全球变化背景下新疆和田地区近半个世纪极端气温变化特征分析

对新疆和田地区1960—2013年的极端气温进行研究,以期为该区短期气候预测、生态环境安全以及灾害控制提供科学依据。通过累计距平法、滑动平均、一元线性回归趋势法、Mann-Kendall突变检验法及Morlet小波分析法,对该地区极端气温变化特征进行了分析,以探讨该地区气温变化的事实。结果表明:近54年来和田地区极端低温、极端高温分别以0.48℃/10a(p<0.01)和0.19℃/10a(p<0.01)的速率呈明显的上升趋势。极端低温自60年代以来呈现波动上升趋势;极端高温变化幅度较大,自60年代前期下降后波动上升,70年代后期至80年代初下降,之后波动上升,90年代末以来先下降后波动上升。极端低温、高温四季呈明显的上升趋势,均为秋季变化幅度最大,对年变化的贡献最大。年均极端高温在1997年发生突变,年均极端低温突变现象不明显。该区极端气温上升明显,向暖湿化方向发展。

1961-2013年新疆博斯腾湖流域风速和日照时数变化特征

[目的]研究新疆博斯腾湖流域风速和日照时数的变化,为该流域工农业生产、生态环境建设等提供科学的气候变化背景。[方法]采用常规统计方法、M-K突变检验以及小波分析等方法,对1961—2013年新疆博斯腾湖流域4个气象站逐日平均风速和日照时数资料进行分析。[结果]近53a来博斯腾湖流域平均风速呈明显的减小趋势,平均每10a减小0.092m/s;空间分布上除冬季外,均表现为湖周边平原、盆地地区变化幅度大,北部、西北部山区变化幅度小,冬季恰好相反。该区年均日照时数也呈明显的减少趋势,平均每10a减少59.11h,1985/1986年发生突变;流域北部地区变化幅度较大,南部地区变化幅度较小。[结论]该区域风速和日照时数之间相关性较好。

近50a新疆巴州地区气温与降水时空变化特征

利用新疆巴州地区7个国家级气象地面基准站1961—2013年气温和降水逐日资料,通过累积距平法、滑动平均、一元线性回归趋势法及Mann-Kendall突变检验法,对该地区气温和降水的时空变化特征进行分析。结果表明:近53 a,新疆巴州地区年、季平均气温整体均呈显著上升趋势,增温率北部高于南部、冬季最高而春季最小,并在1980年代以后发生增温突变,南部突变早于北部,冬季突变早于其他季节。巴州地区年降水量也呈显著增加趋势,增加速率多雨季高于少雨季、北部高于南部;全区及其北部地区降水量在1980年代中前期发生突变,且少雨季突变略早于多雨季、北部略早于全区,而南部地区未发生突变。

新疆焉耆盆地典型区域土壤盐分特征

采用相关分析法与主成分分析法,研究了焉耆盆地典型区域土壤盐分特征.结果表明：研究区24.8％样地呈非盐溃化土壤,7.5％为轻度盐渍化,11.9％为中度盐渍化,13.6％为重度盐渍化,42.2％为盐土.土壤盐分含量大小与HCO3-、K＋与Na＋含量水平的高低有关.0 ～ 10 cm土壤平均合盐量占0～ 50 cm土层平均含盐量的50.09％,即土壤盐分垂直分布呈现强烈表聚性.主成分分析结果表明,含盐量、K＋＋Na＋、CO32-与HCO3-可作为研究区土壤盐渍化状况的特征因子.不同土地利用类型条件下,耕层土壤平均含盐量从高到低依次为：荒地、林地、旱田、菜地.不同时期耕层土壤平均含盐量从高到低依次为：春灌期、夏灌期、秋灌期.

