基于LMDI和Tapio脱钩模型的甘肃省碳排放研究

在定量核算2005—2021年甘肃省碳排放量和强度的基础上,预测分析基准情景、高排放情景和低排放情景3种发展情景下甘肃省碳达峰时间及路径.研究表明,甘肃省整体脱钩状态较为理想,贡献主要来源于煤炭碳排放量与经济增长长期处于弱脱钩;经济增长具有增排效应,能源强度、能源结构和人口规模具有节能减排效应,尤其是能源强度.从情景预测分析看,基准情景下,甘肃省将在2035年碳排放达到峰值,2035年之后经济与碳排放处于强脱钩状态,很难在2060年之前实现碳中和;高排放情景下,将在2045达到峰值,经济与碳排放一直处于弱脱钩状态,后续实现碳达峰的难度较大;低排放情景下,2030年后经济与碳排放一直处于强脱钩状态,碳排放量下降幅度较大,在2060年之前实现碳中和较为容易.

气候变化和土地利用覆盖变化对河西地区植被净初级生产力的影响

河西地区不仅是我国重要的生态安全保护优先区,而且是丝绸之路经济带核心地段,开展该地区植被净初级生产力(NPP)评估及驱动力定量分析对于陆地生态系统与大气碳交换、气候变化与人类活动对植被综合作用等研究具有重要的理论价值和现实意义。基于MOD17A3产品数据、土地利用覆盖数据和气象数据,采用R-贡献率和偏相关分析方法,分析了2000—2020年河西地区植被NPP变化特征及土地利用覆被和气候变化对NPP的影响,结果表明:(1)河西地区耕地、水域和居民建筑用地面积整体呈增加趋势,而草地和未利用土地面积有所减少,且2010年后的土地利用覆盖变化(LUCC)整体动态度显著提高,其中,草地、耕地、建设用地和未利用地主导了土地利用类型的相互转换。(2)河西地区整体植被NPP呈增长趋势,2000—2010年和2010—2020年的变化斜率分别为0.86和1.29,且植被NPP具有明显的区域异质性,由东南向西北递减。(3)2000—2020年河西地区LUCC对植被NPP的影响逐渐增大,且气候变化对植被NPP的贡献率普遍高于LUCC,但二者对不同土地利用覆盖类型所起的作用不同,表现为耕地、林地和草地的植被NPP影响因子以气候变化为主导,未利用土地和居民建筑用地的植被NPP影响因子逐步以LUCC为主导。

祁连山高寒草甸非生长季碳水通量及其影响因素

高寒草甸作为主要的高寒生态系统之一,其非生长季的碳水平衡地位对整个生态系统具有重要意义。但该季节碳水通量的环境驱动因素知之甚少。因此,本研究基于涡动观测与气象梯度塔,探讨祁连山高寒草甸非生长季(2022年11月—2023年4月)的碳水通量及其影响因素。研究结果表明,祁连山高寒草甸生态系统,整个非生长季净生态系统碳交换量(net ecosystem carbon exchange,NEE)、总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和生态系统呼吸(ecosystem respiration,Reco)分别为-18.0574mg CO_(2)·m^(-2)、27.3565 mg CO_(2)·m^(-2)和9.2991 mg CO_(2)·m^(-2)。总蒸散发(ET)为74.8762 mm,比总降水量低15.0762 mm,该生态系统水循环较为平衡。在非生长季归一化植被指数、光合有效辐射和土壤温度是影响净生态系统碳交换量的主要因素。而相对湿度、降水和净辐射是影响非生长季蒸散发的主要因素。本研究结果揭示了祁连山高寒草甸非生长季的二氧化碳通量和水通量特征及其影响因素,为了解该地区碳收支过程和水平衡及其对气候变化的响应提供了重要参考。

