近47a塔里木盆地近地面水汽含量的趋势和突变研究

利用塔里木盆地38个站1961-2007年水汽压资料,采用5点3阶平滑趋势线、小波分析,Mann-Kendall趋势统计突变检验等方法分析了盆地近地面大气中水汽变化。结果表明:(1)塔里木盆地近47 a来水汽含量有明显的一致增多趋势,平均趋势值是0.023 8;有3个增多的高值和3个低值中心,从盆地东北到西南,呈条块状交替分布。(2)塔里木盆地年和四季水汽含量变化趋势具有年际和年代际差异。最小值和47 a波动性增长开始时期出现在20世纪60年代末和70年代中,最大值出现在90年代,四季中夏季增多趋势最强,秋季次强,春季的最弱。(3)小波分析表明:塔里木盆地47 a中水汽各尺度内的偏多期和偏少期交替分布,年尺度和季尺度都有明显的周期。年水汽的8 a和4 a周期,春季的8~10 a和4~6 a,夏季的4~6 a,8~10 a和16~20 a,秋季的4~6 a,8 a和20 a,冬季的8~10 a周期明显。突变分析表明:盆地年和四季水汽含量都在1986年发生了突变,都通过了α=0.05的显著性水平检验。(4)塔里木盆地水汽与西风环流、青藏高原环流和塔里木盆地年均气温的趋势变化及突变时期相近。盆地水汽与大气环流和气温相关显著,青藏高原环流和盆地水汽相关最高,四季中春季水汽与大气环流和气温相关最低。     

基于树木年轮宽度重建塔里木盆地西北缘水汽压变化

利用新疆阿合奇县以南黑尔塔格山区的天山云杉树木年轮宽度资料,基于树轮宽度指数与阿合奇气象要素的相关分析发现该树木径向生长主要受水分条件限制。选择相关系数较高且生理意义明确的时段和要素,建立了树轮宽度标准年表与阿合奇上年8月至当年6月的平均水汽压的线性转换方程(R²=66.4%,R_adj²=65.1%,p<0.001)。器测资料线性趋势分析表明,近56年来阿合奇的降水和水汽压呈一致的上升趋势。阿合奇1656-2012年的水汽压序列经历了4个偏干阶段(1666-1689年、1722-1749年、1820-1880年、1909-1988年)和4个偏湿阶段(1688-1721年、1750-1819年、1881-1908年、1989-002年)。在95%的置信水平上,重建序列存在显著的56.8 a、13.4 a、10.7 a、6.9 a、5.4 a、4.3 a、3.8 a和2.6 a的周期,其56.8 a的低频周期和6.9 a的周期对应天山山区的树轮重建序列中记录的周期特征。滑动T检验发现了显著性水平达到 0.001的6个突变年份(1720年、1827年、1910年、1751年、1874年、1988年)。重建序列中1988年水汽压增加的突变和1989年以来的偏湿阶段与中国西北(特别是天山山区和南疆西部)20世纪80年代以来增湿过程对应。阿合奇的水汽压重建序列与天山山区和阿克苏的降水记录的干湿阶段一致,但与同位新疆南部天山山区中部巴仑台的干湿阶段并不对应。     

夏半年青藏高原“湿池”的水汽分布及水汽输送特征

采用1948-2007年共计60年的NCEP/NCAR再分析资料.计算了夏半年(4-9月)青藏高原大气中的可降水量、水汽输送通量和水汽输送通量散度,分析了夏半年青藏高原可降水量的分布和变化特征,青藏高原及其附近的水汽输送.结果表明:在对流层中层的青藏高原上空,夏季是一个明显的大气水汽含量高中心,"湿池"特征非常显著,湿池主要有三个大的可降水量中心,即高原的西南部、东南部和高原南侧.4-9月,高原上的可降水量变化很大,高原的增湿的速度小于减湿的速度.水汽进人高原主要通过三条水汽通道,即西风带水汽输送通道、印度洋-孟别拉湾水汽通道和南海-孟加托湾水汽通道.水汽主要在高原西南侧、喜马拉雅山中段和高原东南侧进入高原.     

