中国代际降水区域变化差异分析

利用中国气象中心160站点的夏季降水实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化按年代进行了系统分析,并对各地的代际降水量变化趋势进行了区域对比。结果发现,降水变化幅度大的区域主要集中在季风区,而非季风区的年代际降水相对稳定。在多数情况下,以四川为中心的区域的降水量变化与东北的北部一致,东南沿海与渤海湾沿岸区域一致。季风区降水量变化的区域差异,可能既受季风的年代际强弱变化的影响,又受微地形的影响。     

中国半个世纪以来夏季降水量变化总趋势

全球气候变化已经影响到人类生存环境的方方面面.全球升温及其幅度的区域差异,必然引起降水在区域分布的变化.文章利用160站点的夏季降水资料,分别计算出各个站点1951-2002年的变化斜率,以展示我国各地在这半个世纪中的降水总趋势变化的区域差异.通过分析发现,降水量总的变化趋势存在着随纬度而变化的规律:31°N以北区域近半个世纪降水量总的变化趋势是减少,31°N以南地区降水量以增加为主.40°N以北地区的降水变化幅度相对要小得多.区域上,中国西北和东南存在一个降水增多的趋势.中国降水的区域变化,在季风区受季风强弱变化影响;在非季风区,受西风强弱变化影响.     

中国降水量区域变化稳定性研究

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化进行了系统分析,发现中国的夏季降水变化稳定性有显著的纬度与海拔效应:纬度越高,方差值越小,降水变化的幅度也越小,稳定性越大;从海拔来看,海拔越高,降水稳定性越好,降水量的变化稳定性与海拔是成反相关关系.除过受区域水汽来源稳定性的影响,主要受全球降水稳定性的分布规律所制约;在海拔上,降水量稳定性的分布,除过受水汽来源影响外,还与水汽凝结的高度效应有一定的关系.     

1951-2002年中国降水变化区域差异

中国位于地球环境变化速率最大的季风区,其环境具有空间上的复杂性、时间上的易变性;对外界变化的响应和承受力具有敏感和脆弱的特点.当前中国面临一系列由全球升温带来的环境问题,影响中国经济与社会的可持续发展.利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化进行了系统分析.通过Mann-Kendall趋势分析方法和相关分析法,对各个站点的数据进行处理,对各地的降水量变化趋势与突变时间进行了区域对比.结果显示,中国夏季降水存在着显著的区域差异:夏季降水存在明显的西南-东北走向的带状分布现象,这种带状分布的位置和状态,主要受夏季东亚季风与西风复合走向所决定的雨带位置变化是季风强度在不同年份的差异而引起的,其中夏季风的强弱起着关键性作用.     

云南思茅地区近20年(1993—2012)酸雨及酸沉降量变化规律

统计分析了云南思茅地区1993—2012年间采集的2533次降水样品,发现酸雨(pH<5.60)频率为46%(n=1160),强酸雨(pH<4.50)发生频率为10%(n=248).过去20年强酸雨发生频率的变化以2003年为界分为前后2个阶段,每个阶段都出现先升后降的变化趋势,而雨量加权年平均pH值长期变化规律基本与此相反.除2003、2004和2012年外,其他年份雨量加权平均pH值均低于5.60,表明思茅降水酸化严重.降水电导率与云南SO2排放量的历史变化具有一致性,即2006年以前持续增加,之后缓慢下降,表明人类活动对降水污染有重要影响.而酸雨频率的年际变化与降水量基本一致,但与电导率不一致,表明思茅酸雨年际变化规律主要受降水量影响,而与污染物排放关系不明显.同时,降水量也显著影响了思茅酸沉降量的年际变化(范围:1.3—70 meq·m-2·a-1).随着南亚夏季风减弱,思茅降水量减少,这将导致酸沉降量降低,但酸沉降量的变化对生态系统的长期影响亟待评估.     