新疆额尔齐斯河流域气温日较差变化特征及影响因子分析

利用新疆额尔齐斯河流域5个国家气象地面基准站1961—2013年最低、最高气温及年平均气温、降水量、风速、日照时数、相对湿度等逐日资料,通过累计距平法、滑动平均、线性回归法,对该流域DTR变化特征及空间分布进行分析,以探讨该地区气温变化的规律。结果表明:额尔齐斯河流域各地年、年代DTR总体上呈减小趋势,除阿勒泰市以外,其余各地减小趋势显著;四季DTR变化趋势不太一致,总体上呈现减小趋势;年DTR极大值和极小值均呈减小趋势。年均最高、最低气温均呈升高趋势,最低气温的快速升高和最高气温的缓慢升高是额尔齐斯河流域DTR减小的直接原因。年均DTR与热力因子中的平均气温、动力因子中的平均风速呈正相关,与热力因子中的日照时数、水分因子中的降水量、动力因子中的相对湿度呈负相关,影响流域DTR的主要因子为平均气温、降水量、平均风速,关联性最强的是平均气温,其次是降水量。影响各地DTR的主要因子有所不同。

新疆博斯腾湖流域最高气温趋势分析

利用新疆博斯腾湖流域4个国家气象地面基准站1961～2013年最高气温数据资料,通过累计距平法、一次线性回归、5年滑动趋势分析等方法对其最高气温变化趋势进行分析,同时对最高气温进行M-K突变检验,以探讨该流域气温变化的事实.结果表明,近53年来新疆博斯腾潮流域全年、春季、夏季、秋季、冬季最高气温均呈明显的上升趋势,变化倾向率分别为0.19、0.17、0.18、0.28和0.12℃/10a;从四季来看,秋季变化幅度最大,春夏季相当,冬季最小;流域最高气温出现在7月,8和6月次之,1月最小;除1月外,其余各月最高气温均呈明显的上升趋势,2月变化幅度最大,为0.36℃/10a,4月次之,为0.28℃/10a,12月最小,为0.05 ℃/10a;流域年最高气温突变发生在1996年.

博斯腾湖北岸不同地下水埋深对塔干柽柳光合特性的影响

选择博斯腾湖北岸优势种塔干柽柳为研究对象,对不同地下水埋深处其光合特性进行对比研究,探究塔干柽柳对不同地下水埋深的响应和适应机制。在垂直湖岸线的方向上,选取地下水埋深为0 m,1.25 m和2.25 m的样地,选择健康的3—5龄塔干柽柳作为测量对象,用Li-6400光合作用仪测定其光响应过程。结果如下:(1)当PAR>800μmol·m^(–2)·s^(–1)时,对应相同的光合有效辐射,不同地下水埋深处塔干柽柳的净光合速率(Pn)的值的表现为:P_(n地下水埋深2.25m)>P_(n地下水埋深1.25m)>P_(n地下水埋深0m);(2)地下水埋深2.25 m处,塔干柽柳的净光合速率定积分值最高,由非直角双曲线拟合得到的饱和净光合速率值最大,暗呼吸速率最大,光饱和点最高,光补偿点最低;(3)当PAR>1000μmol·m^(–2)·s^(–1)时,地下水埋深2.25 m处,塔干柽柳的胞间浓度CO_2(Ci)和蒸腾速率(Tr)随光合有效辐射的增加而增加,地下水埋深0 m和1.25 m处呈平稳的变化趋势;(4)当PAR<800μmol·m^(–2)·s^(–1),水分利用效率(WUE)光响应三条曲线整体值大致表现为:地下水埋深2.25 m>地下水埋深1.25 m>地下水埋深0 m。得出如下结论:地下水埋深2.25 m处塔干柽柳的光合特征参数以及水分利用效率等各项生理指标均表现最佳,博斯腾湖北岸水埋深约2.25 m处适宜塔干柽柳生长。

不同灌水量对幼龄胡杨光合特性日变化的影响及其与环境因子的关系

[目的]了解幼龄林胡杨在不同灌水量下的光合日变化特性以及幼龄林在T3[38 kg/(株·次)]处理下,净光合速率(Pn)与环境因子光合有效辐射(PAR)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、大气温度(Ta)、空气湿度(RH)的关系。[方法]以3、5、7年生胡杨为研究对象,研究3、5、7年生胡杨不同灌水量下的Pn、气孔导度(Gs)、Ci、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)的日变化有变化。应用相关性分析、逐步回归分析、通径分析研究幼龄林Pn和环境因子之间的差异。[结果]不同水分条件下胡杨幼苗的Pn、Tr日变化曲线呈单峰型,Ci呈“凹单峰”型。3、5、7年生胡杨的Pn日均值在T3处理[29 kg/(株·次)]下达到最大值;在T2、T3处理下3种龄林WUE、Gs波动较大;Tr随着PAR和Ta的升高呈上升趋势,峰值出现的时间因灌水量的影响而不一致。通径分析显示,在T3处理下,各环境因子对Pn都具有显著的影响,其决策系数表现为PAR>RH>Ta>Ci。3年生胡杨PAR为决策变量,RH、Ta为限制变量,5、7年生胡杨PAR为决策变量,Ci和Ta为限制变量。[结论]不同灌溉量对幼龄林胡杨的光合特性有显著影响,适量的灌溉,增加胡杨的Pn,随着林龄的增加,胡杨的光合作用越强。

