Simulation of Spatial Distribution of Annual Average Precipitation in Shandong Province

Based on DEM data and conventional data of precipitation at 114 meteorological stations in Shandong Province during 1971 -2010, the statistical model of annual average precipitation in Shandong Province was established using SPSS software; DEM data and raster data of latitude and longitude were substituted into the statistical model, and the spatial distribution of annual average precipitation in Shandong Province based on the statistical model was obtained with the aid of ArcGIS software. Afterwards, the difference between actual value of precipitation at stations used in interpolation and simulated value was interpolated using Kriging interpolation method to obtain residual error of precipitation. Finally, the raster da- ta of annual average precipitation based on the regression model were overlaid with residual error of precipitation to obtain the spatial distribution map of annual average precipitation in Shandong Province. It is verified that the simulation result has high accuracy and can reflect the spatial distri- bution of precipitation in Shandong Province.

黄土高原近30年降水集中度分析及时空演变特征

选取近30年的黄土高原地区58个气象站点的降水数据,分析了黄土高原年降水以及降水集中度(PCD)和集中期(PCP)的时空变化特征,结果表明:(1)黄土高原地区年均降水量在50~900 mm,空间分布上东南高西北低。降水高值区分布在三门峡站与武功站附近以及五台山站,年均降水量为900 mm;低值区位于临河站附近,年均降水量为50 mm;(2)黄土高原地区的降水集中度分布于0.43~0.76,自东南向西北递增;而降水集中期的变化则不太明显,多集中于夏季的7-8月份。因此在降水集中的7-8月份,水土流失会比较加重,应加强水土流失防治工程,在降水量大的月份做好灾害防护,为工农业生产提供预警,减少工农业生产损失与经济损失。

迎春水库流域年降水量变化特性分析

本文根据凤庆气象站1959—2022年降水资料分析降水年内分配情况,采用线性回归、Mann-Kendall检验等方法分析迎春水库流域降水年际变化趋势、突变特征;采用高程法拟合罗闸河流域高程与多年平均降水量的关系曲线,通过线性插值计算出迎春水库本区、落拐河引水区、水箐河引水区多年平均年降水量。结果表明,迎春水库流域降水量年内分配不均;年降水量随时间变化整体呈下降趋势,变化不显著;年降水量随着流域平均高程的增加而增加。研究成果可为迎春水库水资源优化配置提供依据。

黄河中游晋西黄土高原近62年气候变化分析

通过对9个地面站的年平均气温和年平均降水量数据进行分析,研究了黄河中游晋西黄土高原近62 a(1957年至2018年)的气候变化情况。结果表明,1957年至2018年,黄河中游晋西黄土高原气温显著升高,年平均增温0.023 0℃。其中,北部区域和中部区域年平均增温为0.028 8℃和0.035 4℃,线性方程达到极显著水平;南部区域年平均增温0.017 6℃,线性方程达到显著水平,增温趋势相对平缓。全区年平均降水量减少0.324 mm,线性方程未达到显著水平,从北向南降水量减少量增加。总体来看,区域气候环境总体趋于暖干化。

气象要素空间插值方法的比较分析

气象要素是草原综合顺序分类中重要的指标,对生态系统中物种的组成、生长、演替更新及干物质的积累有很大的影响。年均温度、年降水量、年积温空间分布的一般规律是随海拔高度和纬度的增加而减少,但不同插值方法所计算出的空间插值之间,却有明显的不同。用ArcMap 8.3地理信息系统软件,对全国及周边地区2 114个气象台(站),1961-1990年30年的年均温度、年积温和年降水量,分别采用样条函数法(Spline)、反距离加权平方法(IDS)和普通克里金法(OK)进行空间插值分析。交叉验证结果表明:当选择合适的站点数目时,3种方法的精度都很高。在克里金法中,除高斯模型精度较低外,球状模型、环状模型、指数模型对同一气象因素插值,其相对平均误差也不大。3种插值方法的比较是,年均温度插值时,OK法优于Spline法,Spline法优于IDS法,相对平均误差分别为7.65%、7.9%和7.95%;年降水量插值时,OK法优于Spline法和IDS法,相对平均误差分别为8.31%、8.76%和8.76%;年积温插值时,OK法优于IDS法,IDS法优于Spline法,相对平均误差分别为5.82%、6.11%和6.13%。

