基于多源遥感数据的中国城市绿地变化研究

城市绿地对于相对脆弱的城市生态有着重要作用,同时对于城市人群生活产生积极影响,然而城市发展过程中产生的剧烈土地利用变化,必然会引起城市绿地的面积和分布产生改变,进而对局部气候和整体城市环境造成影响。尽管国家一直重视城市绿地建设和规划。

基于参数最优地理探测器的西藏冰湖时空变化与影响因素研究

随着全球变暖的加剧,西藏地区冰湖的规模不断扩大,由此可能会发生冰湖溃决自然灾害。本文基于GIS空间分析和参数最优地理探测器方法,分析了西藏地区1990年至2015年间冰湖时空变化以及各环境因子:冰湖海拔、年总降水、年平均温度、年相对湿度、冰川面积变化、GDP、人口密度的影响程度。结果表明:(1)25年间冰湖总数量和总面积的增长率分别为2.57%、6.32%,各个面积大小的冰湖在不同的海拔都有增长,增长最多的是小型冰湖(面积小于0.1 km^(2)),西藏冰湖增长方向性显著,数量分布和面积分布离散程度高,基本分布在西藏东部和南部地区。(2)通过Pearson相关分析,西藏冰湖变化主要受该地区冰川面积变化以及降水量大小影响。(3)地理探测器中,冰川面积变化对冰湖变化影响强度最高,q值为0.5006;交互作用探测中,温度因子与冰川面积变化因子交互作用后对冰湖变化影响解释力最强,且呈非线性增强关系,除温度因子以外,冰湖变化受各因子交互作用影响强度高。

“京师一号”极地小卫星宽幅影像辐射校正方法研究

“京师一号”小卫星是中国自主研制的首颗民用极地光学卫星,搭载有中高分辨率的多光谱宽幅相机,兼顾重访周期和空间分辨率,具有高覆盖、中高分辨率的优势,对极地变化监测研究具有重大意义;但其0级数据的条带噪声掩盖图像的地物特征,无法反映地物的真实辐射特性,严重影响了数据应用.为此,本文提出了一种基于统计学原理,针对宽幅影像去除条带的方法.实验结果表明,相较于原始数据,该方法较能稳健地去除数据中的条带噪声,还原地表真实辐射信息,提升了“京师一号”宽幅相机多光谱数据的应用价值.

保险业应对气候变化的现状回顾

从气候变化风险的类别入手,详细阐述了气候变化主要灾害和次生灾害对保险业负债端的影响。作为市场化风险管理工具,保险业在减缓和适应气候变化方面持续发挥着重要作用。随着气候变化风险意识的不断增强,保险业不断推出创新产品实践,将应对气候变化纳入公司管理体系,并积极参与国际合作。保险监管也在推行气候变化应对相关意见。然而,保险业在应对气候变化的过程中仍然存在大量的问题、风险和挑战。未来,中国保险业应持续采取加快产品创新、提升风险管理、加强跨行业合作等措施,充分发挥风险保障作用,为服务国家适应气候变化战略做出重要贡献。

陆地生态系统水分利用效率对气候变化的响应研究进展

气候变化显著影响陆地生态系统生产力以及水分利用格局,而水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是衡量生态系统碳水耦合关系的重要指标之一。研究陆地生态系统水分利用效率对气候变化的响应,有助于深入理解生态系统的变化规律,模拟和预测生态系统碳水过程的发展状况,从而为应对全球气候变化提供新的依据。为了更好地掌握生态系统水分利用效率研究现状以及其对温度、CO_2等关键气候因子的响应情况,总结了陆地生态系统水分利用效率对气候变化响应的最新研究进展。介绍了相关的定义并归纳了两种不同计算方式的差异和特点;总结了陆地生态系统水分利用效率对大气温度、CO_2、水分、干旱以及太阳辐射等影响因素的响应;总结了目前3个相关的研究态势,主要包括:(1)长时间序列水分利用效率与气候要素的关系研究;(2)土地利用/覆被变化对水分利用效率的影响及其对气候的反馈研究;(3)多尺度水分利用效率综合研究。研究可为深入研究生态系统过程对气候变化的响应提供参考。