我国大陆大气水汽含量的计算

本文利用高空探测站点的逐日、逐月和多年平均资料,研究了不同时间尺度大气中水汽含量的间接推算方法。结果表明,利用统一公式借助地面水汽压推算的累年月平均值,具有较高的可信度,其平均相对误差一般不超过10%,历年月平均推算值要差一些,其相对误差在13—15%之间,而逐日值则较难利用地面湿度资料进行推算,尤其是南方的夏季。     

伊犁河流域水汽含量时空变化及其和降水量的关系

利用1976-2006年伊宁探空站的实测资料计算了逐月水汽含量,结合地面水汽压建立适合于伊犁河流域的W-e模型,结合DEM重建了1961-2009年伊犁河流域的月均水汽含量,利用EOF和交叉谱方法分析水汽含量和降水量的时空分布特征,并分析夏季干湿年、典型强降水过程中水汽输送特征。结果表明：大气水汽含量在空间分布上表现为西部多于东部、平原多于山地、迎风坡大于背风坡,下游平原及上游河谷地带是高值区,水汽含量在13～15 mm,这与地形和绿洲城镇的分布有关;在850 hPa至700 hPa的高度上存在一个最大水汽含量带,对应海拔约2 000 m。水汽含量年代际变化呈上升趋势,夏季增加明显（0.48 mm/10a）。降水量和水汽含量标准化场EOF分解表明两者的时空分布极为相似,存在气候振动的一致性和河谷南北相反的分布型式。雨季水汽含量源地以热带海洋为主,同时也受北冰洋为源地的西北向水汽输送的影响。     

GPS可降水汽与MODIS可降水汽回归性分析

地基GPS可反演大气可降水汽,为气象预报提供高精度的大气水汽数据。然而GPS观测仅可以提供离散点的水汽值,MODIS却可以提供空间连续变化的水汽值,但MODIS水汽反演误差的存在使其不能满足气象预报的精度要求,因此两种遥感水汽的融合研究尤为必要。基于此,该文利用西安2006年7月-2009年7月7期GPS观测数据、地面气象实测数据和对应的MODIS数据,研究了GPS与MODIS两种遥感水汽间的回归关系,在考虑水汽的季节性变化的基础上建立了两者的回归模型,并由此建立了直接对MODIS反演水汽值的校正模型。根据多个经验模型,确定了西安GPS湿延迟与GPS可降水汽的比值:夏季取6.00、冬季取6.52。     

沿三条水汽输送路径的降水中δ^18O变化特征

分析和比较了沿三条水汽输送路径降水中稳定同位素的变化。沿南方水汽路径，低纬度地区取样站降水中平均δ^18O的季节差异较小。自曼谷起，降水中δ^18O的季节差异明显增加。沿北方水汽路径，郑州以西取样站暖半年与冷半年平均δ^18O的季节差异均大于零。随着经度的增加，降水中平均δ^18O的季节差减小。沿高原水汽路径，印度次大陆南部降水中的δ^18O相对较高，随着纬度的增加，降水中δ^18O逐渐减小。在翻越喜马拉雅山后，由于强烈的洗涤作用，降水中δ^18O急剧下降。     

塔里木盆地区域沙尘气溶胶特征分析

沙尘天气是塔里木盆地区常见的天气现象，对大气沙尘气溶胶的分析表明，沙尘暴期间，沙尘气溶胶浓度远大于非尘暴期间。对策勒和阿克苏两地的比较分析表明，由于两地地理环境的差异，沙尘暴期间，策勒站细颗粒质量百分比呈下降趋势；阿克苏站细颗粒质量百分比呈上升趋势，说明尘暴间由于当地沙尘源丰富，细粒物质较多，细粒物质迅速被携带于高空，成为沙尘气溶胶的主要来源。阿克苏站大气气溶胶颗粒主要来源于地表沙源。富集因子分析表明，阿克苏站和策勒站沙尘暴和扬尘天气的各地壳元素含量均高于浮尘和背景大气，而且能见度能见度愈小，高出的比例愈大；各种沙尘天气发生时，均以亲地元素的浓度为最高。     

塔里木盆地西部浮尘天气特征分析

分析了1961—2003年塔里木盆地西部11个气象观测站的浮尘天气现象资料,给出了近43 a来塔里木盆地西部浮尘天气的时空分布特征及其变化特征,并分析了气候变化与浮尘的关系。结果表明:塔里木盆地西部浮尘发生频率相当高,时空分布不均;年际变化率较大,持续时间较长;年浮尘日数除了莎车在波动中缓慢增加外,其他各站均在波动中逐渐减少;浮尘与大风表现出明显的正相关,与年降水量和春季降水量表现出明显的负相关。     

