秦岭太白山气温直减率时空差异性研究

在评估山地生态系统对气候变化响应的过程中,作为气温要素的重要输入参数,气温直减率（γ）的精确性直接影响到相关科研工作的真实性和可靠性。本文基于秦岭主峰太白山（3771.2 m）11个分布于南北坡和不同海拔的标准气象站点2013-2015年连续3年实测日均温资料和25 m×25 m空间分辨率的DEM数据,研究了太白山气温直减率在不同时间尺度上的变化规律及不同坡向上的空间分布特征。结果表明：① 2013-2015年太白山年均γ北坡均大于南坡,北坡为0.513 ℃/100m,南坡为0.499 ℃/100m;北坡年均γ随海拔变化表现出一定的差异性,而南坡相对稳定。② 年内γ在不同时间尺度上均存在明显差异,且南北坡变化趋势不一致。在季尺度上,γ最大值北坡为夏季,为0.619 ℃/100m,而南坡最大出现在春季,为0.546 ℃/100m,最小值均为冬季,南北坡分别为0.449 ℃/100m和0.390 ℃/100m;春季和夏季,北坡γ均大于南坡,而冬季相反,北坡小于南坡,秋季几乎无差异。在月尺度上,气温相对高的月份γ亦较高,北坡γ变化幅度大于南坡;年始和年末（11-12月、1-2月）北坡γ小于南坡,而5-9月北坡大于南坡,且南北坡γ相差较大。③ 经数据可信度分析,所获得的γ可较为客观地反映太白山气温随海拔变化的规律性,将为山地气温空间分布规律及其生态系统响应等定量研究提供理论基础。     

基于气象数据和遥感影像的太白山气温直减率

基于太白山内2013—2014年气象站点实测数据和DEM分析太白山南北坡不同时间尺度的气温直减率,并利用辐射传输方程法针对Landsat 8影像数据反演地表温度场,通过窗口差分法推导太白山气温直减率场及其特征。研究表明:1实测法计算太白山年均气温直减率北坡为0.515℃/(100 m),南坡为0.505℃/(100 m);10月直减率北坡为0.505℃/(100 m),南坡为0.480℃/(100 m);春、夏季气温直减率较大,北坡大于南坡,而冬季较小,北坡小于南坡。2采用辐射传输方程法针对Landsat 8 TIRS 10反演地表温度具有较高置信度,获取10月北坡气温直减率为0.611℃/(100 m),南坡为0.502℃/(100 m)。3气温直减率在山脊和山谷附近表现出高直减率条带;海拔对太白山气温直减率的影响高于坡向,高、中、低海拔区气温直减率分别为0.913℃/(100 m)、0.471℃/(100m)、0.755℃/(100 m);坡向对气温直减率分布的影响表现为随阳坡至阴坡而逐渐变大,依次为0.515℃/(100m)、0.541℃/(100 m)、0.617℃/(100 m)。     

中国北方地区近50年来气温变化特征的研究

文章分析了1951~2000年中国北方地区(包括东北、华北和西北)的平均气温、日最高气温、日最低气温随时间的变化趋势特征。分析发现:在全球气候变暖的前景下,中国北方地区近50年来平均气温、日最高气温和日最低气温的增温态势十分明显;东北地区的增温大于西北和华北地区;日最低气温的增温比平均气温和日最高气温更加显著;冬季增温比夏季显著。20世纪80年代中后期平均气温、日最高气温、日最低气温大多发生了一次显著的变暖突变。90年代以来中国北方地区的气温明显偏高。但是不同季节、不同区域气温的多年变化特征并不完全相同,具有各自的特殊性。     

青藏高原春季植被变化特征及其对夏季气温的影响

分析1982~2001年NDVI和青藏高原地区台站气温资料,得到结论:近20年来春季高原植被总体呈明显的增加趋势,其中以高原北部、西北部和南部日喀则附近地区的植被增加最明显。高原NDVI与季节同期和滞后的气温以正相关为主。春季NDVI与滞后0~3季气温都表现为正相关,尤以高原春季NDVI与夏季气温的相关更为显著。高原春季NDVI如果处于异常偏小(或偏大) 状态,同时高原的北部和中西部是较明显的NDVI负距平(或正距平)分布时,则高原地区夏季气温具有整体上(或大部分地区)偏低(或偏高)的倾向,平均气温和最高气温在高原西部和北部表现明显,对最低气温的影响的关键区位于高原的中南部和东南部。     

近百年广州中心城区(天河)地表年平均气温变化趋势

根据实际资料,首先通过对建筑物查证,新、旧地图对比,实地访问群众,确定了1908-1944年粤海关气象观测场的确切地理位置为23°06'N,113°05'E。通过对气温对比分析、差值订正、回归分析、置信度检验,得出1908-1944年粤海关的地表年平均气温比天河高0.392℃;据1960-1997年同步资料比较得出,作为研究气温的气候变化趋势,1998年以后的天河站地表年平均气温可用番禺站作参考。对订正后具有连续性、代表性、均一性的资料序列进行趋势分析得出,广州中心城区天河1914-2013年的地表年平均气温上升率为1.75℃/100 a,高于同一时段全球地表年平均气温上升率(0.72℃/100 a),原因与20世纪80年代末出现热岛现象及快速城市化有关。     

