黄河源区玛曲极端气候变化及生态环境影响研究

基于黄河源区玛曲1967-2014年的日气温和降水资料,利用时间变异性和相关性分析方法,对近几十年来玛曲极端气温和降水的变化进行了研究.结果表明:近几十年来研究区极端降水时间变化趋势不明显,但气温极端化趋势较为明显,极端气候的突变开始于1980年代;所有极端气温指数均呈现一致的显著增加或者减少趋势,极端降水指数在1980年代和1990年代间存在显著的波动特征,2000年后变化较为平稳;研究区极端气候变化与大尺度环流因子相关性较弱.极端气候变化将导致黄河源区涵养水源能力降低、草地退化沙化、湿地面积萎缩、水土流失加剧、生态难民增多.     

黄河源区玛曲极端气候变化及其生态环境影响研究

基于黄河源区玛曲1967—2014年的日气温和降水资料,利用时间变异性和相关性分析方法,对近几十年来玛曲极端气温和降水的变化进行了研究。结果表明:近几十年来研究区极端降水时间变化趋势不明显,但气温极端化趋势较为明显,极端气候的突变开始于1980年代;所有极端气温指数均呈现一致的显著增加或者减少趋势,极端降水指数在1980年代和1990年代间存在显著的波动特征,2000年后变化较为平稳;研究区极端气候变化与大尺度环流因子相关性较弱。极端气候变化将导致黄河源区涵养水源能力降低、草地退化沙化、湿地面积萎缩、水土流失加剧、生态难民增多。     

近30年来高邮湖(含邵伯湖)自然水域面积变化及其影响因素

湖泊水域面积变化特征反映气候与人类活动对湖泊生态系统结构与功能的影响,对湖泊健康评价与水生态修复有重要指导价值.以1988-2015年8期Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,综合运用目视解译法与比值阈值法提取了研究区高邮湖（含邵伯湖）及其围网养殖区的边界信息,分析了研究区水域面积变化特征及其影响因素.结果表明:①1988-2015年研究区自然水域面积呈现前期持续缩小、近期部分恢复的阶段性变化趋势.其中,1988-2000年自然水域面积缓慢缩减,平均减小速率为4.08 km2/a;2000-2011年迅速缩减,平均减小速率为12 km2/a;2011-2015年迅速增长,自然水域面积增加108 km2;1988年自然水域面积最大（716 km2）,2011年最小（535 km2）,2015年部分恢复（643 km2）.②1988-2015年流域内年均降水量先减后增,年均气温逐渐升高.年均气温升高与自然水域面积变化具有相关性（R2=0.472）;年均降水量则与自然水域面积变化无明显关联（R2=0.118）.③1988年和1992年研究区内未见明显的围网养殖,2000年围网养殖区面积仅为45 km2,2011年最大,达199 km2.2000-2009年和2009-2015年围网养殖区面积平均增长速率分别为15.56和9.00 km2/a;北部湖区围网养殖集中,自然水域面积变化最为显著,东西湖区次之.研究显示,1988年以来,年均气温和围网养殖对高邮湖自然水域产生了显著影响,湖区北部湿地侵占严重,湿地生态屏障功能下降.      

2010～2019年雅鲁藏布江中游植被变化及其对气候因子的响应——以拉林铁路段为例

基于2010~2019年MOD13Q1/NDVI数据,结合研究区地形、1∶100万植被类型图和气象数据,采用趋势分析法、相关分析方法,探讨在气候变化背景下雅鲁藏布江拉林铁路段植被覆盖的时空演变规律及植被与气温、降水的相关性研究。结果表明,2010~2019年研究区生长季NDVI值呈波动上升趋势,增速为0.2%/10a; NDVI值呈四周高中部低,区域植被覆被改善面积(65.66%)大于退化面积(34.34%);植被覆盖变化与同期的降水呈正相关关系,与气温呈负相关;研究区植被生长对降水较气温更敏感,且西部冲积平原、山南宽谷及米林宽谷的灌丛、草原、高山植被和少量的针叶林对水热条件响应较强。     

