滇黔桂岩溶区ET时空特征及气候因子驱动

基于滇黔桂岩溶区2000—2014年MOD16 ET产品和同期72个气象站点数据,运用趋势分析法、Hurst指数、偏相关分析法和复相关分析法,探究地表蒸散发时空变化特征及其气候因子驱动。结果表明:(1)年际ET呈不显著增加趋势(p>0.05),距平相对变化率年际差异较大; 年内ET呈单峰变化趋势,7月份达到最大值; 不同生态地理区ET具有差异性。(2)ET多年均值总体呈西北部低、东南部高的空间分布格局; 季节ET均值差异显著,夏季ET最强,冬季最弱。(3)年际ET变化趋势以不显著变化为主,呈增加趋势的区域面积略大于呈减少趋势的区域面积; Hurst指数大于0.5的持续性区域占比91.41%,ET变化趋势以持续性为主导; 不同植被类型ET均值及变化趋势具有差异性。(4)不同生态地理区ET与降水和温度的偏相关系数波动较大,温度对ET的影响大于降水; ET与降水和气温的复相关系数总体呈不显著正相关,复相关系数值在空间上呈西北高、东南低的分布格局; ET受气候因子驱动的地区主要表现为气温驱动。综上,揭示了滇黔桂岩溶区ET时空变化特征,明确了ET变化的主要气候驱动类型。     

1998—2012年中国西南岩溶区植被覆盖时空变化分析

基于1998—2012年长时间序列SPOT-VEGETATION植被指数数据集,采用最大值合成法、变化矢量分析法、一元线性回归变化斜率法和Mann-Kendall非参数检验法对我国西南岩溶区植被覆盖的时空变化进行了分析。结果表明:（1）SPOT-VEGETATION植被指数数据可以较好地在宏观尺度上监测西南岩溶区的植被覆盖状况;（2）1998—2012年,西南岩溶区NDVI年均最大值呈上升趋势,整体上植被覆盖情况得到改善,约71.85%的区域植被覆盖情况得到不同程度的改善,主要集中分布在贵州、云南和广西;局部地区植被覆盖情况恶化,主要分布在四川、云南;基本不变的区域约占总面积的27.62%;（3）近14 a的变化矢量分析结果显示高变化和中变化的区域合计占54.17%,两个7 a相比,1999—2005年的变化大于2006—2012年,前者是后者的1.82倍;（4）变化斜率法和Mann-Kendall非参数检验法对西南岩溶区植被覆盖状况的分析结果基本一致。     

1901-2017年黄土高原地区气候干旱的时空变化

[目的] 分析1901-2017年和1981-2010年两个时间尺度黄土高原地区气候干旱的趋势变化和发生频率，为该区气候干旱应对策略的制定提供科学依据。[方法] 基于高空间分辨率长时间序列的气候数据，计算了黄土高原地区1901-2017年的标准化降水蒸散指数（SPEI），依次分析了该区气候干旱的趋势变化和发生频率。[结果] 1901-2017年，整个黄土高原的气候经历了"湿润-干旱-湿润-干旱"的交替过程，年SPEI变化趋势未达到显著性水平，且无显著突变年份。1981-2010年干旱呈显著加剧趋势的区域分布在黄土高原腹地以及中西部，面积比例为3.43%。1901-2017年干旱呈显著减轻趋势的区域主要分布在东、西部边缘区域，面积比例为1.05%；呈显著加剧趋势的区域分布在西北部，面积比例为4.16%。近30 a，黄土高原中部轻旱、重旱发生频率较高。在历史时期的两个时间段内，黄土高原西北部大部分地区重旱发生频率较低，未有极端干旱发生。[结论] 在黄土高原地区，随着干旱程度的不断加重，干旱频率的空间变异程度逐渐降低；不同等级干旱发生频率具有明显的空间变化特征。     

云南典型非岩溶区和岩溶石漠化区降水特征

为理解岩溶石漠化、气候变化对降水特征的影响,分别以云南典型非岩溶区和岩溶石漠化区各3个站点1959-2017年的逐日降水量数据为基础,采用线性倾向估计和Mann-Kendall非参数检验法,对比分析气候变化与岩溶石漠化协同影响下的降水特征变异规律.结果 表明:1)除了非岩溶区勐腊站降水量有微弱增加趋势外,其余站点均呈现...     

