气候时空数据的样条插值与应用

该文论述了根据1951——2000年中国逐月温度和降水量数据采用样条函数插值实现气候时空数据数字化和可视化扩展的过程。对来自气象站的逐月气候数据利用样条函数插值拟合气候空间曲面，在DEM支持下建立气候变量的空间栅格数据文件，用于GIS对气候变量的查询、成图和二次开发。结果表明插值效果因样本数量、样本空间分布和不同的气候变量会有所不同，较多的样本数量有助于插值质量的提高。由栅格数据文件转换而成的逐月气候图形格式文件可以通过Java编程的浏览器实现气候时空动态变化的直观表达，从而使历史气候数据得到有效扩展、集成和应用。     

区域气候模式对中国沙尘天气气候特征的模拟研究

现有的沙尘天气数值预报模式多选用中尺度天气模式单向耦合起沙模式的方式,不适合用来模拟沙尘气溶胶的长距离输送过程,也无法研究沙尘气溶胶辐射效应对气象场的反馈及气候变化的影响。利用一个耦合沙尘模式的高分辨率区域气候模式,模拟了2001年中国北方沙尘天气爆发的时空分布特征。模拟结果与站点观测结果对比发现,模式能够较好地模拟出中国北方主要的沙尘源地分布及沙尘天气爆发的季节变率。分析不同粒径沙尘颗粒的垂直分布特征发现,沙源地表土壤粒子特征、地形对起沙颗粒的大小都有影响;直径超过5 μm的大粒子是北方沙尘天气的主要成分,而影响长江以南的沙尘天气主要以1 μm以下的小粒子为主。对沙尘传输路径的模拟结果和实况观测发现,来自于不同沙源的沙尘天气其影响的范围有显著差异,模式能够较好地模拟出中国主要沙尘传输路径。     

小区域癌症数据典型空间插值方法比较研究

癌症已成为危害全球居民健康的重大民生问题,选取合适的空间插值方法分析小区域癌症数据的空间特征可对区域性癌症防控工作的有效开展提供依据.本研究以湖南省苏仙区2012和2016年以村为单位的肺癌死亡率数据为研究对象,以平均误差和均方根误差为评价指标,对反距离加权(IDW)、普通克里金(OK)、趋势面分析(TSA)、多元线性...     

基于MODIS数据和气象观测数据的气温空间插值方法比较

本文以福建省福州市为研究区域,利用MODIS影像数据反演福州市地表温度;同时利用相同时间的福州市及其周边的32个气象站日平均气温数据,结合数字高程模型（DEM）中提取出的地形因子,研究温度与经度、纬度、海拔高度等的相关关系,提出了福州市地形因子与气温相关模型,利用该模型插值得到福州市的地表温度;再利用气温垂直递减规律进行插值得到地表温度。对比3种结果可知,对于气象数据容易获得,气象站点较多且均匀分布在研究区时,利用气象数据插值地表温度较快,但计算结果比实际值略高;对于气象数据不易获得或站点较少时,可以用影像数据来反演地表温度,其精度受提取参数的精度的制约,在参数使用正确情况下比插值方法反演精度高。     

薄盘光滑样条插值中三种协变量方法的降水量插值精度比较

在薄盘光滑样条插值中,高相关协变量的选取决定了插值结果的精确性。以2001-2009年全国728个气象站点日降水为数据源,提取年降水量数据,在分析多年平均降水量与两协变量高程（DEM）和距海岸线距离（DCL）的空间相关性基础上,利用ANUSPLIN软件,比较不同协变量下降水量插值结果精度在全国尺度以及区域尺度上的差异。以DEM、DCL及DEM-DCL分别为协变量对降水量数据进行空间插值发现：①在全国尺度上,DEM法的平均绝对误差（MAE）为47.79,略低于DEM-DCL法（48.90）,但显著低于DCL法（55.54）;且DEM法的平均相对误差和均方根误差也明显低于其它两种方法。②在区域尺度上,除西藏地区外的其他7个区域,3种方法的插值误差与全国尺度上相一致。西藏地区降水插值结果以DCL法的精度最高,而DEM法则较差。研究建议除在西藏地区的降水量插值研究中采用DCL法,在全国其他大部分区域采用DEM法。     

