塔克拉玛干地区春季沙尘演变及气候因素分析

利用塔克拉玛干地区18个气象台站的观测资料,分析了该地区1961～2005年春季沙尘暴发生和演变规律,并分析了降水、温度、风速、起沙风(≥5m/s)日数等气象条件的变化特征及其对沙尘暴发生的影响.结果表明,塔克拉玛干地区除轮台、巴楚、塔什库尔干外,其余15个台站的沙尘日数呈现出明显的逐年递减趋势,其中11个台站减少显著.该地区冬季、春季降水和温度呈增加趋势,而春季平均风速则不断减小,起沙风日数也呈现出显著的减小趋势.沙尘源区的平均风速和起沙风日数与沙尘日数的相关系数分别达到0.662和0.674,呈显著的正相关(P<0.01),表明大风是引起沙尘暴的直接原因.沙尘日数与春季和冬季降水相关系数分别为-0.589和-0.274,与春季降水呈显著的负相关(P<0.01),而与冬季降水的相关性不显著,说明春季降水对该地区的沙尘暴有直接的抑制作用,而冬季降水对春季沙尘暴的影响不大;春季和冬季平均平均气温与沙尘日数呈不显著负相关,表明冬、春季节的气温变化对春季沙尘暴的影响有限.     

2000-2019年中国北方地区沙尘暴时空变化及其相关影响因素

利用多年多源环境、气象和卫星遥感资料,从年代际、年际异常和气候变化的角度分析了21世纪以来中国北方地区沙尘暴的时空演化特征及其气象、植被变化的影响机理.结果表明：①2000—2013年中国北方地区沙尘暴年日数呈显著波动下降趋势,下降速率为1.1 d/10 a,2013年后呈微弱增长趋势.近40年来,春季沙尘暴日数占全年沙尘暴日数的平均占比为62%,但其逐年变化率明显下降（-7.3%/10 a）,2010年后夏季沙尘暴日数的变化率则呈现上升趋势（12.4%/10 a）,新疆塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴的高发季节由春季逐渐向夏季扩展.②21世纪初中国北方地区沙尘暴发生频数明显下降,沙尘暴影响范围向塔克拉玛干沙漠南部地区收缩西移,戈壁沙漠在亚洲沙尘源区中的主体地位逐年下降,改变了中国北方地区沙尘暴的空间格局.③中国北方地区沙尘暴的区域性减少主要归因于平均风速与大风日数逐年下降（-0.1 m·s^-1/10 a、-4.4 d/10 a）、年降水量显著增加（32.7 mm/10 a）及区域地表变绿.塔里木盆地南缘局地风速的升高是导致该地区沙尘暴多发的重要气象影响因素,而地表植被覆盖的增加是造成戈壁沙漠沙尘暴年日数显著下降的主要原因.     

沙尘气溶胶对塔里木盆地降水的可能影响

通过分析塔里木盆地沙漠的风积地貌,结合近40 年气象站的风况观测资料,探讨了沙尘暴形成的大气环流特征.研究结果表明,从天气学理论上来看,降水和沙尘暴天气相伴而生.在年际时间尺度以上,沙尘暴发生日数与降水存在显著的负反馈机制.然而降水抑制沙尘暴发生的理论无法解释在月际尺度内降水与沙尘暴呈正相关的事实.通过分析云量、沙尘凝结核以及卫星计算的云滴有效半径表明,由于沙尘气溶胶可以长时间悬浮在大气中并作为凝结核,使云中的水汽分布到更多的粉尘颗粒中,导致空中云滴有效半径剧减而无法达到形成降水的阈值,从而抑制降水的产生.这从理论上可以很好地解释上述矛盾,为解释降水和沙尘的互反馈机制提供了新的理论.     

