近10年来青藏高原地表温度时空变化特征分析

基于2008-2017年青藏高原地区133个地面气象站的地表温度观测数据和五套地表温度模拟资料(ERA-5、ERA-Interim、GLDAS2.1-Noah、JRA-55、MERRA-2),分析了近10年以来青藏高原地区地表温度的时空变化特征以及多种地表温度模拟资料在青藏高原的适用性。结果表明：(1)青藏高原地区的地表温度呈现边缘地区高、中心地区低,由边缘地区向中心地区递减的变化趋势,地表温度的空间分布主要受海拔高度影响,同时服从纬度的地带性规律;(2)五套地表温度模拟资料均能够描述青藏高原地区地表温度的空间分布特征,但是均出现了低估现象,可以基于模拟资料所使用的高程数据与实际观测之间的高程差,对地表温度模拟结果进行修正;(3)近10年,青藏高原地区的地表温度呈现变暖趋势,且随着海拔高度的降低,地表温度增暖趋势越剧烈;(4)在青藏高原多年冻土区3个地面气象站,五套地表温度模拟资料与观测资料呈显著相关(相关系数>0.96),模拟误差具有季节性特征,在夏季和冬季偏差较大,在春季和秋季偏差较小。     

1975-2008年青藏高原冬季气温变化

利用青藏高原及周边地区89个气象台站33年冬季月平均地表气温观测资料以及NECP/NCAR再分析资料,用统计学方法对该地区冬季气温变化作了分析研究,得到其整体变暖的变化趋势,该区域升温的线性趋势是0.6℃/10a。此外,由于高原台站分布不均匀,又分别从垂直方向和水平方向对高原冬季气温变化做了初步的分析。结果表明:青藏高原冬季气温整体变化趋势在增暖的同时个别区域也存在降温的趋势,600 hPa温度以及温度梯度随纬度增加而增加,而且随海拔高度的增高,增温趋势减小,到达一定海拔高度出现降温趋势,高原海拔高度较低的近地面层气温变化最明显。     

青藏高原近地面层气象要素变化特征

利用第2次青藏高原气象科学实验(TIPEX)1998年5-7月改则、当雄和昌都3个大气边界层加强观测站获取的近地面层观测资料,分析了青藏高原西部、中部和东部地区近地面层风速、温度和湿度的日变化特征及其廓线规律,给出了青藏高原地区地表空气动力学参数和地表温度变化规律,讨论了高原近地面层湍流通量特征及逆湿现象。     

青藏高原地表0cm温度的时空变化特征

利用青藏高原86个气象观测站从建站到2001年历年各月地面0cm温度资料，在分析高原冬季，夏季和平均地表温度基本气候特征的基础上，通过主成分分析、主值函数和功率谱分析等方法，对高原地表温度异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：高原地表温度总体表现为海拔高度与纬度的函数，海拔越高温度越低，纬度越高温度越低；高原地表温度第一载荷向量除南部小范围的负值外大部分地方为一致的正值，即第一空间尺度表现为整体的一致性，而第二载荷向量为南正（负）北负（正），即第二空间尺度表现为南北差异；第一主分量在近30年的变化中表现为明显的上升趋势，即主要反映了高原主体偏北和东北部地区地表温度有显著升高趋势；而第二主分量的缓慢下降说明高原中部和东南部地表温度呈减小趋势。代表站温度变化表现出7～9年的周期震荡。     

广西风速资源时空分布特征分析

选取广西1971～2015年91个气象站点风速数据,辅以数字高程模型(digital elevation model,DEM)与遥感本底信息数据,运用气候学方法和指数空间推算法,构建广西不同时间尺度的风速资源空间分析模型,模拟广西近地层年均、季度风速,利用交叉验证法进行对比验证,选出较高精度的模拟结果,分析广西风速资源时空分布特征。研究结果表明,基于指数空间推算法的风速空间分析模型,综合考虑海拔高度及下垫面类型等因素的影响,可模拟精度较高的风速资源分布情况。广西近地表风能资源丰富区主要位于钦州市、防城港市、北海市等沿海一带以及由大山脉的主脉与周围大片谷地构成的地形区,该区域春季风速较高,冬季次之,秋夏季最低。     

