中国北方百年四季降水趋势与海平面气压形势

根据中国东部33站1884～1995年的四季降水进行了经验正交函数(EOF)开展,得到了前三个模态随时间的演变,重点分析与我国北方降水变化有关的趋势及与同期海平面气压距平的关系.夏季降水的第一模态反映在长江和黄河中部与华南沿海的降水位相相反.这一降水模态在20年前的变率较大.当夏季东北亚出现稳定的地面高压距平,中国东部处于气压槽中时长江和黄河中部降水偏多,而当地面高压距平稳定于我国西北和低压距平处于东部海上时降水为负距平.夏季降水的第三模态表现为以长江为界的南北反向变化.秋季降水的第二模态表现为以长江为界的南北反向变化,第三模态表现为东部沿海与西部的反向变化.这些降水模态与一定环流形势相联系,特别是秋季降水的第三模态受台风路径的环流形势所决定.冬季降水的第一模态中心也出现在长江和黄河中部,年代际变化的幅度趋于增强.对春季降水,第一模态表现为长江及其以北的降水与华南的降水反位相.2～3年变化幅度大于年代际变化的幅度.第2模态反映出华北和东北的降水与其它地区的降水位相相反,存在30年左右的位相转换关系.北方地区的春旱从1980年代开始有所加重.     

1960-2010年中国降水区域分异及年代际变化特征

利用1960-2010年中国1840个台站年降水量数据,采用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数分解方法(REOF)对降水进行分区,并对各区降水的变化特征进行了研究.结果表明:基于多站点资料结合REOF方法实现的降水分区与中国降水实际区域分异特征比较符合,并与中国气候区划相一致.中国各区降水变化特征分析表明,东部各区降水在20世纪70年代末、80年代末-90年代初和21世纪初发生雨带的南北移动过程,其中夏季雨带的移动主要受东亚夏季风和大气环流年代际变化的影响.西北地区降水以1985/1986年为突变年,西北西部地区降水由前期偏少转为偏多,主要与来自阿拉伯海和里海异常偏多的水汽输送有关;西北东部地区降水由前期偏多转为偏少,主要与季风的年代际减弱有关.东北地区降水在80年代初由前期接近正常转为偏多,90年代末降水由前期偏多转为偏少,主要与季风和西北太平洋水汽输送的年代际变化相关.西南部各区降水阶段性变化明显,2000年以前西南东北部地区降水与西部地区基本呈反向变化,主要受青藏高原地形、东亚季风和副热带高压等因素的影响,降水阶段性变化明显、成因复杂.     

三工河流域山地—绿洲—荒漠系统降水空间变异性研究

山地—绿洲—沙漠系统（MODS）是中国内陆干旱区最基本、也最典型的地理景观格局,以天山北麓中段、准噶尔盆地南缘的三工河流域为典型区,设置降雨量监测网,获取2007-2014年5-8月份降雨量数据,利用（旋转）经验正交函数分解（REOF/EOF）、分形理论及克里金法（Kriging）等方法探讨流域尺度干旱内陆区MODS多地貌单元复合情况下降水的空间结构型及异质性特征,为深入了解MODS生态系统植被演变规律及其恢复提供借鉴。主要结论为：依据第一特征向量（对总体方差贡献82.4%）0~30 km、30~70 km及70~150 km的3个荷载区段,将研究区划分为山地区、绿洲区及沙漠区;其夏季降水场以“整体一致”型为主,表现为降水一致全流域整体增加,且增幅自山地—绿洲—荒漠依次减小。山地区半变异函数曲线符合高斯模型,绿洲区符合球状模型变程为15.3 km,荒漠区5月、6月及其它时段分别符合高斯模型、指数模型及球状模型,变程58.6 km比山地和绿洲大。随机因素引起的空间异质性占0.01%~9.57%;绿洲区降水空间变异性最大,山地次之沙漠区最小;6月份降水空间异质性最显著,8月最小;在南北方向（0°）和东南—西北方向（135°）变异性最强。     

中国资源型景区旅游空间结构研究

选取国家旅游局评定的4A级景区中的509处资源型景区为样本景区,利用地理数学方法的空间分析手段和GIS空间分析工具,从定量和定性两方面分析资源型景区的旅游空间结构。结果表明,资源型景区的空间分布类型属于凝聚型,区域分布均衡性很低,省际差异较大;高密度区域为长三角地区、北京及其周边地区、以西安为中心的关中地区和以洛阳为中心的中原古都区。     