近50a来珠江流域降水变化趋势分析

全球气候变化和人类活动影响下,近年来珠江流域降水时空分布变化显著。论文利用珠江流域62 个站点1959—2009 年逐日降水序列,选取Mann-Kendall 统计检验方法和有序聚类法,研究了该流域16 个降水特征指数的趋势变化和变异特征,得到如下结论：①流域全年、春季、冬季降水量呈微弱上升趋势,秋季降水量为稳定下降趋势,夏季降水量无明显变化趋势。夏季降水变化趋势对全年降水变化趋势的空间分布影响最大,春秋次之,冬季最小;②流域春、冬两季降水占全年降水比例呈上升趋势,夏、秋两季降水占全年降水比例呈下降趋势;③流域全年降水日数和小雨日数呈显著下降趋势,中雨日数没有明显变化趋势,大雨、暴雨日数和95 百分位值降水日数均呈上升趋势。全年、小雨和暴雨降水日数显著突变时段发生在20 世纪90 年代初;④流域日平均降水量呈稳定上升趋势,降水时段趋于集中化。     

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.     

河西走廊东部冬春季积雪对沙尘天气的影响

利用河西走廊东部5个气象站1961─2007年逐月积雪深度、积雪日数和沙尘天气的常规观测资料,分析了河西走廊东部冬春季积雪深度、积雪日数和春夏季沙尘日数的时空变化特征,进而探讨河西走廊东部冬春季积雪与春夏季沙尘天气的关系. 结果表明:受海拔高度、地理位置以及天气系统等影响,河西走廊东部积雪从东南向西北递减,高海拔地区的积雪多于低海拔地区;沙尘日数从西北向东南递减,低海拔地区的沙尘日数明显多于高海拔地区. 河西走廊东部冬春季积雪与春夏季沙尘日数呈显著负相关. 积雪深度与沙尘日数的负相关性高于积雪日数与沙尘日数的负相关性;冬春季积雪对春季沙尘的影响大于对夏季沙尘的影响;山区积雪与沙尘日数的相关性高于平原区积雪与沙尘日数的相关性.      

1961-2012 年西藏极端降水事件的变化

利用18 个气象站点1961-2012 年逐日降水量资料,计算了10 个极端降水指数,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall 非参数检验和Morlet 小波分析等方法,分析了西藏极端降水事件的变化规律。结果表明：西藏近52 a 连续干旱日数（CDD）呈显著减少趋势,最大5 d 降水量也趋于减少但不显著,大雨日数和强降水量的线性趋势不明显,其他6 个极端降水指数都表现为增加趋势且不显著。与全球、青藏高原及其周边地区比较,西藏CDD和连续湿日的变幅明显偏大,最大1 日降水量、强降水量和极强降水量的变幅明显偏小。除CDD外,极端降水指数的变化趋势与海拔高度呈显著的二次曲线关系,仅有中雨日数的变化趋势与经度呈显著的正相关。在近52 a 的时间尺度上各项极端降水指数都存在3～4 a 显著周期,多数指数也存在12a、15 a 和16 a 的周期。在时间转折上,CDD的突变点时间较早,从1974 年开始;中雨日数、连续湿日和年总降水量的突变点发生在20 世纪80 年代末。从空间分布来看,那曲地区西部是极端降水指数变化最为显著的区域,雅鲁藏布江中游大部的多数极端降水指标趋于下降,而山南地区南部、林芝地区东南部的降水极值和降水强度都在增加。     

川西甘孜藏族自治州1961—2015年日照时数变化特征分析

甘孜藏族自治州(简称甘孜州)位于青藏高原东南缘,是一个气候敏感区和环境脆弱区.利用多年气象数据探讨该区气候变化趋势对研究区环境保护、灾害防治和发展规划有重要意义.本文基于1961—?2015年甘孜州11个气象站点的日照时数、气温、降水、相对湿度和风速数据,通过一元线性回归、5 a滑动平均、累计距平、Mann-Kendall(M-K)突变检验和样条函数插值分析方法,研究该地区年际、季度的日照时数时空变化特征以及与其他气候因子之间的关系.研究结果表明:(1)平均日照时数在年际和季度尺度上呈减少趋势,减少速率分别为25 h·(10a)?1(年际)、6.4 h·(10a)?1(春季)、6.8 h·(10a)?1(夏季)、6.9 h·(10a)?1(秋季)、6.3 h·(10a)?1(冬季).(2)空间分布上,德格的西部地区日照时数减少最快,而乡城县等极少数地区出现日照时数增加的趋势.(3)年际日照时数在1989年发生突变,在季节尺度上春季、夏季、冬季发生突变的年份分别为1989年、1991年和1994年,秋季突变不明显.(4)日照时数与气温、降水量、相对湿度均呈负相关关系,相关系数分别为??0.2、??0.6、??0.5;日照时数与风速呈显著正相关关系,相关系数为0.6.本研究可为甘孜州地区1961—?2015年的气候变化提供数据支持.     

