乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征及其影响因子

基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站监测数据，分析2014年1—12月不同土层的地温数据及同期气象数据，进而阐明乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征。结果表明：（1）乌兰布和沙漠地温及气温具有显著的日变化特征，气温最高值与最低值出现时刻相对巴丹吉林沙漠提前2 h，相对东部地区滞后1 h；地温与气温季节变化特征一致，各季节地温最值出现时刻相对气温滞后1 h；（2）地温变化速率随着土壤深度的增加而减小，在土壤深度达到70 cm以后，地温全年在0℃以上；低于0℃的5 cm地温持续时间约为4个月；（3）地温与空气温度、太阳辐射变化趋势一致，地温相对太阳辐射及气温明显滞后。相关分析与逐步回归表明，对地温变化起决定作用的环境因子为空气温度、蒸发量、太阳总辐射、风速、空气相对湿度、降水。     

近 60 a 以来祁连山中部气候变化及其径流响应研究

利用 1960—2017 年水文、气象资料，采用相关分析、Mann-Kendall 和小波分析等方法，研究 了祁连山中部气候和径流量变化特征。结果表明：（1）近 60 a 来祁连山中部气温、降水和径流量总 体呈现出气温上升、降水增加、径流量增大的趋势。年平均气温以 0.39 ℃·（10 a）^-1 的幅度上升，四 季气温升高趋势明显，年平均最低气温和冬季气温的升温幅度最高。降水增加了约 19.2%，降水的 增加主要归因于夏季降水的增多。（2）平均气温在 1993 年出现突变，气温突变时间早于西北其他 地区。气温和降水的主周期分别为 8 a 和 30 a，在径流量周期响应中，短周期（8 a）与平均气温振荡 非常一致，长周期（30 a）与年降水变化较为一致。（3）分析表明，降水和气温都是影响径流量变化 的主要因素，建立的径流量预测模型纳什效率系数为 0.68，能很好的分析和预测径流量，降水和气 温变化分别使径流量增加了 21.1%和 10.9%，降水对径流量的影响作用更大。     

巴丹吉林沙漠边缘地区植被特征

通过在巴丹吉林沙漠野外植被调查,描述了植被的生活型和群落的空间分布特征,分析了植被多样性、优势度及均匀度指数,并探讨了历年来气候变化对植被分布的影响。结果表明：（1）巴丹吉林沙漠植物种类较少,可分为小乔木、灌木、小灌木、半灌木、多年生草本和一年生草本6类生活型。其中灌木种类最为丰富,小乔木最少。（2）巴丹吉林沙漠东南一带物种丰富度和多样性高于西北一带,南缘地区植被群落分布及植被群落多样性亦均高于北缘地区。（3）近53 a巴丹吉林沙漠气温发生显著变化,蒸发量增加。南缘地区增温而降水减少。这种变化对于以水分为主导因子的沙漠地区植被发育来说极为不利,有加剧沙漠南缘荒漠化的威胁。     

柴达木盆地沙尘暴天气影响因素

以柴达木盆地9个地面气象站点1961-2016年的逐日观测资料，分析该地区沙尘暴发生频率与气象因子和地表因子的关系，对比沙尘暴发生日与未发生日的气象因子和地表因子的差异。结果表明：①柴达木盆地沙尘暴日数与风速、大风日数有显著正相关关系，是影响最大的气象因子；气温与沙尘暴日数存在正相关性，但各地区有差异；相对湿度和降水对沙尘暴日数有明显的抑制作用；日照时数与沙尘暴日数存在弱的正相关关系。②植被对沙尘暴有抑制作用，但对柴达木盆地北部沙尘暴日数的抑制作用不显著；冻土深度对沙尘暴的影响存在滞后效应，滞后时间为2-3月。③沙尘暴发生时日最低气温偏高，相对湿度偏大，降水偏多，风速明显偏大，日照时数偏小，气温（地温）差偏小；日照时数小是沙尘暴发生的必要不充分条件。     

