川西高原雪灾时空分布特征及风险评价

[目的]掌握川西高原雪灾的空间格局和发展动向,为灾害相关管理部门提供决策依据。[方法]以川西高原16个气象站点1961—2012年的逐日气温与降水量资料为基础,采用线性回归、反距离加权空间插值、自然灾害风险指数法,对川西高原雪灾的时空特征和雪灾风险进行研究。[结果](1)近52a来川西高原地区各站点累计大雪、暴雪雪灾频次均呈增加趋势,增加倾向率分别为0.93和0.51次/10a。(2)川西高原地区雪灾具有显著的空间差异性。雪灾天气总体呈北方多而南方少的态势。(3)雪灾发生的高风险区主要集中在石渠、色达、甘孜、红原、若尔盖、康定等地,松潘、理塘为中等风险区,德格、小金、马尔康、新龙、道孚、巴塘、稻城和九龙等地雪灾风险最低。[结论]川西高原地区雪灾频次和程度均呈加重趋势,应采取有效措施加强对雪灾的防治和管理。     

青藏高原深层土壤热扩散率的时空分布特征

青藏高原是地气相互作用相对活跃的地区,深入了解青藏高原土壤热扩散率的变化,才能正确计算地表能量平衡进而准确认识青藏高原对全球和区域气候变化的影响。根据青藏高原1980—2001年39个观测站点实测的0.8 m和3.2 m土壤温度资料,利用热传导对流法结合最小二乘法拟合求得各站点的土壤热扩散率,并分析了土壤热扩散率的时空变化规律。结果表明,1980—2001年期间青藏高原土壤热扩散率在20世纪90年代以前波动较大,20世纪90年代以后波动较小。青藏高原东部地区的深层土壤热扩散率从春季至夏季增大,夏季至秋季减小,秋季至冬季减小;夏季最大值出现在青、川、甘三省的交界处,土壤热扩散率的值为8×10-6 m~2s~(-1),冬季最大值为5.1×10-7 m~2s~(-1);而除东部以外的青藏高原其他地区的土壤热扩散率,春季至夏季减小,夏季至秋季增加,秋季至冬季减小,该区域土壤热扩散率的变化范围为1.2×10-7 m~2s~(-1)~9.2×10-7 m~2s~(-1)。土壤热扩散率的多年平均最大值出现在青海省和甘肃省西南部以及四川西部的青藏高原东部地区,土壤热扩散率的极值为6.4×10-6 m~2s~(-1)。最小值出现在祁连山地区,土壤热扩散率为1.2×10-7 m~2s~(-1),中部地区为相对高值区。     

青藏高原地区水土流失时空分异特征

青藏高原的自然地理环境十分独特却也非常脆弱，水土流失的潜在危害性大。在全球变化和西部大开发的背景下，研究青藏高原水土流失规律具有重要意义。从自然地理条件出发，总结了青藏高原水土流失具有侵蚀类型多样，区域分异明显，人为作用较弱但潜在危害性大等特点。通过分析青藏高原河流泥沙资料，对土壤侵蚀强度的区域分异和水土流失的年内变化进行了初步研究。可以看出区内输沙模数的区域差异较大，输沙模数的大小主要决定于降雨条件和地表覆盖(包括地表物质组成和植被覆盖)。输沙模数的分布也一定程度上反映了土壤侵蚀强度的区域差异。青藏高原地区水土流失在一年中较为集中，7、8月份输沙量占全年的65％左右．6～9月份输沙量占全年的90％左右。由于夏季冰雪融水作用，径流泥沙可比降雨提前到达峰值。     

