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伊犁山区雪岭云杉(Picea schrenkiana)不同树干高度树木径向生长特征及其对气候响应

干旱区地理 2022年第4期45卷 1010-1021页

作者：刘可祥张同文张瑞波喻树龙黄力平姜盛夏胡东宇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 新疆林业科学院现代林业研究所新疆乌鲁木齐830000

采集新疆伊犁地区雪岭云杉(Picea schrenkiana)1.3 m、5 m、10 m、15 m、20 m和25 m树干高度树轮样本并研制其树轮宽度年表。通过相关分析得出不同树干高度树木径向生长对气候要素的响应关系及其稳定性,并计算出不同气象因子的相对贡献... 详细信息

采集新疆伊犁地区雪岭云杉(Picea schrenkiana)1.3 m、5 m、10 m、15 m、20 m和25 m树干高度树轮样本并研制其树轮宽度年表。通过相关分析得出不同树干高度树木径向生长对气候要素的响应关系及其稳定性,并计算出不同气象因子的相对贡献率和绝对贡献率。结果表明:(1)不同树干高度具有相似的径向生长变化特征,且平均气温和降水量的影响主要表现为各树干高度树轮宽度与当年9月降水量的显著负相关,与上年11月平均气温的显著正相关,并且5 m至25 m树干高度处还受当年7月降水量的影响。(2)通过贡献率量化各树干高度气象因子影响情况,1.3 m和5 m树干高度的主要影响因子是平均气温,而10 m、15 m、20 m和25 m树干高度的主要影响因子则是降水量。(3)滑动相关分析得到各树干高度对气候变化响应的稳定性存在差异,主要表现为各树干高度处与上年12月平均气温相关性减弱,与当年6月平均气温相关性先增强后减弱,与上年9月平均气温负相关性增强;1.3 m至15 m树干高度与当年9月降水量负相关性增强,10 m至25 m树干高度与当年1月降水量相关性减弱。通过分析不同树干高度树木径向生长与气候要素的关系,有助于了解各树干高度树木径向生长与气候响应的差异,为开展更精确的气候重建提供参考。

关键词：雪岭云杉树木年轮树干高度径向生长气候响应

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人工智能方法在气象领域的应用综述

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沙漠与绿洲气象 2024年

作者：孙彩霞张同文胡家晖郭冬刘精新疆维吾尔自治区气候中心中国气象局树木年轮理化研究重点实验室新疆树轮生态重点实验室中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究

气象预测是人工智能技术应用的重要领域。人工智能方法在捕捉和分析气象系统复杂动态模式方面展现出巨大潜力，为气象预测业务带来新的契机和挑战。首先介绍了传统的机器学习算法如随机森林、XGBoost和支持向量机，虽然在某些方面比传... 详细信息

气象预测是人工智能技术应用的重要领域。人工智能方法在捕捉和分析气象系统复杂动态模式方面展现出巨大潜力，为气象预测业务带来新的契机和挑战。首先介绍了传统的机器学习算法如随机森林、XGBoost和支持向量机，虽然在某些方面比传统方法性能要佳，但也存在一定局限性。其次深度学习模型凭借其强大的特征提取和模式识别能力，在分析和预测气象变量方面表现出色，尤其是神经网络、卷积神经网络和循环神经网络等。最后介绍了大模型如盘古、伏羲和GraphCAST在提高预测准确性方面的巨大潜力。同时，文中也指出了未来需要关注的研究方向，包括模型优化、算法改进、提高数据质量和多样性，以及跨学科融合等，以期为气象预测的持续发展提供理论支撑和技术保证。

关键词：人工智能气象预测神经网络气象大模型

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中国帕米尔高原太阳辐射演变规律

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太阳能学报 2023年第10期44卷 237-244页

作者：雅森江·库尔班王豫买买提艾力·买买提依明高佳程艾力亚尔·艾海提杨帆中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站/中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地乌鲁木齐830002 新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室乌鲁木齐830002 中国气象局树木年轮理化重点实验室乌鲁木齐830002 新疆气象服务中心乌鲁木齐830000

