黄土高原春季干旱时空分异特征

采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原1961 2010年气候要素资料,研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征。结果表明:1961 2010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征,其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大,中部周边干旱强度增加次之,东北部和西部边缘呈减弱趋势。研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态,异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部。东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征。根据载荷向量不同模态空间异常分布型,可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型,南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势,其由弱变强的突变点出现在1977年,西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势,但未通过显著性检验,没有突变。西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期,东北部存在显著的5~6年振荡周期。     

观测分析El Ni?o衰减早晚对南亚与青藏高原夏季降水和气温的影响

El Ni?o（厄尔尼诺）事件对东亚和南亚次年夏季降水影响及其机理已经得到充分研究,但其对夏季青藏高原降水是否有显著影响还不清楚。本研究根据1950年后El Ni?o事件次年衰减期演变速度,对比分析衰减早型与晚型El Ni?o事件对南亚季风区与青藏高原夏季（6～9月）季节平均和月平均气候影响差异。结果显示在衰减早型次年夏季热带太平洋海温转为La Ni?a（拉尼娜）型且持续发展,引起Walker环流上升支西移,印度洋和南亚季风区上升运动加强,同时激发异常西北太平洋反气旋（NWPAC）,阿拉伯海异常气旋和伊朗高原异常反气旋性环流响应,增加7～9月对流层偏南气流和印度洋水汽输送,导致南亚和高原西南侧降水偏多。衰减晚型次年6～8月热带太平洋El Ni?o型海温仍维持,印度洋暖异常海温显著,对应的印度洋和南亚季风区上升运动较弱,NWPAC西伸控制南亚季风区,阿拉伯海和中西亚分别呈现异常反气旋和气旋性环流,导致青藏高原西风加强,水汽输送减少,南亚北部和高原降水一致偏少。结果表明:（1）El Ni?o显著影响次年青藏高原西南部夏季季节和月平均降水与温度,是印度和高原西南部夏季降水显著相关的重要原因;（2）El Ni?o衰减快慢速度对南亚和青藏高原西南部夏季季节内降水的影响有着重要差异。     

基于FY-4A卫星和随机森林算法的西藏山南市雷电短临预报方法

针对青藏高原地区雷电短临预报缺乏雷达资料的问题,采用FY-4A卫星多通道数据、欧洲中心第5代再分析资料(ERA5)中的对流指数、闪电定位仪资料等多源监测数据,根据雷电的发生、发展机理,提出了18个关键预报因子,利用随机森林算法建立了适用于西藏山南地区的雷电短临预报模型。统计分析各预报因子在有无雷电天气样本中的概率密度分布与随机森林模型得到的特征重要度指标,结果表明提出的预报因子物理意义明确,建立的模型可信度较高。利用随机森林算法分别对未来10 min、20 min、30 min建立雷电预报模型,并与光流外推预报方法进行对比检验,结果表明：随机森林模型预报效果命中率(POD)、临界成功指数(CSI)均高于光流法,空报率(FAR)也相对较低;未来20 min的随机森林预报模型CSI评分最高,整体预报效果最佳。     

基于EPAS技术的日照市大气单颗粒物理化学特性及来源研究

城市地区大气气溶胶颗粒的物理化学特性复杂,理清单颗粒精细的化学成分和混合状态对于大气污染溯源和精细治理具有重要意义。本研究利用被动式气溶胶采样器分别在山东省日照市城区和钢铁园区两个区域进行了定点采样,并利用智能扫描电镜环境颗粒物分析系统（IntelliSEM EPAS）对采集的大气单颗粒物样品进行分析。结果表明,日照市大气颗粒物主要由不规则碳质颗粒（C-rich）、含硫颗粒（Ca-S、Na-S-Ca）与矿物颗粒组成。其中,城区样品中C-rich颗粒数量贡献为53.5%,是钢铁园区样品的2.5倍,大于1 μm的颗粒物数量为9.0%,是钢铁园区样品的1.7倍,城区居民活动和工业过程是城市中大气颗粒物特别是二次细颗粒的主要来源。钢铁园区样品中含硫颗粒物数量贡献为72.9%,含硫颗粒物质量贡献为30.9%,富铁颗粒物质量贡献为5.3%,分别是城区样品的1.8倍、3.6倍和2.9倍,表明钢铁园区大气颗粒物的主要来源包括钢铁企业排放的一次污染物及其转化生成的二次细颗粒物。     

