济南市降水变化特征分析及其与土地利用变化的关系

为了探讨区域土地利用类型变化与降水之间的关系,提取济南市1980s—2005年土地利用数据,通过土地利用转移矩阵分析土地利用类型的动态变化情况.利用Mann-Kendall、Pettitt以及滑动t-检验3种方法对近60年来济南市47个雨量站降水数据进行趋势分析和突变检验,分析突变年前后降水量、降水时间、暴雨强度等指标变化特征.结果表明:济南市1980s—2005年间土地利用结构变化较大,大量农田向聚落转移,湿地水体增幅明显;济南市多年平均降水量由东南向西北呈阶梯型递减,聚落密集区大多处于降水量相对较少区域,山区年降水量普遍高于平原地区,且各雨量站所在区域汛期降水量均占全年降水量70%以上;济南各地年降水量和汛期降水量总体呈上升趋势,在1989年左右发生突变,降水量不断增大,降水时间逐渐增多,同时大雨到大暴雨出现概率增大;与其他地区相比,市区年内降水愈发集中,出现大到暴雨的概率显著增加,汛期城市受洪涝灾害威胁更大,这与土地利用变化特别是城市化密切相关.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况。结果表明:1）SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R2、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R2、E_NS分别为0.69和0.72;2）综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14 、0.05 、0.19 m3? s?1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3）气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4）极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退耕还林情景、城市绿化情景下,年均径流变化率分别为5.04%、2.71%、?8.17%、?4.23%,居民地、耕地具有增流作用,且居民地增流作用大于耕地,林地则具有较显著的减流作用. 需加强对流域内气温和降水,特别是强降雨的预测和防汛预警,并通过优化土地利用结构及空间布局减缓气候变化带来的水文负效应,实现流域水量平衡.      

快速城市化的珠江三角洲非污染生态影响初步分析

人类生活和生产中各种开发利用自然资源活动是引起非污染生态影响的主要原因,而城市化是其中影响最深的过程之一.珠江三角洲作为我国快速城市化的典型区域,城市化引起的非污染生态问题显著.该区域的土地利用变化大,城镇、交通用地迅速增加,林地、草地、耕地则大幅减少.城市植被的种类少、优势种突出、外来物种较多,从而明显降低了区域的生物多样性.由于不合理开发土地资源的人为活动,城市区域的水土流失严重,而且侵蚀强度相当大.     

银川市2000-2020年土地利用时空变化特征及预测

为探究银川市土地利用的时空变化特征,基于2000、2010、2020年3期土地利用数据,通过土地利用变化、景观生态学和元胞自动机(cellular automata, CA)-Markov模型,定量研究了20年间银川市土地利用景观格局变化特征,并对土地利用变化进行模拟预测。结果表明:耕地、林地、水域和未利用土地面积减小,草地和城乡工矿居民用地面积增加,各土地利用类型之间转换较为强烈,土地利用变化结构的主体为草地和城乡工矿居民用地,土地利用程度不断加深但具有区域差异性特征;土地利用景观形状的复杂程度增加,城市空间不断扩张,整体景观都趋于平均,景观异质程度增强,景观向多样化方向发展趋势;CA-Markov模型能有效模拟银川市土地利用变化情况且具有较高精度,Kappa系数为0.828 5;2030年耕地、林地和未利用土地面积减少,草地和城乡工矿居民用地面积增加。人口数量与结构、国内生产总值(gross domestic product, GDP)、经济增长以及区域宏观政策是研究区各类土地利用类型变化的主要驱动因素。     

深圳市植被净初级生产力动态及其与气候因子的关系分析

以深圳市为研究区,利用土地利用/覆盖分类数据、MODIS NDVI数据、气象数据,基于光能利用率(carnegieames-stanford approach,CASA)模型对深圳市2000—2014年的净初级生产力(net primary production,NPP)进行了估算,并分析了NPP的时空分布特征及其对气候因子的响应关系.结果表明:深圳市面积NPP为544.19~884.93g·m-2·a-1,总体以2.40g·m-2·a-1的趋势增加,空间分布格局呈西北低、东南高的特点,不同行政区的年均NPP存在明显差异;15a来深圳市NPP的变化呈现出南部增加北部减少的趋势,且增加区域面积是减少区域的1.4倍,其中城镇用地、林地呈增加趋势,耕地、果园、湿地、未利用地呈减少趋势;NPP对温度、降水、太阳辐射的响应存在显著差异,光明新区、龙华新区、龙岗区等北部区域NPP与温度、降水呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数分别为0.92、0.95,南山区、福田区、罗湖区等南部区域是城市不透水层、水体高覆盖区,NPP与温度、降水的相关关系较弱.宝安区、南山区、龙华新区交界处的NPP与太阳辐射呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数为0.95,龙华新区南部、坪山新区北部等部分区域分布着大面积的城市不透水层,NPP值较低.深圳地区植被NPP动态是受温度、降水、太阳辐射等气候要素变化及城市化引起的土地利用变化等因素共同作用的结果.     