祁连山国家公园植被时空变化及其对人类活动的响应

祁连山国家公园地处青藏、蒙新、黄土三大高原交汇地带的祁连山北麓,作为国家公园体制试点之一,是我国重要的生态功能区、水源涵养地和生物多样性保护优先区域,其生态功能不可忽视。以祁连山国家公园2000—2019年归一化植被指数(NDVI)和净初级生产力(NPP)数据为基础,结合气温、降水、土地利用、矿产开采和旅游发展数据,利用泰尔-森趋势分析(Theil-Sen趋势分析)、曼-肯德尔检验(Mann-Kendall显著性检验)、土地转移概率矩阵和多元残差分析方法,分析该区域的植被时空分布特征、变化趋势特征及其对气候变化和人类活动的响应。结果表明:(1)2000—2019年祁连山国家公园内NDVI和NPP在空间上呈现出东南高西北低,由东南向西北递减的格局。时间上呈现上升趋势,上升速率分别为0.0053/a和0.0014/a;(2)祁连山国家公园内NPP提高、降低和稳定区域分别占总面积的87.29%、0.40%和12.30%。降低区域零星分布于整个国家公园,其中在走廊南山和冷龙岭交汇处,靠近甘青两省交界边缘分布最为集中。提高区域分布广泛,尤其以国家公园东部最为明显;(3)祁连山国家公园NDVI与气温呈现显著正相关区域约占40.18%,与降水呈现正相关区域约占25.70%,气温上升、降水增多促进了国家公园植被生长,适宜的水热组合对植被生长更有利;(4)人类活动对植被变化的影响具有两面性:约有28.91%矿业、旅游和水电站在整改、规范之后植被生长状况仍较差,生态环境没有明显恢复;退耕还林还草工程、生态林建设工程成效显著,近3年林地、草地面积增多。(5)祁连山国家公园大部分植被覆盖变化是由气候变化和人类活动共同导致。

我国横断山区1960-2008年气温和降水时空变化特征

运用样条函数法、线性回归、最小二乘法和趋势分析等方法,对横断山区27个气象站1960-2008年日平均气温和降水资料分析表明,近50年来横断山区气温呈现统计意义上的变暖趋势,其中60和80年代气温相对较低,其他年代则较高,2000-2008时段年均温比多年均值高0.46oC。横断山区年均气温、春季气温、夏季气温、秋季气温和冬季气温的倾向率分别为0.15oC10a-1、0.589oC10a-1、0.153oC10a-1、0.167oC10a-1和0.347oC10a-1,升温幅度表现出随纬度增高而加大的趋势,整个横断山区以沙鲁里山和大雪山南缘区域及梅里雪山地区为中心,春季升温幅度最大,冬季次之。横断山区年降水在60和70年代偏低,80年代以后相对偏高,特别是90年代比多年均值高29.84mm,进入2000年后相较90年代明显下降。横断山区年降水、春季降水、夏季降水、秋季降水和冬季降水倾向率分别为9.09mm10a-1、8.62mm10a-1、-1.5mm10a-1、1.53mm10a-1和1.47mm10a-1,只有春季倾向率通过了显著水平检验;除夏季降水外,其他季节降水均表现出由西南向东北和由南向北递减的趋势,这是纵向岭谷对流经该区的东亚季风和南亚季风同时起着东西向阻隔作用和南北向通道作用的体现。横断山区季风期气温和降水的倾向率分别为0.117oC10a-1和6.01mm10a-1,最为明显的是2000年后季风期降水明显降低;横断山区非季风期气温和降水的倾向率分别为0.25oC10a-1和7.47mm10a-1,均高于季风期。

多年冻土地下水及其变化研究进展

冻土的低渗透性改变了地表水下渗,导致寒区流域产汇流过程发生改变;其季节冻融及引起的活动层深度变化,改变了土壤含水量从而调蓄流域储水量。过去数十年,气候变暖引起冻土退化重塑了寒区水文地质环境、改变了地下水热状况;而多年冻土退化的后果是其所含有的固态冰向液态地下水转化,进而改变多年冻土地下水的时空模态、生态环境和工程设施基础,影响多年冻土的碳汇功能,以及释放封存于其内的温室气体并进一步加速气候变化。尽管水化学和数值模拟技术的发展提升了人们对于冻土地下水补径排和循环机理的理解,但冻土区恶劣的环境和直接监测地下水的困难,仍然使冻土地下水研究存在巨大挑战。本文通过梳理多年冻土地下水相关文献,刻画了多年冻土地下水的时空模态,探讨了冻土与地下水的相互作用,认为在未来的研究中,水化学方法应更加侧重于冻土地下水动态,数值模拟应更加侧重于地下水热过程。另外,还整合了气候变化背景下多年冻土地下水变化的相关研究成果,描述了从补给区-排泄区、冻土融化起始-长期退化至消失过程中地下水的赋存、补径排变化以及这些变化所带来的影响。最后,尝试性探讨了冻土地下水研究未来可能的发展,以期为多年冻土地下水水文、水资源和生态环境研究提供有益参考。

