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。     

1961-2013年新疆潜在蒸散量变化特征及趋势

准确地评估潜在蒸散量的时空变化趋势对新疆水资源合理利用及气候变化下水文变化研究具有重要意义。该文采用Penman-Monteith公式以及55个气象站的气象资料计算了新疆1961-2013年潜在蒸散量,运用年代距平、M-K检验、Cramer’s突变检验,相关分析及贡献率分析方法,分析了新疆潜在蒸散量的时间、空间变化特征及变化原因。结果表明:1995年为ET0突变点。年ET0在1961-1994年处于明显减少趋势,平均递减率为-3.21 mm/a;在1995-2013年转为明显上升趋势,平均递增率为3.51 mm/a。空间上,75%以上的气象站在1961-1994年处于降低趋势,在1995-2013年转为增加趋势。在全区范围及天山北坡、天山南坡、昆仑山北麓3个分区,风速具有最大的相对贡献率。阿尔泰区则是相对湿度具有最大的相对贡献率。天山山区在两个时段分别是日照时数、温度具有最大贡献率。     

长江下游秦淮河流域径流变化及影响因素分析

为定量分析气候变化和人类活动对流域径流变化的影响,以我国经济高度发展的长江下游秦淮河流域为例,应用累积距平、线性趋势分析等方法,分析了其1987—2015年的水文气象变化趋势;基于水热耦合平衡方程,计算了流域年径流变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,对径流变化进行了定量的归因分析。结果显示:（1）1987—2015年流域年径流呈增加趋势,并在2001年左右发生明显转变,由此将研究期划分为1987—2000年与2001—2015年两个阶段。（2）年降水量多年变化趋势并不明显,年潜在蒸散发总体呈上升趋势。与转变发生前相比,2001—2015年期间年均降水量增加2.42%,年均潜在蒸散发量增加6.24%,二者变化幅度不大,而下垫面参数变化幅度较大。（3）径流对于降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数分别为0.69,-0.92,-0.64,气候与下垫面变化对径流增加的贡献率分别为-9.6%,115.5%,可见人类活动对径流影响更大,同时也存在其他因素对径流变化产生较小影响。     

鄱阳湖流域降水量变化对水沙演变影响研究

利用鄱阳湖流域"五大"入湖河流控制水文站实测水沙资料,探讨了鄱阳湖流域1961—2006年水沙变化特征及其演变趋势,在此基础上应用线性回归分析方法揭示了鄱阳湖流域水沙演变过程对流域降水的响应。研究结果表明,1961—2006年鄱阳湖流域降水量和入湖径流量总体略呈上升趋势,降水日数呈下降趋势,表明降水强度增加、降水时间分布不均匀更加明显。鄱阳湖流域降水和径流基本符合幂函数关系。相关分析结果显示,鄱阳湖入湖泥沙总量和径流量、降水量、降水强度均具有很好的正相关关系,水体中的泥沙含量和径流系数具有很好的负相关性,说明流域降水量和降水强度均对流域产沙量和输沙量有促进作用;流域月降水量与月输沙量基本符合幂函数关系,进一步说明了流域产沙量是降水量和降水强度综合作用的结果。     

1961－2014年中国干湿气候时空变化特征及成因分析

利用全国701个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,基于降水量和参考作物蒸散量(ET0)计算的湿润指数研究了近54a中国干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析了气候变化背景下主要气象因子对ET0的影响,对干湿气候变化的成因进行了探讨.结果表明:全国气候在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)中经历了变湿到变干的过程;不同地区干湿状况变化差异很大,干旱趋势主要发生在中国的半干旱半湿润气候区;1961-2014年降水量变化趋势不显著,ET0呈显著下降的趋势,61.6%的站点出现"蒸发悖论"现象.南方大部分地区和新疆的西北部由于降水量增加和ET0减少,气候变湿;西北和西南大部分地区由于年降水量减少和ET0增加,气候呈显著变干的趋势.ET0对相对湿度的变化最敏感,风速的负贡献率是引起ET0变化的主导因子.研究时段内风速和日照时数的减少对ET0的负效应超过温度上升对ET0的增大作用,导致全国ET0总体呈下降趋势.     

