近50 a西北干旱区冬季积雪日数变化特征

论文基于西北干旱区104个站点1961—2010年的日积雪深度、日平均气温、日降水量数据和NCEP/NCAR数据,利用K-means聚类分析、Mann-Kendall法等方法,对西北干旱区冬季积雪日数的时空变化特征及其变化原因进行分析。结果表明:1)冬季积雪日数大值主要集中在阿尔泰山和准噶尔盆地地区,西辽河流域、鄂尔多斯高原、天山、塔里木、阿拉善高原地区冬季积雪日数相对较少,内蒙古高原地区冬季积雪日数基本呈由高纬地区向低纬地区减少的趋势。2)近50 a,西北干旱区冬季积雪日数呈增加趋势,且各区域主要在1984年发生突变现象。内蒙古高原地区内站点冬季积雪日数变化较大,其他分区内站点的冬季积雪日数基本无变化。3)西北干旱区各分区周期变化主要集中在5、10、25 a左右,其中25 a的周期变化最为明显。4)冬季东亚大槽、南支槽的减弱与西风的增强使西北干旱区降水量增加是导致西北干旱区冬季积雪日数增加的主要原因。     

祁连山东端地表及地下水水化学时空变化特征

于2016~2017年5~9月采集祁连山东端（乌鞘岭、古浪、天祝）的地表水和地下水样品进行水化学分析,综合运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图以及离子比值等方法探究了祁连山东端地表水和地下水主要离子组成特征、来源以及时空变化.结果表明,祁连山东端地表水和地下水化学组成中优势阳离子为Ca²⁺和Na⁺,Ca²⁺的平均浓度为76.897mg/L,占比73.89%;Na⁺的浓度为16.592mg/L,占比15.94%.优势阴离子为HCO₃^-和SO₄^2-,HCO₃^-浓度190.117mg/L,占比68.71%;其次是SO₄^2-,平均值为67.565mg/L,占比为24.42%.乌鞘岭河水、地下水,天祝河水、地下水的水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺型,古浪河水、地下水水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺-Mg²⁺型,处于水化学易变区.不同水体离子来源于岩石风化,主要受碳酸盐与硅酸盐风化溶解共同作用控制,人类活动在一定程度上贡献了水体的离子来源.不同水体主要离子浓度的时间变化特征各不相同,整体上大部分水体的离子浓度随时间变化不明显,总体趋势较平缓.     

兰州及其周边区域大气降水δ18O特征及其水汽来源

根据2011年4月~2012年3月在兰州及其周边区域永登、皋兰和榆中这4个站点所采集到的243个大气降水样品及同期相关气象资料,对兰州及其周边区域大气降水中稳定同位素的时空变化特征及其环境效应进行了分析,通过回归分析建立了大气降水线方程,同时采用HYSPLIT 4.9模型对兰州及其周边区域水汽来源进行了追踪,并建立水汽输送模式.结果表明,兰州及其周边区域的大气降水线方程为δD=7.48δ18O+8.13,表明该区局地蒸发较强烈;在时间变化上,降水中同位素值表现为冬低夏高,而d-excess值变化趋势较为平稳,但不同时段下,也存在着一定的变化;从空间分布来看,由西至东加权平均δ18O值呈减小趋势;降水δ18O与温度呈正相关关系,而与降水量表现为负相关;在大尺度下,西风水汽、局地水汽以及东南季风水汽均对兰州及其周边区域有一定的影响,其中西风水汽占主导作用,而东南季风水汽的影响在时间上有一定的局限性,主要集中在6月初至8月初这一时段.     

