主编语

正与长江相连的洞庭湖是我国第二大淡水湖,从地理角度看也是一个重要的参照物,湖北省位于洞庭湖以北,故名为湖北,湖南省境绝大部分位于洞庭湖以南,故称为湖南。为了加强洞庭湖流域生态环境保护,统筹平衡该区域经济与生态的协调发展,2014年4月,国务院正式批复了《洞庭湖生态经济区规划》。岳阳市作为拥有洞庭湖水域面积近60%的沿湖城市,在洞庭湖生态经济区建设中承担着重要责任。岳阳市气象局近年来在水体气象监测、水上气象服务、湿地生态观测、城市防汛预报预警等方面开展了富有湖区特色的工作。本期以"刊中刊"形式推出的"洞庭湖生态气象"主题专辑,刊登了以岳阳市气象局科技人员为主开展的与洞庭湖区域生态文明建设气象保障服务有关的最新研究成果。作为我国最大的内陆湖泊湿地生态系统之一,洞庭湖湿地具有极为重要的生态功能和经济价值(P72);在全球气候变化     

进展报告2020：洞庭湖生态气象

正进展报告2020洞庭湖生态气象2020年6月/10卷3期依托生态气象,守护江湖碧水"洞庭八百里,壮阔在岳阳"。洞庭湖汇集四水、吞吐长江,是我国第二大淡水湖,也是长江最重要的调蓄湖泊和国际重要湿地。洞庭湖2/3的水域面积在岳阳境内,经由岳阳城陵矶汇入长江的水量占长江中游总径流量的46%;岳阳湿地面积达2122.8 km~2,占洞庭湖湿地面积的1/3,被誉为"中国观鸟之都"和"拯救世界濒危物种的重要希望地"。因此,岳阳不仅是调控江湖的枢纽、长江中下游防洪保安的要冲,同时也是维系我国乃至全球生物多样性的重要地区。然而,随着气候变化和人类活动的影响,洞庭湖湖泊日益萎缩,调洪蓄水功能下降,     

呼伦湖湿地消长对气象水文因子变化的响应

利用1961—2005年呼伦湖湿地的气象及水文资料,基于灰色关联度分析、Mann-Kendall检验及小波分析、回归统计等方法,分析了湿地消长对气象水文因子变化的响应特征。结果表明:年与夏季气候在湿地消长中起主导作用。区域年降水量每增加10 mm,年降水量的直接作用是使湿地水域面积和水位深度分别增加2.6 km2和1.6 cm;年径流量每增加1×108 m3,湿地水域面积和水位深度分别增加4.8 km2和3.0 cm。45年来,湿地消长对影响因子连续变化过程的响应特征具有一致性,特别在20世纪90年代后响应更显著,湿地萎缩加快;气温与降水量变化在湿地水域面积、水位深度消长中的贡献率分别为33.1%与66.9%,22.5%与77.5%,降水量变化起主导作用。湿地消长对影响因子的多时间尺度周期性具有很好的响应。在27年的年代际尺度主周期与11~16年次周期、2~10年年际尺度准周期的叠加作用下,45年来,湿地消长出现了2次减少、1次增加的周期过程,并呈现短周期波动特征。     

东洞庭湖天气、气候对越冬候鸟数量的影响

利用2008—2018年东洞庭湖大小西湖越冬候鸟监测数据及其他鸟类分析资料,结合长江城陵矶水位和各种气象数据,对东洞庭湖天气、气候与越冬候鸟数量的关系进行了分析。结果表明:东洞庭湖为名副其实的越冬候鸟的天堂,近11年来大小西湖共监测到越冬候鸟39种,数量呈较显著增加趋势;因降水异常导致秋冬季水位异常变化对候鸟造成明显的不利影响,寒流南下偏迟等气候异常是同期候鸟大大减少的重要原因。极端天气、气候事件对候鸟数量产生严重影响;10月至次年1月中旬气温偏低、雨量偏多、日照偏少的气候条件下越冬候鸟数量较多,反之则偏少;洞庭湖观鸟节观测到鸟类种类的多少基本取决于观鸟队的数量,但气温偏高的晴朗天气观测到鸟的种类相对较多,低温阴雨天气观测到鸟的种类相对较少。     

