南水北调工程对我国北方地区(春季)气象环境影响的数值模拟

我国南北方的水资源存在严重的地区不平衡差异．总体来说，北方地区大部分地区属于缺水干旱地区，而南方地区的水资源基本上是供大于求．20世纪80年代以来，随着社会经济的快速发展，加之气候变化的影响，北方地区水资源短缺的矛盾日趋严重，缺水所造成的损失和环境的恶化更为明显．北方的降水减少和温度的增加是我国气候变化的总趋势，由此引起的北方干旱化严重影响了我国北方工农业生产和人民的生活，而南水北调是解决这一问题的关键性措施．南水北调可以缓解北方地区不同程度的缺水矛盾，使水资源问题不再成为经济的制约因素，从而加快北方地区的发展速度，缓解环境的恶化．南水北凋工程实施后，受水地区的土壤含水量、地下水以及地表植被都会发生不同程度的变化，利用数值模拟的方法研究这些变化对局地气象环境的影响．所运用的模式是美国NCAR／PSU联合研制的中尺度气象模式MM5，在其中我们耦合了陆面过程模式OSULSM．研究表明，由于土壤含水量的增加，北方地区的蒸发量也相应增加，调水量的50％以上被蒸发，同时北方地区的降雨量增加、地面温度降低。     

1958—2015年长白山气候变化特征分析

利用长白山的气象数据,分析长白山1958—2015年平均温度和降雨量的变化特征.结果表明:长白山年平均温度呈现上升趋势,线性增温率为0.392℃/10 a,四季和各月份的平均温度均呈现上升的趋势.其中,冬季的增温率最高,为0.569℃/10 a,其次是秋季和春季,夏季的增温率最低,为0.222℃/10 a;长白山年降雨量变化不明显,整体呈现微弱增加趋势,降雨量倾向率为2.28 mm/10 a.其中,四季的降水量呈现不同的趋势,春季、夏季和冬季的降雨量呈现增加的趋势,而秋季的降雨量呈现下降的趋势,降雨量倾向率为-3.9 mm/10 a.在过去的58 a,长白山总体气候呈现暖干化趋势.     

气候变化对中国北方季风区生态系统总初级生产量的影响评价

利用中国北方季风区121个地表气象观测站2000-2013年逐日气温和降水资料及MODIS遥感8天平均总初级生产量数据(MOD17A2), 分别建立了14年内8天累积平均、最低、最高气温和降雨量与累积总初级生产量的线性气候相关模型。基于模型所得区间的阈值和参数, 计算区域模式RSM本底时期10年(1996-2005年)及未来 10年(2041-2050年)两种排放情景RCP4.5和RCP8.5下, 森林、草地和农田生态系统总初级生产量累积开始日期、累积时期、累积结束日期及累积速率变化, 分析平均、最高、最低气温和降水量变化对总初级生产量累积的影响, 并综合评价气候变化对生态系统总初级生产量累积的影响。结果表明: 平均气温和最低气温对总初级生产量的模拟精度高于最高气温和降雨量; 总初级生产量累积开始和结束日期对4 类气候因子的变化均较敏感, 而累积时期和累积速率仅对平均气温和最高气温的变化较敏感; 未来气候变化将延长累积时期, 增加累积速率, 并提高总初级生产量。     

疏勒河流域夏季土壤含水量时空变化

以中国西北干旱区的疏勒河流域为研究区,利用MODIS遥感数据、全球陆面数据同化系统和实测数据等,基于遥感反演及统计降尺度方法获取疏勒河流域2001-2017年夏季土壤含水量数据,开展疏勒河流域夏季土壤含水量的时空变化分析.结果表明, 2001-2017年疏勒河流域夏季土壤含水量整体呈上升趋势.流域干流上游和中下游灌区土壤含水量最高.除敦煌灌区及上游高寒区土壤含水量存在不显著下降趋势外,其余区域主要呈上升趋势.夏季土壤含水量呈6月<7月<8月的趋势,且6月土壤含水量的增加趋势最显著.整体来看,流域土壤含水量随海拔升高而增加,耕地土壤含水量普遍高于草地和林地.     