北上台风时空变化特征及其与ENSO的关系

基于中国气象局热带气旋最佳路径数据集,对1949—2022年北上台风的时空变化特征进行统计分析,并探讨了厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)对北上台风活动的影响。结果表明:1)74年间共有275个北上台风活动,频数的年际变化呈不显著上升趋势,但北上台风占西北太平洋生成台风总数的比例呈现显著的上升趋势;2)北上台风主要集中在7—9月生成,8月份进入定义区数量最多,生命期强度以超强台风、台风等高强度等级居多,且高强度等级北上台风出现的几率近些年有增加趋势;3)共有159个北上台风在中国登陆,未登陆转向路径台风大多在30°N、125°―130°E附近向东转向。北上台风生成位置大多集中在10°―20°N、130°―150°E,登陆类北上台风的生成位置更加偏西,消散类台风的生成位置纬度更高;4)Niño 3.4指数与北上台风频数和生命期强度分别呈显著的负相关和正相关关系,同时其对北上台风的生成位置也具有明显影响。与厄尔尼诺年相比,拉尼娜年生成的北上台风数量更多,生成位置更加偏西、偏北,但厄尔尼诺年发生的北上台风强度更高。

2021年北极典型平流层爆发性增温事件研究与预报

本文选取了对我国2021年冬季寒潮事件可能有重要影响的2021年1月北半球平流层爆发性增温(SSW)事件为例,利用观测资料、再分析资料和预报模式,探讨了2021年1月的SSW事件的特征和机制并对其进行了预报研究。此次SSW事件(简称为“事件”)发生期间,北极平流层温度几天内上升近30°C,绕极西风环流减弱甚至在此次事件中出现了三次逆转为东风环流的现象。事件发生前期,太平洋海温和巴伦支—喀拉海(BK)海冰的出现异常的降低和减少现象;使用Eliassen-Palm通量(E-P通量)研究发现,这导致更多的对流层异常行星波活动上传到平流层;海温和海冰所导致的行星波活动的异常增多可能是导致此次SSW事件的主要因素。除此之外还发现,事件期间平流层位势高度正异常下传到对流层,与2021年1月中旬亚欧大陆出现的极端低温事件,存在显著的联系。最后,本文使用基于WACCM6模式和DART同化工具建立的平流层预报模型对此次事件进行了回报研究。该模型成功的预报了2021年1月发生的这次SSW事件,预报的温度大小和纬向风强度基本和观测结果一致。对回报试验的进一步研究发现,同化平流层温度、臭氧和水汽,减少预报初始场中平流层环流和温度误差,对准确预报这次SSW事件有重要的作用。初始场中没有同化平流层温度、臭氧和水汽的预报试验结果,与观测结果之间存在很大差异,甚至结果完全相反。

冬奥会期间张家口市崇礼赛区PM_(2.5)浓度数值模拟研究

利用河北省CAMx模式系统对冬奥期间张家口市崇礼赛区的PM_(2.5)浓度进行模拟分析,定量评估冬奥期间崇礼赛区气象条件贡献、PM_(2.5)来源贡献、张家口和北京的减排量。首先,模式检验结果表明,河北省CAMx模式能较好地模拟出冬奥会前期(2021年10-12月)崇礼赛区PM_(2.5)浓度。其次,结论为与2019年-2021年同期相比,冬奥会期间崇礼赛区气象条件有利,使PM_(2.5)浓度下降16%;崇礼赛区PM_(2.5)主要来自于本地排放和张家口其他区县的传输,贡献分别为49.5%、24.5%;冬奥期间张家口、北京的减排量大约为总排放量的40%~50%。

