2000—2014年黄河源水分利用效率时空变化及其影响因素

【目的】探讨黄河源生态系统WUE的变化趋势及其影响因素。【方法】基于MODIS遥感数据定量估算了2000—2014年黄河源植被水分利用效率,并采用趋势分析和相关分析,研究了生态系统WUE时空变化特征及其对水热因子和植被因子的响应。【结果】2000—2014年黄河源WUE平均值为（0.59±0.35）g C/（m2·mm）,空间上由西向东呈增加趋势,时间上呈不显著增加趋势（p>0.05）。其中,WUE显著增加区域的空间比例为30.29%,主要分布在黄河源西部和北部,覆盖类型为中、低覆盖度草地和耕地。黄河源生态系统WUE对水热因子和叶面积指数的敏感程度具有明显的空间异质性。【结论】在气候暖湿化影响下,水热和植被条件较差的中、低覆盖度草地WUE对植被改善有更高的敏感性。     

2000―2018年黄河源植被叶面积指数时空变化特征

【目的】评价2000—2018年黄河源植被变化趋势及其影响因素。【方法】基于MOD12A5数据,土地利用数据以及同德、玛多、泽库、达日、若尔盖、河南、玛沁、久治和红原9个气象站点的气象数据等,采用趋势分析和相关分析等方法,研究了2000―2018年黄河源植被叶面积指数(LAI)时空变化特征及与气候因子的关系。【结果】①2000―2018年黄河源植被LAI呈上升趋势,其绝对变化率和相对变化率分别为0.09/10 a和0.4%。②2000年时土地利用类型为裸地的区域植被状况正逐渐改善,但局部草地、林地和沼泽仍处于退化趋势。③黄河源年LAI值与气温、降水均呈正相关关系,其中温度有显著影响,气候因子的协调关系和年内时空分配也会极大地影响植被生长,而气候长期趋暖将会给源区植被带来更为复杂的问题和挑战。④生态治理工程实施较好的自然保护区(如鄂陵湖-扎陵湖自然保护区)植被呈明显改善趋势。【结论】气候暖湿化和生态治理工程可能是黄河源植被恢复的主要原因。     

基于植被蒸散发法的孔雀河流域天然植被生态需水估算

【目的】定量天然植被生态需水,为流域有限水资源的合理分配和使用供科学依据和决策参考。【方法】采用FAO56Penman-Monteith公式,结合干旱强度指数DSI,分析新疆孔雀河流域2000-2016年天然植被生态需水时空变化特征,幵计算了丌同干、湿状况下天然植被的生态需水。【结果】①研究区内天然植被生长季多年平均生态需水量为7.575 7×10^8 m^3,天然草地需水量大于天然林地需水量。②从时间上看,2000-2016年天然植被生长季生态需水总量以2006年为分界点整体上呈现出上升-下降波动趋势;在生长季内变化特征上,天然植被的生态需水主要集中在6-8月,占植被主要生长季全部需水量的69.64%;从空间上看,天然植被生态需水主要集中在绿洲区的农区外围及河流中、上游两侧。③丌同干、湿状况下,天然林、草地单位面积生态需水量均表现为:正常年>湿润年>轻度干旱年>极度干旱年,天然植被生态需水总量呈现:极度干旱年>正常年>轻度干旱年>湿润年。【结论】丌同干湿条件下天然植被生态需水存在差异,气候因子和天然植被面积的变化是导致生态需水差异的主要因素。     

白龙江流域近40a气候变化及径流的响应

采用M-K突变检测法和小波分析法对白龙江流域近40a来气候变化特征进行分析。结果表明:白龙江流域气温变化20世纪80年代之前趋势不明显,80年代至90年代之间波动明显,呈下降趋势,90年代中后期气温年际变化呈显著上升趋势;降水量年际变化90年代中期之前上下波动趋势不显著,90年代中期以后呈下降趋势,流域气候趋于暖干化。上游气温年际变化存在7a、27a和4a尺度的周期变化,中下游武都和文县均以17a为主要周期;上游降水变化以7a和4a为第1、第3主周期,中下游的武都、文县则以25a、9a和4a为第1、第2和第3主周期。并且据相关分析得出降水量与径流量呈正相关关系,而气温与径流量呈负相关关系。     

