全球变暖背景下极端降水变化率与气温的响应关系

以中国整体为研究区,基于1960—2013年520个气象站逐日降水和气温数据,选取极端降水变化率(α)和饱和水汽压变化率(β)2个指标,定量分析了极端降水与全球变暖之间的内在联系.结果表明:全球变暖背景下我国整体上极端降水呈现增加的趋势,α和β分别为6.4%·℃-1和9.3%·℃-1,且α更接近理论值(约7%·℃-1),β与平均气温存在指数定量化关系.在此基础上,根据平均气温的不同将我国划分为9个对照组,进一步分析其空间差异,结果表明:α和β在空间上存在显著的正相关关系(r=0.63),具体表现为平均气温较高的地区,α和β值也较大.证明了饱和水汽压随温度的变化率可以从大尺度上解释极端降水增加的空间变化特征.     

近60年天津海岸带地区降水与气温的演变规律

天津海岸带地区生态环境较为脆弱,水资源短缺日益严重,其中春旱问题突出.因此,探讨该区年和春季降水量与气温的长期演变规律具有重要意义.基于1961—2018年降水与气温数据,根据气象行标当候(5 d)划分春季(10～22℃),利用线性趋势、小波分析和小波相干性分析该区降水量与气温的长期演变规律.结果表明:①年降水量总体呈下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/(10 a),而春季降水量总体上无显著变化趋势;年和春季平均气温均呈上升趋势,表明该区气候总体上呈"暖干化"趋势.②年降水量时间波动主周期为23 a,比气温和春季降水量主周期(27 a)缩短4 a;降水与气温的不同步可能导致气温高的年份春季降水少,加剧了春旱问题.③年降水量与平均气温在1995年前为负相关,3～5 a周期区间内春季降水量比气温在1985—1995年和2005—2010年落后1 a左右,年和春季降水与气温在全年和春季尺度上均为非线性的耦合关系.④春季植物生长关键期(3—4月份)降水量无显著变化,但气温却升高,这可能影响植物生长对水分潜在的需求,进而降低作物产量.     

山西省近50年气温和降水变化基本特征研究

根据山西省近50年(1959-2008)108个地面气象观测站的年平均气温和年降水量系列数据,采用参数线性回归检验(LR)和非参数Mann-Kendall检验(MK)两种方法,从观测站、地级市、全省和山西省黄土高原地区综合治理地区4个层面,对山西省气温和降水的时空变化规律进行了研究.MK结果表明,(1)在108个地面站中,除河曲县站的年平均气温呈不显著减少趋势之外,其余107个站的年平均气温均呈升高趋势(+0.034～+0.896℃/10a("a"即"年";以下同).其中97个站的年平均气温显著升高,10个站的年平均气温升高不显著.除曲沃等8个站的年降水量呈不显著增加趋势之外,其余100个站的年降水量均呈减少趋势(-0.154～-57.750 mm/10a).其中16个站的年降水量显著减少,84个站的年降水量减少不显著.(2)11个地级市的年平均气温均表现出非常显著的升高趋势(+0.181～+0.417℃/10a).各市的年平均降水量均呈减少趋势(-6.954～-33.681 mm/10a).其中晋城、晋中、临汾和吕梁4市的降水量显著减少,太原、大同、阳泉、长治、朔州、运城和忻州7市的降水量减少不显著.(3)山西省的年平均气温呈极显著升高趋势(+0.295℃/10a),其年降水量呈显著减少趋势(-20.486 mm/10a).(4)山西省17个综合治理地区的年平均气温均呈显著升高趋势(+0.126～+0.375℃/10a).这17个地区的年平均降水量均呈减少趋势(-2.619～-34.417 mm/10a).其中5个地区的降水量呈显著减少趋势.总之,山西省的气温和降水在整体上分别呈显著升高和显著减少趋势,在较低层面上具有明显的空间异质性.对比分析同时表明,LR和MK所得的结果,就气温而言一致性非常高;就降水而言一致性则不确定(因研究层面不同很高或较低).     