1960―2012年安徽省降水和气温变化特征及其与ENSO的相关性分析

使用安徽省1960―2012年气温与降水资料,采用线性倾向估计法、反距离加权插值法、最小二乘法和相关分析法分析安徽省近53年来气温和降水的时空变化特征及其与ENSO的关系。结果表明：1）近53年来安徽省年降水量和年平均气温分别以0.93 mm/a和0.02℃/a的倾向率呈增加趋势;季节变化表明,夏季和冬季降水量呈明显的增加趋势,而春、秋两季则呈减小趋势;四季气温均有所升高,春季气温增幅最大。2）不同季节降水量的年代际变化特征并不明显,降水主要集中在夏季,约占全年降水量的45.95%;与降水量年代际变化不同,年均温和四季气温的年代际变化呈波动上升趋势。3）降水存在显著的空间差异,夏、冬两季降水量由北向南减小幅度逐渐增大,春季降水量由北向南增加幅度逐渐增大;气温的空间变化并无一定规律,但宿州是四季以及全年增温幅度最大的地区。4）不同时间尺度的降水和气温均与Nino 3.4区海表温度距平和南方涛动均存在一定的相关性,其中3、9和11月的降水与Nino 3.4区海表温度距平以及南方涛动有较为显著的相关性,而在9月,气温受Nino 3.4区海表温度距平和南方涛动影响较显著;Nino 3.4区海表温度距平对年降水量和年均温的影响更明显。5）近53年来,El Nino事件和La Nina事件的出现频数分别为16和15次,La Nina事件对降水的增加的影响强于El Nino事件,而El Nino和La Nina事件对气温的影响均不显著。     

开都河流域上下游过去50 a气温降水变化特征分析

利用开都河流域上下游4个气象台站（上游巴音布鲁克,下游焉耆、和静、和硕）1960-2009年的气温、降水资料,采用趋势分析与距平等统计方法,分析了近50 a来开都河流域的主要气象要素变化特征。研究发现：（1）1960-2009年开都河流域上下游年平均气温均呈明显上升趋势,增长强度分别为0.27 ℃/10 a和0.22 ℃/10 a。2000年后气温升高尤其显著,上游和下游的气温分别较50 a平均水平偏高0.97 ℃和0.69 ℃。该流域年最高温没有明显增加,而上下游年最低气温分别上升0.41 ℃/10 a和0.61 ℃/10 a,并与年平均气温有较好的相关性。通过对不同年代际各月气温的分析,发现该地区气温季节性特征在过去50 a发生了明显的变化。主要表现为冬季气温总体上升,夏季气温相对稳定,冬季与夏季温差逐渐减小,季节性呈变弱趋势。上游年代际间气温季节变化较下游更明显;（2）开都河流域降水主要集中在夏季,近50 a上下游降水量均呈增加趋势且上游达显著水平。上下游在降水分布及变化特征上有较大差异,上游年平均降水总量（273 mm）明显高于下游（77 mm）,且上游降水量增加强度（9.13 mm/10 a）高于下游（5.34 mm/10 a）。降水量年代际之间有一定差异,降水波动主要是在夏季,上游降水量的波动性大于下游。     

巴丹吉林沙漠夏季大气边界层结构

利用国家自然科学基金项目“巴丹吉林沙漠陆-气相互作用观测试验和研究”于2009年7—9月在巴丹吉林沙漠取得的系留气球、GPS探空等加强观测资料,分析了沙漠夏季大气边界层位温、比湿及风等的日变化特征。研究表明：（1）巴丹吉林沙漠近地面气温日较差较大,比湿的变化与气温相反,白天风速变化大。（2）昼（夜）不平衡能量差额R_d>0（R_d<0）,莫宁-奥布霍夫长度L<0（L>0）,大气层结趋于不稳定（稳定）;白天大部分净辐射能量转换为感热通量,为深厚大气边界层的发展提供热力条件。（3）午前稳定边界层经历了从重建到消退的过程,其上残留层较厚;午后混合层打通残留层发展迅速,近地面层出现明显的超绝热递减层;夜间稳定边界层迅速发展,最大厚度达900 m;（4）从整个边界层来看,午前出现的5层结构在午后变为3层,稳定边界层消失,混合层迅速发展,厚度达到3 000 m。夹卷层厚度最大值为1 500 m,近地面的超绝热层最大达200 m。     

