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新疆空中水资源和地表水资源变化特征研究

干旱区研究 2024年第2期41卷 181-190页

作者：姚俊强中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 中国气象局阿克达拉大气本底野外科学试验基地新疆阿克达拉836499 中国气象局树木年轮理化重点实验室新疆乌鲁木齐830002

大气降水是新疆一切水资源的根本来源,空中水资源是大气降水的物质基础,大气降水在当地形成地表水资源。水资源短缺是制约新疆经济社会高质量发展和生态安全保障的最关键自然因素。本文分析新疆空中水资源和地表水资源的变化特征,对新... 详细信息

大气降水是新疆一切水资源的根本来源,空中水资源是大气降水的物质基础,大气降水在当地形成地表水资源。水资源短缺是制约新疆经济社会高质量发展和生态安全保障的最关键自然因素。本文分析新疆空中水资源和地表水资源的变化特征,对新疆水资源系统规划和高效利用具有重要的科学意义。结果显示:1961—2022年新疆年降水资源量为2717.12×10^(8)m^(3),水汽输入量为21115×10^(8)m^(3),水汽净收支量为347.5×10^(8)m^(3),水汽降水效率为12.5%;2001—2021年新疆平均水资源总量为912.3×10^(8)m^(3),其中地表水资源量为864.1×10^(8)m^(3),产水系数为0.32。从变化趋势来看,1961—2022年新疆年降水量明显增加,新疆上空水汽总输入量和总输出量微弱减少,水汽净收支量微弱增加,水汽降水效率明显增加;2001—2021年新疆地表水资源处于丰水阶段,但产水系数有微弱的波动减小趋势。新疆水资源问题依然突出,在不同水资源精细化特征、不同相态水体转化关系等方面研究不足,未来需要加强研究以应对气候变化可能带来的新疆水资源安全风险。

关键词：空中水资源地表水资源产水系数变化特征新疆

20世纪以来中国北方干旱半干旱区针叶树种径向生长动态变化

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地理学报 2024年第9期79卷 2341-2355页

作者：陈峰王世杰赵晓恩陈友平胡茂徐阳唐雯卉张合理陈巧湄岳伟鹏侯体源曹红华刘雨欣谌卓岚武心凤魏家昌王赫川云南大学国际河流与生态安全研究院国际河流与跨境生态安全重点实验室昆明650504 西南联合研究生院昆明650092 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所树木年轮理化重点开放实验室/新疆树木年轮生态实验室乌鲁木齐830002

全球变暖不断影响着森林生态系统的结构和功能,其中森林生产力受到大范围极端干旱的限制更为强烈,并表现出显著的空间异质性。本文通过对中国北方干旱半干旱区257个针叶树种年轮样点进行生长趋势检测和气候驱动因子评估,确定了自20世纪... 详细信息

全球变暖不断影响着森林生态系统的结构和功能,其中森林生产力受到大范围极端干旱的限制更为强烈,并表现出显著的空间异质性。本文通过对中国北方干旱半干旱区257个针叶树种年轮样点进行生长趋势检测和气候驱动因子评估,确定了自20世纪以来针叶树种径向生长动态变化及其对气候因子响应模式。滑动平均分析结果表明中国新疆和西北地区针叶树种径向生长呈持续增加趋势,华北地区呈波动式增加,东北地区则在20世纪中叶后呈下降趋势。空间响应模式表明水分对所有区域的针叶树种径向生长存在积极作用,气温上升引起的蒸散发加剧则会抑制径向生长,然而西北地区生长季变化对径向生长的影响受益于暖湿化现象产生的热效应。气候学分析表明大气环流因子从年际到年代际尺度上通过调节全球海温和气压强度变化,对亚洲季风区降水产生显著作用,在一定程度上影响了中国北方针叶树种径向生长动态。CMIP5数据和VS-Lite模型揭示在未来气候变化情景下受全球变暖影响,延长的生长季会促进区域针叶树种径向生长,而低降水量引起的干旱胁迫仍然对径向生长存在限制作用,特别是在水分缺乏的中国西部地区。

关键词：径向生长中国北方干旱半干旱区气候变化大气环流未来预估

西安市大气污染物时空演化特征及对人体健康评价

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环境科学 2024年第6期45卷 3746-3755页

作者：徐传奇白杨唐远薇张欣宇王志瑞呼婧婧杨锦涛山西师范大学地理科学学院太原030031 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室新疆树木年轮生态实验室乌鲁木齐830002

西安市是我国西北政治、经济和文化中心,工业发达,但空气污染事件对社会经济的高质量发展带来极大挑战,探究该地区大气污染特征并厘清其对人体健康产生的影响至关重要.对西安市2015~2021年大气污染物的时空趋势变化特征进行分析;其次,... 详细信息

