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关键词： 度日模型   冰川物质平衡   融水径流   阿克苏流域   气候变化  

摘要： 冰川融水是西北干旱区水资源重要组成部分,定量评估其变化对中、下游生态环境保护和工农业经济可持续发展具有重要意义。本文基于国家气象台站日降水和气温资料、数字高程模型(DEM)以及第一次冰川编目数据,利用度日模型模拟了天山南坡阿克苏流域1957—2017年冰川物质平衡及其融水径流变化,分析了融水径流组成及其对气候变化的响应。结果表明:1957—2017年流域年平均物质平衡为-94.6 mm w.e.,61年累积物质平衡为-5.8 m w.e.。流域冰川物质平衡线呈显著上升趋势,年均上升速率为1.6 m/a。研究区年均融水径流量为53.1×10^(8)m^(3),融水增加速率为0.24×10^(8)m^(3)/a,融水径流及其组成分量均呈显著增加趋势。在气候暖湿化背景下,流域降水的增加使得冰川区积累量增加,在剧烈的升温作用下,冰川消融加剧,气温对融水径流的作用增大,因此冰川物质平衡亏损产生的水文效应增强。研究结果可提升区域冰川水资源效应变化及其影响的认识。

关键词： 上升流   气候变化   变化机制   数值模拟   舟山海域  

摘要： 全球变暖会对舟山沿岸上升流的驱动机制产生深远影响,继而作用于海域内的生态环境及渔业资源发生的变迁。使用三维海洋数值模型FVCOM,模拟研究了热通量、风场等气候环境因子变化下舟山沿岸上升流区夏季水动力及环境因子的分布特征。通过引入跃变检验方法来评估全球变暖对过去三十多年来舟山及其邻近海域的夏季海表温度的影响,发现在2016年前后发生了明显的跃变,跃变后海表温度相对于跃变前升高了约1℃;热通量分析结果显示:春季云量减小短波辐射增加,导致的海水热含量增加是夏季海水升温的重要原因;风速的时空变化表明舟山海域7月风速在近几十年有减弱的趋势。通过构建气候环境因子变化的敏感性数值模型实验探究了舟山沿岸上升流水动力的演变机制,结果表明:海气热通量增加导致的表层海水吸热及平流热输运增加引起的海水层化加强会使得底层海水不易抬升;夏季风应力的减弱削弱了长江冲淡水低盐水舌的离岸扩展,导致上升流区上层海水的层化减弱,从而加强中下层海水向岸爬升,增加沿岸上升流的强度。

关键词： 西北地区东部   汛期降水   北极海冰   预测模型  

摘要： 选取1961-2020年中国西北地区东部154个气象站7月降水、NCEP/NCAR大气再分析及北极海冰资料,利用SVD分解等统计诊断方法,分析了北极关键区海冰对西北地区东部主汛期7月降水主要模态分布型的可能影响途径。结果表明:影响西北地区东部7月降水异常分布型主要有两种海冰模态,一种是当巴伦支海、千岛群岛海域海冰密集度偏小(大),戴维斯海峡海冰密集度偏大(小)时,激发从戴维斯海峡向东南以及从鄂霍次克海向西南方向传播的波列,使得我国西北地区东部上空500 hPa位势高度场距平为“西高东低”(“西低东高”)的分布,造成区域降水异常为“一致偏少(多)”分布型;另一种当波弗特海东海域海冰密集度偏小时,激发从里海东传至鄂霍次克海的波列以及配合我国华南上空的正位势高度异常,使得冷空气路径偏东、偏南以及西太平洋副热带高压偏强,造成研究区降水异常为“北少南多”分布型,反之为“北多南少”分布型。利用“SVD投影法”建立的海冰关键区因子预测模型,其对西北地区东部主汛期7月的降水距平符号的把握及空间分布型具有一定的预测能力,尤其对“区域一致少型”和“北多南少型”的预测效果较好。

