长白山地区遥感生态指数时空变化及其气候响应

利用Google Earth Engine(GEE)云平台,在原有遥感生态指数(RSEI)基础上,选用增强型植被指数(EVI)代替原绿度指标中的NDVI,构建并计算2001—2020年长白山地区植被生长季RSEI,采用回归分析、波动分析、Hurst指数等方法,分析长白山地区RSEI时空变化特征并探讨其气候影响因素。研究表明:(1)2001—2020年长白山地区RSEI波动缓慢上升,生态环境质量整体呈上升趋势。RSEI多年均值空间分布具有明显的分异性,长白山保护开发区生态环境质量较好,通化市、白山市大部较差。(2)近20年长白山地区RSEI稳定性较差,生态环境质量较脆弱。未来生态环境趋势总体向好,但局部地区仍存在持续恶化态势。(3)长白山地区RSEI主要受降水影响较大,与降水呈显著正相关,与气温相关性不强。

长白山地区土壤水蚀时空演变特征及驱动因素分析

探讨长白山地区受极端降水、地形复杂、植被破坏等因素影响造成的土壤侵蚀状况,可以研判该地区水土流失情况,为当地水土生态保护提供科学参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)、趋势及相关分析法,定量分析长白山地区土壤水蚀的空间格局及时空分布特征,并探究土壤水蚀与气候、植被覆盖度及地形驱动因子的关系。结果表明:2000-2020年长白山地区土壤水蚀模数均值总体呈“西南高,东北低”的空间格局。相较于其他地类,草地、未利用地、林地更易发生土壤水蚀。近21 a来,土壤水蚀模数平均以0.0255 t/(hm^(2)·a)的速度上升,土壤水蚀模数表现为上升趋势的地区占研究区总面积的68.3%,侵蚀等级总体以微度和轻度为主,且轻度侵蚀比例也呈增加趋势,表明该地区土壤侵蚀状况趋于好转,未来吉林市中北部和延边州部分地区的水土流失风险较高。土壤水蚀与降水、海拔高度及坡度具有较为显著的正相关关系,而与气温、植被覆盖度的相关性以负相关为主。海拔大于1000 m或坡度大于20°的草地、林地区域是水土防治的重点地形区。

长白山自然保护区植被生态质量变化分析

基于植被净初级生产力和覆盖度的植被生态质量指数构建方法,对长白山自然保护区2000—2021年植被生态质量变化情况进行评估分析。结果表明:长白山自然保护区是吉林省绿色程度较高、生态环境好的区域,植被覆盖度和年净初级生产力总体呈上升趋势;生态质量指数随着海拔的升高而降低,2000年以来,植被生态质量指数总体呈上升趋势;96.6%的区域植被生态质量在持续提升,特别是西南坡增幅显著,生态质量变差区域主要位于保护区北部和西南部局部地区以及天池西北部部分区域。

长白山人参越冬期气候环境特征研究

基于长白山人参核心种植区气象资料,采用统计分析方法,研究了人参种植区越冬期大气环境和土壤环境气候特征,以期为人参越冬冻害防御奠定理论基础。结果表明:长白山人参种植区越冬期间平均气温为-10.3~-6.1℃,平均最高气温为-3.7~0.5℃,平均最低气温为-16.1~-11.3℃,平均年极端最低气温为-33.2~-27.5℃,平均降水量为49.4~276.4 mm,平均日照时数多为840~895 h。从年际变化情况看,气温和降水量呈不同程度升高或增加趋势,日照时数呈下降趋势。长白山人参越冬期最大冻土深度多在66.1~130.0 cm,最大冻土深度出现时间多在2月中旬—3月中旬;土壤平均冻结时间多在10月中旬—11月中旬,化通时间多在4月上旬—5月下旬,封冻期为143~221 d。最大积雪深度多在27.2~52.0 cm,积雪覆盖时间多为110~135 d。人参越冬期最冷时段5 cm土壤极端最低地温多在-17.1~-9.7℃,5~20 cm各层地温多在-13.0~0.0℃。