中国北方地区近50年来气温变化特征及其突变性

从1951-2000年中国北方地区(包括东北、华北和西北)的平均气温、日最高气温、日最低气温随时间的变化趋势特征来看。通过分析发现：在全球气候变暖的前景下,中国北方地区近50年来平均气温、日最高气温和日最低气温的增温态势十分明显;东北地区的增温大于西北和华北地区;日最低气温的增温比平均气温和日最高气温更加显著;冬季增温比夏季显著。20世纪80年代中后期平均气温、日最高气温、日最低气温大多发生了一次显著的变暖突变。90年代以来中国北方地区的气温明显偏高。但是不同季节、不同区域气温的多年变化特征并不完全相同,具有各自的特殊性。     

中国高分辨率温度和降水模拟数据的验证

PRISM模型是一种基于地理特征和回归统计方法生成气候图的模型。基于中国及其周边国家地区2450多个气象台站观测数据,以PRISM模型模拟生成了中国2.5′×2.5′(≈4～5km)逐月温度和降水数据。利用独立于模拟数据的中国生态系统研究网络18个野外观测站的长年气候观测数据,检验了PRISM模型的模拟结果,表明PRISM模型较好地模拟了我国温度和降水的空间分布及季节变化,除了在高山和亚热带地区由于地表覆盖和局部地形的差异影响模拟结果,其模拟值与实测值之间的趋势线同1∶1线基本一致,具有显著相关关系,其中降水效果略差     

念青唐古拉山南坡气温分布及其垂直梯度

利用架设在念青唐古拉山南坡9个海拔高度(4 300~5 500 m)的自动气象站1 a(2006年8月1日至2007年7月31日)的实测数据,对山坡1.5 m高度的近地面气温随海拔梯度和时间的分布进行了分析。表明念青南坡4 300~4 950 m冷季(10~4月)存在逆温。利用高山各观测高度的温度与当雄气象站气温具有良好相关,推算出多年平均情况下念青唐古拉山南坡各观测高度的年平均气温和各月平均气温。并由此推测念青唐古拉山南坡海拔5 100 m以上存在高山多年冻土,此多年冻土下界高度比《中国冻土》指出的高度高约200 m。     

昆仑山提孜那甫河流域2012-2016年近地表气温时空分布特征

基于典型高寒内陆河——提孜那甫河流域的6个不同海拔自设气象站的2012—2016年气温数据,分析了该地区不同海拔区域近地表气温的时间变化特征和空间变异特征。结果表明：（1） 低、中、高山区均温均可被sine函数高度拟合（R²>87%）,且随海拔增高气温波动减弱,时间变化延迟,气温变幅差异减小。（2） 日均温与月均温最低值出现月份不同步,且这一情况在海拔相对较高区更易出现。（3） 年内尺度不同区域气温空间差异：D1区（麻扎—库地）在秋、冬季最大;D3区（库地达坂—西合休）在春、夏、秋最小;D4区（西合休/库地达坂—莫木克）在夏季最大,冬季最小;D5区（莫木克—江卡）在春季最大,相关分析结果表明：气温空间分异受海拔影响大。研究结果将对提高高寒山区气候特征认知及改善冰雪水循环模拟具有重要促进意义。     

基于HASM-SSOR模型的近60年来中国气温与降水变化趋势模拟

为了改善HASM模型计算速度慢及存储量大等问题,提出了一种快速有效算法(HASM-SSOR),并以高斯合成曲面为例验证了该方法的有效性。利用全国752站1951—2010年的气象观测资料,对近60年的平均气温、降水分别采用多元回归与HASM-SSOR相结合的方法及多项式回归与HASM-SSOR相结合的方法进行模拟与分析;近60年平均气温、降水拟合的复相关系数分别为0.9923、0.9987;并对1951-2010年各年代际的平均气温、降水的变化趋势进行拟合与分析,发现各年代际气温变化并不一致,全国平均气温呈上升趋势,平均上升率为0.35℃/10a,全国降水平均变化率为9.4mm/10a,无明显的变化趋势。     

Application of geographically weighted regression model in the estimation of surface air temperature lapse rate

The surface air temperature lapse rate(SATLR)plays a key role in the hydrological,glacial and ecological modeling,the regional downscaling,and the reconstruction of high-resolution surface air temperature.However,how to accurately estimate the SATLR in the regions with complex terrain and climatic condition has been a great challenge for re-searchers.The geographically weighted regression(GWR)model was applied in this paper to estimate the SATLR in China's mainland,and then the assessment and validation for the GWR model were made.The spatial pattern of regression residuals which was identified by Moran's Index indicated that the GWR model was broadly reasonable for the estimation of SATLR.The small mean absolute error(MAE)in all months indicated that the GWR model had a strong predictive ability for the surface air temperature.The comparison with previous studies for the seasonal mean SATLR further evidenced the accuracy of the estimation.Therefore,the GWR method has potential application for estimating the SATLR in a large region with complex terrain and climatic condition.     