近31 a河西走廊地区深层地温变化及突变分析

根据河西走廊地区深层地温观测时间最长、资料完整的酒泉、张掖及武威3个地面气象站1980年1月～2011年2月的逐月80、160、320 cm地温资料,运用线性拟合、滑动平均和Mann-Kendall方法进行趋势和突变分析。研究表明：近31 a来河西走廊地区80、160、320 cm深层地温均呈显著的波动上升趋势,其中各深层地温夏季增温速率最大,春季次之,冬季最小,各季各深层地温均发生了暖突变。各深层地温年时间序列中存在3 a波动周期,且表现为前期冷,后期暖的演变趋势,线性增温速率显著,80 cm地温增温速率0.55 ℃/10 a,暖突变出现在1994年;160 cm地温增温速率0.59 ℃/10 a,暖突变出现在1995年;320 cm地温增温速率0.60 ℃/10 a,暖突变出现在1996年。说明年深层地温随着深度的增加,暖突变出现时间存在滞后现象。气温对深层地温的影响作用明显,深层地温受气温升高的影响也呈升高趋势。但随着深度的增加气温与地温的相关性略有降低,这是由于深层地温的变化存在滞后性所致。     

中世纪暖期南北半球气候变化特征与成因的模拟对比

利用通用地球系统模式CESM过去1500年气候模拟试验结果,对比分析中世纪暖期南、北半球气候变化特征及成因,对认识南、北半球暖期气候变化规律及其与外强迫变化的关系有重要科学意义。结果表明：中世纪暖期全球及南、北半球总体是变暖的,但仍存在峰谷变化,高纬地区增温幅度大于低纬地区,北半球中世纪暖期比南半球更为明显,其距平变幅也大于南半球。全球降水距平基本为正,南、北半球降水变幅基本相当,降水变化显著区域集中于低纬地区。太阳辐射是影响中世纪暖期全球及半球气温变化最显著的因素,火山活动对北半球气温变化也有较显著的影响。从全球尺度来看,降水由太阳辐射和火山活动共同影响,其中太阳辐射影响最为显著,但从半球尺度来看,火山活动是影响半球降水的重要因素。     

西大滩地区积雪对地表反照率及浅层地温的影响

利用西大滩2007年气象和辐射观测数据研究了积雪对地表反照率和浅层地温的影响.结果显示:相对积雪日数和气温与反照率相关性显著,反照率随相对积雪日数的增大而增大,随气温的增大而减小.冷暖季降雪对地温的变化具有阻隔作用,冷季地温和气温都在-10℃左右时,<10 cm厚的积雪对地温变化的影响不明显,地温和气温的变化趋势一致,地温的变幅不是很大;在暖季积雪厚度>10 cm而且积雪持续时间达10 d时,与气温相比积雪对地温变化的隔热绝缘作用较明显;雪深与积雪持续的时间均与地温呈反向变化.     

可可西里土壤凝结水形成特征及其影响因素研究

青藏高原受气候变化影响,干湿过渡状况不断扩大,凝结水是旱区重要的水分补给来源,研究凝结水对青藏高原生态具有重要意义。为探究凝结水在青藏高原的形成特征以及影响凝结水形成因素,选取近年来受气候影响较大的可可西里盐湖地区作为研究区,使用微型蒸渗仪探究其0~10 cm土壤水分蒸发凝结特征,并利用相关回归分析、主成分分析探究影响凝结水形成因素。结果表明：（1） 在14:00—次日14:00期间,气温和土层温度均呈现出先减小后增大的变化趋势,0~10 cm土壤在00:00—10:00内有明显土壤凝结水形成,而在其余时间水量蒸发明显。大气水汽和土壤深层水汽组成土壤凝结水的比例约为1:3。当夜间近地空气相对湿度大于64%,近地气温小于3.8 ℃,5 cm土层温度低于4.1 ℃,有利于土壤凝结水的形成,平均水量可达0.2 mm·d^-1。（2） 相关分析表明土壤总凝结水量与5 cm土层温度和5~30 cm土层温度差呈显著负相关,而且凝结水量与相关因子的线性拟合效果较好;大气水汽凝结水量与气温呈现显著负相关,与相对湿度呈现显著正相关。主成分分析结果显示0~10 cm以上土层微气象因子对凝结水形成因素较大。     

重庆金佛山岩溶区表层岩溶生态系统CO2浓度分析

以重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2浓度的实际观测资料为基础,探索表层岩溶系统CO2浓度变化规律.结果显示,这种变化与土壤温度有密切关系,林地与裸地各个层次土壤的CO2浓度与土温呈一致性变化,这构成了表层岩溶生态系统对外界条件的灵敏响应.研究进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应,而裸地则响应于温度变化.     

