青藏高原山体效应的遥感估算及其生态效应分析

山体效应是隆起的山体所产生的热力效应,其结果之一就是相同垂直带界限自外围向内部有升高的趋势。本文结合MOD11C3地表温度产品和地面144个气象台站实测气象数据,估算青藏高原内外相同高度上的温差(也即高原山体效应值)。具体结论如下:(1)最大温差(10.04℃~11.70℃)出现在高原中南部,即雅鲁藏布江以北藏北高原以南。由此为核心向北、向东、向西均逐渐减小;(2)数据点上同高度内外温差与局部基面高度有紧密关系,基面高度每抬升100 m,温差增加约0.051℃,并有加速增大的趋势;(3)山体基面高度与山体效应存在明显的线性关系,其决定系数R2高达0.5306。但山体基面高度最高的区域山体效应并非最大,说明还有其他因子影响山体效应的大小,可能的因子包括大气湿度、纬度、地形开阔程度等,在建立山体效应数字模型时必须加以考虑;(4)高原山体效应对雪线分布高度的抬升作用更甚于其对林线。山体效应估值最大的区域,分布着6 000 m以上极高雪线;最高林线(4 900 m)分布于本研究中山体效应估算值较低的相对多雨区,因为林线的发育还要求一定的降水量。     

横断山区垂直带谱的分布模式与坡向效应

根据收集到的横断山区山地垂直带谱数据,对山地垂直带的坡向效应和空间分布规律进行了分析和研究.结果表明:1)主要的垂直带和垂直带界线如林线、暗针叶林带、雪线等的纬度和经度地带性分布规律明显并且分布模式都相似,纬向上呈开口向下的二次曲线分布模式,经向上呈开口向上的二次曲线分布模式,两者共同形成"双曲抛物面"分布模式,充分反映了横断山区的环境与生态的复杂性和独特性,也进一步丰富和发展了山地垂直带谱的二次曲线假说; 2)横断山区山地垂直带谱表现出明显的基于水分驱动的坡向效应,主要表现为同一山体的东、西坡往往具有不同的基带和带谱结构,相同类型的带谱出现的海拔和分布范围不同,迎风坡表现出较为湿润的类型和带谱结构,而背风坡则表现出更为干旱的类型和组成结构;横断山区的坡向效应主要是由于山体对当地盛行季风的影响,造成迎风坡和背风坡水热条件相差很大,从而发育不同的山地垂直带谱类型.从横断山区山地垂直带谱的空间分布规律来看, 28°～29°N、98°～101°E范围内,即大致在澜沧江以东-雅砻江以西,山地垂直带谱普遍表现出干热的特点,为横断山区干热气候的核心地带.但如何定量分析山地的坡向效应尚有待于进一步的研究和讨论.此外、数据质量和数据误差也对分析的结果,尤其是空间分布模式的数学模拟结果产生一定的影响,在以后的研究中尚需进一步完善.     

青藏高原土壤水热分布特征及冻融过程在季节转换中的作用

利用GAME-Tibet期间所取得的高分辩率土壤温度和含水量资料，对青藏高原（主要是藏北高原）土壤水热分布特征及冻融过程在季节转换中的作用进行了分析。指出藏北高原4cm学深处土壤在10月份开始冻结，次年4-5月份开始消融，冻结持续时间长达5-7个月。冻结过程有利于土壤维持其水分，因此，在刚刚开始消融时土壤含水量仍然很高。从而为夏季风爆发前土壤通过蒸发向大气提供水分打下了基础。指出土壤冻融过程可能在高原季节转换中起着重要作用。     

沙漠增温效应下绿洲热量资源估算模型——以准噶尔盆地为例

绿洲是干旱区荒漠生态系统中最为精华的区域,特殊的气候资源条件及其组合效应是形成绿洲特色高效农业的基础。在暖季,由于沙漠的增温效应,使绿洲的热量资源比同纬度地区更优越。以准噶尔盆地南缘古尔班通古特沙漠及石河子绿洲为对象开展研究,从时间、空间角度分析了沙漠增温影响下绿洲不同部位的热量条件、分布特点及变化规律等。并提出沙漠增温系数Z,Z可反映沙漠对与其相邻的特定地理位置的绿洲热量影响敏感程度,解释沙漠和绿洲间的热量联系及沙漠本身的热效应。借助沙漠增温系数,建立了石河子绿洲主要热量要素的估算模型,可以相对动态地估算绿洲区域不同时空尺度的热量状况。     