景电灌区降水与气温随时间变化特征分析

为探明景电灌区近年来气候变化规律,深化对灌区气候变化的认识和理解,以甘肃省景泰县1983—2017年的降水及气温日数据为基础,运用线性倾向分析、Mann-Kendall趋势检验及小波分析等方法,研究了景电灌区降水与气温不同时间尺度的变化,并预测了灌区降水的发展趋势,结果表明:近35 a景电灌区降水量呈缓慢上升趋势,气候倾向率为0.38 mm/a,冬灌降水呈显著上升趋势,其余灌季均呈下降趋势;灌区年降水量变化存在7 a和11 a这2个主要的周期尺度;灌区近35 a平均气温和极高气温均呈显著上升趋势,气候倾向率分别为0.056,0.050 ℃/a,而极低气温上升趋势不明显;灌区各灌季平均气温均呈上升趋势.由此看出,景电灌区气候变化整体呈暖湿化趋势,灌季尺度上,仅冬灌期间呈现明显的暖湿化趋势,其余灌季呈暖干化趋势.     

SPEI和植被遥感信息监测西南地区干旱差异分析

基于西南地区2000—2018年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI-1、SPEI-3、SPEI-12），应用线性趋势法和曼肯德尔检验（Mann-Kendall test, M-K）法分析了西南地区气象干旱的时间变化特征，评价了日光诱导叶绿素荧光（SIF）、归一化植被指数（NDVI）以及增强型植被指数（EVI）等植被遥感数据对区域植被状况监测的有效性及差异性。结果表明：2000—2018年西南地区SPEI整体上呈微弱增加趋势，其中，2000—2013年间，SPEI-12呈下降趋势（趋势率为-0.05/(10a)，R2=0.295），2014—2018年间，SPEI-12时间序列呈上升趋势（趋势率为0.04/(10a)，R2=0.094），说明在气候变化背景下，近年来西南地区的干旱化趋势有所缓解。SPEI-12的趋势突变点发生在2016年和2017年。相对于植被绿度指数NDVI和EVI，SIF对植被生长季发生的长期和短期干旱事件均表现出较大负异常，说明SIF可快速获取水分胁迫下的植被光合作用信息。森林、农田和草地的SIF与不同时间尺度气象干旱指数的相关性均高于NDVI和EVI，SIF对森林、农田及草地植被生态系统干旱监测的敏感性优于传统的植被绿度指数；草地的SIF与SPEI-1的相关性更高（R=0.859, P<0.01），其光合作用对短期水分胁迫最为敏感。本研究可为西南地区干旱的综合应对、水资源管理调控及生态治理提供科学依据。     

低纬度高原区农业灌溉需水规律研究

低纬度高原灌区同时具有低纬度和高海拔地区的双重气候特性,倒春寒、8月低温、春夏连旱等灾害天气的危害对农业灌溉提出了多重要求。以云南省为例,系统地进行了各种纬度、海拔、气候、种植条件下水稻灌溉需水定额的分析方法探索研究,从面上证明了提出的方法可以推广运用到其它气象资料缺乏地区的灌溉定额分析计算。研究表明,低纬度高原灌区的水稻灌溉定额随纬度的变化规律杂乱,但与海拔的关系呈现出以1400m附近为节点的分岔现象,根本原因是干热河谷及多云天气的作用结果;水稻灌溉定额在年际间的变化主要受降水的影响,年内需水高峰期出现于移栽-返青期,而不是抽穗-灌浆的水分敏感期。     

雅砻江流域1961-2018年极端气候时空演变研究

近年来我国极端气候事件频发，研究极端气候的变化规律，能够预防自然灾害对人类生活造成的伤害以及水资源分布的失衡。雅砻江拥有我国重要的水电能源，基于雅砻江流域1961-2018年日降雨、日气温数据计算得到26个极端气候指数，利用线性拟合、Sen’s斜率估计、Mann-Kendall突变检验以及Pettitt检验法分析极端气候指数的趋势和突变；使用反距离权重空间插值法（IDW）进行空间插值，分析极端气候指数的空间分布特征。结果表明：雅砻江流域极端高温、低温以及平均温差指数在空间上都是南高北低；流域北部气温偏寒，结冰和霜冻日数偏长，而南部气温偏暖，夏天日数和生长期长度偏长。极端降水指数除持续干期，其他指数在空间上也是南高北低，且在东南部达到最大值。在全球气候变暖的趋势下最高和最低气温极值温度上升，高温增长速率小于低温增长速率，从而温差逐渐缩小；结冰和霜冻日数减少，夏天日数、生长期长度和暖日持续日数增加，使得流域冬季变短夏季变长，适合动植物生长的温度持续时间增长。极端降水指数除了持续干期，其余指数均呈现上升趋势，年降水量增加幅度最大，强降水量增加幅度次之。说明1961-2018年雅砻江流域极端气...     