近30a陕西省气象干旱灾害时空分布特征

干旱灾害是陕西省主要的自然灾害之一,素有"十年九旱"之称,给人民生活和社会生产造成了不同程度的影响。因此,对干旱灾害进行科学分析及风险评估,为各级政府制定防灾减灾的措施具有重要意义。利用陕西省96个气象台站1981—2010年的降水量等气象资料,采用降水量距平百分率干旱指标,对陕西省干旱灾害的发生特征进行了详细分析。(1)陕西省的干旱灾害分布极不均匀,其总体特征是北多南少。(2)陕西省干旱灾害出现既有全省性的大范围干旱,也有区域性的局部干旱,陕北、关中发生区域性干旱频率高于陕南。(3)陕西省的干旱灾害发生季节在陕北、关中、陕南有显著差别,陕北干旱灾害季节性差异最大,关中次之,陕南最小。(4)持续性干旱灾害有的出现在同一季节,有的要跨2个季节。陕西省的干旱灾害总体上是春旱、秋旱、秋冬连旱或冬春连旱较多,陕南连续性干旱较少。     

青藏高原雪灾高风险区饲草料储备库选址分析

为了更好的发挥饲草料储备库在灾害风险管理中的应用,提高高原牧区灾害韧性。该研究将雪灾高风险区与实际多年雪灾发生区相结合,采用P-中值模型提出了饲草料储备库的选址分析方法,并利用贪婪取走启发式算法对模型求解。以青海省雪灾高风险区为例,选址分析得出治多、玛沁、都兰3座饲草料储备库和麻多、扎朵、秋智等13座饲草料储备点的分布位置与储备规模。其中治多储备规模为21.0万 t;玛沁储备规模为13.2万 t;都兰储备规模为13.5万 t。布局上形成了以储备库为中心,储备点为外围的二元结构,验证了分析方法的合理性和可行性。从而为高原牧区饲草料储备库的选址提供参考性理论依据和可操作性方法。     

青藏高原表土磁化率空间分布特征及影响因素

土壤磁化率是古环境重建的常用代用指标，对表土磁化率与现代环境的关系研究有助于理解磁化率产生差异的原因。当前，区域尺度上土壤磁化率变化成因认知的缺乏限制了磁化率作为古环境重建重要代用指标的精准应用。本研究系统调查了青藏高原的254个样点表层(发生层A层)土样，测定土壤磁化率和其他土壤属性，结合母质、气候、地形和植被等数据，阐明青藏高原地区土壤磁化率空间变化特征，及其主要影响因素。结果表明：(1)不同母质类型之间，表层土壤磁化率(χlf)无显著差异，百分频率磁化率(χfd%)差异显著，黄土和砂页岩风化物>冰碛物和结晶盐风化物，其他母质类型之间无显著差异；不同土地利用之间，表层土壤χlf无显著差异，χfd%差异显著：森林和旱地>草地>荒地。(2)各因子对土壤磁化率影响，植被>理化性质>地形>母质。(3)空间分布上，东南部的χlf和χfd%均显示较高值。χlf空间分布呈由东南向西北降低的趋势，高值区位于东南部边缘，低值区位于腹地。χfd%空间分布规律与χlf相似，高值区位于东部偏南，低值区位于西部。此外，χlf和χfd%的空间分布规律与青藏高原植被分区相吻合。因此，磁化率能更好地指示植被空间分布。     

青藏高原寒冻雏形土地温状况的分布特征

以１６年观察资料，分析了高原草甸地区寒冻锥形土土壤热量状况在时间进程及垂直方向的变化特征。同时，比较分析了裸露地表与自然植被覆盖条件下地温之间关系，地温不仅随着时间进程表现有一高－低的日年变化规律，而且在０－４０ｃｍ土层地温变化强烈，随深度加深地温的振幅按指数规律减小，地温的日变化约在０．６ｍ处消失，年变化约在１０．５ｍ消失，裸地０－２０ｃｍ地温变化明显大于有植被下的地温变化。     