太湖流域下垫面改变与气候变化的响应关系

运用两种NDVI数据集(Pathfinder AVHRR和SPOT VEGETATION)和卫星遥感数据,采用3S技术,通过人机交互式目视方法解译出1979、1984、2000和2009年太湖流域的土地利用数据,结合1956-2007年太湖流域主要气象站点的气象资料,研究了太湖流域下垫面(NDVI和土地利用)变化与各主要气候因子的响应关系。结果表明:①近30 a太湖流域NDVI变化呈先增后减的趋势,空间上呈由东北向西南递增的趋势,浙江省区域植被覆盖较好,其次为苏锡常镇地区,上海植被较为稀少;②太湖流域耕地面积显著减少,城镇用地显著增加,林地与草地呈缓慢增长趋势,其中上海和苏州城市化进程速度最快,其次是无锡、常州,而杭州、嘉兴、湖州和镇江城市化进程较为缓慢;③20世纪80年代初期太湖流域出现显著的增温,并在近20 a增温幅度显著增加,平均相对湿度呈波动下降趋势,其下降速率为-1.25%/10 a,近50 a降水总量呈现小幅上升趋势,但近20 a降水量呈减少趋势,速率达到-37.31 mm/10 a,日照时数呈现下降趋势,其下降速率为-56.66 h/10 a;④与太湖流域NDVI变化响应最为显著的气候因子为气温,其次为平均相对湿度以及日照时数,降水总量与NDVI的相关性比较弱;⑤城市化进程迅速的地区相较于城市化缓慢的地区,其增温更快、相对湿度降幅更大、降水量增加更为缓慢,日照时数减少越快。     

阴山北麓草原生态功能区植被覆盖度遥感动态监测

为揭示植被覆盖度时空动态变化及其与气候因子的相关关系,以2011年国务院印发的《国家主体功能区规划》中划定的防风固沙类型的阴山北麓草原生态功能区为研究区域,以MODIS长时间序列的植被指数产品为数据源,采用像元二分法、一元线性趋势法以及相关分析法等,对阴山北麓草原生态功能区植被覆盖时空变化及其与气温和降水的关系进行分析.结果表明:阴山北麓草原生态功能区植被覆盖较差,其中以察哈尔右翼中旗的植被覆盖度为最高,数值在30%~60%之间;乌拉特后旗植被覆盖度为最低,处于2.31%~8.89%之间.2000-2010年研究区植被覆盖整体呈波动下降趋势,以低等级（0~20%）和较低等级（20%~40%）为主,两等级面积占90%以上;处于高等级（60%~80%）和较高等级（80%~100%）水平的区域面积总和仅占研究区总面积的0.62%.2000-2010年植被覆盖度由高等级向低等级的转化趋势明显,植被退化面积占研究区总面积的53.4%,植被改善面积仅占1.63%,基本不变的区域占44.97%.相关分析显示,研究区植被覆盖度与同期降水响应关系良好,大部分区域二者呈正相关;植被覆盖度与同期气温关系不明显,大部分区域二者呈负相关,说明降水是影响阴山北麓草原生态功能区植被覆盖度变化的主要自然因素.      

三江源区径流长期变化趋势对降水响应的空间差异

为探究三江源区径流长期变化特征的空间模式,采用Mann-Kendall趋势检验、双累积曲线法和GIS技术,分析1957—2012年三江源区降水和径流的变化趋势,以及径流对降水响应关系的空间差异.结果表明:1957—2012年三江源区有67.1%的区域年降水量呈显著增加趋势;47.3%的区域径流深变化趋势不显著,45.4%的区域显著增加;其余7.3%的区域内降水变化不显著但径流深显著减少.长江源区绝大部分区域降水量和径流量都显著增加,径流量增速达0.616 9×108 m3/a.澜沧江源区在降水显著增加或变化不显著的情况下,径流深无显著变化或显著减少.黄河源区内部差异很大,降水呈增加或无显著变化趋势,径流深则呈无显著变化或显著减少趋势.除澜沧江源子曲外,三江源区年径流深和降水量呈显著线性正相关,Pearson线性相关系数为0.51~0.87.径流量对降水量的响应关系存在明显的空间差异性,可以分为稳定型、波动型、上升型及下降型4种类型,并以稳定型为主,涉及面积占三江源区总面积的48.9%;其次为下降型和波动型,分别占32.8%和12.9%;上升型涉及面积所占比例最小,仅为5.5%.研究显示,三江源区61.8%的区域内径流对降水的长期响应关系并未发生明显变化,或者在波动中保持相对稳定的关系.      