不同派系杨树品种(系)光合特性评价

【目的】综合评价引种的白杨派、黑杨派和青杨派杨树品种(系)的光合能力和生长优势,为优良杨树品种(系)推广种植提供参考依据。【方法】使用Li-6400XT便携式光合仪测定相同生境条件下伊犁地区引种白杨派、黑杨派和青杨派杨树品种(系)的光合参数,使用模糊数学中的隶属函数法综合评价各品种(系)的光合能力和生长情况。【结果】不同派系杨树品种(系)的光合速率(Pn)呈单峰或双峰曲线,部分品种(系)存在明显的光合午休现象;各派系内不同品种的光合生理参数差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01);大气CO2浓度(Ca)和气孔导度(Gs)对3个派系Pn的直接作用较大,蒸腾速率(Tr)为白杨派树种的主要决策变量,叶温(Tl)为黑杨派和青杨派树种的主要决策变量,影响白杨派和青杨派树种Pn的主要限制变量为Ca,黑杨派则为胞间CO2浓度(Ci)。沙兰杨(辽宁)、银×新12#、171、174、银×新中东杨、银×新192的综合指数较高。【结论】银×新中东杨、沙兰杨(辽宁)、银×新12#、林场银×新、171和银×新192的光合能力较强且生长优势明显,各项指标的综合指数较高,适应高光强环境能力较强,可在新疆伊犁平原地区及其他适宜种植白杨派、黑杨派和青杨派树种的平原地区推广种植。

气象因子对乌鲁木齐市一次重污染天气过程影响研究

利用大气质量的观测资料和气象要素的数据,详细分析了2015年冬季乌鲁木齐市一次重污染天气的主要气象因子和空气质量特征。研究结果表明:在污染过程中,风速的变化趋势:减小—增大—减小(平均风速0.9～2.5 m·s^(-1));风向的转化趋势:东南风—东北风—西北风—西南风—东北风;湿度增大—减小—增大;大气混合层厚度的变化趋势:降低—升高—降低。同时,通过SPSS12.0分析了空气污染前后风速,湿度和PM_(2.5)质量浓度的相关性。PM_(2.5)质量浓度与风速呈显著负相关,与湿度呈正相关。风速与PM_(2.5)质量浓度间通过了显著性水平为0.01的相关性检验。表明乌鲁木齐市的气象因子(风速)对当地大气污染影响十分明显。

54年来和田地区潜在蒸散量的变化特征及影响因素

为了在全球气候变暖的背景下,探讨和田地区干湿状况的变化,为该区水资源的合理利用及保护脆弱的生态环境提供科学依据。应用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,采用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法分析了潜在蒸散量的变化特征,结合相关性分析探讨了气候因子对其影响强度。结果表明:1960—2013年和田地区潜在蒸散量呈"增加—减小—增加"的变化趋势,年际变化倾向率为-2.74mm/a,总体上呈减小趋势;四季潜在蒸散量表现出夏季>春季>秋季>冬季,均呈减小趋势,其中春季的减小趋势最显著;潜在蒸散量最大值出现在6月,最小值出现在12月;潜在蒸散量在1980年发生一次减少突变,并存在21年的第一主周期和12年的第二主周期;平均风速的减小和降水量的增加是导致潜在蒸散量减小的主要原因。

1962-2016年阿勒泰地区风速变化分析

利用阿勒泰地区6个气象站点1962—2016年平均风速日值数据资料,采用滑动趋势分析、Mann-Kendall突变检测、Molet小波分析、ArcGIS中插值等方法,研究近55 a来阿勒泰地区平均风速的变化趋势。分析表明:(1)阿勒泰地区风速整体呈显著下降趋势,平均以0.021 1 m·s^(-1)·a^(-1)的速率逐步降低,四个季节风速变化趋势与全年一致,其中,夏季下降最突出,递减率为-0.025 4 m·s^(-1)·a^(-1)。(2)平均风速空间分布差异明显,总体表现为自西向东逐渐降低。(3)Molet小波分析显示,全年及四个季节平均风速变化均存在25～28 a变化周期,春、夏、秋、冬季表现强弱不同,体现出季节性差异。(4)全区年平均风速于1990年发生突变,但不同季节突变年份存在较大差异,春季、夏季和秋季平均风速突变分别发生在1994年、1993年和1990年,而冬季发生在1983年。(5)城市化进程不是风速显著降低的关键原因,相对于城市化进程,大气环流的变化可能是引起阿勒泰地区风速降低的关键因素。

