LUCC及气候变化对龙川江流域径流的影响

土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)及气候变化对流域的径流变化影响巨大。为揭示龙川江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示,(1)SWAT模型在龙川江流域径流模拟中具有较好的适用性,可用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R~2、Ens分别达到0.73、0.71,验证期的模型参数R~2、Ens分别达到0.75、0.74。(2)从土地利用方面考虑,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加的贡献大小顺序为农业用地?草地?林地。从气候变化方面考虑,流域径流量与降雨量呈正比,与蒸发量呈反比。(3)2006-2015年间龙川江流域LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,龙川江径流的变化由气候变化主导,月均径流量总体上减少1.59 m~3·s~(-1)。(4)预估结果显示,RCP4.5和RCP8.5气候情景下,2021-2050年间龙川江流域径流减少趋势明显,分别为1971-2015年减速的2.65倍、3.43倍。     

河北省夏玉米气候适宜度及其变化特征分析

采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省夏玉米(Zea Mays)各生育期气候适宜度评价模型,计算了河北省1981—2010年逐年夏玉米各生育期气温、降水、日照、气候适宜度值,并对夏玉米各生育期气候适宜度特征及变化趋势进行了分析。结果表明:夏玉米生长期间气温适宜度最高,日照次之,降水最低且变异系数最大。气温适宜度以夏玉米灌浆期最低,变异系数最大;日照和降水适宜度均以抽雄期最低且变异系数最大。多年适宜度变化趋势为:全生育期日照适宜度明显下降(下降速率为0.047/10a);气温适宜度基本持平;降水适宜度波动较大,无明显变化规律。幼苗和灌浆期气候适宜度呈下降趋势(下降速率分别为0.015/10a,0.024/10a),其中幼苗期气候适宜度下降由期间气温和日照适宜度下降引起;灌浆期气候适宜度下降由日照和降水适宜度下降引起。     

河北省夏玉米气候适宜度及其变化特征分析

采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省夏玉米（Zea Mays）各生育期气候适宜度评价模型,计算了河北省1981—2010年逐年夏玉米各生育期气温、降水、日照、气候适宜度值,并对夏玉米各生育期气候适宜度特征及变化趋势进行了分析。结果表明：夏玉米生长期间气温适宜度最高,日照次之,降水最低且变异系数最大。气温适宜度以夏玉米灌浆期最低,变异系数最大;日照和降水适宜度均以抽雄期最低且变异系数最大。多年适宜度变化趋势为：全生育期日照适宜度明显下降（下降速率为0.047/10a）;气温适宜度基本持平;降水适宜度波动较大,无明显变化规律。幼苗和灌浆期气候适宜度呈下降趋势（下降速率分别为0.015/10a,0.024/10a）,其中幼苗期气候适宜度下降由期间气温和日照适宜度下降引起;灌浆期气候适宜度下降由日照和降水适宜度下降引起。     

干旱对黄河上游流域水资源环境的影响研究

通过分析近３８年黄河上游径流量及其流域降水,气温的变化趋势,着重研究了干旱对黄河上游或水资源环境的影响。结果表明,在黄河上游是以雨水补给为主的河流;黄河上游流域水资源呈减少趋势,减少趋势进入９０年代后尤为明显;气温和降水是影响黄河上游流域水资源的主要气候因子,其中以气温的升高和加剧敢流域蒸发量的增在和干旱的影响,减少了地表径流量,９０年代以来降水量的减少特别是汛期降水量的减少直接导致了径流量的减少     

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、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:1961—2010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2.128-10.061 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1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;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0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。     

