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。     

黄土高原陆地表层最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961—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)模型计算了最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明:1961—2008年间,黄土高原最大可能蒸散量多年平均在400~800 mm之间,大部分区域650~750 mm之间。一致性异常分布是黄土高原最大可能蒸散量的最主要空间模态。黄土高原最大可能蒸散量的异常空间分布可分为以下3个关键区:高原西北部区、高原东北部区和高原东南部区。高原西北部区域最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生了突变现象;高原东北部区域最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生了突变;而高原东南部区域下降趋势不显著,未发生突变。黄土高原最大可能蒸散量的3个空间分区中,3 a的周期振荡表现得比较显著。     

黄土高原陆地表层最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961—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）模型计算了最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明：1961—2008年间,黄土高原最大可能蒸散量多年平均在400~800 mm之间,大部分区域650~750 mm之间。一致性异常分布是黄土高原最大可能蒸散量的最主要空间模态。黄土高原最大可能蒸散量的异常空间分布可分为以下3个关键区：高原西北部区、高原东北部区和高原东南部区。高原西北部区域最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生了突变现象;高原东北部区域最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生了突变;而高原东南部区域下降趋势不显著,未发生突变。黄土高原最大可能蒸散量的3个空间分区中,3 a的周期振荡表现得比较显著。     

气候变化对河西走廊主要农作物的影响

利用1991—2014年甘肃省河西走廊5市的气温、降水数据及农作物物候期和产量资料,运用线性趋势估计法、5 a滑动平移法、灰色关联度分析法和皮尔逊相关系数法分析了河西走廊24年来的气候变化特征、农作物物候和产量的变化特征及二者之间的联系。结果表明:(1)河西走廊近24年来春季变暖变干,气温气候倾向率为0.69℃/10 a、降水为6.63 mm/10a,夏秋季节变暖变湿,气温气候倾向率为0.49℃/10 a、降水为16.83 mm/10 a,全年表现为显著变暖,降水量增加,气温气候倾向率为0.43℃/10 a、降水为59.28 mm/10 a;(2)春小麦播种期呈略微提前趋势,玉米播种期呈推后趋势,春小麦和玉米的出苗期、生长季呈缩短趋势,成熟期呈提前趋势。春小麦和玉米播种期、出苗期、成熟期、生长季与气温呈负相关,播种期与降水量呈二次曲线关系,出苗期与降水量呈负相关,成熟期、生长季与降水量呈正相关;(3)河西走廊年小麦产量总体呈显著下降趋势,嘉峪关、金昌、武威、张掖和酒泉每10年分别减少0.5×10~4 t、0.24×10~4 t、10.94×10~4 t、10.72×10~4 t和13.85×10~4 t;年玉米产量酒泉呈略微减少趋势,每10年减少0.89×10~4 t,嘉峪关、金昌、武威和张掖总体呈增加趋势,每10年分别增加0.11×10~4 t、5.22×10~4 t、24.74×10~4 t和17.27×10~4 t;河西走廊的小麦相对气象产量正负变化比较频繁,玉米相对气象产量负值变化比较明显;嘉峪关、张掖、武威小麦产量和酒泉、金昌玉米产量受气温影响略大,关联系数分别为0.694 8、0.724 6、0.748 6和0.734 4、0.683 6,酒泉、金昌小麦产量和嘉峪关、张掖、武威玉米产量受降水量影响较大,关联系数分别为0.784 9、0.739 1和0.653 7、0.645 2、0.734 6;(4)社会经济因素对农作物的影响逐渐变大,国家政策的大力实施、农业科学技术的发展和推广以及河西走廊人民的种植意愿对农作物产生了很大的影响。该研究对农业应对气候变化,合理利用气候资源,推广生长季较短的新品种作物,提高农作物的生产潜力具有较大的意义。     