基于站点观测数据的气温空间化方法评述

基于统计学的插值方法是地理学、生态学领域研究气温空间化的主要方法之一,对获取精细化气温数据进行生态模拟具有重要意义。结合国内外气温空间插值的主要研究成果,对常用气温空间化方法进行了归纳、对比,探讨各种方法的适用性和不足之处,从而为涉及气温空间化的具体研究提供一定的参考,并探讨了各类方法优化的方向。不同方法的对比分析结果表明:各种气温空间化方法各有所长,在具体的应用中都取得过较好的效果,但并不存在普适性的方法,在实际应用时必须针对研究区域具体的地理特征进行方法适用性验证或对各类方法中的具体参数进行改进,才能实现区域气温的空间最优化模拟。根据气温场的物理分布特征,结合GIS技术,考虑地形等更多的相关因子以提高气温分布微观细节的模拟精度是未来重要的发展趋势。     

评价我国鄱阳湖流域森林生态系统碳动态对植树造林与未来气候变化的响应

20世纪80年代我国鄱阳湖流域实施造林再造林工程,该区域森林面积大幅增加。大规模植物造林可能极大地影响该区域森林碳库与碳收支的变化。因此,气候变化背景下鄱阳湖流域碳平衡对中国碳循环有重要的作用。但是我们对于该地区长时间尺度的碳平衡,特别是在未来气候变化和CO2浓度上升的条件下森林生态系统碳源／汇趋势的了解不多。本研究利用过程模型InTEC模型结合区域气候模式（RIEMS2．0）模拟的未来气候资料估算了鄱阳湖流域1981—2050年碳收支情况。1981—2000年,年NPP的快速增加主要归因于大规模的植树造林;森林土壤有机碳（0-30cm）在植树造林初期每年降低1％。同时该地区森林在过去20年期间从碳源转化为碳汇。2040—2050年森林总碳库相比较2001—2010年增加0．78PgC。基于气候变化和CO2浓度增加（A1B）背景下,鄱阳湖流域NEP趋向于稳定（20—30Tgcy^-1）,除了少数年份因为干旱引发了大的碳汇损失。模拟结果同样表明水分是控制该地区NEP年际变化的主要因子而NPP的年际波动主要受到温度的影响。     

塔里木河流域极端气候事件模拟与RCP4.5情景下的预估研究

利用塔里木河流域1986-2005年气温、降水逐日格点数据和MPI-ESM-LR模式驱动的CCLM区域模式模拟数据,评估了CCLM模式对塔里木河流域极端气候事件的模拟能力。同时采用EDCDF法对最高气温、最低气温和降水预估数据进行偏差校正,并计算了2016-2035年极端气候指数。结果表明:该区域气候模式对塔里木河流域年平均最高气温、最低气温和降水的空间分布具有较强的模拟能力,特别是气温空间相关系数在0.97以上;该模式对于极端气候事件也有着较强的模拟能力,大部分极端气候指数的空间相关系数达到了0.01的显著性水平。通过偏差校正,有效地提高了气候要素及相应的极端气候指数的模拟精度。预估未来RCP4.5情景下,塔里木河流域未来(2016-2035年)极端暖事件(暖期持续指数、气温日较差、暖昼、极端最高气温)有增加的趋势,未来流域中部的干旱可能更严重,而流域内环塔里木盆地区域将变湿。     

黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用数值模拟

区域尺度土地覆盖变化是自然变化和人类活动共同驱动的结果,同时又对区域气候环境产生反馈。利用欧洲中值数值预报中心（ECMWF） ERA-Interim再分析资料,驱动RegCM4.5区域气候模式,进行了两个时间段（1980-2014、2005-2014）的数值模拟试验。以1：250 000土地利用图为基础,结合植被图、土壤图制作具有高精度、极强现势性的土地覆盖资料,区域模式中陆面过程模式采用BATS,模拟了现实的土地覆盖改变对气候要素的影响,分析了黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用。结果表明：（1） RegCM4.5不但能够较好描述黄土高原气温、降水的时间空间分布特征,也能够模拟土地覆盖变化对黄土高原局地气候变化的反馈。（2）不同土地覆盖变化特征对气候反馈作用不同,荒漠化会引起局部地区气温升高和降水减少,并通过正反馈机制,致使自然植被生长发育受阻;水域旱化会导致夏季气温升高和降水增加,从而加剧干旱洪涝灾害风险;草地覆盖增加会导致春夏季降水量与气温的降低,秋冬季降水量与气温升高。（3）土地覆盖变化对气温与降水的影响在夏季较强。该研究可促进对黄土高原生态治理环境效应的理解,也能深化对土地利用-气候变化之间互馈作用的过程认识,并为区域生态建设对策选择提供参考。     

未来气候情景下中国生态地理区域系统温度带的北移(英文)

Despite the well-documented effects of global climate change on terrestrial species' ranges,eco-geographical regions as the regional scale of ecosystems have been poorly studied especially in China with diverse climate and ecosystems.Here we analyse the shift of temperature zones in eco-geographical study over China using projected future climate scenario.Projected climate data with high resolution during 1961-2080 were simulated using regional climate model of PRECIS.The number of days with mean daily temperature above 10℃ and the mean temperature of January are usually regarded as the principal criteria to indicate temperature zones,which are sensitive to climate change.Shifts due to future climate change were calculated by comparing the latitude of grid cells for the future borderline of one temperature zone with that for baseline period(1961-1990).Results indicated that the ranges of Tropical,Subtropical,Warm Temperate and Plateau Temperate Zones would be enlarged and the ranges of Cold Temperate,Temperate and Plateau Sub-cold Zones would be reduced.Cold Temperate Zone would probably disappear at late this century.North borderlines of temperature zones would shift northward under projected future climate change,especially in East China.Farthest shifts of the north boundaries of Plateau Temperate,Subtropical and Warm Temperate Zones would be 3.1°,5.3° and 6.6° latitude respectively.Moreover,northward shift would be more notably in northern China as future temperature increased.     

Tracking climate change in Central Asia through temperature and precipitation extremes

Journal of Geographical Sciences - Under the impacts of climate change and human activities, great uncertainties still exist in the response of climate extremes, especially in Central Asia (CA). In...     

Vulnerability of natural ecosystem in China under regional climate scenarios:An analysis based on eco-geographical regions简

Assessment of vulnerability for natural ecosystem to climate change is a hot topic in climate change and ecology, and will support adapting and mitigating climate change. In this study, LPJ model modified according to features of China＇s natural ecosystems was em- ployed to simulate ecosystem dynamics under A2, B2 and A1B scenarios. Vulnerability of natural ecosystem to climate change was assessed according to the vulnerability assessment model. Based on eco-geographical regions, vulnerability of natural ecosystem to climate change was analyzed. Results suggest that vulnerability for China＇s natural ecosystems would strengthen in the east and weaken in the west, but the pattern of ecosystem vulner- ability would not be altered by climate change, which rises from southeast to northeast gradually. Increase in ecosystem vulnerable degree would mainly concentrate in temperate humid/sub-humid region and warm temperate humid/sub-humid region. Decrease in eco- system vulnerable degree may emerge in northwestern arid region and Qinghai-Tibet Plateau region. In the near-term scale, natural ecosystem in China would be slightly affected by cli- mate change. However, in mid-term and long-term scales, there would be severely adverse effect, particularly in the east with better water and thermal condition.     