近20年鄱阳湖水体面积变化遥感监测与分析

利用卫星遥感影像数据,应用归一化水体指数法和谱间关系法,定量化分析2002—2019年鄱阳湖水体面积变化规律并探究其变化原因.研究表明,1)2002—2019年鄱阳湖水体面积整体呈现缩小趋势,水体面积年内季节变化明显,丰水期与枯水期水域面积相差1倍以上,且该差值近年来有增大趋势.2)通过分析鄱阳湖星子站水位发现,鄱阳湖进入枯水期日期较历史明显提前.3)分析极端干旱和夏季洪涝事件发现,鄱阳湖水域面积与江西省降水量有较明显的正相关性.     

荆江河段洪水水位预报方法研究

研制了荆江河段各站具体的洪水水位预报方案,并对预报方案进行了检验。研究表明:利用洪水预测的上下游相关法,建立荆江河段宜昌-枝城、枝城-沙市、沙市-城陵矶-石首、枝城-城陵矶-监利等水文预报站点的上下游相应水位关系曲线,能较好的预测荆江河段各预报站点洪水水位,并且通过对1969、1981、1983年3次洪峰过程试报的结果表明,该方案具有较好的适应性。     

洞庭湖区雾的时空分布及其模型建立

利用1971—2012年42 a洞庭湖区岳阳市、汨罗市、临湘市、益阳市、沅江市、岳阳县、澧县、桃源县、临澧县、华容县、南县、桃江县、望城县13个县市区的大雾及其相关资料,分析其时空分布特征为：年际变化总体为下降趋势;冬季雾日数最多,夏季最少;越接近洞庭湖,雾日越少;雾从00时开始都增加,08时出现概率最大;日变化与气温变化反相关。根据洞庭湖区大雾发生的气象条件,找出影响该区域大雾的关键因子有低层相对湿度都≥85%、大气层结特征稳定、低层弱的上升运动、低层存在逆温层,据此建立大雾模型,为大雾预报和服务以及预警信号的发布提供可参考的依据。     

鄱阳湖水体淹没模型研究

根据丰水季鄱阳湖流域降水对鄱阳湖水位的影响研究, 建立鄱阳湖水位变化降水预测模型;并利用近10年卫星遥感对鄱阳湖水域面积的监测及相应时相鄱阳湖水位资料的分析, 研究出丰水季鄱阳湖水体淹没模型, 解决了洪水季, 云天状况下, 气象卫星难以监测下垫面洪涝灾害的难题。通过对鄱阳湖水体淹没模型进行模拟验证, 结果表明, 鄱阳湖实施退田还湖以后, 湖体水面模拟结果与遥感测算值相对误差为0.9%～3.6%, 模拟效果好。     

临太湖局地平原区人居环境的自然适宜性评价——以吴江区为例

本文以苏州市吴江区为例,利用1971—2016年吴江区常规气象观测资料、2004—2016年吴江区自动气象观测数据、2016年吴江区各镇人口和面积数据、2016年ASTER GDEM 高程数据和Landsat 8 OLI_TIRS卫星遥感数据,将湖陆风指数引入人居自然环境适宜性评价体系,建立缓冲区后,分别计算气候适宜性指数、地被指数、水文指数、湖陆风指数和人居环境自然适宜性综合指数,在此基础上,分区分级评价了吴江区人居环境的自然适宜性。研究结果表明:(1)吴江区人居环境自然适宜度从西部往东部逐渐递减。(2)一般适宜区主要位于吴江区的东北部和东南局地,中度适宜区分布在中北部和南部,较高适宜区位于中部以西太湖沿岸,高度适宜区位于紧临太湖的西南地区,极高适宜区位于西南角局部地区。(3)引入湖陆风指数后,评价结果能更好地反映临湖平原的湖陆风环流对局地气候所起的关键作用。(4)建立缓冲区后的水文指数分布能够更客观地反映吴江区不同尺度水体分布对人居环境自然选择的影响。     

