近50 a来海南岛不同气候区气候变化特征研究

利用均匀分布在海南岛的7个国家标准气象站1959-2008年温度和降水资料以及海南岛气候区划成果,研究海南岛近50 a来不同气候区的气候变化特征,结果显示:近50 a来海南岛各气候区的温度总体呈上升趋势,并以东北区及西南区温度上升最为明显,其次是中部山区、东南区和西北区。在年际尺度上,不同温度指标的增幅大小排列为:年平均最低温度(T_min)>年平均温度(T_mean)>年平均最高温度(T_max)。在季节尺度上为:秋季和冬季>春季和夏季。不同气候区各季节的增温幅度地区间差异与年际尺度相似。各气候区的年平均温度都有突变发生。其中,西南区的突变时间为1972-1974年,西北区为1979年,东北区为1987年,东南区为1985-1990年,中部山区为1990年。各气候区累年平均降水量差异较大,以中部山区降水最为丰沛,西南区相对较少;各气候区在年际尺度上的降水波动较大,除西南区外,年降水量距平都未通过P<0.05的显著性检验。干季和湿季的降水量对年降水总量的贡献率以湿季最大,为80%,干季较小,为20%;干季多小雨,湿季多大雨。在干季,中部山区降水的贡献率最大,其他气候区相对较小,而湿季却相反。各气候区大雨和暴雨的降水量约占年降水总量的50%;西南区为大暴雨及特大暴雨多发地区。     

中国雨水化学组成及其来源的研究进展

对近年来我国雨水的化学组成、同位素组成、pH值等数据进行了搜集,总结了我国酸雨的地理分布情况,并通过数理统计学和化学计量学对搜集的数据进行了对比分析,从而对雨水的离子来源进行了解析。最后,就全面认识我国酸雨特征提出了建议。     

大气降水中重金属的研究

人为源和自然源释放到大气中的重金属污染物,在大气降水作用下降落到地面,继而被土壤、水体或者浮游生物吸收,在生物链中富集,严重影响生态环境和人类健康。通过收集与整理国内外大气降水中重金属研究的相关文献资料,系统解析了大气降水中重金属的检测方法、基本化学特征及其对地表水、地下水、海洋生态系统以及土壤环境的影响,在此基础上指出了该领域研究的重点为大气降水对重金属元素在水圈、大气圈、岩石圈和生物圈中迁移规律的影响形式、影响程度和影响范围以及和其他元素相互作用的机理。     

1960—2017年黄土高原极端降水的时空演化及其对环流变化的响应

基于1960—2017年黄土高原47个气象站逐日降水量数据,对黄土高原极端降水量、极端降水日数和极端降水强度的时空演化特征进行了分析。结果显示：（1）黄土高原极端降水时空分布存在明显异质性。极端降水事件在全年发生频率不高（13.2%—46.1%）,但对年降水量贡献突出（50.4%—91.4%）。（2）1960—2017年黄土高原极端降水量和降水日数出现下降,但极端降水强度上升。在黄土高原干旱化的同时,极端降水在全年降水中的占比有升高趋势。作为黄土高原土壤侵蚀的主要驱动力,愈发增强的极端降水将会给该地区水土保持和地质灾害防治工作带来严峻挑战。（3）极端降水特征EOF分解第一模态反映了黄土高原极端降水的一致性变化,其空间分布特征可能受到了当地水汽条件及大气层结稳定度等大气动力效应的影响。第二模态反映了黄土高原极端降水的差异性变化,极端降水量和极端降水日数均大致以临夏—太原一线呈反相位变化,这种分布模式可能和地形因素密切相关。（4）黄土高原极端降水特征的年际变化受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）活动的显著影响,厄尔尼诺年极端降水量偏低、日数偏少,拉尼娜年反之。     

基于同位素证据的夏季风水汽影响区域分界

以影响我国大陆干湿状况的孟加拉湾和南海两股水汽的疑似交界影响区域之一的云南省、广西壮族自治区为研究区,借助稳定性同位素质谱仪MAT253测定2014年16个点、239个有效样本的雨季大气降水的氢氧稳定同位素组成,完成了基于GIS平台的δD、δ18O空间格局分析,实现了中国夏季风西南水汽和东南水汽的交互区域界定。主要研究结果有三点:(1)2014年雨季及6月中下旬一次降水过程δD和δ18O空间变化格局基本一致,因为夏季风大气降水δD和δ18O均沿水汽输送路径不断衰减;(2)大气降水氢氧稳定同位素空间分布主要受降雨量效应和大陆效应的影响,哀牢山高大地形阻隔及云南高原正地形水汽截留作用可能是其数值发生突变的主要原因;(3)2014年夏季的西南水汽在越过哀牢山后与东南水汽在红河、个旧、蒙自附近交互影响使δD和δ18O发生显著变化,6月中下旬一次降水过程中的氢氧同位素数值在红河、个旧附近达到最低,两者互为验证红河、个旧应该是西南水汽和东南水汽影响区域分界。     