气温变化对西南山区流域森林水文效应影响的模拟

为了揭示气温变化对西南山区流域森林水文效应的影响,用生物物理/动态植被模型SSiB4/TRIFFID与流域地形指数水文模型TOPMODEL的耦合模型SSiB4T/TRIFFID模拟了西南山区长江上游梭磨河流域森林水文效应对气温变化的响应,分析了气温变化对植被不同演替阶段的流域总径流和总蒸发以及冠层截流蒸发、植被蒸腾和土壤蒸发的影响。结果表明,（1）梭磨河流域森林（常绿针叶林）蒸腾与草和灌木差异小,森林蒸腾潜热比草和灌木仅高1~4 W.m-2,森林冠层截留蒸发高于草和灌木,但土壤蒸发明显低于草和灌木覆盖,森林覆盖流域总蒸发低于草和灌木覆盖甚至低于裸土蒸发,因此增加了流域总径流量,但森林增加径流的作用随土壤蒸发的减小而减小。（2）气温减小1℃将通过减小森林冠层截留蒸发和蒸腾而使森林增加流域总径流量的作用增加;相反,气温增加将增加森林冠层截留蒸发和蒸腾而使森林增加总径流量的作用减小。（3）当温度增加4℃,由于森林总蒸发较草和灌木明显增加,对于较高的土壤蒸发,森林增加总径流量的作用已不明显;对于较低的土壤蒸发,森林减小了流域总径流量。     

水文变异下东江流域枯水径流风险率分析

探求人类活动与气候变化对径流枯水风险的影响,对实现区域经济与环境的可持续发展有着重要的意义。以东江流域为例,通过对相对关联距离熵Hd辨识水文系统状态的跳跃,识别水文变异点,采用信息扩散风险分析模型评估径流的枯水风险率,分析径流枯水风险率在水文变异前后的变化趋势及演变情势。研究结果表明：东江流域在1972-1973年发生水文变异,与东江上游枫树坝建设运行时间基本一致。枯水风险率大于0.8的年份皆发生强厄尔尼诺事件,表明了厄尔尼诺现象出现时,当年东江流域月径流量普遍发生减少。在水文变异后,径流的枯水风险率降低,但变化幅度更加剧烈,同时枯水径流的风险率与降雨的相关性减弱,但与降雨的相关性还是超过0.9,这些都揭示了径流在水文变异后在主要受到气候变化影响的同时,越来越受到水利工程的调节作用的影响。研究成果可为流域综合管理部门决策提供参考。     

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。     

1951─2012年沈阳市气象条件变化及其与空气污染的关系分析

气象条件对城市空气质量有重要影响,对比各气象要素和空气质量的相关性、分析气象要素的长期变化趋势是研究城市大气环境的重要内容。为增进对东北重工业城市沈阳市大气环境变化的理解,分析了1951─2012年沈阳市气温、地表温度、风速、降水、气压等气象要素的变化特征和趋势,阐明了2008─2013年冬季沈阳市空气污染指数和气象要素的相关性。对沈阳市1951─2012年气温、0 cm地温、风速、降水、气压日平均资料分析结果表明：沈阳市1951─2012年的气温与地表温度呈上升趋势,而风速、降水、气压则呈下降趋势,各气象要素呈显著的季节变化特征,其中冬春季的气温与冬季的地表温度上升趋势最明显,冬春季的风速、夏秋季的降水量和春秋季的气压下降最为明显。20世纪90年代以来,沈阳市的气温、地表温度升高显著,风速、气压下降明显,年际变化幅度都有增大趋势。分析2008─2013年冬季沈阳市空气污染指数的逐日资料。沈阳市冬季的大气污染呈线性上升趋势,空气污染指数与风速、气压、降水呈负相关,而与气温、地表温度呈正相关,且与地表温度的相关性最高。沈阳市的地表温度变化与东亚范围200 hPa的风速、500 hPa高压、850 hPa的南风呈正相关,而与850 hPa的北风呈负相关。这表明,沈阳市气候暖化及风速降低是空气污染加重的重要原因。     