中国典型季风海洋性冰川区“冰川-径流”系统的全球变化敏感性研究

分析多种数据和资料,再现海螺沟冰川过去100年来的冰川进退过程,分析发现,冰川末端变化阶段在滞后期的基础上,与北半球和中国气温变化的阶段相对应。运用水量-物质平衡法恢复海螺沟冰川45年来的物质平衡变化情况,通过相关性检验发现,物质平衡变化与北半球和中国同期（1960～2004年）气温变化表现出显著负相关。20世纪80年代全球加速变暖,海螺沟冰川冰舌段消融速率为7.86 m/a,冰川河径流量年际和季节变化表明流量主要贡献者是冰雪融水。分析表明,全球变暖是冰川后退、持续亏损及径流量增加的主要原因。

1900-2007年横断山区部分海洋型冰川变化

横断山区7条海洋型冰川近百年进退速度变化呈现出以退缩为总趋势的阶段性变化,具体表现为20世纪初至1930s的冰川稳定,1930s-1960s的冰川后退,1970s-1980s的冰川稳定或减速后退,20世纪80年代中期以来的冰川后退,这与我国、北半球及横断山区同期的气候变化呈明显对应,展现出冷干阶段冰川稳定或前进、暖湿阶段后退的态势,但各冰川的变化幅度因纬度位置、坡向、冰川规模、局地环境等而存在明显差异。1982/83年大、小贡巴冰川、海螺沟冰川冰舌段的消融水当量分别为2710mm、3139mm和5281mm,1990/91-97/98期间海螺沟冰川冰舌段的年均消融水当量为6157mm,比1982/83年增加了876mm。2002年夏季白水1号冰川的积雪消融量由于表碛覆盖较少表现出明显的随海拔升高而降低的特征,平均消融水当量为1086.25mm,2008.9.19-10.13期间白水1号冰川物质平衡花竿的观测表明,花竿布设区域10月6号左右转入物质积累期,期间日均积累深为1cm,折合水当量5mm。

我国典型季风海洋性冰川区雪坑中主要阴、阳离子的来源

运用海盐示踪法、相关分析、趋势分析等方法,对我国两处典型季风海洋性冰川(海螺沟1号冰川和白水1号冰川)积累区雪坑主要化学离子来源进行了综合分析,结果表明:两冰川区除Na+是海洋源外,其他离子主要是非海洋源;Cl-、NO-3、SO24-、K+、Ca2+、Mg2+非海洋源所占的比重,在海螺沟1号冰川依次为52%、99%、100%、98%、99.9%、83%,白水1号冰川依次为68%、99%、100%、98%、99%、59%;分析认为,海螺沟1号冰川离子的非海洋源主要是大气环流远源物质和高原面物质输入,而白水1号冰川除上述来源外,冰川区近源物质输入对离子浓度贡献很大。两冰川区各离子具体来源存在较大的差异性并且阴、阳离子来源的共源性较低,其主要原因是:(1)冰川区内局地环境的差异,比如岩性、山谷风系统、地形地貌等;(2)两冰川区离子淋溶作用强度的差异,分析认为,海螺沟1号冰川离子淋溶作用较强;(3)不同离子的来源方式、沉降方式、自身化学特征以及沉积后过程不同所致。

全球变暖背景下海螺沟冰川近百年的变化

海螺沟冰川是我国典型的温冰川之一,对100 a来各种观测资料的分析发现:海螺沟冰川自1823年以来末端海拔上升300 m,年均升高1.64 m,20世纪以来末端海拔上升速度加快;在20世纪呈现明显的退缩变化,76 a冰川后退1 821.8 m,年均后退24 m.运用冰川学方法恢复了海螺沟冰川45a来的物质平衡变化,45 a累积物质平衡值为-10 825.5 mm(水当量),年均平衡值为-240.6 mm(水当量).在全球变暖影响下,冰川雪线不断上升,冰川活动强烈,导致冰面形态发生了明显变化,具体表现为:冰川厚度不断变薄、大冰瀑布上出现巨大塌陷洞穴、冰面丘融化变形、冰面径流不断变大、冰川弧拱区裂隙密布等,冰川内部的径流冲刷和冰川表面的剧烈消融是海螺沟冰川表面形态发生显著变化的主要机制.总之,在全球变暖背景下,该冰川表现出以亏损为特征的退缩变化趋势.