喀斯特山地森林土壤水分动态变化研究

本文通过对贵州开阳喀斯特山地阔叶林和针阔混交林两种林分类型下的森林土壤体积含水量进行一年的连续观测,得出阔叶林林分土壤含水量季节动态变化为:秋季>夏季>春季>冬季,针阔混交林土壤含水量季节动态变化为:夏季>秋季>春季>冬季;喀斯特山地森林土壤水分的垂直深度变化为:土壤表层含水量最低,随土壤深度增加,含水量逐渐增加,随着靠近植物根系集中分布层,土壤含水量逐渐降低至一个较低点,然后再随土壤深度增加而继续增加。     

甘肃省降水量时空分布特征浅析

对甘肃省11个代表性站点1951～2005年降水量系列的分析,发现甘肃省降水量变化呈现出明显的带状分布,且降水量变化具有显著的地域性和时间性。利用距平及累积距平法对甘肃省降水量进行分析,发现在近50年中西北地区降水量较小,但有逐渐增加的趋势,增加幅度较小;南部地区降水量丰富,但有逐渐减小的趋势,降幅较为明显;中部黄土高原地区降水量基本持续在一个相对稳定的水平,且降水量枯、丰水年具有明显的周期变化特征。在甘肃省内部进行局部的南水北调,将对减缓甘肃省北部的用水压力产生很大的作用,使水资源利用更加完善。     

南水北调 构建中国“四横三纵”水网

中国南方水多,北方水少。黄淮海流域城市众多,人口、耕地、工业均占全国1/3,而水资源仅占7.2%,水资源供求矛盾日益突出。既然南方水资源较丰富,何不借一点水来解决北方极度缺水的困境。南水北调,是一个何等伟大的设想。它要穿越众多河流山川,构成迄今为止世界上规模最大的调水工程。中国的南水北调工程,整体上分为东线、中线、西线三条线路,横穿长江、淮河、黄河、海河四大流域,涉及十余个省(自治区、直辖市),     

1971—2014 年广西河池市区气候变化特征分析

利用河池气象站气温、降水量、日照时数观测数据，文章分析了44 年来河池市区气候变化的趋势和特征，并对未来的变化趋势作了预测. 44 年来河池市区气候变化的趋势主要有：年、夏季和秋季均温上升趋势显著，春、冬季均温呈上升趋势；年降水量和春、夏、秋季降水量呈减少趋势，冬季降水量呈增加趋势；年、夏季、冬季日照时数呈减少趋势，春、秋季日照时数呈增加趋势. 气候变化存在周期性特征：年、春季、夏季、秋季和冬季气温均存在23 年的变化主周期，年、春季、夏季、秋季和冬季降水量变化主周期分别为23 年、21 年、21 年、26 年和23 年，年、春季、夏季、秋季和冬季日照时数存在22～23 年的变化主周期. 过去44 年期间，气候变化的突变特征是：年、春季、夏季、秋季和冬季气温均发生显著的突变增加；年和夏季降水量未发生明显突变，春、秋、冬季降水量发生显著的突变减少；年、夏季、秋季和冬季日照时数未发生明显突变，春季日照时数发生显著的突变增加. 通过R/S 分析，对未来的气候变化趋势作出预测：年、春季、夏季、秋季和冬季气温和降水量未来变化趋势与过去44 年变化趋势一致；年、春季、夏季和秋季日照时数未来变化趋势与过去44 年变化趋势一致，而冬季则相反.     