1961—2010年上海市各量级降水的多尺度变化特征研究

为了详尽地了解气候变化下上海市降水变化特征,合理开发管理城市水资源,利用上海市10个地方气象站1961—2010年逐日降水数据,综合利用累积距平、滑动平均、线性倾向估计、百分位、去趋势波动等方法系统分析近50年来上海市10个站点降水指标的季节、年际、年代际变化特征。研究发现:1)研究区降水经历了1960s、1970s年代的下降期,1980s、1990s和2000s年代的快速增长期,最早出现变化的是上海市南部地区,但是变化幅度最大、变化趋势最为复杂的是市区徐家汇站;2)研究区季节降水分配不均,且市区与郊区存在较大的数值差异,变化幅度上,各站点夏季、冬季降水呈显著增加趋势,春季和秋季降水呈不显著下降趋势;3)研究区各站点降水强度有增强趋势,主要表现在暴雨量级以下降水频次变少,但是总量增多,且暴雨与大暴雨以上量级降水频次增多,空间上各站点响应时间与幅度存在差异;4)基于百分位和DFA两种方法计算的极端降水研究都表明,研究区各站点极端降水呈显著增强趋势,两种方法计算的市区徐家汇站5年滑动降水量年递增率分别为20.1 mm·(10a)~(-1)和28.3 mm·(10a)~(-1)。     

滇池流域的气候变化特征、预估及其影响

利用1961—2014年滇池流域6个代表站点的降水和气温资料及多模式集成的2016—2100年不同排放情境下气候变化模拟实验的预估结果,分析滇池流域过去54a降水和气温的变化,并预估未来85a该流域的气候变化趋势。分析表明,过去54a滇池流域年降水量总体呈不显著的下降趋势,而年平均气温和年平均最高(低)气温呈显著上升趋势。预估显示,未来85a在不同排放情境下,滇池流域的降水总体呈增加趋势,其中前25a降水量偏少,中后期逐渐转为偏多。不同季节流域降水距平百分率变幅从大到小依次是冬夏春秋;滇池流域年平均气温、最高气温和最低气温均呈上升趋势,不同季节流域气温增幅依次为春夏秋冬。预估提示未来滇池流域春季气温上升现象尤其明显,需特别关注春季异常偏暖对流域水环境的影响。     

河西走廊东部沙尘日变化特征及其与气象因子的关系

沙尘天气是河西走廊东部多发的灾害天气之一.为提高河西走廊东部沙尘天气的预测、预报、预警水平,更好地预防沙尘灾害和沙尘天气对空气质量的污染.利用河西走廊东部5个气象站1960-2016年逐日沙尘（包括浮尘、扬沙及沙尘暴）资料和四季平均气温、最高气温、最低气温、平均风速、大风日、蒸发量、降水量、相对湿度等资料,运用统计学方法分析了河西走廊东部各强度沙尘日的时空分布特征以及沙尘日与气象因子的相关性.结果表明:受海拔、地形地貌以及天气系统等影响,各强度沙尘日（除浮尘外）由东北向西南呈递减趋势.年代、年各强度沙尘日呈显著减少趋势,沙尘暴、扬沙、浮尘递减率分别为-2.436、-5.277、-5.719 d/（10 a）,气候趋势系数均通过了α=0.01的显著性水平检验.年沙尘日的时间序列均存在着6~8 a的准周期变化.各强度沙尘日均为春季最多,秋季最少,且各季节沙尘日均呈显著减少趋势,递减率为春季>夏季>冬季>秋季,气候趋势系数均通过了α=0.01的显著性水平检验.各强度沙尘日月变化比较一致,高峰值出现在4月,低谷值出现在9月.气象因子对沙尘天气有一定的影响,同一季节气象因子对各强度沙尘日的影响相对一致,但不同的季节气象因子对各强度沙尘日的影响不一致.热力因子和动力因子是影响沙尘天气的主导因子,水分因子的影响较弱.研究显示,气候变暖、冷空气活动频次和强度减弱是沙尘日减少的主要原因之一,大气环流的季节性转变是沙尘天气季节性变化的主要原因.      