中国区划工作的回顾与展望

在回顾国内外区划工作基础上,总结了我国区划工作各个发展阶段的特点,简单概述了我国区划工作中的方法论,讨论了区划工作中存在的若干问题。20世纪后半叶起,我国的区划研究进入系统研究和全面发展期。这期间我国区划工作的主要特点可归纳为:(1)众多区划方案的提出都有其深刻的历史背景,既是科学的总结,又与我国当时经济发展的水平和需求相关;(2)区划工作多是静态的,不能及时反映变化了的自然和人文要素;(3)现有区划工作未能将自然区划和经济区划很好地结合起来;(4)区划工作大多集中在陆地系统,对海洋系统的关注不够;(5)在区划方案的认定上,没有制度化的保障。为此,有必要在我国开展综合区划研究,并就编制我国综合区划方案中存在的一些关键科学问题进行探讨。     

地域系统研究的开拓与发展

通过分析中科院地理科学与资源研究所地域系统研究的开拓与发展历程,总结了"综合自然区划-生态地理区域系统-综合区划"重要发展阶段的创新成果,介绍了重要的格局研究所取得的进展。地域系统研究与社会发展的客观需求密切相关。20世纪50年代,为了认识自然规律,为农业生产布局服务,开创了综合自然区划;20世纪90年代,从生态建设和环境保护的需求出发,将生态系统观点、生态学原理和方法引入地域系统研究,开展了生态地理地域系统研究;随着地球系统科学和可持续发展研究的深入,从20世纪末开始探索综合区划研究,自然要素和社会经济要素的有机融合成为近期格局研究的鲜明特色。在此过程中,地域系统研究的方法论和技术手段不断创新,遥感、地理信息系统和数值模型等的深入应用,极大地推进了该领域的研究。中科院地理资源所的地域系统研究,始终与国家的重大经济建设和环境保护紧密结合,成为今后自然地理学乃至地理学发展的一个重要方向。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

中尺度对地观测系统支持下中国综合自然 地理区划新方法论研究

在中国地理学发展史上,最值得纪念的成就之一是我国地理学家对中国综合自然地理环境采用区划的方法进行的研究。我国首次发布完整的综合自然地理区划方案至今已有50年历史。在这期间,产生了7个中国综合自然地理区划主要方案,建立了经典的区划方法论。近年来,中国生态区划研究、全球变化区域响应与适应研究对发展我国综合自然地理区划方法论做出了特殊的贡献。在全球和中国对地观测系统数据加速发展的支持下,本文对比了新形势下区划目的、内容、途径、范围、原则、依据、指标、等级系统、界线、研究单元、数据信息、分析计算、基础设施与研究环境条件发生的新变化,认为在中国未来20年发展的过程中,中国综合自然地理区划的目的将由主要为农业生产服务转向资源、环境、生态综合考虑,为可持续发展服务。全球对地观测系统,特别是中尺度对地观测系统数据资源和相关技术的发展和广泛应用,必将对以信息化、数字化为时代特点的中国综合自然地理区划新方法论的产生和体系的建立起到划时代意义的促进作用。     

青藏高原土壤水分变化对近地面气温的影响

青藏高原为全球气候变化最为敏感的区域之一,探讨该地区土壤水分变化对近地面气温的影响将为青藏高原水汽循环研究及该地区对周边气候与环境的影响研究提供重要理论支撑。利用NCEP-CFSR数据集,基于土壤水分对近地面气温的影响机理,揭示了青藏高原不同季节、不同植被分区下土壤水分时空分异规律、土壤水分与蒸发率的响应与耦合状态及土壤水分通过蒸散发过程对近地面气温的影响。结果表明：① 不同季节下青藏高原土壤水分空间分布基本一致,除西北地区和喜马拉雅山脉外,整体呈现由东南向西北递减趋势,青藏高原地区存在干旱区变湿,湿润区变干的空间特征;② 青藏高原大部分区域土壤水分处于干湿过渡状态,其中青藏高原南部和东南部地区全年处于干湿过渡状态,而柴达木盆地几乎全年处于干旱状态;③ 近地面气温对土壤水分的响应在冬季最弱,在夏季最强且空间差异较小,其中在冬、春、夏季为负反馈,另外不同植被覆盖区近地面气温对土壤水分的敏感性差异很大。此项研究对于进一步探讨青藏高原地区陆气耦合状态及变化环境下的区域水汽循环及其效应具有重要理论意义。