滨海滩涂地区降水变化的多尺度周期特征分析与趋势预测

利用1953-2011年共59a的长序列降水资料,采用Morlet小波和Mexican Hat小波变换,分析滨海滩涂地区东台市年降水量及各季节降水量的多尺度周期振荡特征和演变趋势。两种小波分析的综合比较表明,Morlet小波在揭示滨海降水序列周期细节特征和提升主周期特征的显著性水平方面更具优势。研究结果表明,滨海滩涂地区降水量变化以年代际尺度为主周期,其中夏季降水与年降水周期均具24a、16a和9a的第一、二、三主周期,春、秋和冬季降水主周期则分别为16a、23a和17a;研究区降水量在年代际尺度上的周期特征与江淮地区降水量的整体特征一致,但是滨海地区地理位置的特殊性使其降水量在年际尺度上的周期振荡显著水平较低;根据研究区降水量在年代际尺度主周期上的振荡特征,预测研究区未来8~12a的年降水和夏季降水,未来8a的春、冬季降水,未来11~12a的秋季降水均可能呈整体偏少趋势。研究结果可拓展小波分析的适用机制理论研究领域,对滩涂围垦和气候变化背景下的滨海地区气候变化研究以及农业稳定发展提供理论依据。     

渭干河上游流域近60年的入库水沙变化特征及趋势分析

研究干旱半干旱地区多沙河流的水沙特性及趋势,对流域内水沙调控、水沙预测具有重要意义。基于宏观(微观)的角度来详细研究干旱半干旱地区多沙河流的水沙特性及趋势,以期为流域内水沙调控、水沙预测提供理论帮助。应用累积距平法、ITA法和ITA-CB法计算克孜尔水库入库流量、入库输沙率,并分别从年内、年际、年代际3个尺度系统地分析流量、输沙率的变化特征与趋势。结果表明：(1)年内水沙分布特征高度相似,二者的最高值均分布在7月,其最低值分别分布在3月和1月,年际尺度上波动性强且差异明显;(2)年度入库流量呈现上升趋势且有增加倾向,夏季表现为上升趋势且存在减弱倾向,其中高值区升高趋势减弱,需要注意干旱的极端气候;(3)年度输沙率呈上升趋势,季度尺度下的趋势特征均表现为下降趋势,其中夏秋两季下降趋势有减弱倾向,冬季出现增强倾向。与传统分析方法相比,ITA与ITA-CB方法能够有效识别出序列内部间存在的微观趋势,有助于详细分析区域水沙的变化特征。     

玛纳斯河流域近14年多尺度粒度变化对土地利用景观格局的影响

以2000年、2014年玛纳斯河流域30 m空间分辨率的遥感影像为基础数据源,借助GIS和ENVI软件,制作玛纳斯河流域土地利用覆被图,选取景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨了玛纳斯河流域景观格局指数随粒度变化的基本规律,并分析了各景观格局指数间的相关性。结果表明:100~3 000 m粒度范围内,流域景观格局指数的“临界粒度”“粗粒化”现象明显,总体而言,在400~800 m,2 000~3 000 m分辨率下玛纳斯河流域的景观格局指数的“临界粒度”为400 m和2 000 m,适宜计算的粒度范围为400~2 000 m,所以在利用遥感影像对玛纳斯河流域景观进行分析研究时,需进行一定的粒度转换及注意粒度的影响。玛纳斯河流域景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,分维数随粒度的增大呈逐渐下降趋势,表明景观类型边界趋于简单化。相关性分析定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,可为玛河流域景观格局变化研究提供参考。2000年、2014年间玛河流域景观多样性由复杂逐渐变为简单,多样性指数逐步减小。     

河北省低平原区近16年来农田施肥量、作物产量和养分效率的变化特征

为阐明近16年来河北省低平原区农田养分管理措施对作物产量和养分效率的影响,提高农田养分管理技术水平,对1998~2014年在河北省开展的6个土壤肥力定位监测试验进行了统计分析。结果发现,河北省低平原区小麦氮、磷、钾肥施用量一直维持在较高的水平,年平均施用量分别为315.2、199.5和173.2 kg/hm~2。玉米施肥量逐年增加,2014年氮、磷、钾施用量分别为247.0、69.8和128.5 kg/hm~2。小麦、玉米施肥区产量分别较1998年提升了40.7%和72.4%,小麦无肥区没有明显增产,玉米无肥区产量提高了36.1%。施肥量增加对小麦产量没有明显的影响,但对玉米产量增加有显著的促进作用,其中氮素是影响玉米产量的最主要因素。小麦的氮肥偏生产力和农学效率因施肥量较高在过去16年间没有明显的变化,而玉米则随时间和施肥量的增加呈下降趋势。土壤基础地力对小麦、玉米产量的贡献率呈逐年下降的趋势。     

成都平原近40年来表层土壤全磷变化及其与农地利用方式转变的关系

[目的]掌握农地土壤全磷含量变化特征及其影响因素有助于合理制定田间磷肥管理措施和科学防控面源污染.[方法]基于1980s第二次土壤普查时获得的160个样点数据和2016～2017年采集分析获得的175个样点数据,采用一般统计和方差分析探讨了近40年来成都平原农地表层(0～20cm)土壤全磷(P)含量变化特征及其与农利用...     

