中国中世纪气候异常期温度的多尺度变化特征及区域差异

中世纪气候异常期（MCA,约950-1250年）是地球气候变化史上距今最近的长达数百年的典型温暖气候阶段,因此常被作为研究温暖气候及其影响与适应问题的主要历史相似型而备受瞩目。综合利用近年所发表的长度超过千年的中国4个区域（东北、西北、东中、青藏高原）高分辨率气候变化重建结果,结合历史文献的冷暖记载,采用集合经验模态分解的方法,对MCA期间中国温度的年代—多年代—百年尺度波动特征及其区域差异进行了分析。结果显示：从全国总体看,尽管在12世纪中后期存在数十年的相对冷谷,但在百年尺度上,10-13世纪是过去2000年中持续时间最长的显著暖期,且这一温暖期的起讫时间和温暖程度存在区域差异。各个区域温度变化序列的集合经验模态分解表明：在准30年尺度上,950-1130年间中国区域的温度波动位相基本同步;但在其后的1130-1250年,各区温度波动幅度变小,也存在位相差异。在准百年尺度上,各个区域均自10世纪前期起显著转暖,在MCA期间总体温暖背景下,出现2次冷波动;但除西北与东中部在整个MCA期间的百年尺度温度变化基本同步外,东北和青藏高原地区在MCA期间与其他区域存在显著的波动位相差异,且其温暖气候结束时间也较西北与东中部早40~50年。在百年以上尺度的趋势变化上,东北部和东中部2个区域均显示MCA和其后出现的小冰期（LIA）2个阶段温度差别较显著,而西北、青藏高原2个区域则均显示MCA和LIA的阶段温度差别不大。综合各种尺度的波动特征显示：MCA温暖程度在东中部与20世纪相当,在东北部较20世纪略低,在西北和青藏高原则显著低于20世纪。     

1951~2005年中国大陆冬季温度变化过程的区域差异

利用中国大陆160个地面站和寒潮关键区9个站点气象数据,采用聚类分析、相关分析、突变检验方法,分析1951~2005年中国大陆冬季温度变化过程的区域差异。结果表明,中国大陆冬季温度变化可分5个大区,共11个亚区(基本区域单元),各区分界线多与大地貌单元的界线相一致;除川黔桂区外,其余10个亚区均表现出显著升温趋势,升温率0.15~0.54℃/10 a;自北向南,升温速率逐渐减小,开始升温时间推迟。中国大陆冬季温度变化过程的空间差异与各区域受北方冷空气影响程度的不同密切相关,是冬季风环流与大地貌格局共同作用的结果。     

1982~2011年北半球中纬度秋季植被绿度变化的主要模态

利用系统聚类方法和经验正交函数分解（EOF分析）2种方法,分别提取了北半球中纬度地区1982~2011年秋季（9~11月）归一化差值植被指数（NDVI）变化的主要模态,辨识了植被绿度变化的区域差异;并采用奇异值分解（SVD）的方法,综合时间和空间2个维度上的变异信息,揭示了植被绿度变化的气候背景。结果表明,北半球中纬度秋季植被绿度变化有2种基本模态,一种是持续增加模态（模态I）,该模态广泛分布于北美大陆、亚欧大陆的北半部（大约在55oN以北）和东西两端,NDVI平均增速为0.014/10a;另一种是趋势转折模态（模态II）, NDVI先增加,后减少,转折点大致出现在1994年,该模态主要出现在亚欧大陆中部,NDVI变化的平均速率分别是0.027/10a和-0.017/10a,其中以40oE~80oE最为典型。植被绿度变化与温度变化的时空特征基本一致。模态I区域的温度变化以持续性升高为主要特征,模态II区域的温度变化则以先增加后降低为主要特征,转折年份与NDVI变化的转折年份基本一致。SVD分析的第一模态NDVI与温度的时间系数相关系数为0.82,第二模态为0.92。由此表明,植被绿度变化主导模态可能由温度变化模态所致,在区域-大洲尺度上,温度变化的区域差异导致了秋季植被绿度变化的区域差异。     

车载无人机在测绘应急保障中的应用

为使应急测绘在重大自然灾害和公共灾害事件的救灾工作中发挥更好的作用,国家测绘地理信息局及直属局已购置了车载无人机。通过多次试验与实际应用,实践证明了车载无人机不仅保证了测绘应急保障中数据的获取,还提高了数据的处理和应用效率。本文对应急测绘技术体系、无人机发展概况、车载无人机测绘应急系统、测绘应急保障的意义与必要性等内容进行了阐述。     

19世纪末黑龙江省的耕地覆盖重建

揭示过去100年尺度上的土地利用/覆盖变化是认识人类活动对气候和环境影响的基础。本文在充分吸收既有成果的基础上,利用历史文献中的县(府、州、厅)级耕地面积记录,通过构建综合聚落、地形和水系信息的垦殖倾向指数模型,在1 km×1 km像元尺度上重建了黑龙江省19世纪末的耕地覆盖,并与基于卫星遥感反演的2009年的耕地覆盖进行了对比。结果表明,黑龙江省19世纪末的耕地总面积为25397.00 km~2,主要分布于中南部,其中在海伦市、巴彦县、五常市、呼兰区、双城市、望奎县有集中分布;2009年的耕地面积为163808.70 km~2,广布于西南部、中南部和东北部。20世纪期间,黑龙江省耕地面积增加了138411.70 km~2,与之对应,垦殖率由5.60%增加至36.20%,增幅为30.6%。这意味着,20世纪农业开垦改变了黑龙江省30.6%的自然地表性质,其中,大约60962.00 km~2(约占新增耕地的44.00%)来自对森林的开垦,这部分新增耕地主要出现在东北部和西部边缘地区。本文的重建结果为进一步研究20世纪农业垦殖的气候、生态和环境效应提供了高分辨率的基础数据。     

