西北地区东部春夏季旱涝转换环流特征及其与大西洋海温的关系

随着全球变暖,旱涝异常的强度和频率不断增加,为增进对旱涝异常转换事件的认识,提高西北地区东部降水预测水平,利用1979—2020年我国西北地区东部逐月降水、海表温度(Sea Surface Temperature, SST)数据以及NCEP/NCAR环流再分析资料,通过建立旱涝转换指数,对西北地区东部春、夏季旱涝转换环流特征进行分析,并围绕大西洋SST异常对其可能产生的影响进行探讨。结果表明:西北地区东部旱转涝年,春季极涡偏弱,乌拉尔山阻塞高压偏强,东亚大槽偏深,西北地区东部受西北干冷气流控制,降水易偏少;夏季上游低值系统活跃,南亚高压偏强,西太平洋副热带高压偏强、偏西,西北地区东部受副热带高压和上游低槽系统共同影响,且有暖湿气流,降水易偏多,涝转旱年情况相反。上年冬季至当年夏季,大西洋类“三极子”型的SST异常是造成季节间降水明显差异的关键因子,旱转涝年春季大西洋类“三极子”负位相的SST状态激发出一支纬向型遥相关波列,经欧洲中西部、巴尔喀什湖地区东传至我国东北至日本海一带,此时中高纬环流形势有利于西北地区东部降水偏少;夏季SST异常激发的波列强度减弱、位置西移,中高纬关键环流系统的强度和位置较春季明显调整,转为有利于研究区降水偏多的环流形势,涝转旱年相反。

基于水分利用效率的生态干旱敏感性评估

【目的】准确量化生态系统的干旱敏感性程度,为生态干旱早期预警和减少生态损失提供参考。【方法】以中国西北地区为例,基于生态缺水量构建标准化生态干旱指数(standardized ecological water deficit index,SEWDI),结合植被水分利用效率(water use efficiency,WUE)定义生态干旱敏感性;采用Copula方法探讨生态干旱加剧条件下WUE升高的概率,以此分析生态干旱的敏感性。【结果】塔里木盆地、昆仑山脉、吐鲁番盆地以及柴达木盆地、河西走廊等地植被生态缺水量较高,逐月均值最高达75 mm。在研究区大部分区域SEWDI与WUE相关性较强,其中显著正相关区域占全区的24.2%,主要分布于新疆大部、青海西部、陕西南部等地;显著负相关区域占全区的36.8%,主要分布于黄土高原等地;随着生态干旱的加剧,WUE对生态干旱的敏感性在不同地区并非单调增加。植被生长期内生态干旱的敏感性随着干旱胁迫程度加剧而升高,且草地的生态干旱敏感性高于林地和耕地。5-6月WUE升高概率上升的速率最快,轻旱-中旱、中旱-重旱、重旱-特旱3个干旱变化情况下,WUE升高概率的月平均速率分别为0.09,0.07和0.06。【结论】水分利用效率(WUE)可以很好地反映植被在生长期遭受干旱胁迫时的生态干旱敏感性,可用作表征生态干旱敏感性的因子。

利用表型和SSR标记分析西北旱区优质蛋白玉米自交系的遗传多样性

对西北旱区有代表性的30份优质蛋白玉米（QPM）自交系农艺性状的分析表明,大部分自交系在一个类群内,但仍有部分自交系独立成群。SSR分析表明,每对引物可以检测到3~8个等位基因,29对引物共检测到141个等位基因,平均每个位点检测到4.86个等位基因。SSR标记聚类分析和主坐标分析将这些材料分为4个类群,但大部分仍集中在黄改系群内。表明西北旱区QPM玉米自交系来源较单一,遗传多样性差,仅少部分自交系较为独立,可以有针对性的进行保存和改良利用。

中国西北大旱年发生概率的统计推断

根据中国西北近 5 0 0a旱涝等级资料 ,用Bernoulli试验等理论模式 ,对大旱年发生的概率特征进行了研究 ,得出大旱年发生的统计规律。在全球气候变暖的大背景下 ,给出了 2

西北寒旱地区铁路绿色施工等级评价研究

基于我国西北寒旱地区生态环境脆弱,且铁路工程施工阶段资源消耗多、环境污染严重的现状,首先,从"四节一环保"5个方面建立了西北寒旱地区铁路绿色施工等级评价的指标体系。其次,基于层次分析法和熵权法分别计算了各个评价指标的主、客观权重,并对其进行加权平均,确定了各评价指标的最终权重。运用灰色聚类法评定其绿色施工等级,运用雷达图分析法实现各评价指标的相对优劣分析。最后,选取兰新高速铁路施工项目为例对其绿色施工效果进行了评价。通过与工程项目实际施工中所采取的绿色施工措施进行对比分析,对评价模型的有效性和适用性进行了验证。