西藏当雄高寒草甸碳通量定位观测站小气候的基本特征

分析了西藏当雄高寒草甸碳通量站4 a高密度小气候观测资料的净辐射、光合有效辐射,气温的年变化和日变化的规律,绝对湿度、相对湿度、风、大气压、土壤温度及湿度、土壤热通量的年变化规律.该地区具有明显的高原大陆性气候特征,光照强、日照长,太阳辐射和光合有效辐强;气温年较差小,日较差大;空气湿度小,较干燥,雨季和旱季分明,降水集中强度小;气压低,有常风;土壤温度年变化较小,土壤湿度和降水有明显的对应关系,降水节律是土壤湿度的决定因素.     

绿洲荒漠过渡带夏季晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征

利用张掖试验基地2006年6月24日至7月17日的加密观测资料,系统分析了夏季典型晴天张掖绿洲荒漠过渡带地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征。结果表明:夏季晴天绿洲荒漠过渡带总辐射值还是比较大的,并且净辐射值也很大,这说明绿洲荒漠过渡带地表具有比较充足的可利用热能,为加热大气和土壤提供了必要的热能条件。在地表能量分配中,晴天绿洲荒漠过渡区主要用于大气运动引起的感热交换,其次是土壤交换,用于水蒸发相变的能量相对较小。近地层空气温度和湿度的变化刚好相反。气温白天随高度的增加而递增,夜晚随高度的增加而递减。近地层大气温度变化要比地表温度缓慢。白天土壤辐射增温,越接近地表增温越快,夜间辐射冷却,地表温度下降最为明显。近地层水平风速在白天较大,夜间逐渐减小。在绿洲荒漠过渡带全天以上升气流为主,水平风速随高度增加明显递增。     

辽河三角洲不同干湿气候区参考蒸散发敏感因子时空变化

根据辽河三角洲19个气象台站1961~2010年气象观测资料,采用Penman-Monteith参考蒸散发计算方法,分析辽河三角洲半湿润区、半干旱区以及滨海干湿过渡区3个气候亚区参考蒸散发对平均气温、风速、相对湿度和太阳辐射的敏感性及其时空分异。结果表明：在半干旱区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、风速、太阳辐射和平均气温;在半湿润区和滨海干湿过渡区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、太阳辐射、平均气温和风速。不同气候亚区参考蒸散发对气象因子的敏感系数具有较大的差异和变化趋势。     

祁连山水源涵养林区降水及温度时空变化研究

研究大气降水及温度的时空变化对建立气候预警系统有重要的意义。利用气象和水文自动监测仪器沿环境梯度和植被类型对祁连山水源涵养林区温度及降水时空变化进行了动态监测。结果表明,祁连山西水林区降水呈单峰曲线型,主要集中在夏季,占全年降水的72%;在环境梯度上差异较大,表现为乔灌交错带处(3 300 m)降水为最大,交错带以下随海拔的升高降水增大,交错带以上由于降水复杂性导致随海拔的升高而减少;在年际上差异更大,2004年以前降水量随年份的增大有下降趋势,2004年以后降水量增幅较大。祁连山西水林区气温从1986年以来逐渐上升,但年均气温大多在0 ℃以下,最低为-1.33 ℃,从2003年以来气温迅速上升,年均温最高为2.5 ℃,通过研究发现24 a以来气温上升了3.83 ℃;由于气温的上升,导致土壤温度上升较快,尤其是表层和深层土壤温度上升更快,该结论与当前的众多结论是相吻合的。     

