基于MOD16的洞庭湖流域2000－2014年地表蒸散时空变化分析

地表蒸散是决定土壤-植被-大气之间水循环与能量转换的关键因素,研究流域蒸散量的时空变化对水文、气象和农业等领域的治理和管理具有重要意义。该文基于时间序列MOD16数据集,分析了2000－2014年洞庭湖流域地表蒸散量时空变化,并利用多年降水量及气温数据,采用回归模型探讨了蒸散量与气候因子之间的相关性, 以期为洞庭湖流域热量平衡和气候干湿状况评价提供数据支持。结果表明：1）MOD16地表蒸散量产品数据的精度满足洞庭湖流域蒸散量时空分布研究的需求;2）洞庭湖流域年蒸散量值具有较高的空间分异性,呈现出东北部低、西部和南部高的趋势。洞庭湖流域各年蒸散量多年年平均蒸散量值为636.83 mm/a,多年年均蒸散量整体呈波动下降趋势;3）蒸散量的季节性变化明显,一年中夏季地表蒸散量平均值最高4）洞庭湖流域地表蒸散量年内分布显现为先增大后减小的单峰型分布趋势,蒸散量的高值区主要集中在5－9月,最高值出现在7月,最小值出现在12月;5）地表蒸散量值与降水量和气温的平均相关系数分别是0.67和0.41,表明地表蒸散量与降水量的相关性较高。基于已有的研究表明,总体而言,MOD16产品为全球变化研究提供了较为可靠的、长时间序列蒸散发产品,并可以用于全球范围地表蒸散研究。     

基于SWAT模型的根河流域蒸散量时空分布特征

为了研究根河流域38年间蒸散(ET)、潜在蒸散(PET)的年际、年内变化过程及空间分布格局,基于SWAT模型分析了各气象要素与蒸散的相互关系。结果表明:(1)根河流域1980—2017年ET值、PET值整体呈增加趋势。(2)根河流域ET与PET的年内变化总体上均呈先增大后减小的单峰型分布。(3)根河流域的ET值在空间上呈现流域上游高,中下游低的分布格局; PET值在空间上呈现西南>东北>东南的分布规律。(4)根河流域的生长期、完全冻结期、融冻期ET值均呈现增加趋势,始冻期ET值呈降低趋势,4个时期平均ET值差异性表现为生长期>融冻期>始冻期>完全冻结期。(5)根河流域多年ET值在不同土地覆被类型的大小为林地>草地>耕地>建设用地>沼泽地; 而PET的排序为耕地>建设用地>林地>草地>沼泽地。(6)根河流域蒸散量与降水量和气温呈显著正相关。研究结果对根河流域的蒸散量变化及其冻融作用对当地的影响有着重要的参考意义。     

武陵山区地表蒸散量时空变化特征及其对气候变化的响应

蒸散发(ET)是水文过程的关键环节,研究ET时空变化特征及其对气候变化的响应,有助于理清区域水资源与气候变化的关系。基于MOD16 ET数据集和气象数据,采用Sen趋势分析、Hurst指数和相关性分析等方法,分析了武陵山区2000—2014年ET的时空变化特征及气候因子对ET的影响。结果表明:(1)武陵山区近15 a ET呈波动增加趋势; ET月际差异明显,表现为先增后减的单峰型变化趋势。(2)ET空间上整体呈现中部高、四周低的分布格局; 不同土地利用类型ET大小依次为林地>草地>灌木地>耕地,低山平均ET最高,四季ET均值呈现夏季>春季>秋季>冬季。(3)ET空间变化和趋势均处于相对稳定状态,未来ET增加区域与减少区域面积大致相当。(4)各气象因子对ET作用大小排序为气温>风速>降水>太阳辐射>湿度,且与气温、太阳辐射和风速为正相关,与降水和湿度为负相关,气温是其主要影响因子。综上,气候变化是武陵山区ET波动增加的驱动因素,但各因子的影响程度和范围差异较大。     

