长江下游地区过去300年的气候变化

采用重建的合肥年冬季温度序列和降水序列分析了长江下游地区过去300年的气候变化。在温度序列中，18世纪的大部分，19世纪中期和20世纪的温度较为温暖，最暖的十年出现于1990s，而最冷的年代为1870s，该温度序列与邻近其它地区重建的温度序列具有很好的一致性。降水序列显示年至多年尺度的气候波动，湿期发生于1730s-1760s，1844-1854年，1866-1910年，而干期出现于1806-1825年，1855-1867年，以及20世纪的大部分。温度和降水间的关系表明，在年至十年尺度上，该地区气候变化主要以暖干或冷湿为主。     

我国城市化过程中水土资源利用问题的认识——以长江下游地区若干城市地区为例

改革开放以来,我国城市化过程出现快速发展时期,特别是长江下游地区(长江三角洲及其周边地区),由于人口与产业不断集聚,重大基础设施项目投资加大,道路网密度增加,开发区扩大,使得城市空间迭加扩展,造成了严重的水土资源利用失衡,生态环境日趋恶化,使本地区城市发展出现了许多新问题.以长江下游地区为例,对本区城市化过程中有关水土资源环境恶化、水污染增加、土地资源流失,以及城镇化速度过快的情况,作了深入分析论证,同时对长江下游地区水土资源合理开发利用与保护提出了新的思维、新的方法措施,特别是对如何加强长三角地区水质环境的整治提出了4点切实可行的办法与措施,为本地区的经济发展与生态安全提供科学依据.     

2003~2010年长江下游两江段鱼类群落结构特征的年际变动

根据2003年3月~2010年3月长江下游安庆和常熟江段的定置网调查结果,应用多元统计分析方法对两江段鱼类群落结构的年际变化特征进行了描述分析。研究期内,安庆和常熟江段共出现鱼类67种,隶属12目22科50属。其中,安庆江段有50种,隶属6目11科34属,常熟江段有52种,隶属12目21科44属,两江段均是鲤形目的物种数占绝对优势。安庆江段共出现9种优势种,出现次数最多的优势种为鲫和瓦氏黄颡鱼,都是5次,出现次数最少的优势种为、黄尾鲴、鳜,都是1次;常熟江段共出现11种优势种,每年都出现的优势种有鳊、鲢和鲫,仅一年为优势种的有铜鱼、鲤和贝氏。Simper分析表明安庆江段群落组成平均相似度为61.47%,常熟江段群落组成平均相似度为73.36%,安庆和常熟江段平均相异度为76.84%,应用相似性分析检验得出安庆和常熟江段群落组成差异极显著。     

长江下游中华绒螯蟹成蟹资源现状(2007~2011年)

根据2007~2011年在长江安徽段和江苏段的中华绒螯蟹成蟹汛期调查结果,研究了长江下游中华绒螯蟹的资源变动特征。中华绒螯蟹平均体重在空间分布上基本呈现由上游至下游逐步下降的趋势,在时间上各江段变动规律各有不同,最大平均体重出现于2010年的安庆江段,为0.25kg;最小平均体重出现于2008年的靖江江段,为0.05kg。安徽段总捕捞量为9.07~30.44t,汛末瞬时资源量为3.01~6.07t,总资源量为12.09~36.50t;江苏段总捕捞量为6.76~48.28t,汛末瞬时资源量为2.85~10.19t,总资源量为9.88~55.92t。近5a长江下游中华绒螯蟹汛期捕捞强度为0.75~0.86,捕捞压力处于高位,加之长江下游中华绒螯蟹幼蟹、蟹苗捕捞作业逐步恢复,中华绒螯蟹资源仍面临着严峻的问题。为促进中华绒螯蟹资源的可持续利用,建议全江禁捕,建立中华绒螯蟹保护区,加大增殖放流力度、加强科学研究及渔政管理。     

