内蒙古典型草原区植被NPP对气候变化的响应

研究植被生产力对气候变化的响应是理解陆地生态系统与气候变化相互作用的重要基础,论文利用近45a内蒙古典型草原区55个气象台站的气象数据,采用Holdridge生命地带的气候指标和NPP区域估算模型,研究了内蒙古典型草原区植被净第一性生产力（NPP）对气候变化的响应。结果表明,1960-2004年间,内蒙古典型草原区域内,发生了以生物温度升高和湿润度降低为代表的生物气候明显变化;典型草原区年NPP和春、夏、秋3个季节的NPP均呈现增加趋势,其中夏季是NPP增加速率最快,增加量最大的季节;在区域上,年NPP呈现由东北至西南的递减态势,不同区域年NPP均有增加趋势,其中以中部区最为明显。     

中国气候状况及应对气候变化方案和措施

由于受人类活动和自然因素的综合影响,自20世纪50年代以来,中国年平均气温已升高了0.68℃,其中黄河以北地区平均升高了0.8℃～1.2℃,黄河以南地区平均下降了0.2℃～0.8℃;而北方年降水量减少,南方却增加,南涝北旱加剧。经模拟预测后认为,中国从1987年开始的气候变暖将持续到2015年,将于2016年转入低温期,2039年又将转入高温期。到2020年全国年平均气温将比20世纪50年代升高1.68℃,西北地区平均升高2.22℃;南方年平均降水量增加28 mm,北方变化不大;2030年海平面将升高5.3 cm～14.2 cm,气候将向暖、干的趋势发展。因此中国发布《中国应对气候变化国家方案》及对此采取综合对策。     

海伦地区水热耦合特征及其对大豆产量的影响

农业是受气候变化影响的主要敏感行业之一,气候变暖带来的气温升高以及降水格局的改变对农作物生产有利有弊。论文基于黑龙江海伦地区1978—2004年生长季≥10℃有效积温、降水量和统计年鉴中的大豆产量数据,以积温和降水在季节上的匹配程度作为判断水热耦合的指标,采用气候波动指数、减产风险指数作为大豆产量受气候波动影响程度的指标,研究了在生长季降水量下降和≥10℃有效积温增加的趋势下水热耦合的年际和年内变化特征及其对大豆产量的影响,并分析了偏干旱、正常和湿润年份大豆产量受气候波动影响的特征和减产风险性。结果表明,大豆气候波动指数和产量减产风险指数从大到小均依次为偏干旱年、偏湿润年和正常年,说明海伦地区受气候暖干化影响较大。     

1960-2009年青海湖水位波动的气候成因探讨及其未来趋势预测

利用近50 a来青海湖流域水文、气象资料和2010-2020年区域气候模式系统PRECIS输出数据降尺度生成的未来气候情景资料,揭示了1960-2009年青海湖水位波动的气候成因,预测了未来10 a青海湖水位可能变化趋势。研究表明:近50 a来青海湖水位在波动中呈持续下降趋势,而近5 a持续上升为近50 a来首次出现,不仅使水位持续下降趋势趋缓,同时使水位变化的短周期趋弱而较长周期趋强;青藏高原季风增强使青海湖流域气候暖湿化,而降水量增加和气温升高则使入湖径流量增加,进而引起了青海湖水位近5 a来的持续上升;据综合统计方法预测和区域气候模式系统PRECIS预测结果,2010-2020年青海湖水位总体上仍可能以下降为主。     