1955-2015年陕西省潜在蒸散量时空变化特征及成因

为深入认识气候变化下陕西潜在蒸散量（ET₀）年际和年内的变化特征及主要影响因素,根据陕西省20个气象站点逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算了1955—2015年全省潜在蒸散量,运用累积距平、Mann-Kendall突变检测、最优分割、反距离加权插值等分析方法,分析了年均及四季潜在蒸散量时空变化特征;并采用偏相关、多元回归模型对影响潜在蒸散量的主导气象要素进行了定量研究。结果表明:（1）1955—2015年,陕西省年ET₀呈微弱上升趋势,变化率为1.03 mm/10 a,分时段ET₀呈“倒S”型变化。（2）从季节看,春、夏、秋、冬季平均ET₀变化率分别为3.72,0.12,0.36,-2.95 mm/10 a。（3）研究区内年及季节平均ET₀的空间分布存在明显地带性规律特征。（4）平均气温是全年及春、秋、冬季ET₀变化的主导因素,日照是夏季ET₀变化的主导因素。这些结果表明陕西省潜在蒸散量的时空变化具有阶段性、地带性,其影响因素具有季节性。研究可为气候变化下陕西省水资源科学配置以及影响评估提供依据。     

新疆头屯河流域不良地质现象分布特征及成因分析

 根据实地考察和观测资料,对新疆头屯河流域不良地质现象分布特征进行分析。结果表明:头屯河流域不良地质现象主要发生在流域中游地带,出现时间的分布受降雨条件控制,集中出现在降雨期。不良地质现象受自然环境多因素的影响和制约,是地质、地貌、地表物质组成、地震活动、水文气象、植被条件以及人类活动等诸因素作用的结果。流域不良地质现象的发育,为流域河道来沙提供了大量的物质基础,根据流域自然环境和不良地质现象的活动分布状况,从生物、工程和社会3方面提出了防治措施。     

沂河流域1961-2010年降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]分析沂河流域近50 a的降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征,为流域水土流失防治及土地利用合理规划等工作提供参考.[方法]利用沂河流域及周边12个气象站1961-2010年的日降雨数据,基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型计算流域多年平均降雨侵蚀力,采用Mann-Kendall非参数检验法及析取Kriging内插法分析流域降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征.[结果]沂河流域降雨量和降雨侵蚀力空间分布上呈现出由西南向北逐级递减的变化趋势.多年平均降雨量为789.41 mm,多年平均降雨侵蚀力为2 626.09(MJ·mm)/(hm2·h·a),两者都在1965年产生突变;降雨量和降雨侵蚀力年内分布主要集中在夏季(6-8月),分别占全年比例的63.02％和71.22％,二者最大值都出现在7月,且秋季对流域多年降雨量的减少趋势贡献最多,夏季的降雨侵蚀力上升幅度最大.[结论]沂河流域的降雨量和降雨侵蚀力空间分布趋势相似,不同月份的降雨量与降雨侵蚀力差异不同.     

渠江流域降水时空分布特征

基于1961-2020年渠江流域13个气象站点降水数据,运用累积距平、Mann-Kendall检验、小波分析和Kriging插值等方法研究分析了流域降水量及暴雨事件的时空分布特征。结果表明:渠江流域60年年均降水量1 126.17 mm,年降水量整体呈缓慢上升趋势,降水倾向率为6.9 mm/10 a。年降水量波动剧烈,存在27年、15年的周期性变化。年均降水量呈现由西部向东北部递增的趋势,降水量高值区位于流域东北部万源地区,低值区位于西部巴中地区。年降水量倾向率呈现由西北部向东南部递增的趋势,东部及南部降水倾向率为10~15 mm/10 a。渠江流域降水呈季节性变化,春季、秋季降水量呈下降趋势,夏季、冬季降水量呈上升趋势。5年滑动平均数据表明,夏季降水倾向率为16.9 mm/10 a,秋季降水倾向率为-7.7 mm/10 a。季节降水量波动明显,突变点较多,春、夏、秋季突变点主要集中于1961-1980年和2010-2020年间,冬季突变点集中于1985-2005年间。渠江流域春、夏、秋、冬四季降水倾向率最高值分别位于流域南部、东北部、东南部和西部。渠江流域汛期暴雨年均日数为4.28日,暴雨日数整体呈上升趋势,60年内暴雨日数以0.21 d/10 a的速率增加。汛期暴雨日数年际波动明显,1965年、1983年、1984年呈显著增加趋势。汛期暴雨日数存在14年、21年的周期性变化。渠江流域多年平均暴雨日数呈现由西南部向东北部递增的趋势,流域南部达川地区的上升趋势最快,较流域整体上升趋势高0.15 d/10 a。     