基于地统计方法的气候要素空间插值研究

在回顾了地统计学的产生、发展及其基本原理的基础上,对于目前众多可以提供计算网格的气候要素的空间插值方法中,具体探讨了普通克里格法和协同克里格法。将甘肃省1961-1990年30年平均降水量和蒸发量作为区域化变量,根据不同的半变异函数理论模型,采用普通克里格法和双变量协同克里格法,通过对比分析得到:(1)不论是多年均降水量还是多年平均蒸发量在空间上都呈现明显的梯度变化,二者的空间变程都很大,而降水量变化幅度更大。降水量从东南部向西北部逐渐减少,蒸发量则相反,从东南向西北逐渐增加。(2)基于地统计的插值方法,根据半变异函数云图和试验方差最小的原理,选择合适的半变异函数理论模型进行变量的空间插值,能够较好地模拟区域化变量的空间连续分布格局,并取得较好的效果。对比普通克里格法和协同克里格法,后者增加了高度对降水量和蒸发量的影响,在空间分布上更为合理,插值的精度也要明显好于普通克里格法。(3)采用地统计方法虽然在总体上能够较好地反映气候要素的空间分布格局,但检验显示,两种方法空间插值的精度都还不是很高,插值的精度还有待进一步提高。

华北地区气候资源的空间分布特征

应用国家气象局整编的华北地区155个气象站点48a(1961-2008年)的气象资料和中国数字高程模型,对华北地区48a日照时数、年均气温、≥10℃积温、年降水量和春、夏、秋、冬四季降水量等气象资料的空间分布进行分析,得到了华北地区气候资源分布图。结果表明:华北地区年日照时数总体分布为北高南低,气温及≥10℃积温分布为南部高于北部,东部高于西部,降水总体是从南向北递减,四季降水不均匀,主要降水集中在夏季。总体来说,华北南部地区热量及降水资源丰富,而光照资源相对较少;华北北部地区光照和热量资源充足,降水资源相对短缺。

降水空间插值方法应用研究——以甘肃省为例

气象要素是草原综合顺序分类中重要的指标,对生态系统中物种的组成、生长、演替更新及干物质的积累有很大的影响。利用甘肃及其周边186个气象台站30年平均降水资料,分别采用了反距离加权法(In-verse distance weight tension)、样条函数法(Spline methods)和普通克里格法(Ordinary Kriging)等3种常见的空间内插方法较为系统的分析比较了这3种内插方法插值结果,结果表明:3种方法的结果都基本上反映了甘肃降水大体空间分布规律,而普通克里格法的插值效果最好,样条函数法次之,反距离加权法较差。

区域尺度下气候因子的插值优化及其与草地NPP的相关性

利用甘肃省及周边42个气象站点的气象数据和154个草地样地地上生物量(风干质量)实测数据,在AM-MRR插值方法的基础上,加入坡度、坡向两个变量,对甘肃省1996-2005年的年均温和年降水量、不同季节温度和降水量进行空间模拟,并分析了甘肃省年均温和年降水量的空间分布格局,以及草地净初级生产力(NPP)对年均温、年降水量和不同季节温度、降水量的响应。结果表明,1)相对其他插值方法,引入了坡度、坡向等微观地理因子的AMMRR插值方法,可充分体现甘肃省的年均温、年降水量受地形影响的微观变化,更符合实际情况。2)除冬季外,草地NPP与不同时期的温度之间均呈显著负相关(P<0.01),与不同时期的降水量均呈显著正相关(P<0.01),而且与降水量的相关性明显高于温度。