中国旅游业碳排放脱钩效应及影响因素研究

以中国30个省域为研究对象,采用Tapio脱钩模型测算2008-2017年旅游业碳排放脱钩指数,结合ESDA和LMDI方法,对旅游业碳排放脱钩的时空格局演变及影响因素进行研究。结果表明:中国旅游业碳排放脱钩指数整体处于弱脱钩状态,在0.4380~0.8758之间波动,碳排放脱钩指数分布不均衡,脱钩水平表现出“东高西低”的空间分布格局;旅游业碳排放脱钩指数呈显著负相关,但空间分布的集聚程度较低;随着时间推移,空间集聚程度有所提高,其中,H-H类型的省域集中分布在中部地区,L-L类型省域数量较少,呈零星分布;技术效应、游客规模效应分别是促进和抑制旅游业碳排放脱钩的主导因素,能源结构效应表现为先抑制后促进的作用,经济效应的影响较小。最后针对中国旅游业碳排放脱钩现状提出相关应对措施,以期为制定科学的减排政策提供决策依据。     

城市不透水表面的水环境效应研究进展

快速城市化导致的生态环境变化是当前城市生态环境研究的热点问题,而城市化的水环境效应则是其中的重要方向之一。本文通过梳理城市化过程对水环境效应的影响机制,总结和归纳城市不透水表面的水环境效应研究的核心内容与主要方法,指出当前城市化过程的水环境效应研究所面临的诸多难点,并对未来研究趋势进行展望。研究认为,城市化的显著特征之一是不透水表面的不断增加,以不透水表面指数(ISA)为表征的地表覆被参数日益受到城市土地利用/覆被变化研究的重视,成为城市化过程水环境效应研究的热点指标。不透水表面对水文效应的影响主要表现在两个方面,即短时间内增大降雨的径流量,长时间内增加洪水频率和径流总量。同时,不透水表面对水质的影响主要表现为增加水体的非点源污染负荷,目前的研究方法主要依靠城市水文水质监测及模型模拟,对水环境效应的影响机制方面尚缺乏对非点源污染负荷影响机制的深入研究,同时还需要进一步构建适用于城市地区的水文水质模型。可以预见,不透水表面指数将会是城市化过程水环境效应研究的重要参数,并将推动城市土地利用/覆被变化的水环境效应研究向参数简单化与精确化方向发展。     

基于尺度效应的城市化水平指标修正

城市化率在表征城市化水平时受到历时性因素和空间性差异的局限和扭曲;前者表现在城市化率难以衡量城市化发展后期阶段的差异和国内不同时期的城市化政策对城市化率的系统性冲击,后者主要表现在地域分异下的个体效应和规模影响下的尺度效应.针对尺度效应,本文运用反演方法和地图方法,论证了城市化率在表征城市化水平时所受到尺度的两种影响;...     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

山体基面高度对青藏高原及其周边地区雪线空间分布的影响简

山体效应是地理地带性之外,在大尺度上影响垂直带分布的主要因素,山体基面高度则是山体效应的第一影响因子。青藏高原及其周边地区,雪线呈现出中心高、周围低,与山体基面高度相一致的环状分布模式。为分析山体基面高度对雪线分布的影响,本文共收集青藏高原及周边地区雪线数据142个,采用纬度、经度和基面高度为自变量的三元一次方程拟合研究区雪线分布,计算各自的标准回归系数和相对贡献率,再将基面高度划分成5个子集（0~1000 m、1001~2000 m、2001~3000 m、3001~4000 m和4001~5000 m）,分析基面高度不同的山地对雪线的影响差异。结果表明：① 在青藏高原,纬度、经度和基面高度对雪线高度分布的相对贡献率分别为51.49%、16.31%和32.20%;② 随着基面高度的增高,各子集模型的决定系数虽有逐渐降低的趋势,但仍保持在较高的值域（R²=0.895~0.668）,说明模型的有效性;③ 随基面高度的抬升,纬度和山体基面高度对雪线分布高度的相对贡献率分别表现出降低（92.6%~48.99%,R²=0.855）和增大（3.33%~31.76%,R²=0.582）的趋势,表明基面高度越高,其对雪线分布高度的影响越大。     