2003~2009年鄱阳湖流域土壤水分时空变化特征及影响因素

鄱阳湖流域水文过程是区域研究的热点问题,但相对于其它水文要素而言,土壤水分的时空分布特征及其影响因素尚缺乏系统研究,成为流域水文过程研究不确定性的主要来源之一。采用AMSR E土壤水分数据,从流域、子流域及地表覆被等不同的空间尺度,阐明了鄱阳湖流域2003～2009年土壤水分的年际与年内变化特征,并分析其影响因素。研究表明：在流域尺度上,土壤水分总体呈现中心低、周边高的“漏斗式”空间分布形态,但夏、秋季节空间差异性减弱,年际土壤水分呈现较强的下降趋势,其中以湖区下降速度最大;在地表覆被尺度上,林地土壤水分最高、年际下降速度最低,表明其在年际尺度上对干旱具有较强的调节作用,不同地表覆被类型的土壤水分年内差异较明显,但在6、7及10月差异较小,地表覆被对土壤水分的调节作用减弱;在影响因素方面,降水是土壤水分的主要影响因素,气温、灌溉等则一定程度上影响了土壤水分的变化特征。研究结果不仅有利于加强对流域水文过程的理解与认识,同时可为水资源管理及防旱抗旱等提供科学的辅助依据     

1961～2010年江浙沪地区夏季高温热浪时空变化特征

利用我国江浙沪地区26个气象站1961～2010年夏季(6～8月)逐日最高气温资料,选择导致死亡率突然增加而确定的高温热浪指标,研究了江浙沪地区高温热浪日数、频次和强度的时空分布特征.结果表明江浙沪地区是高温热浪天气的高发区,高温热浪天气存在显著的地理差异.江浙沪地区平均高温热浪日数、频次和强度随时间的变化趋势极为相似:20世纪60年代至80年代前期呈现减少(弱)趋势,80年代后期呈现增多(强)趋势.总体上看,江浙沪地区受高温热浪袭击时间越来越长,频率越来越高.近50a江浙沪地区夏季高温热浪天气呈南转的趋势.高温热浪天气受全球变暖与城市热岛效应的共同影响而逐渐加剧.     

1961~2010年中国大尺度区域暴雨时空分布特征研究

长时间大范围的区域暴雨作为一种极端天气气候事件,是人民生产生活的一大威胁,已成为社会和学界的关注焦点之一,亟需研究中国长时间序列区域暴雨的时空演变特征。通过定义的区域暴雨事件,选取持续天数、影响站点数、最大日降雨量和最大累积降雨量4项指标,统计分析了1961~2010年中国区域暴雨的时空变化格局。结果表明：在空间格局上,1961~2010年中国区域暴雨主要分布在黑龙江漠河至云南腾冲一线以东的东部沿海季风区,而西北内陆则无区域暴雨发生;在省际分布上,多集中发生在以广东为首的东部沿海省市;在时间序列上,中国区域暴雨存在准10a（6.5a和13a）的周期振荡,以1997年前后年份发生次数较多,年内多集中在5~9月,且4项指标均在6月份达到最高。     

汉江流域1960~2014年降雨极值时空变化特征

深入研究降雨极值的时空变化规律和特点,有助于提高应对极端灾害的能力。通过构建PDS/GP模型,并引入降雨极值变化指标,结合统计检验分析汉江流域15个气象站点1960~2014年春、夏、秋季以及全年月降雨超定量系列的年际变化特征;利用复杂网络理论的聚类系数和节点度,结合各站点在典型年份春、夏和秋季的降雨极值变化指标,分析月降雨极值的空间分布特征。分析结果表明：从时间上看,汉江流域月降雨极值年际变化的季节性差异较大,近55 a没有明显的一致性变化趋势。受季风气候影响,夏季的月降雨极值年际变化与春、秋季相反,而秋季的变异指标年际波动最大。从空间上看,受季风气候、下垫面条件和人类活动等多种因素的综合作用,中下游月降雨极值变化的差异性要高于上游。随着相关阈值的增大,流域站网总体关联度有所降低。相同阈值下的结果表明空间上相邻的站点其关联性差异较大,部分相距较远的站点具有更大的关联性,分析结果可为降雨极值的空间插值提供参考。     