天山雪岭云杉林土壤CNP化学计量特征随水热梯度的变化

生态化学计量学是研究有机体所需碳(C)、氮(N)、磷(P)等营养元素之间多重平衡关系的科学。本研究以天山雪岭云杉林为研究对象,分析土壤C、N、P化学计量的特征及其与温度和降水的关系,并利用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术分析了土壤C、N、P化学计量特征与理化因子的关系。结果表明,0—10 cm层C、N、P含量的变化范围分别是44.6—143.4、0.190—0.940、0.086—0.286 g/kg,10—30 m层C、N、P含量分别介于23.0—131.0、0.122—0.589、0.032—0.178 g/kg之间,30—80cm层三者的变化范围分别为14.5—67.0、0.149—0.397、0.062—0.169 g/kg。0—10 cm层C、N、P含量与年均温度存在显著的相关关系,0—10 cm和10—30 cm层P含量与年降水量之间的相关性显著; 0—10 cm层C∶P比与年均温度之间存在显著线性关系,0—10 cm与10—30 cm层N∶P比均随年均温度和年降水量的增大而增大。冗余分析结果表明,在0—30 cm层中,土壤含水量和容重是土壤C、N、P化学计量特征的主要驱动因子,土壤含水量与C∶P和N∶P值成正相关关系,容重与N∶P值成负相关关系;在30—80 cm层中,土壤含水量和土壤粘粒含量是土壤C、N、P化学计量特征的主要驱动因子,土壤含水量与N和P值成正比,容重与C、C∶N、C∶P和N∶P成正比,与N和P成反比;电导率和pH对土壤C、N、P化学计量特征的影响并未达到显著程度,可能是研究区土壤的电导率和pH的差异较小。

近20a雅鲁藏布江流域冻融侵蚀演变趋势

西藏冻融侵蚀面积约占中国的冻融侵蚀面积的73％.采用1990年、2000年和2010年3期TM影像、土地利用图和植被类型图相叠加,对雅鲁藏布江（简称雅江）流域近20 a的冻融侵蚀进行目视解译,并且统计冻融侵蚀强度和侵蚀面积.结合气温、降水和植被覆盖度的变化,探讨引起冻融侵蚀面积和强度变化的原因.研究结果表明：1.近20 a雅江流域冻融侵蚀总面积略有下降,下降比例约为3.5％;轻度侵蚀区持续增加,面积由1990年的21213.6 km2增加到2010年的31 526.2 km2,增加幅度为56％;中度侵蚀区持续减少,面积由1990年的55 964.26km2减少到2010年的42 718.12 km2,减少幅度为23.6％;重度侵蚀区面积变化不显著.至2010年雅江流域的侵蚀格局发生改变,由原先的中度侵蚀主体型逐步向轻度侵蚀、中度侵蚀混合型过渡.2.雅江流域冻融侵蚀主要分布在北部高海拔地区,南部湖盆谷地分布较少,流域内冻融侵蚀主要集中在海拔4500～6000 m范围内.近20 a间流域内重度侵蚀区逐渐向东移动,由日喀则北部地区渐移至拉萨、那曲、昌都一线.侵蚀强度整体呈现减弱趋势,在日喀则地区,林芝地区和山南地区均出现轻度侵蚀逐渐替代中度侵蚀的现象.