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。     

近35a西藏那曲地区湖泊动态遥感与气候因素关联度分析

利用1976、1990、2000和2010年4期遥感影像对西藏那曲地区面积大于1 km2湖泊的动态变化进行信息提取,并结合1966—2010年研究区9个站点的气象数据,探讨其对气候变化的响应。结果表明,2010年那曲地区大于1 km2湖泊的总面积为16 841.93 km2,湖泊总数为469。近35 a那曲地区大于1 km2湖泊面积共增加3 505.12km2,增幅为26.28%,其中以2000—2010年增长速度最快,达18.18%;近35 a湖泊数量增加96,增幅为25.73%,其中以1990—2000年增幅最大,达13.38%。色林错面积从1976年的1 648.61 km2增加到2010年的2 332.55km2,超过纳木错成为西藏第一大咸水湖。1966年以来,那曲地区年平均温度、年平均最高温度、年平均最低温度、年平均相对湿度和年平均降水量总体呈上升趋势,年平均蒸发量呈下降趋势,气候朝暖湿方向发展,其中温度变化最明显,线性气温倾向率为0.51℃.(10 a)-1。湖泊动态变化与气象因子的灰度关联分析表明,气温升高引起冰雪融水增加、降水量增加、相对湿度增加和蒸发量减少,是近35 a来那曲地区湖泊面积和数量不断增加的主要原因。气象要素与湖泊面积间的回归方程表明,两者具有显著线性相关关系。     

Assessment of future climate change impacts on water-heat-salt migration in unsaturated frozen soil using CoupModel

• A model coupling water-heat-salt of unsaturated frozen soil was established. • Future temperature, precipitation, and evaporation increase in freeze–thaw period. • Soil water, heat, and salt transport are closely coupled during freeze–thaw period. • Freeze–thaw cycles and future climate change can exacerbate salinization. The transport mechanisms of water, heat, and salt in unsaturated frozen soil, as well as its response to future climate change are in urgent need of study. In this study, western Jilin Province in north-eastern China was studied to produce a model of coupled water-heat-salt in unsaturated frozen soil using CoupModel. The water, heat, and salt dynamics of unsaturated frozen soil under three representative concentration pathway (RCP) scenarios were simulated to analyze the effects of future climate change on unsaturated frozen soil. The results show that water, heat, and salt migration are tightly coupled, and the soil salt concentration in the surface layer (10 cm) exhibits explosive growth after freezing and thawing. The future (2020–2099) meteorological factors in the study area were predicted using the Statistical Downscaling Model (SDSM). For RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5 scenarios, future temperatures during the freeze–thaw period increased by 2.68°C, 3.18°C, and 4.28°C, respectively; precipitation increased by 30.28 mm, 28.41 mm, and 32.17 mm, respectively; and evaporation increased by 93.57 mm, 106.95 mm, and 130.57 mm, respectively. Climate change will shorten the freeze–thaw period, advance the soil melting time from April to March, and enhance water and salt transport. Compared to the baseline period (1961–2005), future soil salt concentrations at 10 cm increased by 1547.54 mg/L, 1762.86 mg/L, and 1713.66 mg/L under RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5, respectively. The explosive salt accumulation is more obvious. Effective measures should be taken to prevent the salinization of unsaturated frozen soils and address climate change.     

近60年新疆库尔勒市的气候变化特点分析

根据库尔勒市气象局和研究区安装的自动气象站的气象资料,采用滑动平均、距平分析、线性回归等方法,分析库尔勒市近60年的气候变化的基本特征,结果表明：（1）库尔勒市平均温度有4暖3冷的冷暖变化阶段,该地区平均气温呈上升趋势,特别是20世纪90年代以后气温明显增加;近10年的气温变化较大,比前50年的平均值上升了1℃;平均气温存在着明显的线性升温趋势。（2）库尔勒市年降水量变化趋势不是很明显,有2多4少的干湿变化阶段。近10年的降水量与前50年的降水量相比较偏少了2．4mm;年降水量不存在明显的线性变化趋势。（3）库尔勒市平均极端最高最低气温呈上升趋势,60年来该地区最高气温上升率与南疆最高气温上升率一致。近10年的极端最高最低气温与前50年的分别上升0．36℃和1．2℃,最低气温的上升对年平均气温的升高贡献最大。（4）通过比较库尔勒市气象站提供的气象数据和自动气象站提供的数据可以看出,该区域一定程度上受到城市热岛效应和人为干扰,因此需要在城市周边的某些地区安装气象仪器,以提高气象数据的精确性。     