西安市是我国西北政治、经济和文化中心,工业发达,但空气污染事件对社会经济的高质量发展带来极大挑战,探究该地区大气污染特征并厘清其对人体健康产生的影响至关重要.对西安市2015~2021年大气污染物的时空趋势变化特征进行分析;其次,利用空气质量指数(AQI)、综合空气质量指数(AAQI)和空气质量健康指数(HAQI)结合Air Q2.2.3模型量化各污染物对人体的健康效应.结果发现,研究区整体空气质量呈良好状态,各大气污染物呈现下降态势.污染物主要以PM_(10)、PM_(2.5)和O_(3)为主,地形特征和人为排放的混合式污染是研究区的主要污染特征.AAQI和HAQI相较于AQI对污染水平表现出较好的分类效果,HAQI揭示研究区全年约有80%左右的人口暴露于不健康的空气中,其中冬季暴露于不健康空气中的人群最多,其次为秋季、春季,夏季最少.Air Q2.2.3模型量化出归因于PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、CO、NO_(2)和O_(3)的总死亡率比例分别为0.99%、2.04%、0.41%、1.72%、8.76%和3.67%,且呼吸系统和心脑血管疾病死亡率的可归因比例与总死亡率变化规律较为一致.

关键词：大气污染物时空演化空气质量人体健康超额风险

树轮记录的乌兹别克斯坦东南部1780年以来的干湿变化

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第四纪研究 2024年第4期44卷 920-927页

作者：张合理赵晓恩陈峰胡茂王世杰陈友平 Bakhtiyorov Zulfiyor 岳伟鹏尚华明范煜婷中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室新疆树木年轮生态实验室新疆乌鲁木齐830002 云南大学国际河流与生态安全研究院云南省国际河流与跨境生态安全重点实验室云南昆明650500 塔吉克斯坦共和国科学院胡占德科学中心塔吉克斯坦胡占德747802

确定干湿条件变化的控制机制,将增进对近百年气候变化的认识,对乌兹别克斯坦干旱地区气候环境变化的研究具有重要意义。本研究基于乌兹别克斯坦东南部采集的25棵树的38个树芯样本,以土耳其斯坦圆柏(Juniperus turkestanica)为研究对象,... 详细信息

确定干湿条件变化的控制机制,将增进对近百年气候变化的认识,对乌兹别克斯坦干旱地区气候环境变化的研究具有重要意义。本研究基于乌兹别克斯坦东南部采集的25棵树的38个树芯样本,以土耳其斯坦圆柏(Juniperus turkestanica)为研究对象,建立了1780~2014年的可靠年表,分析了研究区树轮宽度年表与月标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,简称SPEI)之间的相关性,结果表明:在生长季,降水和气温是树木径向生长的主要限制因子,其中降水促进树木生长,气温则相反。标准年表(STD)与多月份组合气象因子相关分析,上年6月至当年5月平均SPEI与STD呈极显著正相关,相关性最大(R=0.643,P研究区经历了8年极干旱年份,4年极湿润年份。研究区干湿变化主要受大气环流因子:太平洋多年代际震荡和北大西洋涛动等影响,本研究可为气候变化背景下乌兹别克斯坦东南部水资源的管理和科学合理的利用等提供数据参考。

关键词：树轮乌兹别克斯坦东南部 SPEI重建 NAO和IPO

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天山北坡西部雪岭云杉海拔梯度生态弹性变化

沙漠与绿洲气象 2024年第5期18卷 82-90页

作者：喻树龙郭冬姜盛夏张同文范煜婷张瑞波秦莉尚华明中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所/中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室/新疆树木年轮生态实验室新疆乌鲁木齐830002

基于天山北坡西部温泉哈夏林区间隔100 m海拔高度采集的雪岭云杉梯度样本的断面积生长量资料,分析树木生态弹性变化。干旱事件是区域生态弹性最主要的干扰因子,高温事件也是干扰因子之一。干扰因子的强度会造成生态弹性梯度特征的变化... 详细信息

基于天山北坡西部温泉哈夏林区间隔100 m海拔高度采集的雪岭云杉梯度样本的断面积生长量资料,分析树木生态弹性变化。干旱事件是区域生态弹性最主要的干扰因子,高温事件也是干扰因子之一。干扰因子的强度会造成生态弹性梯度特征的变化。在极端干旱年份,哈夏林区梯度生态弹性特征最显著,即中高海拔为强抵抗力和弱恢复力,而低海拔则呈相反态势,并出现生长衰退现象。中旱事件时不同海拔均为强抵抗力和较强的恢复力,高温年份低海拔呈现弱抵抗力和弱恢复力。在发生持续干旱时,不同海拔高度的树木生长均受到遏制,但低海拔衰退强度大于高海拔区域,高海拔区域树木对干旱的适应能力要强于中低海拔。