基于配方施肥数据集的有机碳含量与温度和降水量相关性研究

采用全国测土配方施肥项目土壤基础养分数据集,研究了在全球气候变暖的大背景下年平均温度和年平均降水量对土壤有机碳含量的影响。按照年平均温度〈5、5～10、10～15、15～20、〉20℃以及年平均降水量0～200、200～400、400～600、600～800、800～1000、1000～1200、1200～1400、1400～1600 mm和〉1600 mm等区间,分别研究了每个降水区间内自第二次土壤普查后近30年来年平均温度和年平均降水量对土壤有机碳影响的密切程度,结果表明：年平均温度低于10℃时,土壤有机碳含量与年平均温度的相关性比其与年平均降水量的相关性好,高于20℃时,土壤有机碳含量与年平均降水量和年平均温度的相关性都很差,但是偏相关结果表明,在10～20℃时,土壤有机碳含量虽然与年平均温度和年平均降水量都有显著的正相关,但其随着年平均温度升高而升高的事实是被随着年平均降水量增加而增加的事实所掩盖的;在年平均降水量0～200 mm的区间内,土壤有机碳与年平均降水量有显著的相关性,而与年平均温度的相关性很差,年平均降水量对土壤有机碳影响的密切程度较大,在200～400、400～600、600～800 mm的年平均降水量区间内,土壤有机碳与年平均温度的相关性要好于其与年平均降水量的相关性,年平均温度对土壤有机碳影响的密切程度较大,尤其在400～800 mm年降水量区间内的半湿润地区,土壤有机碳与年平均温度呈现极显著的相关关系,在年平均降水量大于800 mm后,年平均温度和平均降水量对土壤有机碳累积的影响并不明显。

福建省年降水时空变化特征

基于1961-2010年福建省64个县域气象观测站的降水数据,采用趋势分析、回归分析、EOF分解和REOF分解等方法,分析了福建省年平均降水的时空变化特征.结果表明,1961-2010年,福建省年平均降水量呈增长趋势,趋势系数为0.178,回归系数为2.866 mm·a-1.福建省的年降水从空间上主要可分为3个区,1区主要位于闽北和闽中地区,2区主要位于闽南和中南部沿海,3区主要位于闽东地区,其中1区的年降水量最大.

1960～2010年漓江流域降水变化特征研究

利用漓江流域及周边地区25个降水观测点50年的监测数据,通过Mapgis 6.7计算流域年降水量和月降水量.在此基础上,采用变差系数法、5年滑动平均法和Mann-Kendall检验法,分析漓江流域1960～2010年降水变化规律.结果表明：（1）1960～2010年,漓江流域降水年际动态为波动增加,年降水量每10a增加23.1mm;其中1970～2010年间,漓江流域年降水变化表现为波动减少,年降水量每10a减少14.6mm;但增减趋势都没有通过显著性检验;（2）漓江流域年内降水具有典型的雨季和旱季交替特征,雨季降水占全年降水的76.26％;（3）漓江流域月降水量随时间变化具有规律性的增减,其中1月和6月降水量随着时间推移增加,4月降水量随着时间推移而减少,1、4、6月的这种增减趋势通过99％的显著性检验;（4）漓江流域降水年内变化幅度比年际明显,年降水量变差系数小于0.18,月降水量变差系数大于0.61.

近半个世纪以来中国季风区气温与降水变化及其时空差异

利用中国东部季风区20个测站1960-2012年气温和降水量的月值数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了季风区各区域年平均气温和年降水量的变化趋势、突变现象和周期特征.结果表明1960-2012年季风区各区域均有增温趋势,在20世纪90年代发生突变,东北地区发生突变要早于其他地区,北方地区的增温幅度大于南方,存在4年左右周期,8～16年的准周期,气温的高频变化周期在内陆地区表现更为明显;年降水量在53年里处于波动状态,四川盆地、华北地区和季风区西北部地区降水有减少趋势,长江流域下游降水有增加趋势,其他地区没有明显变化趋势,存在2～4年周期、8～16年左右准周期,降水的低频变化周期在近海地区表现更为明显.