近百年洞庭湖区可利用降水量变化特征

洞庭湖区是久负盛名的鱼米之乡,同时又是国际著名的重要湿地自然保护区。全球气候变暖、极端天气和气候事件的频繁发生必然对湖区水资源产生不可忽视的影响。可利用降水量是可被实际利用的降水资源,其变化直接影响到湖区的农业生产、湿地保护等方方面面。利用洞庭湖区21个气象站构建的1910—2013年区域平均逐月气温、降水序列,采用陆面蒸发经验模型计算得到逐月蒸发量,并验证其可靠性;再根据水量平衡关系,得到可利用降水量,最后采用数理统计方法分析洞庭湖区可利用降水量的变化特征。结果表明,洞庭湖区可利用降水主要集中在3—6月,占全年的60.0%;1910—2013年湖区年可利用降水量无显著线性变化趋势,以20~25 a周期的年代际波动为主;洞庭湖区可利用降水量变化存在季节差异,近百年来冬季和夏季可利用降水量有所增多,秋季可利用降水量略有减少,春季无明显变化,但各季节可利用降水量的变化趋势均未通过显著性检验,整体仍以年代际波动为主。突变检验结果显示,近百年洞庭湖区年、冬季、夏季可利用降水量均存在1个显著增多的突变点,表明尽管年、冬季、夏季可利用降水量呈现以年代际波动为主的变化特征,但一定时段内仍存在突然增多的现象。小波分析结果显示,近百年来年和四季可利用降水量均存在多时间尺度的周期振荡,均经历了10~13个偏多或偏少期的转换,且在这些偏多或偏少期内可利用降水量仍存在明显的年际波动。文章旨在为今后洞庭湖区的农业生产和防汛抗旱提供理论依据,同时为制定洞庭湖区应对气候变化的战略提供一定的理论指导。     

中国降水量高度效应及全球升温对它的影响

利用中国气象中心160站点的实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化进行了系统分析,发现中国的夏季降水量与海拔高度存在着很好的反相关关系;同时,全球升温使得降水量的高度效应增强,主要表现为高海拔降水量海拔效应明显增强,这主要是由全球升温引起环流系统增强所引起的.     

中国沿海城市空气污染指数的分布特征

根据沿海23个城市2001年6月至2005年6月四年的空气污染指数(API)资料,利用聚类分析和时间序列分析对API值及首要污染物数据进行统计分析,利用相关性分析探讨API值和气象因素的关系,初步揭示了中国沿海城市API的变化特征.聚类分析的结果可将研究区域分为北部、东南部和南部三个区域.中国沿海区域的API都明显受到降水和风速的影响,API与降水普遍成负相关,与风速成正相关.指出采暖期燃煤对北方地区冬季API的增大有显著影响.北部城市明显受沙尘暴天气的影响,东南部受季风和降雨因素的影响,南部受海洋性气候的季节性风力和降水影响,各区域API呈现出季节性变化.     

1982-2006年华北植被覆盖变化及其与气候变化的关系

利用1982-2006年GIMMSNDVI数据反映华北地区植被覆盖变化状况,结合1982--2006年该地区85个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化、季节变化和月变化三个时间尺度分析华北地区植被覆盖变化及其与气候变化的关系。结果表明,从年际变化来看,华北植被变化与气温变化关系较与降水关系密切;从季节变化来看,华北地区植被生长在不同季节对水热条件变化的响应不同,春季和秋季植被生长与气温的关系较与降水的关系密切,而夏季植被生长主要受降水的影响;从月变化来看,4月和5月植被变化受气温变化影响较明显,一定程度上说明4月和5月植被生长的NDVI值增加可能是由于气候变暖引起的植被生长季提前产生的;6-9月植被生长与前2个月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。     