关键词：雪岭云杉(Picea schrenkiana) 天山北坡树木年轮海拔梯度生态弹性

树轮记录的祁连山南-北侧过去约300年干旱对比研究

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第四纪研究 2024年第4期44卷 882-894页

作者：田沁花张同文张永韩禄斌唐飞国家气候中心北京100081 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所/中国气象局树木年轮理化研究重点实验室/新疆树木年轮生态实验室新疆乌鲁木齐830002 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

我国西北降雨少、变率大、干旱频率高、灾害事件频发,给社会经济造成严重后果。随着全球变暖,深入理解不同气候背景下区域干旱差异的长时间尺度特征,有助于更好地应对区域气候风险。本研究选取祁连山南、北侧5条对降水变化敏感的树轮宽... 详细信息

我国西北降雨少、变率大、干旱频率高、灾害事件频发,给社会经济造成严重后果。随着全球变暖,深入理解不同气候背景下区域干旱差异的长时间尺度特征,有助于更好地应对区域气候风险。本研究选取祁连山南、北侧5条对降水变化敏感的树轮宽度序列,依据轮宽指数划分干旱强度等级,统计干旱年份及数量,建立极端干旱年分布图表,探讨过去约300年(1701~2005年)祁连山南、北侧极端干旱事件的年际、年代际变化规律及原因。结果显示,1714年为整个研究区的干旱年;1706年、1721年、1727年、1824年和1960年为4个样点记录的极端干旱年,反映了祁连山大尺度上一致的极端干旱事件,显然18世纪祁连山区整体干旱;但过去3个世纪(1701~2005年),南、北两侧极端干旱事件在年际、年代际变化上又存在区域差异:南侧干旱期集中于18~19世纪,表现为干-干-湿,与20世纪60年代之后西北地区的干-湿转型极为吻合,而北侧干旱期集中于18世纪和20世纪,表现为干-湿-干的变化趋势,20世纪20~30年代及90年代多次出现极端干旱记录。在10年尺度上,南侧高频干旱期为1761~1770年,北侧为1711~1720年、1721~1730年和1921~1930年,北侧干旱期略频发;在30年尺度上,南侧高频干旱期为1701~1730年和1761~1790年,北侧高频干旱期为1701~1730年和1911~1940年,其中1701~1730年为南、北一致干旱期。极端干旱事件年与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)指数的时序叠加分析初步揭示了ENSO事件对祁连山区域极端干旱的可能影响,但两者对区域干旱的影响机理仍需更多研究验证。

关键词：祁连山树轮宽度指数极端干旱事件大气环流指数

一种基于ICESat-2激光光子与SRTM数据的冰川高程变化误差稳健估计方法

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冰川冻土 2024年第2期46卷 710-721页

作者：苏佳利杨耘王家禹刘艳魏永强王锐杨成生长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 中国气象局阿克达拉大气本底野外科学试验基地新疆乌鲁木齐830002 中国气象局树木年轮理化重点实验室新疆乌鲁木齐830002 西安测绘研究所陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

针对利用ICESat-2星载光子点云数据进行冰川高程变化监测时,不同地形条件下的ICESat-2激光光子数据质量差异较大导致冰川高程变化量估算误差较大的问题,本文以青藏高原上中国最大的海洋性冰川——恰青冰川为例,联合使用ICESat-2激光测... 详细信息

针对利用ICESat-2星载光子点云数据进行冰川高程变化监测时,不同地形条件下的ICESat-2激光光子数据质量差异较大导致冰川高程变化量估算误差较大的问题,本文以青藏高原上中国最大的海洋性冰川——恰青冰川为例,联合使用ICESat-2激光测高数据及30 m分辨率SRTM的DEM产品,提出了融合稳健估计准则的多函数拟合冰川高程变化量估算误差改正模型,降低了因地形坡度引起的冰川高程变化量估算误差;进而,估算了2000—2021年间恰青冰川的高程变化速度及质量变化量。结果表明,与对应的传统最小二乘估计结果相比,本文提出的融合稳健估计的函数模型改正效果更优。随后,将改正结果与多种数据进行交叉验证,能够证明该误差改正模型的有效性和可行性。因此,该模型可以有效改善冰川高程和质量变化信息提取的精度,研究结果表明,研究区21年间冰川高程变化速率约为(-0.52±0.56)m·a^(-1),冰川质量变化约为-12773.81×10^(5)t。此外,经过对21年间气象数据的年变化和月变化分析可知,气温和降水量等因素是引起冰川高程变化的主要动因。