基于地面监测数据的2013~2015年长三角地区PM2.5时空特征

近年来,长三角地区灰霾天气持续增多,空气细颗粒物污染问题日益突出。基于2013年1月至2015年5月长三角地区及周边缓冲区内共214个空气质量监测站点PM_2.5逐时监测数据,运用普通克里金插值方法,从年、季、月尺度上分析了PM_2.5的空间分布格局和时间动态变化。结果表明:(1)2 a来,长三角地区PM_2.5浓度空间分布明显呈现整体北部高南部低,局部地区略有突出的分布特征;长三角地区PM_2.5浓度年均值为57.08μg/m³;其中,江苏省PM_2.5的年均值为三省市最高,为65.84μg/m³;其次为上海市,年均值为53.87μg/m³;浙江省PM_2.5的年均值较小,为51.53μg/m³。(2)从季节尺度分析,长三角地区PM_2.5浓度变化表现出冬春季高,夏秋季低的变化趋势;这与区域内冬季风向来源、降水稀少、气象扩散条件差有着密切的关系; (3)长三角地区月浓度变化大致呈U形分布; 12月份PM_2.5浓度最高; 3月份以后, PM_2.5浓度开始呈逐步下降趋势;在5~9月份,区域PM_2.5处于"U"字的谷底,其中6月份夏收时期秸秆焚烧、气象等因素导致PM_2.5浓度有略微升高;进入10月份后迅速攀升,且11、12月份呈现持续升高态势。     

环洱海地区气候变化特征研究

环洱海地区是云南省具有高原湖泊生态脆弱区、民族文化多元融合区和乡村经济发展活跃区等多重叠合特征的典型区域,是全球气候变化影响的敏感区和脆弱区。以环洱海地区1951~2014年6个基本站点的逐年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、降水量、最大日降水量和日降水量≥0.1 mm日数资料为基础。采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,研究了环洱海地区气候变化规律。结果发现:自1951年以来,环洱海地区年均气温和极端最低气温呈现出升高的趋势,而极端最高气温则呈现降低的趋势,变化速率分别为0.07℃/10 a、0.03℃/10 a和–0.14℃/10 a,对于年降水量、最大日降水量和降水日数而言,三者均为减少趋势,速率分别为–12.85 mm/10 a、–1.09mm/10 a和–1.73 d/10 a;环洱海地区年均气温、极端最高和极端最低气温均没有发生突变,年降水量和降水日数在2010年发生了一次减少突变,而最大日降水量则没有检测到突变的年份;环洱海地区年平均气温和年降水量在长时间尺度上的周期性变化最为显著,分别存在30 a和33 a左右的周期变化,并贯穿整个研究时段,而短时间尺度上的周期变化局域性特征突出;从未来演变趋势来看,年平均气温和极端最低气温将维持升温趋势,而极端最高气温则将持续降低趋势,年降水量继续减少的趋势未来将会逆转,但最大日降水量和降水日数两者将持续减少的概率更大。     

长江中下游极端降水时空演变特征研究

以长江中下游为研究对象,基于131个气象站点1961～2017年的逐日降水资料,选取9种极端降水指数,利用Mann-Kendall趋势分析和交叉小波变换深入研究了长江中下游流域极端降水时空分布特征及其与太阳黑子和大气环流异常因子之间的关系.研究结果表明:(1)1961～2017年间,长江中下游流域极端降水指数除持续干燥指数(CWD)和持续湿润指数(CDD)外,其余7种降水指数均呈现上升趋势,其中年降水总量(PRCPTOT)达16.59 mm/10年;(2)除CDD、CWD外,其余极端降水指数均呈现由流域东南部向三面递减的半环状变化趋势,多数极端降水指数在洞庭湖流域、长江下游及太湖流域上升趋势显著;(3)设计重现期为50年时,除CDD、CWD外,其余极端降水指数空间分布由东南部向西北部递减,两处异常分布可能与地形因素有关;(4)太阳黑子和大气环流异常因子对极端降水的变化有较强的影响,其中太阳黑子的影响最大,EN-SO次之,PDO最弱.该研究结果可为极端降水事件驱动力的深入探究奠定基础,进而为防灾减灾工作提供依据和支撑.     