香溪河流域近60年来降雨量变化趋势及突变分析

为研究香溪河流域多年降雨特征,以流域1952—2011年10个雨量站日降雨资料为基础,得到流域面雨量序列。分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、M-K突变检验、Sen’s斜率估计和小波分析等方法,对流域60 a来降水量的年、季变化趋势和突变进行了检验。结果表明:香溪河流域年降水量以0.66 mm/a速率减少;春、秋季节降水量呈下降趋势,下降速率分别为0.33,0.81 mm/a,冬季降水量轻微下降趋势,夏季降水量呈上升趋势,速率为0.5 mm/a;年均和四季变化均未通过5%的显著性检验。研究时段内,年降水量发生了三次突变,分别在1954年,1989年,2006年。夏季降雨突变发生时间与年突变发生时间一致;春、秋、冬三季降雨在60 a内发生突变的时间分散、多变。     

开都河流域气候变化特征及其对径流的影响简

采用Mann-Kendall趋势及突变检验、R/S的Hurst指数以及线性回归、滑动平均等方法,分析开都河流域1960-2010年的气温、降水及径流量指标,揭示该流域气候变化及径流响应的特征和长期趋势.结果表明,开都河流域近50年的气温、降水及径流量均呈显著增加趋势,增长率分别为0.027℃/a、0.863 mm/a和0.625 m3/a,其相应的突变年份分别为1993、1986和1996年.流域内山区既是气温增温最大的地区,也是降水增加最显著的地区.在气候变暖背景下,山区年均温及春、夏、秋3季升温比绿洲区的响应更为显著,但在绿洲区冬季升温则更为显著;山区降水量增加趋势较绿洲区显著.在过去50年,开都河径流突变前后多年平均径流量增加了9.96亿m3,对该流域工农业发展、生活以及生态可持续发展产生了很大的影响.     

1951-2016年长江荆南三口地区旱涝演变与急转特征分析

根据荆南三口地区22个气象站点1951—2016年月降水资料,采用标准化降水指数（SPI）及夏季长周期旱涝急转指数（LDFAI）,辅以EOF分析、小波分析、M-K检验等相关分析方法,分析荆南三口地区66年旱涝的变化特征。结果表明：（1）旱涝年际变化较大,20世纪50年代前涝后旱、60—70年代整体干旱、80年代旱涝交替、90年代洪涝、21世纪前涝后旱,且四季均可发生旱涝事件。（2）空间尺度可分为3个区域类型,东南部（湿润区）、中部（降水均匀区）、西北部（偏干区）,且季节空间分布上存在较大差异,西北部的五峰、宜昌、荆州等地四季干旱较多,中部的安乡、南县、华容等地四季洪涝较多。（3）年与四季多以5年、10年周期为主,并具有30~35年的长周期。（4）旱涝急转指数在1981年和2015年发生显著变化,而旱涝强度在1972年和2014年发生显著突变。（5）宜昌、石门、澧县等夏季多为旱转涝;五峰、宁乡、安乡、华容、常德等地夏季多为涝转旱。     

贵州省境内长江流域不同水系气候变化特征对比研究

[目的]分析57a来贵州境内长江流域气温与降水变化规律,为贵州喀斯特地区环境演化提供科学支撑,同时也为区域适应和减缓气候变化提供对策。[方法]基于1960—2016年贵州省境内长江流域的12个气象站点的月平均气温和降水数据,运用累计距平、5a滑动平均、Mann-Kendall突变检验和回归分析等方法,对流域气候特征及动态进行了分析。[结果]流域总体上气温呈升高趋势,升温率为0.14℃/10a,降水量波动中有小幅下降趋势,降幅为12.94mm/10a;气温在1997年发生一次突变,突变前后温度变化差异较大,而降水量无明显突变;气温和降水主要受经度、海拔影响而表现东西分布的显著差异;在各水系,气温升温趋势占主导地位,降水量呈M形波动且有小幅下降趋势;相关性分析表明降水量随着气温的升高而减少,尤其乌江水系降水量的变化对气温的敏感性较高。[结论]总体而言,该流域与整个贵州省乃至西南地区气候变化趋势相吻合,朝着暖干化的方向发展,为遏制这一趋势应提高植被覆盖率,改善区域小气候。     