不同陆面方案对珠三角春季晴天边界层特征模拟效果的影响

选用WRF中尺度模式下5种陆面参数化方案(Noah、SLAB、RUC、Pleim-Xiu和SSi B),并结合目前最新陆地覆盖产品Globcover2009,对珠三角地区春季天气个例(2014年04月27日14:00至29日14:00)的大气边界层结构进行模拟试验,同时选取研究区域内18个地面气象站及1个探空站同期实测资料与10 m风速、2 m气温、风温廓线模拟结果进行比较。结果表明:1相比采用USGS土地利用数据,Globcover2009与当前实际地表类型分布情况更相符,通过更新下垫面资料能够有效提高近地面风速和温度的模拟精度;2各陆面方案均基本能够模拟出近地面气象要素的日变化特征,受沿海低平地形影响,各陆面方案下风速被高估的现象均比较明显,而气温则被不同程度低估。其中,SLAB方案模拟10m风速效果最佳,Noah方案模拟2 m温度效果略优,SSi B方案整体模拟效果偏差;3 Noah、SLAB、RUC和Pleim-Xiu方案模拟风温廓线走势基本一致且符合实况,而SSi B方案得到的边界层结构特征不够明显,主要原因是近地面垂直层设置过于稀疏。     

祁连山西缘戈壁过渡带地表温度对气候变化的响应

采用肃北气象站1973-2010年地表温度和相关的气候要素实测资料,利用小波分析法等统计方法,分析戈壁过渡带地表温度对气候变化的响应特征.结果表明:近年来戈壁过渡带地表温度呈显著上升趋势,其中冬季上升0.85℃/10a,最为突出,春一秋季基本为0.19～0.45℃/10a;年平均地温在1986年前后发生了由冷向暖的突变.利用观测站平均气温、年日照时数、年平均蒸发量资料以及春季平均风速与地表温度建立关系模型,表明拟合所得的地表温度与观测值之间的误差分别在0～1.2,0～1.3,0～1.5,0～2.2的小范围内波动.这说明地表温度对平均气温、年日照时数、年平均蒸发量资料以及春季平均风速都存在响应,其中风速对地表温度的变化具有突出的响应特征,即地表温度与风速之间表现为风速增大地表温度上升,或风速减小地表温度降低的特征.     

甘肃省县域可达性与经济联系格局分析

综合运用加权平均旅行时间、时间距离引力模型、空间自相关等方法对甘肃省81个县区的可达性及经济联系格局进行分析.结果表明:甘肃省各县区可达性分布不均衡,呈现以省会为核心的中部高、东西边缘低的核心-边缘分布特征;省内可达性按地区划分由高到低依次为:陇中地区河西地区陇东地区陇南地区.县区间的可达性具有自相关特性,呈现明显的"低低"和"高高"集聚区的空间二元结构,低值聚集区位于中部地区,高值聚集区位于东西边缘地区.距离较近且主导产业类型相似或综合实力较强的县区间联系更为密切;各县区的经济联系总量空间分异特征明显,呈现以各市市区和个别综合实力较强的县区为中心向相邻单元辐射的中心-外围布局以及由西北向东南地区递减的趋势.     

青藏高原物候研究的热点和趋势——基于CiteSpace可视化分析

基于1994—2020年关于青藏高原地区植被物候的已发表文献资料，利用CiteSpace可视化技术、文献研究法等分析近27 a青藏高原地区植被物候变化趋势及影响因素，并对该地区物候研究的热点及未来的研究方向进行分析.结果表明，青藏高原地区物候研究的年发文量总体呈上升趋势，发文内容以青藏高原地区物候与气候变化之间的关系为主，遥感技术取代传统地面观测成为研究青藏高原植被物候的主要手段.近27 a青藏高原地区植被返青期呈提前趋势，枯黄期变化趋势尚无一致结论，生长季长度呈延长趋势；气温和降水为物候期变化的主导因素，暖湿条件使物候期提前，暖干条件则会不同程度推迟物候期.未来应在不同研究手段整合的基础上对青藏高原地区植被物候开展多尺度研究.     

DEM分形模拟及其空间不确定性分析

本文以分形几何为工具,对数字地形模型进行模拟,通过不同分维值的参数控制,模拟生成18幅具有不同地表起伏状况和空间分布结构的高程数据场,分别代表实际地表的丘陵、小起伏山地、大起伏山地与极大起伏山地.通过对分形几何参数与模拟生成数字地形表面的统计学特征进行分析表明,基于分形的地形模拟符合地理空间要素的空间自相关性、空间分布的二阶平稳性等特征.在分形模拟地形的基础上,探讨了分形参数与地表空间高程数据场的空间分布相关性、空间不确定性及其空间结构特征.     