中国城市空间结构研究评述

中国正处于城市化快速发展时期, 城市空间结构面临关键转型, 相关研究日益受到重视, 研究数量不断增多, 深度不断加强。因此, 有必要对中国城市空间结构相关研究进行系统总结, 从中找出存在的问题, 以及与国际相关研究的差距。基于对20 世纪80 年代以来中国城市空间结构相关研究成果的数量统计, 将其划分为3 个主要的研究时期:① 20 世纪80-90 年代中期, 为西方城市空间结构理论引入期及国内实证研究的起步期;② 20 世纪90年代中期-21 世纪初, 为中国城市空间结构的研究积累期;③ 21 世纪初至今, 为中国城市空间结构模式的总结及新城市空间现象研究的多元化时期。在对各个时期主要相关研究成果进行梳理和总结的基础上, 对比当前国际研究的最新成果, 提出未来中国城市空间结构的重点研究领域应当集中于:转型期城市空间结构理论模式的探讨, 新城市空间现象的深入探讨, 节约型城市空间增长的研究, 城市空间结构深层机制的分析, 中、微观尺度研究领域的开拓, 新研究方法的应用等6个方面。     

530年来中国东部旱涝分区及北方旱涝演变

使用我国东部地区530年来100个站的旱涝等级序列作REOF分解,根据前7个旋转空间模上高荷载区分布,将中国东部地区分成7个旱涝气候区,即东北区、华北北区、华北南区、西北区、长江中下游地区、华南区及西南区.在分区基础上,着重研究了中国北方季风边缘地带旱涝演变特征.自1470年以来中国北方的旱涝存在明显的阶段性和区域性.16～17世纪上半叶,中国北方干旱频繁,尤其在东北区、华北南区及西北区普遍出现严重干旱.18～19世纪,华北北区干旱发生较多,东北区以涝为主;而华北南区及西北区旱涝交替发生,但变化幅度相对较缓.华北北区及华北南区分别在19世纪末及20世纪初突然从涝相气候跃变为旱相气候,这两地区的干旱持续近百年,是我国北方干旱最严重的地区.五百多年中,东北区、华北北区及西北区极端干旱呈现出相似的变化趋势,具有两头多而中间显著减少的特征;而华北南区一直是极端干旱多发区.中国北方各个旱涝气候区的旱涝具有多时间尺度的年代际振荡特征.4个地区的旱涝变化都存在20～30年时间尺度的周期振荡;除西北区外的三个地区的旱涝变化都存在70～80年时间尺度的周期振荡;东北区及西北区的旱涝变化存在40～50年时间尺度的周期振荡;另外,准10年时间尺度的周期振荡存在于华北北区和南区.     

1961-2009年中国区域干旱状况的时空变化特征

 利用1961—2009年中国589个气象站月降水和月平均气温资料,采用经验正交函数(EOF)／旋转经验正交函数(REOF)、小波变换及Mann-Kendall 突变检验等方法,对年标准化干旱指数的空间异常特征和时间变化规律进行了研究。中国前10个主要干旱异常区为:河套-华北、长江中下游、华南地区、东北大部、陕西南部-青海东部、滇黔-广西丘陵地区、新疆北部、川西高原-青藏高原东部地区、辽东及山东-河南东北部。有7个区域呈现干旱化趋势,其中干旱化最明显的区域为滇黔-广西丘陵地区,其次为河套-华北地区。新疆北部、川西高原-青藏高原东部地区和长江中下游地区呈现变湿趋势,其中变湿最显著的区域为新疆北部。选择变干和变湿最典型的区域进行突变分析。滇黔-广西丘陵区突变发生在1980年前后,新疆北部突变点也出现在1980年前后。小波能量谱显示,中国区域干旱化变化存在多时间尺度特征,2～4 a左右的时间尺度的周期振荡最显著。小波谱分析结果表明,中国区域干旱化主要存在3 a左右的显著主周期,其中陕西南部-青海东部还存在显著8 a和22 a主周期。     