唐代宝鸡地区旱涝灾害时间变化特征

目的研究唐代宝鸡地区旱涝灾害发生的时间变化特征及其周期规律,以期为该区旱涝灾害的预测与防治提供科学依据。方法通过搜集整理唐代宝鸡地区旱涝灾害史料,重建宝鸡地区旱涝灾害等级序列,利用滑动T检验、红噪声频谱分析等方法,分析唐代宝鸡地区旱涝灾害的时间变化特征和周期规律。结果 (1)唐代宝鸡地区旱涝灾害具有明显的阶段性特征,总体上表现为先增加后降低再升高的变化趋势;(2)旱涝灾害等级序列在10和30 a尺度上突变参考点或突变区间分别有7个和2个;(3)唐代宝鸡地区旱涝灾害等级序列具有显著的193.3,13.8,7.2和2.4～6.0 a的变化周期。结论宝鸡地区旱涝灾害具有明显的阶段性特征,该特征可能受到太阳活动和厄尔尼诺等因素的影响。     

1951-2011年ENSO事件对秦岭-淮河地区旱涝灾害的影响分析

选用1951-2011年秦岭-淮河地区气象站点数据资料,研究年平均降水量和年平均气温的时空变化特征,探讨ENSO事件对旱涝灾害的影响.结果表明:①秦岭淮河地区淮河平原比秦巴山地的年平均降水量下降速率快,分别为-7.9 mm/10 a,-5.7 mm/10 a,淮河平原比秦巴山地的年平均气温上升速率快,分别为0.15℃/10 a,0.09℃/10 a;且年平均降水量在1980 s发生突变且呈现出下降的趋势,年平均气温在1960 s发生突变且呈现出上升的趋势;②El Nino事件导致降水减少,且在滞后3个月时最明显,其相关系数为-0.73;La Nina事件导致降水增多,且在滞后4个月时最明显,其相关系数为0.75;El Nino事件导致气温升高,且在滞后1个月时最明显,其相关系数为0.77;La Nina事件导致气温下降,且在滞后2个月时最明显,其相关系数为-0.67;③ENSO事件与旱涝灾害关系显著,有11次旱灾与El Nino事件同期发生,有8次涝灾与La Nina事件同期发生,且ENSO事件导致旱涝灾害程度更大,最严重时分别为极旱和极涝.     

苦楝树春季物候期特征及其与农业界限温度关系

根据广西 12个市县气象站对苦楝物候观测资料 (其中 2 4°N以北 4个点 ,2 4°N和以南 8个点 ,资料年限14年～ 19年 ) ,发现 ,各站苦楝春季平均芽开放期 (y芽开放 )、展叶平均始期 (y展叶始 )、开花平均始期 (y开花始 )与当地经度、纬度、冬季平均气温呈正相关关系 (r芽开放 =0 .85 * * ,r展叶始 =0 .86 * * ,r开花始 =0 .99* * * )。在广西 2 4°N及以南地区 ,用各站逐年 1月平均气温 (X1 1 )、≥ 10℃始日 (X1 2 )和头年≥ 15℃终日 (X1 3 )建立的苦楝物候期预测模型 :y1 芽开放 =87.995 - 0 .2 6 3X1 1 + 0 .16 3X1 2 - 0 .12 3X1 3(r =0 .5 5 * * * ,n =130 ) ;y1 展叶始 =74.95 3 - 0 .35 8X1 1+ 0 .2 15 X1 2 + 0 .111X1 3 (r =0 .70 * * *,n =130 ) ;y1 开花始 =46 .0 6 3 - 0 .2 6 7X1 1 + 0 .2 5 0 X1 2 + 0 .0 6 5 X1 3(r =0 .71* * * ,n =130 )。在广西 2 4°N以北地区 ,用各站逐年≥ 5℃初日 (X2 1 )、1月平均气温 (X2 2 )和头年≥ 10℃终日 (X2 3)建立的苦楝物候期预测模型 :y2芽开放 =87.2 0 4+ 0 .12 3X2 1 - 0 .2 16 X2 2 - 0 .0 5 X2 3(r=0 .5 0 * * ,n =6 9) ;y2展叶始 =80 .5 72 + 0 .12 6 X2 1 - 0 .334X2 2 - 0 .142 X2 3(r =0 .6 4* * *,n =6 9) ;y2开花始 =89.     