鄂南棕红壤区不同植茶年限茶园CH4通量特征

于2014年3月—2015年12月,采用静态箱-气相色谱法测定了鄂南棕红壤丘陵区茶园和樟树林地土壤CH_4通量,研究了不同植茶年限茶园及临近林地土壤CH_4通量特征.结果表明,不同植茶年限对茶园土壤CH_4通量有显著影响,中、低龄茶园土壤CH_4以排放为主,植茶20 a和植茶8 a茶园土壤CH_4累积排放量分别为0.26和0.27 kg·hm~(-2),高龄茶园和对照林地土壤CH_4以吸收为主,植茶50 a茶园和林地土壤CH_4累积吸收量分别为0.39和1.95 kg·hm~(-2).降雨促进了鄂南棕红壤丘陵区茶园和林地土壤CH_4排放,除了植茶8 a茶园外,高、中龄茶园和樟树林地土壤CH_4通量均与7 d累积降雨量呈显著的正相关关系.施肥造成了茶园土壤CH_4排放量增加,同时土壤中矿质氮类型对该地区茶园和林地土壤CH_4通量有不同影响,CH_4排放通量与土壤硝态氮含量呈显著正相关关系,而与铵态氮含量相关关系不显著.研究表明,降雨量是影响鄂南红壤丘陵区茶园和林地土壤甲烷通量的主要因素;随着茶园种植年限的延长,土壤CH_4排放通量呈降低的趋势,高龄茶园土壤为大气CH_4汇.     

降水对沣河水质和水体微生物的影响

沣河作为重要的饮用水源地,其水质条件问题一直受到关注,除了通过化学方法探究沣河水体的污染状况外.微生物的群落结构等信息也能在一定程度上反映水体污染情况,并且通过了解微生物群落结构随水质的变化,可以更深入地了解水污染与微生物的响应关系.通过化学检测研究降水变化(丰水期与枯水期)造成的沣河水质改变,并借助Illumina高通量测序方法的结果,发现微生物群落的优势种属是不动杆菌属(Acinetobacter)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、假单胞菌属(Pseudomonas)和埃希式杆菌属(Escherichia)等,且丰水期优势菌属相比于枯水期出现了与人类活动相关的肠杆菌属和黄杆菌,表明丰水期河水受到更多的人类活动的影响;枯水期的沣河整体水质较丰水期较差,但是枯水期的微生物群落结构更稳定,多样性条件也更好.     

闪电河流域“三水”氢氧同位素特征及水体转换分析

通过采集闪电河流域2020年2月至2022年2月的降水与2021年的丰(8月)和枯(10月)水期的地表水和地下水,运用稳定同位素技术,对流域“三水”的氢氧稳定同位素进行时空变化分析,探讨水体同位素与环境因子的关系,结合HYSPLIT模型追踪大气水汽来源,利用端元混合模型揭示水体转换关系.结果发现,当地降水线的斜率和截距均小于当地大气降水线,水汽主要来自西风水汽、极地气团和东亚季风环流,降水同位素有显著的温度效应;时间上,地表水与地下水同位素在季节变化上均表现出枯水期较丰水期更富集,地表水与地下水d-excess值均低于全球平均值,显现出当地强烈的蒸发作用;空间上,地表水δ¹⁸O值丰枯季节在空间上具有相同的变化特征,呈现上游至下游逐渐富集,地下水δ¹⁸O高值区空间分布不均,地下水δ¹⁸O值随埋深的增加更加贫化;地下水水线斜率最高在丰水期为7.87,与当地大气降水线和地表水水线斜率十分接近,表明丰水期“三水”存在复杂的水力联系.研究区在丰水期地表水主要接受降水的补给,其次是接受地下水的径流补给.研究结果有助于明确闪电河流域同...     

基于ENSO发展过程的中国夏季降水时空变化特征

利用1961—2019年中国地面降水月值格点数据,结合趋势分析、合成分析及T检验等气候诊断方法,对中国夏季降水时空变化特征进行分析,进而探讨不同类型ENSO事件对应夏季降水规律。结果表明：20世纪60—90年代末,长江、淮河夏季降水波动增加,海河降水持续下降,符合“南涝北旱”空间特征;21世纪后,除淮河夏季降水下降之外,其他流域降水均呈增加趋势;对于不同ENSO发展类型而言,以厄尔尼诺为主导的事件,副高脊线西伸增强,中国夏季多雨区集中在江淮地区,由南向北呈现“中间涝,南北旱”的空间格局;以拉尼娜为主导的事件中,副高脊线东移、控制面积缩小,中国夏季降水在胡焕庸线两侧、华南降水明显偏少;对于两种转换型事件而言,当前冬发生厄尔尼诺、夏季转为拉尼娜时,副高西伸且面积扩大,中国夏季降水偏多;反之,副高东移且面积缩小,中国夏季降水整体偏少。     

渭河下游洪水灾害的降水危险性评估与区划

大气降水的不规则运动是引发洪水灾害的重要因素.通过对"小洪水、大灾情"特性显著的渭河下游洪泛区的洪水特性、降水规律以及二者的关系进行分析,利用插值计算法进行降水量和降水变率空间分析,评估并区划了研究区汛期洪灾风险的降水危险性.主要结论为:①季节性的强降水过程是引发渭河下游洪水灾害的重要因素,连续暴雨或大范围暴雨往往带来洪水灾害;②汛期降雨量呈现出显著的南多北少特征,且从东南到西北依次递减,咸阳、高陵县、大荔县西北部降水量偏低,而秦岭北麓的华县、华阴及西安市区降水相对丰富;③汛期降水变率虽然呈现出相间分布的特征,但降水量变化较大的区域(西安市区、华县以及潼关县东南部)都集中于南部的秦岭北麓;④根据降水量越大,影响度越高,降水变率越大,降水量越不稳定,洪水危险性越高的原则,进行洪灾的降水危险性评估与区划,结果显示降水危险性较高与较低区域呈环状相间分布,危险性较高的区域更多地分布于渭河干流南岸.