秦岭山地气候变化的地形效应

研究不同地形下的山地气候变化对于植被生长、不同动物种群的生存习性及对气候的应激性有重要意义。本文基于陕西秦岭地区1959—2016年32个国家站的日气温和降水资料,采用Anusplin插值法、标准化降水蒸散指数(SPEI)、稳健回归和Theil-sen回归法等方法分析了山区地形对气候变化的影响。结论如下:(1)58年来秦岭四个坡向上年均温度随着海拔的升高呈现显著下降趋势,年降水随着海拔的升高呈现不同程度的上升趋势。温度随坡度的增加表现出下降趋势;除秦岭南坡西段外,降水随着坡度的增加呈现出上升趋势,但均不显著。(2)年尺度上,秦岭山地南坡和南坡东段的气温呈显著增温趋势,南坡西段和北坡呈不显著增温趋势;四个方向上的降水均呈显著下降趋势。秦岭山地四个方向上的干湿等级为正常,北坡和南坡西段的干湿状况一致,58年年均SPEI均为0.07,南坡东段较暖湿(0.08),南坡较暖干(0.05)。(3)季节尺度上,秦岭山地四个方向上除了夏季外,其他季节的气温均表现出不同程度的升温趋势,降水均呈下降趋势。秦岭四个方向上四季干湿变化属于正常等级。秦岭北坡出现春季干暖化趋势;南坡秋季较暖湿;南坡东段和西段的冬季呈暖湿化特征;南坡西段夏季呈现暖干化特征。     

基于树轮宽度的太白山地区春季干湿变化重建

秦岭为我国气候分界线和南水北调中线重要水源地,太白山为其最高峰,了解太白山区域的过去干湿变化特征对气候变化机制研究和未来水资源持续利用具有重要意义。基于秦岭太白山地区太白红杉树木年轮资料及其附近的宝鸡、眉县气象站1959—2016年气象数据进行分析,重建了1852—2016年春季（3~5月）SPEI值,分析了近165 a太白山春季干湿变化特征及其与大尺度环流变化关系。结果表明：（1） 太白山地区太白红杉径向生长主要受春季气候限制;与春季SPEI值相关性最高,达到–0.72（P<0.01）,重建方程方差解释量为51.8%（调整自由度后为51.0%）。（2） 重建结果表明,近165 a来,有29 a春季为湿润年份,有23 a春季为干旱年份,分别占比为17.58%和13.94%。极端干旱年份为1892年、1929年、1945年和2006年,极端湿润年份为1881年、1921年和1990年,其中1892年（–1.73）和1881年（1.53）分别为最干旱和最湿润的年份。（3） 重建结果得到了周边地区干湿变化重建结果和历史文献灾害记载的验证;太白山地区干湿变化可以准确表征大区域干湿变化且存在2.5 a、3.1 a、3.8 a和8.4 a周期变化。太白山地区SPEI与赤道东太平洋海面温度成负相关以及与赤道西太平洋海面温度呈正相关,其干湿变化可能与ENSO活动有关。     

黄土高原地区气象干旱动态格局演变及其对植被的影响

本文以黄土高原为研究区域,通过识别气象干旱的三维连续时空体,剖析了1982—2018年夏秋季节气象干旱(SPEI)事件发生发展过程与区域植被覆盖(NDVI)之间的响应关系。结果表明：(1)基于空间聚类识别的黄土高原三维气象干旱事件与历史真实干旱事件的发展演变过程基本吻合;(2)从时间和空间维度综合来看,黄土高原气象干旱发生区域NDVI往往会比同区域非干旱时期减少,且NDVI减少程度与气象干旱强度显著相关(R²=0.438 9,P<0.05);(3)从黄土高原不同土地利用类型(耕地、草地和林地)对干旱事件响应关系来看,草地最易受干旱胁迫且对干旱强度的变化最敏感,抗旱性最差;而耕地在干旱强度较大的干旱事件中更易受到影响。本研究对科学合理地理解区域干旱的动态格局演变及阐明其对植被生态系统的影响机制均具有重要参考意义。     