山体基面高度对青藏高原及其周边地区雪线空间分布的影响

山体效应是地理地带性之外,在大尺度上影响垂直带分布的主要因素,山体基面高度则是山体效应的第一影响因子。青藏高原及其周边地区,雪线呈现出中心高、周围低,与山体基面高度相一致的环状分布模式。为分析山体基面高度对雪线分布的影响,本文共收集青藏高原及周边地区雪线数据142个,采用纬度、经度和基面高度为自变量的三元一次方程拟合研究区雪线分布,计算各自的标准回归系数和相对贡献率,再将基面高度划分成5个子集（0~1000 m、1001~2000 m、2001~3000 m、3001~4000 m和4001~5000 m）,分析基面高度不同的山地对雪线的影响差异。结果表明：① 在青藏高原,纬度、经度和基面高度对雪线高度分布的相对贡献率分别为51.49%、16.31%和32.20%;② 随着基面高度的增高,各子集模型的决定系数虽有逐渐降低的趋势,但仍保持在较高的值域（R²=0.895~0.668）,说明模型的有效性;③ 随基面高度的抬升,纬度和山体基面高度对雪线分布高度的相对贡献率分别表现出降低（92.6%~48.99%,R²=0.855）和增大（3.33%~31.76%,R²=0.582）的趋势,表明基面高度越高,其对雪线分布高度的影响越大。     

基于GF-1的青藏高原东南部积雪分布及MODIS积雪产品适用性研究

青藏高原东南部海拔高,地形复杂,云量大,准确掌握该地区的积雪分布特征对于积雪灾害防治非常重要。论文以2013—2019年冬季积雪积累期云量符合要求的35景高分一号(GF-1)影像为基础,将全色影像和多光谱影像融合为2 m分辨率影像,通过目视解译获取了研究区积雪的空间分布特征,结合改进后的30 m分辨率SRTM DEM,探讨了地形对积雪分布的影响。结果表明：积雪像元在研究区范围内占比为33.1%。积雪的垂直分布特征明显：积雪在高程带4000~5000 m(高海拔)处分布较集中,积雪面积占比为18.1%;在高程带0~2000 m、2000~3000 m和6000~7000 m处积雪面积占比均不到0.1%。积雪在北坡、东北坡的分布比例较高,均为15%以上;在南坡、西坡、西南坡、东南坡分布比例较低,均为10%左右。将基于GF-1影像获取的积雪分布分别与同日获取的根据MODIS V6积雪产品计算的积雪比例(MODIS FSC)和积雪分布的对比表明,64.4%的MODIS FSC像元绝对误差不超过10%,MODIS积雪分布产品对含雪像元的漏分率和误分率平均为33.8%和32.7%,说明MODIS积雪产品在研究区的精度还具有较高的不确定性,其对低覆盖积雪反演的精度较差。这表明利用MODIS积雪产品研究青藏高原东南部积雪的时空变化特征时还需要对其积雪反演算法进行改进,同时亟需加强地面观测和基于多源遥感数据的积雪研究。研究结果可为青藏高原东南部雪冰灾害防治提供支撑。     

北半球积雪/海冰面积与温度相关性的差异分析

积雪和海冰的时空变化对区域以及全球的气候、水文具有重要影响。基于雪冰数据和NCEP再分析气温数据,利用MK检验、滞后分析等方法,分析了积雪、海冰的时空变化特征及其与温度的相关特征。结果表明：1979-2013年,北半球积雪区、北极圈的年均温度呈显著上升的趋势,而积雪面积和海冰面积呈显著下降的趋势。在大部分地区,积雪覆盖频率随着温度的上升呈显著减少的趋势,但在中国长江中下游、青藏高原等局部地区,积雪覆盖频率随着温度的上升呈显著增加趋势。在大部分的近陆地海域,海冰覆盖频率随着温度的上升呈显著下降趋势。超前时间1~2个月的温度与海冰面积的负相关性最高。超前1~4个月的温度与积雪面积的负相关性最高。温度对海冰的影响时间比对积雪的影响时间长1~2个月。温度变化对海冰和积雪的影响存在一致性,但积雪和海冰对温度的响应时间存在差异,具有空间变异性。     