基于地理探测器的西南岩溶槽谷区近20年

植被覆盖度变化及其与驱动因子关系的研究是开展大规模植被恢复效益评估的基础,而目前对西南槽谷地区植被绿化的时空变化模式及其驱动因素的认识并不明晰,不利于进一步生态建设。基于2000—2018年西南槽谷区NDVI、气温、降雨、DEM、土地覆被和人口密度数据,应用线性趋势回归分析和Hurst指数分析等方法以及地理探测器模型,探究了西南槽谷区植被覆盖的时空变化特征和驱动因素,预测未来变化趋势。结果表明：（1）近19年来NDVI范围介于0.79~0.84,总体呈波动上升趋势,岩溶区植被NDVI （0.003 17/a）年增长率显著高于非岩溶区（0.002 60/a）。（2） Hurst指数分析结果表明,西南槽谷区的植被NDVI主要以上升趋势为主,但其中64.31%在未来呈现退化趋势,植被保护形势较为严峻。（3）岩溶区植被NDVI与温度变化之间存在负相关关系（R=-0.040）,而非岩溶区为正相关关系（R=0.013）。残差分析结果表明,人类活动促进89.60%的区域植被NDVI增长。（4）在整个岩溶槽谷地区,土地覆被类型和气温是影响植被NDVI的主要驱动因素,解释率在25%以上,各因子的交互作用明显高于单因子作用。总体来看,人类活动对槽谷区植被恢复具有明显的积极影响。     

1966-2017年贵州省降雨侵蚀力的时空分布特征

[目的] 分析贵州省1966—2017年降雨侵蚀力R值的时空演变规律,为评估该地区降雨对土壤侵蚀的防治、制定水土保持措施及农业生产规划提供参考。[方法] 基于贵州省33个气象站点1966—2017年的日降雨资料,利用克里金插值法、经验正交函数（EOF）方法、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析法等,对贵州省52 a的降雨侵蚀力R值的时空特征进行了分析。[结果] ①EOF分析方法可以较好地解释降水侵蚀力的时空分布特征,其前两个特征向量累计贡献率达52%,揭示了贵州省降雨侵蚀力全局型和东西反向型两种典型的分布模态。分析特征向量所对应的时间系数可得,贵州省的降水侵蚀力主要表现为全省全年偏大、全省全年偏小、东大西小、东小西大4种类型;②贵州省降雨侵蚀力R值年内主要受汛期降雨影响,全省各县市汛期降雨侵蚀力R值均占全年总量的60%以上;③在年际变化上,降雨侵蚀力R值存在多突变的现象,1971—1981年突变频率最为频繁。通过周期检验发现其变化主周期为28 a,次周期分别为12 a和6 a。[结论] 贵州省降雨侵蚀力的时空分布与降雨量的时空分布趋势近似,整体呈现南部大北部小,夏季大冬季小的趋势,在未来几年内降雨侵蚀力R值有上升的趋势。     

1981-2017年山东汛期降水时空分布特征

利用山东省22个基本(准)气象站1981—2017年汛期(6—9月)逐日降水数据,运用降水集中度指数Q,统计分析了山东汛期降水分布的时空变化特征,并分析了有效降水、强降水和极端降水等不同强度降水日数和降水量的分布特征和变化趋势。结果表明:鲁中山区至鲁东南一带汛期Q指数相对较小,降水相对均匀,山东半岛北部沿海和鲁西地区汛期Q指数相对较大,降水相对集中。山东省中西部大部分地区Q指数呈减小趋势,降水量和降水日数多为增加趋势,山东半岛沿海地区Q指数呈增加趋势,降水日数减少,降水呈更为集中的趋势。大部分地区不同强度的降水量和降水日数呈增加趋势,山东半岛沿海地区强降水和极端降水日数增加趋势更为明显,会导致该地区降水更加集中。     

