介绍了国际过去全球变化研究计划（PAGES）过去2000年气候变化研究网络的设立背景、研究目的及亚洲在其中的独特性;总结了过去2000年亚洲气候变化（PAGES-Asia2k）集成研究的主要进展及中国的贡献,分析了当前在亚洲区域开展该项研究的主要问题及难点,并对未来研究进行了展望。亚洲历史悠久,高分辨率的代用资料丰富,是开展过去2000年气候变化研究的理想区域,但目前尚处于起步阶段。已有进展表明：在过去1200年中,亚洲830-1220年相对温暖,1340-1880年明显寒冷,20世纪则快速增暖;但亚洲气候类型多、变化过程复杂、区域差异大。因此,发展气候序列重建的新技术方法,提高重建序列的时、空分辨率、空间覆盖度和重建结果的精度,建立亚洲过去2000年气候代用资料数据库,集成重建过去2000年区域温度变化序列及干湿变化空间型,进而开展区域气候变化驱动机制与气候变化影响及适应研究,是该计划下一步的研究重点。
根据1951-2010年中国824个气象站点逐日观测数据选取与农作物生长密切相关的农业气候指标,按照年代将各指标站点数据空间化,求取前后期数据变化差值,分析中国农业水热气候条件的时空变化;进而对农业水热气候条件进行线性拟合,分析农业气候变化倾向。研究发现：60年来全国年平均气温、0 ℃积温和最冷月平均气温等值线均在不同程度上向北迁移,三者在全国大部分区域表现为显著增加趋势;全国最热月平均气温分成明显的下降和上升区,显著上升区集中在东北地区、内蒙古高原与东南沿海,黄河与长江中下游地区成为下降区;全国年降水量的增加趋势并没有通过显著检验。虽然对中国农业分布格局至关重要的400 mm等降水量线南段和800 mm等降水量线在整体上相对稳定,但是黄河与长江中下游地区最热月平均气温的下降趋势和最冷月平均气温等值线尤其是0 ℃等值线逐渐从秦岭—淮河一带北移到黄河一线,这对中国作物的分布、耕作制度等会产生重要影响。因此,高温、低温与农作物生长期热量供应以及水分的复杂变化对农业的影响将因区域差异与作物种类而变化,后续的研究可以考虑更多因素来分析农作物的适宜种植范围及区域农业对气候变化的适应。
采用线性回归方法和Mann-Kendall方法对1961-2010年中国和十大流域水分盈亏量的气候及变化趋势特征进行分析,并对各流域年水分盈亏量变化成因进行探讨。结果表明：① 中国多年平均年水分盈亏量（1961-2010年平均）为负值,水分条件表现为亏缺。空间分布总体呈现南方盈余,向北向西水分亏缺态势。② 中国水分盈亏量月变化特征表现为夏季6-8月有盈余,7月盈余量最大;其余各月为亏缺,4月亏缺量最大,十大流域月变化特征各有不同。③ 1961-2010年,中国年水分亏缺量呈现多—少—多变化态势,1990s亏缺量为近50年来最少。2000s中国水分亏缺量较常年偏多,主要是由于大多数流域水分亏缺量偏多或盈余量偏少造成的。④ 近50年来,全国平均年和春夏冬三季水分盈亏量呈现增加趋势,秋季减少趋势显著。⑤ 松花江、辽河、海河、黄河流域及西南诸河年水分盈亏量呈现减少趋势,除西南诸河是由于年降水量增加速率小于蒸散量增加速率导致其减少趋势外,其它四个流域则是由于年降水量减少速率大于潜在蒸散量减少速率,年降水量减少变化趋势起主要作用;其余流域年水分盈亏量呈现增加趋势,淮河和长江流域主要是因为潜在蒸散量减少速率大于降水的减少速率,潜在蒸散量的减少变化趋势起主要作用,东南诸河、西北诸河、珠江流域由于年降水量增加、潜在蒸散量减少,二者均对水分盈亏量增加有利。
本研究经过对比各种降水非均匀性研究方法后,选择降水集中度作为降水非均匀性研究方法,结合正态分布函数、累积频率和百分位法,确定降水非均匀性等级评价指标,分析了1960-2013年中国降水非均匀性等级时空变化特征,并进行综合评价。研究结果表明：① 结合正态分布函数、累积频率和百分位法,确定降水非均匀性等级评价指标,划分为7个等级：高度集中、中度集中、轻度集中、正常、轻度分散、中度分散和高度分散。② 近54年来,中国降水年内分配趋于正常或分散的区域有所增加。
