哈密绿洲土地利用变化对区域环境的影响北大核心CSCD

中国干旱区绿洲在过去20 a经历了快速的城市化和农田扩张,为了探究该区域不同下垫面在＂荒漠-绿洲-城市＂演化过程中对区域自然环境以及气象要素的影响。以典型的哈密绿洲为研究区,利用WRF模式分别耦合2000年、2015年2期土地利用数据,模拟对比分析夏季7月哈密绿洲土地利用变化前后区域自然环境要素的影响,采集的指标为2 m气温、2 m相对湿度、地表温度。研究表明：（1）哈密绿洲土地利用变化对气象要素的综合效应表现为：2 m气温升高1.2℃,相对湿度增加2%;（2）下垫面由绿洲转变为城市,2 m气温增加2.5～3℃,地温增加6～7.5℃,相对湿度减小4%～8%;（3）由荒漠变为城市,2 m气温增加1～2℃,地温增加3～6℃,相对湿度减小0～4%;（4）由荒漠变为绿洲,2 m气温降低1.5～4℃,地温降低0～7.5℃,相对湿度增加4%～16%。总体来看：在中国干旱区,城市化过程使该区域进一步变热和变干,与之相反,绿洲扩张使得区域具有变冷和变湿的趋势。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带风、温、湿相关性分析

为研究绿洲与沙漠间水、气、热量运移规律,运用统计法、相关分析法等,选取策勒绿洲-沙漠过渡带4个不同下垫面风速(V)、气温(T)、大气相对湿度(RH)、光合有效辐射(PAR)、太阳辐射(SR)等气象要素进行相关性分析。结果表明:一天当中,起沙风发生在14:00—16:00的频率最大,且从早到晚呈现先上升再下降的趋势,与气温的日变化趋势基本一致。一年中,流沙地月平均风速与月平均气温的变化同步。从流沙地到绿洲内部,月平均风速的变化趋势明显减弱,气温的减弱趋势较小,大气相对湿度有一定增加的趋势。流沙地的月平均风速、温度呈较好的正相关性,一天中0.5 m与2 m高度之间气温、湿度差的负相关性较好。在6种天气类型中,4个下垫面每2个气象要素之间都在0.01水平上呈显著相关,阴雨天不同高度的风速与部分气象要素之间相关性不显著,流沙地在扬沙天气下、半固定沙地在浮沉天气下、固定沙地在阴雨天天气下,0.5 m高度的风速和PAR、SR均不呈显著相关性。     

快速城市化背景下的乌鲁木齐市土地利用变化人文驱动力定量研究

选取自然环境和人文环境比较典型的干旱区绿洲城市-乌鲁木齐市作为研究区域,以2000-2008年乌鲁木齐市社会经济和土地利用统计资料为依据,开展了快速城市化背景下的乌鲁木齐市土地利用变化的人文驱动力研究。作者首先从变化幅度和变化速度两个方面对乌鲁木齐市近10年的土地利用变化状况进行分析,然后采用主成分分析法和回归分析法建立不同用地类型的多元线性回归模型,研究了影响乌鲁木齐市土地利用的人文因素,定量分析了主要因素的影响程度。研究结果表明:经济、人口、城市化水平和农业科技水平是影响乌鲁木齐市土地利用变化的主要因子,在短时间尺度上对土地利用变化的影响较为显著。     

塔里木盆地水面蒸发量的实验研究

本文根据阿克苏水平衡站 1 999年至 2 0 0 2年非冻结期 ( 4月至 1 0月 ) 2 0 m2蒸发池水面蒸发量及常规气象观测资料 ,探讨了水面蒸发量与气象要素的关系 ,并用灰色关联度分析法分析了各气象要素对水面蒸发的影响程度 ,建立了计算水面蒸发量的经验公式 ,结果表明( 1 )气象要素对 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量的影响程度从大到小的排列顺序为饱和水汽压差、气温、风速、水面温度、相对湿度差、气压、空气饱和差、实际水汽压 ;( 2 ) 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量与饱和水汽压差、空气湿度饱和差、气温、水面温度、风速、水汽压成正比关系 ;而与气压、相对湿度成反比关系 ;( 3)所有回归方程都达到极显著水平 ,可供塔里木盆地缺测资料地区选用。     