塔克拉玛干沙漠近48年起尘速率变化趋势分析

采用美国环境保护局推荐的公式,分析了塔克拉玛干沙漠1960~2008年PM50和PM30起尘速率的变化趋势及影响因子. 结果表明,1960~2008年, 塔克拉玛干沙漠PM50和PM30起尘速率及沙尘暴频率均呈显著减小趋势, 粉尘粒径越细, 起尘速率减幅越大;塔克拉玛干沙漠21世纪初的风沙活动比上世纪60年代减小了65.01%~85.14%;年均风速的减少和年降水量的增加对PM50起尘速率减少的贡献率分别为37.8%和62.2%, 年均风速和起沙风频率的减少及年降水量的增加对PM30起尘速率减少的贡献率分别为9.1%、33.2%和57.7%, 年均风速和起沙风频率的减少对沙尘暴频率减少的贡献率分别为41.3%和58.7%;大风沙尘天气可能使大气中粗、细颗粒物总量均有所增加, 但细颗粒物增加更明显.     

沙尘天气发生频率对大气能见度方差的影响研究:以北京及其沙尘过往路径典型站点为例

利用1971～2000年北京及其沙尘过往路径典型站点日能见度和各种沙尘天气发生日资料,分析了沙尘天气发生频率与能见度方差的关系.发现当沙尘天气频率减少(增加)1次时,能见度方差就偏强(偏弱)1个标准差.沙尘天气发生频率对日能见度变率的影响主要是通过风速的高频变率实现的,当风速变率偏强(偏弱)1个标准差时,沙尘天气发生频率增强(减弱)约30%,近地面风场的高频变率影响了沙尘天气的产生,从而影响日能见度方差的波动.异常低能见度事件(日能见度距平<-2σ,σ为各站各日能见度距平的标准差)频次与能见度方差之间存在显著的正相关性.风速距平频次增加,使得沙尘天气发生频次增加,从而导致低能见度事件频次上升;反之,异常低能见度事件下降.浮尘、沙尘暴和扬沙与低能见度事件的相关程度是不同的.     

东北地区2002年春季沙尘暴的物质特征和成因分析

沙尘暴是东北地区冬春季一种常见的灾害性天气,研究东北地区沙尘颗粒的特征,来源和成因是防止沙尘暴的关键.通过对东北地区2002年春季沙尘暴物质的粒度分析和孢粉分析,发现沙尘暴物质中孢粉丰富,主要以草本中的蒿属和藜科为主.沙尘颗粒的中值粒径为10～20μm. 通过粒度分布曲线和孢粉组合可以从新的角度分析沙尘来源.通过对扬沙和沙尘暴季节分布规律,多年分布规律和地质历史时期及人类历史时期的出现规律的研究,发现东北地区扬沙沙尘暴以冬春型为主,50年中冬春季发生沙尘天气的次数占总次数的75%.在地质历史时期和人类历史时期扬沙和沙尘暴就频繁出现,50年来,扬沙和沙尘暴在波动中减少,2000年开始在东北地区扬沙和沙尘暴出现频率增强.东北地区扬沙和沙尘暴出现频次、强度和分布的南界受冬季风强度控制,冷干组合是沙尘暴高发的有利条件.     