1961—2014年黄土高原气温和降水变化趋势

利用黄土高原地区52个气象站1961—2014年月气温和月降水资料,采用线性趋势法、累积距平法、Mann-Kendall法和Morlet小波分析等方法,对近54年来黄土高原气候变化和突变现象进行了分析。结果表明:1961—2014年黄土高原年平均气温呈上升趋势,线性趋势为0.31℃?10a~(-1)(P0.01),在1991年前后发生了由低温到高温的突变。四季均温均呈增加趋势,其中冬季增速最大,达0.44℃?10a~(-1)。气温年代际变化呈现明显的变暖趋势,1991年以后变暖加速,其中冬季均温增速最大。年均气温增速较大的地区位于黄土高原北部地区,黄土高原南部地区气温增速较小,变暖速率的空间分布随纬度升高而变大。1961—2014年黄土高原年降水量变化不明显,整体呈波动式下降,线性趋势为-7.51 mm?10a~(-1)(P0.05);其中1961—1970年属于降水偏多的年代,而1991—2000年属于降水偏少的年代。季节降水量呈现不同变化趋势和强度,其中秋季、夏季和春季降水量呈减少趋势,秋季降水减少速率最大,为-3.56 mm?10a~(-1);而冬季呈弱增加趋势,为0.43 mm?10a~(-1)。年降水量减少速率最大的地区位于黄土高原东南部,而黄土高原西北部降水变化不明显。Morlet小波分析结果表明,黄土高原年平均气温存在4 a和7~9 a变化周期,黄土高原年降水量存在5~7 a和12~14 a变化周期。通过以上分析,近54年黄土高原气候总体呈现暖干化趋势。     

1990—2009年中国大陆主汛期降水的变化特征及其可能原因

利用我国160个台站1951—2010年逐月降水观测资料,分析了我国1990—2009年夏季（6—8月）降水的变化特征,对其代表性雨型进行了分类,重点分析了1990年代和2000年代主要多雨带的变化特征。此外还分析了1990年代和2000年代的北半球500 hPa大尺度环流背景和气温及海温背景的差异,从而探讨了夏季降水...     

气候变化和人类活动对贵州省石漠化区植被覆盖变化的影响

基于MODIS/NDVI数据和贵州省84个气象站点的地面气温和降水观测资料,估算了2000～2021年贵州省石漠化区内植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC),采用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法,研究气候变化和人类活动对石漠化区植被覆盖变化的影响。结果表明：近22年贵州省石漠化区FVC呈明显增加的趋势,增速为0.76/a,空间分布上除六盘水市西南部、安顺市北部和贵阳市南部等局地显著减少外,其余大部分地区均为显著增加。石漠化区内FVC与降水、气温的偏相关系数以正相关分布为主,其中显著正相关区分别占28.13%、60.65%。FVC的变化主要受气候变化和人类活动的共同驱动,两者对FVC变化的贡献率分别为18.59%、81.41%。人类活动是石漠化区植被变化的主导因素,对于植被恢复的地区,人类活动起主导作用的区域可达97.57%,近年来全省实施的石漠化综合治理工程对植被改善具有明显的促进作用。本研究有助于进一步理解贵州省石漠化区植被变化的驱动因素,为石漠化区的生态环境保护提供科学依据。     

1960-2009年石羊河流域气候变化及极端干湿事件演变特征

利用石羊河流域4个气象站1960-2009年逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型、相关分析等方法分析石羊河流域气候变化特点。结果表明:①1960-2009年气温、降水及湿润指数均在波动中呈较明显的增加趋势,气温、降水和湿润指数变化倾向率分别为0.338 ℃/10 a、4.791 mm/10 a 和0.006/10 a, 1960年代-2000年代石羊河流域经历了相对冷干-冷湿-暖湿3个阶段,暖湿化趋势明显;②冬季是暖湿化趋势最明显的季节,其次是秋季;③从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐减少,湿润指数离散程度由小变大,湿润化速度由快变慢,而增温速度大体上存在逐渐增加的趋势;④1960-2009年石羊河流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,极端湿润事件频率却在波动中呈增加趋势,1960年代和1970年代是石羊河流域极端干旱事件持续频发的年代,上中下游不同地区极端干湿事件持续频发的时间存在差异。降水和风速是影响极端干湿事件变化的主要气象因子。在全球变暖背景下,石羊河流域干旱的气候环境有一定的改善。     