1961—2015年西南区域单季稻生长季气候年型及其生产潜力分析

了解气候变化背景下农作物气候年型以及不同气候年型下作物的生产潜力,对实现农业的可持续发展具有重要意义。基于1961—2015年西南区域单季稻种植区316个气象台站的逐日气象资料和单季稻生产资料,利用异常度概念分析了单季稻生长季的10种气候年型,解析了不同气候年型下单季稻的气候生产潜力,并分析气候变化对单季稻生长季气候年型及生产潜力的影响。结果表明：（1）近55年来西南区域单季稻生长季正常年型发生频次最高,平均21.5次,其次是少雨年型和多雨年型。从空间分布来看,正常年型多出现在云南南部和西北部、四川攀西和四川盆地南部的部分地区,少雨和多雨年型多出现在四川盆地大部和其他省市的部分地区,高温年型多出现在四川攀西地区、云南和贵州的个别地区,低温和寡照年型的空间差异不明显。（2）1961—2015年,西南区域单季稻气候生产潜力平均为7065.6 kg/hm²。与正常年相比,多雨年型气候生产潜力偏高超过10%,少雨年型偏低超过14%,降水是影响单季稻气候生产潜力的最主要因子。（3）气候变暖对西南区域单季稻生长季气候年型变化的影响最为显著。与1961—1990年相比,1991—2015年暖年增加,冷年减少。近55年来西南各省市单季稻气候生产潜力均呈下降趋势,1990年代以来暖年的增加有利于气候生产潜力的提高,而少雨和寡照年的增加是气候生产潜力总体下降的主要原因。     

气候变暖对中国热量资源分布的影响分析

依据中国520个气象站1951～2005年的日平均温度资料,得出各年代的≥10℃、≥0℃积温和持续天数分布的变化,进而分析了气候变暖对中国热量资源分布的影响。结果表明：中国≥10℃、≥0℃积温和持续天数的总体趋势是普遍增加的。尤其,从20世纪80年代开始伴随着全球变暖加剧,积温和持续天数增加比较明显。中国≥10℃、≥0℃积温和持续天数在东部增幅大,西部增幅小;它们的等值线在东部平原地区不断北移,从南方到北方推进速度不断加大,在西部地区由于地形复杂,等值线变化较小,在高山和高原发现有向高海拔地区抬升的趋势。在气候变暖的背景下,中国热量资源分布的变化已对有些地区气候带的划分产生了一定程度的影响。     

温室效应对气候的影响

地球的气候始终处在极为脆弱的各种自然力的平衡之下,使它从来就是那样多变。近些年来,在这些自然力之外,又加进一种新的力,即人类活动而造成的力。如果人类继续以煤、石油和天然气等作为主要能源,那么,就可能出现地球气候变暖,从而引起大气环流和海洋环流的相应变化,并造成全球降水的重新分配和海平面升高等一系列严重后果。这对生态、粮食生产、水资源、能源、健康和疾病、人口定居等诸多方面,将产生重大影响。从人类的切身利益出发,主要有2个问题:     

气候变暖对中国夏热冬冷地区居住建筑采暖降温年耗电量的影响

20世纪80年代中期以来的气候变暖,尤其是90年代中期以来的气候显著变暖带给社会经济发展的利与弊,一直以来受到广泛关注。气候变暖对于建筑耗能,尤其是对采暖和降温总耗能的影响很值得研究。论文以主要使用电能进行空间调节的中国夏热冬冷地区为对象,以《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JCJ134-2001》中所规定的采暖、降温耗电量限值为依据,研究了气候变暖对该区居住建筑单位面积采暖年耗电量、降温年耗电量及采暖降温年耗电总量的影响。结果表明,1986年以来的气候变暖,尤其是1996年以来的气候显著变暖,理论上使夏热冬冷地区居住建筑单位面积采暖年耗电量降低;同时增加了相当一部分地区居住建筑单位面积降温年耗电量;除个别地区外,气候变暖理论上使中国夏热冬冷地区居住建筑单位面积采暖降温耗电总量普遍下降。     

互联互通背景下气候巨灾风险防范的全球机制

气候巨灾风险具有全球性、系统性和复杂性特征,仅靠单个国家和地区难以从根本上扭转这一危机。气候巨灾风险防范对全球反饥饿、反贫困和保持社会稳定的可持续发展具有重大意义。通过梳理近40年来的全球气候巨灾,发现其呈现快速且剧烈的增加态势。近十余年来,气候巨灾风险的影响在全球风险格局中不断上升,已成为影响人类最为重要的风险因素。面对当前气候巨灾的风险特征,本文从物理防御能力、社会防御能力和人文防御能力三个方面对当前的气候巨灾防御能力建设的特征和不足进行了分析。最后从五个方面给出了打造气候巨灾风险防范的全球机制的政策建议:一是建立应对气候巨灾风险的全球长效监测、预警、响应和学习机制;二是建立并完善气候巨灾风险防范的资金保障机制;三是建立并完善保险业的气候巨灾风险防范的参与机制;四是建立全球气候巨灾风险教育科研网络平台;五是建立气候巨灾风险应对能力评估体系。     

