基于遥感数据的于田绿洲土壤湿度时空变化及其影响因素分析

以典型干旱区新疆于田县绿洲为研究区,利用相关分析和非线性回归分析方法,研究了不同季节和深度的土壤湿度时空变化的影响因素。研究结果表明,对于研究区表层1m深度土壤,各个土层的土壤湿度存在着显著且强烈的相关关系,不同深度土层的土壤湿度空间变异程度不同,表层土壤湿度的空间变异程度较大。地下水位和土壤蒸散发量是研究区土壤湿度时空变化的主要控制因素,不同季节,地下水位和土壤蒸散发量对不同深度土壤湿度空间变化的影响力和影响深度不同,春季和夏季,都是地下水位大于土壤蒸散发量的影响力,土壤蒸散发量的影响深度在春季达到60-80cm,在夏季达到100cm。海拔高度和土壤温度对土壤湿度的空间变异有微弱的影响。在对土壤湿度时空变化具有显著影响的因素中,除土壤温度外,其它因素对土壤湿度时空变化的影响呈非线性关系。     

近55年来河西地区干旱时空演变特征及其与ENSO事件的关系

根据河西地区14个气象站点1961-2015年的逐月气象观测资料，基于SPEI指数采用Mann-Kendall趋势检验法、反距离加权插值(IDW)等方法分析了近55年来河西地区年代际、四季干旱及空间变化特征，并探讨了ENSO 事件与该区干旱的关系。结果表明：在年代际变化上，自20世纪90年代以来河西地区干旱次数增多、干旱程度加重。季节时间变化上，河西地区春、夏、秋季均呈干旱化趋势，春季干旱化趋势最为突出，夏季次之，冬季略呈变湿趋势。空间变化上，整个河西地区春季均呈干旱化趋势，而且大部分地区的春旱趋势极为显著，其中春旱趋势最显著的地方是金塔；冬季整个研究区趋于湿润化。各季节干旱高频区分别集中在：春季在金塔、民勤地区，夏季在河西西北部，秋季在河西中东部及西部的安西—玉门一线，冬季在101°E以西的河西地区。河西地区秋季SPEI与SSTA指数的相关性最为显著，春季次之，夏季最弱。ENSO事件发生强度与河西地区SPEI影响因子的多项式拟合关系表明，ENSO事件强度对温度的影响高于降水；其中在ENSO暖事件(厄尔尼诺事件)发生年份，气温有明显的上升趋势；在ENSO冷事件(拉尼娜事件)发生年份，少数年份降水有所增加，对气温的影响较弱。     

黄土高原农田土壤湿度演变及其与气候变化的响应关系

利用黄土高原及其周边区域91个气象站1961—2010年间年、月气象数据和4个农业气象观测站19 a(1981—1999年)的土壤湿度和20 a(1992—2011年)的土壤相对湿度资料,分析了该地区代表站点农田土壤湿度和主要气象要素的年、月变化以及土壤湿度对气候变化的响应。研究主要利用了线性趋势和相关分析等方法。结果表明:(1)黄土高原近50 a来的降水呈减少趋势,气温呈上升趋势。多年平均年降水量(气温)的地理分布特点是南多(高)北少(低),东多(高)西少(低),由东南向西北递减,受到海拔高度和地形的影响,半干旱区和半湿润区有整体南移的趋势。(2)不同年份气候、环境等条件变化使得西峰、长治、延安、绥德4个站点10~50 cm土壤湿度存在年际间差异。(3)土壤湿度与气温之间存在负反馈关系,与降水之间存在正反馈关系。温度和降水条件的变化是导致黄土高原土壤湿度变化的主要原因。(4)以西峰为例,分析了黄土高原地区水热变化对土壤湿度的影响。就表层土壤而言,各季土壤湿度与本季和前一季度乃至前一年气温均为负相关关系,与降水量呈正相关。就较深层土壤而言,土壤湿度与降水和气温的相关关系因季节而异。从月尺度上看,土壤湿度与气温普遍存在负相关关系,而与降水之间总体响应不明显,但在某些月份两者存在显著相关性。     

50年来靖远县气候变化趋势分析

根据靖远县气象站1951-2004年气温、降水观测资料,运用累积滤波器法和Kendall秩次相关法,对不同时间尺度的气温和降水量变化趋势进行分析.结果表明:靖远县年平均气温呈现显著升高趋势,降水量有微弱增加,但增加趋势很不明显;春季、秋季和冬季气温均呈增加趋势,冬季增温趋势显著,夏季气温有降低趋势;各个季节降水量变化趋势较为复杂,春季和夏季降水量呈微弱增加趋势,而秋季和冬季变化趋势相反;各时段气温和降水量也反映了同样的变化规律.     