青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10 ℃等温线、15 ℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明：① 由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7 ℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58 ℃（4月）到6.63 ℃（6月）;最热月10 ℃等温线的海拔高度也从东部边缘（4000 m以下）向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15 ℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15 ℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15 ℃·月。② 青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度：山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10 ℃等温线和15 ℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。
基于山西38个测站1958-2013年的逐月降水资料、CPC南方涛动指数、NOAA逐月太平洋海温等资料,应用趋势分析和相关分析等统计方法分析了近56年山西年及四季降水对ENSO事件的响应。结果表明：① La Nina年,山西年降水、秋、冬季降水易偏多,春、夏季易偏少;El Nino年,春季降水易偏多,年降水、夏、秋和冬季易减少。La Nina次年,冬季降水易偏多,年降水、春、夏和秋季易偏少;El Nino次年,年降水、春、夏季降水易偏多,秋、冬季易偏少。② 山西年降水与上年太平洋海温在Nino 3, 4区存在小区域的正相关,上年对应海域海温偏高（低）,年降水易偏多（少）,与同期太平洋海温在Nino 3区存在负相关,对应海域海温偏高（低）,年降水易偏少（多）;春季降水与前期冬季（同期）太平洋海温在Nino 3, 4（Nino C）区存在正相关;夏季降水与前期春季（同期）太平洋海温在Nino 3区存在负相关;秋季降水与前期夏季（同期）太平洋海温在Nino C（Nino 3和Nino C）区存在负相关区;冬季降水与前期秋季（同期）太平洋海温在Nino 3, 4（Nino C）区存在大面积负相关。③ SOI与山西大部分地区的降水趋势指数为显著负相关,中西部、东北部局部地区相关系数达-0.5以上,SOI为正（负）值时,上述地区月降水易偏少（多）;SOI与东北部滞后1个月的降水趋势指数有相关系数达-0.45以上的负相关区域;SOI与滞后2（3）个月的降水趋势指数的相关分析表明,不同区域对SOI变化的响应不同,相关系数分别为-0.38~0.29和-0.43~0.22。
喀斯特天坑是20世纪末首先在中国南方峰丛和峰林喀斯特地区中发现的一种特殊且宏大的地表负地形,由于具有独特的科学价值和旅游价值,自被发现以来便引起了国内外地貌学者和地质学者的高度关注。对于喀斯特天坑（tiankeng）能否显著区别于其它普通漏斗,而成为一种独立的喀斯特地貌类型,国内外学者已从形态学、成因学、演化发生学等方面进行了深入探究,但仍未取得完全共识。国内外学者在其分类、形成与演化机制、发育条件、地质年代判定、岩溶生态环境等一系列问题上,也进行了较深入的探讨与激烈的争论。同时,对于喀斯特天坑价值的讨论以及开发与保护方面的研究也正引起国内外学者越来越多的关注。为此,论文围绕中国喀斯特天坑的研究阶段、研究进展、价值和开发与保护等主要议题进行了系统性的梳理与评述,进而提出中国喀斯特天坑当前研究中存在的问题和未来的研究方向。