近43年来“三江源”地区气候变化趋势及其突变研究

利用“三江源”地区14个气象台站1962-2004年气温、降水量资料,分析了该地区气候变化趋势及其突变情况。研究表明:近43年来,“三江源”地区气温普遍升高,年及夏、秋季降水量的变化呈微弱减少趋势,而冬、春季降水量呈现出显著增加趋势,气候暖湿变化表现出不同季性,四季及年蒸发量变化呈逐年增大趋势;气候变化具有显著的区域性差异;年平均气温在1987年出现了由冷到暖的突变,冬、春季降水量均在20世纪70年代中期和80年代出现了由少向多的突变,年蒸发量在1986-1988年间发生由少到多突变。全球升温并由此引起的海洋蒸发和陆地上的蒸散加强,地气水分循环加快,是“三江源”地区气候出现暖湿变化的主要原因。     

甘肃省1960—2008年潜在蒸散量时空变化及其影响因子

基于甘肃省27个气象站点1960—2008年逐日气温、 降水、 风速、 日照时数、 太阳总辐射和相对湿度数据,应用Penman-Monteith模型和Kriging插值法,分析其潜在蒸散量的时空变化及其影响因子。结果表明:近49 a来,甘肃省不同气候区年均潜在蒸散量变化除河西走廊外均呈上升趋势,并以甘南高寒湿润区上升最显著,变化率为10.36 mm/10 a(α=0.001);在四季变化中,夏季最大,春秋次之,冬季最小,各气候区变化趋势有别。潜在蒸散量空间差异显著,表现为自西北向东南递减,且甘南高原最小,河西暖温带最大。河西、 陇南、 陇中、 甘南及祁连山区年均潜在蒸散量分别与平均风速、 太阳总辐射和最高气温正相关最显著,典型站点与之一致,且辐射项主要受太阳辐射影响,动力项主要受风速影响。     

近47年来东北地区典型开垦型农场气候变化特征分析研究

利用1964年-2010年气象资料,采用回归分析和滑动t检验等方法,分析中国东北地区典型开垦型农场气温和降水量的变化特征。结果显示：47年来,八五九农场气温在波动中呈显著上升趋势,年均气温线性倾向率为0.14℃/10 a;年降水量也在波动中呈现上升趋势,其线性倾向率为7.51 mm/10 a。滑动t检验结果表明,20世纪70年代末期是八五九农场气温明显由冷向暖转变的分界点;而年降水量在70年代末期由少向多发生较为显著的变化。     

1901—2014年黄土高原区域气候变化时空分布特征

气候变化对黄土高原地区环境与经济影响重大,研究其在小地理尺度上的时空变化趋势对该区应对全球气候变化制定适应性策略有重要意义。论文基于CRU 1901—2014年逐月气候数据集,利用Delta空间降尺度方法对该数据集在黄土高原地区进行降尺度处理并评价,最后采用距平、Mann-Kendall趋势检验和Sen’s斜率估计方法分析该区历史时期气候变化的时空分布特征。结果表明：1）使用Delta法将分辨率为0.5°×0.5°的月降水量和月均温数据降尺度到分辨率为1 km×1 km的网格上是可行的,其中线性插值法最适合该区降尺度过程。2）1901—2014年该区年降水量年际变化趋势不显著,但年均温以0.1 ℃/10 a的速率显著上升;与气候平均值相比,20世纪60年代为相对湿冷期,80年代以后为相对干暖期;年降水量在该区西部地区（面积占3.05%）以0.24 mm/10 a~3.52 mm/10 a的速率显著增加,年均温在西部以外地区（面积占91.30%）以0.02 ℃/10 a~0.17 ℃/10 a的速率由西南向东北显著上升。3）1981—2010年黄土高原西部地区（面积占92.02%）相比气候平均值变干变暖,西部以外地区（面积占7.98%）变湿变暖;年降水量只在民和及其以南极少数地区（面积占0.05%）以17.25 mm/10 a~27.93 mm/10 a的速率显著增加,年均温在西部以外地区（面积占87.61%）以0.23 ℃/10 a~0.71 ℃/10 a的速率显著上升。上述研究结果可为该区在制定应对全球气候变化策略时提供科学依据。     