城市化对昆明一次强降水过程影响的数值模拟研究

为了探究昆明地区城市化对降水的影响,利用中尺度气象模式WRF(the weather research and forecasting model)耦合单层城市冠层模块,对2012年5月24日夜间发生在昆明城区西部的一次强降水过程进行数值模拟研究。通过与卫星观测得到的降水空间分布进行对比,发现WRF模式能较好地再现此次降水过程。城市的存在会较显著地改变城市地区的潜热和低层垂直运动,使得位于城区的降水中心降水强度略有减小,而城区下风向的降水有所增加,降水增加的区域与750 hPa高度上的水汽通量辐合加强的区域相对应。城区降水中心降水量减少可能是由于城市下垫面抑制了低层大气的水汽供给。城区下风向降水增加的可能原因是该区域相对较强的垂直运动使得更多的水汽被输送到高层大气中,有利于降水的增强。在目前的城市化水平上,若昆明地区的城市进一步扩张,城区下风向地区的垂直对流运动和大气不稳定度均会增强,但城市下垫面对低层水汽供给的抑制作用也会增强,这两种作用的同时存在会使得城市下风向地区降水的变化存在不确定性。     

基于陆气耦合的城市雨洪模拟技术研究进展

对汇流时间短、暴雨时程集中且短期内降水强度大的城市区域而言,暴雨洪涝灾害预见期的延长可以为制定应急预案和实施防汛抢险争取更多的响应时间,降低城市暴雨洪涝事件带来的潜在危害．延长城市暴雨洪涝灾害预见期的有效措施之一,是采用基于数值天气预报技术和多源/高分辨率数据资料的陆气耦合城市雨洪模拟技术进行雨洪过程模拟和灾害预报．本文归纳总结了城市雨洪过程模拟和预报中常用的5类降水输入数据及各类降水数据的适用条件;总结了数值天气预报技术在区域强降水模拟方面的研究进展及存在的问题;梳理了城市雨洪过程模拟中采用的常见方法及优缺点;总结了数值降水预报技术应用于城市雨洪过程模拟和预报的最新研究进展．在此基础上,提出了基于陆气耦合的城市雨洪模拟技术需要解决的关键问题和应对之策,指出在当前城市雨洪模拟技术较为成熟的情况下,减小数值降水预报结果的不确定性和提高城市雨洪过程模拟的精细化程度是提高城市暴雨洪涝灾害预报准确性的主要手段．      

基于边际效益递减规律的城市土地利用效率阶段评价

城市土地利用效率是合理配置利用我国有限土地资源的重要依据。为评价城市土地利用效率,该文提出了基于边际效益递减规律的城市土地利用效率阶段评价指标,并将其运用于实证研究。在对中国大陆除西藏外的30个省、自治区、直辖市的城市土地利用效率阶段评价分析后得到以下结果:时间上,城市土地利用效率较高区域数量增长缓慢,大部分区域城市土地利用效率较低;空间上,1995、2000年度城市土地利用效率较高区域在主要集中于东部地区,2010、2015年度主要集中于中部地区。因此,当前城市土地利用问题的关键是调整东西部低效率区域的城市土地利用技术水平及资本、劳动力的投入,进而达到提升东西部低效率区域城市土地利用效率阶段的目的。     

TRMM多卫星测雨数据在赣江上游径流模拟中的应用

选取赣江上游峡山站以上集水区域为研究区域,以雨量站观测数据为基准数据,评估热带降雨观测计划TRMM一3842V6降水数据的精度,并采用上述2种降水数据驱动栅格型新安江模型,模拟赣江峡山站日流量和月流量过程．结果表明,尽管TRMM日降水数据较雨量站数据存在较大偏差,但采用TRMM降水数据模拟的日流量能基本再现峡山站的日流量过程;TRMM月降水数据精度较高,能够较为精确地模拟峡山站的月流量过程．因此TRMM月降水数据可应用于赣江流域的降雨．径流过程模拟,在无资料地区的水文预报、水资源估算、水资源评价与规划等相关研究领域具有广阔的应用前景．     

