朝阳市最大日降水量演变特征及雨量频次研究

结合变点分析方法对朝阳地区1952—2016年最大日降水量的变化特征及雨量频次进行了分析。分析结果表明:朝阳站年最大日降水量呈现下降趋势,而建平站呈现弱增长趋势,朝阳站5月、6月日最大降水量呈现弱增长趋势,而7、8月呈现弱递减趋势,建平站夏季基本呈现弱增长趋势,朝阳地区最大日降水量整体变化趋势较弱;朝阳地区年及夏季月最大日降水量突变点主要分布在1990年代;发生大雨和暴雨等级的雨量频次最高,占总频次的95%,各站均在8月出现大雨的几率最高,分别为54%和38%,7月出现暴雨几率最高,分别为41%和50%。     

基于SPEI的若尔盖湿地干湿时空演变特征分析

若尔盖湿地是黄河上游重要的水源补给地,也是我国重要的沼泽分布区,明确其干湿时空演变特征,对进一步研究湿地气候与环境变化具有重要意义。基于若尔盖地区19个气象站1961—2016年逐日气象资料,计算了不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),结合云模型、Mann-Kendall检验、经验正交函数(EOF)等方法,分析了若尔盖湿地近56 a来干湿时空演变特征。结果表明:(1)近56年若尔盖湿地干湿演变大致呈"偏湿—偏干—偏湿—偏干"4个阶段,以1969年、1975年、1999年为变化节点,且在1995年后干旱发生的情况增多。M-K趋势检验显示无显著突变点。(2)云模型分析表明,湿地SPEI空间分布的均匀程度比时间分布的均匀程度大,气候的干湿变化也更加稳定。湿地各季节干湿变化亦呈现不同的强度、离散度和稳定度,其中春季干旱最为严重,冬季次之且冬季干湿变化最为集中和稳定。(3) EOF分析得到的特征向量及对应的时间系数反映了若尔盖湿地干旱的时空演变主要特征。受大尺度天气系统的影响,第一模态表现为全区一致的干旱趋势,南北反向差异和东西反向差异分别为第二模态和第三模态,反映了纬度、经度对SPEI指数的影响。     

基于SPEI的广西甘蔗生育期干旱时空演变特征分析

干旱是影响甘蔗生产最严重的农业气象灾害之一,在气候变化背景下,甘蔗生育期干旱时空演变特征对于蔗糖生产的防灾减灾具有重要意义。该文以中国甘蔗主产区广西为研究区,利用1971-2017年气温和降水量数据,采用标准化降水蒸散指数SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)作为干旱指标,在充分验证其对干旱监测适用性的基础上,以甘蔗不同生育期为时间尺度,同时考虑研究区甘蔗播种期差异,分析广西甘蔗不同种植区各等级干旱时空演变特征及规律,结果发现:1)利用SPEI可以较客观的反映甘蔗生育期干旱。SPEI与甘蔗种植区典型干旱事件的时间、强度吻合度较高,甘蔗各生育期及全生育期SPEI与不同深度的土壤湿度多呈显著相关,多数通过了0.01水平的显著性水平检验。2)1971-2017年,甘蔗各个生育期多呈干旱化趋势。其中,分蘖期干旱化趋势最强,苗期次之,茎伸长期干旱化趋势最弱,工艺成熟期呈湿润化的变化趋势。3)甘蔗不同生育期干旱周期变化明显。在10～15 a时间尺度上,多有4～6个干-湿循环,5 a时间尺度下则有更多的干-湿循环交替,相较于分蘖期和工艺成熟期,茎伸长期、苗期周期变化更明显。4)甘蔗各个生育期干旱空间分布特征差异较大。甘蔗工艺成熟期干旱发生频率最高,分蘖期干旱最低,茎伸长期和苗期相当。甘蔗各个生育期均以轻旱为主,重旱和特旱发生频率较低,其中茎伸长期和工艺成熟期中旱频率明显高于其他生育期。对于甘蔗苗期和茎伸长期,桂北地区干旱发生频率高于其他地区,而对于分蘖期和工艺成熟期,桂中地区干旱发生频率较高。     