近30年红碱淖水体时空动态变化遥感监测研究

利用1990—2020年的Landsat卫星数据,基于总体精度指标和Kappa系数评估三种岸线提取方法精度,选取精度最高的方法构建高精度的湖泊水体遥感监测数据集,基于该数据集从多角度分析红碱淖水体年际、年内的时序发展趋势以及空间分异特征,并结合气象要素和人类工程活动资料,探讨其时空动态变化的驱动力。结果表明：①三种岸线提取方法中,线性解混的精度最高;②近30 a来,红碱淖湖泊面积和岸线长度总体上呈显著下降趋势,湖泊面积于2010—2015年萎缩速度最快,变化强度为-182%,岸线长度2000—2005年变短速度最快,变化强度为-338%,且两者增幅最大时间段均为2015—2020年,变化强度分别为197%和416%;③1990—2000年间红碱淖面积整体萎缩,东北向萎缩最严重,其次为南向,且湖泊重心向西南偏移;④2017年各月面积萎缩方向不一,总体上表现为东南向扩张,西北向萎缩,重心偏移方向与年际偏移一致;⑤气温、降水量和蒸发量与湖泊面积之间均无显著的相关关系,气候对湖泊面积萎缩有一定影响,而人类工程活动是主要原因。     

洞庭湖湖陆风特征与降水

本文利用洞庭湖周围岳阳、常德和益阳三站1、4、7、10月的气象资料,研究了洞庭湖湖陆风的气候特征及其对降水、特别是对暴雨的影响。分析表明洞庭湖的湖陆风是显著的,湖陆风厚度大约为300米;湖陆风转换可以引起湖陆风散度和涡度的变化,从而引起清晨和傍晚降水的加强;一年四季都有湖陆风,但夏季更为显著,冬季不太明显。     

东洞庭湖区城市雷暴活动规律

基于19612013年岳阳国家气象观测站雷暴观测资料,采用核密度估计、线性倾向方法、Morlet小波分析和Mann-Kendall趋势检验分析东洞庭湖区城市雷暴基本规律与变化情况.结果表明:19612013年东洞庭湖区城市雷暴日数以夏季的最多,春季的次之,秋、冬季节的较少,呈现波动减少的趋势,尤其是春、夏季雷暴日减少速...     

博斯腾湖流域气候变化及其对径流的影响

利用博斯腾湖流域开都河、黄水沟和清水河的出山口水文站月径流量和气象站月平均数据，开展变化特征分析和径流变化对气候因子的响应研究。结果表明，博斯腾湖流域年际气候变化以气温上升为主，降水量增加趋势不显著；域内主要河流径流量持续上升。突变检验发现，三条入湖河流90年代之前径流量增加主要是域内降水量增加的结果，随后受气温上升导致冰雪消融加快也对径流量的增加有贡献。相关分析结果显示，博斯腾湖三条入湖河流年径流量变化主要受4月和7月降水因子影响。此外，开都河的径流变化还表现出对8月气温和降水的显著响应，同时开都河流域集水区冰川的面积和占比均大于黄水沟和清水河流域，这表明冰川融水补给对开都河径流的影响大于黄水沟和清水河。所建立的气候因子-径流量多元线性回归模型，能够很好的模拟开都河、黄水沟和清水河的径流变化过程，证明了博斯腾湖流域水文变化受气候因子的显著影响。     