天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度特征研究

根据2002年与2004年在天山乌鲁木齐河源1号冰川与奎屯河哈希勒根51号冰川采集的粒雪与冰川冰样品,利用热/光反射法(TOR)分析得到有机碳(OC)与元素碳(EC)的浓度,并探讨了天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度的时空特征与环境意义.结果表明,总碳(TC)浓度从高到低依次为:乌鲁木齐河源1号冰川西支雪坑(1 943 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支雪坑(989 ng.g-1)>奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑(150 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支冰川冰(77 ng.g-1),OC和EC的浓度序列也较为类似;天山冰川区雪层中OC浓度平均值为557 ng.g-1,EC浓度平均值为188 ng.g-1.不同冰川积累区雪层剖面的中下部污化层附近一般都会出现碳质气溶胶浓度峰值,但某些突发性事件会使得表层雪也产生浓度峰值;在季节性碳排放(如居民采暖、农业活动等)与碳传输(如大气环流等)的影响下,雪层中碳质气溶胶浓度在7～11月间总体呈波动下降的趋势;冰川冰与粒雪间碳质气溶胶浓度可能存在着数量级的差异,这主要受到冰川所在环境、雪冰采样时空条件等因素影响;雪层表面是否存在EC对反照率有很大影响,模拟显示在波长为300～700 nm范围内反照率平均降低0.22.     

中国西北地区持续干期日数时空变化特征

采用1961-2011 年111 个地面观测站逐日降水量资料,分析了中国西北地区近51 a 四季持续干期日数变化趋势。结果表明：近51 a 来西北全区春季和冬季持续干期日数都呈明显的下降趋势,冬季的下降幅度达到-1.6 d·(10 a)^-1,而夏季和秋季变化趋势不太明显。空间分布上该区大部分地区持续干期日数变化倾向率春季呈减少趋势,变化倾向率在-5.0～5.0d·(10 a)^-1之间;夏季不同的区域变化趋势不同;秋季西北西部呈减少趋势,而西北东部则呈增加趋势;冬季除陕西南部的关中平原和秦巴山地外,其他大部分地区呈减少趋势,变化倾向率在-6.0～3.0 d·(10 a)^-1之间。持续干期日数年代际变化和空间变化趋势在不同自然区变化趋势也存在差异。     

基于格点数据的西北干旱区极端降水事件分析

根据国家气象信息中心发布的0.5°×0.5°中国地面逐日降水格点数据集,选取最大1 日降水量(RX1day)、最大5 日降水量(RX5day)、R95 极端降水量(R95)、湿天降水量(PRCPTOT)、持续干旱日数(CDD)和日降水强度(SDII)等指数,利用Sen 斜率法、相关分析法等方法分析了1961-2011 年中国西北干旱区极端降水特征,并探讨了各极端降水指数与北极涛动的关系,此外还与早期基于气象台站观测数据的相关研究结果进行了对比。结果表明:在时间尺度上,除CDD显著下降(P<0.01)外,其他指数均呈微弱上升趋势。在空间上,RX1day、RX5day、R95、PRCPTOT和SDII 在研究区内主要呈现西部明显增加、东部微弱减小的趋势,但CDD则整体呈现减小趋势。基于NCAR资料的夏季北极涛动指数与西北干旱区的CDD有很好的相关性(P<0.05),表明夏季北极涛动与该区的干旱事件发生之间存在一定联系。与早期站点数据的研究相比,格点数据覆盖度更好,能更为细致地描述空间变化特征,特别是在天山、阿尔泰山等山区的细节刻画上表现出一定的优势。     

基于TM影像的兰州市热岛效应及预测分析

近些年来随着城市建设的高速发展,热岛效应越来越被人们所重视。采用2007年的TM遥感影像,分析了兰州市热岛效应热场强度的分布规律,并应用灰色模型对其未来发展趋势进行了预测。研究发现：兰州市热岛效应明显且稳定存在,热岛中心主要分布在城关区、七里河区人口密度大以及西固区工业聚集的地方;植被和水体有减弱热岛效应的作用。灰色关联度分析表明：人为因素对兰州城市热岛强度效应的影响相对突出;其次,在气象因子中,风速对城市热岛效应的形成和加重也起到重要的作用。灰色预测结果表明：兰州市热岛强度将会持续波动上升,2012年将达到3.826℃。     

塔里木河流域东部降水稳定同位素特征与水汽来源

大气降水中氢氧稳定同位素比率(δ18O和δ2H)的定位监测有助于理解水体相变、混合和输送的过程,南疆塔里木河流域东部气候干旱,水资源是影响可持续发展的关键资源,然而目前对其大气降水中氢氧稳定同位素的认识仍十分有限.基于塔里木河流域东部4个采样点2019年6月～2020年9月采集的103个降水样品,分析了大气降水中氢氧稳...     