郑州与福州降水同位素特征及水汽来源对比分析

研究基于郑州与福州两地区GNIP(1985—1992年)大气降水同位素资料,对其大气降水同位素的季节变化以及环境因子进行比较分析。结果表明,郑州地区较福州地区季节变化明显,且两地区与温度和降水量均呈现负相关关系;根据两地区大气降水线方程得出,福州地区大气降水线方程斜率和截距大于郑州地区;两地区的d-excess值夏季高,冬季低;福州地区受台风影响,两地区降水量差别较大导致降水量在决定两地区月加权平均d-excess值时,福州地区整体比郑州地区偏大;采用MeteoInfo软件,并利用由美国国家大气研究中心所提供的气象资料,对两地区气团轨迹进行后向模拟,比较分析得出:郑州地区在夏季大部分水汽来自南海,春季、秋季和冬季的水汽均来自北方大陆;福州地区在夏季的水汽全部水汽来自低纬度的海洋,而春季、秋季和冬季的水汽仅有少部份来自北方大陆。     

广东省NDVI时空变化特征及其对气候因子的响应

广东省植被类型丰富、气候条件复杂,开展气候因子对植被的影响研究,对于全省保护生态环境、应对气候变化具有重要意义。利用MODIS NDVI数据和地面气象观测数据,基于变化趋势分析、空间自相关分析、相关性分析等方法,研究广东省NDVI时空分布特征及其对气温、降水、日照时数等气候因子的响应。结果表明,2000—2018年广东省NDVI平均值为0.62,总体呈上升趋势,平均年增长值为0.005 3,正增长区面积占比达94.50%。全省73.72%的区域植被呈现显著空间集聚性,其中高值集聚区面积占比48.19%,低值集聚区面积占比25.53%。不同类型植被的NDVI均呈增加趋势,其中常绿阔叶林、常绿针叶林、混交林的NDVI平均值最大,而农田、矮树灌木、混交林平均年增长值最大。NDVI具有明显的季节变化规律,夏季NDVI值最大、年增长值最小,冬季NDVI值最小、年增长值最大。年内NDVI最低值出现在2月,最高值出现在9月。月平均NDVI与气温、降水、日照时数相关性显著,其最大相关系数分别为0.863 7、0.639 4、0.605 7。NDVI对日照时数的响应不存在滞后,对气温存在1个月的滞后,对降水存在1—2个月的滞后。日照时数对NDVI的影响仅持续1个月左右,温度、降水对NDVI的影响可持续4—5个月。     

上海市大气降水中~(210)Pb、~7Be的变化特征

7Be、210Pb等放射性核素已被广泛应用于区域及全球物质传输途径示踪的研究中。2009年8月到2010年10月在上海市普陀区华东师范大学校园设采样点采集了51场大气降水样品,分析了单次降水事件中7Be和210Pb的含量以及湿沉降通量的变化特征,并对比不同季节的变化特征。结果表明:1)单次降水事件中7Be的浓度变化范围为0.21~5.99 Bq/L,210Pb浓度的变化范围为0.01~0.90 Bq/L。7Be和210Pb的月均浓度具有明显的季节变化特征:7Be的浓度高值出现在冬季,夏季浓度最低;210Pb浓度高值出现在秋、冬季节,夏季浓度最低;7Be/210Pb高值主要出现在春、秋季节。2)7Be、210Pb沉降通量与降水量有一定相关性,但单次降水事件7Be和210Pb浓度与降水量并没有很好的相关性。7Be和210Pb沉降通量存在着较好的相关性,指示7Be、210Pb沉降路径有着较好的一致性。     

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.     