塔里木盆地区域沙尘气溶胶特征分析

沙尘天气是塔里木盆地地区常见的天气现象，对大气沙尘气溶胶的分析表明，沙尘暴期间，沙尘气溶胶浓度远大于非尘暴期间。由于两地地理环境的差异，沙尘暴期间，策勒站细颗粒质量百分比呈下降趋势；阿克苏站细颗粒质量百分比呈上升趋势。说明尘暴期间由于当地沙尘源丰富，细粒物质较多，当风速达到起沙风速时，细粒物质迅速被携带到高空，成为沙尘气溶胶的主要来源。阿克苏站大气气溶胶中Al等元素在不同高度的谱分布呈单峰型，浓度最大值出现在4.7-7.0μm范围内，说明当地大气气溶胶颗粒主要来源于地表沙源。富集因子分析表明，阿克苏站和策勒站沙尘暴和扬尘天气的各地壳元素含量均高于浮尘和背景大气，而且能见度愈小，高出的比例愈大；各种沙尘天气发生时，均以亲地元素的浓度为最高。     

塔里木河流域水资源变化的特点与趋势

通过时间序列分析了塔里木河流域山区1961~2002年的降水和温度变化, 源流干流水分的消耗, 并对这些指标进行了KENDALL秩次相关检验。结果显示: 塔里木河源流山区降水和温度均有增加,但是降水增加的趋势在?琢 = 0.05水平上不显著, 温度升高的趋势显著; 塔里木河流域几个源流水量增加, 特别是在1994~2002年,年平均径流量比多年平均增加了25.163×10⁸ m³/a, 而上游三源流补给干流水量只增加0.9985×10⁸ m³/a, 塔里木河干流沿程各站的径流量呈现显著的线性递减趋势, 表明连续十年的丰水期并没有改变干流生态环境恶化的局面; 如果三源流来水以正常年份计算 (1957~2003年平均来水量), 塔里木河干流来水量每年只有22.57×10⁸ m³, 那样塔里木河流域的生态安全将更令人担忧。     

塔里木盆地西北部不同类型蒸发器水面蒸发变化趋势分析

根据位于塔里木盆地西北部的阿克苏水平衡试验站3种不同类型水面蒸发器Ф20cm、20m^2和E601型的实测水面蒸发资料,对水面蒸发变化趋势进行了分析。从1982—1988年Ф20cm、20m^2和E601型三种仪器测得的蒸发值均是逐年减少的,而1990-2003年三种仪器测得的蒸发值也足逐年减少的。1966-1988年Ф20cm蒸发皿蒸发量有增加的趋势,造成增加的主要原因足风速的增加。蒸发肌蒸发量的增加主要表现在夏季,其次为秋季和冬季,春季的增加趋势不明显。     

塔里木盆地现代天然降尘磁性特征时空对比研究

塔里木盆地是北半球中、高纬度粉尘的重要源区。本研究在盆地南部的民丰县设置现代粉尘采样点,于2006年1月至2007年12月逐月采集样品。研究结果表明民丰县自然粉尘的月沉降通量为49.95 g·m-2,春、夏、秋季数值接近,冬季最低。粉尘中磁性矿物含量低,晶体粒径粗,矫顽力高,赤铁矿含量低。塔里木盆地自然粉尘和黄土高原黄土的磁学性质对比分析结果显示：黄土高原黄土的初始磁化率略低于塔里木盆地的现代降尘,二者的原生强磁性矿物的晶体粒径较粗,约为5 μm。粉尘在黄土高原沉积后,随着成壤过程中的生物化学风化作用加强,大量细粒强磁性矿物生成。同时,赤铁矿含量的增加也是指示成壤作用强度的重要标志。在塔里木盆地,人为源粉尘的磁性特征主要表现在强磁性和较低的矫顽力两方面。对盆地边缘地区的城市粉尘调查结果发现：北部城市粉尘的人为源输入强度高,磁学信号强;南部城市相对较弱。这与当地的经济发展状况、人口密度具有良好对应关系。环境磁学是进行粉尘环境监测和物源示踪的有效手段。     

