青藏高原年日照时数变化的时空特征

利用青藏高原地区68个测站1973-2007年近35 a的日照时数资料,采用主成分分析、旋转主成分分析、小波分析等方法对年日照时数变化的时空特征进行了分析.结果表明:1.青藏高原年日照时数呈现东南部较少,逐渐向西北地区增加的特征,近35 a青藏高原西部、西藏西南部和青海西南部年日照时数呈增加趋势,其余地区以减少趋势为主.第一载荷向量场反映了全区日照时数较一致的偏多或偏少;第二三载荷向量场分别反映了高原日照时数南北相反变化以及中部与西部、北部相反变化的差异.2.青藏高原年日照时数空间异常区可分为7个,即高原东南区、高原北部区、高原中部区、藏东区、青海北部区、藏西南区和高原西部区.高原北部和中东部年日照时数减少趋势较为显著,高原西部和西南部年日照时数呈增加趋势.3.高原东南区、高原中部区、青海北部区和藏西南区存在显著的16 a周期,其他异常区的显著周期及其年代变化差异较大.     

近48年青藏高原强降水量的时空分布特征

基于青海和西藏地区48个气象台站近48 a(1961~2008年)的逐日降水资料,分析青藏高原冬、夏半年强降水量的时空演变特征。结果表明:青藏高原强降水量与总降水量的空间分布相似,夏半年为由东南向西北递减,冬半年则由唐古拉山脉东段的高原腹地向四周递减;夏(冬)半年强降水量存在准3、准6 a(7~8 a)的年际振荡以及准9~10 a(15 a)的年代际振荡;夏半年高原北(南)部强降水量以增加(减少)趋势为主,强降水量呈现出微弱的减少趋势,而冬半年高原大多数地区均呈现出明显的增加趋势,在1976年发生突变现象。     

北极苔原新奥尔松地区的地表辐射特征

利用我国北极黄河站所在地,德国Koldewey站1993-2003年的资料,对新奥尔松地区的地表辐射特征进行了初步分析。结果表明,由于云的影响,新奥尔松极昼期间的日照百分率仅为32.2%。暖季由于下垫面地表冰雪融化,地表反射率迅速减小,地面吸收辐射和地面有效辐射都迅速增大。全年累计的净辐射为正值;暖季是接受太阳辐射能的主要时段,寒季接受的太阳辐射能极少。虽近10年来新奥尔松地区的气温增加十分显著,但各辐射量的变化趋势不明显。地表辐射实测值与同期NCEP/NCAR相邻格点逐日资料的比较表明,NCEP资料对各辐射项模拟的精度不高。     

近50年青藏高原东部降雪的时空演变

选用1967-2012年青藏高原东部60个站点的观测资料,分析了该地区降雪的时空演变特征,并结合降水和气温的变化,探讨了降雪与积雪的关系,结果表明：青藏高原东部年降雪量在1.3~152.5 mm范围内变化,空间分布差异显著;秋季降雪表现出中间多、周边少的特征,冬季降雪表现出由东南向西北递减的特征,春季降雪最多且空间分布与年降雪基本一致;降雪可划分为青南高原区、藏北高原区、柴达木盆地区、青藏高原东南缘区、川西高原西北部区、青藏高原南缘区、青海东北部区及藏南谷地区;就青藏高原整体而言,除秋季外,整年、冬季和春季降雪均表现出“少—多—少”的年代际变化特征,其中冬季降雪在1986年发生了由少到多的突变,整年、冬季和春季降雪均在1997年发生了由多到少的突变;不同区域降雪的时间变化规律各具特点;降雪与积雪的关系十分密切,春季降雪受气温的影响最为显著,秋季次之,冬季最弱;20世纪末,春季降雪受气温升高的影响表现出与降水变化相反的由多到少的气候突变特征。     