西北干旱区降水中 δ18O变化特征及其水汽输送

以IAEA/WMO提供的乌鲁木齐(1986～2003年)、张掖(1986～2003年)与和田(1988～1992年)大气降水稳定同位素观测数据和相关气象要素为基础,通过回归分析得到西北干旱区大气降水方程,并对降水中稳定同位素的时空变化特征及其与气温和降水量的相关关系进行了分析;采用HYSPLIT4.9模型对3个站点水汽来源进行追踪,建立了西北干旱区的水汽输送模式,并对冰冻圈δ18O的记录进行了探讨.结果表明,该区大气降水方程为δD=7.24δ18O+1.96‰,局地蒸发较强烈;乌鲁木齐、张掖与和田降水中δ18O分别波动于-20.58‰～-5.4‰、-18.58‰～-2.46‰和-20.33‰～-0.01‰,均表现出冬低夏高的特点,而d值则表现为冬高夏低;从空间分布来看,δ18O张掖最高,和田次之,乌鲁木齐最低,d值则乌鲁木齐最高,和田次之,张掖最低;降水中δ18O温度效应显著,相关系数分别为0.85、0.81、0.86,而降水量效应不存在;水汽来源轨迹表明,该区全年有两条水汽路径,分别为西风带输送的大西洋海源水汽以及极地北冰洋地区水汽,受其影响δ18O冬半年较低,夏半年则较高;由于冰冻圈环境的独特性,该区冰川雪冰中δ18O的变化与相应的气象站记录对应关系良好,很好地反映着气温的变化.     

祁连山典型冰川雪冰主要化学离子特征及其环境意义

基于2011年在祁连山七一冰川和十一冰川采集的雪坑样品和2014年在八一冰川采集的表层雪样品,并结合2006年老虎沟12号冰川的研究成果,通过Pearson相关分析、主成分分析以及HYSPLIT(Hybrid Single Practical Lagrangian Integrated Trajectory)后向气团轨迹分析各冰川雪冰中主要化学离子特征,并探讨其反映的环境意义.研究表明:①祁连山各冰川雪冰中化学离子总质量浓度序列为七一冰川(31 014.2 μg/L)>十一冰川(17 157.1 μg/L)>老虎沟12号冰川(7 729.6 μg/L)>八一冰川(2 248.1 μg/L),整体上呈中段雪冰化学离子质量浓度大于西段的空间分布特征;各冰川雪冰中SO₄2-和Ca2+均为主要的阴、阳离子,Ca2+、SO₄2-载量在阴、阳离子中均居首位〔ρ(SO₄2-)/ρ(阴离子)为52.7%,ρ(Ca2+)/ρ(阳离子)为68.5%〕,除八一冰川之外的其他三条冰川间化学离子载量变化不大.祁连山冰川雪冰中主要化学离子分布存在显著的区域特征,其含量整体上高于高亚洲的大多数冰川区域,但与青藏高原东北部一些冰川相似,都有含量极高的Ca2+和Mg2+等阳离子.②Pearson相关性和主成分分析结果显示,地表矿物粉尘输入是该区域雪冰中化学离子最主要的来源,Ca2+和Mg2+含量的多寡可以指示地表矿物的输入状况;此外,柴达木盆地盐湖在夏季对Cl-和Na+的贡献较大,但在湖水蒸发较弱的其他季节对雪冰中化学离子的贡献并不显著,夏季ρ(Cl-)/ρ(Na+)在一定程度上可以反映盐湖离子输入的强度,NH₄+和部分NO₃-主要来源于人类活动排放.③HYSPLIT后向气团轨迹反演结果表明,到达祁连山区的大多数气团主要发源于西部,途径沙漠地区,是冰川化学离子输入的主要动力,也有部分季风气团来自印度洋等海域,为冰川区带来大量降水.