统计分析1951 年以来1 月份以及1880 年以来冬季, 我国南方的异常低温与降水事件, 结果表明1 月异常低温(温度距平< -1σ) 有12 次, 降水异常偏多(降水距平> +1") 有10 次, 冷湿组合有3 次(1969、1993、2008); 冬季异常低温有29 次, 降水异常偏多有16 次, 冷湿组合有2 次(1886/87、1904/05)。利用NCEP/NCAR 再分析资料等, 采用合成方法分析异常低温与异常降水事件时大气环流特征, 结果表明有利于南方低温的环流特征是: 西伯利亚高压、东亚大槽及东亚急流异常偏强。有利于降水偏多的环流特征是: 东亚大槽偏弱; 200 hPa 上中东急流异常偏强、东亚急流偏弱; 东亚从对流层低层到中高层都有异常南风。当发生冷湿组合时, 低温主要是受到西伯利亚冷高压异常偏强的影响, 而降水主要受对流层850 hPa 至200 hPa 环流异常的作用。南方冬季水汽主要来自南支槽的西南气流和南海上空的转向 气流, 在降水偏多时有异常西南水汽输送距平。西伯利亚高压、欧亚遥相关型、西太平洋遥相关型、北极涛动4 个环流因子能解释南方1 月和冬季气温方差的47.2%和51.5%; 而中东 急流、东亚经向风、欧亚遥相关型则能共同解释南方1 月和冬季降水方差的49.4%和48.4%。 统计降水异常与ENSO 的对应关系表明, 当发生El Niño 事件时南方冬季降水偏多的概率较 大, 当发生La Niña 事件时, 降水偏少的概率较大, 而温度与ENSO 没有明显的统计相关。
利用SCIAMACHY、GOME 卫星资料反演的SO2、NO2 柱浓度和中国重点城市SO2 排 放量数据分析了中国酸雨前体物时空分布特征, 并结合气象观测资料探讨了在降水分布出现 气候学时空尺度调整的背景下, 降水长期变化对强酸雨分布的影响。结果表明: (1) 中国南方 地区NO2、SO2 排放量相对于降水的冲刷能力而言仍然处于较高的水平, 为强酸雨的形成提 供了充足的污染物条件。(2) 1993-2004 年间, 以1999 年为转折期, 中国南方强酸雨分布形势 经历了一个由强到弱到再次增强的过程。1999 年后, 西南强酸雨区强酸雨城市比例持续下 降, 江南强酸雨区强酸雨城市比例迅速增加, 强酸雨东移扩大趋势明显。(3) 中国南方强酸雨 区的空间分布与1961-2006 年冬夏季降水量线性增减速率超过10 mm/10a 的地区一致。以季 节降水量线性增减速率超过10 mm/10a 为界, 将江南及西南强酸雨区各季节降水量做线性趋 势和突变分析, 发现江南地区冬夏季降水量在1999 年出现增减趋势转换, 与强酸雨城市比例 转折的时间一致。其中, 1991-1999 年江南强酸雨区冬季降水减少, 夏季暴雨显著增加, 有利 于酸雨缓解, 强酸雨范围缩小; 而2000-2006 年, 冬季降水处于偏多时期, 夏季降水却相对 偏少, 强酸雨覆盖范围扩大。西南强酸雨区春秋季降水量在1990 年后持续减少, 导致春秋季 降水占年降水量比例下降, 使得年降水pH 值升高, 强酸雨形势得到缓解。
利用青藏高原1971-2005 年49 个气象台站逐日雨量和雨日资料, 分析了青藏高原年、 季雨量和雨日变化趋势。结果表明, 近35 年西藏大部分地区年雨量、雨日呈现显著增加趋 势, 而青海省大部分地区雨量、雨日却呈减少趋势。夏半年, 高原上雨日减少, 雨量增加, 说明降水越来越集中, 降水强度在增加。冬半年, 高原上雨日、雨量均在增加。高原夏半年小雨(0.1~4.9 mm) 雨日减少, 雨量增加; 小雨(5.0~9.9 mm) 和中雨的雨日和雨量均呈增加趋 势, 大雨以上的雨日和雨量均减少。冬半年, 青藏高原小雪、中雪、大雪不同量级日数和雪 日的平均雪量均呈增加趋势; 暴雪日和雪量变化均不明显。