北极水汽输送的时空分布特征研究

水汽输送可以通过直接或间接的方式影响北极地区(60°N—90°N)的水文、辐射和动力等气候因子。了解水汽输送的分布和变化特征,对研究北极气候变化具有重要意义。本文基于ERA5、JRA-55和MERRA-2再分析资料,分析了1980—2018年沿70°N水汽通量的水平分布、垂直分布和月平均分布,以及北极地区整层水汽通量在不同季节的变化特征和线性趋势。基于三种再分析资料的分析结果均表明,沿70°N的水汽输送在东北极主要为向北,在西北极为向南和向北相间分布且相对于东北极更活跃;沿70°N的向北水汽输送在垂直方向上的900hPa高度附近较为强烈。此外,沿70°N的向北水汽输送通量平均高于向南,说明了北极地区整体体现为水汽汇入地。北极地区的向北水汽输送在夏秋季比冬春季节更活跃,且夏秋季的水汽通量在向北水汽输送通道附近和北大西洋区域的增速更为明显。对沿70°N的水汽入侵的时间变化和水平分布结果进行分析后发现,水汽入侵主要发生在向北水汽输送通道附近,且水汽入侵受比湿的影响比经向风更大,这使得水汽入侵的年平均次数在2008年之后出现剧烈波动。整体上,相比ERA5和JRA-55, MERRA-2与IGR...     

近40 年可可西里地区湖泊时空变化特征

以可可西里地区1970s 地形图和1990s、2000-2011 年Landsat TM/ETM+遥感影像为基础,通过数字化和影像解译获取研究区83 个面积大于10 km²湖泊变化数据,并对湖泊变化成因进行了分析。研究结果表明:1) 1970s 初期至2011 年,可可西里地区湖泊经历了“先萎缩后扩张”的变化过程,其中1970s-1990s 期间湖泊面积普遍减小,1990s-2000 年湖泊出现扩张,并在2000 年恢复到1970s 湖泊规模,2000 年之后湖泊面积急剧增大。2) 2000-2011 年间,可可西里地区不同规模等级湖泊整体呈扩张趋势,但表现出一定的区域差异性。面积呈增加趋势的湖泊数量最多,亦分布最广,一些湖泊由于扩张迅速出现湖泊合并或湖水外泄情况;面积呈减少趋势或波动起伏的湖泊数量较少,零散分布在研究区中部和南部,湖泊动态变化与其自身补给条件或与下游湖泊(河道) 存在水力联系有关。3) 在研究时段内,降水增多、蒸发减少是可可西里地区湖泊扩大的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放是次要原因。     

青藏高原强降水日数的时空分布特征

 根据青海和西藏48个气象台站近48 a（1961-2008年）的逐日降水和气温资料,分别以日降水量超过5 mm和25 mm作为冬半年（11月～翌年3月）和夏半年（5～9月）强降水的临界值,分析了青藏高原冬、夏半年强降水日数的时空分布特征。结果表明：（1）高原强降水日数与总降水量的空间分布型非常相似,夏半年均表现为由东南向西北递减,而冬半年则为由高原腹地向四周递减。（2）夏（冬）半年强降水主要集中在7月上旬～8月中旬（11月上旬和3月中下旬）。（3）夏（冬）半年强降水存在准6 a（5～6 a）的年际振荡以及准10～11 a（15 a）的年代际振荡。（4）强降水日数变化趋势的空间差异较大,夏半年高原北（南）部强降水日数普遍以增加（减少）趋势为主,而冬半年除雅鲁藏布江流域呈减少趋势外,高原大多数地区均表现出显著增加趋势。     

青藏高原未来气温变化趋势的R/S分析

青藏高原气候变化是全球气候变化的重要组成部分。文章采用R/S分析法,对青藏高原拉萨、托托河等9台站的气温平均值和极端值进行了计算分析。研究结果表明:青藏高原气温的长期相关性特征总体表现为持续性,表明青藏高原未来气温总体变化将与过去的变化趋势一致。年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温有着几乎一致的升高趋势,其中年极端最低气温升高趋势的持续性相对较强。由青藏高原9台站年平均气温、年平均最低气温和年极端最低气温3项气候要素时间序列的升高趋势及其长期相关的持续性特征,预示着青藏高原未来冷暖气候变化的趋势是持续变暖。     

