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当期目录

    2013年, 第68卷, 第5期 刊出日期:2013-05-20 上一期    下一期
    气候变化
    过去2000年冷暖变化的基本特征与主要暖期
    葛全胜, 刘健, 方修琦, 杨保, 郝志新, 邵雪梅, 郑景云
    2013, 68 (5):  579-592.  doi: 10.11821/xb201305001
    摘要 ( 1135 )   PDF(4478KB) ( 1215 )  
    根据近年国内外相关研究结果,分析了北半球与中国过去2000 年冷暖变化的阶段性,辨识了百年尺度暖期的起讫年代及其与20 世纪温暖程度的差别。结果表明:(1) 最近新建的多数北半球温度变化序列显示公元1-270 年温暖;271-840 年冷暖相间,但总体偏冷;841-1290年温暖;1291-1910 年寒冷;1911 年以后再次转为温暖;这些冷暖阶段虽分别与Lamb 指出的罗马暖期(约公元前1 世纪-4 世纪中期)、黑暗时代冷期(约4 世纪末-10 世纪前期)、中世纪暖期(约10 世纪中期-13 世纪末)、小冰期(约15-19 世纪) 以及20 世纪增暖大致对应,但各阶段的起讫时间与Lamb确定的时段存在一定差别。(2) 尽管过去2000 年冷暖变化过程及其变幅大小在中国境内各个区域间并不完全一致,但从全国平均看,中国与北半球百年尺度的冷暖波动阶段基本一致,仅起讫年代存在一定差异;其中公元1-200 年、551-760 年、941-1300 年及20世纪气候相对温暖,其他时段则相对寒冷。(3) 多数序列显示中世纪期间北半球的温暖程度至少与20 世纪相当。中国941-1300 年间的最暖百年和最暖30 年(暖峰) 的温度也略高于20 世纪,551-760 年间的最暖百年与20 世纪基本相当,但1-200 年间最暖百年的温暖程度则较20 世纪略低。
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    近50年中国温带季风区植物花期春季霜冻风险变化
    戴君虎, 王焕炯, 葛全胜
    2013, 68 (5):  593-601.  doi: 10.11821/xb201305002
    摘要 ( 832 )   PDF(3122KB) ( 831 )  
    中国温带季风区是我国重要的农业区,春季霜冻常对该地区的植物造成严重的损害。本文利用“中国物候观测网”12 个站点的物候观测数据和对应站点气象资料,应用物候模型方法,对1963-2009 年各站点的霜冻频次和多种木本植物的始花期进行了分析,并对植物在花期的霜冻风险进行了评估。结果表明,1963-2009 年,研究区内东北地区和华北地区的始花期分别以-1.52 天/10a (P < 0.01) 和-2.22 天/10a (P < 0.01) 的速度提前。在同一时段,研究区春季霜冻日数显著减少,终霜冻日显著提前。综合考虑花期和霜冻频次的变化,霜冻风险指数,即木本植物花期受到霜冻的物种数占调查总数的百分比,在东北地区以-0.37%/10a 的速度降低(不显著);而在华北地区,霜冻风险指数则以-1.80%/10a 的速度显著下降(P < 0.01)。这表明过去半个世纪研究区植物花期霜冻风险在降低,且存在显著的区域差异。该结论可为农业和森林管理者制订应对春季霜冻害的决策提供参考。
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    气候变化情景下中国自然生态系统脆弱性研究
    赵东升, 吴绍洪
    2013, 68 (5):  602-610.  doi: 10.11821/xb201305003
    摘要 ( 1051 )   PDF(3862KB) ( 1018 )  
    本研究以动态植被模型LPJ 为主要工具,以区域气候模式工具PRECIS 产生的A2、B2和A1B情景气候数据为输入,模拟了未来气候变化下中国自然生态系统的变化状况,应用脆弱性评价模型,评估中国自然生态系统响应未来气候变化的脆弱性。结果表明:未来气候变化情景下中国东部地区脆弱程度呈上升趋势,西部地区呈下降趋势,但总体上,中国自然生态系统的脆弱性格局没有大的变化,仍呈现西高东低、北高南低的特点。受气候变化影响严重的地区是东北和华北地区,而青藏高原区南部和西北干旱区受气候变化影响,脆弱程度明显减轻。气候变化情景下的近期气候变化对我国生态系统的影响不大,但中、远期气候变化对生态系统的负面影响较大,特别是在自然条件相对较好的东部地区,脆弱区面积增加较多。
