塔里木盆地水面蒸发量的实验研究

本文根据阿克苏水平衡站 1 999年至 2 0 0 2年非冻结期 ( 4月至 1 0月 ) 2 0 m2蒸发池水面蒸发量及常规气象观测资料 ,探讨了水面蒸发量与气象要素的关系 ,并用灰色关联度分析法分析了各气象要素对水面蒸发的影响程度 ,建立了计算水面蒸发量的经验公式 ,结果表明( 1 )气象要素对 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量的影响程度从大到小的排列顺序为饱和水汽压差、气温、风速、水面温度、相对湿度差、气压、空气饱和差、实际水汽压 ;( 2 ) 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量与饱和水汽压差、空气湿度饱和差、气温、水面温度、风速、水汽压成正比关系 ;而与气压、相对湿度成反比关系 ;( 3)所有回归方程都达到极显著水平 ,可供塔里木盆地缺测资料地区选用。     

基于称重法对影响蒸发蒸腾量的主要气象因子研究分析

通过模拟实验采用称重法测定了不同时间尺度下的蒸发皿水面蒸发量与充分灌水条件下植物蒸腾耗水量,同时监测对应时段影响蒸发蒸腾量变化的的气象因子。通过Pearson相关分析法与偏相关检验对蒸发蒸腾量与气象因子间的相关性进行了分析,同时在此基础上,对相关性较高(在α=0.01水平上极显著相关且通过偏相关筛选)的几个主要气象因子与水面蒸发量、植物潜在蒸发蒸腾量变化过程间的相关关系进行了多元非线性拟合,构建了简单的潜在蒸发蒸腾量计算方程,并进行了检验。结果显示:(1)影响水面蒸发与植物蒸腾的主要气象因子一致:温度、太阳净辐射与相对湿度;(2)太阳净辐射与温度、湿度的变化有较高的相关性(r=0.718,r=-0.639);(3)利用温度和湿度两项指标可以较好地模拟蒸发量与蒸腾量的变化过程(R~2=0.743),对于缺乏太阳净辐射资料的小灌区(点),可以利用温、湿度和作物参数构建近似的作物蒸发耗水模型,基于实时的气象资料计算对应时段作物的蒸腾蒸发耗水量,以便快速获得作物的耗水量与需水量,实时掌握农田水分亏缺状况,进行及时补灌。     

渭河流域蒸发皿蒸发量时空变化与驱动因素

以渭河流域为研究区,获取流域内21个气象站1978-2002年20cm口径蒸发皿和1985-2015年E-601型蒸发器日观测资料,采用线性回归模型重构各站点蒸发皿蒸发数据资料,Mann-Kendall趋势检验与空间插值法分析流域蒸发皿蒸发量的时空变换特征,敏感性分析法定量评估各气象要素对蒸发皿蒸发量变化的贡献。结果表明:流域多年平均蒸发皿蒸发能力低于黄河流域的平均水平,蒸发皿蒸发量介于1015.51705.6mm,其空间分布状况表现为由北向南逐渐减少;年蒸发皿蒸发量总体呈增加趋势,变化率为1.371mm·a^-1;蒸发皿蒸发量对实际水汽压最敏感;气温是影响蒸发皿蒸发量的主导因子,其贡献率为304.5%。     

南疆水面蒸发量研究

南疆位于新疆南部,降水稀少、蒸发强烈,水面蒸发是河川径流水量损失的主要组成部分。农业是经济的主要支柱和优势产业,而南疆的农业是灌溉农业,渠系众多,水面蒸发量损失较大,合理地预测水面蒸发量是有效利用水资源和促进农业发展的基础。利用南疆近30年来的气象资料,分析了南疆的月平均气温、湿度、水汽压等与月水面蒸发量的关系,结果表明气温和月水面蒸发量相关性均较好,可建立用气温资料预测水面蒸发量的模型。通过随机选取的测站月气温资料对模型进行了验证,计算结果表明模型误差小,模型有实用价值。     

基于GRID的流域动态水平衡模型研究

水量平衡研究是水资源评价、规划与管理的基础。以往的水平衡模型大多是基于流域、子流域,为了以网格为单元动态模拟水平衡过程,在本文中利用GIS工具建立了基于GRID的泾河流域动态水量平衡模型,该模型空间尺度为1km×1km网格,时间尺度为月。模型的率定是利用泾河流域马莲河把口水文站的1995至1997年逐月实测径流数据,由此获取了模型的主要参数。模型率定结果表明模拟径流曲线与实测径流曲线的变化趋势基本吻合,模拟值和监测值的中值绝对误差为6.72m3/s,相关系数为0.932。最后,将所建模型用于泾河流域逐月逐网格的降水、蒸发、土壤蓄水与地下蓄水,以及形成的径流总量的动态模拟。模拟结果表明泾河流域的径流量主要集中在流域南部与中部,流域北部径流相对较低,这与流域降水分布关系密切。泾河流域的土壤蓄水与地下蓄水量的分布类似,且与径流有一定相关性。该模型模拟精度较高,基本可以满足水资源评价、规划与管理的要求。     