荒漠-绿洲芦苇地蒸散量及能量平衡特征

运用波文比-能量平衡法,对荒漠绿洲芦苇地的蒸散量及能量通量进行了连续的测定,并对芦苇地蒸散特点和能量平衡特征进行了分析和探讨。结果表明:①芦苇的蒸散速率日变化表现出明显的昼夜变化,蒸散量随着芦苇的不同生长阶段存在明显的季节变化,生长季芦苇地总蒸散量为252.5 mm,各阶段降水量均不能满足蒸散发的需水要求,需要地下水的补给。②地下水作为干旱区绿洲的主要水源,其对绿洲蒸散发耗水的影响也是极为重要。净辐射是芦苇地蒸散耗水的能量来源和驱动力,气温是蒸散发的主导影响因子。风速在这些主导因子的影响下,起到加速的作用。③荒漠绿洲芦苇地平均感热通量峰值一般在250~300 W/m2之间,潜热通量平均最大值120~230 W/m2,平均土壤热通量峰值约20 W/m2。6月感热通量在地面能量交换中占主要地位,感热通量占净辐射的52.7%,潜热通量占净辐射的42.6%。7月潜热通量占净辐射的55.0%,感热通量占净辐射的40.4%。9月感热通量占净辐射的60%以上,潜热通量仅占净辐射的30%。土壤热通量约占净辐射的8%。     

准噶尔盆地沙漠增温效应对棉花光合速率、蒸腾速率的影响

沙漠增温效应导致了绿洲不同区域热量资源的分异[1],为了进一步了解沙漠增温效应对绿洲不同区域作物的影响,本文通过在准噶尔盆地沙漠区、距沙漠20 km、70 km区域进行试验,从棉花生理生态的角度分析了准噶尔盆地不同区域的农田小气候、棉花净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)的差异。结果表明:(1)准噶尔盆地三个区域之间的光合作用有效辐射差异不大;(2)不同区域的大气温度均呈单峰曲线,距沙漠越近的区域温度越高;(3)不同区域的相对湿度都呈现不断下降的趋势;(4)影响区域间Pn、Tr差异的主要因素是气温的差异。     

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究

为研究干旱半干旱区蒸散发量,以新疆为研究区域,基于地表能量平衡,依据地表温度与反照率关系确定蒸发比,利用MODIS影像遥感估算新疆地区的蒸散发量。通过野外验证,模拟蒸散量与涡度相关仪野外观测量一致,平均误差在0.40mm/d。在干旱区,蒸散发量与降水的相关性在82%,与气温的相关性分别为46%。通过模型反演,2005年研究区在空间上以裸土蒸发为主,蒸发量在0-2mm/d之间,主要在塔里木盆地、准噶尔盆地和吐鲁番盆地,而蒸散发量较高地区主要为天山山脉下垫面为林地草地和平原绿洲农田区域,蒸散发量最大达6mm/d。     