基于环境污染型企业的中国城市网络空间结构研究

城市网络的环境效应是当前城市网络研究中相对较被忽视的研究议题。通过对2001年和2020年环境污染型上市企业数据的收集和分析,揭示基于环境污染型企业的中国城市网络总体演化格局,在此基础上进一步探索城市之间通过污染型机构-非污染型机构联系而产生的污染转移网络空间特征。结果表明：(1)基于环境污染型企业的中国城市网络总体呈现出从东部发达地区向中西部欠发达地区不断扩张的趋势,网络分层结构日趋明显,不同层级城市网络在地理空间上表现出一定的异质性。(2)环境污染型企业城市网络具有典型的“核心-边缘”结构,高位序节点城市数量相对稳定,中低位序节点城市数量增长较快,各城市组团分布呈现出日益明显的地域性集聚特征。(3)企业污染转移网络同样呈现出不断扩张的态势和日益明显的层级结构,跨省转移成为城市网络污染转移的主导模式,行政边界效应并不明显。(4)城市网络污染转移空间指向性明显,主要表现为沿海发达城市向内地工业型城市、区域中心城市向周边城市以及同类资源型城市之间的空间转移,反映出城市经济制度差异等因素对城市网络环境污染转移的影响。研究结果对于环境污染型企业的空间治理提供了重要的启示。     

基于计量地理分析的中国A级旅游景点（区）空间结构研究

以2012年底中国2424个A级景区（点）为研究对象,采用GIS空间分析和计量地理方法（最近邻指数、样方分析、基尼系数和热点聚类等）,对A级旅游景点的空间结构特征进行了分析;利用栅格成本加权距离算法计算了景点的空间可达性;借助耗费分配方法划分了4A级及以上景点的服务范围。结果表明：总体上,中国A级景点的空间分布呈现聚集分布的特点,人文类景点的聚集度高于自然类景点;4A级及以上景点的聚集度低于4A级以下景点;4A级及以上人文类景点的聚集度高于4A级以下人文类景点。A级旅游景点在中国八大地理分区中的分布也呈现集中分布状态,空间分布的均匀度较低。受经济发展水平和旅游资源禀赋的影响,4A级及以上景点的服务范围表现为西部>东部,北方>南方的特征。景点的一级热点区主要集中分布在德庆-阿拉善左旗一线的东侧;二级热点区由11个区域组成;三级热点区则主要由京津-中原-长三角组成。     

中国北方沙尘暴与地温场的相关分析

利用1954—2003年历年沙尘暴实测资料,分析了沙尘暴与3.2 m深度地温场及降水场的关系。结果表明：强沙尘暴多发年与少发年地温场分布差异明显;多发年地温偏低,少发年地温偏高。4月多雨时,沙尘暴频数少,反之频数多。3.2 m地温具有很好的季际连续性,故可以利用冬季甚至上年秋季的地温场来预测春季沙尘暴频次的多寡。     

库姆塔格沙漠周边地区极端降水的时空变化特征

根据中国气象局信息中心提供的库姆塔格沙漠周边地区20个气象站1960-2014年逐日降水量资料,分析了库姆塔格沙漠周边地区1960-2014年极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）库姆塔格沙漠周边地区极端降水主要集中在夏季且存在很大的地域性差异。（2）1960-2014年库姆塔格沙漠周边地区极端降水事件、年大雨频次、年大降水事件降水量和年降水量显著增加。（3）库姆塔格沙漠周边地区西部极端降水主要由频数很少的暴雨贡献,而东部极端降水则由暴雨和大雨共同贡献。（4）库姆塔格沙漠周边地区极端降水指数在夏季和年尺度的空间分布相似,且强降水指数在年和夏季尺度的空间分布均呈“鞍型场”型。     

沙坡头地区多年降水分布特征、趋势及其变率

应用Mann-Kendall秩统计法和回归分析法,检验时间序列上的年降水趋势;应用一阶自相关分析法,对沙坡头地区多年降水持续性特征进行统计分析。结果表明,5a滑动平均曲线所对应区间1967- 1972年以及1977- 1982年降水量大于多年平均值,而1983- 2000年降水量滑动平均值低于多年平均值的趋势明显。1955-1970年的分析时段内,降水量每连续递减两年后,将稍有回升,但总体上趋于下降。从滑动平均计算值来看,年降水分布存在时间序列上的非随机因素潜在振荡,5a滑动平均值突出了以年为时序单位的降水振荡模式。干旱时段的延长通常在多雨年之前或之后发生,尤其在1978年经历高峰降水以后,直至1985年,区内干旱时段的延长颇为显著。沙坡头地区降水分布特征表明该地区在干旱半干旱过渡带中更趋向于干旱化的特点。     