云南省近44年日照时数时空变化及其影响因素分析

利用云南省28个气象站1969—2012年逐月日照时数、风速、气温和降水资料,采用气候倾向率、趋势线法和Kriging空间插值法,分析了该省日照时数时空变化及其影响因素.结果表明:① 近44年,云南年日照时数整体呈波动减少趋势,减少速率为14.95 h/10a;②年日照时数空间分布大体表现为一高两低:以华坪为单峰中心的西南高值区,以屏边为中心的东部边缘低值区,和以贡山为中心的西北低值区,即自南向北呈纬向增大型分布;③年日照时数空间变化差异明显,以大理—景东—元江—江城为界,以西呈明显增加趋势,以东的滇西北—滇中—滇东南地区呈减少趋势,即自西向东呈经向减少型分布;④四季日照时数变化趋势与年日照变化趋势基本一致(减少),但秋季较为特殊,呈上升趋势(4.15 h/10a);⑤四季日照时数空间变化特征主要表现为,滇西南和滇东北南部地区增多,其他各地减少;⑥云南省年日照时数与平均风速、气温和降水量均有一定的相关性.其中,降水量对年日照时数的影响最为密切,风速与日照时数变化的相关性最弱.     

对流解析区域气候模式对青藏高原降水模拟能力的研究

以中国科学院区域气候-环境重点实验室研制的区域环境集成系统模式(RIEMS 2.0)为基础,采用中国科学院资源与环境数据中心提供的植被类型数据和北京师范大学提供的中国土壤质地数据,以及美国地质调查局提供的月植被覆盖度资料,进行模式本地化,从而建成了青藏高原对流解析区域气候模式．利用该模式对青藏高原进行了2001—2018年连续积分模拟,重点考察了区域气候模式在水平分辨率为9 km条件下对青藏高原降水模拟能力,结果表明:1）模式能够较好地模拟年、雨季降水的空间分布特征以及不同区域降水年变化,同时,模式模拟降水较观测偏多,偏差为13.01%~39.95%;区域气候模式模拟青藏高原降水较国际耦合模式“比较计划第六阶段（CMIP6）”45个全球模式模拟试验结果的年降水空间分布和强度有明显提高,并且更加接近观测值．2）模式能够较好地模拟出年降水时间和4个不同等级降水事件空间分布,特别是5~10、10~20、>20 mm这3个不同等级降水时间接近观测值．3）模式能够较好地模拟出青藏高原不同区域候平均降水随时间演变,降水强度除半干旱藏南地区较观测明显偏多外,对其他地区模式模拟的降水都非常接近观测值,同时与观测值之间相关系数为0.901~0.981,都通过99%置信度检验,与观测值之间的均方根误差为0.37~0.99 mm·d?1,其中对于极度干旱的柴达木地区候平均降水也能够较好地模拟出来,相关系数达到0.919;对青藏高原西南的南羌塘地区模拟最好,相关系数达到0.981．4）该研究表明采用青藏高原对流解析区域气候模式进行动力降尺度后,解决青藏高原等地区缺乏长时间序列高时空分辨率的气象数据集的瓶颈问题,为青藏高原气候和环境未来变化、生态安全屏障建设等提供坚实可靠的科学数据基础．      

玛沁地区40年汛期气候特征分析

利用近40年（1966—2005）玛沁地区汛期（6—9月）的地面观测资料，分析了玛沁地区汛期气候特征和规律。结果表明玛沁地区温度呈上升趋势，降水量呈下降趋势，同时也表明了玛沁地区降水量与雨日呈正相关关系。     

青藏高原云的气候特征及其对地气系统的影响

利用ISCCPD2资料分析了青藏高原云宏观参量的时空分布特征,结合NCEP资料分析了不同云类与降水和气温的关系,利用CERES SSF MODIS Edition 3A资料分析了云对地气系统的辐射强迫作用.结果表明,青藏高原地区云量分布整体呈自东向西减少的态势;总云量、低云云量、总光学厚度和总云水路径的分布形势很相似;水高积云、水积云、卷云和冰高积云的云水路径及云光学厚度均较小,冰层云、冰雨层云和深对流云的云水路径及云光学厚度均较大;出现最多的是卷云,最少的是冰层云、冰层积云、冰积云和冰雨层云;青藏高原地区的水积云、水高积云、水高层云、卷云和卷层云的云量与降水一致.近20a,中高云量在青藏高原地区呈上升趋势,低云量则呈明显下降趋势,该结果可能导致青藏高原地区地面气温升高.青藏高原地区云的短波辐射强迫主导着云的净辐射强迫效应,且具有显著的季节变化.     