2000-2010年福建省植被覆盖度的时空演变特征

运用趋势分析法及Mann-Kendall趋势检验法对福建省2000-2010年植被覆盖度进行了分析,探究福建省植被覆盖度的时空演变过程.结果表明:(1)福建省植被覆盖度以每年0.003 15的速率增加,但在2005年存在一个明显的波动下降,植被在7月,8月,9月份盖度最大.(2)根据我国植被覆盖度分类标准,福建省以高植被覆盖度为主,2000-2010年低、中植被覆盖度向高植被覆盖度转化15.84％.(3)各市区植被覆盖度变化显著,其中莆田市、宁德市、漳州市变化最为明显.通过各区域的趋势百分比可知,福建省各市区植被覆盖度以增加为主,各市区植被覆盖度增加百分比为:宁德市＞漳州市＞福州市＞泉州市=莆田市=厦门市＞龙岩市＞南平市＞三明市.(4)不同植被类型区植被盖度在年际变化尺度呈现稳步增加的趋势,各植被类型盖度均值介于0.596～0.799,此外植被覆盖度的增加量顺序依次为:湿地＞草地＞农作物＞非植被＞阔叶林=针叶林.     

西南岩溶区NDVI时空变化及其与气候因子的关系

利用1998—2012年SPOT NDVI数据和气象站点的温度和降水数据,采用趋势分析和相关分析法,研究了我国西南岩溶区NDVI时空变化特征,并分析了NDVI与气候因子的关系。结果表明:(1)近15年来,西南岩溶区NDVI变化整体呈显著增加趋势,增速为0.052/10a,9月份NDVI达到最大值,2月份降到最小值;NDVI增加的区域占97.13%,其中显著增加(p0.05)的区域占17.60%,减少区域占2.87%,显著减少(p0.05)占0.35%。(2)从年际变化来看,NDVI与温度和降水量的相关系数各异,其中42.75%的地区NDVI与温度呈正相关,57.25%区域呈负相关;20.15%的地区NDVI与降水量呈正相关,而79.85%区域呈负相关,说明温度对研究区植被生长的影响大于降水量。(3)从年内变化来看,NDVI与当月温度和降水量的相关系数高于年际,91.62%的NDVI与当月温度呈正相关性,其中显著正相关(p0.05)约占75.94%;94.29%的NDVI与当月降水量呈正相关,其中显著正相关(p0.05)约占51.05%;表明水热因子的季节变化对植被生长影响更大。NDVI受前1个月温度和前2个月降水量的影响最显著,表现出明显的滞后效应。     

1956-2017年黄河干流径流量时空变化新特征

河川径流是组成水资源的重要部分,同时也是区域水资源开发利用的基础。为了探究整个黄河流域径流量时空变化新特征,基于黄河干流9个主要控制水文站（唐乃亥、兰州、河口镇、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站）的实测径流量资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt突变检验和距平累积等方法,研究了1956-2017年黄河干流径流量时空变化规律。结果表明:黄河上、中、下游年径流量整体呈逐年减少趋势,区间年径流量减少的倾向率分别为-20.16亿m³/10 a,-30.23亿m³/10 a,-16.98亿m³/10 a。上、中、下游年径流量发生突变的临界年份分别为1986年、1990年（1968年）、1976年（2002年和2010年）。黄河干流径流量大致经历了丰水期、平水期和枯水期3个阶段的变化。上游唐乃亥站的年均径流量无长期变化趋势,而其余水文站的年径流量均呈现显著下降趋势,下降幅度基本沿程增加。年径流量临界年份除了唐乃亥站,其余站点主要集中在1985年、1990年。黄河干流9个主要控制站不同年代平均径流量沿程分布特征基本一致,表现为先增加至花园口站达到最大值随后下降趋势,且代际间表现为逐阶段波动下降趋势。     