该文基于2016年7月—2021年7月中国帕米尔高原陆-气相互作用观测站的观测资料,挑选总辐射、散射辐射、直接辐射等指标,研究该地区太阳总辐射和散射辐射收支的变化规律及其影响因素。结果表明:中国帕米尔高原太阳总辐射、散射辐射、水平... 详细信息

该文基于2016年7月—2021年7月中国帕米尔高原陆-气相互作用观测站的观测资料,挑选总辐射、散射辐射、直接辐射等指标,研究该地区太阳总辐射和散射辐射收支的变化规律及其影响因素。结果表明:中国帕米尔高原太阳总辐射、散射辐射、水平直接辐射年曝辐量分别为6474.41、2219.95、3497.35 MJ/m^(2)。其中,总辐射、散射辐射、水平直接辐射年的最高辐照度为1171.18、676.23、1003.52 W/m^(2),分别在2017年7月23日、5月31日和4月3日出现。总辐射、散射辐射、水平直接辐射平均辐照度的峰值分别为690.85、218.66、417.02 W/m^(2),均在12:00前后出现。中国帕米尔高原地表反照率均值在0.24~0.49之间,年均值为0.30。降水和沙尘天气对地表辐射收支产生影响,其中降水天气使总辐射平均辐照度日峰值比晴天时减小约18%,散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍,扬沙或浮尘天气发生时总辐射辐照度日峰值与晴天相比变化不大,散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍。此外,当喀什市周边发生沙尘暴时,中国帕米尔高原散射辐射辐照度与日曝辐量明显增加。

关键词：太阳辐射辐射通量密度太阳能中国帕米尔高原散射辐射

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大兴安岭北部不同海拔樟子松树轮宽度对气候因子的响应

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生态学报 2024年第17期44卷 7646-7661页

作者：王兆鹏张冬有张同文罗陶然王新瑞李祥友杜秉运宋可心哈尔滨师范大学寒区地理环境监测与空间信息服务黑龙江省重点实验室哈尔滨150025 黑龙江乌伊岭湿地生态系统国家定位观测研究站伊春153000 新疆气候中心中国气象局树木年轮理化研究重点实验室乌鲁木齐830002

海拔梯度作为一个重要的环境因素,对植物的分布、种类、生长速度和生理特征具有深远的影响。为探究大兴安岭北部不同海拔樟子松(Pinus sylvestris ***)树轮宽度对气候因子的响应差异,利用大兴安岭北部满归地区5个海拔樟子松的树芯样本,... 详细信息

海拔梯度作为一个重要的环境因素,对植物的分布、种类、生长速度和生理特征具有深远的影响。为探究大兴安岭北部不同海拔樟子松(Pinus sylvestris ***)树轮宽度对气候因子的响应差异,利用大兴安岭北部满归地区5个海拔樟子松的树芯样本,建立树轮宽度年表,并分析5个海拔樟子松树木径向生长特征与气候要素的相关关系,进而探讨了不同海拔间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性。研究结果表明,与其他海拔相比,中高海拔(1150m)樟子松树轮宽度年表可能包含更多的气候信息。树轮宽度年表与气候因子的相关分析表明,高海拔(1200 m)樟子松对温度的响应并不明显,仅与上年10月和当年9月的气温呈显著正相关,中高海拔和中海拔(900 m)的樟子松分别对生长季4—9月和5—8月的温度表现出较好的显著正相关,中低海拔(800 m)和低海拔(700 m)的樟子松均受到了干旱胁迫的抑制,均与当年6月的降水量呈显著正相关,与4月和6月的温度呈显著负相关,与上年10月到当年9月的帕默尔干旱指数均呈极显著正相关。气温发生突变后,高海拔、中高海拔和中海拔樟子松的生长趋势显著上升,而中低海拔和低海拔樟子松的生长趋势下降。相关结果显示,当年5月的平均最低气温是高海拔、中高海拔和中海拔树轮宽度增加的主要原因。滑动相关分析结果显示,高海拔和低海拔的樟子松对气候因子的敏感性均减弱,中高海拔和中海拔樟子松对温度的敏感性增强,但中海拔樟子松对帕默尔干旱指数的敏感性减弱,中低海拔樟子松对降水和帕默尔干旱指数的敏感性均减弱。研究揭示了大兴安岭北部不同海拔樟子松树木年轮宽度与气候因子之间的复杂关系,并为评估大兴安岭樟子松对未来气候变化的适应能力提供了科学依据。