三江源区生态系统状况变化及其成因

三江源区是黄河、长江和澜沧江的发源地.为研究三江源区生态系统状况变化及其可能成因,利用In VEST(Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)、CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)、RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)和RWSQ(Revised Wind Erosion Equation)模型模拟,结合实地观测数据,系统全面地评估2000年以来三江源区生态系统构成、质量和服务功能变化,并揭示其成因.结果表明:12000—2010年三江源区生态系统结构基本稳定.草地退化状况轻微好转,产草量和生产力微弱增加.植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因,同时生态工程的实施也发挥了积极作用.22005—2010年局部重点生态工程区的水土流失状况轻微好转,但区域整体好转趋势不明显.土壤中w(有机质)明显增加,但对于土壤保持功能起到关键作用的植被根系层的恢复却比较缓慢,降雨侵蚀力的增强加速了土壤侵蚀过程,生态系统的土壤保持功能基本上没有提高.32000—2013年地表水、地下水资源量和土壤湿度均呈明显增加趋势,水质稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》划定的Ⅰ~Ⅱ类.降水量和冰川/积雪融水量增加导致径流量增大,气候变暖引起的冻土退化导致地下水库枯水季径流调节作用增强.4生态工程实施后,生物栖息地的生境退化状况轻微改善,野生动物的分布范围和种群数量都有了较为明显的增加.

AQI标准下北京市空气质量数值预报系统及其在重大活动保障中的应用

围绕新AQI标准下环境空气重污染预报预警工作的需求,全面优化升级了北京市空气质量数值预报系统。该系统集成了新一代天气模式WRF,并进一步发展污染源处理模型SMOKE,实现了点源、面源、机动车源等排放源高时空分辨率制作,同时紧追空气质量模型(CMAQ、CAMx、NAQPMS)新发展,实现在线源解析模块的业务应用。这一系统不仅在日常业务预报中有效提升了北京市空气重污染过程的预报准确率,还成功应用于2014年APEC会议、2015年纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵等重大活动空气质量保障工作中,满足了重大活动对空气质量预报预警的特殊需求,为进一步提高城市空气质量预报预警技术的发展做出有益尝试,并积累了丰富的经验。

1950-2011年黄河干流水沙关系变化研究

采用黄河干流主要控制水文站唐乃亥、兰州、头道拐、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站的实测径流量和输沙量资料,借助Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线法和Pearson相关分析等方法,探讨50余年来黄河流域不同时段、不同河段水沙关系的变化特征。结果表明:唐乃亥站径流量和输沙量无长期变化趋势,黄河干流自兰州以下各站年径流量和年输沙量均表现出显著下降趋势。借助花园口站实测径流量与输沙量双累积曲线知,2000-2011年无降水影响时的累积减沙量为61.602亿t。径流量和输沙量呈正相关关系,沿程各站相关系数r∈(0.512,0.664),不同年代水沙关联性有较大差别。黄河上中下游之间径流量、输沙量均呈现显著正相关,其相关系数分别为r∈(0.725,0.904)、r∈(0.887,0.918)。不同年代中游来水来沙量对下游径流量和输沙量的贡献率存在较大差异,在2000-2009年达到最小值。

全球变暖情况下中国季节的变化

利用中国1961-2008年752站逐日地面气温、气压、相对湿度和降水量资料,采用非线性相似度量方法对中国四季进行了划分,研究了近50年全球显著变暖情形下中国四季的时空演变特征。结果表明:(1)气候增暖背景下中国大部分地区冬季持续时间明显缩短,缩短幅度达到10天以上,尤其在20世纪80年代中后期发生转折后缩短趋势突然增强,平均为0.29d.a-1;夏季持续时间自1961年以来增加了2.8天,秋季增加了4.7天,且80年代中后期都发生了一次转折变化,春季持续时间总体48年增加2.6天的变化相对较小,但在90年代后期发生转折变化后呈现明显的增加趋势;(2)与持续天数的变化相对应,中国春、夏季的起始时间呈现提前的趋势,而秋、冬季则呈现推后的趋势,尤其是80年代中后期以后变化更为明显;(3)不同季节的变化存在一定的差异,中国大部分地区冬季持续天数和起始时间变化最为明显,春、夏、秋三季相对较弱;同一季节不同区域的响应也不同,就全国而言,北方比南方的响应更明显,而以黑龙江为代表的东北地区、以新疆为代表的西北地区以及以海南为代表的华南等地变化最为明显。