陕西省近50年来降水量时空变化特征分析

研究使用陕西省以及临近陕西省近50 a来的39个站点年降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法和GIS插值,分析了近50 a陕西省的降水变化趋势和降水时空分布及变化特征。结果表明:1）近50 a来陕西省降水量存在明显的波动变化,呈现“增加—减少—增多—减少—增多”的波段形态。从总体趋势看,降水序列是呈现减少趋势,减少的速率是14.59 mm/10 a。2）在近50 a,陕西省降水量在1967年和1985年出现两次突变,出现了两个峰值。3）陕西省降水量分布及变化和降水等值线分布存在明显的纬向区域差异,降水总体出现北少南多的规律;陕北比较稀疏,而陕南以及关中比较密集。4）受到季风和地形的共同影响,陕西省的降水也存在经向差异,陕北降水量呈东多西少,关中和陕南呈现西多东少的分布格局。     

1960-2008年吉林省降水量的时空演变特征

利用吉林省及其附近区域38个气象站点的年降水资料,通过离差系数、气候倾向率、REOF分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法分析了吉林省降水量的时空演变特征。结果表明,1960-2008年吉林省的年降水量为300~950mm,具有自东南部向东北部、中西部地区逐渐减少的空间变化特征;吉林省有90%以上区域的降水量呈下降趋势,而降水量增加的区域主要分布在汪清、罗子河、靖宇、桦甸等站点附近,约占全省总面积的10%;经REOF分析可以将吉林省降水量的空间结构分为4个具有较高相关性的区域,它们分别是东南部地区、西部地区、东北部地区及中部地区。通化、通榆、罗子河、蛟河4个典型站点的降水量均存在明显的周期性振荡规律,第1主周期依次是9a、23a、25a、19a;Mann-Kendall突变检验结果表明,通化、通榆站分别在1975年、1998年发生了一次减少突变,而罗子河、蛟河站没有发生突变。     

基于朝阳市的土壤侵蚀时空分异特征研究

根据区域降水量、土壤、遥感影像和DEM等数据资料,利用RUSLE方程对朝阳市及其各市县2008—2017年的土壤侵蚀分布状况进行研究。结果显示:朝阳市2008—2017年的土壤侵蚀模数平均值为23.14 t/(hm 2·a),研究期间总体呈现出减少趋势,其中2016年的侵蚀模数最低;10 a平均侵蚀模数最高区为朝阳县,该区域水土流失较为严重,中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀强度的面积占比分别为29.50%、32.41%、34.46%、30.28%;微度侵蚀面积占比呈不断增大趋势,2017年土壤侵蚀和微度侵蚀面积2个指标呈反弹趋势。     

基于InVEST模型的渭河流域干支流生态系统服务时空演变特征分析

渭河作为黄河的最大支流,是生态保护建成区重点之一,对其生态系统服务研究有利于实现流域内高质量发展和生态保护之间的平衡关系,保持流域生态系统服务功能,促进流域生态系统恢复.基于InVEST模型分析渭河流域2000—2018年5期土地利用和干支流生态系统服务时空动态变化,采用相关性分析水源涵养、土壤保持和生物多样性之间的权...     

中国县域生态系统弹性力时空演变特征分析

生态系统弹性综合反映生态系统的缓冲和自我调节能力,研究中国生态系统弹性时空演变特征对于中国生态系统健康评估以及生态系统保护政策制定具有重要意义。基于生态系统弹性力评估框架、长时间序列土地利用/覆被变化、植被覆盖度指数以及气候等多源数据测度了2000—2015年间中国生态系统弹性时空演变特征。结果表明:(1) 2000年、2005年、2010年、2015年中国生态系统弹性力分别为0.208,0.201,0.185,0.188,2000—2010年间中国生态系统弹性力总体呈现降低的趋势,生态系统的缓冲和自我调节能力不断弱化,2015年有所改善,总体呈现出先降低后增加的趋势;(2)研究期间中国生态系统弹性力的高值区主要分布中国西南地区的四川、云南、贵州和重庆,其他地区包括太行山、巫山、雪峰山、南岭和武夷山沿线地区同样是生态系统弹性力高值分布区,低值区主要分布在中国的西北地区。研究结果对于相关土地利用政策制定和国土空间规划具有重要指导意义。     