阿尔泰山地森林草原生态功能区植被覆盖对气候变化的响应

新疆阿尔泰山地森林草原生态功能区(简称阿尔泰生态功能区)是《全国主体功能区规划》中明确的8个水源涵养型重点生态功能区之一,但其植被生态系统对气候变化敏感而脆弱。为了解气候变化背景下阿尔泰生态功能区植被生长状况,基于1986—2015年阿尔泰生态功能区7个气象站气温和降水量、植被覆盖以及植被类型数据,采用遥感技术和相关分析方法,研究阿尔泰生态功能区植被覆盖对气候变化的响应关系。结果表明:(1)1986—2015年阿尔泰生态功能区年平均气温整体呈现明显上升趋势,倾向率为0.34℃·(10 a)~(-1);年降水量整体呈波动循环上升趋势,倾向率为6.19 mm·(10 a)~(-1);年平均归一化差分植被指数(NDVI)值整体呈现缓慢下降趋势,倾向率较小,为-0.001 (10 a)~(-1);生长季NDVI呈明显上升趋势,倾向率为0.002 (10 a)~(-1)。(2)1986—2015年阿尔泰山生态功能区植被覆盖总体保持稳定,NDVI变化率为-0.001 (10 a)~(-1)～0.001 (10 a)~(-1)的区域面积占研究区总面积的60.4%;植被覆盖显著减少,即NDVI变化率-0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的3.1%,主要分布在西北阿尔泰山区;植被覆盖显著增加,即NDVI变化率0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的2.1%,主要分布在东南和中部地区。(3)1986—2015年阿尔泰生态功能区植被覆盖对降水量变化的响应大于气温变化。NDVI变化对气温和降水量变化存在一定滞后性现象,不同时段NDVI变化表现出不同的滞后期。     

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。     

基于MODIS遥感数据的鄱阳湖流域生态系统生产力变化研究

生态系统生产力包括总初级生产力(GrossPrimaryProductivity,GPP)和净初级生产力(NetPrimaryProductivity,NPP),是生态系统能量与物质循环的基础,是碳循环研究的重要组成部分,掌握气候变化背景下生态系统生产力的时空变化,对陆地碳循环具有重要意义。基于MODIS遥感产品(GPP、NPP和地表覆被)和地面气象观测数据(逐日降水、气温、辐射),采用线性拟合方法和偏相关系数法分析了2000—2014年鄱阳湖流域GPP和NPP的时空分布、变化特征及其与气象因子(降水量、气温、辐射)的相关关系。结果表明,(1)2000—2014年鄱阳湖流域GPP的平均年总量为221.4 Tg?a~(-1)(以C计,下同),GPP年总量最高值为2014年的238.7 Tg?a~(-1);NPP的平均年总量为97.6 Tg?a~(-1),NPP年总量最高值为2004年的112.3Tg?a~(-1)。(2)15年来,流域内GPP略有上升趋势,其中10%的地区增长速度超过了10g?m~(-2)?a~(-1);NPP略呈下降趋势,其中20%的地区下降速度超过了5g?m~(-2)?a~(-1)。(3)年降水量、年均温和年均辐射量均呈增加趋势,增加速率分别为4.2mm?a~(-1)、0.014℃?a~(-1)和0.003 9 MJ?m~(-2)?a~(-1)。(4)GPP、NPP与年降水量、年均温和辐射均呈正相关关系,其中,GPP和NPP与降水量和温度的相关性较强,而与辐射的相关性较弱。研究结果可为开展气候变化背景下鄱阳湖流域典型生态系统生产力影响评估提供理论支撑,也对该流域的生态环境保护具有一定的科学意义和应用价值。     

内蒙古兴安盟参考作物蒸散量时空变化及敏感性分析

为探讨气候变暖背景下内蒙古兴安盟参考作物蒸散量的变化特征及其对主要气象要素的敏感性,基于兴安盟8个气象观测站1973—2017年逐日气象观测数据,通过联合国粮食及农业组织推荐的Penman-Monteith公式,计算兴安盟地区1973—2017年生长季(4—9月)逐日参考作物蒸散量(ET_0),采用气候倾向率、累积距平、响应曲线和敏感系数等方法分析了该时段内ET_0及主要气象要素的变化特征,并探讨了ET_0对气温、平均风速、日照时数、平均水汽压的敏感性。结果表明:(1)兴安盟生长季平均气温、最高气温、最低气温呈显著上升趋势(P0. 01),平均风速呈下降趋势,日照时数和平均水汽压呈上升趋势,后3者变化趋势均未通过显著性检验。(2)近45 a来兴安盟生长季ET_0平均值为765. 9 mm,高值区主要分布在突泉县大部以及科右中旗中部,低值区主要分布在阿尔山市西北部。兴安盟生长季平均日参考蒸散量呈增加趋势,但增加趋势不显著,兴安盟1973—2017年生长季日平均ET_0的变化大致可划分为5个特征明显的阶段。(3)近45 a来,阿尔山、索伦、巴彦呼舒生长季平均日ET_0呈显著增加趋势(P0. 05),突泉变化趋势不明显,音德尔、乌兰浩特呈弱下降趋势。(4)兴安盟生长季ET_0对气温、平均风速、日照时数为正敏感,且对气温最敏感,其次是平均水汽压,对平均风速敏感性最低,仅对平均水汽压负敏感。(5)ET_0对气温、日照时数和平均水汽压的敏感区主要分布在兴安盟东部和南部地区,北部大部以及东南角为ET_0对平均风速敏感区。     