干旱、半干旱地区积雪变化及其与气候变化的关系——以新疆维吾尔自治区为例

基于新疆维吾尔自治区喀什站和乌鲁木齐站1993-2012年积雪、辐射、气温和降水量数据,分析了干旱、半干旱地区不同时间尺度下积雪与地表反照率、地表净辐射、气温和降水量变化以及它们之间的关系.结果表明:年际变化中,干旱地区积雪首日提前,积雪终日延后,积雪天数、积雪深度和积雪指数增加,促进了地表反照率和降水量的显著增大,使地表净辐射和气温降低;半干旱地区积雪首日延后,积雪终日提前,积雪天数减少,积雪深度和积雪指数的增加使地表反照率显著增大,其中积雪天数的变化明显抑制了气温升高,相关系数为-0.49.季节变化中,干旱地区冬季积雪增加,尤其是积雪深度的增加引起了降水量、地表反照率的增大与地表净辐射、温度的降低;半干旱地区春季积雪增多,地表反照率增大,降水量减少,由于积雪的提前消融,导致地表净辐射增大,使得春季增温最快,而秋季积雪减少,其他气候因子呈增加趋势,冬季积雪增加引起了降水量和地表反照率的增大与地表净辐射的减少,导致温度降低,其中积雪深度的变化与地表反照率、地表净辐射和降水量显著相关,相关系数分别为0.51、-0.58、0.68.月尺度上,干旱、半干旱地区积雪和地表反照率都在1-4月降低,10-12月升高,而地表净辐射、气温和降水量均在1-6月增加,7-12月减少,其他月份均无明显变化.     

1959-2021年武清气象要素分析

为进一步做好气象服务，对武清国家气象观测站建站以来1959—2021年63年的温度、湿度、降水量、风速等气象数据进行统计学分析。结果表明：1959—2021年年平均气温、年平均最高和最低气温均呈上升趋势，近10年上升较为明显，增温幅度春季最大；年平均相对湿度呈下降趋势，春季下降幅度最大；年降水量总体呈下降趋势，21世纪00年代的夏季降水贡献最大；年平均风速呈下降趋势，冬季下降最为明显。     

山西省土壤湿度时空分布及气候因素的耦合

了解山西省土壤湿度状况变化规律,可以为农业旱情监测提供科学依据。本论文利用2017年3月到2018年2月山西省土壤湿度数据、降水量数据和气温数据,利用线性趋势和相关分析等方法分析研究区土壤湿度的时空变化以及土壤湿度对气候变化的响应。结果表明山西省的平均土壤湿度分布特征为南高北少,东高西少,呈现出东南向西北递减的趋势。在季际-月际时间尺度分布下,土壤湿度在秋季达到高峰,且各区域表层土壤湿度与空气温度有着显著的负相关关系,而与降水量有着显著的正相关关系。     

基于五律协同的大西线调水五律解析

水资源是干旱地区社会经济发展的最大瓶颈.西北地区缺水形势日趋严峻,生态环境恶化,对社会经济发展产生严重的影响.在深入解析大西线调水自然、技术、经济、社会和环境要素的基础上,结合模糊网络分析法,构建5个一级指标以及与之相关的19个二级指标和43个参数指标所构成的层次框架模型,进行五律协同分析.结果表明,大西线调水具有很高的潜在五律协同度,一旦建成,它将成为我国水安全战略性基础工程、生态安全战略性基础工程、能源安全战略性基础工程和构建和谐社会的战略性基础工程.     

2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因

 利用1951～2008年1月的中国160站气温降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因,结果表明:①中国南方地区持续的低温和降水叠加是形成罕见低温冰雪灾害的直接原因;②2008年1月亚洲地区大气环流异常,出现了4个较异常的环流.乌拉尔山地区阻塞高压环流异常偏强,导致冷空气活动频繁、气流南北交换较强;东亚槽异常偏强,利于强冷空气南下;西太平洋副热带高压异常偏北,对冷空气滞留在中国南方地区和持续水汽输送起重要作用;高原南侧的南支槽异常偏强,这是持续水汽输送的必要条件;③导致中国南方地区罕见低温冰雪天气的主要原因是大气异常环流的异常配置.乌山阻塞经向环流较大,但东亚槽的位置偏北偏东,在加强气流东西交换的同时削弱了冷空气南下的速度;副高较强,一方面阻挡了强冷气团的快速南下,另一方面加强了副高西侧偏南气流的水汽输送;高原南侧的南支槽的强弱对水汽的输送起决定性作用.     

