21世纪以来黄河源区高原湖泊群对气候变化的响应

利用2001~2006年逐年汛前期和汛后期两个时相黄河源区湖泊群EOS-MODIS卫星遥感资料和气候、冻土监测数据,分析了21世纪以来黄河源区高寒湖泊群的最新动态变化,描述了器测时期以来该区域气候的演变背景,揭示了湖泊面积和数量对气候、冻土环境变化的响应。结果表明:近52年来源区出现了气温显著升高、降水量增加和蒸发量增大的气候变化大背景,但2001年以来气候以暖湿为主要特征的同时,蒸发量明显减少,且受气候变暖的影响冻土环境表现出冻土厚度减小、冻结时间缩短等退化趋势;2001~2006年黄河源区湖泊群的最新波动表现为湖泊面积增大、数量增多的一致性变化迹象,这种波动趋势在汛前期表现得较汛后期更为显著,并以湖泊数量的变动最为明显;21世纪以来黄河源区湖泊扩张、数量增大正是同期降水量增大、蒸发量减少和冻土退化加大了地下冰融化水补给量等气候变化的直接结果。     

中国城市水资源消费与气候的关系研究

论文利用多项式法将气候耗水量从水资源消费总量中分离出来,用统计分析的方法探讨了气候耗水量与气候因子之间的关系。研究表明:温度、降水量和相对湿度是影响气候耗水量的主要气候因子,在不同地区、不同季节有不同表现,在我国东部,二者的相关性较显著,西部不太明显,而且冬、春季的区域分异明显,夏、秋季不明显,其中冬季在南北向的分异明显,春季在东西向的分异明显。     

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.      

A bibliometric review of nitrogen research in eutrophic lakes and reservoirs

The global application of nitrogen is far greater than phosphorus, and it is widely involved in the eutrophication of lakes and reservoirs. We used a bibliometric method to quantitatively and qualitatively evaluate nitrogen research in eutrophic lakes and reservoirs to reveal research developments, current research hotspots, and emerging trends in this area. A total of 2695 articles in the past 25 years from the online database of the Scientific Citation Index Expended(SCI-Expanded) were analyzed. Articles in this area increased exponentially from 1991 to 2015.Although the USA was the most productive country over the past 25 years, China achieved the top position in terms of yearly publications after 2010. The most active keywords related to nitrogen in the past 25 years included phosphorus, nutrients, sediment, chlorophyll-a, carbon,phytoplankton, cyanobacteria, water quality, modeling, and stable isotopes, based on analysis within 5-year intervals from 1991 to 2015 as well as the entire past 25 years. In addition, researchers have drawn increasing attention to denitrification, climate change, and internal loading. Future trends in this area should focus on:(1) nutrient amounts, ratios, and major nitrogen sources leading to eutrophication;(2) nitrogen transformation and the bioavailability of different nitrogen forms;(3)nitrogen budget, mass balance model, control, and management;(4) ecosystem responses to nitrogen enrichment and reduction, as well as the relationships between these responses; and(5)interactions between nitrogen and other stressors(e.g., light intensity, carbon, phosphorus, toxic contaminants, climate change, and hydrological variations) in terms of eutrophication.     

近50 a来海南岛不同气候区气候变化特征研究

利用均匀分布在海南岛的7个国家标准气象站1959-2008年温度和降水资料以及海南岛气候区划成果,研究海南岛近50 a来不同气候区的气候变化特征,结果显示:近50 a来海南岛各气候区的温度总体呈上升趋势,并以东北区及西南区温度上升最为明显,其次是中部山区、东南区和西北区。在年际尺度上,不同温度指标的增幅大小排列为:年平均最低温度(T_min)>年平均温度(T_mean)>年平均最高温度(T_max)。在季节尺度上为:秋季和冬季>春季和夏季。不同气候区各季节的增温幅度地区间差异与年际尺度相似。各气候区的年平均温度都有突变发生。其中,西南区的突变时间为1972-1974年,西北区为1979年,东北区为1987年,东南区为1985-1990年,中部山区为1990年。各气候区累年平均降水量差异较大,以中部山区降水最为丰沛,西南区相对较少;各气候区在年际尺度上的降水波动较大,除西南区外,年降水量距平都未通过P<0.05的显著性检验。干季和湿季的降水量对年降水总量的贡献率以湿季最大,为80%,干季较小,为20%;干季多小雨,湿季多大雨。在干季,中部山区降水的贡献率最大,其他气候区相对较小,而湿季却相反。各气候区大雨和暴雨的降水量约占年降水总量的50%;西南区为大暴雨及特大暴雨多发地区。     