近50年青藏高原东部冬季积雪的时空变化特征

选取青藏高原东部地区1961-2010 年64 个测站的积雪数据,分析了冬季积雪日数的空间分布和年代际变化特征,结果表明：高原东部冬季积雪空间分布差异较大,巴颜喀拉山、唐古拉山和念青唐古拉山多雪且变率大,藏南谷地、川西干暖河谷地带及柴达木盆地少雪且变率小,这样的空间分布是由周边大气环流系统及复杂局地地形共同造成的;高原东部冬季积雪表现出“少—多—少”的年代际变化特征,分别在80 年代末和20 世纪末发生由少到多和由多到少的两次突变,尤其是20 世纪末的突变更为显著;降雪和气温的变化是影响积雪日数的重要因素,其中降雪的影响更为显著;80 年代末高原冬季降雪由少到多的突变是造成积雪日数发生相应变化的主要原因;20 世纪末高原冬季气温和降雪分别发生由低到高和由多到少突变,其影响叠加导致积雪日数发生了更为显著的突变。     

Comparison and analysis of snow cover data based on different definitions of snow cover days

In order to analyze the differences between the two snow cover data, the snow cover data of 884 meteorological stations in China from 1951 to 2005 are counted. The data include days of visual snow observation, snow depth, and snow cover durations, which vary according to different definitions of snow cover days. Two series of data, as defined by "snow depth" and by "weather observation," are investigated here. Our results show that there is no apparent difference between them in east China and the Xinjiang region, but in northeast China and the Tibetan Plateau the "weather observation" data vary by more than 10 days and the "snow depth" data vary by 0.4 cm. Especially in the Tibetan Plateau, there are at least 15 more days of "weather observation" snow in most areas (sometimes more than 30 days). There is an obvious difference in the snow cover data due to bimodal snowfall data in the Tibetan Plateau, which has peak snowfalls from September to October and from April to May. At those times the temperature is too high for snow cover formation and only a few days have trace snow cover. Also, the characteristics and changing trends of snow cover are analyzed here based on the snow cover data of nine weather stations in the northeast region of the Tibetan Plateau, by the Mann-Kendall test. The results show significantly fewer days of snow cover and shorter snow durations as defined by "snow depth" compared to that as defined by "weather observation." Mann-Kendall tests of both series of snow cover durations show an abrupt change in 1987.     

青藏高原积雪分布与变化特征

本文对青藏高原ＳＭＭＲ修积雪深度、ＮＯＡＡ周积雪面积、地面台站积雪深度进行了分析。结果表明青藏高原东西两侧多雪与腹地少雪形成鲜明对比,高原东部是高原积雪年际变化最显著的地区,它主导了整个高原积雪的年际变化,并且与西部多雪区年际波动呈反位相关系。从６０年代到８０年代积雪年际波动幅度有明显增加趋势,积雪变化具有３年左右准周期。随着全球变暖,青藏高原积雪将会有所增加。     

Characteristics of abrupt changes of snow cover and seasonal freeze-thaw layer in the Tibetan Plateau and their impacts on summer precipitation in China

In this paper, a variation series of snow cover and seasonal freeze-thaw layer from 1965 to 2004 on the Tibetan Plateau has been established by using the observation data from meteorological stations. The sliding T-test, M-K test and B-G algorithm are used to verify abrupt changes of snow cover and seasonal freeze-thaw layer in the Tibetan plateau. The results show that the snow cover has not undergone an abrupt change, but the seasonal freeze-thaw layer obviously witnessed a rapid degradation in 1987, with the frozen soil depth being reduced by about 15 cm. It is also found that when there is less snow in the plateau region, precipitation in South China and Southwest China increases. But when the frozen soil is deep, precipitation in most of China apparently decreases. Both snow cover and seasonal freeze-thaw layer on the plateau can be used to predict the summer precipitation in China. However, if the impacts of snow cover and seasonal freeze-thaw layer are used at the same time, the predictability of summer precipitation can be significantly improved. The significant correlation zone of snow is located in middle reaches of the Yangtze River covering the Hexi Corridor and northeastern Inner Mongolia, and the seasonal freeze-thaw layer exists in Mt. Nanling, northern Shannxi and northwestern part of North China. The significant correlation zone of simultaneous impacts of snow cover and seasonal freeze-thaw layer is larger than that of either snow cover or seasonal freeze-thaw layer. There are three significant correlation zones extending from north to south: the north zone spreads from Mt. Daxinganling to the Hexi Corridor, crossing northern Mt. Taihang and northern Shannxi; the central zone covers middle and lower reaches of the Yangtze River; and the south zone extends from Mt. Wuyi to Yunnan and Guizhou Plateau through Mt. Nanling.     