2000-2018年中亚五国水分利用效率对气候变化的响应

水分利用效率(Water use efficiency,WUE)是研究陆地碳水循环耦合的一种常用度量指标。基于MODIS的总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,通过Slope趋势分析和敏感性分析等方法,研究了中亚WUE的时空变化规律及其对气候因子与干旱的动态响应。结果表明:(1)2000-2018年,中亚年均WUE随着生境湿润程度的增加而升高(生长期规律与此相反),其中湿地WUE最高(1.820±0.10 g C·mm^-1·m^-2),而灌丛WUE最低(1.330±0.18 g C·mm^-1·m^-2)。(2)中亚WUE呈略微下降趋势,每年下降速率为0.016 g C·mm^-1·m^-2,年均WUE的显著下降区域大于上升区域。WUE对年降水和年气温的敏感性均表现为正值区大于负值区且均存在阈值效应,降水敏感性阈值介于250~300 mm(低值点)和500~550 mm(高值点),温度阈值介于3~6℃(高值点)和9~12℃(低值点),且εNDV(I WUE对NDVI敏感性系数)与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系。(3)通过WUE与标准化降水指数(SPEI)的相关性比较,发现WUE受干旱程度影响由大到小依次为灌丛、作物、森林、草原和湿地,且不同植被类型下WUE随着干旱程度的增加而升高。     

Black gold to green gold: regional energy policy and the rehabilitation of coal in response to climate change

Energy production has come under increasing scrutiny as concerns about energy security and climate change have risen. In the UK changes in government structure and privatisation of the electricity industry have led to the emergence of multi-level governance. This means that decisions on how to reduce carbon dioxide emissions from the electricity-generating sector should no longer be solely a national policy decision. Previous studies have sought to explore how renewable energy may develop under multi-level governance, but this paper pays attention to a traditional fossil fuel source, coal, which is still an important means of electricity generation. Coal is the most abundant fossil fuel and advocates argue that carbon capture and storage techniques could make coal 'clean', paving the way for a long-term, secure and low emission way to produce energy. This study focuses on the Yorkshire and Humber Region, which has had a long association with coal mining and looks at the implications of this as the region seeks to develop a climate change action plan and an energy strategy within the new regional governance structures. The paper argues that the regional networks developed to address climate change are influenced by existing social power structures and alliances. The region as a territorial structure becomes a useful device in promoting national priorities.     

乌鲁木齐极端天气事件及其与区域气候变化的联系

使用逐日观测资料,分析了乌鲁木齐极端天气事件的变化趋势及其与区域气候变暖的可能联系,结果表明:近30年来,乌鲁木齐的低温、大风和雷暴事件减少趋势明显,沙尘暴、大雾等事件呈略减少趋势;暴雨、高温和暴雪事件整体呈略增加的趋势。大雾、大风、低温、高温、雷暴等事件均具有较大的年际变化;暴雨、暴雪、沙尘暴、冰雹等事件的年际变化幅度均较小;各类极端天气事件均存在各自明显的周期性特征。乌鲁木齐年平均气温和高温、低温、沙尘暴等极端事件之间存在较强的相关性,这些与温度相关的极端天气事件的变化与区域气候变暖关系密切。     

树轮密度对气候的响应及重建研究进展

树轮密度是重建过去气候变化的重要代用指标。过去几十年,国内外学者针对树轮密度开展了大量的研究工作,取得了丰硕的成果。论文收集了国内外有关树轮密度的研究文献,从树轮密度对气候变化的响应和气候重建等方面进行了概述。尽管树轮密度对气候变化的响应可能受到样点的地理位置、地形(如海拔、坡向等)、树种等因素的影响,但湿冷地区树轮晚材最大密度能较好地反映生长季或生长季末期温度变化;而干旱地区的早材平均密度能揭示生长季早期的降水变化。因此,目前大多数研究以重建生长季或生长季末期温度为主,也有重建降水量、海平面气压变化的案例。此外,重建方程的方差解释量存在空间和树种间的差异,但这些差异需要更多的研究工作加以验证。最长的重建序列来自于欧洲,长达2018 a;国内基于树轮密度重建的最长温度序列来自于西南地区,长达449 a。另外,树轮密度序列在对温度响应的分异性问题以及评估强火山喷发的降温效应方面还存在争议。其争议源于树轮密度与温度关系还受到其他环境变量与人为因素的影响,因此今后研究还需关注树轮密度与降水、光照等其他气候变量的关系,同时也要注重树种、海拔、实验方法等非气候因子的影响。     