丽江市降水中常量离子的化学特征

运用相关分析、因子分析、趋势分析、海盐示踪法和HYSPLIT模型,对1989—2006年期间丽江市降水中常量离子的化学特征分析表明,该区降水中常量离子浓度为SO42-(Ca2+(Cl-(NO3-(K+(Mg2+(Na+,其中SO24-和Ca2+是降水中高浓度离子,分别占总离子浓度的43.9%和32.1%,降水中阴离子总浓度显著高于阳离子总浓度,由于离子在大气中的化学反应和来源的一致性,离子间相关性水平较好,特别是K+,Mg2+,Ca2+与NO3-和SO24-.离子浓度的年际变化与丽江市产业结构的变化关系密切.研究区大气降水中离子主要是陆源物质贡献,NO3-,SO42-,K+,Ca2+,Mg2+和Cl-陆源物质贡献比例依次为100%,98.4%,98.4%,99.8%,92.4%和83.4%.

近年来中国典型季风海洋性冰川区气候、冰川、径流的变化

中国季风海洋性冰川区近百年来气温呈明显上升趋势,20世纪80年代以后升温明显加速.而降水量变化则相对比较复杂,20世纪初至80年代,降水量在波动中缓慢增加,20世纪80年代以后研究区西部降水量呈下降趋势,东部降水量仍保持上升趋势.由此反映出季风海洋性冰川区西部向暖干方向发展,而东部则向暖湿方向发展.在气候变暖背景下,冰川表现出以退缩和物质亏损为主要特征的阶段性变化.20世纪初至30年代,冰川处于稳定或前进状态,20世纪30～60年代处于后退,60～80年代初期则处于稳定或减速后退状态。80年代中期以来又转入后退.白水1号冰川区和海螺沟冰川区50年来累积物质亏损分别达18000 mm和11000 mm水当量.冰川表面形态也表现出显著变化,贡嘎山海螺沟流域和玉龙雪山漾弓江流域径流年际和季节变化表明,径流增加明显且主要是冰雪融水增加的结果.

中国典型季风海洋性冰川区雪坑环境记录分析

白水1号冰川是亚欧大陆纬度位置最低的冰川，冰川区90％的降水主要受季风气候影响。运用多种方法对该区雪坑化学的季节性特征分析表明，2006年5月7日采集的两雪坑主要是2005年夏季风期和2005—2006年度非夏季风期的积雪积累；夏季风期积雪中远源物质主要是随季风环流而来的海盐气溶胶及其沿途工、农业区的污染物质，非夏季风期主要是源自印度塔尔沙漠以及中亚和西亚地区的粉尘；季风期和非季风期（2005—2006年度）间积雪化学特征存在较大差异；两雪坑季风期间积雪化学特征的不同主要反映了不同海拔消融强度和淋溶过程的差异，非季风期间的不同主要反映了局地环境的影响，特别是山谷风携带的地壳物质的影响。

丽江市大气环境特征分析

丽江市1990～2003年SO2、NOx和TSP的平均浓度为0.018、0.013和0.112mg/m3,SO2和NOx浓度在1998之前为上升阶段,1998年之后为下降阶段。1989～2006年期间降水中年均pH值为6.08,高于酸雨标准值,EC均值为14.2US/cm;pH值自1994年以来一直处于缓慢上升状态,EC也呈现出缓慢上升趋势。1989～2006年降水中SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、平均浓度值依次为1.57、0.41、0.20、1.14、0.09、0.06、0.13mg/L。研究证实大气环境状况、气候特征和产业结构转型对丽江降水中离子浓度有重要影响。