浙江省夏秋季降水量时空分布特征及趋势演变规律

夏、秋季是浙江省旱涝灾害最为频发的时段,研究夏、秋季降水量的时空分布特征和趋势演变规律,对防旱抗涝、防灾减灾有着重要的指导意义。根据1971-2009年浙江省65个台站6-11月的逐月降水量资料,利用趋势分析、等值线分布和EOF分解等方法研究浙江省近39a夏、秋季降水量的时空分布特征,再运用Morlet连续小波变化及功率谱检验等方法分析降水量的周期性演变规律。结果表明：近39a来,浙江省夏、秋季降水量总体呈现缓慢上升趋势,约每10a增加10.92mm。在空间上呈现东南沿海地区偏多,其它地区相对偏少的＂东-西＂向分布特征,在时间上存在不同时间尺度的周期振荡,以6～10a周期的振荡较为明显,并且8.7a周期振荡最显著,功率谱通过了95%的置信度检验。     

官厅水库库区水生植物演变格局时空变化特征分析

利用中等分辨率长时间序列的TM遥感影像（1995—2007年）,采用面向对象的分类方法,以多尺度分割技术为核心,提取了官厅水库水生植物空间分布信息,在斑块类型和景观级别尺度上,共筛选了8个高度浓缩景观格局信息的定量指标,结合水生植物空间分布的质心变化,分析了水生植物演变格局的时空变化特征。研究表明：（1）1995—2007年,受水域面积的扩张和萎缩的影响,库区水生植物面积及其平均斑块面积呈明显地增加和减少趋势：沉水植物波动幅度比较明显,呈先小幅扩张后急剧萎缩的趋势,2000年之前,随水域的扩张,其面积增加了30.2 km2,相对动态度达116.87%;之后,随着水域面积的持续萎缩,沉水植物面积以每年4.2%呈大幅递减趋势,减少了43.02 km2;挺水植物所占比例较小,其面积呈小幅扩张趋势,增加了4.58 km2。（2）沉水植物和挺水植物随水域面积的波动呈现不同的景观格局演变特征。库区沉水植物的景观优势度高,最高达56.09%,占库区水生植物景观类型的主体;挺水植物的平均斑块面积、聚集度指数均低于同年沉水植物,具有离散度高、破碎度高、连通性低的特点。挺水植物的斑块形状相对复杂,其分维度指数平均比同年沉水植物高0.29。（3）水生植物的质心12 a来发生了不同程度的偏移变化,挺水植物质心整体向库区东北方向移动了1.88 km,偏移方向为东偏北12.78°;沉水植物质心整体向库区西南方向移动了4.66 km,偏移方向为南偏西43.04°。     

松花江流域哈尔滨段土地利用时空格局演变特征分析

利用1996年、2005年Landsat TM/ETM+遥感影像和野外调查数据,运用ArcGIS分析土地利用变化,并基于DEM探究松花江流域哈尔滨段土地利用空间格局的时空演变。结果表明：区域土地利用空间位置转换面积小于其数量变化,土地利用变化面积大小顺序为：林地＞耕地＞草地＞水域＞未利用地＞建设用地;土地利用转化过程以耕地-林地、草地－林地和未利用地－林地为主,其中耕地－林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;海拔300～600 m、坡度大于25°的区域,以林地－耕地和草地－耕地为主,局部存在滥垦草地、毁林开荒等现象。该区域是黑龙江省重要粮食产区,此研究有助于加强土地资源的保护和实施退耕还林、还草等农林复合经营措施,对缓解人地矛盾、实现土地资源合理利用及维持区域生态平衡具有重要意义。     

基于GIS的陕西省年降水量空间分布特征分析

通过对陕西及周边地区观测的年降水数据进行趋势面和逐步回归分析,建立了宏观地理因子与降水的预测模型,通过小地形订正,获取空间分辨率为100m×100m的降水资源空间分布。结果表明,陕西年降水资源分布差异很大,从陕南秦巴山区的1700mm到陕北风沙滩地的300mm,从南到北呈明显的递减趋势,且山区降水多于河谷、盆地,形成水田、旱地、灌溉等不同的农业类型区。     