不同地形条件下青藏高原农田土壤有机碳的分布特征

西北高寒地区农田土壤有机碳（SOC）储量的变化研究,可为东部农田SOC对气候和管理措施的响应提供预警信息。针对西部高原县域尺度上典型的地貌类型和土壤类型,对其耕层和剖面SOC进行了分析。结果表明, 青海省乐都县农田耕层（020 cm）SOC的变化范围为4.38 g/kg~20.81 g/kg,均值为11.29 g/kg,且不同土壤类型上表现出黑钙土（16.15 g/kg）＞栗钙土（10.53 g/kg）＞灰钙土（9.50 g/kg）的趋势。地形对耕层（020 cm）SOC含量没有显著影响,但深层（20100 cm）SOC因地形存在显著差异,在峁坡上,黑钙土、 栗钙土和灰钙土的深层（20100 cm）SOC分别比同种土壤类型的谷底深层土壤提高了111.5%、 62.5%和66.3%。农田SOC的垂直分布也因地形存在差异,同一种土壤类型在谷底其耕层（020 cm）SOC含量均比深层（20100 cm）高,峁坡上其深层（20100 cm）比耕层（020 cm）高,黑钙土、 栗钙土和灰钙土在谷底其耕层（020 cm）SOC含量分别比同一土壤类型的深层（20100 cm）土壤提高18.7%、 24.3%和153.5%,黑钙土、 栗钙土和灰钙土在峁坡上其深层（20100 cm）SOC含量分别比同一土壤类型耕层（020 cm）提高46.9%、 8.0%和1.0%。这一结果可为准确估算青藏高原农田SOC的变化提供参考。     

青藏高原未来极端降水时空变化特征及海拔依赖性研究

极端降水对青藏高原生态—水资源—农业的可持续发展具有重要影响。基于CMIP6(coupled model intercomparison project phase 6)最新发布的大气环流模式(general circulation models, GCMs)日尺度降水数据,系统评估GCMs对青藏高原历史极端降水特征的模拟能力,并对未来时期极端降水进行预估。结果表明：多模式集合(multi-model ensemble, MME)能够更好地捕捉极端降水的时空分布特征,其中R95p、SDII、R1mm、CWD和PRCP在不同高程带表现出与观测值较为一致的变化趋势,然而,CMIP6 MME再现极端降水指数变化趋势的能力随海拔增高而降低。青藏高原未来近期、中期、远期在不同共享社会经济路径与典型浓度路径组合情景(shared socioeconomic pathways and the representative concentration pathways, SSP)下的极端降水特征预估结果表明,未来时期随时间的推移和温室气体排放浓度的增加,R95p、SDII、R1mm、CWD和PRCP相...     

近百年塔吉克斯坦潜在蒸散量时空分布特征

利用塔吉克斯坦百年逐月潜在蒸散量资料,以线性趋势分析、滑动平均、Mann-Kendall法、小波分析法以及Kriging插值法对潜在蒸散量的时空变化进行了分析。结果表明:(1)在时间变化上,塔吉克斯坦百年潜在蒸散量总体上呈微弱的减少趋势,气候倾向率为-1.25mm/10a,其中夏季的值最大,冬季的值最小;除了秋季和冬季以外的春季、夏季以及年潜在蒸散量都发生突变;年平均和春季潜在蒸散量都存在30a的准变化周期,夏季存在24a的准变化周期,秋季存在7a的准变化周期,冬季存在21a的准变化周期。(2)在空间变化上,塔吉克斯坦百年年平均和四季潜在蒸散量呈西部向东部递减的特征,年潜在蒸散量的变化范围为653.19~1 324.12mm,其中1901—1930年塔吉克斯坦大部分地区潜在蒸散量增加较为明显;而1991—2011年塔吉克斯坦大部分地区减少趋势最为明显。     