华家岭雾凇气候特征与预报研究

基于华家岭国家基本气象站 1951-2020 年气候资料,应用Morlet小波分析法、Mann-Kendall突变检验、气候倾向率等方法分析华家岭雾凇气候变化特征,应用箱线图法分析适宜雾凇形成的气象条件,应用Bayes逐步判别法建立雾凇预报模型。结果表明：华家岭年平均雾凇日数69.1 d,呈减少趋势,气候倾向率为-2.5 d/10a,2018年后减少显著,2015年为突变年;呈现稳定的5 ａ短波动周期和25 ａ长波动周期。各季节变化趋势存在差异,春季（-1.2 d/10a）、秋季（-1.5 h/10a）呈减少趋势,冬季（0.05 d /10a）呈微增加趋势。从月分布看,华家岭除7、8月份其余时间均有雾凇出现,2月最多;各月雾凇日数的线性变化趋势不一致,4、10月下降显著;1、2月雾凇日数年际变化小。适宜华家岭雾凇形成的气象条件是日平均气温-10.8～-1.0 ℃、最低气温-13.5～-3.5 ℃、风速2.3～6.3 m/s、相对湿度大于65%。选用日平均气温等13个变量作为预报因子建立雾凇预报模型,经回判检验,分月检验准确率84.0～90.0%。研究结果可为地区旅游产业的发展规划和冰雪旅游气象服务提供参考,加速推进冰雪旅游产业发展,助力乡村振兴战略。     

华北春季降水量的年际和年代际变化特征

用华北春季降水量资料,采用EOF分解、Yamamoto分析、最大熵谱分析等方法对华北地区春季降水量的时空分布特征进行了初步研究,指出3月降水量的年代际变化不明显,4月和5月降水量存在基本反相的年代际变化,华北春季及各月降水量第一特征向量的空间分布均为全区一致型,并和相应时期的降水量距平百分率具有相同的年际及年代际变化特征.     

辽阳地区水稻丰歉模糊综合评判方法

运用现代统计学方法和模糊数学理论，普查确定了影响辽阳地区水稻产量的5项气候要素及其各自权重，建立了水稻产量的气候模型，揭示了各单因素对水稻丰歉的模糊关系。通过模糊运算，确立了水稻丰歉农业气候综合影响指标。     

人类世可持续发展背景下的远程耦合框架及其应用

在全球一体化进程不断加深的背景下,国家与地区之间的联系日益紧密,产生了一系列跨国家、跨地区、多尺度的社会—经济—环境影响,远程耦合（Telecoupling,社会、经济、环境的远距离相互作用）科学概念和综合框架的提出为解决上述问题提供了新方法和新途径。为更好促进远程耦合综合框架的正确使用和规范推广,本文系统解析了远程耦合综合框架,厘清各组成部分的定义和功能,梳理了框架的应用现状;通过对3个中国典型案例的阐释,展示了远程耦合综合框架的使用方法、结果分析及由此得出的科学意义和政策价值;最后描述了远程耦合综合框架使用中需要重点关注的问题,并对其应用前景进行了展望。远程耦合综合框架的推广应用有助于以跨国家、跨地区、多尺度的视角,重新审视多个人类与自然耦合系统的相互作用,揭示隐藏的远距离地理空间作用的科学价值,服务于有关政策的制定和实施,促进全球社会、经济、环境的可持续发展。     

模拟积水深度下若尔盖高原木里薹草叶片的生理生态特征

为了研究不同积水深度下若尔盖高原木里薹草(Carex muliensis)叶片的生理生态特征,于2016年4月23日,在若尔盖县喀哈尔乔县级湿地自然保护区内,将生长着木里薹草的原状土柱移栽至若尔盖湿地国家级自然保护区管理局实验场的木箱内,使木里薹草继续生长;设置3种模拟积水深度,分别为20 cm、10 cm和0 cm(无积水),于2019年6月30日、7月16日和8月1日,测定各积水深度下木里薹草叶片的光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和生长指标。研究结果表明,随着积水变浅至无积水,3个观测日的木里薹草叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都显著减小(n=5,p0.05),而胞间CO2浓度显著增大(n=5,p0.05);积水深度变化对木里薹草叶片的最小荧光产量、PSⅡ反应中心最大光化学效率和碳稳定同位素δ13C值无显著影响;随着积水变浅至无积水,木里薹草叶片的光化学猝灭系数和电子传递量子效率也减小,非光化学猝灭系数增大;随着积水变浅至无积水,木里薹草的株高变矮,叶长变短。     

天津市构建低碳城市的策略研究——基于碳排放的情景分析

低碳城市是在改造和适应全球气候的基础上提出的未来城市发展模板。城市的碳排放值是衡量低碳城市的主要指标。从社会经济、能源和环境3个角度分析了天津市现状,并在此基础上进行情景分析,估算不同情景下天津市2010—2050年的碳排放量。主要结论有:(1)天津市近10年能源消费量和碳排放量均呈现出持续上涨的趋势;(2)从产业结构来看,第二产业所产生的碳排放是天津市碳排放的主体,而一次能源中,煤炭所形成的碳排放占据了首位;(3)天津市在节能情景下即可完成我国2020年的减排承诺,在低碳情景下,天津市可以承担更多的减排责任;(4)按低碳模式发展,天津市将在2020—2035年间达到碳排放的高峰。基于这些结论,提出天津市构建低碳城市的策略,这些策略也同样适用于处于城市化后期的其他中国城市。