2022年吉林省作物生长季气象条件及其对粮食生产的影响

2022年春播至秋收期间吉林省天气气候特点是气温、积温基本接近常年,降水明显偏多;农作物从出苗至灌浆期间降水充足,温、光条件基本满足作物生育需求,且温、光、水的季节分布比较适宜;西部和中东部岗坡地基本上属于风调雨顺,作物产量和成熟度较高。但吉林省中部和东南部发生了较严重的涝灾,造成了一定的产量损失;另外,阶段性低温寡照、中东部早霜冻等也给粮食作物生长和产量形成带来了一定的不利影响。总体上看,2022年的气象条件对农业生产的影响有利有弊,且利弊相当。比较适宜的农业气象条件、播种面积的增加、抗灾救灾措施及时有效,这些都是全省粮豆总产再创新高的重要因素。

基于变化矢量分析的吉林省植被变化特征研究

利用2000年以来的MODIS数据,计算出NDVI指数,基于变化矢量分析方法对吉林省2000年以来植被的时空变化规律进行分析。结果表明:(1)2000年以来,吉林省平均植被指数呈上升趋势;(2)2000—2022年植被指数变化以中、低变化为主,其中高变化主要集中在吉林省西部草地,中变化主要分布在中西部农田分布区域;(3)NDVI变化整体表现为稳中略增,增加区主要分布在吉林省的西部,减少区零星分布在各地区;(4)2000—2022年吉林省草地植被变化强度较大,NDVI变化整体表现为稳中有增的趋势,并且增加较为明显;(5)2000—2022年吉林省森林植被变化强度以中、低变化为主,NDVI表现为波动中平稳变化,没有明显的趋势。

东北三省NDVI时空变化特征及对气候因子的响应

中国东北地区是全球气候变化最敏感的区域之一,了解植被的时空变化及对气候因子的响应对东北地区生态环境的构建和评价具有重要意义,对全球气候变化的响应也具有重要的指示作用。基于MODIS归一化差值植被指数(NDVI),利用Theil-Sen斜率估计、Mann-Kendall检验和Hurst指数开展2000—2021年东北三省NDVI时空演变特征及未来变化趋势研究,并通过相关分析方法研究NDVI对气候因子的响应。结果表明:2000—2021年NDVI整体均值为0.391,季节上呈现出春冬季低、夏秋季高的变化趋势,空间上呈现出西低东高的变化趋势;2000—2021年,NDVI年均增长率为0.003 a~(-1),而2010—2021年,NDVI整体呈现极显著上升趋势,年均增长率为0.006a~(-1);东北三省86.93%面积的NDVI在未来可持续增长,表明未来植被生长态势较好;相关分析表明,NDVI与气候因子在空间尺度上存在依赖性,气温与NDVI有更好的相关性;在东北三省大部分地区,气温和降水均对NDVI变化有正贡献,且两者的贡献相当,但在空间上存在着差异。

2019/2020年冬春季长白山区气象条件对人参越冬及幼苗影响分析

对2019年冬季及2020年春季气象条件对人参越冬及幼苗的影响进行了分析。结果显示:2019年冬季气温偏高、降水偏多、积雪厚,有利于人参安全越冬;在2019年初冬,土壤未冻结前大雪封地,给人参菌核病的发生提供了条件;2020年春季气温波动大,4月21—23日出现罕见的大雪天气,对处于休眠期或刚刚萌动的人参幼芽影响不大,但加重了菌核病病情的发生;5月16—23日出现连续降水天气,低温阴雨寡照,人参长势弱,尤其是多雨水造成参床土壤湿度过大,人参疫病、立枯病、黑斑病不同程度的发生。

2015-2020年吉林省重污染天气及气象成因分析

利用2015—2020年空气质量指数(AQI)数据、逐小时ERA5再分析数据及同期的地面气象观测数据,对吉林省秋、冬季重污染天气大气环流场配置及重污染时段污染物浓度与气象要素的相关性进行了分析。结果表明:2015—2020年吉林省共发生5次重污染过程,主要集中在吉林省中部;有利于重污染形成和维持的大尺度环流场主要分为纬向西风型和高压脊型2种类型;较高的相对湿度对污染物增长有较大的贡献,增大的风速对污染物消散有重要作用。