Climate change induced eutrophication of cold-water lake in an ecologically fragile nature reserve

Aquatic ecosystem sustainability around the globe is facing crucial challenges because of increasing anthropogenic and natural disturbances. In this study, the Tianchi Lake, a typical cold-water lake and a UNESCO/MAB(Man and Biosphere) nature reserve located in high latitude and elevation with the relatively low intensity of human activity was chosen as a system to examine the linkages between climate change and eutrophication. As a part of the UNESCO Bogda Man and Biosphere Reserve, Tianchi Lake has been well preserved for prevention from human intervention, but why has it been infected with eutrophication recent years? Our results show that climate change played a significant role in the eutrophication in the Tianchi Lake. Increased temperature, changed precipitation pattern and wind-induced hydrodynamic fluctuations in the summer season were suggested to make a major contribution to the accelerated eutrophication. The results also showed that the local temperature and precipitation changes were closely linked to the large-scale atmospheric circulation, which opens the door for the method to be applied in other regions without local climatic information. This study suggests that there is an urgent need to take into consideration of climate change adaptation into the conservation and management of cold-water lakes globally.     

气候变化对于桥水库总磷与溶解氧的潜在影响分析

对于桥水库1992~2011年20年间的气候要素和水质指标进行数理分析,探求气候变化对该库总磷与溶解氧的潜在影响.首先,根据气温MK突变检验和距平分析,将研究期划分为1992~2001低温低风速年和2002~2011高温高风速年两个时段;其次,在应用上改进非参数回归分析法,图示比较两个时段各要素非线性趋势,获取气候要素在两个时段间的季节性变化规律;最后,通过比较两个时段气候要素对水质指标潜在影响的可能性,利用双k值潜在影响判别法揭示潜在影响规律.结果表明,气候要素在各季节的变化有可能对水库总磷和溶解氧浓度造成潜在影响.通过探讨入库负荷和库总磷浓度的年际变化差异,以及观测高温年、低温年水生植物春季物候和总磷浓度,证实春季气温升高降低了水库总磷浓度.该研究为探究气候变化对于桥水库水质的影响机制和规律提供参考依据.     

北京西山大气降水中D和18O组成变化及水汽来源

论文利用北京西山鹫峰地区2011年7月—2012年7月观测站点内大气降水δD和δ¹⁸O数据,研究了北京西山山前丘陵区降水稳定同位素的变化特征。结果表明：研究区的大气降雨δD和δ¹⁸O的平均值要低于中国和全球降水同位素的平均值,并与北京地区的降水同位素组成平均值之间显示出较大的差异,且同一个月份内降水的同位素特征也具有较大的变化范围。由于季风气候以及局地水汽循环的共同影响,使得夏季降水中的δD和δ¹⁸O值较小,并且在4—7月随着月降水量的增加和温度的升高,在温度效应和降雨量效应的交互作用中,降雨量效应此时起主导作用,月均δD和δ¹⁸O值呈现减小的趋势,而在7—9月,温度效应呈现出主导作用,δD和 δ¹⁸O值呈现增加的趋势,而冬季来自偏北风的大陆性气团形成的降水δD和δ¹⁸O值较大。同时局地水汽循环过程中降水的二次蒸发,也导致在典型长历时场降水过程中δD和δ¹⁸O值呈现出分段波动式下降的特征。研究区大气降水线方程为 δD = 7.17 δ¹⁸O + 1.46,斜率和截距小于全球和中国大气降水线方程,而与北京地区大气降水线方程的对比发现,斜率差异较小而截距差异明显,说明海洋水汽不是研究区唯一的水汽来源,同时受到大陆性气团以及局地较强的水汽循环和北京地区近年的干旱化过程的影响。而氘盈余的年内变化的无规律则间接反映了研究区水汽来源的复杂性。     