广东省土壤砷元素空间变异与环境意义

利用广东省260个土壤剖面数据,开展区域尺度下的土壤砷（As）元素质量分数的空间分布和垂直变异研究。结果显示,研究区土壤砷的几何平均质量分数为10.4 mg.kg-1,高于全国的平均水平9.6 mg.kg-1。表层土壤As的上基线质量分数为23.4 mg.kg-1。土壤As的空间分布特征主要决定其成土母岩的类型,主要表现为A、B、C 3层土壤As的空间展布形式相似,高As背景质量分数主要分布于石灰岩和砂页岩地区。此外,由A层至C层,As质量分数呈逐渐增加的趋势（由低到高依次为10.4 mg.kg-1,10.7 mg.kg-1,11.3 mg.kg-1）,但无底层富集特征,这种垂直变异特征与低有机质含量和强烈的土壤侵蚀作用有关。计算得出,研究区由土壤侵蚀引发的流入周边水体的土壤As每年可高达1 040 t。     

中国北方地区年降水与气温关系及其时空变异性

降水与气温之间的不同关系类型对植被、水资源、生态环境等有着不同的影响,全面揭示大范围多气候类型区关系类型及其时空变异性和影响成为重要研究内容。文章以范围较广、涵盖气候类型较多的中国北方地区为研究区,利用研究区及其周边的357个高密度气象站点1951—2016年年降水量、气温数据,采用中心聚类等方法,定性、定量揭示了中国北方地区降水与气温间关系类型及其时空变异性。结果表明,总体上,降水与平均最高气温(-0.568—0.082)的相关性强于平均最低气温(-0.018—0.413)和平均气温(-0.39—0.261),二者关系主要有趋势同向型和趋势反向型两大类以及暖干冷湿交替型、暖湿冷干交替型、暖干型、暖湿型、冷干型和冷湿型六小类;趋势同向型关系以暖湿型为主,自1980s开始在研究区较大范围内出现,持续时间集中在21—40 a之间;趋势反向型关系以暖干冷湿交替型为主,出现时间多为1950s初期,持续时间为13—66 a不等。降水与平均最低气温在1950s—1970s以暖干型关系为主,与平均气温、平均最高气温则大多呈暖干冷湿交替型关系;在1980s—1990s,降水与三类气温的关系陆续向暖湿转型,其中降水与平均气温关系发生转化的时间早于平均最低气温和平均最高气温,北部比南部早;进入21世纪以后,降水与三类气温在研究区北部多呈暖干冷湿交替型关系,南部则以暖湿型关系为主。该研究丰富了降水与气温间关系的研究成果,为区域生态环境改善、水资源问题应对等提供了参考。     

基于MODIS时序数据北回归线(云南段)地区植被物候时空变化及其对气候响应分析

植被物候作为自然界规律性、周期性事件,对开展全球气候变化、植被长势观测等研究具有重要价值。以北回归线(云南段)穿过的县域为研究区,基于长时间序列MODIS EVI(Enhanced Vegetation Index,EVI)、土地利用类型和气候因子数据,采用S-G滤波、动态阈值、相关分析等方法分析19 a(2001—2019年)间植被物候的时空分布特征及其对水热因子的响应。结果表明,(1)海拔和地势起伏在物候地域分异中作用显著,植被物候存在明显的垂直地带性分布特征。山地与河谷、坝子、低海拔区的物候值差异较大,山地地区的植被生长季开始期(Start of Season,SOS)在192—240 d,生长季结束期(End of Season,EOS)在次年144—192 d,生长季长度(Length of Season,LOS)为272—304 d;河谷、坝子、东部低海拔地区的植被SOS在80—112 d,EOS在337至次年17 d,LOS在224—256 d。(2)19 a间植被物候年际变化总体特征为SOS显著提前(R²=0.51,P=0.001<0.05),平均提前1.14 d·(10 a)^?1;EOS推迟(R²=0.01,P=0.756>0.05),平均推迟0.07 d·(10 a)^?1;LOS显著延长(R²=0.47,P=0.001<0.05),平均延长1.07 d·(10 a)^?1。(3)不同植被类型的物候期及其变化趋势不同,研究区森林植被生长期最长,草地次之,耕地最短;19 a间SOS、EOS、LOS变化最大的分别是常绿阔叶林(?1.68 d·(10 a)^?1)、耕地(1.25 d·(10 a)^?1)、木本热带稀树草原(1.28 d·(10 a)^?1)。(4)水热组合对植被生长影响显著,河谷、坝子、东部低海拔地区的植被SOS、EOS分别主要受2月降水(负相关)和4月气温(正相关)、9月降水和气温(正相关)影响,山地地区植被SOS、EOS分别主要受6月降水(正相关)和5月气温(正相关)、5月降水(正相关)和4月气温(正相关)影响。     