赣江流域1966-2015年降水量多尺度时空变化特征分析

为研究全球气候变化影响下的赣江流域降水量时空分布特征,基于赣江流域及其周边的27个气象站1966-2015年逐日降水量数据,采用Mann-kendall、累积距平法及Morlet小波分析等方法研究了不同时间尺度降水量变化特征。结果表明:赣江流域年、汛期、夏季和秋季降水量呈不显著的增加趋势(p>0.05),而春季和冬季呈不显著的减少趋势(p>0.05);不同时间尺度降水量均具有明显的阶段性特征,且进入21世纪00年代后降水量多为枯水阶段;赣江流域降水量变化主周期多在8~10 a,20~22 a,26~30 a。赣江流域全年和春季降水量呈南少北多的分布格局,汛期和夏季降水量空间分布较均匀,无明显的空间差异,秋季降水量呈南北两端少、中部相对较多的分布格局,而冬季降水量呈由北向南递减的变化趋势。     

西南地区1902—2018年干旱时空演变特征分析

鉴于西南地区干旱的危害程度及其严峻形势,定量刻画干旱时空特征、揭示干旱发展规律,已成为抗旱防灾、保障农业健康发展的迫切要求。基于1902—2018年标准化降水蒸散指数(SPEI)数据,统计了西南地区不同等级干旱发生频率及干旱强度,并采用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验法和经验正交函数(EOF)分析方法研究了西南地区干旱的时空演变特征,以期为西南地区干旱变化及生态维护提供科学依据。结果表明:(1)1902—2018年西南地区SPEI12整体呈下降趋势,下降速率为0.025/10 a,其中1954—1974年呈干旱—湿润的频繁交替,发生多次不显著突变;(2)西南地区干旱强度均呈增强趋势,其中中旱和重旱强度增强趋势显著;(3)西南地区干旱发生频率存在空间分布差异,其中轻旱发生频率最高,极端干旱最低;(4)西南地区干旱变化趋势以不显著下降为主,占研究区面积的68.22%,表明西南地区百年来呈干旱化趋势;(5)干旱时空模态分析中,3种模态分别反映了研究区干旱全区相同、南北相反、东西相反的分布特征。综上所述,揭示了西南地区干旱的时空变化基本特征。     

柳河流域近54 a降水时空演变特征分析

结合柳河流域11个降水站点1963—2016年近54 a实测降水数据对其降水时空变化特征进行分析。分析表明：流域内年降水递减趋势不显著但汛期降水呈现显著递增变化,年降水突变点主要集中在1970、1980及1990年代。降水量从东南向西北逐步递减变化,降水空间总体呈现10 a丰、枯变化周期。     

海城市降水量时空变化分析

以海城市为例,利用气候环境栅格数据和气候站点监测资料研究了1954—2020年降水量时空分布特征。结果表明：海城市近67 a降水量呈波动下降的变化趋势,变化趋势不明显,倾斜率为-1.1620 mm/a,降水量时间序列次周期为8 a、4 a、21 a,主周期为5 a;其空间分布模型存在强烈空间自相关,符合高斯模型特征,自东南沿海向西北内陆降水量呈现逐级减少的格局。     

朝阳市短历时强降水变化特征分析

结合趋势检验统计方法对朝阳市近48 a短历时(最大10 min、最大30 min、最大1 h、最大3 h)强降水演变特征进行分析。结果表明:朝阳市各短历时强降水在2000年后出现明显下降趋势,各时段逐年降幅分别为-0.52mm/a(最大10min)、-2.41 mm/a(最大30 min)、-1.95 mm/a(最大1h)、-2.83 mm/a(最大3h),其他年份变化较为平稳,各年代际趋势检验统计值均未通过90%的显著性检验;随着降雨历时的增长,各时段强降水之间的相关性逐步减弱;区域各时段强降水均在2000年后出现明显突变。     