Historical evidence of climatic variability and changes,and its effect on high-altitude regions: insights from Rara and Langtang,Nepal

ABSTRACT

Climatic variability and its effects have been experienced in the high-altitude regions of Nepal for some considerable time. Most of the studies on local people’s perception available so far in Nepal on climate include with respect to weather changes, and almost none have been verified with satellite imagery. This study thus attempts to combine meteorological and satellite imagery for comparing local people’s perception so that a more robust validation can be established. Both qualitative (transect walk, key informant interview, focus group discussion and institutional visit) and quantitative (meteorological and satellite image) data and techniques were employed. Local people from Rara and Langtang in Nepal shared their observations and perceptions on the changing climate for the last three decades and the effects on them and their local microclimate. Apart from temperature, rainfall and snowfall anomalies, locals observed changes in the water sources and increasing drought along with alteration in the phenology of tree and agricultural crops as well as vegetation range migration. Satellite image analysis also confirms a change in snow cover as notified by the local people. This study shows that local people’s knowledge could be considered as a complement to the observed scientific evidences of climate change science and their perceptions can be used reliably where scientific data are lacking. Finally, perceived climatic risks, current gaps and future opportunities are discussed and some recommendations are suggested.     

Klimaänderungen: Mögliche Ursachen in Vergangenheit und Zukunft

In this overview two definitions of climate are presented, from the meteorological point of view and from the climate system’s point of view. The origin of climate change is discussed, i.e., externally forced variability and free, or internal variability that is caused without external trigger by internal instabilities of the system. Both, forced and free variability can appear as periodic, randomly quasi-periodic, and abrupt climate change. Finally, various possibilities of climate forecast are considered.     

贵州省NDVI变化及其与主要气候因子的相关性

运用全球检测与模型研究(GIMMS)组制作的取每隔15 d最大值合成的归一化差异植被指数(NDVI)数据集和贵州省84个气象站点提供的气候资料,分析1987-2003年贵州省植被变化状况以及NDVI与主要气候因子温度、降水的相互关系.结果表明: 17 a间贵州省年均NDVI呈现缓慢下降趋势,但春季NDVI出现了一定幅度的增长,年均NDVI下降主要是冬季NDVI大幅下降造成.植被变化在年际尺度上与温度和降水均无显著相关,但在季节尺度上与春季温度在α=0.05水平上显著相关.整体上看,春季NDVI与温度和降水的相关系数高于其他季节;温度与NDVI的同季相关高于滞后相关,而降水与NDVI的滞后相关却高于同季相关;与温度的相关性高于降水.     

山东省1960—2011年参考作物蒸散量变化特征研究

为了研究山东省参考作物蒸散量（ET0）的变化特征,选取属于湿润气候的成山头站以及属于半湿润气候的惠民站、济南站、潍坊站、定陶站、兖州站6个气象站,利用国家气象资料中心提供的1960—2011年的逐日气象资料,采用距平分析、回归分析和地理信息系统分析了山东省ET0的年代际、年际和年内的时空变化趋势,并通过偏相关分析及标准化偏回归系数对各站ET0的影响因素进行研究。结果表明：半湿润区ET0年代均值大于湿润区ET0年代均值,其中济南站最大,最大值出现在20世纪70年代,达到1269.2 mm,成山头站最小,最小值也出现在20世纪70年代,为900.8 mm;6个站点中,济南站ET0值年际间的变化最大,极差达到351.9mm,定陶的极差最小,为157.8 mm。潍坊的ET0年际波动最大,标准差达到74.4 mm;定陶的年际ET0标准差达到51.4 mm,波动最小。6个站点的ET0年均值随时间呈现不同程度的降低,其中潍坊和兖州为极显著,济南和定陶为显著降低。ET0年均值在空间上的分布规律为：济南站〉潍坊站〉惠民站〉兖州站〉定陶站〉成山头站;6个站点的ET0都是夏季最高,冬季最低。春季平均ET0值中部地区最大,达到409.0 mm,东北部沿海区最小,只有237.2 mm。夏季平均ET0值的空间分布与全年平均ET0值的空间分布较为一致,只在惠民站为中心的小区域内出现降低,与周围区域有反差。秋、冬季平均ET0值在中部及东北部均较大,东北部最大,西南部及西北部较小,最小值出现在西南地区。半湿润气候的惠民站、济南站、潍坊站、定陶站、兖州站的ET0随时间的年内变化曲线为单峰型,峰值均出现在夏季6月,全年的第162天。湿润气候下成山头站的ET0随时间的年内变化曲线呈双峰型,峰值分别出现在春季5月,全年第150天以及秋季9月,全年第270天;山东省ET0与气象要素间的相关性很好,除成山头站的最低气温外,均达到极显著水平。影响山东省湿润气候和半湿润气候ET0变化的主要气象要素分别为最高气温和平均气温。     

