50年长江源区域植被净初级生产力及其影响因素变化特征

基于长江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50年植被净初级生产力,分析其年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率每10年为5.685~13.047 mm,春夏季增幅较大;年平均气温呈极显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率每10年在0.240~0.248℃之间,增温率以秋冬季最大;最大蒸散呈增加趋势,年最大蒸散变化曲线线性拟合倾向率每10年在5.073~5.366 mm,春季增幅最大;地表湿润指数也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率每10年为0.013~0.020,冬季增幅最大,在10年周期时间频率附近,出现了6~8个干湿交替期,20世纪90年代之后为偏湿期,在低频区,1998—2005年有偏干振荡;近50年年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率每10年在97.901~197.01 kg.hm-2之间,2001—2008年NPP较高。影响长江源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。     

横断山区干旱河谷气候变化趋势研究

利用横断山区干旱河谷内20个典型气象台站的长时序逐月气温、降水、相对湿度、日照时间、极端最高气温和极端最低气温等数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验以及集中度和集中期等分析方法,研究了横断山区干旱河谷的气候变化趋势.结果表明：（1）全球变化背景下,横断山区干旱河谷平均气温总体呈现升高趋势,升幅为0.11℃·（10 a）-1,较整个横断山区的0.15℃·（10 a）-1略低,冬季升温幅度高于其他季节;（2）金沙江下游的元谋、东川和巧家段河谷呈现持续降温趋势,特别是春季降温较为明显;（3）横断山区干旱河谷降水量呈微弱减少趋势,为-1.48 mm·（10 a）-1,这主要是由于夏季降水减少量超过其他季节降水增加量所致;（4）多数河谷站点年降水量的集中度呈微弱下降趋势,而集中期则有所提前,但不明显;（5）干旱河谷相对湿度和日照时间在近几十年间均呈现减少趋势,相对湿度每10 a约减少0.16百分点,而日照时间则平均每10a减少24.26 h.     

基于SPEI的近50年青藏高原高寒草地自然保护区气候变化研究

青藏高原高寒草地为重要的生态脆弱区,也是3大无人区自然保护区可可西里、羌塘和阿尔金山所在地,由于缺乏气候监测站点,气候变化研究较少。基于自然保护区周边16个气象站点资料,通过1957─2011年逐年的日气候资料,利用3种模型分析了该区域气温与`降水量的时间变化趋势,并利用综合了降水与温度的降水蒸散指数(SPEI)分析了干旱演变的趋势,同时利用Kriging插值法,分析了3大保护区的气候变化的差异。结果表明,近55年以来,最高、最低气温和年平均气温上升趋势明显,Mann-Kendall趋势分析达到极显著性水平,年平均温度增长率为0.71℃/10a。进一步比较了区域平均值法、线性模型与指数模型3种方法下降水量的变化趋势,结果表明,直线模型拟合的结果数值最高,指数模型的变异最大,而平均值法数值低于直线模型拟合的结果,指数模型能够更好的模拟降水量与海拔之间的关系,年平均降水量波动较大,20世纪60年代开始逐渐增加,70年代中期有所下降,但总体上呈现增加的趋势,Mann-Kendall分析趋势显著。降水增加量约为10 mm/10a。SPEI指数表明,近50年来,保护区呈现总体由干向湿发展的趋势。自然保护区内降水量,气温与变幅差异较大,可可西里、羌塘与阿尔金山的气温的平均值分别为1.9、15.4和6.0℃降水分别为261、141和107 mm/a。本研究利用SPEI揭示了保护区气候变化规律,并分析了温度降水的空间变异性,为保护区管理提供依据。     

近50年三江源地表湿润指数变化特征及其影响因素

基于三江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith（P-M）模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为5.316~13.047 mm.（10a）-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在5.073~10.712 mm.（10a）-1,夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.011~0.026（10a）-1,冬季增幅最大,在15年周期附近,出现了3~5个干湿交替期,1984年之后为偏湿期,在中高频区,1998—2006年有偏干振荡;影响三江源区地表湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度和平均最高气温。     