西北地区近50a气温和降水极端事件的变化特征

采用1960-2009年西北地区124个气象站点的逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,对该地区极端气候变化进行了研究探讨,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形。研究表明:近50 a以来,西北地区夏季天数、生物生长季、热夜天数、高温天数分别以2.31、2.98、1.07、0.45 d·(10 a)^-1的速度显著增加;结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数分别以-2.51、-1.79、-3.62 d·(10 a)^-1的趋势在显著减少;极端气温年较差也以-0.39℃·(10 a)^-1的速度在减少;除极端气温年较差外,极端温度指数和年平均气温有很好的相关性;最大的1和5天降水总量、逐年平均降水强度和持续干旱天数呈增加趋势,而中雨天数和持续降水天数呈减少趋势;除持续干旱天数外,年降水总量与其他极端降水指标有很好的相关;从空间分布和各气候区来看,极端气候增加或减少的趋势及其与年平均气温或年总降水量相关性不尽相同。     

影响北京沙尘源地的气候特征与北京沙尘天气分析

分析并找出了影响北京沙尘暴天气的源地,该源地主要位于北京北部的浑善达克沙地的西北部边缘,内蒙古中西部、河套以西地区的沙漠、荒漠化地区以及干旱、半干旱地区广大的农业开垦区,指出影响北京的沙尘传输路径有3条,即西路、北路和西北路.对源地的气候特征做进一步分析表明,源地的气候特征为温暖干旱、降水不足,这些因素加速了沙尘天气的发生.同时将源地春季降水和北京沙尘天气相比较,发现北路和西北路源地春季降水和北京沙尘暴天气有较好的负相关,西路源地春季降水和北京浮尘天气有较好的负相关.      

MODIS NDVI与MODIS EVI对气候因子响应差异

以喀斯特地区植被为研究载体,利用2001-2010 年MODIS NDVI、MODIS EVI 序列和气候资料,分析两种植被指数与同期及前1-9 期水汽压、降水量、相对湿度、最高气温、最低气温、平均气温、露点温度、气压、风速、日照时数多个气候因子的相关性及响应差异,为合理选择植被指数序列对植被进行监测研究提供参考。结果表明:①喀斯特地区植被EVI和NDVI与多数气候因子显著相关,但二者对气候因子的响应有明显差异。除日照外,EVI 与其他各气候因子相关性明显高于NDVI。与NDVI相关性较高的气候因子为日照、最高气温、平均气温,其对应的相关系数平均为0.616、0.535、0.474;而与EVI相关性较高的气候因子为水汽压、平均气温、露点温度,其对应的相关系数平均为0.857、0.844、0.839。②喀斯特地区植被EVI和NDVI对多数气候因子的响应存在明显的滞后性,较之于EVI,NDVI对气候因子的响应更为滞后。EVI与气候因子的相关系数最高时期多出现在前1 期,NDVI与气候因子的相关系数最高时期多出现在前2 期。两种植被指数对日照、风速的响应无滞后性。除相对湿度、日照、风速外,各站点两种植被指数与其他各气候因子在0-9期的响应趋势均较一致。     

手工法与自动监测法测定PM2.5质量浓度比对研究

采用小流量颗粒物采样器手工采样重量法和基于微振荡天平原理自动监测法监测PM2.5质量浓度。通过2010年9月至2011年8月期间两种方法的监测数据比对显示出季节差异,冬、春两季手工法获得质量浓度高于自动法,夏、秋两季手工法低于自动法,可能与两种采样方法下膜置于不同的温度有关。当受沙尘影响、持续污染或者高温污染时,两种方法结果偏差较大,可能与仪器的粒径切割效率改变有关。     

洪泛区湿地土壤-植物系统氮含量与气候因子灰色关联分析

文章以二百方子洪泛区湿地为例,运用灰色关联分析方法探讨了洪泛区温地土壤一植物系统氮含量变化与气候因子之间的关系。结果表明,二百方子湿地土壤氮素含量与月平均风速、月日照时数和月蒸发量的关联性较密切;芦苇地上部分氮素含量与月日照时数、月蒸发量和月平均风速关联较密切,而芦苇地下部分氮含量则与月平均降水量、月蒸发量和月平均气温关联较密切。