关键词：樟子松大兴安岭树木年轮气候因子气温突变

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西昆仑山两种针叶树种径向生长及其对气候变化的响应

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生态学报 2022年第24期42卷 10226-10240页

作者：郭冬张同文吐尔逊·哈斯木张瑞波喻树龙刘可祥苟晓霞刘蕊石仁娜·加汗王兆鹏如先古丽·阿不都热合曼阿依姆古丽·赛麦提新疆大学地理科学学院乌鲁木齐830046 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆树轮生态重点实验室中国气象局树木年轮理化研究重点实验室乌鲁木齐830002 新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐830054

利用西昆仑山的雪岭云杉和昆仑圆柏树芯样本,建立其树轮宽度年表。通过分析两种针叶树种树木径向生长特征与气候要素的相关关系,探讨了树种间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性。结果表明:研究区域内的雪岭云杉和昆仑圆柏年表... 详细信息

利用西昆仑山的雪岭云杉和昆仑圆柏树芯样本,建立其树轮宽度年表。通过分析两种针叶树种树木径向生长特征与气候要素的相关关系,探讨了树种间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性。结果表明:研究区域内的雪岭云杉和昆仑圆柏年表间存在显著正相关。两种针叶树种在1994年气温突变前树轮宽度年表指数和基部断面生长增量(BAI)呈上升趋势,在气温突变后年表和BAI则呈下降趋势,并且昆仑圆柏的树木径向生长速率高于雪岭云杉。与气候要素的相关性分析结果表明,雪岭云杉径向生长与上年生长季(5—6月和8—10月)和当年生长季(3—6月和10月)气温呈显著负相关,而昆仑圆柏径向生长与上年10月和当年生长季前期(4—6月)气温呈显著负相关;两者均与当年春季降水呈显著正相关。滑动相关分析结果显示,上年和当年生长季气温对两个树种树木径向生长的负响应在增强,特别是在当年生长季前期更为显著。此外,当年生长季前期降水对树木径向生长的促进作用也在增强。在有可能的气候突变年份(1994年)之后,两种针叶树种对气温和降水的响应敏感性均有所增强,并且雪岭云杉对气温的响应敏感性强于昆仑圆柏,而对降水响应敏感性要弱于昆仑圆柏。

关键词：昆仑山雪岭云杉昆仑圆柏树木年轮气候响应

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气候变暖背景下云南西北部大果红杉径向生长衰退及其气候驱动因子分析

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生态学报 2022年第6期42卷 2331-2341页

作者：岳伟鹏陈峰袁玉江喻树龙高志鸿赵晓恩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昆明650500 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乌鲁木齐830002

气候变化背景下森林生态系统的内部结构和功能发生转变,并减弱了其固碳能力,评估与预测森林生态系统对气候变化响应势在必行。基于采自云南西北部的大果红杉树木年轮样本,建立树轮宽度标准化年表,运用相关分析、空间相关、波谱分析等方... 详细信息

气候变化背景下森林生态系统的内部结构和功能发生转变,并减弱了其固碳能力,评估与预测森林生态系统对气候变化响应势在必行。基于采自云南西北部的大果红杉树木年轮样本,建立树轮宽度标准化年表,运用相关分析、空间相关、波谱分析等方法,探讨了滇西北大果红杉径向生长的主控因子及其对气候变化的响应。结果表明:(1)温度是限制滇西北大果红杉树轮径向生长的主要因素,季节性高低温变化交替影响大果红杉树轮径向生长。(2)相对湿度变化与滇西北大果红杉树轮的径向生长紧密关联,对滇西北大果红杉树轮的径向生长起促进作用。(3)波谱分析结果显示滇西北大果红杉径向生长呈周期性变化,受ENSO等外强迫影响显著。(4)气候变暖背景下,滇西北大果红杉的径向生长出现衰退趋势。研究结果为加强云南西北部天然林保护和构建西南绿色生态屏障提供了基础性资料。