对青藏高原中南部纳木错长332 cm 的NMLC1 孔湖芯研究发现, 沉积物的介形类动物 群计有6 属15 种。介形类属种生态特征和组合变化分析表明这些介形类对环境条件具有敏感 性, 其组合能够很好地反映过去环境变化的特征。结果表明, 8.4 ka 以来具有三个不同的环 境变化时期: 早期在8400~6800 a BP, 湖泊由浅向深发展, 环境具有相对冷湿的特征; 中期 在6800~2500 a BP, 湖泊深度逐渐加大, 环境经历了暖湿—冷湿—冷干的变化, 其中由冷湿 向冷干的转化奠定了纳木错现今环境条件的基础; 晚期在2500~0 a BP, 湖泊深度继续增加, 这个时期的较早阶段, 继续保持了前一时期的冷干特点, 但湖水盐度可能开始增加, 较晚阶 段的冷干化加剧, 陆面流水的活跃性大大降低。研究发现, 纳木错NMLC1 钻孔介形类黑色 壳体的高峰值与介形类的最大生产量相一致, 并且与沉积水动力条件增强相适应, 指示了这 些黑壳的产生与介形类的大量繁殖处于同一阶段, 并且主要为异地搬运为主。钻孔中出现大 量Candona 幼虫壳体, 其原因可能与沉积环境的水动力条件迅速改变有关。
来自中国北方10 座山地16 个森林群落53 个样点的表土和Tauber 捕捉器花粉研究揭示了中国北方森林群落的花粉组合特征及其与植被和气候的关系。捕捉器花粉组合与表土花粉组合具有较好的相似性, 花粉组合中共有类型80 个, 共有类型花粉百分比占总数的90%以上, 植被中的优势种通常也是花粉组合的主要类型。松林中松花粉浓度和通量均较高, 表明花粉产量与保存能力均较高; 云、冷杉林中云、冷杉花粉通量较低, 但花粉浓度较高, 显示虽然花粉产量较低, 但花粉保存能力较好; 栎林、桦林中, 栎属和桦属花粉通量较高, 但花粉浓度较低, 说明虽然花粉产量较高, 但花粉保存能力较差。花粉与植被关系判别分析表明, 表土样品与捕捉器花粉组合均能较好地反映不同区域森林群落特征及其差异, 但表土样品能 更好地反映植被的优势成分。花粉组合与样点气候因子的DCCA 分析表明, 花粉组合与最冷月温度相关最显著(相关系数: 捕捉器0.84, 表土0.72), 其次为年降水量(相关系数: 捕捉 器0.73, 表土0.71)。
利用时间序列对比法分析了1961-2005 年潮河流域降水、径流、用水量、水利工程、 水土保持措施变化。结果表明: (1) 自20 世纪60 年代以来, 潮河流域年平均面雨量略有减 少, 但流域年径流量却呈明显减少趋势, 1991-2000 年的流域年径流量平均值为1961-1970 年 的90.9%, 减少幅度较大; (2) 潮河流域径流量的变化主要与水利水保等人类活动有关。利用 降水—径流经验统计模型评估了流域水利水保措施对年径流量的影响程度: 1981-1990 年、 1991-2000 年、2001-2005 年、1981-2005 年, 受水利水保措施影响所产生的年均减水量分别 为1.15、0.28、1.10、0.79 亿m3, 水利水保措施减水效应分别为31.99%、7.13%、40.71%、 23.79%。水利水保措施对枯水时段的减水效应更为突出。
在地形图、河道普查数据、遥感影像等多源数据支持下, 分析了深圳近30 年河网的时空变化规律及其与城市化水平的关系, 在此基础上通过分析植被盖度、生产有机物质的价值、生态系统服务价值、生态资产等指标的变化规律探讨了深圳观澜河流域河网变化的生态效应。 