Conservation agriculture and climate resilience

Agricultural productivity growth is vital for economic and food security outcomes which are threatened by climate change. In response, governments and development agencies are encouraging the adoption of ‘climate-smart’ agricultural technologies, such as conservation agriculture (CA). However, there is little rigorous evidence that demonstrates the effect of CA on production or climate resilience, and what evidence exists is hampered by selection bias. Using panel data from Zimbabwe, we test how CA performs during extreme rainfall events - both shortfalls and surpluses. We control for the endogenous adoption decision and find that use of CA in years of average rainfall results in no yield gains, and in some cases yield loses. However, CA is effective in mitigating the negative impacts of deviations in rainfall. We conclude that the lower yields during normal rainfall seasons may be a proximate factor in low uptake of CA. Policy should focus promotion of CA on these climate resilience benefits.     

The regional framing of climate change: towards a place-based perspective on regional climate change perception in north Frisia

Numerous studies have begun to tackle the social and cultural dimensions of perceiving and framing climate change. Scholars from geography and environmental psychology in particular have started to highlight the importance of so-called place-based approaches to studying regional and local framings of climate change. This paper stands in this tradition. It reports on findings derived from a nationwide survey of perceptions of and reactions to extreme weather events and interviews conducted with inhabitants of three islands in the coastal region of North Frisia (Germany). Coastal dwellers understand climate change through the lens of local and regional experiences of meteorological phenomena, seasonal changes, knowledge of the sea, and changes in local flora and fauna. Our detailed ecolinguistic analysis revealed six prevailing conceptual metaphors: Climate change is an enemy, preventing climate change is fight/war, climate change is punishment for human sins, climate change is overheating/heat, climate change is hot air/hoax and climate change is eco-dictatorship. These metaphors were used to make sense of climate change at the regional level and provide insights into place-based social and cultural conceptualisations of climate change. An understanding of these meanings should feed into developing more grounded climate change adaptation and mitigation strategies in coastal regions.     

A Hierarchical Bayesian model of wildfire in a Mediterranean biodiversity hotspot: Implications of weather variability and global circulation

In this study we combined an extensive database of observed wildfires with high-resolution meteorological data to build a novel spatially and temporally varying survival model to analyze fire regimes in the Mediterranean ecosystem in the Cape Floristic Region (CFR) of South Africa during the period 1980-2000. The model revealed an important influence of seasonally anomalous weather on fire probability, with increased probability of fire in seasons that are warmer and drier than average. In addition to these local-scale influences, the Antarctic Ocean Oscillation (AAO) was identified as an important large-scale influence or teleconnection to global circulation patterns. Fire probability increased in seasons during positive AAO phases, when the subtropical jet moves northward and low level moisture transport decreases. These results confirm that fire occurrence in the CFR is strongly affected by climatic variability at both local and global scales, and thus likely to respond sensitively to future climate change. Comparison of the modelled fire probability between two periods (1951-1975 and 1976-2000) revealed a 4-year decrease in an average fire return time. If, as currently forecasted, climate change in the region continues to produce higher temperatures, more frequent heat waves, and/or lower rainfall, our model thus indicates that fire frequency is likely to increase substantially. The regional implications of shorter fire return times include shifting community structure and composition, favoring species that tolerate more frequent fires.