叶面喷施硼肥对西北旱寒区冬油菜保护酶、产量及经济性状的影响

本试验研究了叶面喷施不同浓度硼肥对西北旱寒区冬油菜(Brassica napus)保护酶、产量及经济性状的影响。结果表明,适当施硼可以诱导旱寒区冬油菜保护酶SOD、POD、CAT和APX活性提高,硼浓度为0.16%时SOD、CAT和APX活性最高。喷施硼肥处理的冬油菜,其株高、分枝部位、主花序长度、主花序有效角果数、全株有效角果数、角果长度、角果粒数、千粒重和单株产量均明显高于对照。硼肥浓度为0.16%时冬油菜产量和含油量最高,较对照分别高36.85%和14.52%。西北旱寒区冬油菜最佳叶面喷施硼肥浓度为0.16%。

东亚夏季风期间水汽输送与西北干旱的关系

利用西北(区)168个测站1961—2000年6～9月月平均降水与温度资料,采用EOF、REOF方法分析了近40年降水异常特征,同时利用同期NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了强(弱)夏季风年西北区水汽通量场的特征及夏季风西北影响区的净水汽通量。结果表明:西北区6～9月降水可分为7个气候异常区;东亚夏季风对我国降水的影响主要位于100°E以东的地区;东亚夏季风西北影响区降水的水汽来源于南风水汽通量;强夏季风年,到达东亚夏季风西北影响区的水汽通量显著增加,该区降水偏多,弱夏季风年则反之。

西北干旱地区西伯利亚杏选育若干数量性状的确定

调查西北干旱地区西伯利亚杏实生群体29个数量性状相关性、变异性和分布特征。结果表明:与经济性状核、仁相关的数量性状有嫩枝长、叶柄长、叶柄宽、叶形指数、果体、果皮厚、果重、核体、核皮厚;变异系数以雌蕊发育程度最大,高达85.3%,其次变异系数>20%的依次为果重、嫩枝长、出核率、出仁率、果皮厚、核重、果厚、仁重、仁形指数。将相关性、变异性相结合,确定将雌蕊发育程度、嫩枝长度、叶形指数、果体、果重作为西伯利亚杏选育的间接主要数量性状指标。

树轮记录的西北季风边缘区干旱变化

祁连山东部位于亚洲季风西北边缘区,对气候变化十分敏感。由于该区位于半干旱区,降水的变化直接影响人类社会经济的发展,所以研究该区干旱变化情况及其机制非常重要。利用采自祁连山东部西北季风边缘、地处半干旱区的吐鲁沟地区的油松树轮样芯,建立了树轮宽度年表,时间跨度为1866-2003AD。树轮宽度年表与气象因子相关分析结果显示树木生长主要响应生长季内的降水和干旱变化。该年表与附近区域利用树轮宽度重建的帕尔默干旱指数(PDSI)进行对比,结果显示严重的干旱时间发生在1920s-1930s、1966年、1974年、1982年和1990s和21世纪初。多窗谱分析研究表明,该区年表序列存在显著的2~4 a周期(P<0.05),该周期与ENSO变率吻合,与在贺兰山、祁连山其他地区、兴隆山及贵清山研究结果一致,表明这些区域可能受共同气候因子的影响。

MOS方法在西北地区东部春季干旱预警中的应用与检验

应用西北地区东部40个气象站1982—2005年3—5月逐月气象干旱综合指数(C_i指数)以及同期国家气候中心动力延伸预报1～30天的500 hPa平均高度场,利用MOS方法在数值预报产品释用方面作了应用及检验。结果表明:预报方程预测C_i指数的平均预测准确率仅为66%,但经过订正后,按40个站的序列分析,春季平均预测准确率上升为77%,平均准确率提高11%,3月幅度最大提高15%,5月幅度最小提高了8%,尤其是最小值提高的幅度最大,平均提高25%。

基于水资源干旱指数的阿克苏绿洲干旱预警模式及其应用

阿克苏绿洲地区干旱灾害频发,为对该地区干旱灾害进行预警,建立了以水资源干旱为基础的阿克苏绿洲干旱预警模式。在阿克苏绿洲水循环特征分析的基础上,以水资源干旱指标作为绿洲干旱指数的评估指标,识别了阿克苏绿洲干旱的主要控制因子,并在阿克苏绿洲供需水关系分析的基础上,建立了其与先导性气象要素的定量关系,将其转化为具有常规观测资料的气象要素,构建了以气温为核心的干旱预警指标。结果表明,应用该预警指标对阿克苏绿洲经行干旱预警,一个月预警准确率达到了86.8%,具有较高的精度。