北京秋季大气气溶胶光学厚度与Angstr?m指数观测研究

利用2010年10～11月CE318太阳光度计观测资料,得出了北京市秋季气溶胶光学厚度（AODλ=500nm）,Angstrom波长指数（α）和浑浊度（β）.结果显示,气溶胶AOD,Angstrom指数,浑浊度平均值分别为0.5（±0.69）、0.95（±0.33）、0.24（±0.31）,变异系数分别为139%、35%和132%.非污染天,AOD变化较小,峰值出现在15：00,但大气中细粒子组分相对较高;污染天,AOD波动很大,没有明显的日变化,颗粒物以细粒子为主.非污染天,当α〈0.5,α与AOD呈反相关,α〉1.0,两者呈现正相关;污染天,两者无明显关系,但当AOD〉1.0,α随AOD的增大而变小.当Vmax〈1m/s和1m/s4m/s,AOD和α均出现小值,α与AOD呈负相关.风向也是影响α和AOD变化的重要因素,尤其ENE为主导风向时,α与AOD呈明显正相关.温度的变化并未对α和AOD的变化造成很大影响.局地扬尘或沙尘气溶胶呈非亲水性,但当α〉0.5,AOD随相对湿度（RH）的增大有一定程度的增大.

全球变暖背景下中国区域不同强度降水事件变化的高分辨率数值模拟

对一个20km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3)所模拟的全球变暖背景下,中国区域未来不同强度降水事件变化进行了分析。以日降水量的大小,将降水划分为不同等级。首先检验了模式对当代(1961—1990年)各等级降水日数的模拟能力,结果表明,与观测相比,模式模拟的小雨事件偏多而大雨事件在南方过少。21世纪末(2071—2100年)在IPCC SRES A2温室气体排放情景下,中国区域不同强度降水的变化在各地表现不同,同时其对各个地区降水总量变化的贡献也表现出较大不同,但在大部分地区,模式给出了未来强降水事件将增加的结果。

基于能值理论的三江源区生态系统服务物质当量研究

鉴于生态系统服务的多样性和评估方法的复杂性使得生态系统服务研究难于纳入到政府决策和政绩考核的问题,以三江源区为例,提出生态系统服务物质当量的概念,并发展了基于能值理论的物质当量估算方法;进而通过构建用于调节生态系统类型之间与生态系统内部差异的均衡因子和调整因子,发展了生态系统服务快速核算方法.结果表明:三江源区主导生态系统服务(包括水源涵养、土壤保持和生态系统固碳)所具有的能值量为2.74×1022sej/a,标准物质当量(即物质当量单位)的能值基准值为1.58×1017sej/(km^2·a),由此估算的物质当量为173 618.80当量/a,单位面积物质当量为0.56当量/(km^2·a),其中,水源涵养、土壤保持和生态系统固碳服务的物质当量所占比例分别为52.72%、28.14%和19.14%.三江源区主导生态系统服务物质当量的空间分布特征表现为从东南向西北逐渐递减的变化趋势;分县(乡)估算的主导生态系统服务物质当量的空间分布与其单位面积物质当量存在较大差异,前者的高值区主要位于治多县、曲麻莱县和杂多县,后者则主要位于尖扎县、同仁县、久治县和班玛县.基于直接评估法估算的各县(乡)单位面积物质当量与基于快速核算方法估算结果的决定系数为0.72,均方根误差为0.25当量/(km^2·a).研究结果有助于实现生态系统服务的快速评估.