关键词：滇西北大果红杉径向生长气候变化

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一种基于ICESat-2激光光子与SRTM数据的冰川高程变化误差稳健估计方法

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冰川冻土 2024年第2期46卷 710-721页

作者：苏佳利杨耘王家禹刘艳魏永强王锐杨成生长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 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乌鲁木齐830002 中国气象局树木年轮理化重点实验室新疆乌鲁木齐830002 西安测绘研究所陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

针对利用ICESat-2星载光子点云数据进行冰川高程变化监测时,不同地形条件下的ICESat-2激光光子数据质量差异较大导致冰川高程变化量估算误差较大的问题,本文以青藏高原上中国最大的海洋性冰川——恰青冰川为例,联合使用ICESat-2激光测... 详细信息

针对利用ICESat-2星载光子点云数据进行冰川高程变化监测时,不同地形条件下的ICESat-2激光光子数据质量差异较大导致冰川高程变化量估算误差较大的问题,本文以青藏高原上中国最大的海洋性冰川——恰青冰川为例,联合使用ICESat-2激光测高数据及30 m分辨率SRTM的DEM产品,提出了融合稳健估计准则的多函数拟合冰川高程变化量估算误差改正模型,降低了因地形坡度引起的冰川高程变化量估算误差;进而,估算了2000—2021年间恰青冰川的高程变化速度及质量变化量。结果表明,与对应的传统最小二乘估计结果相比,本文提出的融合稳健估计的函数模型改正效果更优。随后,将改正结果与多种数据进行交叉验证,能够证明该误差改正模型的有效性和可行性。因此,该模型可以有效改善冰川高程和质量变化信息提取的精度,研究结果表明,研究区21年间冰川高程变化速率约为(-0.52±0.56)m·a^(-1),冰川质量变化约为-12773.81×10^(5)t。此外,经过对21年间气象数据的年变化和月变化分析可知,气温和降水量等因素是引起冰川高程变化的主要动因。

关键词：坡度改正稳健估计高程变化冰川 ICESat-2激光光子

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阿尔泰山主要针叶树种树木径向生长及其对气候变化的响应

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应用生态学报 2021年第10期32卷 3594-3608页

作者：苟晓霞张同文袁玉江喻树龙张瑞波姜盛夏郭玉琳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乌鲁木齐830002 新疆阿勒泰地区气象局新疆阿勒泰836500

本研究以阿尔泰山富蕴地区的西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松为对象,获取2个树种基部断面生长增量和树轮宽度年表与气候因子的相关系数,对比分析了相似生境下2个树种的径向生长特征及其对气候变化的响应。结果表明:西伯利亚云杉基部断面... 详细信息

本研究以阿尔泰山富蕴地区的西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松为对象,获取2个树种基部断面生长增量和树轮宽度年表与气候因子的相关系数,对比分析了相似生境下2个树种的径向生长特征及其对气候变化的响应。结果表明:西伯利亚云杉基部断面生长增量总体高于西伯利亚落叶松,但西伯利亚落叶松的径向生长增加趋势更为显著。近60年来,上年快速生长期的高温对研究区内西伯利亚云杉的径向生长有限制作用,而当年6月较高的气温则有利于西伯利亚落叶松生长。西伯利亚落叶松的径向生长与当年1月气温呈负相关。分段相关分析显示,这种情况在1980年代中期气候变暖以后表现得更为明显。滑动相关分析表明,在气候变化背景下研究区内西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松径向生长对气温和降水量的响应在近年来均有所增强。