关键词：坡度改正稳健估计高程变化冰川 ICESat-2激光光子

1815年坦博拉火山爆发后青藏高原东部不同针叶树径向生长分析

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生态学报 2024年

作者：范璞田沁花秦莉张同文张永中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟院重点实验室中国科学院大学国家气候中心中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所中国气象局树木年轮理化研究重点实验室

强火山爆发往往会引发区域甚至全球性的干旱和降温事件，进而影响森林生长变化。选取了国际树轮网中青藏高原东部地区树木年轮宽度数据，总计33个样点（包含5个针叶树种），调查1815年坦博拉火山爆发后青藏高原东部不同针叶树径向生长... 详细信息

强火山爆发往往会引发区域甚至全球性的干旱和降温事件，进而影响森林生长变化。选取了国际树轮网中青藏高原东部地区树木年轮宽度数据，总计33个样点（包含5个针叶树种），调查1815年坦博拉火山爆发后青藏高原东部不同针叶树径向生长变化情况。选取1799—1808年期间树木的平均生长状态作为研究火山爆发后树木生长变化的基准，计算在1809—1830年火山爆发后树木轮宽变化率，并通过改进的时序叠加法比较火山爆发前后（1799—1830年）树木轮宽指数变化以及显著程度。结果表明，该次强火山爆发后，青藏高原东北部以及中部树木生长变化较为相似且轮宽变化幅度大，东南部地区轮宽变化相对较小。坦博拉火山爆发引发的1816—1819年青藏高原低温干旱事件，导致树木轮宽变化率于1816年开始减小，但在1822年超过63%的样点树木轮宽达到火山爆发前轮宽值。青藏高原树木在极端气候事件发生后3年大部分可恢复正常生长，可见高原森林对气候变化具有高度敏感性和较强的生态弹性。本研究将为深入了解强火山爆发后森林动态响应情况，包括气候和树木生长变化关系提供一定的参考依据，将有助于我们深入理解极端气候条件下森林动态响应特征及恢复机制。

关键词：树轮径向生长火山爆发青藏高原

GPM卫星探测新疆区域降雪敏感性及云结构特征研究

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气象 2024年第6期50卷 686-700页

作者：王智敏汪会冯婉悦李斌李圆圆郑博华中国气象局高影响天气重点开放实验室长沙410000 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002 新疆空中云水资源开发利用创新研究院乌鲁木齐830002 新疆乌兰乌苏生态与农业气象野外科学观测研究站乌鲁木齐830002 中国气象局人工影响天气中心北京100081 新疆维吾尔自治区气象技术装备保障中心乌鲁木齐830002

目前人们对新疆干旱区降雪云结构特征的认知仍有限。利用2014—2021年GPM(global precipitation measurement)卫星搭载的测雨雷达DPR(dual-frequency precipitation radar)和微波成像仪GMI(GPM microwave imager)观测资料,对比了DPR不同产品对新疆区域降雪的敏感性及三类降雪云(深厚、浅薄和近地表)的宏微观特性差异,利用等频率高度统计方法,分析了四次新疆不同下垫面降雪云结构特征。结果表明:浅薄降雪云出现频率超过60%,而深厚降雪云对降雪量的贡献最大,三类云的液水路径(LWP)和冰水路径(IWP)集中在80~450 g·m^(-2)和100~380 g·m^(-2),回波顶高、LWP、IWP与近地表降水率总体上呈正相关;四次典型降雪系统分别发生在阿勒泰山区(A个例)、伊犁河谷(B个例)、古尔班通古特沙漠腹地(C个例)及昆仑山北麓戈壁地区(D个例),其中A、B个例主要为冰云,C、D个例多为冰水混合云,在GMI中166 GHz高频通道对降雪的敏感性较好,亮温分布在200~275 K;雷达反射率因子(Z)集中在16~25 dBz,对应高度为0.75~4.65 km,A、B和D个例云团存在“左倾”结构,Z集中在云体中上部,属于发展阶段,C个例的Z主要位于云体下部,云团处于成熟阶段。质量加权平均直径(D m)和粒子数浓度(dB N w)在1.00~1.22 mm和33~35产生的降雪量较大,降雪强度不仅与冰晶和过冷水粒子大小有关,还受到粒子数浓度的影响。研究成果对提升新疆地区降雪监测水平,深入认识该地区降雪形成机制及评估复杂地形条件下人工增雨(雪)潜力等具有积极意义。

关键词：测雨雷达(DPR) 微波成像仪(GMI) 降雪系统结构粒子谱分布