贵州高原NDVI变化及其对气候变化的响应

中国南方喀斯特地区气候变化加剧,植被对气候变化响应反映十分敏感,动态监测植被变化对区域生态环境保护有重要意义。基于1999—2017年贵州高原遥感数据和气象数据,从年、季、月等不同时间尺度研究了NDVI动态变化及其对降水量、平均地表气温、最高地表气温、最低地表气温、平均气温、最高气温、最低气温、大型蒸发量、平均风速、平均相对湿度、日照时数等气候因子的响应特征。研究表明:近19 a,贵州NDVI以0.007 3 a~(-1)的速率呈显著上升趋势,其中,2011—2017年的上升幅度大于1999—2010年的上升幅度,NDVI变化与最低地表气温、最低气温呈显著正相关;春季、夏季、秋季、冬季NDVI均呈显著上升趋势,春季年增长率最大(0.009 3 a~(-1)),其次依次为秋季(0.007 0 a~(-1))、夏季(0.006 9 a~(-1))、冬季(0.004 6 a~(-1));春、秋季NDVI与最低地表气温呈显著正相关,最低气温影响较大,夏季、秋季NDVI受气温和降水共同影响,冬季NDVI受日照时数影响较大,四季NDVI受气温影响程度大于降水;1—12月NDVI均呈上升趋势,其中,4、5、8、10月呈极显著上升趋势,2、3、7、9、11、12月呈显著上升趋势;2、3月份和11、12月份NDVI在增长,表明生长季有所延长。NDVI与当月气象因子相关程度大于其与前一个月、前两个月的相关程度;气温的当月效应和滞后效应大于日照时数和水分条件的效应。温度对贵州NDVI的影响程度大于水分的影响,气温升高促进生长季延长是贵州高原的重要气候效应。     

内蒙古地区近25年植被对气温和降水变化的影响

利用1982—2006年内蒙古地区GIMMS-NDVI和降水量、气温数据,分析了不同植被类型对气温和降水变化趋势的影响。结果表明：近25年来内蒙古地区气温整体上呈上升趋势,降水量呈微弱降低趋势,西部荒漠区呈暖湿化趋势,中东部草原、森林等植被类型区呈暖干化趋势;从不同植被类型NDVI与平均气温和降水量的变化趋势率相关分析表明,NDVI值越低,升温趋势越明显,其中春季和秋季各植被类型间NDVI与季均气温升高趋势率呈显著和较显著的相关,夏、冬季关系不明显;植被NDVI越高,降水量减少趋势越明显。基于栅格的NDVI与气温升高幅度、降水变化趋势相关分析表明,年均气温升高幅度基本随NDVI的增加而降低,其中春、夏和秋季的季均气温升高幅度均随NDVI的增加而显著降低,冬季趋势不明显;而年降水量减小趋势率随植被NDVI的增加而显著增加,其中春季和冬季NDVI变化对降水的变化几乎没有影响;夏季和秋季均表现为随NDVI的增加,降水减小趋势率呈增加趋势。     

海南岛尖峰岭林区近50年的热量因子变化特征

全球气候变暖已得到充分证实。区域气候条件的变化必然影响该区域植物的生理活动,进而影响该区域植被的结构和功能。尖峰岭热带森林作为中国典型的热带森林生态系统之一,其长期的气候变化特征在评价森林对全球气候变化的响应与反馈中具有重要意义。采用国家野外科学观测研究站尖峰气象观测场1957─2005年的地面常规气象观测资料,选用气候趋势系数和气候倾向率定量分析了尖峰岭林区热量条件的变化特征,讨论热量条件的变化对主要热带森林植物的影响。结果表明,尖峰岭林区50年的多年平均气温和平均地温分别为24.7和29.0℃。50年来,林区热因子(平均温度和极端温度)均呈上升趋势,其中平均气温、平均最高地温、平均最低地温、极端最高气温、极端最低气温、极端最高地温升高趋势都显著(P0.05),每10年分别增加0.17、0.29、0.35、0.30、0.53、1.93℃,尖峰岭热带林区气候变暖来自于最低气温和最高地温升高的贡献。1、2、8、10和11月的平均气温升高趋势显著(P0.05),每10年分别增加0.27、0.28、0.14、0.12、0.24℃;1、2、3月的平均地温升高趋势显著(P0.05),每10年分别增加0.47、0.82、4.56℃,旱季对年平均气温和地温的增温贡献值大于雨季。尖峰岭地处热带北缘,其有效积温远低于赤道地区,因此,变暖的气候条件将通过改变尖峰岭热带森林植物的物候期而影响其生长与繁殖。     