位置服务大数据下广州市土地利用类型模拟探讨

位置服务(LBS)产生的时空行为大数据为地理环境模拟提供了重要机遇,也为土地利用类型的模拟识别提供了创新思路。位置服务大数据下的居民活动强度的周期性变化与土地利用有显著相关性,带有较强的土地利用指示性,在土地利用类型模拟识别上具有较大的应用价值。以广州为案例,本文利用百度地图平台APP联盟用户的位置服务大数据,以150*150m格网为精度单元,应用监督分类方法中的随机森林分析法模拟识别土地利用类型,模拟总准确率达72.40%,其中,村镇建设用地、工业用地、公园绿地、居住用地和商业金融用地的预测准确率分别为50.39%、82.65%、49.53%、82.66%和49.56%。研究结果表明随机森林方法在应用高密度时空行为大数据进行土地利用类型模拟的有效性及位置服务大数据在城市土地利用类型模拟上的潜在价值,也反映了居民活动强度空间形态与土地利用之间的显著相关性。当然,这需要利用不同的技术手段在不同城市和城市的不同区域上更多的案例实证。     

GCMs模式在黄河源区的适用性分析

利用黄河源区24个气象站1961～1990年的月平均气温、最高气温、最低气温、月降水资料和IPCC 提供的5个全球海气耦合模式(CCC,CCSR,CSIRO,GFDL,HADL)的模拟结果,采用多年平均、不均匀系数、绝对变化幅度等统计特征,验证分析了各个模式对黄河源区降水和气温的模拟效果.结果表明:各个模式在降水和气温2个方面的模拟效果均不相同,如GFDL模式对降水的模拟效果最好,GFDL和HADL模式对气温的模拟效果较好;若同时考虑降水、气温2个方面的模拟效果,GFDL模式要略优于其他模式.     

基于CMIP6集合优化数据集的全球陆地极端气候变化预估

预估极端气候事件趋势能够降低其引起的灾害风险.该文基于CMIP6集合优化数据集EPTGODD-WHU,选取5个极端气候指数,即最高气温极大值(TXx)、最高气温极小值(TXn)、最低气温极大值(TNx)、最低气温极小值(TNn)和最大月降水量(PXx),并结合GIS分析手段,对2021—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的全球陆地极端气温及降水进行预估.结果表明：1)相较于CMIP单一模式,EPTGODD-WHU数据集模拟性能显著提升,气温及降水的空间相关系数分别达到0.99和0.81.2) SSP5-8.5情景下,年最低气温和最高气温均上升明显,且这种上升趋势年内波动不大,地球陆地极寒地区将面临升温的风险,而赤道等极热地区将处于年内长时间酷热状态.3)六大洲在SSP5-8.5情景下的极端降水整体上升趋势最剧烈,但北美洲密西西比平原和滨海平原的地区在SSP5-8.5情景下在未来面临较高的旱灾风险.4)中国西南部地区的极端降水在三个情景下均呈稳定的增幅,且增幅高达60%,预示面临较高的洪灾风险.     

黑龙江省气象因子插值优化及与落叶松NPP相关性分析

【目的】通过比较不同插值方法模拟黑龙江省气象因子,利用最佳插值结果,探寻落叶松样地气象因子与森林植被净初级生产力(NPP)的关系,为黑龙江省落叶松林的生产经营和管理提供科学参考。【方法】以黑龙江省2010年生长季(5—9月)气象因子(日平均气温、日降水量)及1 521块落叶松林固定样地数据为数据源,分别使用反距离加权(IDW)、普通克里金(OK)、多元线性回归(MLR)和混合插值法(包括回归反距离加权(RIDW)和回归克里金(RK))5种插值方法对生长季月均气温和月均降水量进行插值及比较,以最佳插值方法得到黑龙江省2010年生长季月均气温和月均降水量空间分布。根据东北地区树种生物量异速模型估算落叶松样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力,并与样地气象因子进行相关性分析。【结果】5种插值方法中RK的生长季月均气温和月均降水量均方根误差(RMSE)分别为0.420和10.110,均优于其他插值方法。生长季月均气温由南至北降低的同时落叶松NPP随之降低,月均降水量自西向东增大,落叶松NPP随之升高。生长季月均气温、月均降水与NPP的Pearson相关系数分别为0.221和0.241,二者P值都小于0.01,呈极显著相关。【结论】考虑地形因子和多元回归模型结果残差的RK方法可以更好地模拟黑龙江省生长季月均气温和月均降水量。生长季落叶松NPP在经、纬度方向上分布趋势与气温、降水量相同,且落叶松NPP与生长季月均气温和月均降水量均有一定相关性,其中与降水量相关性更为明显。     