基于遥感和FORCCHN的中国森林生态系统NPP及生态服务功能评估

气候变化背景下定量评估中国森林生态系统净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)及生态服务功能,对于更好地理解全球变化背景下中国森林生态系统碳循环的演变规律以及正确评价森林在中国生态环境建设中的作用具有重要意义。以中国森林生态系统为研究对象,应用遥感数据和基于个体的中国森林生态系统碳收支模型FORCCHN,模拟了1981—2017年中国森林生态系统净初级生产力NPP,并对其固碳释氧生态服务功能进行了评估。结果表明,(1)1981—2017年期间,中国森林生态系统单位面积NPP量和NPP总量年际变化呈现较为明显的增长趋势。其中,NPP总量在2.02~2.53 Pg·a~(-1)之间波动,平均为2.36 Pg·a~(-1),最大值出现在2004年,最小值出现在2010年。(2)NPP年代际增长十分明显,其中,21世纪00年代和21世纪10年代之间的增加幅度最大。(3)NPP空间分布的基本特点是南高北低,且近36年各地森林生态系统单位面积NPP增加量差异显著,其中,西南林区单位面积NPP量增幅最为明显,最大增幅超过666.7 g·m~(-2)·a~(-1);东南林区单位面积NPP量增幅也很明显,最大增幅超过444.4 g·m~(-2)·a~(-1)。(4)近36年来,中国森林生态系统固碳价值和释放氧气价值均呈波动增加趋势,固碳释氧总价值140 883.3×10~9 yuan,且释放氧气价值为固碳价值的2.82倍。     

横断山区干旱河谷气候变化趋势研究

利用横断山区干旱河谷内20个典型气象台站的长时序逐月气温、降水、相对湿度、日照时间、极端最高气温和极端最低气温等数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验以及集中度和集中期等分析方法,研究了横断山区干旱河谷的气候变化趋势.结果表明：（1）全球变化背景下,横断山区干旱河谷平均气温总体呈现升高趋势,升幅为0.11℃·（10 a）-1,较整个横断山区的0.15℃·（10 a）-1略低,冬季升温幅度高于其他季节;（2）金沙江下游的元谋、东川和巧家段河谷呈现持续降温趋势,特别是春季降温较为明显;（3）横断山区干旱河谷降水量呈微弱减少趋势,为-1.48 mm·（10 a）-1,这主要是由于夏季降水减少量超过其他季节降水增加量所致;（4）多数河谷站点年降水量的集中度呈微弱下降趋势,而集中期则有所提前,但不明显;（5）干旱河谷相对湿度和日照时间在近几十年间均呈现减少趋势,相对湿度每10 a约减少0.16百分点,而日照时间则平均每10a减少24.26 h.     

气象水文因子对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的影响

利用呼伦湖湿地50年的气象资料、水文资料和生态环境监测资料,采用迈阿密模型及回归统计分析方法,分析了气象水文因子对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的影响,结果表明,①50年来该湿地植物气候生产潜力变化趋势总体为下降趋势,减少的气候倾向率为每10年157.7 kg·km-2,峰值时段为1970—1990年,两个谷值时段为1961—1969年、1991—2010年,最大值和最小值与降水量出现的最多值和最少值一一对应。②在15个气象水文因子中有年降水量、年蒸散量、生长季径流量、春季大风日数、水位、春季平均风速、年大风日数、水域面积8个因子达到显著性检验（P〈0.150～0.001）,上述8个因子的排序也是与湿地区域植物气候生产潜力相关程度由大到小的排序。综述表明,呼伦湖湿地区域呈暖干化趋势,并且干旱灾害比较严重,是限制气候生产潜力的重要原因。③气象水文因子协同作用对该湿地区域植物气候生产潜力的影响较大,复相关系数为-0.997,年蒸散量与年平均气温、年降水量、生长季径流量和水位因子对湿地区域植物气候生产潜力的贡献相反,随其减少或增加,湿地区域植物气候生产潜力变化率增加或减少149.7 kg·hm-2。可以看出,该湿地气象水文因子的匹配并不理想,暖干化趋势依然是制约该区光能利用率低下的重要原因。④该湿地区域植物现实的生产力远未达到气候生产潜力,约有近60%的潜力可以开发;光能利用率较小的主要原因：一是现有的生态保护、修复技术及管理水平还比较落后,二是该区域暖干化趋势显著;而提高气候资源利用率的有效途径是加大保护生态环境力度和积极实施人工增雨、节水灌溉工程。     