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    1962-2011年长江流域极端气温事件分析
    王琼, 张明军, 王圣杰, 骆书飞, 汪宝龙, 朱小凡
    2013, 68 (5):  611-625.  doi: 10.11821/xb201305004
    摘要 ( 1129 )   PDF(6489KB) ( 1315 )  
    根据1962-2011 年长江流域115 个气象站点的逐日最高气温、日最低气温资料,利用线性倾向估计法、主成分分析及相关分析法,并根据选取的16 个极端气温指标,分析了该地区极端气温的时间变化趋势和空间分布规律。结果表明:(1) 冷昼日数、冷夜日数、冰冻日数、霜冻日数、冷持续日数分别以-0.84、-2.78、-0.48、-3.29、-0.67 d·(10a)-1的趋势减小,而暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.24、2.86、2.93、1.80、0.83 、2.30 d·(10a)-1的趋势增加,日最高(低) 气温的极低值、日最高(低) 气温的极高值和极端气温日较差的倾向率分别为0.33、0.47、0.16、0.19、-0.07 ℃·(10a)-1;(2) 冷指数(冷夜日数、日最高气温的极低值、日最低气温的极低值)的变暖幅度明显大于暖指数(暖夜日数、日最高气温的极高值、日最低气温的极高值),夜指数(暖夜日数、冷夜日数) 的变暖幅度明显大于昼指数(暖昼日数、冷昼日数);(3) 空间分布上,长江上游区域冷指数的平均值大于其中下游区域,而暖指数和生物生长季则是中下游多年平均值大于上游区域(暖持续日数除外);(4) 因子分析的结果表明,除了极端气温日较差之外,各极端气温指数之间均呈现很好的相关性。
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    地貌与第四纪
    黄河上游官亭盆地喇家遗址地层光释光测年研究
    张玉柱, 黄春长, 庞奖励, 周亚利, 查小春, 王龙升, 周亮
    2013, 68 (5):  626-639.  doi: 10.11821/xb201305005
    摘要 ( 897 )   PDF(3329KB) ( 1036 )  
    通过对黄河上游官亭盆地喇家遗址周围黄河第二级阶地广泛的野外考察,在官亭镇下喇家村段发现了典型的风成黄土土壤层。在地层剖面可见其齐家文化层古地面被数组地震裂隙分割。有一层团块状的、鲜艳的红色粘土质泥流层覆盖了遗址的古地面,并且填充了地震裂隙。经过详细观测和采集光释光样品,应用单片再生剂量法(SAR) 获得该剖面样品的光释光(OSL) 年龄值。在此基础上,结合大量14C年龄数据和地层对比方法,确定官亭盆地黄河第二级阶地形成在35.00 ka BP,其后风成黄土土壤剖面开始发育。同时断定全新世古土壤S0中间所夹红色粘土泥流沉积层及其下的地震裂隙的形成年代为3.95 ka BP。结合磁化率和粒度成分等气候替代指标分析,表明在35.00~11.50 ka BP 晚更新世晚期,亦即末次冰期的晚期(MIS-2),气候寒冷干燥,沙尘暴活动旺盛,在官亭盆地第二级阶地上堆积了典型的马兰黄土层(L1-1)。在11.50~8.50 ka BP全新世早期,沙尘暴活动堆积了具有过渡性质的黄土层(Lt),反映气候逐渐变暖。在8.50~3.10 ka BP 全新世中期大暖期,气候变得温暖湿润,降水量增多,沙尘暴活动减弱,风化成壤作用强烈,堆积形成了黑垆土类古土壤层(S0下、S0上)。
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    长江口—杭州湾及其邻近海域沉积动力环境及物源分析
    章伟艳, 张霄宇, 金海燕, 冯旭文, 姚旭莹, 高为利, 张富元, 高爱根
    2013, 68 (5):  640-650.  doi: 10.11821/xb201305006
    摘要 ( 791 )   PDF(2886KB) ( 1173 )  