增暖背景下华北平原极端降水事件时空变化特征

利用1961-2010年华北平原53个气象站的逐日降水资料,采用百分位值法定义极端降水事件的阈值,统计极端降水事件的降水量、频次和强度,重点分析华北平原近50 a极端降水事件时空变化特征.结果表明:(1)在气候暖化背景下,近50 a华北平原极端降水事件整体呈现下降趋势;(2)在空间格局上,极端总降水量、发生频率和强度空间格局具有一致性;(3)华北平原极端降水呈现下降趋势的区域主要分布于河北省及山东省东南沿海一带,而河南省大部呈上升趋势;(4)从时间上看各指标均呈波动变化,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,且90年代中后期波动变化剧烈,并开始呈现上升趋势.除极端降水强度外,极端总降水量及频次均发生了突变,时间在1965年左右.     

1961-2017年贵州降水时空变化特征

为研究贵州地区降水的时空演变规律,根据贵州省84个气象站1961-2017年的降水量资料,利用EOF和REOF方法、Mann-Kendall检验、Cramer法、YAMAMOTO法和滑动t检验及Morlet小波分析法,对贵州地区57年来降水的空间分布、时间系数变化特征和时间序列的趋势性、突变性及周期性进行了分析。结果表明:EOF方法可以很好地解释降水场的时空分布特征,前2个特征向量累计贡献率达50.08%,揭示了两种典型的分布场,即全局型和东西反向型。分析特征向量所对应的时间系数,贵州省的降水场主要表现为全省多雨、全省少雨、东多西少、东少西多4种类型,REOF可将贵州降水场分为东西部两个区域,通过Mann-Kendall检验发现均存在降水减少的突变,并通过Cramer法、YAMAMOTO法和滑动t检验对结果进行验证,发现Ⅱ区比Ⅰ区降水突变明显。Morlet小波分析表明,贵州地区降水存在着显著的28 a周期变化。     

1960-2011年河西走廊地表干湿状况的时空变化及影响因素

[目的]为了探讨河西走廊地区地表干湿状况对气候变化的响应。[方法]利用河西走廊地区14个气象站1960—2011年逐日气象数据,基于FAO推荐的Penman—Monteith模型计算河西走廊各气象站的参考蒸散量和湿润指数,采用Sen’s斜率和Mann—Kendall趋势检验方法,分析河西地区地表干湿的时空变化特征,探讨影响湿润指数变化的主导因子。[结果]河西走廊地表多年平均干湿指数为0.00~0.56,且52a来河西走廊湿润指数整体呈增加趋势;湿润指数的变化具有明显地域性差异。各季节湿润指数亦整体呈增加趋势,以冬季增幅最大,秋、春次之,而夏季变化最小。[结论]河西走廊地区气候属于干旱,52a来湿润指数略有增大,其主要原因是降水的增加和风速的减小。     

喀斯特地区土壤-洞穴CO_2时空迁移变化特征

为研究土壤-洞穴CO_2含量动态变化特征,选择织金洞及其岩溶表层3个样地进行监测。研究表明:土壤CO_2与洞穴CO_2变化规律具有一致性,均表现为春升、夏高、秋降,冬稳定的特征。夏季至秋季土壤-洞穴CO_2均呈上升趋势,土壤CO_2为0.13 mmol mol~(-1),洞穴CO_2为0.44 mmol mol~(-1),存在累积效应。织金洞为多进口洞穴,随着距洞口不断的深入,在灵霄殿至飞鸟觅食CO_2达到高值区为1.51 mmol mol~(-1),两端分别为:1.34 mmol mol~(-1)、1.05 mmol mol~(-1),呈现两端低中间高的分布趋势。织金洞上覆土壤CO_2含量是大气CO_2含量的22~27倍,是洞内CO_2含量的7~9倍。随着大气CO_2进入到土壤,土壤CO_2含量呈直线上升,直到60 cm处开始下降,经过基岩溶管、溶隙等进入洞穴内部。另一部分洞穴空气CO_2由大气降水-土壤水-洞穴水PCO_2转化而来,研究区为重碳酸盐钙型水和硫酸盐钙型水。研究发现:洞穴CO_2高值区自1月随时间变化分布特征为:中部→中部、前半段过渡带→前半段→前半段、中部过渡带→中部的迁移过程。这种新发现对喀斯特地区洞穴气候环境研究与洞穴开发保护具有重要的理论意义和实践指导价值。     