城市化进程对长江下游平原河网水系格局演变的影响

以长江下游典型平原河网地区苏州市为例,基于1970s、1990s、2010s的遥感影像以及1960s、1980s、2010s水系数据,构建水系结构参数指标,重点探讨不同城市扩张方式对不同等级水系的干扰程度,以揭示城市空间扩展与水系结构演变的关系。结果表明:(1)城市扩展具有阶段性、趋向性,且受到自然环境和社会经济的影响与制约。(2)河网水系的改造和演化在不同城市化进程下表现出区域差异:近年来快速城市化区域的河网密度、水面率等水系结构指标变幅较大;80年代城市化区域变幅次之;进入高度城市化阶段的老城区,变化最小且稍有增加,其中近50年来河网密度在上述3个区域总体变幅为-21.06%、-16.23%以及1.88%。(3)河流结构发育受城市化进程显著影响,自然状态下河流长度与面积之比较大,河流结构更为稳定,而进入城市化阶段后,河流结构稳定性随之降低。该研究为城市化地区河流水系保护、城市规划及防洪减灾提供参考与理论支撑。     

长江上游流域水位长期变化特征分析

长江上游地区的水能资源对于我国能源发展具有重要意义,研究长江上游水文的周期和突变规律,可以提前预防旱涝灾害给农业带来的损失.利用线性回归方法对长江上游清溪场水文站的水位资料进行插补延长,然后用小波分析方法和Mann-Kendall方法对三峡大坝蓄水前的1890～2002年旱季1～3月份和雨季6～8月份的水位序列的周期性、阶段性和突变特征进行了比较分析.结果 表明:(1)旱季水位在1890～ 1940年偏高,1940～2002年偏低;雨季水位在1965年以后持续偏低.(2)清溪场水文站旱季的水位存在5～8年的年际变化主周期,其中1900～1950年间5～8年的周期变化是显著的;清溪场水文站雨季水位的主周期为35年左右的年代际变化周期,1940～1960年存在8年左右的年际变化显著周期.(3)旱季水位在1933年发生突变,1933年以后水位由高向低转变,1940年以后水位持续偏低;雨季水位在1957年以后水位由高变低,1965年水位下降趋势加大,到1993年雨季水位显著降低,1997年以后雨季水位有升高的趋势.(4)长江上游流域面雨量与清溪场水位变化趋势相一致,明清小冰期东亚夏季风偏弱长江上游气候偏湿润水位整体较高,20世纪30年代、40年代全球气候相对变暖而东亚夏季风偏强,导致雨带偏北,长江上游气候转而偏干水位整体偏低.     

汛末长江中下游主要营养盐输送特征及支流水系贡献

为分析长江中下游氮、磷、硅等营养盐的输送特征及洞庭湖、汉江、鄱阳湖对干流营养盐输送的贡献,于2020年9月自三峡坝前至河口及洞庭湖、汉江、鄱阳湖长江入汇口沿程采集水样,测定氮、磷、硅等营养盐浓度并分析沿程变化趋势,计算总氮、总磷和溶解硅通量及主要支流贡献。结果表明：长江中下游总氮浓度沿程下降,在1.23～2.32 mg/L间波动,溶解态占比超过95%;总磷浓度沿程上升,在0.01～0.08 mg/L间波动,以颗粒态为主;溶解硅浓度在汉口断面突增,三峡坝前-汉口江段均值为5.52 mg/L,汉口-河口江段均值升高为10.8 mg/L。总氮、总磷、溶解硅通量均沿程明显上升。洞庭湖、汉江及鄱阳湖对干流营养盐输送贡献较大,其中洞庭湖对总氮、总磷、溶解硅输送通量的贡献分别达到163.2%、67.9%、23.6%,但其汇入后干流水质类别未发生明显变化。洞庭湖、汉江及鄱阳湖汇入后干流水体综合营养状态指数波动范围在-12.72%至7.85%。本研究有助于了解长江中下游营养状态及支流湖泊对干流的贡献,为中下游水环境管理提供科学依据。     