乌鲁木齐河流域植被覆盖度变化及驱动力研究

【目的】分析乌鲁木齐河流域基于Landsat数据的植被覆盖度时空分布特征及驱动因素,为乌鲁木齐河流域生态环境保护、社会生产等方面提供参考。【方法】以乌鲁木齐河流域为研究区,选取2000—2020年中2000、2005、2010、2015年和2020年5个时期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,用像元二分法、植被覆盖度转移矩阵,选取2000—2020年乌鲁木齐河流域植被覆盖度（FVC）的时空变化数据,定量分析了土地利用变化和地形分异特征对其影响程度,并基于地理探测器模型对流域高程、气温和降水等8种影响因子对流域FVC空间分异驱动力进行探测。【结果】乌鲁木齐河流域2000—2020年植被覆盖度总体上呈先减少后增长趋势,主要以高、低植被覆盖度为主,呈现上游极高,中、下游低的格局。研究区内不同土地利用类型的FVC表现为林地>耕地>草地>建设用地>未利用地。植被覆盖度变化受地形因子的影响明显,随高程升高而有所波动,高程在500 m以下和在2 000～2 500 m的植被覆盖度较大;FVC与坡度负相关,坡度越高植被覆盖度越低,并且随坡度增大而急剧减少。因子探测结果...     

长白山地区土壤水蚀时空演变特征及驱动因素分析

探讨长白山地区受极端降水、地形复杂、植被破坏等因素影响造成的土壤侵蚀状况,可以研判该地区水土流失情况,为当地水土生态保护提供科学参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)、趋势及相关分析法,定量分析长白山地区土壤水蚀的空间格局及时空分布特征,并探究土壤水蚀与气候、植被覆盖度及地形驱动因子的关系。结果表明：2000-2020年长白山地区土壤水蚀模数均值总体呈“西南高,东北低”的空间格局。相较于其他地类,草地、未利用地、林地更易发生土壤水蚀。近21 a来,土壤水蚀模数平均以0.025 5 t/(hm²·a)的速度上升,土壤水蚀模数表现为上升趋势的地区占研究区总面积的68.3%,侵蚀等级总体以微度和轻度为主,且轻度侵蚀比例也呈增加趋势,表明该地区土壤侵蚀状况趋于好转,未来吉林市中北部和延边州部分地区的水土流失风险较高。土壤水蚀与降水、海拔高度及坡度具有较为显著的正相关关系,而与气温、植被覆盖度的相关性以负相关为主。海拔大于1 000 m或坡度大于20°的草地、林地区域是水土防治的重点地形区。     

四川盆地丘陵区土壤水分的动态及其随机模拟

土壤水分动态的研究是定量理解植被对水分胁迫响应、土壤养分循环的水文控制、植物水分竞争等生态系统动态的关键，是目前国内外的研究热点。利用2004年-2007年每天的土壤水分监测数据，结合laio土壤水分动态随机模型，研究了四川盆地丘陵区(重庆铜梁虎峰)土壤水分的动态特征及其laio模型在亚热带气候条件推求土壤随机动态特征的适用性。结果表明：监测年内各层土壤水分无论在枯水年还是平水年均差异显著，其中连续平水年土壤水分的含量和变异系数均高于枯水年，枯水年后的平水年低于枯水年；土壤水分的季节变化可分为稳定期、消耗期、波动期；土壤水分的垂直变化来看，土壤水分含量并非完全随着土壤深度的增加而增加。用laio概率随机模型导出的土壤水分概率密度图表明：各层土壤水分的峰度出现在=0.5左右，变化幅度较宽。用laio模型导出的土壤水分峰度和变幅与观测的概率密度函数结果基本一致，相对误差在5%，laio模型可用于分析亚热带气候下土壤水分动态随机特征。     

基于EOF分析和GAMLSS模型的淮河流域极端气候事件非平稳特征

【目的】将经验正交函数分析(EOF)时间系数作为广义可加模型(GAMLSS)的分析对象,揭示流域尺度极端气候事件的非平稳性特征。【方法】以EOF和GAMLSS为基础,将时间、气候指数和CO2量作为协变量,分析淮河流域极端气候事件的时空分布特征和非一致性规律。【结果】降水极值为平稳时间序列,无显著变化。气温极值显著变化,暖极值以1985年为分界,先下降后上升,冷极值中冷夜日数和霜冻日数呈持续下降趋势。气温极值为非平稳性变化,且CO2变化是导致极值非平稳的原因。气温极值的非平稳变化导致不同重现期下重现水平发生显著变化,暖昼日数(Tx90p)第一主成分20年一遇重现水平由1965年的40 d增加到2015年的60 d;冷夜日数(Tn10p)20年一遇重现水平由1965年的90 d下降到-25 d。【结论】GAMLSS模型可以模拟气候极值序列位置、尺度参数的平稳和非平稳性变化,与EOF结合,可以减少站点尺度非平稳分析的不确定性。     