基于M-K检验和地统计分析的沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化趋势研究

[目的] 分析降雨侵蚀力的时空变化特征,为区域土壤流失监测和水土保持工作提供数据支撑。[方法] 利用沂蒙山国家级水土流失重点治理区及其周边71个雨量站1980—2018年逐日雨量资料,综合运用冷暖季日雨量公式、M-K检验、地统计插值等方法,对降雨侵蚀力的时空变化趋势进行分析。[结果] ①降雨量和侵蚀性降雨量成中度月集中性（FI>53,CI>0.17）,降雨侵蚀力具有高度月度集中性（FI=399.88,CI=0.24）,年内变化曲线呈单峰形,峰顶位于7—8月; ②研究区多年平均降雨量743.52 mm,多年平均降雨侵蚀力3 656.87 MJ·mm/（hm²·h·a）,空间上呈现北低南高,西低东高的分布趋势; ③降雨侵蚀力年际波动属中等变异,总体呈不显著增长趋势。空间上在西北部上升趋势显著（z>1.96）,在南部少量区域呈不显著的下降趋势（z<0）。[结论] 降雨侵蚀力增加会导致区域水土流失风险提升,因此,应针对区域降雨侵蚀力增加区域,加强水土流失综合防治工作,实现生态环境与经济社会的可持续发展。     

基于DEM的乌鲁木齐河流域降水量时空变化分析

根据乌鲁木齐河流域9个气象站1961-2009的逐月降水量资料,采用三维二次趋势面宏观地理因子模拟与反距离平方加权残差订正相结合的方法,建立全流域年降水量变化倾向率、突变前后降水增量、年和各月降水量多年平均值以及年降水量变异系数等降水量气候要素空间分布数学模型。在ArcGis平台上进行数据栅格化处理,实现基于数字高程模型（DEM）数据的乌鲁木齐河流域降水量时空变化的精细化分布式模拟。结果表明：（1）196l-2009年,乌鲁木齐河流域年降水量平均以15.29mm/10a的倾向率呈显著（P〈0.05）的递增趋势,并于1987年发生了突变性增多,但各地降水量增多倾向率和突变前后降水增量差异明显,总体表现为海拔越高的区域,降水量增多越明显。（2）乌鲁木齐河流域年降水量的空间差异十分明显,流域末端的北部平原降水量不足250mm,向南随着海拔的升高降水量渐增,在海拔1900-2200m的天山北坡中山带出现降水量为550～600m的最大降水带,之后,随着海拔高度的继续上升,降水量又呈减少趋势,至3500m以上的河流源头区域,年降水量不足450m。（3）年降水量变异系数随海拔的升高而减小,即海拔越高的区域降水量的年际间波动相对越小。（4）年内逐月降水量的空间分布格局表现为明显的周期性变化特征。冬季（12-2月）降水较少,各月降水量的高值区主要在低山带和山前洪积、冲击平原,而降水量的低值区在海拔2500m以上的高山带。春季（3-5月）降水量较冬季多,降水量的高值区也逐渐向高海拔山区上移,而降水量低值区则由南部高山带逐渐向北部平原迁移。夏季（6-8月）是一年中降水量最多的季节,各月降水量的高值区逐渐上移到海拔2000-4000m的中、高山带,而降水量低值区在北部平原地带。秋季（9-11月）降水量逐渐减少,最大降水高度带也向低海拔区域移动,而降水量低值区则向中、高山带上移,至11月,最大降水带回复到低山带和山前洪积、冲击平原地带,最少降水带再次上升到2500m以上。     

基于NDVI的延河流域时空演变分析

利用8年的MODIS NDVI构建时序数据集,分析了延河流域2003—2010年植被覆盖度的时空格局和演变规律。借鉴时空数据分析模型,以栅格像元为分析单元,对该流域研究时段的绿度变换率进行计算分析,并利用像元二分模型对2003年和2010年地表植被覆盖度进行反演。结果表明:(1)延河流域植被生长状况总体呈改善趋势,延安南部林区、宝塔区东南部以及延长县中部植被覆盖较好且较稳定;(2)安塞县中南部、延长县大部以及杏子河中游的王瑶水库周边区域植被恢复效果显著;(3)在宝塔城区和城市重点开发区植被出现退化趋势。经分析,引起该流域局部植被退化主要是由于不合理的土地利用方式以及城市开发建设造成的植被破坏。基于像元的变化趋势分析更易于体现区域NDVI时空演变的细节信息。