近20年西南喀斯特地区植被NPP时空变化及自然因素地理探测

植被净初级生产力(Net Primary Production,NPP)是表征植物活动的重要变量,分析植被NPP时空变化及驱动力对生态保护及植被恢复建设具有重要意义。基于2000—2019年MOD17A3的NPP数据,结合基于站点的气象数据、DEM等数据,运用趋势分析、Mann-Kendall检验、R/S分析及地理探测器等方法,定量分析了西南喀斯特地区植被NPP空间分布、时空变化及未来趋势,进一步探讨了自然因子对西南地区植被NPP的驱动作用。结果表明:(1)2000—2019年西南喀斯特地区植被NPP空间分布上呈南高北低的空间分布格局,总体均值为751.37 gC/(m²·a)。(2)从时间尺度看,20 a间研究区植被NPP总体呈上升趋势,上升速度为3.67 gC/(m²·a); 从空间尺度看,20 a间西南喀斯特地区植被NPP呈上升趋势的面积占总面积的78.10%,呈显著上升的区域占42.14%,主要分布在四川盆地、乌蒙山一带。(3)未来研究区内植被NPP以上升趋势为主,呈持续上升趋势的面积占比为76.97%,呈强持续显著上升的面积占30.67%,主要分布在四川盆地及乌蒙山一带。(4)地理探测显示,影响西南喀斯特地区NPP变化的主导因子为湿度、生物温暖指数、日照时数和气温,其q均值均超过0.3; 各因子交互作用表现为双因子增强或非线性增强,其中高程∩生物温暖指数的q值最高,为0.498。综上,研究结果表明高程和生物温暖指数的共同作用对西南喀斯特地区的NPP影响最大。     

黑河流域1960-2009年平均风速时空变化特征

利用黑河流域气象站点1960-2009年的逐月、逐年的风速观测资料,运用Mann-Kendall检验法和反距离加权插值法(IDW)及相关分析法对黑河流域平均风速时空变化特征进行了分析。结果表明,近50a来黑河流域年平均风速呈减小趋势,其变化趋势指标β值为-0.01;春、夏、秋、冬季平均风速均表现为下降趋势,β值分别为-0.012,-0.011,-0.007和-0.008。年代际变化在60-70年代为正距平,80年代以后为负距平。年内变化表现为偏双峰型,第1峰值远大于第2峰值,分别出现在4月和11月。空间变化上,上游山区年平均风速呈上升趋势,平均每年增加0.01m/s;中游和下游均表现为下降趋势,降幅在0.005~0.029m/s,同时在不同季节空间差异明显。年平均风速突变发生在1985年左右,春、夏、秋、冬季突变分别出现在1986,1984,1983和1985年。年、春季风速下降与平均气温、平均最低/最高气温以及潜在蒸散有关,夏、秋季平均最高气温的影响变小,而冬季仅有潜在蒸散通过了0.01的显著性检验,说明风速下降是造成黑河流域冬季潜在蒸散量减小的主要因素。     

吉林省农作物生长季降水资源的时空分布特征

将5—9月作为吉林省农作物的生长季，利用吉林省47个气象站1961—2001年实测月降水数据，采用滑动平均、累计距平、EOF、REOF、Man—Kendall趋势分析和R／S分析等方法，研究生长季降水的时间序列、空间分布以及趋势性、持续性特征。结果表明：41a中，吉林省生长季降水表现为减少趋势（0．969mm／a）；从空间上看，生长季降水存在4个相关性大的次区域；全省大部地区的变化趋势都与过去相同，即未来生长季降水变化趋势仍为减少趋势。