基于遥感技术的腾冲地热异常区识别

重点探讨用遥感技术识别腾冲火山地热区的地表热异常。考察地表温度的概率分布,提出了基于统计方法来识别地表温度异常区的思路。同时,采用按高程信息来分区识别地表温度异常区,以减小腾冲地区高程对地表温度分布的影响,并结合遥感地质构造解译和蚀变岩体遥感填图结果,圈定腾冲地区地热异常区的空间分布情况。共发现8处地热异常区,其中3处是本次研究识别出来的。与有关地热田、热泉、火山的分布资料的对比分析,结果显示所圈定的地热异常区是较合理的。腾冲地热异常区的空间分布明显受到区内地质构造控制,并跟地表高温异常和岩体蚀变等遥感反演信息有密切的联系。     

广西风速资源的时空分布特征分析

选取广西1971～2015年91气象站点风速数据,辅以DEM与遥感本底信息数据,运用气候学方法和指数空间推算法,构建广西不同时间尺度的风速资源空间分析模型,模拟广西近地层年均、季度风速,利用交叉验证法进行对比验证,选出较高精度的模拟结果,分析广西风速资源时空分布特征。研究结果表明,基于指数空间推算法的风速空间分析模型,综合考虑海拔高度及下垫面类型等因素的影响,可模拟精度较高的风速资源分布情况。广西近地表风能资源丰富区主要位于钦州市、防城港市、北海市等沿海一带以及由大山脉的主脉与周围大片谷地构成的地形区,且该区域春季风速较高,冬季次之,秋夏季最低。     

1961～2011年山东地区气温变化的区域差异特征及突变分析

利用山东地区17个气象站1961 ～2011年逐日平均气温、最高气温、最低气温等资料,采用线性倾向率法、Mann-Kendall法、累积距平法等方法,分析了山东地区近50年的气温变化特征和突变特征.结果表明：1961 ～2011年山东地区各气象站年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温均呈现增温趋势,平均增温速率分别为0.22℃/10a、0.17℃/10a和0.33℃/10a,年平均最低温度的上升幅度大于年平均最高温度的上升幅度,山东地区气候变暖主要体现在年最低温度的升高上.近50年来山东地区气温变化过程具有显著的阶段性,而不是单调递增.山东地区增温主要发生在最近的20余年内,各气象站点的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温集中在20世纪80年代末至90年代初发生增温性突变.山东地区气候变暖的区域差异比较明显,龙口地区的年平均气温增温最明显;年平均最高气温增温最为明显的是日照地区;龙口地区年平均最低气温增温趋势较为显著.     

顾及下垫面特征的海坛岛近地面风场模拟

近地面风场模拟,目前多直接利用实测风速数据进行插值,其模拟结果不能反映地形特征对近地面风速的影响.综合考虑海拔高度、坡向、坡位等地形特征对风速的影响,提出了提高风场插值精度的方法:利用2013年10月份海坛岛离地2 m高风速实测数据进行反距离加权插值;基于数字高程模型数据,根据风速换算的指数律公式进行海拔高度的风速修订;对起伏地形区域,依据地形划分结果和不同的坡向、坡位条件进行水平方向的风速修订.对比风场修订前后结果,用本方法模拟的风场比直接内插的风场更接近实际风场分布,地形特征导致的风速分异得到了体现.     

我国1961-2009年气温变化规律分析

利用我国730个气象站1961-2009年逐月平均气温数据,采用Mann-Kendall法检验了该时段我国全年和四季气温空间和时间变化规律.结果显示,1961-2009年我国地面观测温度普遍升高,但四季和全年平均气温变化规律不一致:全国年均气温升高比单季平均气温升高明显;青藏高原和滇西南地区无论四季还是全年均是升高最明...     

河南省近53年旱涝变化特征分析

根据河南省17个气象站1961-2013年逐年的降水和温度资料,基于降水温度均一化指标,并结合趋势拟合方法,定量分析河南省降水温度均一化指标、干旱站比例、洪涝站比例以及旱涝站比例,揭示了该研究区域旱涝时空变化特征.结果表明:降水温度均一化指标总体上以-0.15/10a的速率下降,在一定程度上说明河南地区趋于干旱化的趋势;在空间分布上,各测站的降水温度均一化指标线性趋势值有较强的空间分布规律,干旱化趋势沿西北-东南方向逐渐减弱,黄河流域以南旱涝频率较高,而其中孟津地区的旱涝频率也较高.总体来看,河南地区干旱有加剧趋势,洪涝则减缓.研究结果与实际基本相符,可为河南省相关部门制定抗旱涝对策提供参考.