近40年青藏高原主要生物温度指标的变化趋势

以最热月均温、最冷月均温、≥0℃积温及其日数、≥5℃积温及其日数和≥10℃积温及其日数作为生物温度指标的代表,应用青藏高原地区1966~2005年共87个气象站点逐日观测资料,分析其变化趋势。结果显示:最热月均温与最冷月均温整体均呈上升趋势,而最冷月均温的上升幅度明显大于最热月均温的上升幅度,空间上两者呈非对称变化。≥10℃积温、≥5℃积温和≥0℃积温增幅依次增大,其日数的变化是,≥5℃积温日数增幅最大,≥10℃积温日数次之,≥0℃积温日数最小。总体而言,近40年来青藏高原温度变化为增加趋势,植被的最佳生态空间及生态地理区域界线可能会发生不同程度的变动,生态系统的结构和功能可能也需要进行相应的调整来适应温度的变化。     

1961-2004年青藏高原夏季降水的时空分布

The summer day-by-day precipitation data of 97 meteorological stations on the Qinghai-Tibet Plateau from 1961 to 2004 were selected to analyze the temporal-spatial distribution through accumulated variance,correlation analysis,regression analysis,empirical orthogonal function,power spectrum function and spatial analysis tools of GIS.The result showed that summer precipitation occupied a relatively high proportion in the area with less annual precipitation on the Plateau and the correlation between summer precipitation and annual precipitation was strong.The altitude of these stations and summer precipitation tendency presented stronger positive correlation below 2000 m,with correlation value up to 0.604（α=0.01）.The subtracting tendency values between 1961-1983 and 1984-2004 at five altitude ranges（2000-2500 m,2500-3000 m,3500-4000 m,4000-4500 m and above 4500 m）were above zero and accounted for 71.4%of the total.Using empirical orthogonal function, summer precipitation could be roughly divided into three precipitation pattern fields：the Southeast Plateau Pattern Field,the Northeast Plateau Pattern field and the Three Rivers＇ Headstream Regions Pattern Field.The former two ones had a reverse value from the north to the south and opposite line was along 35°N.The potential cycles of the three pattern fields were 5.33a,21.33a and 2.17a respectively,tested by the confidence probability of 90%.The station altitudes and summer precipitation potential cycles presented strong negative correlation in the stations above 4500 m,with correlation value of-0.626（α=0.01）.In Three Rivers Headstream Regions summer precipitation cycle decreased as the altitude rose in the stations above 3500 m and increased as the altitude rose in those below 3500 m.The empirical orthogonal function analysis in June precipitation,July precipitation and August precipitation showed that the June precipitation pattern field was similar to the July＇s,in which southern Plateau was positive and northern Plateau negative.But positive     

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。     

青藏高原夏季夜雨率空间分布及其变化特征

选取了1961-2007年青藏高原海拔2000m以上76个气象站夏季(6-9月)逐日地面降水观测资料,分析了青藏高原夏季夜雨率的时空特征,结果表明:1.青藏高原夜雨率具有显著的区域差异性,在西藏中西部夜雨率呈“纬向型”分布,而西藏东部、川西高原至滇北夜雨率则表现为“西北-东南”走向;夜雨率高值中心出现在雅鲁藏布江中段(日喀则地区东北部至拉萨市一带),达到75％以上,同时喜马拉雅山脉南麓可能是夜雨率＞70％的另一个高值区域;夜雨率最低值在青海省西北部,仅为33％;2.高原夜雨率具有明显的海拔效应,夜雨率与海拔呈显著的反相关,即海拔越高夜雨率越低,反之亦然;3.高原夜雨率随夏季日期推后呈增大趋势,而年际变化上则表现为明显的下降趋势,20世纪80年代初存在明显的突变现象;4.高原夜雨率与日降水量之间存在一定的关联:当日降水量＜1 mm时夜雨率仅为48.8％,此后夜雨率随着日降水量增加而明显增大,特别是降水量在20 mm以下时,夜雨率上升速度最快,上升幅度超过20％;当日降水量为23～40 mm时,夜雨率稳定在70％～76％间,随后又略有波动下降;当日降水量为33 mm时,夜雨率达到极大值,为75.1％.青藏高原夜雨率的空间变化可能受大地形的影响.高原夜雨对农牧业生产有利的同时,也可能会带来诸多自然灾害.因此,深入探讨夜雨率是制定有效防御气象灾害对策的重要依据.     