石羊河下游物候季节的水热分配及变化特征

基于物候季节,分析了石羊河下游地区1971-2000年各季节的水热分配状况及多年变化特征。结果表明,石羊河下游物候季节的更迭与气候的季节性演变相吻合,稳定通过物候四季的温度界限分别为春季≥2.9℃,夏季≥19.0℃,秋季<19.0℃,冬季≤4.5℃。水热资源最丰富为物候的夏季,其≥0℃的积温和降水分别占全年的55.8%和62.5%。多年来,温度的四季变化和年际变化具有明显的增加趋势,增长幅度依次为冬季>全年>春季>夏季>秋季。年均温的升高以1986年为突变年,而冬季和春季气温的升高分别以1985年和1991为突变年;降水变化的趋势不明显,年降水的波动形态与夏季基本一致,春季则与夏季相反,有春湿夏干或春干夏湿的趋势。     

1978-2010年北京地区不同等级降水空间特征

利用20个气象站1978-2010年逐日降水资料，分析北京地区近33 a降水变化空间分布特征。结果表明：北京地区总降水量的分布与总降水强度关系比与降水日数的关系更为密切。然而，对于不同等级的降水，其降水量与降水日数关系较降水强度的关系更为密切。降水量在不同季节的分布不一致，而降水日数在不同季节的分布有一定的相似性，如在北京的西北部，不论任何季节，降水日数都较其他地区高；西南部和北部地区春季、夏季和秋季降水日数均较高，而冬季则有明显不同。春季和夏季降水强度从东南向西北逐渐减小，秋季降水强度从东北部向西南部逐渐减小，冬季城区及其城区以北地区降水强度较大。从降水量、降水日数和降水强度的变化趋势来看，大多数站点呈下降趋势，降水量与降水强度的变化趋势分布较为一致。     

半干旱区草地土壤动物多样性的季节变化及其与温湿度的关系

在中国科学院奈曼沙漠化研究站附近选择不同程度封育草地为研究样地,通过调查不同季节降雨、温度、土壤温度和水分以及土壤动物特征,分析了土壤动物季节变化及其对降雨和温度的响应特征。结果表明:研究样地共获得土壤动物11目13个类群,螨类和鞘翅目幼虫为优势类群,存在于3个季节中;常见类群随季节变化发生更替。夏季大型土壤动物个体数多,种类丰富,多样性较高,而春季和秋季均较低。中小型土壤动物密度表现为春季>夏季>秋季,Shannon指数和均匀度指数表现为夏季较高,而春季和秋季均较低。相关分析表明,土壤含水量季节变化是影响大型土壤动物群落个体数季节分布的主要因素,而中小型土壤动物个体数、类群数、Shannon指数和均匀度指数与土壤含水量和温度间均无显著相关关系(P>0.05)。说明夏季"雨热同季"对大型土壤动物多样性影响较大,而对中小型土壤动物多样性影响相对较小。     

辽西地区春播期土壤湿度变化特征及气象影响因子分析

利用1981—2011年辽西地区土壤相对湿度、降水和气温资料,对该区土壤湿度和降水变化特征及二者关系进行分析。结果表明：土壤湿度具有明显干化趋势,同期降水不是唯一影响因子;春播期土壤湿度与前秋降水正相关,深层相关系数为0.69,与底墒显著正相关,相关系数最高可达0.84,如此显著的正相关是由于北方特有的封冻雨,秋季降水封冻在土壤里,到第二年春季,气温升高,解冻返浆,土壤变得湿润;5月土壤湿度与同期降水呈正相关,浅 层相关系数为0.67,与气温呈负相关,深层相关系数为-0.58。     