《翁同龢日记》中的冷暖感知记录及其对气候冷暖变化的指示意义

依据清代《翁同龢日记》(以下简称《日记》)中逐日的冷暖感知记录和同时期的器测月均温资料,采用相关分析和线性回归分析等统计方法,以月为基本统计单元,对《日记》中冷暖感知记录反演气候变化的能力进行了分析。结果说明,《日记》中的冷暖感知记录可以用于气候变化研究,但是最佳代用指标因气候变化的时间尺度和季节而异。总体而言,极热、偏热、偏凉、极冷日数对年内月到季时间尺度气候变化的代表性较好,其中尤以偏凉和极冷日数最佳。对于年际尺度上的气候波动,从季节对比来看,冷暖感知日数反演夏季(6—8月份)月均温的能力最差;从冷暖感知类型对比来看,极冷日数是多个月份月均温的最佳代用指标,1、3、5、9和12月份的最佳代用指标均是极冷日数。并且,还可以依据极冷日数的多寡识别极端冷、极端热年。由此可见,古代私人日记中的冷暖感知记录可以用于反演历史时期气候的冷暖变化。     

RCP8.5气候变化情景下21世纪印度粮食单产变化的多模式集合模拟

基于跨部门影响模型比较计划（ISI-MIP）中20种气候模式与作物模型组合的模拟结果,预估了RCP 8.5排放情景下21世纪印度小麦和水稻单产变化。研究发现：① 多模式集合模拟结果基本再现了印度小麦和水稻单产的空间差异;同时,再现了小麦和水稻单产对温度和降水变化的响应特征：与温度呈负相关,与降水呈正相关。② RCP 8.5情景下,水稻和小麦生长季温度和降水均呈增加趋势,小麦生长季的温度、降水增加幅度大于水稻。空间上,温度增加幅度自北向南逐渐减小,降水增幅则逐渐增加,并且小麦种植区升温幅度大于非种植区,降水增幅则少于非种植区,水稻种植区升温幅度小于非种植区,降水增幅则多于非种植区。③ RCP 8.5情景下,小麦和水稻单产均呈下降趋势,21世纪后半叶尤为明显。小麦单产的下降速度明显大于水稻,其中21世纪前半叶小麦和水稻单产下降速度约分别为1.3%/10a （P < 0.001）和0.7%/10a （P < 0.05）,后半叶分别增至4.9%/10a （P < 0.001）和4.4%/10a （P < 0.001）。小麦和水稻单产变化存在明显的空间异质性,小麦单产的最大下降幅度出现在德干高原西南部,降幅约60%,水稻单产最大下降幅度出现在印度河平原北部,降幅约50%。这意味着未来气候变化情景下印度粮食供给将面临较大的挑战。     

1950-2016年印度洪涝灾害时空分异特征

洪涝是影响印度社会经济发展的首要自然灾害。本文基于全球紧急事件数据库（Emergency Events Database,简称EM-DAT）,通过识别洪涝事件,利用频次分析方法,分析了1950-2016年印度洪涝灾害事件频次的时空变化,揭示了印度洪涝灾害的时间和空间分异特征和因灾致死人口的变化特征。结果发现：（1）印度洪涝灾害呈现鲜明的季节变化特征,7-9月为高发季节,占总频次的65.704%,峰值出现在7月,占24.549%;1950-2016年洪涝频次总体呈增加趋势。（2）印度北部,特别是东北部,是洪涝灾害的高发区。（3）1950-2016年洪涝灾害致死人口随洪涝频次增加而增加,但单次死亡人口最大值和年最大死亡人口值均明显降低。由此表明,20世纪中叶以来印度抵御洪涝灾害的能力逐渐增强。本研究为进一步分析印度社会的脆弱性和未来气候变化情景下的洪涝灾害风险奠定了基础。     

21世纪气候变化情景下环北极地区植被生长季与活动积温变化

基于部门间影响模式比较计划（ISI-MIP, Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project)对CMIP5中5个气候（地球）系统模式模拟结果的降尺度数据,利用多模式集合预估了气候变化情景下21世纪环北极地区植被生长季与活动积温变化。研究发现:1）多模式集合模拟能够基本再现观测的初、终霜日及无霜期长度与>10°C积温的空间分布特征以及1979～2004年各指标变化趋势的空间分布特征,但其对气候变化年际变率的模拟能力较弱;2）至21世纪末,终霜日最多将提前60 d,初霜日将推迟20～40 d,无霜期延长幅度最高可达100 d,积温将增加1000～1200°C。其中RCP8.5情景下,各指标变幅最大,RCP2.6情景下变幅最小;3）各指标变幅呈现出较大的空间差异,亚欧大陆中西部的变幅普遍较大,随着气候变暖,>10°C积温增加幅度表现出明显的纬度地带性,南部增幅较大,北部增幅较小。     

1470～1949年山东蝗灾的韵律性及其与气候变化的关系

基于历史文献中的蝗灾记录,重建了1470~1949年山东省蝗灾县数序列。结果表明:1470~1949年,山东蝗灾规模没有显著的增减趋势,而是呈准周期性变化,其中主要周期为:2~3年,准5年,10~11年,16~18年,26~28年,80~100年。进一步分析发现:虽然温度变化与蝗灾规模在年代际尺度上相关不显著,但温暖气候却是蝗灾大爆发的必要条件,而寒冷气候则会限制蝗灾规模。夏季降水的年际变化与蝗灾县数呈显著负相关,即夏季干旱有利于蝗灾的大规模发生。尽管自20世纪50年代以来,人为的治蝗活动可能已经明显地影响了蝗灾变化规律,但未来数十年内气候持续增暖对其的影响仍不容忽视。