2005-2014年南方农牧交错带净初级生产力时空分布特征

为了解我国南方农牧交错带内生态系统生产能力的变化程度,以2005—2014年MOD17A3H数据为数据源,利用简单差值法和一元线性回归分析法,对区内的植被年均NPP空间分布及变化趋势进行了分析。结果表明:（1）2005—2014年南方农牧交错带内植被NPP分布差异较大,整体呈南部高北部低。（2）年均植被NPP为389 gC/（m²·a）,平均植被NPP变化范围在344～426 gC/（m²·a）之间。（3）2014年较2005年相比,南方农牧交错带植被NPP增加了106 gC/（m²·a）。但10年间植被NPP总体变化呈略微减少趋势,减少的地区面积占南方农牧交错区总面积的57%。（4）不同生态系统平均植被NPP均值表现为:森林生态系统 > 农田生态系统 > 灌丛生态系统 > 湿地生态系统 > 草地生态系统;不同生态系统植被NPP变化相似,呈波动略微减少变化。说明区域内生态系统变化波动较为明显,应对该区域生态系统给予更多的保护。     

广东省裸地和草地地表温度时空分布特征

利用广东省86个站点裸地和草地2006-2008年自动观测资料,分析了两种下垫面地表温度日、年变化特征及其空间分布规律。结果表明：（1）裸地和草地温度（0cm）的日变化趋势一致,其日最高温度出现时间较日最高气温分别提前1.18±0.95h和1.37±1.05h,日最低温度出现时间比日最低气温分别提前0.20±0.66h和0.45±0.80h。（2）裸地和草地作为透水性下垫面,其日平均温度、日最高温度、日最低温度和日较差具有相同的温度变化趋势,但草地有草皮覆盖,日较差低于裸地。（3）广东裸地和草地日平均温度、日最高温度和日最低温度均有明显的纬向分布特征,日平均温度和日最高温度在夏半年由南向北递增,冬半年相反;受城市热环境的影响,广州及其附近的站点裸地和草地的温度指标也相应高于周边地区。     

2000—2015年滦河流域植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因子分析

植被净初级生产力(NPP)可以反映植被生长状况,是表征地区生态质量的重要指标。本文以滦河流域为研究区,调查采集植被NPP、气象、土地利用结构及变化等多时空数据,利用Sen趋势、Hurst指数及残差分析等多种方法,综合考虑自然环境和人为利用的影响,对2000—2015年植被NPP的时空变化特征、未来演变趋势及驱动因子进行分析和研究,并定量识别不同区域内的主导驱动因子,旨在为该流域的生态环境治理工作提供依据。研究结果表明:1)2000—2015年,滦河流域植被NPP年均值为455.04g(C)·m~(-2)·a~(-1),整体呈波动上升趋势,显著增加区占流域总面积的32.94%,且未来同向变化趋势略强于反向变化趋势;2)该流域植被NPP空间差异较为显著,表现为东南高西北低的格局,受地形影响较大,流域中游的低山丘陵区为植被NPP高值区;3)驱动机制上,流域植被NPP变化与温度和降水均为正相关关系,水热耦合共同作用于植被NPP的积累,人类活动则是通过改变土地利用强度或生态建设工程等影响植被NPP的变化,且在不同地形区域内,植被NPP变化的主导驱动因子不同,整体上以气候和人类活动共同正向促进作用为主,但在平原区以单因子的反向抑制作用为主。     

艾比湖流域风沙强度特征及其空间差异

以艾比湖流域内6个国家气象站2005—2011年的气象资料为依据,分析了艾比湖流域的起沙风况特征、输沙势(DP)变化及风沙强度的空间差异。结果表明:(1)研究区风向以NW和NNW向为主,其频率分别占54.98%和18.31%。(2)该区起沙风主要发生在4,5和6月,其频率分别占全年的12.48%,14.70%和13.08%。输沙势的季节变化幅度较大,主要集中在春夏两季。(3)研究区合成输沙势(RDP)及合成输沙方向(RDD)分别为988.86VU和126.5°(ESE—SE),属于高风能环境。风向变率指数(RDP/DP)为0.94,属于单风风况特征。(4)研究区风沙强度表现为高值点是以孤点出现,为阿拉山口,而低值区则是一个面积较为广阔的区域。     

