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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

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

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

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

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

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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

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帕米尔高原黑碳气溶胶浓度特征与溯源分析

中国沙漠 2024年第2期44卷 66-77页

作者：汤成鑫康永德陈红娜杜新甜王敏仲何清刘涛刘新春新疆大学生态与环境学院新疆乌鲁木齐830046 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/中国气象局树木年轮理化研究重点实验室新疆乌鲁木齐830002 兰州理工大学甘肃兰州730050 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐生态环境监测站新疆乌鲁木齐830011 塔什库尔干塔吉克自治县气象局新疆塔什库尔干845250

帕米尔高原作为“中巴经济走廊”建设的关键区域,毗邻干旱半干旱沙漠地带,荒漠化严重,容易发生起沙现象。为研究帕米尔高原黑碳不同时间尺度上的浓度变化特征和潜在源区,利用AE-33黑碳仪对帕米尔高原2019年3月至2022年12月的黑碳质量浓... 详细信息

帕米尔高原作为“中巴经济走廊”建设的关键区域,毗邻干旱半干旱沙漠地带,荒漠化严重,容易发生起沙现象。为研究帕米尔高原黑碳不同时间尺度上的浓度变化特征和潜在源区,利用AE-33黑碳仪对帕米尔高原2019年3月至2022年12月的黑碳质量浓度进行连续观测,利用HYPSLIT后向轨迹模型对观测期间内的黑碳进行聚类分析、潜在来源贡献因子分析(PSCF)和浓度权重轨迹分析(CWT)。结果表明:(1)2019年3月至2022年12月黑碳浓度呈现波动下降趋势,黑碳排放量少,空气清洁度高;日变化呈双峰型分布,峰值分别出现在09:00和20:00。(2)黑碳浓度在季节上呈现冬季(713.33±126.16 ng·m^(-3))>秋季(648.00±70.23 ng·m^(-3))>春季(403.33±30.64 ng·m^(-3))>夏季(390.67±32.89 ng·m^(-3))的变化规律,境外污染排放和季节性自然环境变化是黑碳浓度变化的主要原因。(3)黑碳浓度与温度(r=-0.522)、风速(r=-0.427)和湿度(r=0.345)相关性显著水平较高。(4)帕米尔高原黑碳浓度随季节变化差异明显,受远距离输送影响,四季气流主要源于境外。春季潜在源集中于巴基斯坦北部和克什米尔地区,秋季潜在源集中在乌兹别克斯坦苏尔汉河州、塔吉克斯坦杜尚别和戈尔诺-巴达赫尚自治州,冬季受境外排放源影响严重。帕米尔高原黑碳存在明显的时空浓度变化特征,且受气象因素及远距离输送影响潜在源区主要为境外地区。

关键词：黑碳气溶胶帕米尔高原后向轨迹模型潜在源

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

乌鲁木齐主城区臭氧污染特征及其传输路径分析

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环境科学 2024年

作者：杜新甜康永德陈红娜汤成鑫冒莹王敏仲刘新春新疆大学生态与环境学院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中国气象局树木年轮理化研究重点实验室中国气象局阿克达拉大气本底野外科学试验基地兰州理工大学能源与动力工程学院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐生态环境监测站

全球气候变化问题日益严重，随着我国对环境监管及治理的不断加强，以PM2.5污染为主的雾-霾天气逐步得到改善，而看不见的臭氧(O3)污染气体排放量则逐年增高，尤其是近地面O3污染问题较为严重，对城市生产生活及人民健康产生了严重危害... 详细信息

全球气候变化问题日益严重，随着我国对环境监管及治理的不断加强，以PM2.5污染为主的雾-霾天气逐步得到改善，而看不见的臭氧(O3)污染气体排放量则逐年增高，尤其是近地面O3污染问题较为严重，对城市生产生活及人民健康产生了严重危害.为深入了解O3的污染特性，本研究基于乌鲁木齐市主城区(天山区)2020年1月至2023年2月的O3监测数据、地面气象资料和全球资料同化系统气象数据，利用后向轨迹模型(HYSPLIT)聚类分析和浓度权重轨迹分析法(CWT)，探索乌鲁木齐市不同时间尺度内O3的质量浓度变化特征和潜在源区.结果表明：①乌鲁木齐市天山区2020—2022年O3-8h质量浓度呈逐年递增趋势，且具有明显的季节变化特征，ρ(O3-8h)大小为：夏季(110.33 μg·ｍ-3)>春季(87.67 μg·ｍ-3)>秋季(64.33 μg·ｍ-3)>冬季(39.67 μg·ｍ-3)；② 各个季节的温度、相对湿度和气压对O3-8h质量浓度的影响较为显著，其相关系数r分别为0.871、-0.752和0.644(P＜0.01)，全年风速变化较小，为次要气象因素，对O3质量浓度的影响不显著；③ HYSPLIT聚类分析结果表明，境外远距离输送对乌鲁木齐市天山区O3-1h质量浓度的影响较小，CWT结果表明，O3污染源主要集中在疆内乌鲁木齐以北地区，夏季高值区[ρ(O3-1h)>70 μg·ｍ-3]主要出现在乌鲁木齐、昌吉、阿勒泰和塔城等温度较高的地区；④ 秋季受本地人类活动排放污染物的影响较大.由此可知，乌鲁木齐O3污染存在明显的时空浓度变化特征，对乌鲁木齐城市O3污染的防控需要加强O3前体物的排放，同时考虑对周边地区实施协同减排的措施.

关键词：臭氧(O ) 气象因子后向轨迹模型潜在源乌鲁木齐