近25 a关中地区土地利用及其景观格局变化

近25 a来,受自然环境和人类活动的影响,陕西省关中地区土地利用及景观格局发生了明显变化。以陕西省1990—2015年4期30 m栅格土地利用数据为基础,利用GIS技术和景观生态学方法,对研究区土地利用和景观格局时空变化特征及其驱动力进行分析。结果表明:(1)研究区土地利用类型以耕地、林地和草地为主,其中耕地面积最大,1990、2000、2010、2015年分别占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%;(2)研究期内,耕地、草地面积持续减少,其中耕地减少面积较大,减少了12.79×104hm~2,林地、水域、城乡工矿居民用地面积均呈增加趋势,城乡工矿居民用地面积增加了14.94×104hm~2,增加幅度69.88%,未利用土地减少0.58×104hm~2,减少幅度38.16%;(3)由于人类活动干预,研究区土地利用类型相互转化频繁,主要表现为耕地转为城乡工矿居民用地、草地和林地,草地去向和来源主要为耕地和林地,林地去向和来源主要为耕地和草地等;(4)研究区景观形状指数、香农多样性指数和均匀度指数分别从204.693 4、1.774 6、0.574 1上升到211.805 5、1.851 8、0.599 1,表明景观破碎化程度升高,异质性增加;(5)研究区土地利用景观格局变化的驱动因素是社会经济发展及区域政策和农业生产。     

新疆渭干河—库车河三角洲绿洲土地利用时空变化特征分析

基于GIS平台,以新疆各县市统计资料及Landsat TM影像解译得到的3期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对渭干河-库车河三角洲绿洲1996～2004年土地利用数量、类型及其变化进行了分析.分析得出,前后2个4年间,渭干河-库车河三角洲绿洲耕地为先增加后减少,园地和林地则是先减少后增加.在8年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地、园地、林地、水域及建设用地面积增加,草地和未利用土地面积减少.8年尺度渭干河-库车河三角洲绿洲综合土地利用动态度为0.61.前4年综合土地利用动态度为0.55,耕地及建设用地的年变化率较大,园地和林地的年变化率较低.后4年渭干河-库车河三角洲绿洲综合土地利用动态度为0.38,园地与耕地的年变化率较大,水域和未利用土地的变化率较低,前4年变化程度比后4年明显.最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出渭干河-库车河三角洲绿洲土地利用变化存在明显的区域差异.政策变动、经济发展、城市化水平、市场需求和人口增长是渭干河-库车河三角洲绿洲土地利用变化的主要原因.     

新疆和田吉亚乡新开垦地防护林小气候空间差异

2011年6月13日至8月3日通过对吉亚乡新开垦地防护林内外4种立地类型下的风速、温度、大气相对湿度(RH)、太阳辐射能和光合有效辐射(PAR)的日变化差异分析,比较了晴天和扬沙天气对4个下垫面不同气象要素的影响差异,运用野外观测、相关统计等方法,对其小气候要素空间差异进行了对比分析。结果表明:与流沙地相比,杨树林、沙拐枣林和柽柳林内1 m高处的日平均风速减小了76.43%、95.85%和78.74%;在0.5 m高处,分别下降了78.07%、97.80%和93.82%。新疆杨、沙拐枣和柽柳防护林植被覆盖度分别为12%、80%和40%,说明植被的覆盖率越高,防风阻沙效益越好,越接近地表,风速越小。与流沙地相比较,杨树林、沙拐枣林和柽柳林内的气温分别下降了0.93℃、1.31℃和0.82℃,RH分别增加了18.96%、23.34%和14.78%,说明夏季植被具有降温增湿作用。太阳辐射能和光合有效辐射的变化趋势大致相同,日平均太阳辐射能在流沙地表现为最大,日平均PAR值在沙拐枣林内表现为最大,在杨树林中的值都表现为最小。晴天和扬沙天气下的气温趋势大致相同。晴天上午大气相对湿度变化大,扬沙天气下从日出开始,大气相对湿度逐渐减小。在夏季,对防护林的树种、高度、植物的盖度、疏透度和防护林前后观测距离不同,均会引起新开垦地防护林小气候的空间差异。     