长江上游水资源保护分区研究

长江上游是长江流域的水源涵养区，也是长江流域的生态屏障。因此，长江上游的水资源保护工作应在遵循地带性规律的同时，与区域生态保护紧密结合起来。依据流域特性、生态系统耦合性、水资源循环特点和长江上游水污染特点，遵循分异性、地带性、等级性、主导因子、空间连续性等分区原则，参考长江上游各类区划成果，建立基础图谱数据库；依据长江上游水资源二级分区结合县域行政边界，收集相关社会经济信息建立专题图谱数据库。采用GIS地理信息处理技术和Excel表格数据信息处理技术，选择水功能、水质、气候、植被、地形、地貌、水文、土地利用、生态系统类型、人口密度、水资源利用率等指标，通过因子叠加的分析方法和自上而下的分区方法，将长江上游分为四个水资源保护一级区和九个水资源保护二级区。这一分区方案，强化了水资源保护的针对性和目的性，提供了未来长江上游水资源保护规划平台。     

基于InVEST模型的赤水河流域生境质量时空分异特征及驱动因素分析

生境质量是反映生物多样性的重要指标，在高质量发展背景下研究生境质量演变及驱动因素对于区域可持续发展及生态安全维护具有重要意义。基于赤水河流域2000-2018年五期土地利用数据，通过InVEST模型对生境质量进行评估，使用冷热点分析探究了其空间分异特征，并借助地理探测器探究了生境质量空间分布的影响因素。结果表明：从时间上看，赤水河流域生境质量呈先上升后降低趋势；冷热点分析显示，生境质量与生境退化在空间上表现为“上游弱下游强”的分异特征；地理探测结果显示土地利用是影响赤水河流域生境质量的主导因素，赤水河流域受自然因素与社会经济因素的协同作用。研究结果明确识别了的生境质量保护重点区以及不同因素对生境质量的影响程度，有助于为流域生物多样性保护战略及高质量发展管理决策提供理论依据。     

近50 a新疆且末县红枣农业气候资源变化特征分析

本研究以且末县红枣为研究对象，利用且末县1971-2020年逐日气象数据资料，采用Mann-Kendall突变检测、小波分析、气候倾向率等方法，分析红枣生长季农业气候资源变化特征，为当地红枣产业适应气候变化提供科学依据。结果表明：红枣生长季平均气温和≥10℃积温呈显著增加趋势，气候倾向率分别为0.36℃/10 a、98.4（℃·d）/10 a，分别在2003年和2008年发生了由少由到多的显著突变；降水量变化不明显，呈略微的增加趋势，年际间波动较大。日照时数呈减少趋势，在1981年发生由多到少的突变，气候倾向率为24.4 h/10 a；夏季高温日数呈增加趋势，尤其以7月份的增加显著，增加速率为2.0 d/10 a ；夏季气温日较差平均15.8℃，6～8月气温日较差均呈减少趋势，但变化不明显。春季、夏季的大风日数和沙尘日数呈均减少趋势，其中大风日数显著减少，沙尘日数年际分布不均。气候变化背景下，且末县红枣生长季光热资源丰富、气温日较差大，总体有利于红枣产量的提高，但开花坐果期高温日数的增加，对红枣生长发育有一定影响。     

寒区春季融雪期表层土壤湿度变化与影响因素分析

为探究寒区春季融雪期表层土壤湿度时空变化及其影响因素,以松嫩平原黑土区为研究区,利用遥感和GLDAS模拟同化数据集,以温湿指数作为辅助指标,通过一元线性回归、相关分析、滑动平均及相对贡献率法,分析了融雪期表层土壤湿度时空变化特征,揭示了表层土壤湿度变化的具体驱动因素。结果表明：32年来,融雪前期表层土壤湿度空间分布均呈减小趋势,融雪后期则呈南增、北减趋势;整体而言,融雪前期表层土壤湿度主要受积雪影响,后期主要与降雨及总降水变化密切相关,只有在积雪和降雨较少的地区,温度的蒸发作用才会相对明显;融雪前期表层土壤湿度多年变化主要由温度变化趋势驱动,积雪多年变化趋势对土壤湿度变化起到一种限制作用,降雨和总降水变化趋势决定了融雪后期表层土壤湿度的变化方向;从相对贡献率分析可知,融雪前期温度的升高和降雪的减少将导致表层土壤湿度的降低趋势放大一倍,但融雪后期降雨变化趋势的积极作用在一定程度上会影响春播前期土壤湿度暖干化的反馈过程,从而对陆气间水分交换产生积极影响。     