近50年中国温带地区不同景观带气温变化对比研究

运用线性趋势分析、气候倾向率分析和Mann-Kendall突变检验等方法对中国1962年-2011年温带地区不同景观带气温数据进行分析,研究温带地区不同景观带气温变化趋势以及气温突变状况,分析气温变化的异同。研究结果表明：近50年中国温带地区森林、草原、荒漠三个景观带的年平均气温、四季气温、年平均最高、最低气温都呈现显著增加的趋势,且均存在突变现象,虽然同属温带地区,但是气温增长速率及突变时间存在差异。温带草原带和温带森林带是气候变化的敏感区。     

1961-2009年四川极端强降水变化趋势与周期性分析

利用四川1961-2009年141个站点逐日降水资料和1998-2007年灾情资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall检验、复Morlet小波、Gumbel分布、信息扩散等方法,分析了7个区域5个指数的变化趋势、突变特征和周期性特点,以及重现期降水极值和洪灾损失风险的区域差异,其主要结论是:川西南山地极端降水呈显著增多增强趋势,并在1980年代初发生了突变,盆地东北部和川西高原南部也有增多增强趋势,但不显著,盆地西北部、盆地南部和川西高原北部则有减少减弱趋势,盆地中部则表现出频数增多强度减弱的变化趋势;多数区域和多数指数都存在25 a左右的长周期和6~9 a的短周期,从25 a的长周期看,目前极端降水正处于增多增强的变化过程之中;用Gumbel分布拟合的日最大降水量,其极值区位于盆周山区和高原与盆地的过渡带,3个极值中心主要位于盆地西南部、西北部和东北部,50 a一遇的日雨量在230 mm以上;盆地大部50 a一遇的洪灾损失率在38%左右,盆地东北部可达45%,广元西南部可达60%。     

2000~2020年西南地区植被NDVI对气候变化和人类活动响应特征

研究植被变化及其对气候变化和人类活动的响应机制,对区域生态保护和植被恢复具有重要现实意义.利用MODIS NDVI数据、基于站点的气象数据和土地利用数据,结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性分析、残差分析、偏相关分析和复相关分析等方法,基于不同地貌单元,分析2000～2020年中国西南地区植被覆盖时空演变特征及其对气候和土地利用变化的响应特征.结果表明,2000～2020年西南地区植被NDVI整体呈波动上升趋势,上升斜率在空间上呈东南高和西北低的分异格局.气候变化和人类活动对西南地区植被NDVI上升均以促进作用为主,且对广西丘陵植被生长的促进作用强于其他地貌单元.2000～2020年间西南地区植被NDVI与气温和降水呈正相关,与相对湿度和日照时数呈负相关,且温度是影响西南地区植被NDVI变化的气候主导因子.城市扩张在一定程度上减少了区域植被覆盖,但得益于适宜的气候条件以及林业生态工程的实施,西南地区整体植被覆盖以上升为主.研究结果可为西南地区生态保护及经济可持续发展提供科学依据.     

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。     

东北地区植被时空演变及影响因素分析

基于2000~2020年MODIS NDVI遥感数据,辅以气象数据和土地利用数据,通过小波分析、Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析法,以不同地形地貌为单元,对不同周期阶段下东北地区植被时空演变特征及其对气候变化和人类活动的响应机制进行深入解析.结果表明:时间上,21a间东北地区植被NDVI呈速率为0.0308/10a(P<0.001)的上升趋势,以16a第一主周期下10a左右的周期变化最为稳定;空间上,东北地区植被NDVI整体处于较高水平,但空间分异明显,呈“西南低东北高”的格局.各周期阶段均为NDVI改善面积大于退化面积且改善范围不断扩增.NDVI未来变化趋势主旋律为持续改善,占总面积的63.56%;响应机制上,东北地区植被NDVI受气候变化与人类活动共同影响.2000~2020年NDVI与气温、降水和相对湿度呈正相关,与日照时数呈负相关,其中降水对NDVI的影响作用最强,且随周期演替以降水为主导气候因子的面积显著递增.各周期阶段人类活动对NDVI变化均以正向促进为主,林业工程实施是植被状况改善的关键,而建设用地扩张是植被减少的主要原因.