夏季长白山天池站降水量年际变化特征及其对应的环流异常

长白山地处吉林省东南部,作为国家级重点生态功能区,其降水变化特征对该地森林生态系统和水资源结构变化有重要影响。本文基于1979~2016年吉林省47个台站逐月降水资料,探究了长白山天池站夏季降水的气候特征及其相关的环流异常,并与吉林省降水进行对比。分析结果表明天池夏季降水量以及年际变率高出吉林省其它站点一倍左右。此外,天池降水年际变化对应的环流异常与吉林省降水一致,即6月东北亚气旋式异常和东亚高空急流的增强,以及7、8月西太平洋副热带高压增强和东亚高空西风急流偏北,均可引起吉林省和天池降水偏多。另一方面,天池降水变异还表现出其独特的环流异常,与吉林省降水对应的环流异常显著不同或者甚至近乎相反,究其原因为长白山地形所致。本文的结果说明山地的气候和大气环流的关系复杂、多变。

吉林省东部林区植被NPP时空变化特征分析

植被净初级生产力(NPP)是陆地植被生态系统中一个重要指标,也是碳循环过程的重要组成,可以一定程度表征碳源碳汇过程。本文使用基于2000-2022年MODIS数据和气象数据反演的吉林省陆地植被NPP数据,分析吉林省东部林区NPP时空变化及其与气象因素的相关性。结果表明:2000年以来,吉林省东部林区植被NPP在3-10月总量呈波动上升趋势,2012年之后东部林区NPP最低值也在前10年最高水平之上;2000-2022年吉林省东部林区NPP分布呈现出空间差异性,绝大部分地区NPP表现为上升趋势,上升区域占总面积的84.58%;吉林省东部林区各市州NPP依次受到温度、日照时数和降水量等气象因素影响,相关程度存在一定的空间地域差异,气象因素对于地区NPP影响性由大到小依次为温度、日照时数、降水量。气象因素对白山影响最大,对吉林影响最小。

温升情景下吉林省冬季极端低温变化与人口暴露度研究

采用经评估后的5个CMIP6全球气候模式进行等权重集合,预估SSP5-8.5情景下,全球升温1.5℃和2℃时段吉林省冬季极端低温事件的变化和影响区域,定量评估低温事件对人口暴露度的影响。结果表明:未来时段吉林省冬季单站极端低温事件年均频次较基准期增多4~10次,增幅呈东多西少分布;区域性极端低温事件的影响面积逐渐缩小,低温持续时间越长,面积缩小幅度越大;持续时间较长的极端低温事件年均频次和平均强度也显著下降;吉林省大部分地区人口受极端低温事件影响,人口暴露度变化主要由人口因子主导,其次受气候因子影响。

长白山林区松毛虫种群变动的气象因素及对策探究

据长白山气象局多年以来的气象观测总结,落叶松主要虫害松毛虫的暴发年份和气象条件有着密切的相关性。基于此,分析松毛虫暴发年份的气象因素,找出与松毛虫发生发展相关的气象因子,为长白山地区松毛虫的预报防治工作提供防治建议。

长白山冬季异常偏冷年气候特征分析

利用1958—2017年NCEP/NCAR再分析资料和长白山气象观测资料,结合国家气候中心下发的大气环流特征量数据,分析了长白山冬季异常偏冷年(平均气温距平≤-2℃)的气候特征。结果发现异常偏冷年年数呈下降趋势,特征为平均最高气温波动较大,除1966、1970年为正距平以外,其他年份均为负距平;极端最低气温均低于-35℃;平均最低气温距平负值越大,最低气温≤-35℃的日数越多。异常偏冷年冬季降雪少、北方冷空气特别强,呈干冷状态;500hPa表现为单极涡,该涡南伸至我国东北地区,东亚大槽深厚且乌拉尔山高压脊强,地面表现为强大的西伯利亚高压。太阳黑子峰、谷年对异常偏冷年有一定的指示意义。影响长白山1月、2月平均气温的气候因子四季皆有,应根据预测时间的不同加以运用;秋、冬季节南、北两支锋区的南落,都是次年1月、2月平均气温偏低的预测着眼点。

长白山红松球果螟发生与气象要素的相关性

基于1999—2017年长白山红松球果螟发生率和气象观测资料,分析长白山红松球果螟变化特征以及与气象要素的关系.结果表明:气温、降水、光照、积温是影响球果螟发生率的主要气象因子.幼虫转化为越冬幼虫时气温回升有利于次年球果螟发生;前冬多降雪有利于越冬幼虫存活;秋末偏暖、光照时间偏多对次年球果螟发生有正贡献;当年5月降水、1月累积积温、冬季极端低温对球果螟发生率预测有指示意义.