大理河流域参考作物蒸散量的时空分布特征及原因分析

基于Penman-Monteith公式计算了我国大理河流域3个气象站1963―2012年的ET0,对大理河流域ET0的时空变化进行了分析,并使用Mann-Kendall法对ET0变化趋势的显著性及突变点进行了探讨;最后,通过Peasron相关系数分析了导致流域ET0变化的主要气象因素。结果表明,1963―2012年大理河流域的ET0总体呈波动性递增,但变化趋势并不显著,突变点为1970、1975、1993年。大理河流域的气候在1963—2012年出现暖干化;ET0在年内分布不均,其最大值在6月,达到了173.8 mm;在流域空间上ET0分布基本呈现出自东北向西南递减的趋势;ET0与平均温度、平均日照时间、平均风速呈极显著正相关关系(α=0.01),与平均相对湿度呈极显著负相关关系。     

1990-2020年阿根廷门多萨流域冰川变化研究

冰川是南美洲阿根廷门多萨流域(33°S)重要的淡水资源,冰川作为气候变化的敏感指示器,对于理解和评估全球和区域气候变化具有重要意义。为了解门多萨流域冰川分布及变化趋势,探讨其对区域水资源和生态系统的影响,为应对气候变化提供科学依据,研究基于1990-2020年Landsat遥感影像,参考RGI冰川编目数据和阿根廷国家冰川清单,通过比值阈值法和人工解译法得到7期冰川边界,研究了门多萨流域冰川面积分布与变化特征。并结合Terra Climate气候数据,揭示了该区域在研究期间的气候变化趋势,探讨了区域气候变化对冰川变化的影响。结果表明：(1)2020年门多萨流域冰川面积为134.09±11.86 km²,1990-2020年冰川总体呈极显著波动下降趋势(p<0.01),面积共减少了86.87±21.30 km²(39.31±10.14%),其中,2010-2020年冰川面积退缩速率最高。(2)门多萨流域冰川规模>10 km²占比最大,<0.1 km²占比最小,>10 km     

黄土丘陵区枣林土壤水分动态及其对蒸腾的影响

为了探明黄土高原半干旱区山地枣林蒸腾和土壤水分间的关系,对山地枣林的土壤水分和枣树茎液流动态进行了连续3年的定位监测,结果表明:土壤含水率时空变异性显著,垂直方向上随着土层深度的增加,变异系数(Cv)逐渐降低。其自上而下可划分为土壤水分变化层(0~2.6 m)、土壤水分干层(2.6~6.0 m)和土壤水分恢复层(6.0~10.0 m)。枣树液流监测的参数在生育期和休眠期间具有显著性差异,根据这一特征可以对枣树生育期进行较为准确的界定。基于液流参数特征确定的生育期与观察树体萌芽、落叶确定的生育期时长基本一致,均约为160 d,但基于液流参数确定的生育期较后者约提前5 d。土壤水分的增加会使枣树液流(瞬时蒸腾)的谷值出现时间提前,峰值出现时间推后,"午休"时间缩短,旺盛蒸腾时间延长,反之亦然。枣树生育前期蒸腾均呈逐日增加趋势,而生育中后期蒸腾和土壤水分呈极显著的正相关关系。     

黄土高原不同水平年旱涝时空分布特征分析

全球气候变暖大背景下,黄土高原总体呈现暖干化趋势,未来干旱还可能会加剧。为了全面了解黄土高原旱涝时空变化特征,为黄土高原应对旱涝灾害提供决策依据,根据黄土高原及周边263个气象站的降水数据划分降水水平年,以标准化降水指数（SPI）为指标,分析了黄土高原地区不同水平年年际及年内旱涝特征。结果显示,黄土高原在丰、平、枯水年均有不同程度的干旱发生。丰水年黄土高原干旱面积占5.7%,雨涝面积占40.9%;平水年干旱面积占12.7%,雨涝面积占19.3%;枯水年干旱面积占44.4%,雨涝面积占17.9%。不同水平年的干旱区域存在差异。不同水平年内春旱较重,丰水年和平水年雨季开始后干旱逐渐缓解,枯水年雨季不能有效缓解春季以来的干旱,且秋涝明显,各水平年年内干旱的时空分布存在显著差异。不同水平年年际和年内旱涝差异大且变化频繁,为了确保黄土高原农业生产旱涝保收,应合理布设小型水利工程与田间灌溉设施。