖水位下降趋缓(年际差增大)的概念模型。     

青藏高原多年冻土监测及近期变化

对1995－2004年青藏高原多年冻土温度监测资料进行分析,结果表明：在全球气候变暖影响下,近10年来多年冻土发生了显著的变化,活动层厚度有明显的增大趋势,且高温多年冻土区活动层厚度增大趋势大于低温多年冻土区。多年冻土上限温度和6 m深度多年冻土温度均有明显的升温趋势,低温多年冻土区升温速率要大于高温多年冻土。青藏高原多年冻土变化对气候变暖有明显的响应关系。     

青藏高原风电场开发对气候变化的影响研究

利用全球大气环流模式BCC_AGCM2.0,通过青藏高原不同区域不同粗糙度的改变,模拟了青藏高原风电场开发造成的动力和热力强迫扰动对我国气候变化的影响。模拟结果表明,青藏高原热力场和动力场扰动对我国不同区域气候变化有着显著的影响,热力场的扰动会使华北地区的夏季降水明显减少,长江以南地区冬季气温降低,而动力场的扰动则会引起南方地区夏季降水增加,冬季气温明显上升。而且随着粗糙度的增大,长江以南地区冬季850 hPa水汽输送明显减小,而华北地区夏季的水汽输送也呈现出显著减少趋势。     

多年冻土对青藏高原草地生态承载力的贡献研究

草地生态系统是一个复杂的社会、经济、生态系统,多年冻土作为高寒草地生态系统结构和功能维系的重要因素,是客观刻画高寒草地生态承载力不容忽视的重要方面。文中采用结构动力学方法,从草地质量、草地干预、草地潜力、草地压力4个维度建立高寒草地生态承载力结构动力学模型,分析青藏高原多年冻土区草地生态承载力的变化以及主要结构要素,量化多年冻土变化对青藏高原高寒草地生态承载力的贡献率,结果表明：(1)多年冻土区草地生态承载力呈增加趋势,尤其是1998年以后上升显著,这主要归因于草地生长季节降水增加、气温升高、净初级生产力增幅驱动以及生态保护工程建设的共同作用。(2)多年冻土活动层厚度变化与草地生态承载力呈负相关,多年冻土活动层厚度对草地生态承载力的贡献率约为10%,即多年冻土活动层厚度每增加1个单位,将导致草地生态承载力下降0.1个单位。由于青藏高原空间差异显著,加之气候变化的不确定性,这一贡献水平只是一个粗略的参照值。     

RegCM3模式对青藏高原地区气候的模拟

使用RegCM3区域气候模式，利用ECMWF的ERA40再分析资料，对东亚地区进行了长达15年（1987-2001年）时间的数值积分试验，重点分析了模式对青藏高原及青藏铁路沿线地区气温和降水的模拟。结果表明，RegCM3模式具有模拟青藏高原及周边地区当代降水和气温主要分布特征的能力，尤其在观测站点稀少地区可提供局地降水和气温分布的较可靠信息。模式较好地模拟了青藏铁路沿线地区的降水，特别是气温的年变化趋势，同时也较好地模拟了这一地区气温的年际变化，但对该区降水年际变化的模拟能力则有待进一步提高。     

温室效应对青藏高原及青藏铁路沿线气候影响的数值模拟

在一个全球模式中嵌套了RegCM2区域气候模式,进行了CO2加倍对中国区域气候影响的数值试验,对青藏高原及青藏铁路沿线地区进行了重点分析。结果表明,在CO2加倍的情况下,这里的气温将明显升高,升高值一般在2．6～2．8℃以上,高于全国平均值。同时降水在青藏高原大部分地区也将明显增加;其中青藏铁路沿线的增加率一般在25％以上,远高于全国平均值水平。温室效应同时会使得青藏铁路沿线的日平均最高气温升高。     

黄土高原作物气候生产力对气候变化的响应

利用中国黄土高原7省51个气象站1961—2000年主要气象要素观测资料,采用EOF和其他数理统计方法研究了黄土高原气候生产力对气候变化的响应,结果表明:中国黄土高原气候生产力呈递减趋势;年和各季节的平均气温均呈明显的上升趋势,增温速度大于全国同期增温速度;年降水量和作物生长季节降水量均呈下降趋势;黄土高原气候暖干化使作物气候生产力下降。“暖湿型”气候对作物生产最有利,平均增产幅度为5.9%,而“冷湿型”气候对作物生产最不利,平均减产幅度为6.3%。     