科尔沁沙地土壤呼吸空间分布及其变化特征研究

利用LI-6400便携式光合作用测量系统和LI-6400-09土壤呼吸室,对不同地形和不同植被条件下土壤呼吸速率及其影响因子进行测定。结果表明：科尔沁沙地土壤呼吸速率日变化均表现出上午逐渐增大,下午逐渐减小、凌晨最小的趋势。沙地土壤呼吸变化具有明显的空间异质性,土壤呼吸由大到小变化依次为：背风坡（1.95±0.21 μmolCO2·m-2·s-1）>坡顶（1.05±0.14 μmolCO2·m-2·s-1）>迎风坡（0.74±0.08 μmolCO2·m-2·s-1）>丘间低地（0.62±0.09 μmolCO2·m-2·s-1）。沙地土壤呼吸与植物生长条件具有密切关系,狗尾草（0.86±0.11 μmolCO2·m-2·s-1）>小叶锦鸡儿（0.69±0.06 μmolCO2·m-2·s-1）。土壤呼吸日变化速率与空气温度呈正相关,与空气相对湿度呈负相关关系,并且与土壤温度呈指数相关。沙丘内部不同地形、植被的[WTBX]Q10[WTBZ]差异不大。     

Biophysical Regulation of Carbon Flux in Different Rainfall Regime in a Northern Tibetan Alpine Meadow

Inter-annual variability in total precipitation can lead to significant changes in carbon flux. In this study, we used the eddy covariance (EC) technique to measure the net CO₂ ecosystem exchange (NEE) of an alpine meadow in the northern Tibetan Plateau. In 2005 the meadow had precipitation of 489.9 mm and in 2006 precipitation of 241.1 mm, which, respectively, represent normal and dry years as compared to the mean annual precipitation of 476 mm. The EC measured NEE was 87.70 g C m^-2 yr^-1 in 2006 and -2.35 g C m^-2 yr^-1 in 2005. Therefore, the grassland was carbon neutral to the atmosphere in the normal year, while it was a carbon source in the dry year, indicating this ecosystem will become a CO₂ source if climate warming results in more drought conditions. The drought conditions in the dry year limited gross ecosystem CO₂ exchange (GEE), leaf area index (LAI) and the duration of ecosystem carbon uptake. During the peak of growing season the maximum daily rate of NEE and P_max and α were approximately 30%-50% of those of the normal year. GEE and NEE were strongly related to photosynthetically active radiation (PAR) on half-hourly scale, but this relationship was confounded by air temperature (T_a), soil water content (SWC) and vapor pressure deficit (VPD). The absolute values of NEE declined with higher T_a, higher VPD and lower SWC conditions. Beyond the appropriate range of PAR, high solar radiation exacerbated soil water conditions and thus reduced daytime NEE. Optimal T_a and VPD for maximum daytime NEE were 12.7℃ and 0.42 KPa respectively, and the absolute values of NEE increased with SWC. Variation in LAI explained around 77% of the change in GEE and NEE. Variations in R_e were mainly controlled by soil temperature (T_s), whereas soil water content regulated the responses of Re to T_s.     

秦巴山区地表太阳辐射的时空动态及农业气候区划研究

运用GIS空间分析，研究了秦巴山区1960—2015年地表太阳辐射的时空动态。结果表明：① 秦巴山区地表太阳辐射量年平均值为4 482.77 MJ/m²，呈现由南向东北、西北递增的态势；年际变异系数为8.85%，呈现由西南向东北递减的态势。② 地表太阳辐射量年际变化呈明显下降趋势，年平均递减率为?10.17 MJ/m²，1970—1992年下降尤为明显；空间上呈现西北局部不显著的微增和东部普遍显著性的减少。③ 年内地表太阳辐射量呈单峰型，最大值在7月，最小值在12月，空间上由南向西北、东北递增；7月年递减率为?0.49 MJ/m²，以西南剑阁县、北川县和东南保康县递减明显；12月年递减率为?0.715 MJ/m²，以汉滨区递减最快；④ 结合降水量和≥10℃积温，将秦巴山区分为5个农业气候区。秦巴山区地表太阳辐射量呈“北高南低的纬向变化，高纬东西分异”，年内递减区表现为“夏季纬向变化，冬季涡旋状”的空间差异。因此，区域内部地表太阳辐射量空间差异大，利用光能资源助力农业扶贫，应体现区域差异。