湖北气候与管理因素变化对棉花单产影响的区域差异

湖北省是中国重要的植棉省份之一,气候和管理因素变化对棉花生长产生重要影响.因此,本文采用1986-2016年湖北气温、降水量和太阳辐射量3个气候因子数据,有效灌溉面积、农用化肥施用量和棉花品种3个管理因素数据,构建了面板回归模型,定量计算得到气候因子和管理因素的趋势和波动变化对棉花单产的影响及其相对贡献率.结果 表明:...     

A georeferenced agent-based model to analyze the climate change impacts on ski tourism at a regional scale

One main argument for modeling socio-ecological systems is to advance the understanding of dynamic correlations between various human and environmental factors, including impacts and responses to environmental change. We explore the shift in skier distribution among ski resorts taking into account the behavioral adaptation of individuals due to the impact of climate change on snow conditions. This analysis is performed at a regional scale by means of a coupled gravity and georeferenced agent-based model. Four different scenarios are considered. Two scenarios assume an increase of winter mean temperature of +2°C and +4°C, respectively, taking into account only natural snow conditions. Two additional scenarios add the effect of snowmaking to enhance the natural snow depth and extend the skiing season in the +2°C and +4°C base scenarios. Results show differing vulnerability levels, allowing the classification of ski resorts into three distinct groups: (1) highly vulnerable ski resorts with a strong reduction in visitors attendance for all climate change scenarios, characterized by unfavorable geographical and attractiveness conditions, making it difficult to ensure snow availability in the future; (2) low vulnerability ski resorts, with moderate reduction in season length during a high climate change scenario but no reduction (or even an increase) in a low one, characterized by ski resorts with a medium capacity and attractiveness to ensure enough snow conditions and capture skiers from other ski resorts; and (3) resilient ski resorts, with good conditions to ensure future snow-reliable seasons and outstanding attractiveness, allowing them to offer longer ski seasons than their competitors and potentially attracting skiers from other closed or marginal resorts. Ski resorts included in this last group increase their skier attendance in all climate change scenarios. Although similar studies in the literature foretell a significant reduction of the ski market in the near future, another probable effect outlined in this study is a redefinition of this market due to a redistribution of skiers, from vulnerable ski resorts to more resilient ones.     

气候变化对中亚天山山区水资源影响研究

本文结合资料分析和文献阅读,对全球气候变化背景下的中亚天山山区水文、水资源变化进行了讨论分析。在全球升温滞缓背景下,中亚天山山区在过去的10余年,气温却一直处于高位态波动状态;气候变暖及持续高位态波动加剧了山区冰川和积雪等固态水体的消融,导致山区降雪率降低,天山山区降雪率从1960-1998年的11%~24%降低到2000年以来的9%~21%,有97.52%的冰川表现为退缩状态,水储量呈明显减少趋势,减小幅度约为-3.72 mm/a;气候变暖直接影响区域水循环和水系统的稳定性,引起径流补给方式和水资源数量的改变,加大了水资源时空分布的不确定性。天山山区在短时期内因冰雪融水增多,会出现径流量增加现象。但在未来气候持续变暖、降水条件维持不变的条件下,河川径流量将会出现减少趋势。     

新疆地表水资源对亚洲中部未来气候变化的响应

在未来的亚洲中中气候变冷过程中，从咸海干涸海底和卡拉博加戈尔湾等等内陆湖泊和地区吹起的盐粒，农田排出的农药残余物，尘埃微粒等－固态大陆型气溶胶具有主要的作用。在这一过程中，环流及该区域的生物系统对气候的变化可能起着相反的影响。