博斯腾湖湖岸沉积物磁化率和粒度特征分析

选取博斯腾湖西岸剖面进行环境磁学测试,并结合粒度组分进行相关性分析。研究结果表明:磁化率随深度变化的变化呈上升再下降趋势,并出现波动—平缓—波动的变化过程。随深度变化,影响磁性参数的主导因素不同。表层土壤主要受生物作用影响;中间层主要受沉积源磁性矿物影响;底层湖相沉积物的磁性特点及粒度分布主要受湖泊沉积环境及水动力条件影响。在剖面湖相沉积所处时代,博斯腾湖水动力条件减弱,气候环境相对干旱,湖泊处于收缩过程中,并且在收缩过程中湖水的动力条件存在明显波动。

基于小波分析的开都河径流变化周期研究

基于开都河19562010年径流量资料，采用小波分析法对开都河径流变化特征进行研究，讨论开都河年径流在不同时间尺度下的小波变换时频分布特征及其丰、枯交替变化的周期规律。研究结果表明，开都河年径流变化具有同步性，现正处于偏丰期；年内径流分配主要集中于6—8月，各站点最大月径流量均出现在7月。55a来开都河流域大山口站年径流量呈现递增趋势，变化率为1．382m3／s，、焉耆站年径流量呈现下降趋势，变化率为-0．113m3／s。开都河大山口和焉耆两站20～30a左右时间尺度的周期震荡最显著，其次，11～17a左右时间尺度的周期震荡也较为显著；开都河流域径流量变化的主周期为27a，次周期为16a。

不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势与土水势的影响

【目的】研究不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势、土水势的影响,为引洪灌水胡杨幼龄林提供技术支撑。【方法】以塔里木河中下游沿岸2~4年的胡杨幼龄林为研究对象,设置不同灌水量(20、40、60 L/m^(2))处理,采用WP4C露点水势仪、TPSBR-SZL传感器测定胡杨叶水势、土水势,采用WET型土壤三参数速测仪测定灌水前后土壤含水量、温度、电导率。【结果】胡杨叶水势与土水势均呈现出60 L/m^(2)>40 L/m^(2)>20 L/m^(2)>CK的规律,胡杨叶水势日变化整体呈现早晚高、中午低的单峰“V”型特征;不同灌水量处理的土壤含水量均高于CK,而土壤温度、电导率均低于CK,40和60 L/m^(2)处理的叶水势与土水势日变化均小于20 L/m^(2)与CK;土壤含水量多少影响胡杨幼树水势的高低,土壤电导率与温度降低有利于降低土壤盐分。【结论】多次灌水对干旱区胡杨幼树的生长有着明显的促进作用;叶水势与土水势日变化差异为60 L/m^(2)<40 L/m^(2)<20 L/m^(2)<对照;2年生、3年生、4年生胡杨最优的灌水量分别为60、40、20 L/m^(2)。

1961—2013年南疆日照时数变化特征及其影响因子分析

为了探究南疆地区日照时数变化特征及其影响因子,采用一元线性拟合、5年滑动趋势法、累计距平法、Mann-Kendall突变检验法以及反距离加权插值法,对南疆地区25个国家气象站1961—2013年日照时数年、季、月时空变化特征进行分析,同时,对影响日照时数的气候因子进行分析。结果表明:南疆地区年日照时数以25.7 h/10 a的速率呈明显的下降趋势。除春季以外,其余各季均呈下降趋势,冬季和秋季对年日照时数的变化贡献最大,夏季最小。年日照时数高值区位于东部哈密和吐鲁番,低值区位于北部的巴伦台、巴音布鲁克及西南的和田地区。年日照时数在1982年发生突变,略滞后于全国和西北地区。南疆地区日照时数变化主要是气温、降水、相对湿度、风速及水汽压共同作用的结果。