结果表明: (1) 近30 年深圳市河网结构趋于简单化、主干化, 河流支流发展受到较大限制; 河网总长度减少355.4 km, 总条数减少378 条, 河网密度从0.84 km/km2 降低到0.65 km/km2; 以区/ 街道办驻地为圆心, 半径为1-2 km 的圆环区成为河网萎缩、河网消失的主要 区域; 依据流域城市化水平和河流主干是否直接入海等2 个指标可将深圳市9 大流域/ 水系 分为4 种不同的河网变化类型; (2) 当城市化水平低于30%时, 城镇用地扩展与河网萎缩, 尤其是河网支流的萎缩存在显著相关; 当城市化水平大于30%时, 城镇用地扩展对河网的影响较小; (3) 2000-2005 年观澜河流域生态系统功能显著降低, 以生产有机物质价值降低幅度最 大(41%), 植被盖度次之(24%), 单位面积生态资产从2.79 元/m2 降低到2.34 元/m2, 总生态 资产减少3136 万元; (4) 河网变化和城市化成为影响生态系统功能的主要因素, 其中河网变化因素和城市化因素对植被盖度降低的贡献率分别为23.1%和35.8%, 对生产有机物质价值减少的贡献率分别为25.1%和32.7%, 对生态系统服务价值减少的贡献率分别为7.7%和 56.2%, 对生态资产减少的贡献率分别为10.6%和52.2%。
传统的流行病学研究大多基于经典统计分析, 空间信息往往不能得到有效利用, 对传染病的空间风险因子与空间相关性特征的定量研究可以更科学地指导防控措施的制定。本文主要以2003 年广州市1277 例SARS 感染者的时空数据为研究对象, 利用kriging 空间插值技术与核心密度估计技术建立了1km×1km 精细格网单元上的发病率图, 并对人口密度、道路 交通、医院、商场、学校等9 个空间风险因子进行了深入研究, 结果表明这些风险因子均与 SARS 发病率有显著正相关, 严格控制这些风险因子可以有效防控SARS 流行。采用Moran's I 和LISA 统计指数定量分析了广州SARS 发病率的全局和局部的空间相关性特征及其时间变化规律, SARS 发病率的空间聚集性经历了由弱到强再到弱的变化过程, 发病率的高值聚集区域主要位于人口密度高、经济活跃、交通发达的城市中心地带, 且在整个SARS 流行过程中一直没有发生重心转移, 政府采取的防控措施成功的阻止了SARS 的进一步扩散传播, 但采取的就近收治感染者的措施导致了城市中心地带的传播风险一直居高不下。2003 年广州市突发的严重急性呼吸系统综合症事件为都市地区突发新型传染病的研究提供了一个标准样本, 本文研究可以为都市区突发SARS 或其他新型传染病的公共卫生应急预案提供科学依据。
从东莞市采集118 个农田土壤样品和43 个蔬菜样品, 测试其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、 Cd、As 和Hg 等8 种重金属元素的含量, 并结合GIS 制图和数据统计, 对农田土壤中重金属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明, 农田土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 和Hg 等元素含量均高于相应元素的广东省土壤背景值, 其中, Pb (65.38 mg kg-1) 和Hg (0.24 mg kg-1) 含量分别为其对应背景值的1.82 和2.82 倍。与我国《土壤环境质量标准》中II 级标准(pH < 6.5) 相比, 土壤中Cu、Ni、Cd 和Hg 含量样本超标率分别为3.4%、5.9%、1.7%和28%, 表现为以Hg 为主的多种重金属共同污染。土壤 中8 种重金属中Cu、Zn、Ni、Cr 和As 等元素主要来源于成土母质, Pb、Hg 和Cd 等元素主要与人类活动有关。空间分布上, Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、As 和Hg 等7 种重金属含量呈现出西部高、东部低的特点, Cd 含量在西北部和东南部较高, 西南部较低。与《食品中污染物限量》(GB2762-2005) 等相关标准比较, 蔬菜中Ni、Pb 和As 含量的样本超标率分别为4.7%、16.3%和48.8%。蔬菜中重金属富集系数的顺序为: Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb。