城市土地利用效益与城市化耦合协调发展研究——以武威市凉州区为例

土地利用效益和城市化的耦合关系对于土地紧缺的干旱区内陆河流域绿洲城市的发展至关重要。以武威市凉州区为例,利用耦合协调度模型、灰色关联分析模型等分析其城市土地利用效益与城市化耦合协调发展关系。结果表明:2002—2012年,武威市凉州区土地利用的社会效益、经济效益和生态效益以及人口城市化、经济城市化、社会城市化、空间城市化和生活方式城市化指数均呈现明显的增加趋势。研究区土地利用效益值、城市化指数以及城市土地利用效益和城市化的综合评价指数呈现出线性递增的特征,且土地利用效益值增长速率快于城市化指数。土地利用效益和城市化的耦合协调系数从0.273 6提高至0.907 0,耦合协调状态由中度失调逐渐转为优质协调,耦合协调阶段可分为失调衰退—过渡—协调发展3个时期。城市土地利用效益和城市化发展之间存在相互驱动关系,即土地利用的经济效益对城市化产生的驱动影响较显著,城市化则主要从社会(人口)因素和经济因素两方面对土地利用效益产生驱动影响。研究结果对石羊河流域绿洲城市乃至干旱区绿洲城市的发展有一定的借鉴意义。     

新疆和田吉亚乡新开垦地防护林小气候空间差异北大核心CSCD

2011年6月13日至8月3日通过对吉亚乡新开垦地防护林内外4种立地类型下的风速、温度、大气相对湿度（RH）、太阳辐射能和光合有效辐射（PAR）的日变化差异分析,比较了晴天和扬沙天气对4个下垫面不同气象要素的影响差异,运用野外观测、相关统计等方法,对其小气候要素空间差异进行了对比分析。结果表明：与流沙地相比,杨树林、沙拐枣林和柽柳林内1 m高处的日平均风速减小了76.43%、95.85%和78.74%;在0.5 m高处,分别下降了78.07%、97.80%和93.82%。新疆杨、沙拐枣和柽柳防护林植被覆盖度分别为12%、80%和40%,说明植被的覆盖率越高,防风阻沙效益越好,越接近地表,风速越小。与流沙地相比较,杨树林、沙拐枣林和柽柳林内的气温分别下降了0.93℃、1.31℃和0.82℃,RH分别增加了18.96%、23.34%和14.78%,说明夏季植被具有降温增湿作用。太阳辐射能和光合有效辐射的变化趋势大致相同,日平均太阳辐射能在流沙地表现为最大,日平均PAR值在沙拐枣林内表现为最大,在杨树林中的值都表现为最小。晴天和扬沙天气下的气温趋势大致相同。晴天上午大气相对湿度变化大,扬沙天气下从日出开始,大气相对湿度逐渐减小。在夏季,对防护林的树种、高度、植物的盖度、疏透度和防护林前后观测距离不同,均会引起新开垦地防护林小气候的空间差异。     

1963-2013a间临泽绿洲时空变化过程研究

利用1963~2013年间14个时期的多源遥感影像提取绿洲信息,从退缩与扩张、区域变化差异及景观格局等方面分析了绿洲的时空变化过程。结果表明:绿洲在波动中显著扩张,50a间面积增加82.12%。绿洲扩张发生于绿洲-荒漠交错带以及内部复杂斑块之间,扩张方式以内部填充和渐进性外围延展为主;退缩则主要发生于绿洲-荒漠交错地带。绿洲变化存在明显的区域差异,不同区域不同时期绿洲的变化程度不同。绿洲景观斑块呈现分散-扩张-融合的动态变化特征,其形状趋于规则,破碎化程度下降,说明人类活动对绿洲景观的影响程度显著增强。     

塔里木盆地2004年春季沙尘暴特征分析

利用逐日的Davis自动气象站和FD12水平能见度仪资料,分析了塔里木盆地2004年春季系统性沙尘暴和局地性沙尘暴的环流形势、气象要素及能见度变化特征.结果表明:(1)前期气温持续上升和特殊的地理环境以及下垫面条件为沙尘暴爆发提供了条件;(2)低压槽前暖平流提供了热力条件,低压槽前正涡度平流提供了动力条件;(3)下层锋区的加强是形成沙尘暴的动力因子,不稳定的大气层结是重要的局地热力因子,也是形成沙尘暴天气的内在动力;(4)系统性沙尘暴能见度变化趋势复杂;局地性沙尘暴能见度变化走向分明,器测值约为目测值2倍;(5)系统性沙尘暴持续时间长、强度大、各气象要素变幅很大;局地性沙尘暴持续时间短,各气象要素在短时间内有剧烈变化.     