Temporal and Spatial Distribution of Evapotranspiration and Its Influencing Factors on Qinghai-Tibet Plateau from 1982 to 2014

Evapotranspiration is the key driving factor of the earth’s water cycle, and an important component of surface water and energy balances. Therefore, it also reflects the geothermal regulation function of ecohydrological process. The Qinghai-Tibet Plateau is the birthplace of important rivers such as the Yangtze River and the Yellow River. The regional water balance is of great significance to regional ecological security. In this study, ARTS, a dual- source remote sensing evapotranspiration model developed on a global scale, is used to evaluate the actual evapotranspiration (ET) in the Qinghai-Tibet Plateau from 1982 to 2014, using meteorological data interpolated from observations, as well as FPAR and LAI data obtained by satellite remote sensing. The characteristics of seasonal. interannual and dynamic changes of evapotranspiration were analyzed. The rates at which meteorological factors contribute to evapotranspiration are calculated by sensitivity analysis and multiple linear regression analysis, and the dominant factors affecting the change of evapotranspiration in the Qinghai-Tibet Plateau are discussed. The results show that: (1) The estimated values can explain more than 80% of the seasonal variation of the observed values (R² = 0.80, P < 0.001), which indicates that the model has a high accuracy. (2) The evapotranspiration in the whole year, spring, summer and autumn show significant increasing trends in the past 30 years, but have significant regional differences. Whether in the whole year or in summer, the southern Tibetan Valley shows a significant decreasing trend (more than 20 mm per 10 years), while the Ali, Lhasa Valley and Haibei areas show increasing trends (more than 10 mm per 10 years). (3) Sensitivity analysis and multiple linear regression analysis show that the main factor driving the interannual change trend is climate warming, followed by the non-significant increase of precipitation. However, vegetation change also has a considerable impact, and together with climate factors, it can explain 56% of the interannual variation of evapotranspiration (multiple linear regression equation R² = 0.56, P < 0.001). The mean annual evapotranspiration of low-cover grassland was 26.9% of high-cover grassland and 21.1% of medium-cover grassland, respectively. Considering significant warming and insignificant wetting in the Qinghai-Tibet Plateau, the increase of surface evapotranspiration will threaten the regional ecological security at the cost of glacial melting water. Effectively protecting the ecological security and maintaining the sustainable development of regional society are difficult and huge challenges.     

黄土高原1959-2015年潜在蒸发量的时空变化

蒸发是水文循环的一个重要过程,也是影响区域水资源量的重要因素。通过选取黄土高原50个气象站1959-2015年的逐月气象资料,应用FAO修正的Penman-Monteith模型计算黄土高原潜在蒸发量,采用Mann-Kendall检验与空间插值分析其时空变化特征,探讨各气象要素对潜在蒸发量的影响。结果表明：黄土高原多年平均潜在蒸发量在780~1 470 mm之间,由西北向东南递减。1959-2015年,黄土高原潜在蒸发量变化率为5.64 mm·（10 a）^-1;春季变化率最大,其次为夏季和秋季,冬季最小。从空间分布看,西部、中北部地区和东南部地区潜在蒸发量均呈非显著性增加趋势。太阳净辐射量增加是黄土高原潜在蒸发量增加的主导因子,其次为实际水汽压、风速和温度。     

青藏高原人口流入流出时空模式研究

在大数据时代,来自网络的人口迁徙数据,为开展区域间人口流入、流出模式研究提供了强有力的数据支撑。本文基于腾讯日迁徙数据（2015—2018年）,借助时间序列、社交网络和时空统计等分析方法,剖析、挖掘了青藏高原人口流入与流出模式,探讨了青藏高原与国内其他城市间的季节性人口流向和人口互动网络特征。结果表明：① 青藏高原人口流动具有显著的周期性特征,年内呈低—中—中高—高的季节性变化规律;2015至2018年,青藏高原在全国城市流动人口互动网络中的地位持续提升,人口流动量提升了8.2%,网络排名提升了24.5%,中值季、中高值季和高值季相对低值季而言,日均人口流动量依次增高14.2%、26.7%、57.8%;② 青藏高原人口流动方向集中在青藏高原NEE-67.5°至SEE-112.5°的45°扇形区间,并且青藏高原与周边省份的省会城市互动频繁;③ 全国大部分城市与青藏高原人口互动强度持续增强,旅游业起到了关键的推动作用;新疆和田和巴音州、重庆、广安、眉山和河南三门峡与青藏高原间呈现中值季—中高值季升高而高值季下降模式,反映了青藏高原的劳务输入存在季节性变化的规律;吐鲁番、东莞和运城出现高值季下降模式则主要是物资供给关系导致的结果。     