古尔班通古特沙漠周边地区气温时空变化

利用古尔班通古特沙漠周边地区7个国家气象地面基准站1960-2013年气温数据资料,通过累计距平法、线性趋势分析、M-K突变分析等方法分析其气温变化。结果表明,近54年来古漠周边地区气温呈现明显的增温趋势,增温幅度为0.36℃/10a;四季气温均呈现逐渐升高趋势,2000-2013年气温比多年均值分别高1.02、0.58、1.00、0.27℃;气温升温趋势存在较大的空间差异,北缘、西缘、南缘的年平均增温率分别为0.54、0.30、0.28℃/10a,即北缘升温最快、南缘较慢;古尔班通古特沙漠周边地区年平均气温变化在1988年发生突变,春季突变发生在2001和2004年,夏季发生在1990和1991年,秋季发生在1990和1994年,而冬季突变发生较早,为1982和1985年。

不同培育方式对胡杨光合特性和水分利用效率的影响

【目的】了解自然落种培育方式和人工挖坑培育方式胡杨的光响应特征及光能利用效率(LUE)与水分利用效率(WUE)对光的响应关系。【方法】以新疆塔里木河下游尉犁县34团2、3、5、7年4个林龄胡杨为研究对象,利用Li-6400XT便携式光合仪测定胡杨气体交换参数,并利用光响应模型及前人推导出的光能利用效率和水分利用效率的响应模型,分别研究它们的光响应特征及光能、水分利用效率的变化特征。【结果】无论何种培育方式,5、7年生胡杨Pn值普遍高于2、3年生胡杨,证明高林龄胡杨光合能力较强,胡杨在中高光强下LUE和WUE均与胡杨林龄成正比关系;人工挖坑培育方式下胡杨P_(n max)的平均值为24.84μmol/(m^(2)·s),高于天然落种方式下胡杨的23.68μmol/(m^(2)·s),证明其光合潜力大,另外其在强光下对光能和水分利用能力比天然落种方式下胡杨更强也更加稳定。【结论】人工挖坑培育方式胡杨因人为干预植株,改善了土壤养分条件,所以光合潜力大,对强光利用能力更强,水分利用能力更加稳定,在极端高温、干旱环境适应性更强,因此可以推广人工干预方式进行塔里木河下游胡杨林更新复壮。

博斯腾湖流域氢氧同位素特征研究

[目的]明确博斯腾湖流域不同水体氢氧同位素特征差异。[方法]测定2014年博斯腾湖流域不同水体的氢氧同位素值,并与前人各期数据进行时空上的对比。[结果]湖水δ^(18)O均值为-0.36‰,δD为-15.98‰,存在δD=2.99δ^(18)O-14.91的数量关系;河水δ^(18)O均值为-9.23‰,δD为-61.81‰,其关系:δD=6.10δ^(18)O-5.43;地下水δ^(18)O均值为-8.11‰,δD为-57.01‰,其关系:δD=4.61δ^(18)O-19.68。经与Craig(1961)全球大气降水线(GMWL)及根据全球降水同位素观测网GNIP数据与乌鲁木齐大气降水线方程(LMWL)对比,地下水、湖水与河水氢氧同位素组成均大致落在当地大气降水线和全球大气降水线附近,显示受降水补给为主。与2001、2008、2011年数据对比显示,各年间各水体(地下水、地表水)氢氧同位素数据存在一定差异,该差异或由各期采样点空间分布不同引起。[结论]研究结果为博斯腾湖流域的可持续发展提供了理论依据。

近62年吐鲁番市气温变化趋势及周期性分析

根据1952—2013年吐鲁番国家基准气象站的气象资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验方法、滑动t检验和Morlet复小波等方法分析吐鲁番市近62年气温趋势变化和周期变化。结果表明:吐鲁番市近62年来气温呈上升趋势,平均气温、年最高气温和年最低气温均呈上升趋势,上升速率分别为0.39℃·(10a)^(-1)、0.21℃·(10a)^(-1)和0.65℃·(10a)^(-1),且突变发生在1996年、2002年和1985年。最低气温的上升对年平均气温的升高贡献最大。吐鲁番市年平均气温和倾向率最大的年最低气温具有30年主周期。研究结果可为吐鲁番市应对气候变化和防灾减灾提供理论依据和参考。