中亚水热资源匹配特征及敏感性分析

从水热积指数出发,基于1931—2019年Climatic Research Unit（CRU）再分析资料,运用多时序分析方法,从多时间尺度分析中亚水热资源匹配空间特征和时序变化,并进行敏感归因探究。结果表明：（1）空间上中亚水热匹配条件存在相对优劣,优势区多分布于高纬及高山高原地带,水热资源匹配较差区域分布于南部沙漠。优势区多和同期降水高值区、潜在蒸散低值区和气温低值区重合,年际水热积指数变化不明显或呈弱下降趋势;较差区域多为同期潜在蒸散和气温高值区,降水低值区,水热积指数降低且年际变幅较大。（2）中亚水热资源匹配年内存在季节差异,春秋较好、冬季次之、夏季较差;在年际尺度上,1931—1974年,水热匹配条件呈现上升趋势;1974—2000年左右,水热匹配条件波动上升;2000—2019年,水热匹配条件下降,且在1971—1980年、1981—1990年、1990—2000年发生匹配条件突变。春夏秋季水热匹配变化趋势同年际趋势大致相同,冬季波动幅度较小。（3）在春、夏及年尺度上,主导敏感性因子为平均气温因子,在秋冬两季为降水因子;在高纬、高原高山区,水热积指数变化敏感性气候因子多为降水因子;中亚南部水热积指数变化对降水敏感性减弱,平均气温敏感性增加,且北部平均气温敏感性系数绝对值略低于南部;高山高原区域对极端温度变化较为敏感。     

察汗淖尔湖泊面积变化及其对气候的响应分析

以察汗淖尔流域为研究对象,基于1990—2020年Landsat遥感影像,通过归一化水体指数（MNDWI）结合人工目视解译的方法提取察汗淖尔31年的丰水期湖泊面积并分析其演化规律。选取化德、尚义和商都3个气象站点的月气温、降水、蒸发量和相对湿度数据,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall检验法分析了气候要素的变化趋势,并利用主成分分析和相关性分析法综合说明了察汗淖尔湖泊面积对气候因子的响应关系。结果表明:1）31年间,察汗淖尔流域呈气温上升、降水量下降、蒸发量上升的暖干化趋势;2）1990—2020年察汗淖尔湖泊面积经历稳定、减少、增长、再减少,4个变化阶段,湖泊面积于1991年达到最大49.72 km2,于2005年达到最小0.074 km2,整体呈下降趋势;3）湖泊面积对气候的响应迅速,夏季降水量和夏季蒸发量为影响丰水期湖泊面积的主要因素,同时也是造成湖泊季节性变化明显的主要因素。     

1960-2006年闽江流域径流演变特征

基于闽江流域1960-2006年逐月径流、降水以及气温等资料,应用Mann-Kendall趋势分析、经验模态分解等方法,探讨流域径流演变规律及其对气象要素变化的响应特征。结果表明:①闽江流域年径流呈上升趋势,其上升主要来自非汛期径流的贡献;秋季和冬季径流始终以上升趋势为主;夏季径流20世纪90年代以来呈上升趋势,而春季径流则呈现下降趋势。②流域降水和气温均存在上升趋势,尤以气温上升为显著;径流的上升趋势比降水显著。③径流和降水变化均存在多尺度特征,降水变化周期大于径流;80年代以来,径流和降水的年代际变化振荡幅度有所减弱,而年际变化的波动幅度在加强。分析表明,闽江流域径流上升趋势较降水显著的原因,一方面是由于流域蒸发的减少和降水强度的增大;另一方面是流域下垫面特征改变等因素的影响。     

三北防护林工程区植被覆盖变化与影响因子分析

利用1982~2006年间GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖数据和气象站点气候数据,分析了三北防护林工程区25a来植被覆盖的时空变化特征及其与气温、降水变化的相关性,并在此基础上通过采用残差分析法探讨了人类活动对研究区植被覆盖变化影响的空间格局.结果表明:研究区25a的年植被变化量增加幅度略大于减少幅度,植被覆盖整体呈缓慢上升趋势,其中Ⅰ区和Ⅳ区NDVI值上升最明显(P<0.001),Ⅱ区则呈微弱下降趋势,而四大建设区植被覆盖度有不同程度提高;研究区植被和气温、降水整体呈正相关关系,17.74%的地区植被与气温呈负相关,而6.84%的地区呈正相关,10.60%的地区植被与降水呈负相关,19.53%的地区则呈正相关,植被与降水正相关面积明显大于植被与气温正相关面积,说明降水是研究区植被生长的关键因子;研究区植被残差年际变化显著正相关面积大于显著负相关面积,人类活动对植被建设作用要强于破坏作用,三北防护林建设工程带来的生态效益正在呈现.     