陕西省降水时空变化特征及资源化研究

基于陕西省1961-2005年97个县市的逐月降水资料,从年际和年内2个方面分别对陕北、关中、陕南及全省的降水时空分布规律做了统计分析,并利用非参数Mann-Kendall方法对降水的变化趋势做r检验分析.结果表明:陕南地区降水量丰富,而陕北地区较少,全省降水呈现南多北少,并且主要集中在5-10月份(夏秋季节)的特点,特别是陕北地区夏季降水量占全年降水量的56.3%.从资料研究町以看出,全省只有5个县的年降水量有增加的趋势,其中4个在陕南地区,其他92个县市都出现了不同程度的下降,其中陕北南部、关中和陕南西部的地区降水量每年平均减少3nltn以上,降幅最大.从季节降水来看,春秋季3大地区的降水都有减少的趋势,夏季除陕北地区有小幅度的下降外都出现了增加的趋势,冬季都有小幅度的增加.从雨水资源化利用的角度来看,陕北地区可以充分利用土壤蓄集雨水,建立大型地下蓄水库以供城市用水;关中地区可以在黄土台塬区蓄存、下渗雨水,这将会对于台塬以下城市地下水水位恢复产生积极有效的作用;陕南通过水源涵养地建设和蓄水水库修建,收集利用雨水资源,减少污染,保护水源.     

Changes of climate extremes of temperature and precipitation in summer in eastern China associated with changes in atmospheric circulation in East Asia during 1960–2008

Climate extremes and changes in eastern China are closely related to variations of the East Asian summer monsoon and corresponding atmospheric circulations.The relationship between frequencies of temperature and precipitation extremes in China during the last half century is investigated using Singular Value Decomposition analysis.During 1980-1996,there was a typical pattern with fewer hot days and more precipitation extremes in the northern part of eastern China,and more hot days and fewer precipitation extremes in the southern part.This geographic pattern tended to reverse after 1997,with fewer hot days and more extreme precipitation days south of the Yangtze River and vice versa to the north.Differences in atmospheric circulation between the former and latter periods are presented.We conclude that a mid-level anomalous high/low,upper-level anomalous easterlies/westerlies over the north/south of eastern China,a weakened East Asian summer monsoon and associated upper-tropospheric center of cooling(30°N,110°E) are all favorable for the changes in frequencies of temperature and precipitation extremes.     

温度效应对非饱和土壤中湿分迁移影响的实验

在多种条件下,对非饱和多孔土壤中温度和湿分分布的动态特性进行了实验研究,分析了温度效应对水分运移的影响.结果表明:温度对土壤水分含量的影响显著,随着温度升高,土壤持水性降低,水分含量明显降低;在周期性变化的土壤温度的作用下,土壤水分含量则呈周期性变化;土壤润湿度与温度变化幅度共同决定温度效应对土壤湿分迁移的影响程度,由温度和温度梯度引起的湿分迁移在含水量中等程度的土壤中作用明显.     