江苏省植被NPP时空特征及气候因素的影响

利用2000—2006年的EOS/MODIS卫星遥感资料,对江苏省植被净初级生产力（NPP）时空特征及气候变化对其影响进行分析。在ArcGIS软件中,建立线性回归方程获得NPP的变化斜率,分析7 a间各像元NPP的空间变化趋势。计算各像元的NPP数值与气候要素的线性相关系数,为定量阐述气候变化对植被生长的影响提供依据。结果表明,江苏省植被NPP 7 a平均值为506.6 g.m-2.a-1（以C计）,比全国同期NPP数值高出约40%。NPP表现出明显的年际变化,2004年植被年均NPP最大为530.6 g.m-2.a-1（以C计）,2000年最小,为481.1 g.m-2.a-1（以C计）。空间分布上NPP表现为东南高于西北,沿海高于内陆。2000—2006年江苏省有76%的区域植被NPP表现为显著增加,仅江苏南部少数区域表现出减少的趋势。除苏南少数区域外,气候因素控制着NPP的时空变化规律。其中气温的升高和太阳辐射的增加促进NPP提高,而降水量的增加引起NPP的降低。     

CO_2倍增和气候变化对北京山区栓皮栎林NPP影响研究

应用生物地球化学过程模型BIOME-BGC估算了1977—1992年北京妙峰山栓皮栎（Quercus variabilis）林的净第一性生产力（NPP）,并分析气候对NPP年际变化的影响以及未来气候变化情景下对NPP的影响。结果表明：1977—1992年15年间栓皮栎的NPP（以C计）平均值为340.17g·m-2·a-1,NPP（以C计）变化在143.56～431.56g·m-2·a-1之间,并无明显的整体变化趋势,但表现出明显的年际变化,年际变动率达18%。在这段时间内降水量成为控制栓皮栎林NPP年际变化的主要气候因子。通过设置18种不同未来气候方案进行栓皮栎林NPP模拟表明,CO2浓度加倍会降低栓皮栎林的NPP但降低幅度较小。在CO2浓度不变的情况下,温度升高2.0℃和降水的协同增加以及单个因子的增加都有利于NPP的积累,但协同增加不如单个因子的增加对NPP的积累效应明显;在CO2和气候同时改变的情况下,CO2浓度加倍、温度升高2.0℃和降水的协同增加有利于NPP的积累且协同增加比单个因子的增加对NPP的积累效应明显,但各因子之间交互作用较弱。     

近53年黄河流域降水时空分布特征

利用黄河流域76个气象台站近53 a（1960-2012）的逐日降水资料,采用国际上通用的极端降水事件指数,应用一元线性回归法、移动平均法和径向基函数空间插值法,研究了黄河流域极端降水指数时空变化特征。结果表明：（1）时间上,黄河流域年平均降水量在过去53 a下降趋势较为显著,降水倾向率为-7.2 mm/10a;极端降水量变化趋势表现较为稳定,极端降水倾向率为-0.64 mm/10a,呈不断降低趋势;极端降水强度倾向率为-0.078 mm/10a,呈不断下降趋势;极端降水比率总体表现为微弱增长趋势,倾向率为0.49 mm/10a。（2）空间上,降水量空间分布具有明显的差异性,由北至南呈阶梯式逐渐增多趋势,其中降水量最少的地区是以银川为代表的周边区域,最多的地区为黄河流域南部区域;极端降水量从北至南也具有逐渐增多态势,与降水量具有相似的空间分布特点,且极端降水量越多的地区降水总量也相对较多;极端降水强度表现出由流域西部向东部逐渐增多的趋势,西部最低值为不到20 mm/d,逐渐向东过渡到最大值为76 mm/d;极端降水比率的分布呈由北向南逐渐递减的特点,并且出现了以银川为中心的极大值和以西安为中心的极小值分布格局。     

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。     

黄河上游沉积物对磷酸盐的吸附动力学研究

研究了黄河上游10个不同表层沉积物在黄河水体中对磷酸盐（P）的吸附动力学及其影响因素和吸附机理。结果表明：不同黄河沉积物对P的吸附能力各不相同,但吸附量随时间的变化具有相同的趋势,吸附速率均在前8 h内较快,以后逐渐趋缓,在48 h时基本达到吸附平衡。不同黄河沉积物对P的吸附量均随P初始质量浓度的增加而增大,随沉积物质量浓度增大而减小,且也受水体pH值的影响,在pH为6.0~9.0范围内吸附量比较大。不同沉积物在不同P起始质量浓度下对P的吸附动力学均符合Lagergren二级吸附动力学模型及Weber–Morris扩散方程,求得二级吸附速率常数和扩散速率常数分别在10.85~229.29 g.mg-1.h-1和0.7×10-3~5.2×10-3 mg.g-1？h-1/2）之间,吸附过程由P在沉积物内的扩散控制。