1973-2012年乌鲁木齐市霾日数变化特征

基于乌鲁木齐市1973-2012年逐日气温、降水、风速、能见度等资料,分析了霾日数的时间变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:乌鲁木齐霾主要发生在冬半年,其中10月霾日数最多;夏半年发生较少。年霾日数、年霾最大持续日数、轻度霾日数、中度霾和重度霾日数总体都呈减少趋势,且都在1981-1990年发生最多,在1991-2000年发生最少。年霾日数存在18~20 a的周期,并在1990年发生减少突变。霾日数与气象因子有密切的相关性,平均水汽压、年平均相对湿度和年降水量与霾日数呈正相关,风速和平均气温与霾日数呈负相关,日照时数与霾日数相关性不显著。     

1996—2015年巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变分析

干旱区高寒湿地是极端条件下形成的特殊生态系统,其景观格局演变受众多学者的关注。论文以1996、2006、2010年TM,2000年ETM和2015年OLI五个时期遥感影像为数据源,分析了近20 a巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变特征及其与气候因子的关系。结果表明：1）近20 a,湿地面积总体呈下降趋势,减幅为5.62%,减速为1.91 km²/a。湿地面积变化以2010年为分水岭,前15 a湿地面积较为稳定,占研究区总面积的比例在77.24%~78.26%之间波动;近5 a湿地面积呈缓慢萎缩趋势,面积比例减少5.28%。2）景观水平上,景观破碎度增大,空间异质性增强,斑块形状趋于复杂;类型水平上,湿地斑块破碎度增加,形状趋于复杂,呈集中分布。3）当日最高气温低于18.7 ℃时,随日最高气温的增加,湿地面积趋于稳定,破碎度变化不明显;当日最高气温高于18.7 ℃时,随日最高气温的增加,湿地面积萎缩,破碎度增加。日最高气温对巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变影响明显大于年降水量。近20 a巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地呈现退化态势,湿地环境趋于逆向演变趋势。     

近40年青藏高原湖泊环境变化遥感分析研究

利用高分一号多光谱影像,提取高原上面积大于1 km2的湖泊,并结合两次全国湖泊调查数据集及气象资料,对1975年至2015年湖泊变化及其环境影响因素进行分析。研究结果表明：2015年青藏高原1 km2以上湖泊个数共计1210个,自1975年以来整体呈扩张趋势;雅鲁藏布江流域由于蒸发量的增大湖泊面积呈下降趋势;西藏内流区由于降水量的增加、蒸发量的减少和温度升高引起冰川融化,导致湖泊面积持续扩张。为青藏高原湖泊变化及对环境气候波动的响应等研究提供参考。     

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。     

2000～2017年贵州省植被覆盖时空变化特征及其对气候变化的响应

利用MODIS/NDVI数据、近18年来贵州省气象站点数据，辅以时间序列、变化趋势和空间动态变化分析等方法，研究贵州省植被覆盖的时空变化特征；探讨植被覆盖变化对气象因子在地域、变化速率和变化方向方面的时空响应规律。研究结果显示：（1）2000~2017年贵州省植被覆盖呈现显著增加的趋势，增速为0.004/a，夏季NDVI值最高，冬季增加趋势最大；空间上，贵州省植被覆盖格局呈现"南高北低、东高西低"的空间分布特征。在变化趋势上，贵州省植被覆盖呈改善和退化趋势的面积分别占贵州省总面积的94.97%和5.03%。（2）2000~2017年，贵州省气候变化特征是降雨量在年内分布不均，且主要分布在5月至8月；温度在各个季节变化趋势不明显，但是总体呈上升的趋势。气温和降水变化趋势大于零的面积分别占贵州省总面积的98.4%和60.46%，说明在全球暖湿化的大背景下，贵州省大部分地区亦呈温度升高、降水增加的态势。（3）贵州省NDVI与气温的相关性大于降水，但其对降水的滞后性却高于气温。其中，秋季植被受降水影响滞后性最强，其次是夏季。（4）不同气候要素对贵州省植被生长影响具有空间差异性，98.4%的地区NDVI与同期温度均达到正相关水平；NDVI与同期降水并未表现出良好的相关性，但82.63%的地区植被与前一年降水呈正相关水平。植被与降水呈负相关的地区，建设用地、裸地占更大比率，且人类活动在植被变化中的作用不容忽视。