塔里木盆地风蚀气候侵蚀力的计算与分析

利用塔里木盆地周边及腹地13个气象站1961～2007年的观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算了塔里木盆地风蚀气候因子指数值,以此阐述了风蚀气候侵蚀力的基本特征。结果表明,多年平均风蚀气候因子指数C值的分布范围为6.3～39.6,整个盆地的平均值为17.5;从空间分布来看,C值由盆地西部向东部呈增大趋势,最大值出现在盆地东南缘的若羌;风蚀气候因子指数具有显著的季节变化,春季最大,夏季次之,秋季再次之,冬季最小;近50 a来,风蚀气候因子指数总体上呈减小趋势,说明风蚀气候侵蚀力在降低;风蚀气候侵蚀力主要受风速的作用,与降水的关系不显著。     

塔里木盆地西南缘灌区低洼农田水盐运移特征

为科学治理塔里木盆地西南缘灌区重度盐渍化,对其一处低洼农田水盐进行监测。结果显示：排除漫灌影响,7月初至11月初,农田地下水埋深呈单峰型,表现为监测前期缓慢上升,8月初达到最大值,后波动性降低;而地下水矿化度一直缓慢降低。0～60 cm土壤总盐量表现为单峰型,监测前期缓慢升高,8月达到最大值,后缓慢降低。相关分析表明,整个监测时期,农田地下水埋深、矿化度、0～60 cm总盐量均表现为正相关,且随着土壤深度的增加,总盐量与地下水埋深、矿化度的相关程度增大。     

塔里木河流域水资源分析系统开发研究

根据水资源评价工作的基本任务和实际需求,充分利用计算机及地理信息系统技术,研究和探讨了塔里木河流域水资源分析系统(T-WRAS)的功能、结构、数据组织及其实现关键技术。同时介绍了降水量—高程量化模型(PEM)、自调节水量模拟模型(SRWQ)、基于“发展综合指标测度”的协调程度量化方法(DD)等一些模型和方法。该系统可对三源流汇流过程进行分析,对研究区进行数量、质量、开发利用及综合评价,评价结果以图、文、表等多种形式表达。系统的框架、建设思路及相关模型的研究有一定的理论和现实意义。     

塔里木河流域绿洲城镇发展与水土资源效益分析

通过Global Moran's I 指数和Getis-Ord Gi*指数并构建协调发展度模型对塔里木河流域绿洲城镇1995、2000、2005 和2008 年4 个时间点的城镇化水平、土地资源效益和水资源效益的集聚扩散状态及其冷热点空间格局演化与空间联动效应进行分析,得出结论：受塔河流域绿洲分布、气候条件及城镇发展基础等多种因素影响,城镇化和水土资源效益空间格局表现出不尽相同的状态。① 塔河流域城镇化与水土资源效益的集聚扩散状态不一致,城镇发展与自然条件相互作用的时间和力度不同决定了三者空间差异的必然性。② 受城镇化所处阶段、城镇职能与主导产业的影响,各县市水土资源开发的时序不同,城镇化和水土资源效益各自的热点演化格局明显不同,区域联动效应差异显著。③ 城镇化与水土资源效益冷热点区域的数量结构迥异。城镇不平衡发展仍然是主导趋势,土地资源效益滞后于城镇发展,水资源效益敏感性较强。④ 塔河流域范围广,自然条件复杂,各二级流域城镇化与水土资源效益的差异性显著。⑤ 城镇化与水土资源效益协调发展度的类型主要为发展水平低和较低两种,协调发展度的空间格局相比其冷热点区域的空间格局更具稳定性,三者差异显著是协调发展度低的重要原因。     

塔里木盆地沙尘天气的季节变化及成因分析

 选取了塔里木盆地周边16个站点,详细分析了沙尘天气的季节变化特征。结果表明：各站点沙尘天气频率虽均以春季最高,但其他3个季节沙尘日数的分布可以分为3种类型：第一种以秋季最高,夏季次之,冬季最低,如喀什和库车地区;第二种以夏季最高,冬季次之,秋季最低,如若羌地区;第三种以夏季最高,秋季次之,冬季最低,这一种类型是塔里木盆地沙尘天气季节分布的主要特征。沙尘天气的季节变化主要受风速和沙源季节变化的影响。当沙尘来源相似时,风速是控制沙尘释放强度的主要因素。