基于CLM模型的植被覆盖变化对黄土高原气温和降水的影响研究

黄土高原位于我国第二阶梯,地理环境复杂,生态环境脆弱。本文结合GIMMS/NDVI遥感数据与气象站点观测资料开展诊断分析研究,并将其与模型模拟试验相结合,通过这种方法来研究黄土高原地区植被覆盖与气温和降水之间的作用关系。研究结果表明,黄土高原地区的NDVI、气温和降水量均具有明显的季节变化特征;1982—2006年,区域滑动平均NDVI、气温和降水的线性变化斜率分别为5E-04/10a、0.061℃/10a和-0.492mm/10a;研究区域内NDVI与气温和降水的同期滑动平均相关系数分别为0.459和-0.23,且均存在较明显的空间差异。应用CLM陆面过程模型的模拟结果表明,植被覆盖增加后,植被覆盖发生变化地区的净短波辐射有所增加,净长波辐射有所减少,导致地表吸收净辐射有增加趋势;研究区域内的感热通量和潜热通量均有所增加,且潜热通量的增加更为明显,这可能对植被覆盖增加后气温的降低产生一定影响;研究区域内的土壤含水量和地表蒸散均呈增加变化,这可能导致降水增加。但是,植被覆盖增加对区域气温降低和降水增加的影响作用有限。     

延安市1980—2010年气温和降水的年际变化特征

选取延安市及周边14个气象站点1980—2010年逐月气象资料,利用自然邻点插值法对气象站点数据进行空间插值,得到延安市的年均气温和降水量,利用趋势分析、小波分析和极端变化分析方法,研究延安市气温和降水量的变化规律。结果表明:1980—2010年间,延安市气候变暖,年际气温持续升高,每10 a递增0.71 ℃,幅度较大; 降水量呈小幅减少趋势,但年际波动较大。研究区气温和降水长周期变化规律存在很大的相似性,但5～10 a短周期变化差异明显,且震荡规律性减弱,相比而言,气温变化较降水量变化的稳定性强,变化规律更有序。     

气候变化对重庆岩溶地区水文水资源的影响

分析了重庆岩溶区水文水资源对气候变化的响应。结合水文数据与气象数据，运用数学分析的方法研究了气温和降水对水文水资源要索的影响。结果表明：岩溶区降水变化对径流量影响显著，呈显著正相关，并且年均降水量与年均径流量存在指数增长关系。同时由于降水的变化，导致重庆岩溶区干旱、洪涝和正常年交替出现，且旱涝持续时间长。气温是影响蒸发的重要因子。可能蒸散随着气温的变化呈现出明显的季节变化和年际变化，气温升高，则蒸发量增加，反之则减少。从空间上，可能蒸散量大体上西部大于东部，北部大于南部。     

广州市近50年来气候变化分析

利用广州市1951～2004年的气温、降水、最高气温、最低气温和风速等资料,运用数理统计等方法,对各气象要素进行统计,分析了近50年气候变化特征.结果表明:近50年来广州市气候趋向变暖,特别是80年代以来,年平均气温升高明显.近50年来平均气温增长率为每10年上升0.13℃.近50年来年平均气温上升的主要季节在湿季,并且主要是与1～3月干季平均气温的变化有关;年平均降水量随着时间的推移呈现周期性的现象.除了秋季降水减少以外,夏、冬、春季降水都有增加,其中夏季降水量每10年增加3.82 mm,在四季中增加速率最快,对年降水量影响较大;平均风速的年际变化较小,长期变化呈现下降趋势并具有阶段性,四季中冬季平均风速最大,对年际变化影响有着重要的意义.     

气候变化对中国北方温带草原植被的影响

在月、季节、生长季和年4个时间尺度上,采用Krigging空间插值方法对1982—1999年的降水、气温数据插值生成栅格影像,将其与1982—1999年的NOAA/AVHRR NDVI影像进行相关分析.同时,综合分析了归一化差值植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)、降水、气温、区域潜在蒸散量、区域实际蒸散量的年际季节变化.结果表明,降水是制约本区植被生长的根本原因,夏季降水量对植被生长的影响最为显著,7—8月份的降水对下月植被的生长有重要的影响.同时得出中国北方温带草原植被与气象因子相关性的空间分布图.     

长江中下游地区1月降水变化特征

利用58a长江中下游地区25个站的1月降水资料和逐年1月大气环流资料,分析了长江中下游地区1951-2008年1月份的降水变化特征。结果表明:长江中下游1月降水总体呈4.44mm/10a的增加趋势,存在10-12年的年代际周期和4年左右的年际周期,且在1988年出现了从减少趋势到增加趋势的突变点。长江中下游1月降水的趋势系数分布为全区一致增加,且趋势系数由北向南增加。     