藏北高原D110点土壤温度的极值分析

通过藏北高原Ｄ１１０点一年中不同深度的日最高值、日最低值及日温差的分析,表明从０ｃｍ￣４０ｃｍ,土壤温度的日最高值的变化剧烈,而日最低值的变化则相对平稳,冬半年土壤温度的日最低值、日最高值比较接近,日温差较小,而且它们随时间的变化比较平稳;但夏半年（５￣９月）波动较冬半年的大,且最高温的波动要比最低温的波动大得多;随深度的增加日温差减小,在８０ｃｍ深处已基本上看不到日温差的变化。     

到达中国陆面的生物有效紫外线辐射强度分布

随着大气臭氧层的日趋变薄,估算到达陆面的太阳紫外线辐射变化,评估对人体健康的影响日趋成为环境健康研究的一个重要课题。基于DISORT辐射传输模型,从生物健康效应的角度提出了估算陆面有效紫外线辐射强度的方法,并采用LibRadtran软件包UVSPEC模型以及GIS空间分析技术模拟了2000年1月和7月到达中国陆面的生物有效紫外线辐射强度空间分布,讨论了臭氧、云量、地表反照率等因素对陆面生物有效紫外线辐射强度的影响,研究了基于云量、海拔数据修正陆面紫外线辐射的方法。另外,还系统分析了2000年1月、7月我国陆面生物有效紫外线辐射强度的空间分布特征,1月份辐射强度是低纬度较高,而7月份是中高纬度较高。UVA和UVB陆面辐射强度分布明显不同,特别是7月份,UVB辐射强度的高值区域较UVA明显偏向低纬度地区。UVB的生物有效辐射强度大约是UVA的6倍。     

基于MODIS数据的蒙古高原积雪时空变化研究

利用Terra卫星和Aqua卫星提供的2002年9月1日~2017年5月31日每日积雪覆盖产品MOD10C1和MYD10C1,提取蒙古高原积雪日数、积雪面积、积雪初日及积雪终日信息,得到蒙古高原积雪特征分布和变化趋势,同时,结合蒙古高原108个地面气象观测站的气温资料,分析研究区积雪变化特征和气温的关系。结果表明：（1）蒙古高原平均积雪日数在60～90 d之间,积雪初日主要分布在315～335 d之间,积雪终日大多集中在31～61 d之间,蒙古高原东部地区积雪初日有明显的提前趋势,西南地区积雪终日有明显的提前趋势。（2）积雪面积在积雪季内呈 “单峰型”,1月份为积雪面积最大月,年均积雪面积呈微弱的下降趋势。（3）最大积雪覆盖面积与温度具有明显的相关性,稳定积雪覆盖区的临界温度大概介于-11~-8 ℃之间。（4）温度是影响积雪特征变化的重要因素。     

青藏高原中东部水热条件与NDVI的空间分布格局

青藏高原受大气环流和地势格局的共同作用,水热条件及植被空间分布呈现独特的三维地带性特征。但是青藏高原范围广、地势起伏大,水热条件及植被空间分布具有明显区域差异。本文利用青藏高原中东部100个气象站1982²000年的降水、气温资料以及同期NO-AA AVHRR植被指数产品（NDVI）,分析水热条件及植被的空间分布特征。首先,设置经向、纬向海拔渐变样带,考察海拔对水热条件及NDVI空间分布的影响;然后,按500米海拔间隔进行站点分组,分析约束了海拔高差后的经纬位置对水热条件及NDVI空间分布的影响。研究表明:在青藏高原中东部由于海拔高差大,热量条件分布首先受海拔递减规律控制,其次才表现出因太阳辐射差异的纬度地带性;而降水分布则主要受水汽通道位置和方向的影响,北上水汽和东部偏南走向山脉是研究区降水经向特征的主要成因;指示植被状况的年均NDVI,则受水热组合的控制,其分布格局是二者的叠加与综合。