利用中国北方季风区121个地表气象观测站2000—2013年逐日气温和降水资料及MODIS遥感8天平均总初级生产量数据(MOD17A2), 分别建立了14年内8天累积平均、最低、最高气温和降雨量与累积总初级生产量的线性气候相关模型。基于模型所得区间的阈值和参数, 计算区域模式RSM本底时期10年(1996—2005年)及未来 10年(2041—2050年)两种排放情景RCP4.5和RCP8.5下, 森林、草地和农田生态系统总初级生产量累积开始日期、累积时期、累积结束日期及累积速率变化, 分析平均、最高、最低气温和降水量变化对总初级生产量累积的影响, 并综合评价气候变化对生态系统总初级生产量累积的影响。结果表明: 平均气温和最低气温对总初级生产量的模拟精度高于最高气温和降雨量; 总初级生产量累积开始和结束日期对4 类气候因子的变化均较敏感, 而累积时期和累积速率仅对平均气温和最高气温的变化较敏感; 未来气候变化将延长累积时期, 增加累积速率, 并提高总初级生产量。
基于中国地面降水和气温0.5°×0.5°格点数据集以及区域协同降尺度试验东亚地区项目组RCP4.5和RCP8.5情景下未来气候预估数据, 对中国北方农牧交错带1980—2100年的气候脆弱性进行模拟和分析。结果表明, 北方农牧交错带气候脆弱性在未来的100年中整体上呈现增大的趋势, 特别是2050年后, 增大速度进一步加剧, 到21世纪末, 几乎整个北方农牧交错带都表现出明显脆弱性。从宁夏中卫到呼和浩特北部一带, 脆弱性形势较为严峻, 而大兴安岭北部地区脆弱性程度较低。
利用美国驻中国大使馆2009年以来的PM2.5浓度监测数据、MODIS 光学厚度数据和NCEP边界层气象要素数据, 对近年来北京地区 PM2.5 和边界层内气象要素进行分析。结果表明: 2009—2011 年夏、秋季以及 2012 年夏、冬季北京地区 PM2.5 污染情况较为严重, 2013 和 2014 年污染情况稍有转好; 北风为有利于PM2.5 扩散的气象条件, 且随着北风增强, 扩散效果更好; 南风为有利于 PM2.5 堆积的气象条件, 且随着南风增大, 堆积效果略微增加; 边界层高度越高, 越有利于PM2.5的扩散; 相对湿度越大, 越有利于PM2.5的堆积; 降水对 PM2.5 有明显的驱散作用。21 世纪以来, 北京地区的平均边界层高度有明显的降低趋势, 从 2500 m降低到 1500 m 以下, 其他气象要素没有明显的年际变化。
利用2000, 2005 和2010年土地利用数据识别城市和郊区, 基于2000—2010年 1, 4, 7, 10月MODIS地温产品探究京津冀地区城市热岛效应的时空差异, 讨论城区土地利用对城市热岛效应的影响。结果表明,京津冀地区城市热岛效应的昼夜、季节特征突出。白天热岛与夜间热岛差异较大, 夜间92.8%以上的城镇表现为热岛, 且季节差异小。夏季白天热岛最强, 冬季白天85%的城市呈现冷岛效应。白天水体减弱城市热岛强度, 夜间相反。春、夏季草地增加白天城市热岛强度, 冬季白天为减弱作用, 夜间四季均为增强作用。农田和林地在春、夏、秋季白天减弱城市热岛强度, 冬季白天为增强作用, 夜间四季均为减弱作用。
以2000, 2005和2010年3期生态系统类型数据为基础, 采用生态系统转移矩阵、动态度等统计分析方法, 研究青藏高原生态屏障区近10年的生态系统结构变化及驱动因素分析。研究结果表明: 1) 近10年屏障区内生态系统结构较为稳定, 以草地生态系统为主, 约占研究区总面积的69%; 2) 生态用地与非生态用地均有增加或减少, 其中湿地增加2660.9 km2, 草地减少1377.5 km2, 城镇面积增加224.6 km2, 农田面积减少163.4 km2, 荒漠减少1388.5 km2; 3) 受人类活动影响较大的城镇、农田类型变化速率明显高于湿地等生态用地, 2000—2010年城镇面积以2.88% 的年平均增长率迅速增加, 农田面积以0.64%的年均速率持续减少, 而湿地年均增长率仅为0.44%; 4) 生态系统类型整体转移量较小, 仅为整个研究区的0.5%, 其中草地→湿地、荒漠→湿地的转移量最大, 两个转移方向的总转移比例达到69%; 5) 自然因素和人为因素是生态系统结构变化的共同驱动因素, 其中气候变化是引起湿地面积增加的主要自然因素, 人口与GDP的急速增长导致城镇不断扩张, 其深层次原因是工矿业的发展, 载畜量增加是引起草地退化的主要原因, 但生态保护工程对草地生态系统恢复具有积极作用。
利用华北平原北部气象站点实测气温、降水、风速等基本气象要素数据, 结合土壤相对湿度数据, 计算降水量、作物需水量和土壤水分变化量3个水分循环的核心变量, 构建华北平原北部农田水循环模型, 设计缺水量指标, 并分析2002—2011年华北平原北部农田缺水量的逐旬时空变化。结果表明: 华北平原北部的农田在整个作物生长阶段严重缺水, 大多数月份所有地区缺水, 仅7月中旬自然水分较为充足; 春季是华北平原北部农田干旱最严重的时期, 以河北中南部地区春旱最为严重; 秋季干旱程度相比春季较轻, 干旱相对严重的区域位于研究区域西北部; 衡水以及北京西部地区在整个作物生长阶段均严重缺水, 是干旱最为严重的区域。研究结果可为研究区水分利用管理及农田灌溉提供参考。