气候变暖背景下汾河上游流域气温和降水的变化及其影响分析

基于1960-2011年汾河上游流域4个气象站的气温、降水资料,采用现代气候统计方法分析了52 a来汾河上游流域气温和降水的变化特点,在此基础上,分析了气温和降水变化对水分盈亏量的影响。结果表明：汾河流域上游年平均气温呈极显著上升趋势,线性倾向率为0. 203℃/10 a,并在1993年发生由冷变暖的气温突变;20世纪80年代平均气温最低,21世纪初10年最高。年降水量呈现逐渐减少的趋势,但未通过显著性检验,主要表现为年际间的波动,年代际呈现“U”字型变化;20世纪60年代,降水最为丰沛,80年代最为匮乏,之后略有增加。20世纪60-80年代,上游四季气候以冷为主、干湿相当,之后,以暖为主、略显偏湿。在气温持续升高、降水波动减少的前提下,水分盈亏量逐渐减少,与降水量的多少关系更密切。     

三江平原建三江垦区降水时空特征分析

降水作为描述气候变化的关键指标之一,其分布规律对研究气候变化规律、减少洪涝灾害的损失、提高降水预测能力均有着重大意义.为揭示三江平原建三江垦区降水量的变化规律,基于垦区30年(1981~2010)的月降水量,采用线性趋势分析法对年降水量和季节降水量的变化趋势进行分析,并采用MannKendall(M-K)突变检验法对年降水量时间序列和季节降水量时间序列的突变特征进行分析,最后运用克里格插值对年降水量和季节降水量的空间变异特征进行剖析.研究结果表明:(1)线性趋势分析显示,对于研究区域的年降水量,总体上呈减少的趋势,且年际变化较显著;对于各季节降水量,夏季和秋季降水量呈显著的下降趋势,而冬季降水量上升趋势显著,春季基本无趋势变化;(2)M-K突变分析显示,年降水量总体无明显突变点,但1981~1999年间年降水量有微弱的上升趋势,1999年以后年降水量下降趋势明显;而该区域年际间各季降水突变点较多,说明季节降水量年际变化显著;(3)空间分析结果显示,建三江垦区年降水量空间变化规律由西南至东北呈逐渐增加的趋势,其中秋季和冬季降水量的空间变化规律与年降水量变化具有很好的一致性,尤其是秋季降水量具有明显的空间差异特征,但春季和夏季降水量空间差异变化相对较小.     

盘龙河流域近45年气温和降水变化特征分析

应用线性趋势法、方差分析和M-K检验法就盘龙河流域1961-2005年的气温和降水进行了变化趋势、年际和年代际变化及突变特征分析.结果表明:该流域近45 a来年均温呈上升趋势,与其他季节相比,冬季增温趋势显著,幅度最大,气温倾向率为0.232℃/10 a;年降水量与季节降水量变化趋势不明显,降水量倾向率均未通过95%的信度检验;气温和降水量年际和年代际变化显著;气候突变时段多集中于20世纪60至70年代和90年代以后,主要表现为上世纪60至70年代的降温突变和降水量增加突变,90年代以后以增温突变和降水量减少突变为主.     

开封市近55年气候变化特征及其区域性原因分析

通过对开封市1951 -2005年气候资料进行分析得出:开封市近55年气候呈现明显变暖趋势,其中冬季变暖表现最为明显,平均气温每10年增加0.4℃,春季和秋季气温呈逐渐上升趋势,每10年增加0.1~0.2℃,夏季气温没有明显变化.降水量变化不明显,但年际、月际降水变化加剧.日照时数明显减少,每10年减少50h左右,特别是1996年以后日照时数减少加快;就不同季节而言,日照时数冬季和夏季减少最快,秋季略有减少,春季波动不明显.其次根据开封的能见度、风速以及低云量、雾、霾、沙尘暴、扬沙、浮尘等视程障碍现象和近几年大气环境的资料结合开封当地的实际情况,简单分析气候要素变化的区域性原因.     

塔中石油基地沙尘天气的变化趋势及影响因素

通过对塔中石油基地1997-2005年浮尘、扬沙和沙尘暴的季节变化和年际变化分析,表明;塔中沙尘天气多出现在春、夏两个季节。塔中沙尘天气近9a总的趋势是整体平稳,变化幅度不大,沙尘暴的日数减少,浮尘和扬沙日数有所增加。沙尘天气与气温、降水、蒸发量、季风等气象要索有一定的关系,同时也受到人类活动的影响。     

基于气候模式与水文模型结合的渭河径流预测

为预测渭河流域未来时段的径流变化规律,提出了CanESM2气候模式下RCP4.5、RCP8.5两种情景与半分布式水文模型VIC相对接的研究方案。采用气候模式输出的降水、气温等资料作为VIC模型的输入数据,分析未来2020s、2030s、2040s、2050s四个时期渭河流域径流变化规律。计算结果表明:由于未来气温变化幅度较小,故影响水文模型预测值的主导因素为降水变化;两种情景下,未来径流与降水变化规律相同,整体上呈现减少趋势,在四个时期内呈现先减少后增加的趋势。     