长江经济带城市土地开发强度时空格局特征及溢出效应研究

从空间效应视角下分析城市土地开发强度为优化城市土地资源开发利用提供参考.基于2003～ 2017年长江经济带108座城市空间面板数据,综合应用核密度估计和空间自相关方法对长江经济带城市土地开发强度时空格局特征进行刻画和识别,通过构建经济地理空间权重矩阵,借助空间面板杜宾模型及其偏微分分解方法对长江经济带城市土地开发强度空间溢出效应进行分析.研究表明:(1)长江经济带城市土地开发强度呈现持续上升特征,城际差异呈现持续扩大化特征,并伴随着极化现象.(2)长江经济带城市土地开发强度在空间分布上并非随机状态,而是存在显著的正向全局空间自相关性,局域空间格局以HH和LL为主,以LH和HL为辅.(3)长江经济带城市土地开发强度存在显著正向空间溢出效应,本地城市土地开发强度会带动邻近城市土地开发强度.(4)经济发展、人口城镇化、第二产业、城市交通和房地产投资对本地城市具有正向直接效应;经济发展、人口城镇化、第二产业对邻近城市具有负向溢出效应,城市交通对邻近城市具有正向溢出效应.据此,城市土地资源开发利用中需要考虑城际之间空间溢出效应,发挥城际之间合作联动作用.     

长江中下游流域降水分区及其气象干旱时间变化特征

基于1961~2015年逐月降水格点数据,首先通过系统聚类法对长江中下游流域进行降水分区,然后以标准化降水指数为指标,结合小波分析方法,探讨了长江中下游流域各亚区气象干旱的时间演变规律及周期变化特征。结果表明：（1）空间上,可将长江中下游流域分为6个降水亚区,即：大巴山地农业区（Ⅰ）、湘鄂贵渝山地农业区（Ⅱ）、鄂中东平原农业区（Ⅲ）、湘赣平原丘陵农业区（Ⅳ）、鄱阳湖平原农业区（Ⅴ）和长江三角洲平原农业区（Ⅵ）。（2）不同降水亚区干湿事件交替过程存在差异,Ⅵ区与其它亚区差异较大,Ⅱ区、Ⅳ区和Ⅴ区的干湿事件具有相似的时间演变模式;除Ⅵ区外,2000年后其它降水亚区干旱发生频率增加明显。（3）不同降水亚区气象干旱的第一主周期存在差异,北部（Ⅰ区、Ⅲ区、Ⅵ区）和南部（Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅴ区）具有明显的区域分化特征,但各气候亚区大都显示出3.5年左右的显著周期。研究结果可为长江中下游流域各亚区气象干旱驱动因素的解释、干旱监测计划的制定、水资源的管理和旱灾的防治提供参考依据。     

长江中下游地区畜禽承载力评估与预警分析

为评估长江中下游地区畜禽养殖的环境风险和承载潜力,以《畜禽养殖业产污系数与排污系数手册》和《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》中的相关参数为基础,采用2016年的统计数据,测算了长江中下游地区的畜禽粪便总量、耕地畜禽粪污氮磷负荷和耕地畜禽养殖环境容量。结果表明：（1）2015年长江中下游地区畜禽粪便总量为44 784.09万t,单位耕地畜禽粪污氮、磷负荷分别为71.18、12.71 kg/hm2,畜禽养殖环境容量76 561.60万头猪当量（N）、106 208.50万头猪当量（P）,环境风险指数为0.68（N）、0.84（P）,养殖风险中等,具有一定发展潜力,增量规模分别为实际养殖总量的47%（N）、19%（P）;（2）分省域来看,畜禽粪便资源丰富程度由高到低依次为湖南、湖北、安徽、江西、江苏、浙江和上海;耕地氮负荷由大到小依次为湖南、湖北、江西、安徽、江苏、上海和浙江;耕地磷负荷由大到小依次为湖南、湖北、江西、江苏、安徽、上海和浙江;上海、江苏、浙江、安徽、湖北和湖南畜禽养殖环境风险中等,具有发展潜力,可适当增加养殖数量;江西畜禽养殖环境风险较严重,不具有发展潜力,需要进行总量控制;（3）分市域来看,约59%的市畜禽养殖环境风险中等,约28%的市畜禽养殖环境风险较严重,约10%的市畜禽养殖环境风险较小,仅3%的市畜禽养殖环境风险严重。需按照重点调控区、约束发展区、适度发展区、潜力增长区和重点发展区进行优化,并根据区域种植业结构进行动态调整。     