引江济汉工程对汉江中下游生态环境影响

引江济汉工程作为南水北调的配套工程,将在改善汉江中下游生态环境方面发挥不可忽视的作用.基于河流水质模型及河流综合水质生态模型,从水文、水质、鱼类、藻类及血吸虫病传播等方面,论述了引江济汉工程的实施对汉江中下游生态环境的影响.研究结果表明:引江济汉工程在一定程度上提高了汉江中下游的水位和流量,降低了汉江中下游水体的污染物(COD)浓度,能够在一定程度上控制“水华”现象,改善鱼类的生存空间,但同时也存在造成血吸虫病传播的潜在风险.     

基于R/S分析和Mann-Kendall检验的定西市气温降水变化特征

黄土丘陵区生态脆弱、环境恶劣,对气候变化的响应复杂而敏感。研究以地处黄土丘陵区西南缘的定西市为研究对象,采用线性方程、5 a滑动平均、Mann-Kendall突变检验、R／S分析等方法,基于逐日气象数据,以此分析定西市1960—2004年间气温和降水的动态变化,以期为该地区合理开展农业生产和植被恢复提供依据。结果表明:（1）温度方面,45 a来,定西市气温呈上升趋势,其Hurst指数H > 0.5,表明在之后的一定时段内气温将持续上升,1994年为定西市气温突变开始的时间;同时,升温速率表现出明显的季节性差异;定西市极端气候变化显著,最大增温趋势出现在冬季,暖冬现象较为明显。（2）降水方面,1960年以来定西市降水量呈下降趋势,且以夏秋季下降为主,降水量变化无明显的突变现象,其Hurst指数H < 0.5,说明未来将呈现反持续性趋势。定西市未来气候将由暖干型向暖湿型转变。     

生物炭的10年土壤培肥效应

大量短期的室内试验和田间试验研究表明,施用生物炭可以增加土壤碳固定,提升土壤肥力和作物产量,然而关于生物炭的长期土壤肥力效应尚不明确。为此,依托持续10年的生物炭的田间定位试验[4个处理:对照(CK)、生物炭4. 5 t·hm-2·年-1(B4. 5)、生物炭9 t·hm-2·年-1(B9. 0)、秸秆还田(SR)],研究了长期施用生物炭对土壤肥力状况的影响。结果显示,与对照相比,长期施用生物炭和秸秆还田对土壤p H值没有显著影响,但容重降低了2. 2%～8. 2%,施用生物炭的土壤电导率降低了1. 5%～7. 8%,而秸秆还田处理土壤电导率提高了4. 7%～13. 4%。施炭和秸秆还田使土壤有机质(SOM)含量增加57. 7%～123. 1%,总氮含量提高11. 3%～21. 9%,总磷没有显著性变化。不同处理土壤NH+4-N含量的差异不显著,而施用生物炭和秸秆还田土壤NO-3-N含量增加3. 8%～67. 1%,且高炭处理的效果显著。土壤有效磷含量显著降低了23. 1%～42. 0%,速效钾含量上升了2. 0%～23. 1%。总体而言,长期施用生物炭提升了土壤肥力,尤其是对土壤有机质的提升有显著的效果。     

黑龙江省近50年降水变化趋势及空间分布特征

依据黑龙江省呼玛、孙吴、齐齐哈尔、富锦、安达、哈尔滨、鸡西和牡丹江8个气象站1960—2012年的降水资料,运用线性回归、Mann-Kendall秩相关检验法和GIS空间插值等方法,分析该区近50多年来降水变化趋势和空间分布特征。结果表明:1)黑龙江省年代际降水表现为2降1升或2升1降30 a左右的周期,且从2012年开始转为多水期;2)除齐齐哈尔、呼玛站和安达站外,多年平均降水量在500 mm以上,降水集中在夏季,约占全年的64%,所有站点多年平均月降水量均呈现单峰曲线变化;3)仅孙吴和鸡西站年降水量呈显著减少趋势;4)多年降水空间分布以孙吴站和牡丹江为中心向周围递减,春季空间分布与多年降水空间分布较为一致;5)黑龙江省南部和北部年降水量均发生2次突变,分别为20世纪80年代初中期和21世纪初期,东、西部不存在明显的突变。研究结果可为该区的降水研究、水资源配置和生产实践等提供参考。