青海湖流域NDVI时空变化特征及其与气候之间的关系

作为陆地生态系统中的重要组成部分,植被的时空动态深刻影响生态结构和功能,深入了解植被时空演变特征及其与气候之间的关系,有助于提高对生态系统格局—过程—功能的认识,为生态保护和建设提供重要参考。基于2000—2016年MODIS13Q1 NDVI数据集,结合该区域及周边14个气象站的降水和平均气温数据,采用趋势分析法、突变检验法、IDW空间插值法、偏相关分析法和R/S分析法等方法,分析了青海湖流域近17年的NDVI时空动态特征及其与气候因子间的关系。结果表明:(1)2000—2016年青海湖流域NDVI总体上呈上升趋势,显著和极显著改善的区域占总面积的40.18%。(2)NDVI与年降水和平均气温呈正相关关系,但大部分区域呈不显著相关,NDVI与年降水的相关性高于年平均气温。(3)流域NDVI未来演变多为随机状态,占比为65.07%,由改善转退化的区域占26.73%,多分布在流域上游天峻县境内的多年冻土区。青海湖流域气候朝暖湿化方向发展,辅以生态建设工程的实施,2000—2016年青海湖流域NDVI整体改善,由于青藏高原的典型性和特殊性,未来植被的发展趋势仍具有较大的随机性和异质性。     

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。     

鄱阳湖五河流域入湖径流泥沙变化特征及影响因素分析

为探讨鄱阳湖五河流域入湖径流泥沙变化特征,以便为流域水土保持生态建设和湖泊水资源的合理利用提供科学依据,根据鄱阳湖五河流域5个入湖水文控制站1959—2012年径流量和1980—2012年输沙量数据资料,采用过程线法、滑动平均值法、相关系数检验法和年不均匀系数法进行了分析。结果表明:五河入湖径流量整体无明显上升或下降趋势;五河年平均输沙量均有整体显著下降趋势;赣江流域的年均输沙量从80年代初开始有显著减少趋势,而其他的抚河、信江、饶河、修河四个流域的年平均输沙量均是从21世纪初有显著减少趋势;水利、水保及林业工程是鄱阳湖五河流域入湖径流泥沙变化的主要影响因素。     

鄱阳湖流域植被气孔阻抗变化对气候影响的探讨

为了探讨植被气孔阻抗的变化对主要气候因子的影响,利用2000年6月16日-7月31日的NCAR（美国国家大气研究中心）资料,应用WRF（W eather Research Forecast）模式对植被气孔阻抗进行了三组试验：控制试验（CS）、敏感性试验1（RS↓）和敏感性试验2（RS↑）,结合江西省80个气象站的观测资料进行分析。结果表明：控制试验（CS）可以较好的模拟该流域的温度、降水、相对湿度时间变化及空间分布特征,它们与实测数据的相关系数分别为0.71、0.79和0.58,皆通过了0.01水平的t检验;敏感性试验结果显示：当气孔阻抗减小时,降水和相对湿度增加,温度下降;相反,当气孔阻抗增加时,降水和相对湿度减小,温度升高;气孔阻抗的变化对温度和相对湿度的影响在整个区域是一致的增大或减小的,而降水所体现出来的情况则较复杂。研究结果可为植被与大气间通量交换的参数化研究提供参考。     

黑河流域上游水沙变化特征及成因分析

[目的]研究黑河流域上游干流的水沙时空变化特征及其成因,为流域生态保护和水资源开发利用提供科学依据。[方法]选取黑河上游干流主要水文站近60a的实测径流、输沙及降雨资料,通过采用Mann-Kendall秩相关检验法、累积距平法和相关分析法,研究水沙变化特征及驱动因子。[结果]黑河上游干流径流量总体上从20世纪80年代以后呈增加趋势;输沙量从20世纪70年代开始呈不显著增加趋势,但莺落峡水文站输沙量从2001年开始呈显著下降趋势。[结论]降水增加是影响黑河上游径流量增多的重要原因;水土流失导致了札马什克站和祁连站输沙量的增加,而水库拦沙是莺落峡水文站输沙量显著减少的主要原因。     

渭河流域潜在蒸散发时空演变与驱动力量化分析

潜在蒸散发（ET0）是水文循环和能量循环的重要组成部分,揭示ET0的时空演变特征及其对气候变化的响应,有助于进一步了解变化环境下水循环演变机理。该研究利用渭河流域16个气象站1960－2019年的逐日气象资料,基于FAO-56 Penman-Monteith（FAO-56 PM）公式计算ET0,采用线性倾向估计、趋势检验和插值方法对其时空变化特征进行分析,并基于敏感性分析和贡献率定量识别影响ET0变化的主导因子。结果表明：1）年尺度上,渭河流域气压（0.04 kPa/10a）和平均气温（0.30 ℃/10a）呈显著上升趋势,风速（?0.05 m/（s·10a））和日照时数（?18.79 h/10a）呈显著下降趋势,相对湿度（?0.32%/10a）呈不显著下降趋势;2）年ET0以2.51 mm/10a的速率呈不显著上升趋势,除夏季外,其余季节ET0呈上升趋势,其中春季ET0呈显著上升趋势;空间上,年ET0自东北向西南递减,变化范围为763.49～954.32 mm;3）年ET0变化的主导因子为相对湿度与风速,贡献率分别为2.36和?2.32;季尺度上,春、秋季ET0变化的主导因子为相对湿度,夏季为日照时数,而冬季为风速。研究结果可为区域制定合理的作物需水灌溉政策及实现水资源高效利用提供依据。     