关键词：阿尔泰山西伯利亚云杉西伯利亚落叶松树木年轮径向生长气候响应

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帕米尔高原东部径流量变化及其对气候变化的响应

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气候变化研究进展 2021年第3期17卷 352-360页

作者：尚华明范煜婷张瑞波喻树龙张同文魏文寿刘卫平中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所/新疆树木年轮生态实验室/中国气象局树木年轮理化研究重点实验室乌鲁木齐830002 新疆气象信息中心乌鲁木齐830002

水资源是制约中国西北干旱区社会经济可持续发展和生态安全的关键因素。以发源于帕米尔高原东部的喀什噶尔河和叶尔羌河流域为研究区,基于该区6个气象站月平均气温和降水量观测资料,以及5条代表性河流的出山口水文站1950年代晚期以来的... 详细信息

水资源是制约中国西北干旱区社会经济可持续发展和生态安全的关键因素。以发源于帕米尔高原东部的喀什噶尔河和叶尔羌河流域为研究区,基于该区6个气象站月平均气温和降水量观测资料,以及5条代表性河流的出山口水文站1950年代晚期以来的月径流量观测数据,分析了该区域气候和水文年际变化特征,以及气候变化背景下径流量的响应特征。结果发现:(1)研究区降水、气温都呈显著上升趋势,除盖孜河外,所有河流径流量均呈显著上升趋势。河流径流量的年内分布和年际变化特征反映了各河流径流主要补给来源的差异。(2)帕米尔高原东部河流出山口径流量受到气温和降水的共同影响,其中以冰川补给为主的叶尔羌河、库山河和盖孜河年径流量与当年夏季(6—8月)气温显著正相关(P<0.001);以降水和积雪补给为主的提孜那甫河和克孜河年径流量与上年7月至当年6月降水量显著正相关(P<0.001)。(3)随着气温升高和降水量增加,流域的蒸发加剧,帕米尔高原东部河流径流量对气候变化的响应出现了明显的变化:年径流量与夏季气温的正相关关系减弱,与上年7月至当年6月降水量正相关增强。

关键词：帕米尔高原叶尔羌河喀什噶尔河径流量气候变化

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天山南北坡树轮稳定碳同位素对气候的响应差异

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生态学报 2021年第14期41卷 5713-5724页

作者：秦莉尚华明张同文刘卫平张瑞波中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆维吾尔自治区树木年轮生态重点实验室中国气象局树木年轮理化研究重点实验室乌鲁木齐830002 新疆气象信息中心乌鲁木齐830002

利用采自天山南坡阿克苏河流域、天山北坡伊犁河流域和吉尔吉斯斯坦伊塞克湖流域的树木年轮样本,按照树轮稳定碳同位素研究步骤,分别建立了天山南坡和天山北坡各2条树轮稳定碳同位素去趋势序列(δ13 Ccorr)。采用相关函数和共线性分析... 详细信息

利用采自天山南坡阿克苏河流域、天山北坡伊犁河流域和吉尔吉斯斯坦伊塞克湖流域的树木年轮样本,按照树轮稳定碳同位素研究步骤,分别建立了天山南坡和天山北坡各2条树轮稳定碳同位素去趋势序列(δ13 Ccorr)。采用相关函数和共线性分析揭示了天山南北坡树轮稳定碳同位素与各气候要素之间的关系。结果表明,天山南坡树轮稳定碳同位素与生长季降水、相对湿度显著负相关,而与温度没有明显的相关关系,表明影响天山南坡树轮稳定碳同位素分馏的主要气候因子是生长季水分状况,尤其是降水;天山北坡树轮稳定碳同位素与生长季尤其是夏季的平均气温、平均最高气温和饱和水汽压亏缺显著正相关,而与降水量、相对湿度显著负相关,表明影响天山北坡树轮稳定碳同位素分馏的气候因子可能较为复杂。进一步分析表明,夏季温度、降水和相对湿度共同调控着天山北坡雪岭云杉树轮稳定碳同位素分馏。

关键词：天山雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey) 树木年轮稳定碳同位素气候响应

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