    长江口—杭州湾及其邻近海域的物质输运与生态环境受海域沉积动力特征和物质来源影响。本文利用长江口—杭州湾及其邻近海域沉积物的粒度、铂族元素、稀土元素等分析资料,采用Pejrup M等提出的三角图分类法对长江口—杭州湾及其邻近海域沉积动力环境进行详细分析,将研究区分为8 个沉积环境分区:二个强动力河口现代沉积区,二个近岸水团交汇作用区,一个陆架水团锋面区,二个残留沉积区,一个冷涡旋的现代沉积区。对比分析了各沉积动力环境区的粒度特征及其水动力条件,揭示各种水动力条件下的沉积特征,以及各种沉积环境的物源输入特征,为长江、黄河与东海间的物质输运和交换等的研究提供基础资料,有助于我们进一步理解物源、搬运介质、沉积条件等因素对海岸—陆架沉积体系的影响,为河口沉积学和生物地球化学等方面研究提供有用信息。
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    2000-2012年中国北方海岸线时空变化分析
    徐进勇, 张增祥, 赵晓丽, 温庆可, 左丽君, 汪潇, 易玲
    2013, 68 (5):  651-660.  doi: 10.11821/xb201305007
    摘要 ( 931 )   PDF(6543KB) ( 1501 )  
    利用遥感和GIS 技术获取了中国北方“三省一市”2000 年、2005 年、2008 年、2010年、2011 年与2012 年共6 期大陆海岸线的时空分布情况;采用网格法计算了各个时期海岸线的分形维数;分析了海岸线时空变化特征、海岸线长度变化与分形维数变化之间的关系,以及海岸线动态变化的原因。2000-2012 年,研究区海岸线长度持续增加,总共增加了637.95km,年均增加53.16 km。从区域上看,以天津市与河北省所在的渤海湾区域海岸线变化最强烈;从时间过程上看,2008 年后海岸线长度进入快速增长时期,其中2010-2011 年是海岸线长度变化最剧烈的时期,变化强度为2.49%。2000-2012 年研究区海岸线的分形维数不断增大,其中渤海湾区域海岸线分形维数变化最剧烈;历史海岸线的长度与分形维数之间存在较好的线性关系,相关系数为0.9962;通过对大量海岸线动态引起的整体海岸线长度变化与分形维数变化的统计分析研究表明,在大多数情况下,局部海岸线长度增大(或缩减) 会导致整体海岸线分形维数增大(或减小),并且呈正比例变化。从2000-2012 年各时段海岸线动态对应的各类沿海工程的面积汇总情况来看,港口建设、渔业设施建设以及盐场建设分别占前三位,人类工程建设是中国北方海岸线变化最主要原因;与人类活动影响相比,自然变化如河口淤积与侵蚀对海岸线影响比较小。
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    新疆地区沙漠形成与演化的古环境证据
    朱秉启, 于静洁, 秦晓光, 刘子亭, 熊黑钢
    2013, 68 (5):  661-679.  doi: 10.11821/xb201305008
    摘要 ( 1498 )   PDF(9072KB) ( 1377 )  
    通过回顾新疆沙漠形成演化过程的研究与进展,指出新疆构造地貌特征使塔里木和准噶尔两大盆地区域受行星系西风、海陆季风或地形山谷风等的焚风效应的影响,第四纪以来的气候环境格局总体表现为持续的干旱化过程并伴随次级规模的波动过程;盆地及其边缘风成沉积的形成,是对青藏高原隆升引起的全球气候环境变化尤其是亚洲内陆干旱化的响应。在塔克拉玛干沙漠的形成时代上,由于研究方法、对象和信息载体的不同,目前存在较多争议;来自沙漠边缘及腹地的古风成沉积及其年代学证据指示塔里木盆地边缘或腹地在第三纪时即已存在干旱性的气候和地表的风营力过程;但在沉积规模和连续性上,它们的存在是否代表大范围沙丘地乃至古塔克拉玛干沙漠的出现以及其后是否与现今规模的塔克拉玛干沙漠有继承关系,需要进一步的研究来解释。来自沙漠外围昆仑山北坡和天山北坡的风成黄土沉积表明现代规模的塔克拉玛干和古尔班通古特沙漠都是在中更新世以后形成的,并在末次冰期时经历了显著的气候变化,但不同区域有不同的干湿波动过程。
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    农业地理
    近30年中国水稻种植区域与产量时空变化分析
    刘珍环, 李正国, 唐鹏钦, 李志鹏, 吴文斌, 杨鹏, 游良志, 唐华俊
    2013, 68 (5):  680-693.  doi: 10.11821/xb201305009
    摘要 ( 1010 )   PDF(7297KB) ( 2507 )  