气候变化对澜沧江-湄公河上中游径流的影响研究

将区域气候模式RegCM3与水循环模拟模型WACM进行单向耦合,对澜沧江-湄公河流域未来气候变化和流域上中游主要控制水文站径流响应进行了模拟和分析。区域气候预估表明,相对于现状(1980—2009年),A1B情景下未来(2010—2039年)流域年平均温度和降水均有增加趋势,分别增加了0.65 ℃和1.87%,但降水增加不明显;流域北部温度增幅比南部明显,而降水区域差异较大,变化较为复杂。径流模拟结果表明,未来气候变化情景下,清盛和琅勃拉邦站多年平均径流量与天然情景相比均有减少趋势,分别减少了1.23%和3.69%,但变化不明显;未来径流年际变化呈不显著的减少趋势,而温度变化对径流影响作用要强于降水;未来春季和夏季(3—6月)径流增减相对明显,局部区域有洪涝和水文干旱的风险,而其它月份径流变化不显著。     

Driving mechanisms of desertification process in the Horqin Sandy Land-a case study in Zhalute Banner, Inner Mongolia of China

Both natural and human factors contributing to desertification were examined to understand the driving mechanisms of the desertification process in Zhalute Banner, Inner Mongolia of China. The coefficient of variation (CV) and climate departure index (Z) were calculated to examine the fluctuations and trends of interannual variations of temperature and precipitation; TM remote sensing data was extracted to obtain the sandy land area; linear regression analysis was used to analyze climate changes and the socio-economic evolution over the years, and it was also used to standardize the variables, which included annual temperature, annual precipitation, human population, and livestock number, in order to measure the difference in the rate of change between climate and anthropogenic factors. The results showed that there was a rise of about 1.6°C in temperature but no significant change in precipitation from 1961 to 2000, which indicated a short-term climatic trend toward aridity in this area, a condition necessary for desertification. The fraction of precipitation in spring tended to increase whilst the fraction in autumn and winter decreased. Both the human population and livestock population had tripled and the cultivated area had doubled from 1961 to 2000, suggesting that socio-economic factors might have contributed more significantly to the desertification. Between 1988 and 1997, the sandy land area increased by 12.5%, nearly 2.4 times in the farming section. It could be concluded that the driving mechanisms of the desertification processes in Zhalute banner are mainly the policy of cropland expansion and the rising populations of humans and their livestock, which has affected the land use pattern in the past decades.     

四川单季稻产量对气候变化的敏感性和脆弱性研究

基于1981—2012年25个四川气象台站气象观测数据和单季稻生产数据,建立单季稻产量变化和各气候要素变化的一元线性和逐步回归方程,探讨四川单季稻产量对单个气候要素及气候变化的敏感性与脆弱性,为科学开展适应行动提供基础信息。结果表明：四川单季稻产量随气温上升1 ℃、日较差升高1 ℃、降水量下降100 mm、辐射量下降100 MJ/m²发生了相应反应,部分地区的单季稻产量表现为脆弱,气温升高导致单季稻产量脆弱的地区最多,日较差次之,太阳辐射和降水量偏少;单季稻产量对抽穗至成熟期的气温升高和辐射下降最敏感,而对移栽至分蘖期的日较差升高最敏感。受到6种气候要素变化的综合影响,各站点单季稻产量对气候变化均表现为敏感,其中50%的地区表现为脆弱;单季稻产量对移栽至分蘖期和抽穗至成熟期的气候变化表现最敏感。不同地区、不同生育期内气候变化对单季稻产量的影响存在差异,因此,需要因地制宜地解决气候变化带来的不利影响,同时抓住水稻关键生育期有利的气候资源,有效地保障四川水稻的安全生产。     

近60 a北方沿海城市人居环境气候舒适性评价——以辽宁省为例

我国北方沿海地区一直被认为是人居环境气候舒适性最佳区域之一。以辽宁沿海城市为例,利用1951-2010年气候资料,在分析区域气候变化特征的背景下,选用人体舒适度评价人居环境气候舒适性,并探讨其影响因素。结果表明:①近60 a来,该地区气候变化基本特征呈明显的升温趋势,降水、风速和相对湿度则为下降趋势,各气象要素在1960-1980年时段分别发生明显的突变;②一年中的4-10月属于感觉舒适状态,其中6-9月为最舒适月份,大连市是辽宁沿海人居环境气候舒适性最好的城市;③气温和风速是影响辽宁沿海城市气候舒适性的主要因素,R/S分析预测表明未来气温将继续升高,降水量和相对湿度及风速将延续现有的减少趋势,人体舒适度指数将继续升高,四季气候舒适性将发生改变。鉴于城市发展、气候变化和人居环境气候舒适性之间的相互作用关系,未来应当积极应对全球气候变化,并减少人类活动对气候的影响。     