1977－2020年额济纳胡杨林植被变化特征及其影响因子分析

基于1977－2020年Landsat影像，采用监督分类和归一化植被指数（NDVI），并结合气象、水文数据，对近44年额济纳绿洲胡杨林面积时空动态、植被状况，以及对其有影响的主要环境因素进行综合分析。结果表明：（1）2020年研究区胡杨林面积为2.99万 hm2，较1977年，胡杨林面积增长了1.62倍，东河西岸三角洲恢复面积较大。研究期内，胡杨林经历了衰落期和恢复期，最小面积为1990年的1.03万 hm2。（2）2001年实施生态调水后，研究区NDVI值增速达0.027/10 a (p<0.01)，是研究时段NDVI值增速的2倍，调水前NDVI值增速的45倍。（3）虽然月NDVI值与月均温相关系数为0.463 (p<0.01),但年NDVI值与气候因素相关性并不明显，而与正义峡径流量显著正相关（相关系数为0.437，p<0.05），并且实施黑河调水与胡杨林景观生态功能改善的时间段同步。生态调水后，研究区NDVI值升高了0.011，裸地面积减少0.17万 hm2。     

近3a岳阳暴雨时空分布规律及形势特征分析

利用岳阳市2015～2017年232个区域气象站、6个国家气象站降水资料和EC细网格风场资料,采用统计分析等方法总结了近三年暴雨日变化特征和空间分布特征,分析了暴雨产生的中低层影响系统的天气形势,结果表明：岳阳市暴雨过程日变化规律有集中型暴雨、持续型暴雨和波动型暴雨3个类型,集中型暴雨主要出现在华容站、平江站白天和汨罗站晚上;持续型暴雨主要出现在岳阳站全天和临湘站晚上;波动型暴雨出现在临湘、湘阴、汨罗站白天和华容、湘阴、平江站晚上。岳阳市暴雨过程的空间分布频次为东部高于西部,药姑山区暴雨次数最多,强度最大,是岳阳市暴雨中心,连云山区为次暴雨频次中心和局地暴雨强度中心,幕阜山区仅有局地暴雨频次中心,地形是岳阳市暴雨出现频率高和暴雨强度大的重要因素;全市性大范围暴雨受天气系统影响更明显,地形影响也是全市性大范围暴雨的重要影响因素,最强暴雨区范围在药姑山区及其新墙河流域。区域性暴雨在连云山区有暴雨重叠区域,连云山区也是区域性暴雨中心。影响岳阳市暴雨的中低层天气系统以急流和冷切变居多,低涡次之、暖切变(横切变)和低槽较少,大多数暴雨过程有多个天气系统配合出现。     

基于EFDC模型对鄱阳湖湖面面积的推算方法

鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,水位与面积是湖区生态系统中的重要参数.主要研究鄱阳湖水位与面积的数学关系,以便用水位来快速推求湖面面积.利用美国EFDC水动力学模型对典型年份面积进行模拟,得出逐日模拟面积,而后根据康山、棠荫、都昌和星子4站实际水位与模拟面积建立数学关系,最后使用遥感数据对模拟面积进行验证.结果表明,典型年份鄱阳湖水位与面积具有高动态性,平均相对误差为4.14%,模拟面积与实际面积误差较小.     

2017年8月13日东洞庭湖水龙卷特征

利用常规观测资料、自动气象站资料及湖南省岳阳多普勒天气雷达资料对2017年8月13日东洞庭湖水龙卷（简称扁山水龙卷）进行分析。结果表明:高空辐散、中低空低压切变、边界层气旋式辐合与特殊环境共同形成强烈辐合上升流场，3个相继北上的γ中尺度低涡中第2个低涡在上升流场和前后低涡共同作用下，在扁山水域迅速加强形成水龙卷，扁山湖心自动气象站风向风速、气压、能见度等变化较为显著，但仅伴随0.2 mm阵性降水。雷达产品显示:扁山水域强辐合带北部强降水质心低、强风切变低、切变上空水平径向风速小，但整条辐合带无风暴跟踪信息、中气旋和龙卷式涡旋特征；风廓线显示扁山水龙卷形成时边界层0.6 km中气旋与0.3 km近地面辐合流场上下叠加。通过与安徽升金湖水龙卷以及洞庭湖区历史上多次龙卷进行比较，认为低空强烈气旋式辐合流场对水龙卷生消有重要作用，高空大范围辐散与中低空、边界层、地面辐合垂直叠加产生的强烈抬升抽吸作用则是扁山水龙卷的主要成因。     