    通过综合80 年代初以来的农作物面积与产量统计、耕地分布、农业灌溉分布以及作物生长适宜性分布等多源数据, 利用基于交叉信息熵原理的作物空间分配模型(Spatial Production Allocation Model, SPAM),获得了我国10 km像元尺度的水稻分布信息。在此基础上,重点分析了80 年代初以来水稻种植面积与产量的时空变化特征。总体来看,在全国水稻种植区域内发生变化的地区中有超过50%的地区水稻种植面积出现缩减态势,但仍有近70%的地区水稻产量在增加。空间变化来看,种植面积缩减主要发生在东南沿海的广东、福建和浙江等省,而增加主要出现在东北地区的吉林和黑龙江等省,我国水稻种植重心因此向东北方向迁移约230 km,产量重心向东北迁移约320 km。同时,研究还发现我国水稻种植面积变化对产量增减具有重要影响,其中产量增加表现为面积与非面积因素的共同作用,数据显示种植面积扩展对水稻增产的平均贡献率约54.5%,而在产量减少的区域,面积缩减对减产的贡献率高达80%以上。
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    河北平原冬小麦播种面积收缩及由此节省的水资源量估算
    王学, 李秀彬, 辛良杰
    2013, 68 (5):  694-707.  doi: 10.11821/xb201305010
    摘要 ( 925 )   PDF(2608KB) ( 893 )  
    以河北平原1998-2010 年11 地市的农业统计数据和22 个气象站点的逐日气温、降水量、水汽压、风速、日照时数和相对湿度等资料为基础,对该地区冬小麦播种面积的收缩情况及由此引发的耕作制度变化进行了分析;同时,结合作物系数法和逐旬有效降水量法,计算了不同耕作制度下的水分亏缺量,进而估算了该地区因耕作制度变化节省的水资源量。结果表明:① 该时段河北平原11 地市冬小麦的播种面积均呈收缩趋势,总面积下降了16.07%,约49.62×104 hm2。京津唐城市群表现最为明显,下降了47.23%;② 冬小麦的降水满足率仅为20%~30%,而春玉米和夏玉米均为50%以上;冬小麦—夏玉米一年两熟制所需的灌溉水资源量为400~530 mm,而春玉米一年一熟制仅为160~210 mm;③ 该时段河北平原因冬小麦播种面积收缩而节省的灌溉水资源量约为15.96×108 m3/a,相当于南水北调中线一期工程为京津冀三省市供水量的27.85%。
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    新疆特色林果业种植对气候变化的响应
    刘敬强, 瓦哈甫·哈力克, 哈斯穆·阿比孜, 党建华, 邓宝山, 张玉萍
    2013, 68 (5):  708-720.  doi: 10.11821/xb201305011
    摘要 ( 590 )   PDF(4101KB) ( 1087 )  
    利用全疆54 个气象站点的52 年气象资料,运用一元回归线性倾向率、Mann-Kendall 突变检验及反距离加权空间差值法,分析全疆及四大林果基地的年平均气温、≥ 10℃降水及4-10 月气温和降水的时空变化规律,结合指数平滑时间序列分析法、变异系数和线性倾向率,分析了苹果、葡萄、梨等几种常见特色林果产品产量、种植面积对气候变化的响应。结果表明:全疆和四大林果基地1960-2011 年的气温、降水呈现线性增长的趋势,全疆整体上在20 世纪80 年代中后期增温增湿现象明显,进入2000 年后气候暖湿化趋势更加显著,而四大林果基地气温、降水因地理位置差异而导致不同的气候变化趋势和时空分布,其中伊犁河谷林果基地气温、降水线性倾向率最大并且降水最多,吐哈盆地林果基地降水线性倾向率最小、气温线性倾向率较大并且温度最高,天山北坡和环塔里木盆地林果基地气温、降水线性倾向率基本相同,并且都在2000 年以后增温、增湿趋势显著;全疆气候暖湿化的变化趋势有利于林果产品产量的提高,特别是在增温、增湿显著发生的年份后,对产量的提高作用更明显,另外增温也促进了喜温林果产品种植面积的扩大,并且由温度高的区域向温度低的区域扩展,林果产品空间种植分布趋势与自治区政府提出的四大林果基地建设布局相吻合;但是温度过高、降水过多,特别是气温、降水出现急剧增温、增湿和减温、减湿异常变化的年份对林果产品的种植影响较大,因此今后应做好极端气候变化对特色林果产品影响的预防措施。
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