吉林省西部主要水体面积动态变化遥感监测

[目的]分析吉林省西部主要水体的动态变化,了解西部水资源现状,为水资源保护、利用和可持续发展提供有力支持。[方法]利用2000年以来的MODIS数据,采用目视解译的方法提取吉林省西部主要水体分布及面积数据,对年际、年内变化规律及影响因素进行分析。[结果]2000年以来,月亮泡水库、向海水库和查干湖均表现出向北部推进和水域面积增加的趋势;水体面积表现出明显的年周期变化规律,雨季期间及后期一般会出现较大的水域面积,形成了与季节性气候相适应的年周期变化状态;气候变化趋势,特别是降水对水体面积的影响较为显著,人类活动也起到了明显的推动作用。[结论]2000年以来,受气候变化及人类活动的影响,西部主要水体的水域面积有增加的趋势。

长白山地区夏季气温变化特征分析

利用长白山地区二道站、东岗站、天池站1959—2018年夏季(6—8月)气温实况数据和气候环流指数,采用线性相关、Morlet小波、Manner-Kendall(M-K)趋势分析、滑动T检验,分析了长白山地区夏季气温的气候变化特征。结果表明:长白山夏季气温呈上升趋势,20世纪60—80年代夏季偏冷,90年代至今偏暖,80—90年代冷暖空气转换明显,21世纪以来天池站的升温率最快。3站的累积距平和距平曲线波动都很大,其中天池站变化最快;长白山地区夏季气温有突变特征,年际和年代际时间尺度在时域上分布不均,存在5a、8~9a、27a周期振荡。

吉林省日光温室蔬菜冻害预警模型

本文利用1980—2013年吉林省26个国家气象站气温资料,结合日光温室冻害指标,分析了吉林省冬季日光温室冻害的时空分布和类型特征,通过温室内、外气象要素对比观测试验资料,建立了基于能量平衡且符合吉林省日光温室主要结构的日光温室冻害预警模型。结果表明,对于同一个日光温室,夜间温室内气温的变化与室外气温的变化有很好的相关性,对于同一种类型的日光温室来说,如果管理方式相同,统计模型也有很好的预测效果。

吉林省夏季降水年代际、年际变化的区域特征

为研究吉林夏季降水区域异常变化特征,采用REOF分析方法对吉林省夏季降水进行了区域分型,并通过周期分析方法分析了各分区夏季降水年代际、年际变化特征。结果表明:依据REOF分析结果可以将吉林省夏季降水异常区域划分为西部、南部和东部;吉林省夏季降水异常中西部、东部以年际变化为主,而南部地区年代际变化、年际变化同等重要;56a年来吉林省夏季降水整体有减少的倾向;各分区降水异常与全区年代际、年际异常都存在较好的相关性,其中西部地区与全区年代际变化相关最高,南部地区与全区年际变化相关最高,而东部与全区的相关最弱。

2021年吉林省作物生长季气象条件及其对农业生产的影响

用详实的数据给出了2021年吉林省作物生长季气象条件,在此基础上讨论了气象条件对农业生产的影响。2021年春播以来农业气象条件的特点是:积温稍多,降水稍多,日照偏少。旱田播种以来,全省各地大部时段降水多,土壤墒情好,温光条件也基本能够满足作物生长需求,未发生大范围、严重农业气象灾害,且2021年全省大部初霜(冻)明显偏晚,对后期提高粮食作物成熟度非常有利。虽然作物生长季内局地出现了阶段性低温、局地干旱、暴雨洪涝、风雹等灾害,但影响均较小,对粮食总产影响不大。2021年9月中西部降水异常偏多,部分农田土壤过湿,使秋收延后,对秋收进度产生一定不利影响。