1876～1878年西北地区中西部干旱事件研究

从清代后期西北地区的历史文献中整理出1876～1878年气候信息和农业信息,即少雨或干旱等事件、蝗虫事件、歉收和饥荒事件。资料来源包括清代中央和新疆地方的档案,新疆、甘肃和宁夏的地方志,重要人物的文集等。结果显示1876～1878年西北地区中西部出现干旱及相关事件。将以上事件绘制成图,发现这些事件分布在甘肃、宁夏和新疆东部,最西可达新疆天山北麓中部。整体上,事件以1877年为范围最广、最为严重。在此次干旱事件中,西北地区中西部的经济社会受到的影响有限,只在部分县域出现粮食歉收和饥荒,未发生同期华北地区普遍存在的＂奇荒＂。

基于GRACE和GLDAS的西北干旱区地下水资源量可持续性评价

中国西北干旱区是典型的地下水依赖型生态系统,地下水资源是西北干旱区发展的战略性支撑,实时掌握地下水的动态变化对揭示地下水的变化特征以及区域经济发展具有重要意义。以往基于人工的传统地下水监测研究耗费巨大,难以实现大尺度长时间序列的分析,重力卫星的运用为解决这一问题提供了途径,过往研究尚未对西北干旱区地下水资源量可持续性进行量化评价,为探究近年来西北干旱区地下水资源量可持续性情况,基于GRACE重力卫星和GLDAS数据反演中国西北干旱地区2002—04—2020—09共计200个月的地下水储量变化情况,判断其趋势变化,再计算基于GRACE的地下水干旱指数获取西北干旱区地下水干旱情况,最后进一步将GGDI与可持续性指数相结合,量化地下水可靠性、回弹性、脆弱性,以此评价近年来中国西北干旱区地下水资源量可持续性。结果显示:2002—2020年,西北干旱区地下水储量大幅度减少,地下水干旱程度加深,地下水平均可靠性为0.495,回弹性0.470,脆弱性为0.404,区域的地下水资源量可持续性指数SI为0.28,属于较低的地下水资源量可持续性水平。研究揭示了西北干旱区的地下水资源量可持续性时空分布规律及演变趋势,为区域地下水资源保护和管理提供理论和数据支撑。

西北干旱山区水旱灾害特征分析及对策——以甘肃省白银市近5年水旱灾害为例

西北干旱区干旱和山洪灾害易发多发。甘肃省白银市是典型的西北干旱地区,水旱灾害是当地主要灾害之一。对近5年来白银市水旱灾害情况的统计分析表明,水旱灾害呈不同的变化趋势,旱灾有所减缓而洪灾有所增加。对此问题成因进行了分析,提出了相应的对策建议。

西北荒漠区土壤氮素组分沿干旱梯度的空间变化

旱区面积占比大,对全球气候变化响应敏感。氮素通常被认为是荒漠生态系统的第二大限制资源,存在不同的形态,然而目前尚不清楚干旱程度如何影响土壤氮素的空间分布。本研究基于中国西北荒漠区54个样点的无机氮、有机氮和全氮数据,结合气候环境数据,探究不同干旱程度下,西北旱区氮素组分的空间变化及驱动要素。结果表明:土壤氮素沿干旱梯度的空间变化存在明显的干旱阈值(0.87),土壤氮素组分的空间变化对干旱程度的响应呈现突变特征;在阈值附近,土壤全氮、有机氮含量和有机无机氮比例急速上升,而硝态氮含量快速下降;干旱阈值前后的全氮和有机氮含量均随干旱增加而显著下降;0~10 cm土层内,土壤全氮和有机氮含量随土层的加深而逐渐增加。干旱程度会直接或通过土壤含水率、电导率和pH间接影响氮素组分的空间变化。

西北旱区主要优质蛋白玉米自交系的遗传多样性研究

采用SSR标记技术对30个已知来源的优质蛋白玉米自交系的遗传背景进行了遗传多样性分析。结果表明,从筛选出的29对有多态性的SSR引物中共检测出141个等位位点,每个位点检测到等位基因3～8个,平均4.86个。SSR标记聚类将这些材料分为4个类群,主坐标分析将其分为8组。2种分类方法所得结果基本一致,主坐标分析更能详细反映30个自交系间的亲缘关系。