丽江旅游气候舒适度与年内客流量变化相关性分析

利用丽江1954-2009年的气候资料,对丽江旅游气候舒适度进行了评价,划分出其等级和旅游适宜期年内分布;结合2006-2010年丽江海外旅游、国内旅游的客流量月指数,在对气候舒适度及特殊影响因素赋值的基础上,采用OLS方法建立线性回归方程。结果显示:气候舒适度与旅游地年内客流量变化有密切关系。海外客流量年内变化分2个时段,在10月-次年4月干季,受气候舒适度影响极其显著,此外还受新年、圣诞假期的影响,海外客流量月指数气候弹性系数为1.31%;在5-9月雨季则呈现较均匀分布状态,平均月指数为8.33%。国内游客客流量变化全年主要受气候舒适度影响,同时还受7、8月暑假及"十一"黄金周影响,客流量月指数气候弹性系数为0.56%。

近50年来河西走廊平原区气候变化的区域特征及突变分析

近50年来，河西走廊平原区的气温在20世纪60～80年代偏低，90年代以后明显偏高，其中冬季升温显著，而降水在60年代偏少，70年代最多，80年代又偏少，90年代以后又偏多，2000年以来秋季降水增加显著。在全球变暖背景下，走廊平原区的气温突变明显，而降水突变不明显；区域气温突变比较一致，春、夏、秋季在90年代中后期发生升温突变，冬季在80年代中期发生升温突变，年平均气温在80年代中期和90年代中后期也发生升温突变；降水突变存在一定的区域差异，东、西部降水在60年代中后期发生突变，突变后降水量增多。

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298℃.a-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02～0.04℃.a-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm.a-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0～2 mm.a-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。

祁连山区气候变化的区域差异特征及突变分析

利用8个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析,结果表明:祁连山区在20世纪80年代中后期气温持续升高,90年代以后明显变暖,其中秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,80年代达到最多,90年代又减少,2000年以来又明显增多;气温变化在空间上表现为南北差异,以黑河干流为界,中东部升温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部从南到北呈减小趋势;降水变化的空间差异也明显,东部表现为东西差异,降水量增加幅度从东到西呈减小趋势,而中、西部表现为南北差异,降水量增加幅度从南到北呈减小趋势。在此基础上,利用滑动T检验法、Cramer法、Mann-Kendall法进行气候突变分析,结果表明:祁连山区气温突变比降水突变明显,不同方法检验的结果比较一致;春、夏季气温在1997年发生突变,而秋、冬季在1985年左右发生突变。

云南丽江旅游气候舒适度分析

利用丽江1954—2009年的月气温、降水、相对湿度、风速、日照时数等影响旅游气候舒适度的气象资料,对其进行年际、年内变化规律分析.在计算其温湿指数THI、风效指数K和着衣指数ICL的基础上,构建了一个新的综合气候舒适度评价模型,分析计算了丽江市综合旅游气候舒适度,划分出适宜于旅游的季节分布.结果表明:该地3—11月均较适宜旅游,其中最佳旅游舒适期为5—9月;2000年以来,气温升高、风速降低、降水量减少、湿度下降的暖干趋势,有利于吸引更多的游客,并增加了游客在出游期间的舒适度;冬春季节气温的升高,使得全年中适宜旅游的时间在增加,对旅游业发展有促进作用.

祁连山及河西走廊潜在蒸发量的时空变化

利用20个气象站1960-2006年的逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型,分析了祁连山及河西走廊潜在蒸发量的变化趋势,并在ArcGIS环境下通过Spline插值法分析了潜在蒸发量变化的空间分异,此外运用多元回归分析法对影响潜在蒸发量变化的主导因素进行了探讨。结果表明:祁连山及河西走廊的年潜在蒸发量在20世纪80年代之前偏高,之后偏低,在1967年之前呈减小趋势,之后呈增加趋势,1974年之后又呈减小趋势,1993年之后又呈增加趋势;年潜在蒸发量的年际变化率为-1.67 mm,表明潜在蒸发量总体上呈减小趋势;从季节来看,秋季的潜在蒸发量呈增加趋势,其它季节呈减小趋势,其中春季的减小幅度最大;风速是影响潜在蒸发量变化的主导因素,影响秋季潜在蒸发量变化的主导因素是气温。