近50年沈阳气温变化与城市化发展的关系

利用沈阳地区5个气象站近50年的年平均气温数据,采用线性倾向估计、累积距平、M-K检验和Yamamoto法分析沈阳地区气温的年代际变化及跃变;采用趋势拟合与相关分析,研究年平均气温与城市人口、GDP、全社会固定资产投资总额、能源消耗量、建成区面积和竣工房屋建筑面积6项城市发展指标的关系。结果表明：（1）近50年沈阳地区的年平均气温缓慢上升,城区气温高于郊区,城区站增温率为0.210℃/10 a,郊区站为0.321℃/10 a,总的增温率为0.284℃/10 a。（2）近50年沈阳气温变化分为2个阶段,1960—1987年是偏冷阶段,大多数年份为负距平;1988—2009年是增暖阶段,其中21年为正距平值。（3）M—K法和Yamamoto法都检测出1987年为沈阳气温的突变年份。（4）沈阳人口、GDP、全社会固定资产投资总额、竣工房屋建筑面积和年平均气温有着显著的相关性,表明它们与沈阳年平均气温变化关系密切,建成区面积和能源消耗与气温变化不显著。     

黄河源区气候变化及其对草原荒漠化的影响

根据黄河源区１９５９－１９９９年的气象资料分析发现：①黄河源区自进入８０年代中后期后，年平均气温上升趋势非常明显，特别是１９９８年的年平均气温竟达到－２．１℃，是４０年来年平均气温最高的一年，进入９０年代，春季和夏季温度急剧回升，特别是１９９８年３－５月期间的平均温度达到了－２．０℃，１９９８年是黄河源区夏季异常高温年，与最低年（１９７６年）相比偏高幅度达到４．０℃②黄河源区春季降水呈明显增多趋势     

近50年淮河流域气候变化时空特征分析

在全球气候变化的背景下,流域水资源、农业和生态环境将对气候变化有不同程度的响应,研究淮河流域气候变化趋势和空间特征,将有益于制定应对气候变化的策略。利用1961─2010年淮河流域145个地面气象站观测资料,对近50年以来淮河流域常规气象要素的时间和空间特征进行分析,得出以下结论,(1)全流域年平均气温表现出升高的趋势,年平均气温变化有显著的空间差异性,南四湖地区、淮河干流中下游以南以及伏牛山区,为气温显著上升区;山区最高气温上升缓慢,而最低气温上升明显;全流域平均气温日较差有下降的趋势,气温日较差的空间变化呈现出流域中部平原区减小而其他地区增加的分布特征。(2)全流域地面气压呈降低趋势,空间差异性增大,淮河流域广大平原为降低速率慢的区域,上游桐柏山区和大别山区则为降低速率快的中心;风速的变化及其空间差异性总体上均呈减小趋势,但在淮干上游山区、沂蒙山区以及里下河沿海地区地面风速有增大的趋势。(3)流域西部相对湿度呈微弱增大的趋势,而流域东部呈微弱减小的趋势;日照时数逐年递减的趋势比较明显,空间上呈现流域西部递减的趋势比东部明显。(4)年均降水量以淮河干流为界,呈现南部增多,北部减少的特征,导致流域年平均降水量南多北少的空间分布差异呈增大趋势。     