近50年来全球变暖背景下青藏高原气温变化特征

利用青藏高原1961—2010年逐日气温气候统计资料,采用了线性回归方程、曼—肯德尔突变检验等方法,研究了青藏高原气温气候时间和空间尺度上的变化趋势,研究表明:(1)青藏高原年平均气温以0.022 8℃/a的速率递增,在1993年之后年平均气温值较高,在南部区域年平均气温较高,而在中部区域年平均气温较低,且1996年为青藏高原年平均气温开始突变的年份;(2)青藏高原年平均气温存在显著的季节变化特征,且4个季节下的年平均气温均呈递增的变化趋势,其中春季增温幅度最大,冬季增温幅度最小;(3)通过对青藏高原年平均气温EOF分解分析得出,年平均气温呈南—中—北型、南—北型分布特征     

内蒙古地区2009/2010年冬季低温雪灾影响评估

在全球气候变暖的背景下,内蒙古自治区2009/2010年出现了近年来少有的冷冬,大部地区发生了不同程度的低温、冰雪等气象灾害。为了做好低温冰雪灾害的防御工作,本文应用数理统计方法对内蒙古自治区当年冬季的极端最低气温、寒潮发生次数和降雪情况等进行了时段统计,进而对2009/2010年冬季全区的低温雪灾及其影响进行分析研究。结果表明,低温冰雪灾情较常年偏重,由于灾害影响,全区冬季牧业生产及设施农业遭受了很大的损失,同时造成大范围路面积雪结冰,给道路交通运输带来不利,影响人们正常的生产和生活。     

基于MODIS遥感资料估算高原地表潜热通量

利用2014年夏季青藏高原9个观测站的实测资料,首先分析了夏季高原地区的湍流输送特征,并对MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)地表潜热产品在高原地区的适用性进行检验,进一步在潜热模型中引入MODIS昼夜地表温度来估算研究区的地表潜热,并将估算值与实测值进行对比。结果表明:下垫面以裸土/稀疏植被为主的阿里站能量输送以感热为主,其他观测站的湍流输送则以潜热输送为主;MODIS潜热产品在高原各地区的适用性存在差异,产品在高原东部偏东地区适用性较好,其他地区适用性较差,且高原西部的潜热有效数据大量缺失;而新提出的方法不仅可以弥补高原西部地表潜热的缺失,还可以提高地表潜热的估算精度,估算值与实测值之间相关系数达到0.77,均方根误差仅为29.8 W/m2,相对误差为35.59%;模型给出的高原地区地表潜热区域分布特征与高原的地表覆盖类型吻合较好,说明模型给出的高原地表潜热分布是合理的。     

基于GIS与AHP集成的黄土高原洪水灾害风险评估

为识别黄土高原洪水灾害高风险地区及其分布特征,基于地形、NDVI、降雨以及社会经济数据,集成GIS与层次分析法(AHP)等方法,在绘制洪水灾害危险图和易损图的基础上,综合评估了黄土高原不同地区的洪水灾害风险。结果表明：(1)黄土高原整体风险程度为中等。中风险性地区所占面积比例最高,约为29.2%;较高和高风险性地区所占比例为19.9%,5.7%,低和较低风险性地区所占比例为17.5%,27.7%。(2)洪水灾害危险性、易损性、风险性等级均呈现出由东南部向西北部递减的变化特征。洪水灾害风险程度为高和较高的地区主要集中在西安市、咸阳市、郑州市及榆林市等地区。(3)气候特点、NDVI及社会经济发展等是决定黄土高原洪水灾害风险程度的关键因素,在防灾减灾规划设计中需重点关注。综上,洪水灾害高风险区主要集中在黄土高原中部、南部等地区,与历史洪水灾害结果大致相符。     