基于GIS的祁连山植被NDVI对气温降水的旬响应分析

利用祁连山地区SPOTVGT-NDVI数据和气象站点旬平均气温、降水资料,运用最大化合成、趋势线分析和相关分析方法分析了祁连山植被的时空变化趋势,并从旬时间尺度上分析了祁连山植被对气温和降水的响应特征。结果表明:近10年来,祁连山年最大化植被NDVI增加了3.1%,植被改善、无变化和退化的面积分别占总面积的70.21%、21.44%和8.35%。祁连山植被NDVI对气温变化的响应大于降水,对气温和降水变化的最大响应滞后都为2旬左右。秋季植被NDVI对气温和降水变化响应最大,夏季植被NDVI对气温和降水响应的滞后期长于春季和秋季。祁连山植被NDVI对气温和降水变化的旬最大响应表现为中段大于东段和西段,NDVI对气温和降水变化的最大响应滞后期呈现出西段中段东段的空间分布特征。     

冬季降雪过程对城市大气气态汞污染的影响

2009年降雪和非降雪期间对北京西北城区的气态总汞浓度进行了连续采样,比较了降雪期间、非降雪期间的气态总汞浓度日变化过程;降雪期间气态总汞浓度的降低和恢复过程。结果表明,降雪和非降雪期间大气气态总汞浓度的日均值有显著差异,降雪期间气态总汞的平均浓度为5．64ng·m^-3,非降雪期间的平均浓度为7．43ng·m^-3,前者约为后者的70％。降雪后约7h气态总汞浓度恢复到降雪前水平。研究中分析了气象因素（气压、风速、阵风速度、气温和相对湿度）对于气态总汞浓度的影响,结果表明：降雪期间主要受到风速（r=-0．527）和阵风速度（r=-0．574）的影响;非降雪期间主要受到风速（r=-0．691）,阵风速度（r=-0．726）和相对湿度（r=0．692）的影响,并且相对湿度的影响与风速的影响相近。降雪和非降雪期间气态总汞的日变化有所差异：非降雪期间气态总汞浓度在午夜和清晨较高,日变化趋势与相对湿度一致;降雪期间气态总汞的日变化没有明显规律。     

深圳市酸雨变化特征及形成原因分析

深圳市长年属于较重酸雨区,对城市生态带来重要影响,酸雨污染已经成为当前迫切需要解决的环境问题。为了了解近年来深圳市降水的变化特征及污染状况,利用2001—-2011年的降水监测数据,分析了降水酸化程度及化学组分特征,探讨了致酸原因,’为酸雨污染控制对策制定提供基础依据。研究结果表明,深圳市酸雨污染在2004--2006年达到较高水平（降水pH值4,49～4．59）,2007年以来明显有所改善（降水pH值4．73～5．02）,酸雨频率也显著降低。在时间变化上呈现夏季酸雨污染相对较严重,在空间变化上表现出宝安区和龙岗区酸雨污染相对较轻。相对于北京等城市,深圳市降水中离子浓度较低,同时大气中污染物浓度也较低,表明深圳市降水比较清洁,但由于大气中碱性物质含量较低,导致降水酸性较强。深圳市近年降水[SO42-]／[NO3-]的比值不断下降并低于2,硫酸硝酸混合型酸雨特征明显,表明机动车对降水酸性的影响不断增强。Cl-和Na＋对降水阴阳离子的贡献较高（分别达到24％和30％）,反映降水受海洋的影响较大。深圳与广州、东莞、佛山等城市的降水酸度和酸雨频率变化趋势较为一致,区域传输对酸雨形成也有重要影响。