京津冀城市高温的气候特征及城市化效应

选取京津冀13个城市气象站点5—8月的日最高气温资料,用统计学方法分析了该区域城市高温日数的空间特征、年代际变化及跃变。采用城市站和城镇站对比方法,研究了京津冀不同区域高温的城市化效应。结论如下：（1）该区域城市高温日数的空间分布特征为,西南部存在一个高值中心,向东北方向递减,存在一个自石家庄市指向承德市的高值脊。（2）该区域城市高温日数的年代际变化为冀东北部城市1965—1998年是少高温期,1999—2010年是多高温期。冀西北部、冀中南部和京、津城市,1997—2010年是高温日最多时段,1960—1972年是次多时段,1973—1996年是最少时段。（3）冀东北部城市35℃以上高温日数,1991—1992年发生跃变,显著增加。冀中南部城市37℃以上高温日数,1996—1997年发生跃变,显著增加。北京市35℃以上高温日数,1995—1996年发生跃变,显著增加;37℃以上高温日数,1985—1986年发生跃变,显著增加。（4）冀西北部城市和冀中南部城市自1970年代开始,城市化效应逐步显现,并分别从1990年代和1980年代开始城市化效应增强。冀东北部城市和京、津两市的城市化效应近年并无增强趋势,而是小城镇的城市化效应在1990年代后期—2010年显现出来。其原因可能是城镇人口和建成面积的快速增长所致。     

北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究

为定量地评估北京城市热岛现状并预测未来北京城市热岛发展趋势,分别采用气温资料、遥感资料和城市规划资料进行了研究分析。对北京20个气象台站按照台站距离城市中心的距离划分为远郊、近郊和城市三类,分别计算三种类型站点经过海拔订正后的年平均气温,利用1971-2012年城市站和远郊站的年平均气温差值估算北京气温热岛的时间变化;利用1987-2012年的NOAA/AVHRR和Landsat-TM两种不同分辨率的卫星资料,采用定量化的指标--地表热岛强度和热岛比例指数分别估算了不同时期北京地区和城六区热岛强度和范围,并对北京平原地区的城市热岛状况进行了评估;利用2020年的北京城市规划土地利用资料,结合2008年的城市热岛现状监测结果对2020年的北京热岛状况进行了模拟分析。研究结果表明,北京城市的气温热岛与遥感监测地表热岛在时间变化趋势上具有一致性,不同分辨率卫星资料监测地表热岛在时空分布上也具有一致性。其中1971-2012年,以年平均气温计算的北京城市热岛强度增温率为0.33℃·（10 a）-1,近5年（2008-2012）平均热岛为1.12℃。遥感监测结果显示1987-2001年北京地区的热岛持续增强,2001年之后由于北京申奥的成功进行了大面积的旧城改造和绿化,使得城市热岛强度和范围在2004年和2008年有所降低,2008年之后城市热岛继续向东、南和北方向扩展,并出现了中心城区热岛与通州、顺义、大兴、昌平热岛连成片的趋势,到2012年城六区热岛面积百分比已从1990年的31%增加到77%。由热岛比例指数确定的北京各区县热岛强度排名前三分别是城区、海淀和丰台,延庆县最低。对2020年城市规划图热岛模拟结果显示北京热岛已由“摊大饼”演变为“中心＋周边分散”模式,中心城区热岛强度和范围明显减弱,周边广大远郊区将出现分散?     

近53年黄河流域降水时空分布特征

利用黄河流域76个气象台站近53 a（1960-2012）的逐日降水资料,采用国际上通用的极端降水事件指数,应用一元线性回归法、移动平均法和径向基函数空间插值法,研究了黄河流域极端降水指数时空变化特征。结果表明：（1）时间上,黄河流域年平均降水量在过去53 a下降趋势较为显著,降水倾向率为-7.2 mm/10a;极端降水量变化趋势表现较为稳定,极端降水倾向率为-0.64 mm/10a,呈不断降低趋势;极端降水强度倾向率为-0.078 mm/10a,呈不断下降趋势;极端降水比率总体表现为微弱增长趋势,倾向率为0.49 mm/10a。（2）空间上,降水量空间分布具有明显的差异性,由北至南呈阶梯式逐渐增多趋势,其中降水量最少的地区是以银川为代表的周边区域,最多的地区为黄河流域南部区域;极端降水量从北至南也具有逐渐增多态势,与降水量具有相似的空间分布特点,且极端降水量越多的地区降水总量也相对较多;极端降水强度表现出由流域西部向东部逐渐增多的趋势,西部最低值为不到20 mm/d,逐渐向东过渡到最大值为76 mm/d;极端降水比率的分布呈由北向南逐渐递减的特点,并且出现了以银川为中心的极大值和以西安为中心的极小值分布格局。     