Temporal and Spatial Patterns of Seasonal Precipitation Variability in China, 1951-1999

Rainfall variability in China for the period from 1951 to 1999 was investigated. Monthly rainfall data for 160 stations were obtained from the Chinese Academy of Meteorological Sciences. Mean seasonal rainfall amounts were grouped into four distinct precipitation regions by cluster analysis. These regions differed in size and extent in each season and were related to the rainfall-generating mechanism operating at that time of year. The Asian monsoon played a major role in shaping the precipitation regime. Local topography also helped in casting the seasonal variability patterns within regions. To understand the impact of large scale circulation on rainfall variability, areally averaged anomaly percentages were correlated with major atmospheric teleconnection features. It was discovered that the Polar-Eurasia (POL) and Arctic Oscillation (AO) index were positively associated with winter precipitation, indicating the significance of the winter monsoon in producing the rainfall pattern. Negligible effects of the Southern Oscillation Index (SOI), West Pacific (WP), and North Pacific (NP) patterns on precipitation were observed.     

1880年以来中国东部四季降水量序列及其变率

根据降水量观测记录及史料 ,建立了我国 1 1 0°E以东 35个站 1 880～ 1 998年完整的四季及年降水量序列。1 880～ 1 899年主要依靠史料及少数站降水量观测 ;1 90 0～ 1 950年根据降水量等级图 ,并用史料插补 ;1 951年以后完全是降水量观测资料。 3段时间降水量观测记录分别占2 2 .6%、 69.0 %及 1 0 0 %。史料部分利用了近 30多年公布的 1 5种经过整编的旱涝记载。本文介绍了建立序列的方法及可能包含的误差大小。年降水量的功率谱分析结果显示年降水量的突出周期有两个 ,分别是 3.3a和 2 6.7a,前者可能与 ENSO的影响有关 ,而后者则说明我国降水有显著的年代际尺度的变化。近百年来我国年降水量变化趋势 ,只有约 +0 .1 % /1 0 0 a。我国降水近几十年的低频变化 ,可能主要是年代际变化引起的 ,而并非全为气候变化趋势     

基于控制区空间变异性的耕地质量监测样点布控方法

监测样点布设是实现对区域耕地质量监测的基础。为了提高耕地质量监测精度,建立了一套基于监测控制区空间变异性的耕地质量监测样点布控方法。利用Neyman法确定在给定置信度和抽样误差下的研究区最优样点总数;根据耕地质量及其影响因素划定监测控制区,为研究区进行空间分层;利用变异系数为各控制区分配监测样点;在各控制区内采用空间随机法布设监测样点。为了对比该抽样法的估算精度,又采用空间随机抽样法和基于自然质量等别、基于控制区权重的分层抽样法等进行了其余4种抽样布设方案,并计算了5种样点布设方案的Kriging估计误差,通过对比发现,在相同的取样总数下,不同的样点布设方案估算精度差别显著,基于控制区空间变异性的耕地质量监测样区分层布控方法的RMSE最小。得出科学的监测样点布设方案,可以在最小的投入下获取最大的信息量,提高耕地质量监测效率和精度。     

黄河三角洲地区土壤水盐空间变异特征研究

运用传统统计学和地统计学相结合的方法研究黄河三角洲地区表层土壤盐分、pH与含水量的空间变异特征。结果表明:土壤盐分较高且呈一定的碱化趋势;盐分与含水量为中等变异强度,pH为弱变异强度。受结构性与随机性因素的共同作用,盐分、pH与含水量均表现为中等空间相关性。分维数与Moran′s I系数分析均表明,盐分、pH与含水量的空间依赖性小,随机性因素是引起空间异质性的关键原因。Kriging插值与相关性分析表明,盐分和pH的分布存在着空间负相关性,且盐分与pH、含水量均呈显著负相关,盐分过高是导致pH降低的重要因素,含水量可为判断旱季表层土壤盐分高低提供一定参考。     