黄河源玛多县退化草地土壤温湿度变化特征

土壤水热状况变化是退化草地土壤的主要特征,对退化草地生态系统具有重要的影响。研究青藏高原退化草地的土壤温湿度变化规律,可以对高原草地在各季节、各时段的土壤温度和湿度变化进行动态预测,同时,对于退化草地的恢复和改善环境具有指导意义。选择青藏高原玛多地区典型退化草地,利用一年的观测数据,计算土壤温度、土壤湿度及土壤热通量的季节变化和年变化特征,分析土壤温度和湿度及热通量之间的相互关系。结果表明：在季节变化上,土壤温度和湿度在夏季均为最大值,土壤温度在各季节的变化趋势较一致,土壤热通量变化幅度比温度和湿度大,日振幅达到102 W•m^-2;在年变化上,土壤湿度在6月出现最大值,12月出现最小值,极值年较差为12.6％。春季和夏季的土壤热通量均大于0 W•m^-2,冬季均小于0 W•m^-2。青藏高原退化草地土壤温湿度及热通量存在明显的季节变化和年变化特征,就土壤湿度而言,夏季是高原的湿润期,春季和秋季为干旱期。青藏高原地区土壤从11月开始冻结,次年4月开始解冻。土壤热通量在春季和夏季均为正值,说明这一时段热量由大气向土壤传递;冬季则相反,热量由土壤向大气传递。整体而言,土壤温度和湿度及土壤热通量之间的关系呈显著正相关。     

新疆三工河流域气候暖湿化特征分析

对三工河流域近40a中山区、近山区、近沙漠区的气温、降水、蒸发资料进行月线性趋势分析，得出流域增温主要在2月和9月。2月增温趋势大于9月。流域春夏季气温多年变化较为稳定。降水增湿在1，2月和夏秋季节，夏秋季节降水增湿趋势大于冬季。整个流域夏季蒸发呈减小趋势，平原区蒸发减小趋势大于中山区。夏季降水增大与蒸发减小有较好的反相关性。流域冬季气候增温增湿显著，夏季增湿作用显著。各地暖湿化在空间和时间上有所差异，中山区相对较弱，平原区较强，近山平原区是气候暖湿化最为显著的地域。     

不同季节强碱土土壤呼吸影响因子分析与模型预测

利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定了春夏秋三季晴朗天气下强碱土土壤呼吸速率、温度(气温和地温)、湿度(空气相对湿度和土壤湿度)数据,分析了它们之间的相关关系,获得不同季节对土壤呼吸影响较大的因子,并建立不同类别的多种回归模型;在精度检验及简单易行原则基础上,得到各季节土壤呼吸预测的最优模型。结果表明:(1)虽然温湿度均是影响不同季节强碱土土壤呼吸的主要因素,但均以温度的影响较大,其中气温是春秋两季土壤呼吸的最大直接影响因子,地温是夏季的最大直接影响因子,而土壤湿度为各季节最大的间接影响因子。(2)春秋季土壤呼吸的最佳预测模型均为10 cm处气温和土壤湿度所建的双因子方程,该方程具有较小的均方根误差(RMSE)(分别为0.159和0.259),且相对分析误差(RPD)2(分别为2.9、2.094),具有非常好的预测能力。夏季土壤呼吸最佳预测模型则为包含10 cm处气温、地温、空气相对湿度和土壤湿度所建的4因子方程,RMSE为0.248,RPD2(为2.406),可用于精确预测。(3)各季节土壤呼吸变化趋势与其影响因子的变化,因春季的完全同步,夏季基本一致,而秋季一致性较差,故春季土壤呼吸最佳预测模型的预测精度最高(92.67%),夏季次之(84.99%),秋季较差(77.23%)。     

新疆达坂城地区52a来气温和降水变化特征分析

根据乌鲁木齐市达坂城气象站（1958—2009）的气温和降水资料,利用线性趋势函数及滑动平均法分析了气温和降水的变化趋势,并用Morlet小波变换对年气温和年降水量进行了小波分析。结果表明：近52a来达坂城地区年平均气温、平均日最高气温、平均日最低气温及春、夏、秋、冬季气温均呈上升趋势,其中90年代以来是气温上升最显著...     