秦岭陕西段南北坡植被对干湿变化响应敏感性及空间差异

秦岭位于暖温带与亚热带交界处,也是中国南北地理分界线,秦岭南北坡植被对干湿变化响应敏感性,可以折射出暖温带、亚热带地区主要植被类型对干湿变化的响应规律和机制特征,对深入理解不同气候带植被变化规律具有重要意义。本文利用秦岭山地32个气象站点的气象数据和MODIS NDVI时间序列数据集,探讨了2000—2018年秦岭南北坡NDVI和SPEI时空变化特征,揭示了南北坡植被对干湿变化响应敏感性及其空间差异。结果表明：① 2000—2018年秦岭植被覆盖情况整体显著改善,但秦岭南坡NDVI上升幅度和面积占比均高于北坡,南坡植被比北坡改善情况好。秦岭湿润化趋势不显著,但秦岭北坡湿润化速率和面积占比均大于南坡。② 秦岭北坡植被比南坡植被更易受干湿变化影响,秦岭北坡植被对3—6月总体干湿变化最为敏感,南坡植被对3—5月（春季）干湿变化最为敏感。秦岭南北坡植被主要受3~7个月尺度干湿变化影响,对11~12个月尺度的干湿变化响应较弱。③ 秦岭有90.34%的区域NDVI与SPEI呈正相关,大部分地区春季湿润化能促进全年植被生长;随海拔上升,植被对干湿变化响应敏感性先上升再下降,海拔800~1200 m是植被响应最敏感的海拔段,海拔1200~3000 m随海拔上升植被响应敏感性下降;南北坡草丛均是对干湿变化响应最为敏感的植被类型,但秦岭北坡多数植被类型对干湿变化响应比南坡敏感。     

Spatio-temporal differentiation of climate warming(1959-2016)in the middle Qinling Mountains of China

Based on air temperature observation data from 32 meteorological stations, temperature changes in the middle Qinling Mountains from 1959 to 2016 were analysed with respect to the north-south, seasonal and altitude differences. Our research mainly showed the following results. The annual temperature(TA) rose approximately 0.26℃/10 a within the past 58 years. This warming trend was stronger on the northern slope than on the southern slope, and a warming trend reversal occurred in 1994 on the northern slope, which was three years earlier than on the southern slope. The temperature changes for the four seasons were not synchronized, and the trend in spring contributed the most to the TA trend, followed by winter, autumn, and summer. The temperature difference between summer and winter(TDSW) decreased significantly over the past 58 years. The temperature change in the middle Qinling Mountains was clearly dependent on altitude. With increases in altitude, the TA increased gradually and became stronger while the TDSW decreased gradually and became weaker. Differences in temperature change between the north and south were mainly observed in low-altitude areas. With increase in altitude, the differences gradually tended to disappear.     

中国植被生产力对干湿变化的响应

随着全球气温的持续升高，水资源可利用性对植被生长的影响是否发生了变化仍不清楚。本文评估了1982—2018年中国植被生产力对干湿变化响应的长期演变趋势及植被响应的时间尺度阈值，这将对降低陆地生态系统管理成本和双碳目标实现具有重要意义。(1)在研究期内中国植被生产力的水分胁迫不断增强。(2)在多时间尺度干湿变化中，61.18%的植被覆盖区存在过干旱化显著抑制了该区域的植被光合作用；28.89%的植被覆盖区存在过水分过剩显著抑制了该区域的植被光合作用。(3)干旱化显著胁迫植被生产力的最小响应时间缩短，而水分过剩显著约束植被生产力的最大响应时间延长，表明干旱化抑制植被生产力影响越来越容易，水分过剩对植被生产力产生抑制作用越来越困难。因此，1982—2018年中国植被生产力的水分约束正在增加。本文结果揭示了气候持续变暖背景下的水资源可利用性对植被生长影响的变化趋势，为水—碳耦合关系及水碳循环提供科学依据。