中国华东及其周边地区NDVI对气温和降水的月际响应特征

利用SPOT VGT-NDVI数据和气象站点的气温和降水资料,分析了1998-2010年期间我国华东及其周边地区NDVI对气温和降水变化的时空响应特征。结果表明,在整个研究区,NDVI对当月气温和前1月降水变化响应最为强烈。空间上,NDVI对气温变化的响应在整个研究区差异不明显,而对降水变化的响应在北部地区较在中部和南部强。NDVI在多数地区都同步响应于当月气温变化,在北部和南部一些地区对气温变化滞后响应1个月左右。NDVI对降水变化在北部地区滞后响应1个月左右,而在南部地区滞后响应2~3个月。研究区NDVI对气温和降水响应的时间特征、空间分布及总体滞后期与已有的研究结果基本一致,但在南部地区NDVI对降水变化的响应滞后期较已有的研究结果长。不同的数据源、研究范围、气候和植被类型及土壤特性的差异等都有可能造成研究结果的差异。     

气候变化对近岸海域缺氧的影响机制研究进展

随着全球变暖的不断加剧,近岸海域缺氧对气候变化的响应已成为近年来国内外研究的热点问题。本文综述了气候变化对近岸海域缺氧的影响机制研究进展,气候变化将通过径流量及营养盐输入、风应力和水体温度的变化等方面影响缺氧的形成和发展。指出今后应结合多种技术手段,开展气候改变径流量和风对缺氧影响的研究,并就缺氧对生物代谢变化的响应,以及缺氧对气候变化的滞后效应及相关过程的识别等方面进行深入研究。     

北京农业气候资源变化特征及其对不同种植模式玉米各生育期的影响

分析1960—2008年北京山区和平原的春玉米、平原夏玉米不同生育期的热量、水、光等农业气候资源的变化趋势和突变特征,研究农业气候资源变化对玉米可能产生的影响。利用统计回归分析方法研究不同种植模式玉米在关键生育期内主要农业气候资源历史时间序列特征,同时以突变理论中的Mann-Kendall方法和Pettitt方法分析主要气候资源的趋势变化特征并检测其突变特征;在数据分析的基础上,结合国内和国际相关研究成果讨论北京市气候资源变化对玉米生长的可能性影响并给出相应对策。结果显示:近50 a来北京地区大于10℃的年活动积温和玉米全生育期有效积温呈现明显增长趋势,变化过程中无明显的突变特征;玉米播种—拔节期降水量呈增加的趋势,平原夏玉米在拔节—抽雄期和全生育期、平原春玉米在吐丝—成熟期降水量减少趋势均达显著水平,其它生育期间降水呈现不明显的下降趋势,但无明显突变点;除了抽雄—吐丝期外,玉米各生育期光照资源呈现明显的下降趋势,不同生育期的突变点均出现在20世纪80年代中期到90年代中期。北京地区农业气候资源变化趋势对玉米生产有利有弊:对积温增长的响应应以灌浆期延长为主要方式,对降水减少的响应应以种植抗旱品种和加大抗旱技术研究为主,对光照资源显著减少的对策应以调节田间通风透光和培育耐阴性品种为主。     

1949～1992年我国粮食单产的气候影响分析

１９４９～１９９２年我国粮食单产呈持续增长趋势,但年际间有明显的波动。这种波动除受政策因素影响外,主要受气候波动的影响,尤其是单产水平的剧降往往与气候灾害比较严重的年景对应。为此,本文着重分析了气候产量的时空变化特征。结果表明,东部地区单产水平虽然很高,同时波动幅度也很大,应以稳产为主,中、西部地区以增产为主。从全国来看,气候产量变化的一致性特征明显,５０年代和８０年代气候条件对粮食生产比较有利。但个别年份气候产量变化会呈现出南北或东西方向的地域分异特征。     