不同坡向及径级油松异龄叶的功能性状

【目的】研究植物叶功能性状特征,以了解植物生存的适应性策略。【方法】以松山地区油松天然林及人工林为对象,通过测定不同叶龄油松的比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶氮量(LNC)、叶磷量(LPC)及氮磷比(m(N)∶m(P),缩写为N/P),得到不同坡向上不同径级油松异龄叶的功能性状特征。【结果】(1)在天然林和人工林内,不同坡向油松的SLA、LDMC差异均显著(P0.05),SLA在阴坡较高,而LDMC在阳坡较高。(2)SLA与LDMC呈显著负相关(P0.01,其中当年生叶相关系数r=-0.86,往年生叶r=-0.84);LPC与m(N)∶m(P)呈现显著负相关(P0.01,当年生叶r=-0.47,往年生叶r=-0.70);LNC与m(N)∶m(P)呈显著正相关(当年生叶P0.05,r=0.23;往年生叶P0.01,r=0.45)。(3)不同发育阶段中,小径级油松的SLA显著高于中、大径级(P0.05),LDMC趋势则相反,且大径级的LDMC最大。(4)各径级中当年生叶的LNC和m(N)∶m(P)均低于往年生叶相应值,但其LPC均比往年生叶的高。【结论】坡向显著影响油松叶对资源和能量的分配策略,阴坡叶的比叶面积性状特征明显,而阳坡叶注重叶干物质含量的积累;松山地区油松营养限制类型为氮限制,且新叶生长更易受氮限制。异龄叶在不同坡向和各个发育阶段的叶功能性状,表明该地区油松为了最大限度地减少环境的不利影响而采取了适应性权衡对策。     

空间自回归模型中的强相合性

(n,n)表示在空间自回归模型Zij=αZi-1,j βZi,j-1-αβZi-1,j-1 εij中参数(α,β)的Guass-Newton估计,根据已知的结论:当α=β=1时,{n3/2)((^αn)-α,(^β)n-β)}收敛于二元正态随机向量分布即limn{n3/2(^αn)-α,(^β)n-β))′}(D→)N2(0,Γ),其中Γ=diag(2,2).利用双参数强鞅收敛定理,可以证明,当r<(3)/(2)时,nr(n-α,n-β)→(-0).a.e.     

1644-1911年云贵地区旱涝灾害的周期特征以及对太阳黑子活动的响应

为探究历史时期气候灾害特征及影响因子,建立了清代1644-1911年云贵地区的旱涝指数序列,采用滑动t检验和总体经验模态分解（EEMD）分析了清代云贵地区旱涝灾害的突变特征和多时间尺度周期性特征,研究表明：清代云贵地区旱涝指数整体较平稳,呈现先明显增加后减少,然后趋于平稳,清末又明显增加的趋势,旱涝指数序列具有多个跃变点,且具有显著的2.8 a和6.6 a年际周期,13.0 a和40.2 a的年代际周期.由旱涝灾害年次和年均县次比的空间分布图发现,其具有同旱同涝的空间分布特征.由于13.0 a的周期与太阳黑子相对数序列的周期接近,故采用交叉小波分析着重探究了太阳黑子活动对云贵地区旱涝变化的影响,发现云贵地区旱涝指数序列同太阳黑子相对数序列在3~6 a的时间尺度具有强凝聚性共振周期.     

基于树轮宽度重建漠河近百年1月份降水量

通过对大兴安岭地区漠河县樟子松(Pinus sylvestris var. Mongolica)树轮宽度分析,建立了漠河樟子松树轮宽度标准化年表与差值年表,通过分析标准化年表与该地区气温、降水、帕尔默干旱系数PDSI等气候因子之间的关系,发现树轮径向生长主要受降水控制,其中与1月份降水量相关性较好(r=0. 636,P 0. 000,n=57)。利用线性回归方程重建了1920—2016年1月份降水量,重建序列方差解释量达39. 6%(R_(adj)~2=38. 5%)。经"逐一剔除法"检验重建方程稳定可靠,重建方程为P_1=11. 733·STDt-6. 089。分析重建序列发现近97年1月份存在2个较湿阶段与4个较干阶段,20世纪后30年增加趋势显著。周期性分析表明近97年1月份降水量存在48a,16a,9. 7a,5~7a,2. 2~2. 5a等准周期,或与PDO等大尺度气候波动关系密切。