艾比湖流域土壤有机质与土壤因子响应关系的空间非平稳性分析

为了研究新疆艾比湖流域土壤有机质(SOM)与土壤因子响应关系的空间非平稳性,文章应用地理加权回归模型(GWR)分析了2009年艾比湖流域49个样点1—120cm土壤层有机质与土壤酸碱性、电导率和重金属含量之间关系的空间变异特征。研究结果表明:在平均意义下,土壤酸碱性和电导率对SOM含量具有反向影响,而重金属含量的影响是正向的,但是在流域的不同区域以及不同深度土壤层间,各土壤因子对SOM含量的影响空间差异显著、具有非平稳性,流域的东西两端及60—120cm土壤层的非平稳性尤为显著。模型的残差分析结果证实GWR拟合效果较好。     

基于氢氧稳定同位素的艾比湖流域地表水与地下水转化关系

地表水和地下水是水资源主要组成部分,研究干旱区地表水和地下水相互转化过程,对水资源的合理开发利用与评价具有重要的理论意义.选取艾比湖流域地表水和地下水为研究对象,分析其稳定同位素组成特征和分布规律,探讨不同水体间补给关系.结果表明:(1)艾比湖流域大气降水δ2 H和δ18 O表现出显著的季节变化特征,全年表现为冬季贫化...     

艾比湖流域不同生态系统土壤水盐空间异质性分析

运用传统统计学和地统计学相结合的方法对艾比湖流域山前人工绿洲—绿洲—荒漠过渡带—湖滨湿地生态系统土壤表层(0~20 cm)盐分、含水量、pH的空间异质性特征进行分析,结果表明:(1)山前人工绿洲属中度盐化土,绿洲—荒漠过渡带和湖滨湿地均属于重度盐化土;艾比湖流域土壤pH和盐分均由山前人工绿洲向湖滨湿地逐渐增大,含水量由山前人工绿洲向湖滨湿地递减;艾比湖流域土壤pH属于弱变异性,盐分和含水量均属于中等变异强度;(2)受结构因素影响,山前人工绿洲土壤pH、绿洲—荒漠过渡带土壤盐分和含水量、湖滨湿地土壤pH和盐分具有较强的空间相关性;受结构因素和随机因素综合影响,山前人工绿洲土壤盐分和含水量以及湖滨湿地土壤含水量具有中等的空间相关性;(3)艾比湖流域土壤pH和盐分呈现斑块状分布,均由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递增;土壤含水量呈现条带状分布,由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递减、艾比湖北部向南部逐渐减少;土壤盐分与pH和含水量分别呈现极显著正相关、显著负相关。     

艾比湖流域降水与径流变化特征分析

以艾比湖流域的博尔塔拉河（博河）和精河为例,基于1961-2008年的水文气象数据,运用Mann-Kendall非参数检验、线性倾向估计、小波分析等方法,分析流域内2条河流的变化趋势及周期特征,得到以下结论：（1）48年来,艾比湖流域博乐站和精河站降水量均呈现增加的趋势,其中,博乐站的线性倾向斜率为8.54mm/10年;精河站的线性倾向斜率为12.74mm/10年。（2）博河和精河年径流量均呈现极显著的增加趋势,其Z值分别为2.42和2.45,两者均通过а=0.05显著性检验。（3）艾比湖流域年降水量序列的小波系数等值线分布比较密集,存在明显的小波系数高低值中心震荡。两站年降水量在48年的时间序列中存在多个周期。（4）流域内2条河流均有明显的周期性变化,尤其以年代际周期最为显著。在每个周期中径流量又经历了几次＂丰枯＂交替。（5）博河和精河2条河流径流量与降水量的相关系数分别为0.564和0.490,均通过a=0.01的R显著性检验,表明降水是流域径流量的重要补给源之一。     