新疆沙雅县气候变化特征分析

利用沙雅气象站1960～2009年日照、气温、降水和蒸发观测资料,分析了该县近50年来的日照、气温、降水和蒸发量的年际变化、季节变化及变化特征。分析结果显示:近50年来年日照时数总体呈减少趋势,减少倾向率为11.83h/10a,减少幅度从大到小依次为冬季和秋季,而春、夏两季呈增高趋势;近50年来年均气温呈增加趋势,增长倾向率约为0.42℃/10a,增长幅度从大到小依次为冬季、秋季、春季和夏季;近50年来年降水量呈增长趋势,增长倾向率约为5.25mm/10a,增长幅度从大到小依次为夏季、秋季、冬季和春季;近50年来年蒸发量总体呈增长趋势,增长倾向率约为49.93mm/10a,年内蒸发量增长幅度从大到小依次为夏季、秋季和春季,而冬季蒸发量降低。     

我国东北地区主要城市气温和降水量序列的多尺度分析

根据1961~2010年东北地区35个主要城市站的逐日气温及降水资料,采用线性拟合、小波变换、经验正交函数分解、Mann-Kendall突变检验和R/S分析等方法,分析了我国东北地区主要城市的气温和降水的变化。结果表明:近50年东北主要城市年平均气温呈上升趋势,其中20世纪80年代后期至90年代初增温幅度最大;城市气温变化存在明显的16a尺度年代际变化周期和(7~8)a、4 a和准2 a尺度的年际变化周期,其中4a尺度的低频振荡能量最强;城市化进程对气温变化影响显著。东北地区主要城市的年降水量减少趋势明显,其中20世纪60年代中期至80年代初降水减少幅度最大;年总降水变化存在准2 a、4 a和(9~10)a尺度的年际变化周期,其中4 a和(9~10)a振荡能量最强;夏季出现特涝的概率大于特旱,大涝的几率小于大旱;同时7月份是东北局部特大洪涝或干旱的多发时段。     

汾西灌区冬小麦田间土壤含水量空间分布研究

选取山西省临汾市汾西灌区一块约20 hm2的冬小麦试验田,在实测田间土壤含水量的基础上,利用地统计学方法,分析了田间土壤含水量的空间变异结构,并采用克里金插值技术研究了冬小麦田间土壤含水量的空间分布格局,为灌区墒情检测和农田灌溉管理提供科学指导.     

1960-2014年河南极端降水特征分析

基于河南1960-2014年17个气象台站日降水实测数据,采用线性趋势与分析方法,根据选取的9个极端降水指数,分析了河南省极端降水的时间演化和空间分布,探讨了影响极端降水的因素.结果表明:(1)河南极端降水指数多年均值的空间分布整体呈现由北向南连续干日数减弱、年总降水量和大雨暴雨日数增多,自西向东平均日降水强度增强的分布规律.(2)该区极端降水指数长期演变趋势存在一定的空间差异.大部分地区降水量减少,但发生干旱和大到暴雨的日数却增加;而河南东部地区的极端降水事件呈现增强趋势,南部地区则表现为减弱趋势.(3)极端降水指数具有明显的年际和年代际时间变化规律,整体表现为20世纪80年代早期偏多、90年代偏少、21世纪后又增多的特点.河南地区极端降水变化符合我国中部和北部地区极端降水整体呈减少趋势的研究结果;引起其变化的重要原因为异常大气环流所致.而由于极端降水事件本身的特殊性和复杂性,区域内极端降水事件的物理成因和机制还需要深入研究.     

山西省土壤湿度时空分布及与气候因素的耦合

为了解山西省土壤湿度状况变化规律,进而为农业旱情监测提供科学依据。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,通过趋势分析和相关分析等方法研究山西省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低,东高西低,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。可见山西省农业旱情受到区域地形、温度和降水等多方面因素的影响。     

我国极端降水过程频数时空变化的季节差异

利用我国586个气象测站的逐日降水资料,在对每个站点极端降水过程阈值进行科学界定的基础上,揭示了近45年我国年和各季极端降水过程频数的线性变化趋势及其年际、年代际变化特征.结果表明：我国年和季节极端降水过程频数主要为趋势性变化,不同地区不同季节趋势性变化差异显著,极端降水量在降水总量的趋势变化中占主导地位 长江中下游、西北地区北部和西南地区西部年极端降水过程频数呈现趋势性增加,而我国华北等地区呈现趋势性减少,并且主要反映的是夏季的特征 年和季节极端降水过程频数具有明显不同的年际和年代际变化特征 我国各季极端降水过程时空变化异常型明显不同,但与极端日降水的时空变化是一致的.     

青海玉树地区近61年气候变化特征分析

利用玉树地区1953-2013年逐月气温和降水资料,采用气候倾向率、5年滑动平均、变异系数和M-K检验法,分析玉树地区近61年气候变化特征,结果表明:近61年来玉树地区气温显著升高,增幅为每10年增加0.32℃,20世纪50年代气温变异系数最大,各个季节的增温变化从大到小依次为春季、夏季、冬季、秋季,M-K突变检验表明该地区在1989年发生显著突变;降水量总体减少,减少速率为每10年减少3.21mm,20世纪50年代降水变异系数最大,其中春季和夏季是各个年代降水比较丰沛的季节,秋季和冬季是各个年代降水量偏少的季节,M-K突变检验表明该地区降水量在1997年发生显著突变.     

1973-2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区。本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973—2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素。结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a~(-1),降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a~(-1);2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5—10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973—2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素。全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展。