Spatial pattern and driving factors of migrants on the Qinghai-Tibet Plateau: Insights from short-distance and long-distance population migrants

As one of the most ecologically sensitive issues in the world,migration now plays an important role in population growth on the Qinghai-Tibet Plateau.To promote sustainable development in the world's third pole,it is necessary to investigate population migration on the Plateau.Using 2010 census data,a spatial database of county-level migrants on the Plateau was constructed,and migrants were divided into short-distance and long-distance migrants according to the hukou-registered origins.Measuring migration intensity allowed the spatial pattern of population migration on the Plateau to be ascertained.The driving factors were identified using spatial regression models,and the main conclusions are as follows:(1)In 2010,there were 1.23 million inter-county migrants on the Qinghai-Tibet Plateau,and the overall migration intensity reached 10.50％.There existed significant spatial differences in population migration intensity on the Plateau at that time,and the provincial or prefectural capitals were attractive destinations for migrants.Northwestern Qinghai,which boasted min-ing industries,constituted a significant spatial cluster with a relatively high migration intensity.However,most areas on the Plateau attracted relatively few migrants,especially in western and northern parts of Tibet,which were sparsely populated and uninhabitable.(2)There were 0.95 million short-distance migrants and 0.28 million long-distance migrants.The short-dis-tance migration intensity was 8.14％,while the long-distance migration intensity was only 2.36％.Short-distance migration was the main form of population migration,with a pattern similar to the layout of overall population migration intensity.Only a few county-level units strongly attracted long-distance migrants,which were mostly distributed in northwestern Qinghai.(3)Economic factors were considered fundamental drivers for migrants to live on the Plateau.Destinations with high levels of economic development and more opportunities in non-agricultural jobs proved more attractive for migrants.For short-distance migrants,ur-banization level also proved a considerable driving factor for in-migration.However,long-distance migrants were mainly affected by the job chances of the secondary industry on the Qinghai-Tibet Plateau.     

近44年来青藏高原夏季降水的时空分布特征

利用1961-2004 年青藏高原97 个站点的夏季逐日降水数据,通过累积距平、相关分析、回归分析、经验正交函数分解、功率谱方法等,结合GIS 的空间分析功能,分析了夏季 降水的时空分布特征。结果表明：在青藏高原年降水量比较少的地区,夏季降水占全年降水的比例较高,夏季降水与全年降水的相关性也较强;夏季降水相对变率最大的地区位于青藏 高原西北的最干旱地区,最小的地区是三江源区;夏季降水趋势增加和减少的站点分别为54 个和43 个,通过较显著检验的站点占总数的18.6%;在2000m 以下的站点中,海拔和夏季降水气候倾向率存在较强的正相关,相关度达0. 604 (显著性0.01);1961-1983 年和1984-2004 年两个时间段相比,除了3000~3500m 海拔范围外,其余海拔范围夏季降水气候倾向率都表现为增加;夏季降水可大致分为三种类型场：高原东南部类型场、高原东北部类型场和三江 源类型场,高原东南部类型场和高原东北部类型场表现出南北变化相反的降水特点,分界线大致沿着35^oN 线;在90%的置信概率下,三种类型场分别表现出5.33 年、21.33 年和2.17 年的潜在周期;4500 m 以上海拔范围的站点夏季降水周期通过很显著检验(α = 0.01),站点海拔和降水周期存在-0.626 的高相关度;在三江源地区,3500 m 以上的站点夏季降水周期随海拔升高而减小,3500 m 以下的夏季降水周期随海拔高度升高而增加。     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。