塔里木河上游典型绿洲地表热环境遥感研究

利用两期TM数据对塔里木河上游典型绿洲的地表温度进行反演,并查询实时陆面地表温度进行了对比检验,其差值均在1.5℃以内。在此基础上,分析了不同时期塔里木河上游典型绿洲的温度时空变化,结果表明:(1)2007～2011年,下垫面温度主要集中在18～51℃,其中,水体温度在18～24℃(低温区),耕地地表温度在24～29℃(中温区),林地地表温度在29～36℃(偏高温区),绿洲周边的裸地地表温度在36～42℃(高温区),远离绿洲的荒漠地带地表温度在42～51℃(极高温区);(2)2007～2011年,水体地表温度平均增高0～4℃,植被地表温度平均增高0～12℃,绿洲周边的裸地地表温度平均增高0～7℃,远离绿洲的荒漠地带地表温度平均增高0～9℃。其中林地对温度的变化影响较大。总之,地表温度呈现沿中心逐渐向四周增高的分布规律,表现出明显的"冷岛效应"。此研究对进一步理解塔里木河上游绿洲土壤-植被-大气系统能量交换状况以及我国西北干旱、半干旱区域地表热量分布差异特征具有重要的意义。     

绿洲-荒漠过渡带蒸散与主要环境因子关系分析

以实测气象资料为基础,通过波文比能量平衡法对芨芨草地蒸散量进行计算,分析了不同天气条件对蒸散与主要环境因子之间相互关系的影响,建立了适合新疆天山北麓绿洲-荒漠过渡带的蒸散预测模型。结果表明:1)影响过渡带蒸散的四大主要环境因子依次是净辐射(Rn)、土壤热通量(G)、气温(T气)、相对湿度(RH)。2)不同天气条件下各主要环境因子及蒸散日变化曲线特征差异显著。晴天蒸散曲线呈"单峰型",阴天表现为"多峰型",而雨天显示为"偏峰型"。平均情况下基本与晴天一致。3)除Rn外,其它主要因子与蒸散线性拟合度均表现为雨天最大,晴天、平均次之,阴天最差。4)适合不同天气条件下的蒸散预测模型表明:除阴天外,热量是影响干旱区绿洲-荒漠过渡带蒸散的主导因素。     

西北干旱区景观要素镶嵌结构的分形研究——以黑河流域为例

以黑河流域为区域背景，运用分形理论，定量化地研究西北干旱区景观镶嵌结构的复杂性与稳定性。研究结果表明：（1）各景观要素，按照镶嵌结构的复杂性程度（分维值D）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞中山草原＞高山草甸＞草原化荒漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪＞平沙地沙漠＞固定沙丘沙漠＞低平滩地盐漠＞人工绿洲＞荒漠草原＞居民点（城市）＞荒漠戈壁＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸沼泽＞半固定沙丘沙漠＞流动沙丘沙漠＞丘陵山地荒漠＞高山灌丛草甸＞中山灌丛草原＞中山草甸草原。（2）各景观要素，按照镶嵌结构的稳定性程度（SK）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞中山草甸草原＞中山灌丛草原＞高山灌丛草甸＞丘陵山地荒漠＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞流动沙丘沙漠＞半固定沙丘沙漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞高山草甸沼泽＞中山草原＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸＞荒漠戈壁＞居民点（城市）＞荒漠草原＞草原化荒漠＞人工绿洲＞低平滩地盐漠＞固定沙丘沙漠＞平沙地沙漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪。（3）在各景观要素的镶嵌结构中，高山草原是最复杂，同时也是最稳定的；自然绿洲的复杂性和稳定性都大于人工绿洲。镶嵌结构最为简单的是中山草甸草原。最不稳定的景观要素，恰恰就是维系绿洲生存的关键－冰川和永久性积雪。（4）在沙漠和荒漠化景观中，固定沙丘和平沙地沙漠的复杂性虽然高于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀及壁及荒漠草原，但是其稳定性却低于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀戈壁、荒漠草原及草原化荒漠。这就是说，固定沙丘并不稳定。（5）在草原景观中，荒漠草原的稳定性最差。     