京津冀地区潜在蒸散量时空演变特征及归因分析

为了深入认识京津冀地区潜在蒸散量的时空变化特征及其对气候变化的响应,该研究基于京津冀地区23个气象站57 a逐日气象观测资料,应用Penman-Monteith公式计算各站点日潜在蒸散量(ET₀),剖析ET₀的时空变化特征,运用敏感性分析法定量研究ET₀对各气象要素的敏感性及其时空变化特征,定量识别各气象要素变化对ET₀变化的贡献。研究结果表明:1)京津冀地区ET₀空间分布整体呈由南向北递减趋势(除中部地区的塘沽站、黄烨站与保定站点ET₀较高外)。ET₀整体呈下降趋势,线性趋势率为-0.92 mm/a。ET₀变化趋势空间分布由西北向东南递减,以春季减幅最为明显。2)京津冀地区ET₀对相对湿度的最为敏感(-0.44),其次为风速(0.31)、日照时数(0.28)与平均气温(0.26)。随时间推移,ET₀对平均风速与相对湿度敏感性整体呈下降趋势,而ET₀     

洮河流域潜在蒸散发的气候敏感性分析

潜在蒸散发(ET0)的气候敏感性分析是变化环境下陆表能-水通量过程研究的重要内容,对气候变化背景下区域水文循环和农业水资源有效利用具有重要的理论和实践指导意义。为探讨气候变化对区域潜在蒸散发的可能影响,以洮河流域为研究区,采用Penman-Monteith模式和Beven敏感性公式计算该区ET0及其对关键气候要素的敏感系数,按Sen斜率和Mann-Kendall方法对敏感系数的变幅和显著性进行检验,基于此,对洮河流域ET0的气候敏感性进行了综合分析,并探讨了1981-2010年间该区ET0发生变化的气候原因。结果表明:洮河流域ET0对关键气候因素的敏感性排序为:净辐射相对湿度最高气温最低气温风速,其中,净辐射、最高气温和风速的敏感系数与ET0的相关性较强,特别是前2个要素在敏感性和相关性方面均具有较高系数;1981-2010年间,洮河流域ET0敏感性以净辐射的降低和最高气温的增强为主,净辐射和气温共同造就了洮河流域ET0的增加,且气温占主导。     

鄱阳湖流域日降雨的侵蚀性雨量标准研究

确定日降雨的侵蚀性雨量标准是提高基于日降雨数据的降雨侵蚀力模型计算精度的重要前提.利用鄱阳湖流域降雨数据,采用最小偏差法,确定该流域日降雨的侵蚀力雨量标准.结果表明:(1)鄱阳湖流域次降雨的侵蚀性雨量标准为14.0 mm,降雨侵蚀力偏差系数为1.8％,土壤侵蚀损失率2.8％,降雨场次错选度为14.9％.(2)流域内各站...     

基于地统计学和GIS的鄱阳湖流域降雨空间差异分析

降雨空间分布对于区域水文模拟、水资源规划与管理、旱涝灾害评估以及水土保持等均具有基础性意义.利用鄱阳湖流域16个气象站点1960-2008年共49 a的逐月降雨资料,运用地统计学理论、结合GIS技术研究了鄱阳湖流域降雨空间分布特征.结果表明:(1)流域多年平均降雨的空间分布整体呈现为由西南向东北,以及由西北向东北梯次递增的趋势;(2)代际降雨高值中心一般发生在庐山和玉山一带,低值中心发生在赣南赣州、遂川一带;(3)鄱阳湖流域16个气象站点各季节多年平均降雨属弱或中等变异,在该流域适合选用高斯模型进行季节性降雨空间插值.     

鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响

鄱阳湖是中国最大的淡水湖，揭示流域降雨侵蚀力时空演变及其对入湖泥沙的影响对科学指导流域生态保护与修复、促进流域生态文明高质量发展具有重要意义。基于鄱阳湖流域63个气象站1961—2017年逐日降雨量和鄱阳湖"五河"入湖悬移质输沙量（以下简称"输沙量"）年数据，采用Mann—Kendall非参数检验、双累积曲线、线性回归等方法，分析了流域降雨侵蚀力和入湖输沙量动态过程，定量评估了降雨侵蚀力变化和人类活动对入湖输沙量的影响。结果表明：鄱阳湖流域平均降雨侵蚀力为10 034.1（MJ·mm）/（hm²·h），介于6 738.8~12 734.8（MJ·mm）/（hm²·h），呈西南地区低、东北地区高的空间分布格局；降雨侵蚀力年际间呈不显著的上升趋势（P>0.05），在21世纪10年代最大，20世纪60年代最小。鄱阳湖入湖年均总输沙量1 183.3×10⁴ t，呈极显著下降趋势（P<0.01），在20世纪70年代最大，21世纪00年代最小。入湖总输沙量和赣江、信江及修水输沙量分别在1992年、1999年后发生趋势性减少（P<0.01）。以输沙量突变前的时段为基准期，突变年份后人类活动和降雨侵蚀力变化对入湖总输沙量变化的影响程度分别为-138.1%和38.1%；对赣江入湖输沙量变化的影响程度分别为-125.8%和25.8%；对信江入湖输沙量变化的影响程度分别为-121.3%和21.3%；对修水入湖输沙量变化的影响程度分别为-141.4%和41.4%。近60年降雨侵蚀力变化表现为增加入湖输沙量，而人类活动（水库建设、水土保持和采砂活动）是鄱阳湖入湖输沙量减少的主要原因。     

鄱阳湖流域溶解态重金属行为特征及健康风险评价

通过测定鄱阳湖流域各断面及入湖口水体溶解态重金属Cu、Zn、Pb和Cr的含量水平,调查了重金属在季节和空间变化下的行为特征,并运用美国环保局推荐的健康风险对其引起的健康风险进行了初步评价。结果表明：鄱阳湖流域不同溶解态重金属季节行为特征差异显著,Cu和Cr主要由人为因素主导,而Zn和Pb受自然因素影响更多;其空间行为特征由开采的矿山分布和人为源释放主导,这在赣江和乐安江表现尤为明显;流域健康风险大小依次为湖区〉信江〉抚河〉赣江〉乐安江〉修河,由化学非致癌物Cu、Zn、Pb引起的健康危害的个人年均风险值远低于国家辐射防护委员会推荐的通过饮水途径最大可接受风险值5.00×10-5a-1,而化学致癌物Cr的健康危害的风险值超出可接受水平,比化学非致癌物高出5～6个数量级,是主要的健康风险污染物,需引起风险决策部门的重视。     

新疆艾比湖绿洲潜在蒸散量年代际变化特征

潜在蒸散量在研究气候变化、监测农业旱情、提高农业水资源利用率等方面得到广泛应用。为研究新疆艾比湖绿洲潜在蒸散量年代际变化特征,该文使用1960—2013年艾比湖绿洲地区4个气象站点的数据,通过Penman-Monteith公式计算年和季节潜在蒸散量,利用Cramer突变检验分析和相关性分析与贡献率计算其特征变化。结果表明:1)20世纪90年代的潜在蒸散量在研究时间尺度中达到最低,自2000年后开始增加。春季、夏季、秋季的潜在蒸散量与年潜在蒸散量变化趋势一致,冬季无明显变化;2)通过Cramer法检验表明,春、夏、秋潜在蒸散量3季突变时间分别为1999年、1996年、1999年,冬季不存在突变,总体而言,潜在蒸散量突变均出现在20世纪90年代;3)风速是全年及季节潜在蒸散量的主导因素。研究可为艾比湖绿洲区域的水资源科学配置、农业灌溉管理以及脆弱生态环境恢复提供依据。     

1990—2019年澄碧河流域NDVI时空动态及驱动因素分析

为了解西南喀斯特流域的植被恢复状况及其驱动因子,以澄碧河流域为例,基于GEE平台和1990—2019年研究区Landsat遥感影像,采用Sen+Mann-Kendall趋势、偏相关等方法,分析了澄碧河流域归一化植被指数(NDVI)时空演变特征与驱动力。结果表明:1990—2019年澄碧河流域NDVI总体呈波动上升趋势,年平均增速为0.004 6,植被呈显著改善的区域占87.09%; 不同土地利用类型下,NDVI均值排序为常绿灌木地>常绿阔叶林>常绿针叶林>落叶阔叶林>旱地>草地>水田; NDVI随海拔上升呈先增加再缓慢下降再缓慢上升的趋势,随坡度的增加呈先缓慢上升再缓慢下降的趋势; 澄碧河流域88.88%区域NDVI与气温具有正相关关系,其中显著正相关占20.75%,与降水量变化相关性较小,仅有1.14%区域通过p<0.05显著性水平检验。总体而言,澄碧河流域植被得到显著改善,温度变化和人类活动一定程度上促进了流域植被的生长。