河西地区近50年参考作物蒸散量的演变趋势及其影响因素

根据河西地区17站点近50年的逐日气象资料,利用Penman-Monteith方程计算了逐日ET0,以Mann-Kendall法对各站不同季节、年ET0平均总量进行趋势检验。结果表明：武威、古浪、天祝3站年ET0呈增加趋势,其余14站均呈下降趋势,其中有9站通过显著性水平检验。春、夏、秋、冬四季酒泉地区和张掖地区各站ET0值均呈下降趋势,武威地区各站变化趋势不一致,且前者ET0值下降趋势总体较后者明显。典型站点ET0与气候要素多元线形回归分析表明：风速是不同季节、不同站点影响ET0变化的首要因子。其次,最高温度、相对湿度、日照时数也是影响年ET0及各站点不同季节ET0变化的主要因子。     

基于综合气象干旱指数（CI）的干旱时空动态格局分析——以甘肃省黄土高原区为例

借助ArcGIS9．3和SPSS数据软件平台,根据甘肃省黄土高原区33个气象站1962-2010实测气象资料,利用综合气象干旱指数（CI）对甘肃省黄土高原区近50年的干旱特征进行了时空分析。首先计算了各站历年逐日的CI指数,统计近50年各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上分析了甘肃省黄土高原区历年各地区干旱发生的覆盖范围、频率和不同等级干旱发生的多年平均天数,揭示了甘肃省黄土高原区干旱发生的时空差异和动态格局。分析结果表明,（1）甘肃省黄土高原区有大范围干旱发生的年份,夏季和秋季较多分别有13、8a,冬季最少,只有3a。（2）从空间尺度来看,甘肃省黄土高原区中兰州一榆中一靖远一带和庆阳北部属于高值区,而岷县、渭源一带属于低值区;106°E以西“临洮．通渭．天水”一带和庆阳东南部是干旱变幅最大的地方。（3）从季节尺度来看,夏季干旱频率和持续日数最多,春季、秋季次之,冬季最少。     

辽宁省气候-植被指标时空变化特征及森林适宜性分析

基于辽宁省56个气象站的气象资料,利用Kira的温暖指数（WI）、寒冷指数（CI）和徐文铎的湿度指数（HI）分析辽宁省近40年（1967-2006年）气候-植被指标的时空变异。结果表明,就辽宁省区域平均值而言,WI指数呈升高趋势,每10年增加幅度为2.47℃·月,CI指数呈下降趋势,每10年下降幅度为2.31℃·月,HI总体呈下降趋势,波动较WI和CI明显,从气候—植被指数变化趋势看,对红松Pinus koraiensis Sieboldet Zuccarini、长白落叶松Larixolgensis等不利,而对油松Pinu stabulaeformis Carr、栓皮栎Quercus vari abilis Blume等树种有利。空间变化特征表现为,温暖指数界限呈向西北移动的趋势,表明暖温带落叶阔叶疏林带的适宜面积增加,而温带针阔叶混交林带的适宜面积减小;HI指数减小并且向东移,表明随着指数带的北移和东移缩小限制了原有针叶树种的生长,而对栎树Phytophthora ramorum等阔叶树种有利。     