随着人类改造自然能力的不断提高,人类活动已成为现代地貌过程的第三造貌力,人工地貌是人类造貌营力在自然地理背景下与自然营力协同作用塑造的具有人文特征的地貌体。文章从人工地貌学的提出、人工地貌营力与地貌分类、人工地貌变迁、人工地貌演化的影响机制、人工地貌的地图表达、人工地貌的环境影响等方面综述了人工地貌学的主要研究进展。并展望了人工地貌学的未来发展方向,指出未来人工地貌学的研究需加强人工地貌学学科体系建设、人工地貌的物质构成与形态特征、人工地貌空间扩张过程及其发育规律、人工地貌的区域差异及累积地貌环境效应、人工地貌环境管理及国际比较等研究。
元胞自动机模型已经成为模拟土地利用变化的重要方法。传统土地模拟方法中侧重于通过分析影响土地利用变化的因素来构建预测模型,较少从土地利用类型变化及其相互作用的空间角度来关注模型构建。本文以1998年、2004年和2009年1:10000土地利用数据,利用Python语言结合GDAL与Numpy类库实现局部土地利用竞争的元胞自动机模型原型开发,并用于模拟大连市经济技术开发区1998-2009年土地利用变化模拟。研究结果：① 建立了发掘多地类之间相互作用关系的试验方法,研究适用于具有明确物理意义的多地类元胞自动机模拟模型;② 该模型具有好的模拟精度,对建设用地、农用地和林地等3种不同类型用地进行同时模拟,其对应Kappa系数分别为0.762,0.634和0.678;③ 该模型建立了研究不同种地类协调作用的基本方法,可以用于进一步研究土地利用变化地类之间驱动原理。
本研究试图将植被变化与恢复能力纳入林区土地生态适宜性评价中,从空间动态的角度对典型林业县土地生境进行生态适宜性评价;并综合应用人工神经网络、趋势分析与偏相关分析、R/S分析等手段,分别进行生境质量评价、植被变化与驱动分析、趋势可持续性判断。基于流域单元的评价结果良好展示了研究区土地生态适宜性分异,即自然生境本底条件较差、人类活动强度较大的低适宜区域,和有较好生态本底条件、可持续生态恢复能力的高适宜区域。在研究整体概念框架上,本研究提出将判定持续性的Hurst指数作为恢复力的空间表达手段,可以有效对具体区域林业管理进行实际应用;在具体方法上,研究所采用的SOFM神经网络聚类、Theil-Sen Median 趋势分析、Mann-Kendall 检验等数理计量手段可以有效降低主观评价导致的不确定性。
水库联合运行对于库下河道的影响是河流地貌学近年来的热点问题,如何定量表征河道的因应调整则是其难点所在。基于同水位河道过水断面形态参数变化率分析方法,针对黄河内蒙古河段磴口、巴彦高勒、三湖河口、头道拐4个水文站,利用刘家峡水库、龙羊峡水库联合运行之前的1978-1982年、之后的2008-2012年汛期前后实测断面资料,计算了相应年份上述各站同水位下的河道断面面积、水面宽、平均水深等特征参数在经历汛期冲刷后的变化率。结果表明,每年在经历汛期洪水冲刷之后,上述形态参数总体上以增大为主,变化率为正值;大型水库联合运行之前与之后的两个时期相比,同水位下河道断面面积、水面宽和平均水深的变化率分别减小了3.4、3.5和2.8倍。过水断面形态参数的沿程空间变化也由之前的上凸形曲线变为之后增减相间的“S”形曲线。其原因在于,大型水库联合运行削减了洪峰流量、降低了汛期最大流速,从而导致洪水造床能力显著变弱,河道断面形态参数的变化率因之显著减小。大型水库联合运行使黄河内蒙古河道明显萎缩,这不利于可能遭遇的极端大洪水的安全行洪,因此,需要合理利用这些水库的调节功能,有效控制汛期总水沙量和洪峰流量,避免因过度调节而使河道持续萎缩,为可能出现的极端大洪水的安全行洪创造条件。
黄河水量统一调度始于1999年3月,本次对1999-2011年黄河内蒙古河段引水和退水的年内、年际变化以及引排比关系进行了分析;利用遥感图片,核查了黄河干流石嘴山—头道拐河段的引退水口门;分别采用引退水法和水量平衡法计算了黄河内蒙古河段的引黄耗水量。结果表明：该研究时段内蒙古河套灌区退水量与引水量的比值平均为0.16,呈现逐年增大的趋势,引退水关系比较好,存在“大引大排”现象;引退水法年平均耗水量为75.44亿m3,年际变化相对比较平缓;水量平衡法年平均耗水量为56.72亿m3,年际变化非常明显;两种方法耗水量差别明显的原因之一是颁证引退水口门与实际引退水口门数量不相同。