关键词： 台风   明清时期   中国沿海地区   时空特征  

摘要： 延长器测时代之前的台风序列,可为更长时间尺度的气候研究提供数据支持。基于历史文献,分区域重建了1368—1911年影响中国沿海地区的台风活动共1447次,借助小波分析、GIS空间分析等方法对其时空特征进行分析,并使用降水、干湿等序列对重建结果的可靠性进行验证。结果表明:(1)明清时期华北、华东、华南入境台风总数分别为157、596、853次,影响华北沿海的台风大多也会影响华东沿海,而同次台风入境华东与华南沿海的情况则较少。(2)重建台风与现代造成8级及以上风的热带气旋的阴历月际分布特征大致相似,华北沿海台风高发期为6、7月份,华东为6—8月份、华南为5—9月份。(3)在1570—1590年、1660年代、1850年代、1890年代沿海各地区的台风活动均十分频繁,而在1460年代、1560年代、1700年代、1760年代、1780年代则相对平静。(4) 128 a周期尺度下的小波分析显示,明清时期华北沿海台风活动的第一、第二、第三主周期分别123 yr、86 yr、10 yr,华东沿海为122 yr、85 yr、42 yr,华南沿海为73 yr、116 yr、40 yr,明清时期整个中国沿海地区为122 yr、75 yr、42 yr。(5)明清时期台风灾害集中分布于临海的平原地带,且呈现出由南向北、由临海地区向内陆显著减弱的趋势,华北沿海台风灾害主要分布于胶东、辽东半岛、渤海湾沿岸,除临海地区外海河平原东南部地区台风灾害也相对明显。(6)明清时期沿海各区域台风序列与其相对应区域的降水序列均具有中等程度的相关性。

关键词： 土壤水分   时空变化   蒙古高原   地理探测器   气候变化  

摘要： [目的]解析蒙古高原土壤水分的时空分异及变化规律并量化关键驱动因素的影响,为区域生态恢复及生态系统可持续发展提供理论依据。[方法]基于ERA5土壤水分数据揭示了2000—2020年蒙古高原0—289 cm土壤水分空间分异特征及变化规律,并量化了气象、归一化植被指数(NDVI)、陆地水储量异常(TWSA)、土壤质地、地形等不同环境因子的影响。[结果](1)2000—2020年蒙古高原土壤水分整体呈东北高、西南低的分布特征。土壤水分由浅至深呈先增加再减少的趋势,且仅深层土壤水分(100—289 cm)变化趋势显著。(2)大部分区域未来变化趋势呈持续稳定状态,从土壤表层到第4层分别有58.5%,76.7%,91.3%,98.8%的区域土壤水分变化趋势与过去相同;蒙古高原西北部及内蒙古中部地区土壤水分干化情况可能会进一步加重。(3)温度、TWSA、降水和NDVI是影响土壤水分空间分布的主导环境因子。大部分因子交互呈现出双因子增强作用,蒙古高原土壤水分空间分异是多因子共同作用的结果。(4)表层和次表层土壤水分的变化主要受降水的正向影响,主控区域分别占98.7%,94.8%;降水和TWSA对28—100 cm土壤水分的主控区域分别集中在森林和草原覆盖区,主导区域面积占比分别为38.7%,38.8%;TWSA降低是导致深层土壤水分干化的主要驱动力且其主控区域面积占比达58.6%;植被耗水的增加以及温度的升高分别主控16.2%,14.8%区域100—289 cm土壤水分变化。[结论]土壤水分的时空分异及变化规律明显,各深度的土壤水分的主要驱动力各有不同,对蒙古高原生态恢复及生态系统可持续发展意义重大,未来应深入分析人类活动对其的影响。

关键词： 城市绿地   极端气候   气候变化   风险等级   地理信息系统(GIS)  

摘要： 为探究全球气候变化背景下城市园林遭受极端气候的风险,利用1991-2020年中国国家气象站点逐日观测数据集和2020年中国城市绿地面积数据,基于百分位数方法和GIS空间分析技术,分析了中国主要城市园林受极端气候影响的程度。结果显示,受极端低温影响的高风险区域位于我国北部和高海拔地区;极端高温灾害高风险区域一般发生在城市化进程较快的东部城市;强降水高风险区域与我国降雨带分布基本一致,主要位于华中和华南地区,降水平均值均在30 mm以上;西藏日喀则和那曲市、我国北部及东部沿海地区为大风高风险区域;云贵高原、长江中下游、华北和东北部分区域的城市绿化容易受极端干旱气候影响。未来城市园林设计需要结合当地极端气候特点,改善树种种类和种植结构,提升风景园林等生态系统应对气候变化的适应能力。