未来气候变化对淮河流域径流的可能影响

采用新安江月分布式水文模型, 结合1961—2000年历史月气候资料和4个CGCMs的3个SRES排放情景下 (B1, A 2, A 1B) 未来降水和气温情景模拟结果, 对过去淮河流域的径流进行模拟检验并对未来2011—2040年的径流影响进行评估, 为水资源管理和规划提供依据。结果表明:水文模型能较好地反映年、月流量以及多年平均值和季节的变化; 年流量模拟一般好于月流量, 淮河干流主要控制水文站如王家坝、鲁台子、蚌埠的年流量模型效率系数均在80%以上; 多年平均值模拟效果好, 平均绝对相对误差为10%。多数CGCMs不同排放情景下气候模拟结果表明:未来2011—2040年, 淮河流域气候将趋于暖湿, 但年径流量将可能以减少趋势为主。这对淮河地区水资源的可持续发展以及东线调水工程水资源统一调配和管理提出了较大的挑战。淮河流域大部分区域2011—2040年月径流量减少将主要发生在1月和7—12月, 变化趋势较为确定; 4—6月, 径流量将以增加趋势为主, 不确定性较大; 2—3月, 径流具有增加趋势的地区多分布在淮河以北地区, 具有减少趋势的地区则多分布在淮河干流及以南地区和洪泽湖、平原区, 这些地区增加或减少趋势的不确定性较大。     

南渡江流域暴雨洪涝致灾临界面雨量的确定

基于海南省南渡江流域龙塘水文站1976—1987年和2009—2010年的逐日气象水文资料,采用HBV-D水文模型,通过对模型参数率定和验证,确定了适合南渡江流域的HBV-D水文模型最优化参数。结果表明:该模型在1976—1981年率定期、1982—1987年验证期和2009—2010年验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.891,0.831,0.953,相关系数分别为0.944,0.912,0.977,达到了0.01显著性水平。通过建立的南渡江流域HBV-D水文模型进行模型反演,确定了不同前期水位 (7 m,8 m,9 m,10 m,11 m) 的面雨量和水位关系,根据龙塘水文站的警戒水位、10年重现期水位、30年重现期水位、50年重现期水位作为不同等级预警的临界判别条件,最终确定了不同前期水位的致灾临界面雨量指标。     

长江中下游地区1988—2010年遥感土壤湿度的时空变化

利用农业气象站观测资料对长江中下游地区1988-2010年遥感土壤湿度进行了验证,并与NCEP和ERA-Interim土壤湿度做了对比分析。研究表明,ECV遥感土壤湿度冬季平均土壤湿度最高,春季和秋季次之,夏季平均土壤湿度最低;这种季节性干湿变化与农业气象站观测资料一致。但是,NCEP和ERA-Interim土壤湿度再分析资料,则夏季平均土壤湿度高,春季和秋季次之,而冬季平均土壤湿度最低;这种季节性变化与ECV遥感土壤湿度和农业气象站观测资料呈反位相。就年际变化而言,ECV遥感土壤湿度与农业气象站观测资料和两套再分析资料均有较高的一致性,并在春季和秋季最高,尤其是在长江以北地区和长江以南洞庭湖、鄱阳湖两大湖区,相关系数达到0.7~0.9;而夏季一致性最低,相关系数仅为0.4左右。在研究时段,ECV土壤湿度在冬季明显增加,在夏季则有明显下降趋势。