北京市区秋季气溶胶粒子浓度与特性参数的观测研究

对2010年10月和11月北京市区粒径小于2．5pm（PM2，）和2．5～10μm之间（PM2.5-10）的气溶胶粒子质量浓度进行了观测和分析，同时研究了同期的Angstrom指数和散射系数等气溶胶特性参数的变化。结果表明，不同粒径颗粒物的质量浓度与气溶胶特性参数的逐时日变化明显。PM：，质量浓度在凌晨5时至6时取得最小值，夜间20时至21时取得最大值；PM2.5-10质量浓度则在9时至10时和20时至21时出现双蜂。气溶胶Angstrom指数在下午明显高于上午，最大值出现在16时左右；散射系数高峰出现在17时至18时。2010年10月7—9日出现了显著的灰霾天气，灰霾天气下PM2.5，和PM2.5-10质量浓度均有明显增加。细粒子增多是导致PM25增加和Angstrom指数增大的主要原因。另外，灰疆天气期间散射系数迅速增大，非灰霾天（10月11日）的散射系数只有灰霾天（10月8日）的1．27％。

全球变暖对中国区域积雪变化影响的数值模拟

对20km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3)所模拟的全球变暖背景下,中国区域未来积雪变化进行了分析.检验了模式对当代(1961-1990年)积雪日数、积雪量、积雪开始和结束时间的模拟,结果表明:与观测相比,模式对这些变量均有较好的模拟能力,但模拟的积雪日数和积雪量偏多,积雪开始时间偏早,结束日期偏晚.21世纪末(2071-2100年)在IPCC SRES A2温室气体排放情景下,中国大部分地区积雪日数和积雪量将减少;积雪开始时间推后,结束时间提前,但在各个地区表现也有所不同,并在个别地区出现相反的变化.将中国区域分为东北、西北、青藏高原3个分区,结果显示:各分区平均积雪量均为减少,积雪开始时间推后,而积雪结束时间则都将提前,其中,青藏高原地区的变化最为显著.

中国北方地区降水变化的分区研究

利用1958-2009年中国北方243个测站逐月降水资料,采用聚类分析和旋转经验正交展开方法,从年变化和年际变化的尺度,对中国北方降水进行了分区研究。按照降水年变化的相似性,将北方分成了7个区。除了个别测站年降水有两个峰值期,北方大部分地区的降水年变化特征都比较相似,降水主要集中在夏季。按照降水年际变化的相似性,对北方地区进行了四级分区,一级分区分成2个区,二级分区分为4个区,三级分区分为9个区,四级分区分为12个区。近52年来,北方中东部区年降水量呈下降趋势,而西部区呈上升趋势。降水年际变化的分区格局在20世纪80年代发生转折,在60、70年代,北方降水主要呈三区格局,东部与西部降水的年际变化比较相似,与中部差异大;进入80年代之后,呈两区格局,东西差异显著。

全球季风动力学与气候变化

本文结合现代季风和古季风研究成果对全球季风进行了一个全面回顾,并引入了一个全球季风的新定义,该定义考虑了三维分布、终极成因,强调了季节性气压梯度变化对季风环流的影响,并同时使用了环流与降水来描述季风强度。我们在从构造到季节内的宽广时间尺度上来考察全球季风气候变化。全球季风的性质包括全球不均一性、区域差异性、季节性、准周期性、不规则性、不稳定性和穿时性。对全球季风动力学来说,太阳辐射、地球轨道参数、下垫面性质和海-陆-气相互作用十分重要。本文还讨论了季风变率在不同时间尺度上的主要驱动因子以及多时间尺度之间的动力学关系。自然过程与人类活动影响对我们理解未来全球季风行为都非常重要。

北京上海近20a城市化过程中土地利用变化异同点探析

城市化进程下土地利用格局变化以及驱动力分析是当前国内学者研究的热点。本文利用C5决策树分类方法分别提取北京、上海1990s以来的三期遥感影像分类图,揭示两市城市用地格局变化的空间规律及其异同点。结果表明:过去的20 a来北京地区以北京市辖区为中心呈现低密度式蔓延扩张;上海城市用地呈"单中心、多卫星城"同时扩张,并且东部沿江地区发展速度较快。将研究区按扩张程度分为:高度扩张区、中度扩张区、低度扩张区。从空间上看,上海城市用地扩张比北京明显,在扩张的过程中占用了大量耕地,上海地区尤为明显。同时,人口增长、产业结构调整等是城市化进程中土地利用变化的主要驱动力因子,需要将来更多的相关研究。