关键词： 积雪模拟   遗传粒子滤波   数据同化   集合卡尔曼滤波  

摘要： 为有效解决粒子滤波中粒子退化和贫化问题，将遗传算法耦合到粒子滤波中用于对粒子进行重采样，发展了基于遗传粒子滤波的积雪数据同化方案。以Noah-MP模型默认组合方案为模型算子搭建了积雪数据同化系统，分别在真实和合成同化试验情景下比较了集合卡尔曼滤波和粒子滤波的同化性能、不同重采样方法对粒子滤波同化性能的影响，探讨了遗传粒子滤波作为积雪数据同化方法的可行性。在理想试验情景中，遗传粒子滤波的整体同化性能次于系统重采样粒子滤波，但明显好于多项式重采样粒子滤波，并且遗传粒子滤波能够在积雪融化较快的阶段，更有效地利用观测信息对模型进行校正，在积雪消融期表现出了较好的同化性能。在真实试验情景中，遗传粒子滤波的同化性能明显好于采用其他重采样算法粒子滤波的同化性能。此外，两种同化情景的试验结果均表明粒子滤波的同化性能明显好于集合卡尔曼滤波。将遗传粒子滤波作为积雪数据同化方案是可行、有效的。

关键词： 降水   稳定同位素   台风“烟花”(2106)   云下蒸发效应   对流强度   上游降水   华东地区  

摘要： 2021年第6号(2106)台风“烟花”是我国有监测记录以来对大陆影响时间最长的台风,为华东地区带来了暴雨级的降水。基于台风“烟花”(2106)影响江苏南通地区期间小时尺度高分辨率的降水稳定同位素数据,分析了降水稳定同位素组成变化特征及影响因素。结果表明:降水δ^(18)O值为-11.7‰~-2.3‰,加权平均值为-7.4‰。台风影响前期,采样点水汽主要来源于附近海域,受云下蒸发效应的影响,降水δ^(18)O值相对偏正;台风影响中期,受相对湿度与上游累积对流强度的共同控制,降水δ^(18)O值逐渐偏负。但相较于已发表的我国台风降水δ^(18)O极端偏负值(-20.1‰~-12.6‰),台风“烟花”(2106)降水δ^(18)O极值并未显著偏负,主要是由于上游累积对流降水历时较短以及台风登陆后水汽缺乏大规模有组织性的对流活动。

关键词： 张掖盆地   古气候   冰期   孢粉分析   重矿物  

摘要： 为确定张掖盆地晚第四纪沉积地层时代和探讨其蕴含的古气候信息,笔者利用孢粉分析、重矿物分析、光释光测年等方法对研究区晚更新世以来气候变化特征进行了重建,并确认了当地全新世和晚更新世地层界限。结果表明:地层自下而上划分为4个孢粉组合带和植被类型及气候特征:①深度为56.8~26.4 m,年龄为112.7~63.3 ka,属末次间冰期,粉组合为松–板栗–藜–菊–蒿,针阔叶混交林草原植被,为晚更新世温暖较湿润气候。②深度为26.4~2.6 m,年龄为63.3~11.8 ka,与末次冰期相当,孢粉组合为松–麻黄–藜–蒿,植被类型为针阔叶混交林草原植被,为晚更新世干燥寒冷气候。③深度为2.6~0.8 m,年龄为11.8~8.9 ka,全新世早期,孢粉组合为松–藜–蒿,稀树针阔叶混交林草原植被,较凉较干气候。④深度为0.8~0.15 m,年龄为8.9~7.8 ka,全新世早期向中期过渡期,孢粉组合为松–藜–菊–蒿,稀树针阔叶混交林草原植被,为温暖较干气候。孢粉组合所揭示的晚更新世—中全新世气候变化特征,对于揭示张掖盆地甚至西北干旱区的古气候变化具有重要意义。

关键词： 气候变化   景观生态风险   深度学习   SSP-RCP   汉江流域  

摘要： 景观生态风险评估是识别生态系统脆弱地区并进行重点治理的必要手段。现有方法多采用土地利用变化数据进行生态风险分析,在多因素综合评估方面尚有欠缺,尤其是难以将气候变化和社会经济发展相结合预测气候变化情景下景观生态风险演变。针对此问题,耦合传统景观生态风险评估模型与深度学习模型,构建多因素影响下生态景观风险的预测模型,并模拟汉江流域景观生态风险变化。结果表明:(1)起点期(2000—2015年)情景下,汉江流域较高生态风险等级主要连片集中在丹江口下游地区;(2)SSP370和SSP585情景下均主要以较高生态风险等级为主,比较连片集中分布在丹江口以下区域;(3)SSP370和SSP585情景下汉江流域内高生态风险等级面积在2042年显著增加,其中SSP370情景下的高生态风险等级的面积平均每10 a增加14.58%。研究提出的多因素景观生态风险预测方法可为气候变化条件下流域的生态风险评估和相关生态补偿政策的制定提供借鉴。