马尾松分布格局对未来气候变化的响应

【目的】分析并预测未来气候变化对马尾松适宜分布范围,探讨影响马尾松潜在地理分布的主要气候因子,为马尾松潜在分布区种质资源管理和保护提供参考与指导。【方法】以中国数字植物标本馆记录的马尾松分布数据为基础,利用MaxEnt模型及地理信息系统ArcGIS 10.3软件探讨马尾松当前地理分布特征及其潜在分布区,并针对代表性浓度路径(RCP) 2.6及RCP 8.5两种气候情景下未来(2050年和2070年)马尾松适宜分布范围及主要气候因子进行分析。【结果】当前马尾松高适生区覆盖的地区主要分布于秦岭—淮河线以南。浙江、福建、江西、湖北西南部、湖南、重庆、四川东南部、贵州北部、广西中部、广东北部等地区为马尾松主要分布区,海南、云南及台湾等地为零星分布区。在未来气候情景下,马尾松适生区向我国北部地区迁移,包括河南西部、山东半岛、辽东半岛、河北东部、山西南部等地区,而在云南南部零星地区不会再有马尾松自然分布。在未来两种气候情景4个条件中,相同RCP情景下,不同年限各适生区之间的差异并不明显,变化趋势大致相同;但相同年限的不同RCP情景对应的各适生区面积变化存在明显区别,RCP 8.5的影响要高于RCP 2.6。影响马尾松地理分布的主导生物气候变量为年均降水量、最干月降水量及平均气温日较差,且降水较温度的影响更大。【结论】未来气候变化将导致马尾松分布范围进一步扩大,新增分布区主要集中于当前分布区北部。应以当前马尾松适生环境为基础,针对当地气候类型、土壤条件等环境因素合理建立保护区,以便马尾松能够顺利适应新环境。     

Some evidence of drying trend over northern China from 1951 to 2004

The surface wetness index, Palmer drought sererity index and the retrieval of soil moisture over China were calculated using monthly precipitation and monthly mean surface air temperature. Based on the contrast analysis of the variation of the above three indices and precipitation, the dry/wet spatio-temporal pattern of northern China in the last 54 years was revealed, and the evidence of drying trend over northern China was analyzed, especially. The results show the following four facts: (1) The drying trend is the main characteristic of the eastern part of Northwest China and the central part of North China since the 1980s and it was enhanced in the last 15 years mainly due to the precipitation decrease and the temperature increase; (2) During the last 54 years, there was only one dry/wet shift at the interdecadal scale occurring in the eastern part of Northwest China and the central part of North China in the late 1970s, which was related to 1977/1978 global abrupt change, whereas there were three shifts in Northeast China, one was in the mid 1990s and the other two were in 1965 and 1983, respectively; (3) Unlike the variation trend of other subregions of northern China, the western part of Northwest China is currently located in a relatively wetting period, which is weak-ened due to the temperature increase; (4) The extreme drought frequency is obviously increasing in the eastern part of Northwest China, the central part of North China and Northeast China since the 1980s, which is closely related to the precipitation decrease and temperature increase in these subregions.     

Response of the East Asian climate system to water and heat changes of global frozen soil using NCAR CAM model

Under the condition of land-atmosphere heat and water conservation, a set of sensitive numerical experiments are set up to investigate the response of the East Asian climate system to global frozen soil change. This is done by introducing the supercooled soil water process into the Community Land Model (CLM3.0), which has been coupled to the National Center of Atmospheric Research Community Atmosphere Model (CAM3.1). Results show that:(1) The ratio between soil ice and soil water in CLM3.0 is clearly changed by the supercooled soil water process. Ground surface temperature and soil temperature are also affected. (2) The Eurasian (including East Asian) climate system is sensitive to changes of heat and water in frozen soil regions. In January, the Aleutian low sea level pressure circulation is strengthened, Ural blocking high at 500 hPa weakened, and East Asian trough weakened. In July, sea level pressure over the Aleutian Islands region is significantly reduced; there are negative anomalies of 500 hPa geopotential height over the East Asian mainland, and positive anomalies over the East Asian ocean. (3) In January, the southerly component of the 850 hPa wind field over East Asia increases, indicating a weakened winter monsoon. In July, cyclonic anomalies appear on the East Asian mainland while there are anticyclonic anomalies over the ocean, reflective of a strengthened east coast summer monsoon. (4) Summer rainfall in East Asia changed significantly, including substantial precipitation increase on the southern Qinghai-Tibet Plateau, central Yangtze River Basin, and northeast China. Summer rainfall significantly decreased in south China and Hainan Island, but slightly decreased in central and north China. Further analysis showed considerable upper air motion along ~30°N latitude, with substantial descent of air at its north and south sides. Warm and humid air from the Northeast Pacific converged with cold air from northern land areas, representing the main cause of the precipitation anomalies.