河西走廊东部近50年气候变化特征及区内5站对比分析

利用河西走廊东部武威市五个气象站近50年气温、降水资料,运用统计学的方法,详细分析了当地气温、降水的时空变化特征,并进行了对比分析.结果表明,北部川区气温远大于南部山区,随海拔高度的升高气温逐渐降低;北部川区降水远小于南部山区,随海拔高度的升高降水逐渐增多.各地年平均气温呈上升趋势,20世纪90年代以来升温明显.从平均...     

近50年我国天山山区降水变化区域差异及突变特征

利用天山山区32个气象站点1960-2010年的逐月平均降水数据和DEM数据等,进行了降水量时空变化趋势分析和突变分析。研究结果表明:自上世纪60年代以来研究区降水量持续递增,年均降水倾斜率达9.5mm/10a,1980s后递增趋势明显增强;降水主要集中在春夏两季,春、夏、秋和冬四季的降水倾向率分别为1.6mm/10a、3.7mm/10a、2.1mm/10a、1.8mm/10a,表明季节降水量也呈递增趋势,且以夏季降水增幅最大;年降水量空间分布呈现显著的"两中心",即吐哈盆地"低中心"和伊犁河谷"高中心",二者年降水量相差约450mm;山区各区域的降水亦呈明显的增加趋势,北坡降水倾向率达40-50mm/10a,递增趋势最显著,降水量亦多于其它区域;研究区年降水突变不明显,不同区域的季节降水突变具有一定的时期差异,秋季降水突变发生在上世纪80年代末,其它季节不明显,年降水突变发生在上世纪80年代末期。     

海河流域近50年降水量时空变化特征分析

依据海河流域1960—2010年逐日降水资料,采用泰森多边形方法将各站点的降水量展布到全流域,并采用M-K法计算Kendall倾斜度,分析降水的时空变化特征。结果表明:时间上,海河流域总体降水呈减少趋势,春季降水虽然呈增加趋势,但仍是少雨季节,夏季降水变化趋势缓慢,少雨现象出现的频率相对较小,秋季降水逐渐减少,少雨现象出现的频率与春季相似,冬季出现极端降水情况,降水呈增加趋势,降水等级集中在极度少雨,另外,存在春夏连续少雨、秋冬连续少雨,甚至四季连续少雨的情况;空间上,整个流域年降水量由南向北逐渐减少,春季五台山、天津变化显著,夏季全流域降水量呈增加趋势,且渤海西南地区增加显著,秋季全流域中东部分降水趋势下降显著,冬季全流域降水上升、下降趋势变化均较缓慢。     

天山南坡开都河流域洪水影响要素分析研究

根据开都河流域1958-2007年气象与水文资料,利用Mann-Kendall非参数检验技术对春季和夏季洪峰流量变化趋势进行分析,并在此基础上采用滑动t检验和Mann-Kendall方法对其突变点进行检验,最后应用灰色关联对天山南坡开都河春夏季洪峰流量的影响因素进行了分析。结果表明:1958-2007年期间,开都河春季洪峰流量呈减小的态势,夏季洪峰流量呈增加的态势;春季和夏季洪峰流量发生突变的年份分别为1972、1996年;积雪日起6天积温绝对变化、洪峰日起前6天积温变化是春季洪峰流量的主要影响因素,即积雪日前期温度变化与春季升温程度决定了春季洪峰的强度;而洪峰日起前5天降水量、洪峰前期降水量是夏季洪峰流量的主要影响因素,说明洪峰发生前的土壤含水量与降水量多少决定了夏季洪峰流量的大小。     

西北地区气候异常与前期环流场异常的关系

利用奇异值分解法(SVD)分析了西北地区季节(春、夏、秋)降水、冬季气温异常与前期高空环流异常的关系,结果表明:前期的高空环流异常对西北地区季节降水、冬季气温异常有重要影响,且与各季节降水和冬季气温异常相对应的前期高空环流异常在前期不同阶段各有其特点.前期的高空环流异常对季节降水和冬季气温异常有一定的预测意义.