豫西山区降水与气温的波动规律研究

根据豫西山区4个国家地面气象观测站1957—2008年的降水和气温数据,运用小波分析和统计分析相结合的方法研究了该地区降水和气温的多时间尺度波动特征。研究结果表明:①近50 a来,豫西山区的年降水量和年均气温均具有复杂的多时间尺度特征,年降水量在4 a和14 a尺度上的周期性波动特征较为明显,而年均气温在8 a和14 a尺度上的周期性波动特征较为明显;②近50 a来,豫西山区的年降水量和年均气温虽然具有明显的周期性波动,但是,使用白噪声功率谱进行显著性对比检验得出的结果表明,它们的主周期的显著性水平普遍较低,可以认为基本属于随机性波动;③近50 a来,在4~12 a的尺度上,豫西山区的年降水量和年均气温具有极显著的负相关性,而且预计未来几年该地区仍然可能延续2006年以来气温偏高降水偏少的气候特征;④小波分析和统计分析都属于经验诊断的范畴,对分析过去气候要素变化的多时间结构特征具有较好的效果。但是,由于它们不涉及因果机理,因此要想准确地预测未来的气候变化趋势,还必须对气候系统当中的复杂变化过程开展深入的机理研究。     

青藏高原东北部气候变化的异质性及其成因

利用1961-2016年西宁等青藏高原东北部13个气象台站气温、降水等气象资料以及国家气候中心发布的南海季风指数、西伯利亚高压指数等大气环流特征量数据,分析近56年来气候变化与高原主体的差异性及其可能的气候成因。研究表明：近56年来青藏高原东北部气候变暖趋势十分显著,年平均气温气候倾向率高达0.39 ℃/10 a,呈现出三次明显的阶梯性增高态势,并于1994年前后发生了由冷到暖的突变,同时具有明显的空间差异性;年降水量及四季降水量均没有明显变化趋势,虽然经历了2002年左右由少到多的变化,但并未出现明显突变,年降水量具有3年、5年的准周期,而年降水日数微弱减少,降水强度呈增加趋势;该区域气候变化的年际波动主要受到东亚季风、高原季风和南海季风的年际振荡及其相互作用的影响,而西风环流的作用并不明显,植被覆盖的恢复既是对2002年以来降水量增加的具体反应,同时也对于气候变暖趋势起到了一定的缓和作用。     

三江源地区极端气候事件演变事实及其成因探究

利用三江源地区14个气象台站1962-2005年逐日气温、降水资料分析了该地区冷暖干湿极端气候事件的演变规律，探讨了其变化成因。研究表明：近44a来三江源地区气温等级由冷向暖转变，极端高温事件频繁发生，而极端低温事件则逐年减少，致使气温不断向着更高的均值状态持续增暖；尽管降水量干湿变化不甚显著，但降水的极端状况即严重干旱或暴雨事件均呈减少趋势，降水量的变化趋于稳定，降水变率减小；地形对极端气温、降水事件频次变幅的空间分布均有着较为显著的影响，且对后者的影响更为显著；高原季风、厄尔尼诺事件及高原积雪等因子的年际振荡是三江源地区极端气候事件发生频次波动的主要原因。     

北京城市热岛效应对气温和降水量的影响

借助非参数MannK-endall统计检验方法,对北京市20个气象站44年(1961-2004年)的逐月平均气温和降水资料进行了较为详细的分析。结果表明:①时间上,44年来北京市气温呈持续上升趋势,20世纪80年代为跃变点,跃变后增温趋势更加显著,而降水量呈下降趋势;通过分析5年滑动平均演变图发现,对气温而言,市区增温趋势明显高于郊区,市区和郊区44年来分别以0.44℃/10a和0.01℃/10a的趋势递增,降水量从总体上来说44年来城、郊差异不大,市区和郊区44年来分别以1.82mma/和1.49mma/的趋势递减。②空间上,对年平均气温而言,市区内存在一个明显的上升中心,且等值线较为密集,海淀站Kendall倾斜度高达0.776℃/10a,由于城市热岛效应的存在,1、4、7、10月在市区均存在一个闭合的暖中心,市区内增温幅度大于郊区;对降水量而言,1、4、7、10月在市区和佛爷顶一带均存在着上升中心,降水量呈现上升的趋势,这可能与城市热岛效应的影响有关。