中国西北地区气候转型的新认识

近年来,中国西北地区的气候变化问题引起了社会各界的广泛关注,施雅风曾在2002年提出中国西北气候可能会从暖干向暖湿转型,自此学者们对中国西北气候“变暖变湿”现象的关注也逐渐增多,对于近20 a来气候转型的时间、范围和程度有了一些新的认识。基于此,选用1960—2019年逐月气温和降水量资料对中国西北地区气候变化特征进行了再分析。结果表明:(1)1960—2019年中国西北地区平均气温和降水量均呈上升趋势,增暖趋势显著,增湿趋势较弱。(2)自1997年后气温和降水量迅速增加,尤其是中国西北地区的东部地区降水量的增加速率超过同时期的西部地区。且研究初步认为,1997年以来中国西北气候的确出现了向暖湿转型的趋势且转型时间较前人预期的更早。(3)气候转型的范围相较前人研究也有所变化,甘肃陇东地区由未转型区转变为显著转型区,青海东、西部地区由原来轻度转型区转变为显著转型区,而祁连山中西段地区由之前的显著转型区转变为轻度转型区。

石羊河流域水服务供需状况及驱动因素

以2010—2018年为时间序列,基于InVEST模型和水足迹理论,对石羊河流域水服务供需特征及其匹配状况进行分析,最后采用地理探测器对水服务供需状况空间异质性及其主要驱动力因子进行了探究。结果表明:(1)2010—2018年石羊河流域水服务供给能力有所提高,空间上呈现出南高北低的态势;水服务需求总量呈显著的上升趋势,流域中部灌溉农业区和工业地带的水服务需求较大;(2)研究时段内石羊河流域水服务供需匹配状况有明显的改善,2018年能完全满足水服务供给需求的区域较2010年增长了24.9%;(3)石羊河流域土地利用类型和其他影响因子的交互作用最为明显,在不同的分区中,各因子的解释能力存在着显著的差异。在地形平坦的中下游干旱区,土地利用类型对ESDR空间分异的解释力最强;而在地表起伏度较大的上游高寒半干旱半湿润地区,年降水和潜在蒸散发的解释能力不断增强,成为主导驱动力因子。研究成果为石羊河流域水资源研究和利用规划提供了参考。

对流和层状降水比例的变化对兰州降水稳定同位素的影响

利用2019―2021年在兰州采集的232个事件降水样品和1985―1999年全球降水同位素网络(Global Network for Isotopes in Precipitation,GNIP)月降水同位素数据,结合ERA5资料划分的降水类型(对流降水和层状降水),分析了不同时间尺度降水类型比例变化与稳定同位素的关系。结果表明:δ^(18)O的变化反映了降水类型变化,且与层状降水比例呈负相关。原因在于对流降水的强上升气流使含高δ^(18)O的降水粒子成熟增长,层状降水则通过水汽的扩散和聚合过程形成的降水中δ^(18)O较贫化。与湿润地区相比,地处半干旱地区的兰州δ^(18)O与层状降水比例的负线性关系不那么明显,可能与层状降水经历了云下蒸发有关。在季节尺度上,冷季降水δ^(18)O比暖季的低,可能与冷季降水主要由层状降水组成有关。

陕甘宁地区降水同位素云下二次蒸发效应

大气降水过程中,雨滴由云层底部降落至地面经过不饱和空气时发生的蒸发现象,即为云下二次蒸发,这会使得降水同位素组成发生改变。利用氢氧稳定同位素方法研究云下二次蒸发效应的时空变化及其成因,对探讨区域水循环过程具有重要意义。本研究基于陕甘宁地区2018年3月—2019年2月187个气象站逐小时气象数据,采用改进后的Stewart模型,分析了该区域蒸发剩余比(f)与降水过量氘变化量(Δd)的时空变化,并探讨了f以及气象要素与Δd的关系。结果表明:从小时尺度来看,该区域各省f与Δd最小值均出现在白天,最大值出现在夜晚,即白天云下二次蒸发效应更明显。从月尺度来看,各省f、Δd月变化趋势较为一致,最小值多出现在夏半年,最大值多出现在冬半年,即夏半年云下二次蒸发效应更显著。研究区f、Δd值在季节尺度上的空间变化一致:春季,东、西部地区较大,中部较小;夏季,西北部地区偏小,其他地区偏大;秋季,由南向北减小;冬季,中部、南部较小,西部及东北部较大,研究区不同季节云下二次蒸发效应的空间差异显著。陕甘宁三省(区)f与Δd的线性关系的斜率均小于1‰·%-1,这可能与该地区干旱半干旱气候具有较大关系。当气温较高,相对湿度、水汽压、降水量和雨滴直径较小时,Δd值较小,云下二次蒸发效应较明显。

基于氢氧稳定同位素的兰州南山绿化植物种选择——以锦鸡儿为例

确定植物种的生态恢复适用性对绿化物种选择具有重要意义。本研究基于氢氧稳定同位素技术,以兰州市南山相似生境下狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii)为对象,采用直接对比法和贝叶斯混合模型(MixSIAR)对生长季两种锦鸡儿的水分来源差异进行定性和定量分析。结果表明:两种锦鸡儿有多个吸水层,是非单一水源植物,生长季狭叶锦鸡儿主要吸水层位具有月份差异性,而柠条锦鸡儿除了9月,其他月份主要水源均来自中深层(70~130 cm),贡献率达80%以上;降水发生后,狭叶锦鸡儿会转为利用表层(0~30 cm)土壤水,柠条锦鸡儿对降水响应不敏感;柠条锦鸡儿的主要吸水层位较为稳定,面对干旱胁迫时狭叶锦鸡儿能转换主要吸水层,具更灵活的吸水方式,干旱适应性优于柠条锦鸡儿,作为干旱区的绿化物种优势更为突出。