2022年黄土高原典型暴雨侵蚀及洪水灾害调查分析

[目的] 开展黄土高原不同地区典型暴雨事件土壤侵蚀现状调查，分析暴雨条件下流域土壤侵蚀特点及下游洪水淹没灾害程度，以期为该区暴雨侵蚀灾害的预防和治理提供参考。 [方法] 以2022年7月到9月黄土高原不同地区发生的4场典型大暴雨为背景，通过野外实地调查，并基于无人机航摄获取暴雨过后小流域的高清影像，对不同地区暴雨条件下小流域内不同土地利用类型的侵蚀特征和洪水淹没灾害进行了分析。 [结果] 在大暴雨情况下，坡耕地易发生侵蚀，且主要以细沟侵蚀为主，侵蚀模数为22 588～46 244 t/(km²·a)；草地无明显沟蚀现象。重力侵蚀在流域中所占比例较大，易发生在道路和沟道两侧。生产道路增大了流域水文连通性，导致道路侵蚀和损毁严重。有排水设施的道路侵蚀明显小于未设置排水设施的道路。梯田田坎易发生崩塌损毁，损毁长、宽、深分别为10～30 m，0.35～2.3 m和0.1～1.9 m，新修梯田侵蚀损毁显著大于老梯田，当年雨季前修的梯田侵蚀损毁也显著大于上年雨季后修的梯田。流域内各淤地坝拦沙作用明显，但在暴雨情况下仍存在较多的损毁和漫坝现象，且大部分淤地坝淤积已达到库容上限。不合理的占用河道、工程建设、小流域蓄排措施缺乏，部分水保设施管护不到位均会加剧流域侵蚀及洪水灾害。 [结论] 在一般暴雨条件下，小流域内现有的水保措施能较好地抵御暴雨侵蚀，但在大暴雨乃至特大暴雨条件下，流域内侵蚀灾害依然严重，且容易对下游造成严重的淤积和洪涝灾害，优化设计并布局流域内整体的“蓄排协调”设施是当前黄土高原地区水土保持工作高质量发展亟需解决的问题。     

青藏高原中部BJ站土壤湿度不同时间尺度的变化

青藏高原土壤湿度的时空变化在高原能水循环中起着重要作用。利用GAME-Tibet期间观测的青藏高原中部BJ站2001年1月1日~2005年12月31日00:00~230:0逐时高分辨率土壤湿度资料,分析了4~210 cm深度土壤湿度的日、季节和年际等不同时间尺度的变化特征。结果表明:(1)4 cm深度土壤湿度日变化显著2,0~210 cm深度土壤湿度日变化微弱;土壤湿度日振幅随土壤深度的增加逐渐衰减,但在210 cm深度又出现增加的趋势;4 cm、20 cm、60 cm、100 cm1、60 cm和210cm深度土壤湿度的平均日振幅分别为0.97%、0.22%、0.03%、0.01%、0.01%和0.03%。(2)根据土壤湿度在时间尺度和垂直剖面上的变化特征,将土壤湿度年内的变化过程划分为积累期(3~8月)、衰减期(8~12月)和相对稳定期(12~3月)3个阶段。(3)2001~2005年,BJ站4 cm、20 cm、60 cm、100 cm和160 cm深度土壤湿度8月的平均值表现为线性增加的趋势,210 cm深度土壤湿度8月的平均值则呈现出线性减小的趋势;湿季,土壤湿度显著地受到降水的影响,干季,土壤湿度主要受土壤温度的影响。     

新疆天山山区近51年来降水变化特征

利用1959-2009年天山山区11个站点的降水量数据,通过累积距平、回归分析、EOF、Mann-Kendall(MK)检验、最大熵谱分析等,分析了近51a来天山山区降水的时空分布特征.结果表明:山区降水量呈增加趋势(降水气候倾向率为1.134mm/a),且以20世纪90年代和21世纪初前10a尤为明显,增湿趋势在逐渐增大;山区年降水量的变化表现出一致性增加的趋势,降水气候倾向率具有很强的区域特点,其中天山中部和南部的变化趋势均大于西部;降水空间分布主要以山区一致型和东西反相位变化为主;在95％的置信概率下,山区降水分别在1992年、1978年和2006年发生突变,3个主分量场分别表现出2.1,2.8,2.6,5.6a的周期;山区年降水和冬季降水在不同海拔高度上没有明显的一致变化,夏季降水幅度随海拔高度的增加而增大.