渤海与环渤海地区年降水量的统计分析

本文以渤海海域及环渤海地区分水岭内为研究区域,利用环渤海地区分水岭内92个气象站点自1971年至2000年30年的降水量资料,基于ARC/INFO地理信息系统支持下的泰森多边形法,对研究区域内的平均年降水量进行了统计分析。结论如下:环渤海地区分水岭以内区域的平均年降水量占整个环渤海地区2000年降水量的63.88%;渤海海域海水直接利用量占该海域平均年降水量的8.82%,其中辽东湾的海水利用量占该湾平均年降水量的3.09%,渤海湾为15.86%,莱州湾为17.38%;辽东湾2002年的海冰资源量占该湾平均年降水量的6.08%。在渤海海域水量平衡的关系研究中,本研究是初步的,基础的。划出分水岭内的研究区域进行平均年降水量的统计较对整个环渤海地区进行统计更具精确性。

长尺度气候变化下土壤钾素演变规律的研究——以泾河中游将军村黄土剖面为例

从应用古气候学角度,定量化地分析了近万年以来气候变化与土壤钾素演变规律,研究表明:土壤中速效钾、缓效钾含量与年均降水量或年均气温均服从指数函数模型;而钾素有效性则服从二次函数模型,并且其有效性与古气候变化的对应关系存在临界值,只有当年均气温>9.5℃或年均降水量>577.3mm时,钾素有效性才随年均降水量或气温的增加呈明显地快速递增;速效钾、缓效钾含量及钾素有效性与古气候条件耦合关系均符合柯布-道格拉斯方程。

天津地区降水和气温的变化趋势及多尺度交叉小波分析

由于降水量和气温的变化对水循环研究与水资源规划和利用具有重要意义，运用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和交叉小波的方法分析了1954年—2013年天津地区主要气象站点的年降水量和年均气温．结果表明：天津站点的降水倾向率为-16．92～14．11mm／（10a），年平均气温的线性倾向率为0．181--0．309℃／（10a）；天津地区气温在1954年-1982年波动变化，1982年发生突变呈上升趋势，且在1991年后上升显著；天津地区降水量和气温的周期性具有相似性，降水量和气温在1960年-1970年呈负相关关系，其共振周期高能量区主要分布在1965年前后的2a；天津地区的降水量和气温在多时间尺度上主要呈非线性关系，降水量减少而气温升高，总体呈现干旱化趋势．

1953-2012年辽宁省西部大气降水资源的变化

为辽宁西部的工农业生产提供参考，以辽宁西部地区（朝阳和叶柏寿）气象观测站1953-2012年降水数据为基础，采用现代气候统计诊断技术方法，对该地区降水量变化特征及非固定年际降水量变化趋势进行分析与研究。结果表明：1）1953-2012年，平均降水量为474 mm，极比为2．5，气候倾向率为-6．976 mm/10a，呈减少趋势。2）30年滑动序列，平均为450-485 mm；31个子序列中有16个子序列呈减少趋势，有15个子序列呈增加趋势。3）年际逐一增加序列，平均470-486 mm；31个子序列中有29个子序列呈减少趋势，2个子序列呈增加趋势。62个子序列的序列相关均未通过显著性检验，第1个30年（1953-1982年）和最近30年（1983-2012年）与60年（1953-2012年）序列平均降水量持平。辽西地区降水量减少趋势不明显，降水量及气候倾向率随着年际的变化而不同，节选年代不同对降水特征值的影响明显。

近23a气候变化对东平湖水位及TN、TP的影响

在东平湖气象监测站23 a气象数据与水位、水质数据的基础上,分析了东平湖在气候变暖的前提下的水位与水质动态变化及其与气象要素的相关性,结果表明:东平湖近23 a的年均气温呈上升趋势,年降水量呈显著下降趋势;MannKendall突变检验显示,年均气温和年降水量的突变年份分别为1997年和1995年;1990—2012年东平湖多年平均水位为42.72 m,呈波动式上升趋势,但上升趋势并不显著;磷素是东平湖水体富营养化的主要限制因子;年均气温和年降水量对东平湖水位年际变化的影响很小,甚至无关;年降水量对东平湖TN、TP浓度变化有显著影响,两者之间呈正相关关系。