Comparison analysis of sampling methods to estimate regional precipitation based on the Kriging interpolation methods: A case of northwestern China

The accuracy of spatial interpolation of precipitation data is determined by the actual spatial variability of the precipitation, the interpolation method, and the distribution of observatories whose selections are particularly important. In this paper, three spatial sampling programs, including spatial random sampling, spatial stratified sampling, and spatial sandwich sampling, are used to analyze the data from meteorological stations of northwestern China. We compared the accuracy of ordinary Kriging interpolation methods on the basis of the sampling results. The error values of the regional annual precipitation interpolation based on spatial sandwich sampling, including ME(0.1513), RMSE(95.91), ASE(101.84), MSE(-0.0036), and RMSSE(1.0397), were optimal under the premise of abundant prior knowledge. The result of spatial stratified sampling was poor, and spatial random sampling was even worse. Spatial sandwich sampling was the best sampling method, which minimized the error of regional precipitation estimation. It had a higher degree of accuracy compared with the other two methods and a wider scope of application.     

近44年来中国西北降水量变化的区域差异以及对全球变暖的响应

利用中国西北地区(75~105°E、35~50°N)最近44年(1958~2001年)77个气象台站观测的降水量、气温资料以及NCAR/NCEP再分析资料,采用回归分析与合成分析等方法研究了西北干旱区降水量的时空变化特征及其与全球气温变化的关系。结果表明,西北干旱区的降水量偏多(偏少)与全球平均气温升高(降低)存在一定的对应关系,但降水量随气温的变化存在地域差异,主要表现为干旱区的西部(93°E以西)区域年降水量随全球气温升高呈现增加趋势,而东部(93°E以东)区域年降水量呈减少趋势。     

中国北方夏半年干旱的时空变化

利用1951-2008年中国北方348个站的夏半年逐日降水资料,首先把整个北方分几个区分别建立夏半年最长连续无降水日数时间序列;然后采用经验模态分解（EMD）方法求出该序列的本征模态函数（IMF）,分析各序列的不同时间尺度的变化,又用小波变换等方法分析各序列的转折点。结果表明,北方4个区（东北、华北、西北东部和西北西部）夏半年最长连续无降水日数的变化主要是由前2个较高频的本征模态函数分量构成,它们的方差贡献占总方差的80％左右,说明3—4年、7年左右尺度的振荡对整个序列的变化起主要作用。较低频的分量则反映10～15年以上的年代际变化。近58年来,东北、华北、西北东部的最长连续无降水日数都呈增加趋势,北方大部分地区干旱化加剧;而西北西部则呈减少趋势,干旱趋于缓解。近十几年来较明显的变化是东北趋于变干,西北东部趋于变湿。各区最长连续无降水日数显著增加的年份,东北、华北在1992年前后,西北主要在1960年前后,相应地,这些地区发生明显的干旱情景。分析所用的时间．空间尺度不同,所得到的结果可能有所不同。     

北方荒漠及荒漠化地区草地地上生物量空间分布特征

 北方典型荒漠及荒漠化地区草地地上生物量的空间分布特征对揭示中国陆地生态系统的碳储量具有重要意义,同时对于了解区域尺度上畜牧业发展潜力、生物多样性现状、以及生态系统稳定性具有一定的作用。利用北方典型荒漠及荒漠化地区144个草地样点的植被地上生物量数据,分析地上生物量的空间分布特征及其与多年平均降水量、多年平均温度、海拔高度等环境因素的相关关系。结果表明,北方典型荒漠及荒漠化地区草地单位面积地上生物量的空间分布高度异质,在5.5~371.2 g·m-2之间波动,平均地上生物量为83.3 g·m-2。北方典型荒漠及荒漠化地区草地地上生物量在经向和纬向上的分布均有明显的规律性。相关分析显示,植被地上生物量与纬度之间呈显著的负相关关系(P<0.05),与经度之间呈显著正相关关系(P<0.001)。草地地上生物量与年降水量之间存在显著的正相关关系(P<0.001),但和海拔高度、年平均温度之间无显著相关性,这意味着水分条件是导致北方典型荒漠及荒漠化地区草地地上生物量空间分异的重要因素。