青藏高原土壤冻融过程关键参量时空分布特征分析

土壤冻融过程是青藏高原陆面过程中最突出的特征之一,量化表征土壤冻融过程的关键参量变化特征对认识青藏高原气候变化、生态和水文过程有重要的科学意义.本文利用青藏高原地区ECMWF/ERA5(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts/ERA5)的浅层土壤温度、体积含...     

黄土高原地区农业生产对气候变化的脆弱性分析

根据IPCC定义和实地考察、文献、问卷调查等结果确定了评价黄土高原地区农业生产对气候变化的脆弱性判别指标体系及其权重分配结果，并对几个代表站点做了脆弱性现状评估，为进一步完成黄土高原地区农业生产对气候变化的脆弱性地区分布和对策研究提供了一定的基础和方法。     

青藏高原及其周边干旱区气候变化特征与GLDAS适用性分析

青藏高原及其周边干旱区的水循环过程对全球变化的响应十分敏感.基于观测资料驱动的全球陆面数据同化系统(GLADS)能为区域尺度水循环变化研究提供更全面的数据.利用GLADS数据,首先对青藏高原及其周边干旱区进行气候区划分,分析了各气候区内气温和降水的时空分布和变化特征;然后检验了GLDAS数据在青藏高原地区的适用性;最后探讨了模拟期间地表水循环关键要素的时空变化特征及区域水资源分配格局.结果表明,各气候区在2000-2007年比1979-1994年平均气温上升了0.65～0.97℃,增幅明显提高.不同区域降水量变化各异,干旱区和半干旱区2000-2007年比1979-1994年平均年降水量分别升高了14 mm和25 mm.1979-1994年间GLDAS气温、降水数据在青藏高原及其周边地区适用性较高;极端干旱区气温数据与中国地面气温格点数据之间的均方根误差仅为0.41℃;在各气候区GLDAS数据与APHRODITE平均降水差值均小于0.18 mm·d-1,但2000-2007年数据质量有待提高.研究时段内研究区域水循环处于动态平衡状态.2000年以来青藏高原及其周边干旱区径流量、蒸发量呈增长趋势的区域明显扩大,且幅度大幅上升,但变化量级存在不确定性.新疆大部分地区水循环变化特征表现为暖干向暖湿转变.青藏高原及其周边干旱区自2000年以来水循环有所加强,降水仍主要用于蒸发,多年平均径流系数大多小于0.2.     

青藏高原近期气候变化研究进展

本文对近期关于青藏高原地区气候变化的研究进行了回顾。结果表明,在过去的几十年间,青藏高原地区的气候发生了明显的变化。主要表现为:1)温度呈上升趋势;降水和积雪呈增加趋势,多年冻土呈退化状态;温度和降水的变化不仅有季节性的差异,还存在区域性的差异。2)区域气候模式RegCM对青藏高原地区温度和降水有一定的模拟能力,但存在系统性的误差。文中还对在青藏高原气候变化方面的研究不足进行了讨论。     

青藏高原改则地区近地层通量观测研究

本研究利用首次对西藏西部改则地区大气边界层的湍流观测资料,分析了近地层动量、感热、潜热通量的变化情况,并对该地区能量收支进行了计算。最后,利用脉动资料计算了CD和CH值。     

青藏高原近代气温变化趋势及突变分析

利用青藏高原84个气象站建站至2001年的月平均气温资料,分析了40年来气温变化的时空分布特征及趋势,揭示了高原大部分地区平均气温和最高、最低气温普遍升高,最低气温上升速率是最高气温的1倍～3倍,气温日较差显著减小;青藏高原各区的气温突变多发生在20世纪80年代,大部分地区早于北半球1988年的气温突变,平均气温和最高、最低气温的突变在各区都有发生,平均气温突变开始于柴达木盆地(1973年),最高、最低气温及气温日较差(DTR)分别开始于高原东部、柴达木盆地和高原南部等地;不同季节的突变随时间地点而有所变化。