策勒不同下垫面风速廓线时空差异研究

通过对新疆策勒4个下垫面10m高风速廓线及粗糙度、摩阻风速等分析,探讨不同时空条件下植被和地形对风场的影响。结果表明:在中性层结下,从流沙前沿到半固定沙地、固定沙地扬沙天气风速廓线斜率依次降低,风速较大时基本符合对数关系,其拟合程度依次是半固定沙地﹥固定沙地﹥流沙地,绿洲内部2m以上高度的风速较大时与高度基本符合对数关系。春季沙尘暴期间风速较小时半固定沙地0-10m高及绿洲内部2m以上高度风速与高度变化接近对数关系,当夏季沙尘暴风速较大时,4个下垫面不同高度风速与高度之间都不呈现对数关系。随着地表植被覆盖度的增加,粗糙度和摩阻风速也迅速增加,绿洲内部夏季沙尘暴天气近地表粗糙度比春季地表粗糙度增加较为显著。     

和田河流域生态保护红线划定初探

生态保护红线的划定对保障干旱区内陆河流域可持续发展具有重要意义,以探讨适宜于该区域的生态保护红线划定方案为目标,选取和田河流域为研究区,在分析该区天然植被分布特征的基础上将其划分为两个不同等级的生态保护红线区,同时采用潜水蒸发法及基流比例法计算从而划定了该区天然植被生态需水红线,生态流量保护红线及地下水保护红线。结果表明:(1)流域天然植被被划分为重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区;(2)下游重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区主要分布在距河道5~8 km和8~15 km范围内;(3)天然植被生态需水红线为8.85×10~8m~3;(4)在丰、平、枯水年,生态流量保护红线分别为13.79×10~8m~3、12.14×10~8m~3、10.68×10~8m~3;(5)天然和人工绿洲区地下水位红线分别为2.0~4.0 m和2.0~2.5 m,地下水开采量红线为6.07×10~8m~3。本研究不仅为和田河流域"社会—经济—生态"协调发展提供科学指导,也为干旱区相似流域生态保护红线划定提供借鉴。     

中国西北东部电线积冰气候特征及分区

选取有观测以来至2010年的电线积冰资料及1961-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度及风速资料,对西北东部电线积冰的气候特征以及积冰发生时的天气条件进行分析,探讨积冰形成时的气象要素配置,指出西北东部电线积冰的气候分区。结果表明：① 10月至次年4月为西北东部电线积冰期;积冰类型主要为雾凇和雨凇,其中北部大部地区及陕西西安以雾凇为主,西南部以雨凇为主。② 1 000 m以下地区一般日平均气温在-5～4 ℃,日最低气温在-10～0 ℃,相对湿度在70%以上,风速在0～1 m•s^-1;1 000～2 000 m地区一般日平均气温在-15～4 ℃,日最低气温在-15～0 ℃,相对湿度在70%以上,风速在0～4 m•s^-1;2 000 m以上地区一般日平均气温在-15～0 ℃,日最低气温在-15～-5 ℃,相对湿度在60%以上,风速在0～8 m•s^-1时,最易出现电线积冰现象。③ 从气候角度分析,西北东部电线积冰呈西多东少,山区多于平原的分布格局,海拔较高的西南部及东南部是积冰潜在高发区,西北部、中部及东南部华山周边地区是次高发区,东部大部地区是低发区,并且积冰高发区也是持续冰灾的高发区。