新疆艾比湖流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

在对流域可持续发展评估的研究中,生态系统服务价值的时空评估具有重要意义。以新疆艾比湖流域为研究区,基于1996-2016年的3期遥感影像和社会统计数据,对艾比湖流域土地利用和生态系统服务价值时空动态变化进行分析,并借鉴生态服务价值当量估算法定量探讨生态系统服务价值的变化特征,采用多元回归模型对流域土地利用和生态系统服务价值变化的驱动力进行分析。结果表明:1)1996-2016年,艾比湖流域耕地和建设用地面积变化最大,其占比分别从1996年的8.47%和0.42%,增加到2016年的15.28%和2.07%;林地、草地、湿地和水域的较少,但幅度较剧烈。2)近21a来,研究区生态系统服务价值总量呈持续减少的趋势,共减少了约85.863×108元,耕地、建设用地、盐碱地和沙地等土地利用类型的生态系统服务价值(ecosystem service value, ESV)值呈增加趋势;林地、草地、水域、湿地和未利用地等类型均呈减少趋势。3)空间上,21a间艾比湖流域ESV较高区面积逐渐减少,ESV较低区域面积逐渐增加,ESV中等区域呈现先减小后增大。4)回归分析表明影响艾比湖流域ESV变化的主要驱动因素是综合城镇化率、人口密度、气温和降水等指标,在未来的经济发展中,艾比湖流域要合理优化调整土地利用格局,保证生态系统的稳定-协调发展,实现经济-社会-生态的可持续发展。     

艾比湖流域不同土地覆盖类型土壤养分 高光谱反演模型研究

土壤养分影响着土壤的质量,也影响着植被、农作物等的生长。为快速准确地估测艾比湖流域土壤养分状况,选择艾比湖流域精河县作为研究区,以精河县内不同地表覆盖类型土壤为研究对象,基于实地采集的75个土壤样品的室内ASD Field Spec3实测光谱数据和3种光谱变换形式,利用10 nm间隔重采样进行去噪处理,再结合多元逐步回归法(SMLR)、偏最小二乘法回归法(PLSR)、人工神经网络法(ANN)分别建立土壤养分预测模型,以探索最优模型。结果表明:土壤实测光谱的一阶微分、二阶微分变换形式能显著提高光谱与土壤养分之间的相关性,尤其是一阶微分变换与土壤有机质和全氮的相关性最高分别达0.87和0.91,光谱变换技术能显著增强土壤养分与高光谱之间的敏感度,达到更好的建模效果;SMLR、PLSR和ANN这3种模型都具有良好的预测能力,其中,ANN建立的模型预测效果最好,二阶微分变换的ANN模型对有机质、全氮的预测决定系数(R2)分别为0.886和0.984,均方根误差(RMSE)分别为2.614和0.147,PLSR次之;全氮的预测效果明显优于有机质的预测效果,说明高光谱和全氮之间的敏感性更高。总体来说,光谱二阶微分变换形式的人工神经网络模型可以最精确稳定地完成土壤养分含量的快速预测,能够实现艾比湖流域的土壤养分空间分布状况和动态变化特征的动态监测。     

人类活动对2000—2020年鄱阳湖流域陆地植被覆盖变化的影响

[目的] 研究人类活动对近年来鄱阳湖流域陆地植被覆盖变化的作用机制，为推动该流域乃至长江流域生态系统健康发展提供理论依据。[方法] 基于鄱阳湖流域最新MODIS增强型植被指数(EVI)数据产品，并结合气象数据以及土地利用和人口数据，采用趋势分析、残差分析、相关分析等方法，分析研究区2000—2020年流域陆地植被覆盖变化特征，深入探讨了人类活动作用的影响机制。[结果] 近20 a来鄱阳湖流域地表植被状况明显改善，植被EVI呈显著上升趋势(p<0.05)；流域人类活动整体上对植被EVI的增加起着重要的促进作用。在城镇化新扩张区域表现出明显的抑制作用；在流域尺度上，人类活动对EVI增长的贡献率达到32.48%，不同子流域间人类活动的平均贡献率为30%～43%。鄱阳湖流域植被EVI及其残差趋势在人口密度增加0～100人/km²和400～500人/km²时，分别出现了一个峰值。这一结果主要得益于近年来江西省社会经济快速发展和生态文明建设理念的驱动，广大乡村地区人口密度的小幅增加(0～100人/km²)比单纯的人口流失区更能有效改善地表植被状况。与此同时，城市区域人口密度增加幅度在一定区间时(400～500人/km²)也能促进地表植被状况的改善。[结论] 人类活动是地表植被覆盖变化的重要促进因素，高质量发展中的“绿色”“协调”理念对生态环境的改善至关重要。