近60年来气候变化和人类活动对长江中下游水文情势影响定量评价

为了定量评价长江中下游近60年来水文情势变化,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验法对长江中下游宜昌、汉口和大通3个水文站1954～2016年径流量进行趋势和突变检验,采用累积量斜率变化率法,定量评估长江中下游气候变化和人类活动对径流量变化的影响,并运用RVA法对径流量突变前后32个水文指标改变度进行定量评价.研究结果表明:(1)长江中下游宜昌站和汉口站年径流量呈减少趋势,大通站年径流量总体呈增加趋势,总体变化趋势不显著,径流突变点分别发生在2002、2005和2006年,总体上与三峡水库蓄水时间相符;(2)三峡水库蓄水主要影响长江中下游径流年内变化,尤其是对年极值影响最大,且随着距离水库的增加,影响减弱;(3)宜昌、汉口和大通水文站水文改变度分别为55％、46％和32％,长江中下游河流水文情势总体上属于中高度改变;(4)气候变化占对中下游径流量改变贡献程度的70％左右,人类用水以及水库蓄水等人类活动贡献程度约占30％,气候变化是导致长江中下游年径流量发生改变的主导因素.     

长江中游地区贫困村空间分异研究

以长江中游地区的湖北省、湖南省以及江西省在十三五规划当中所涉及的贫困村为研究对象，采用核密度分析、最近邻指数以及空间自相关等空间统计法，对贫困村的数量、空间分布密度及模式、垂直梯度分异等特征进行了分析。结果表明：（1）长江中游地区贫困村省际分布有所不同。数量上湖南省>湖北省>江西省，并且同时存在典型的“平原型”贫困村和“山区型”贫困村，且在省域、国贫县、省贫县、非贫县、城市圈等多级尺度下的数量特征不同；（2）在城市群或者城市圈内，贫困村分布呈现低值集聚，而省域交界处的山区多为贫困村分布的高值集聚区；在巫山、雪峰山和武陵山的贫困连片分布区，贫困村多呈均匀型分布；在江汉平原地区，出现显著的集聚型分布；（3）贫困村的垂直空间分异显著。贫困村主要分布在海拔<200 m的平原地区，随着海拔的升高，数量不断减少。研究有利于更好地认知和理解长江中游地区的贫困村空间格局，实施更为科学的“精准扶贫”战略。     

夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响

夏季南亚高压对我国长江中下游旱涝分布有重要影响,为深入认识长江中下游夏季降水年代际演变规律和机理,提高其短期气候预测水平,利用1960~2015年NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站降水资料,分析夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响。结果表明：夏季南亚高压强度、面积、南界、东伸脊点、西伸脊点和脊线均存在显著的年代际变化,长江中下游夏季降水也有明显年代际转折,南亚高压脊线与长江中下游夏季降水相关最好,呈显著负相关。夏季南亚高压脊线年代际偏南期,南亚高压偏大偏强,长江中下游高层气流强,且形成发散;副高增强西伸,印度有稳定低压存在,长江中下游处于副高西北侧和西风槽前,盛行西南风,与北方来的偏西气流汇合;低层风场有明显切变和辐合,从孟湾、南海输送来的水汽在长江中下游辐合上升,导致降水偏多。1990s初至2000s初,夏季南亚高压年代际减弱西撤,副高减弱东撤,但由于两个高压减弱程度较小,长江中下游夏季降水仍偏多。