山西省近50年无霜期变化特征研究

根据山西省108个地面站近50 a（1959—2008年）的初霜日、终霜日和无霜期系列数据,采用非参数Mann-Kendall检验法,对山西省近50 a无霜期的变化特点进行了研究。计算结果表明,全省108个地面站的平均无霜期在124.6~232.9 d之间。Mann-Kendall检验结果显示,在所有地面站中,77个站初霜日推后,78个站终霜日提前,87个站无霜期延长,其中35个站显著延长。全省初霜日显著推后（＋1.41 d/10 a）,终霜日显著提前（-2.57 d/10 a）,无霜期显著延长（＋3.72 d/10 a）。初霜日推后和终霜日提前对无霜期延长的贡献约分别为1/3和2/3。Pearson相关分析证明,在全省范围内,初霜日、终霜日和无霜期与年平均气温、纬度和海拔具有密切关系。直线回归分析显示,气温每升高1℃,初霜日迟4.7 d,终霜日早4.1 d,无霜期延长8.8 d。纬度每北移1o,初霜日早6.1 d;终霜日迟4.5 d;无霜期短10.6 d。海拔每升高100 m,初霜日早3.4 d;终霜日迟2.8 d;无霜期短6.2 d。对初霜日、终霜日和无霜期这些特点的认识,对本区自然和人工生态系统管理、生态恢复和生态工程实施等具有重要意义。     

1961—2011年珠三角城市群度日变化特征

根据1962—2011年珠三角城市群9个气象观测站逐日平均气温资料,采用度日模型和基准温度21．8℃,分析了珠三角城市群冷度日和热度日月际、年际及年代际的变化特征。结果表明,珠三角城市群冷度日集中在4一10月,以7月份最大,热度日集中在11月一次年3月,以1月份最大,各站冷度日和热度日的最大值差别均较小;冷度日呈明显的上升趋势,上升速率在18．8～87．900·d·10a。之间,最小值出现在1976年,最大值出现在1998年之后,热度日呈明显的下降趋势,下降速率在28．7～60．7℃-d-10a-1之间,最小值多出现在21世纪10年代,最大值多出现在1969年,20世纪80年代以来,冷度日上升和热度日下降的趋势均加快,佛山、深圳尤为明显。CDD与年平均气温的变化呈显著的正相关,HDD与年平均气温的变化呈显著的负相关。CDD、HDD的这些变化特征可能与年平均气温的上升有关,也可能与当地经济的快速发展有关。     

气象水文因子对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的影响

利用呼伦湖湿地50年的气象资料、水文资料和生态环境监测资料,采用迈阿密模型及回归统计分析方法,分析了气象水文因子对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的影响,结果表明,①50年来该湿地植物气候生产潜力变化趋势总体为下降趋势,减少的气候倾向率为每10年157.7 kg·km-2,峰值时段为1970—1990年,两个谷值时段为1961—1969年、1991—2010年,最大值和最小值与降水量出现的最多值和最少值一一对应。②在15个气象水文因子中有年降水量、年蒸散量、生长季径流量、春季大风日数、水位、春季平均风速、年大风日数、水域面积8个因子达到显著性检验（P〈0.150～0.001）,上述8个因子的排序也是与湿地区域植物气候生产潜力相关程度由大到小的排序。综述表明,呼伦湖湿地区域呈暖干化趋势,并且干旱灾害比较严重,是限制气候生产潜力的重要原因。③气象水文因子协同作用对该湿地区域植物气候生产潜力的影响较大,复相关系数为-0.997,年蒸散量与年平均气温、年降水量、生长季径流量和水位因子对湿地区域植物气候生产潜力的贡献相反,随其减少或增加,湿地区域植物气候生产潜力变化率增加或减少149.7 kg·hm-2。可以看出,该湿地气象水文因子的匹配并不理想,暖干化趋势依然是制约该区光能利用率低下的重要原因。④该湿地区域植物现实的生产力远未达到气候生产潜力,约有近60%的潜力可以开发;光能利用率较小的主要原因：一是现有的生态保护、修复技术及管理水平还比较落后,二是该区域暖干化趋势显著;而提高气候资源利用率的有效途径是加大保护生态环境力度和积极实施人工增雨、节水灌溉工程。