近50ａ来南疆气候变化对可利用降水量的影响

选择1951~2006年逐月降水和温度资料,计算出南疆年平均蒸发量及可利用降水量.在详细分析了50 a来南疆地区降水、气温、蒸发及可利用降水量变化特征的基础上,采用逐步回归周期分析法对降水、气温和可利用降水量进行了模拟,并对未来5 a上述要素进行了预测.结果表明,20世纪70年代以后南疆地区的温度、降水和蒸发变化基本呈上升态势,可利用降水量却呈现出偏多和偏少交替的波状变化特征.这说明气候变暖,可利用降水量不一定增多,未来5 a南疆地区可利用降水量将可能减少.     

Simulations of seasonal variations of stable water isotopes in land surface process model CLM

In this study, we simulated and analyzed the monthly variations of stable water isotopes in different reservoirs at Manaus, Brazil, using the Community Land Model （CLM） that incorporates stable isotopic effects as a diagnostic tool for understanding stable water isotopic processes, filling the observational data gaps and predicting hydrometeorological processes. The simulation results show that the δ^18O values in precipitation, vapor and surface runoff have distinct seasonality with the marked negative correlations with corresponding water amount. Compared with the survey results by the International Atomic Energy Agency （IAEA） in co-operation with the World Meteorological Organization （WMO）, the simulations by CLM reveal the similar temporal distributions of the δ^18O in precipitation. Moreover, the simulated amount effect between monthly δ^18O and monthly precipitation amount, and MWL （meteoric water line） are all close to the measured values. However, the simulated seasonal difference in the δ^18O in precipitation is distinctly smaller than observed one, and the simulated temporal distribution of the δ^18O in precipitation displays the ideal bimodal seasonality rather than the observed single one. These mismatches are possibly related to the simulation capacity and the veracity in forcing data.     

用地温预报雨季降水趋势的初步探讨

利用相关系数及逐步回归的计算方法,研究了地温与降水的关系,并建立昆明周围地区（包括西藏一些地区）3个地温层（0.8,1.6,3.2m)对昆明降水的月预报方程。给出了月降水的拟合效果图和1992年、1993年各月昆明降水的预报。最终形成昆明地区《地温预报汛期降水系统》软件包投入试运行。     

ENSO事件对云南短期气侯影响的研究

利用云南1951～1997年逐月降水和气温资料和全于1951～1997年月平均海温资料,统计了云南降水和气温对赤道东太平洋海表温度变化的响应,结果表明：云南降水和气温与赤道东太平洋海温的异常有着密切的关系。     

太平洋年代际振荡与川中丘陵区气候变化关系研究

基于月降水和月平均气温资料,分析了川中丘陵区近50年降水和气温的变化特征及其与太平洋年代际振荡指数（PDOI）的关系．结果表明,川中丘陵区气候存在明显的年代际趋势和突变特征．相关分析和独立样本T检验表明,川中丘陵区夏季气温、年平均气温和秋季降水量与年PDOI均有显著的相关关系,PDO冷位相（1977年以前）对应着高温、多秋雨,而PDO暖位相（1977年以后）对应着夏季和年均温下降,秋季雨水减少．     

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.     

Characteristics of U-pattern distribution of highconcentration ^210pb in surface air at central Guizhou, China

In recent thirty years, with deep-going studies of the problems of regional environmental quality and global climate change, 210Pb has been found to have wide appli-cations in tracing the aquatic sedimentation, catchment’s erosion and the path of atmospheric transfer. 222Rn pro-duced from decay of the U-Ra series in surface rocks and soils diffuses in the atmosphere and continues to decay into 210Pb. This part of the 210Pb, due to separation from its parent 226Ra, is generally referred to a…