气象条件对呼和浩特市空气质量变化的影响评估

定量评估气象条件对空气质量变化的影响对合理控制大气污染具有重要意义。利用呼和浩特市2001—2012年逐日的空气污染指数(API)资料和同期地面气象观测数据,基于KZ(Kolmogorov-Zurbenko)滤波方法将API与各气象要素序列分解为短期分量、季节分量和长期分量,其中API长期分量反映周期大于1.7 a的波动情况,主要体现空气质量的长期变化趋势。API不同分量与对应时间尺度的各气象要素相关性具有明显差异,通过逐步回归和残差分析方法,构建由排放引起的API长期分量,并将其与原始长期分量做差值,进而得到气象条件影响下的定量评估结果。结果表明:在2002—2006年上半年,气象条件致使API长期分量增加10,而在2006年下半年至2011年,气象条件对空气质量改善起促进作用,使API长期分量减少5。     

腾格里沙漠南缘沙尘暴气候变化特征——以甘肃省景泰县为例

根据甘肃省景泰县1957—2006年沙尘暴逐年、逐月发生日数的资料,以及沙尘暴发生同期的大风日数、温度、降水量等气象资料和耕地面积、绿化面积等环境资料,应用Mann-Kendall法、滑动t检验法、一元线性回归、多元线性回归等统计方法,分析了景泰县沙尘暴年际变化的突变特征以及沙尘暴多发的原因,并对影响沙尘暴发生的因子进行权重排序。结果表明:过去50 a,景泰县沙尘暴发生日数的突变年在1984年;沙尘暴的发生与大风出现的频次有显著正相关,其次与同期的绿化总面积、平均最低温度、耕地总面积有显著负相关;景泰县所处的特殊的地理位置、地形地貌以及干旱多风的气候背景,也是沙尘暴频繁发生的主要原因。     

近60 a石羊河流域蒸发量变化及其原因分析

蒸发是水循环的关键环节，理解蒸发变化及其原因对于水资源可持续利用具有重要意义。以石羊河流域为例，选取自南向北沿海拔梯度递减的乌鞘岭、永昌、武威和民勤4个气象站近60 a(1958—2017年)数据资料，基于改进的PenPan模型分析了石羊河流域蒸发量时空变化特征及其原因。结果表明：（1）空间上，石羊河流域蒸发量变化存在海拔效应，随着海拔的增加蒸发量显著减少，递减率约为38 mm·(100m)-1；时间上，蒸发量变化存在明显的分段特征，1958—1970年蒸发量减少，20世纪70年代以来蒸发量增加，尤其是平原区最为明显。（2）改进的PenPan模型能较好地模拟各站点日尺度和月尺度蒸发量的变化（R2>0.85），为进一步提高模拟精度，模型中的风速函数有待修正。（3）改进的PenPan模型计算的辐射组分年际变化不大，但空气动力学组分波动上升，这与温度和饱和水气压差变化趋势一致，说明温度升高是引起石羊河流域70年代以来蒸发量增加的主要原因。说明在气候变暖背景下石羊河流域蒸发量将持续增加，也给未来强化水资源管理，保障可持续发展施加更大的压力。     

河西走廊荒漠-绿洲蒸散对夏季高温天气响应的初步研究

高温事件对水文过程的影响以及生态系统对高温事件的响应成为全球变化关注的重要问题之一。以2010年7月20-30日河西走廊临泽地区出现的持续高温天气为案例,初步探讨了高温期间该地区水面蒸发、参考作物蒸散量和植物蒸腾的变化规律,分析了蒸散产生变化的主要原因,并分析了气温与蒸散之间的关系。结果表明：高温期间水面蒸发量比多年同期平均值增加42%,参考作物蒸散比多年同期平均值增加19%。平均气温和最高气温增加是其变化的主要原因。回归分析表明,在2005-2009年7月20-30日平均气温距平值每升高1 ℃时,水面蒸发距平值增加0.58 mm;最高气温距平值每升高1 ℃时,水面蒸发距平值增加0.39 mm。而对于参考作物蒸散而言,在2005-2009年7月20-30日平均气温距平值每升高1 ℃,参考作物蒸散量距平值增加0.11 mm;最高气温距平值每升高1 ℃,参考作物蒸散量距平值增加0.06 mm。荒漠灌木沙拐枣蒸腾速率在2010年高温期比2008-2009年同期平均值增加373%,在2008-2009年7月20-30日,相对湿度距平值每增加1%,蒸腾速率减少0.39 g•cm-²•d-¹。     

青藏高原高寒草原土壤蒸发特征及其影响因素

蒸发作为水量平衡和能量平衡的重要组成部分,在生物圈-水圈-大气圈中发挥着不可或缺的作用,其变化对于农业、生态水文具有重要的影响。青藏高原作为气候变暖的先兆区,冻土活动层厚度增加,改变大气和土壤的水热交换过程,为明确青藏高原冻土区蒸发在气候变暖大背景下的变化趋势,本研究选取典型冻土区色林错流域,于2017年8-9月、2018年7-9月利用小型蒸渗仪对植被覆盖度15%、30%和60%高寒草原土壤水分分布特征以及蒸发变化进行了定量研究,并探讨了其主要影响因素。结果表明:(1)植被覆盖度为15%,日均蒸发量最大,为2.25mm;植被覆盖度为60%的日均蒸发量最小,为1.88mm;在日蒸发过程上,12:00-16:00蒸发量最大,16:00-20:00蒸发量最小。(2)3种植被覆盖度条件下土壤水分最大值位于20-30cm层;最小值在土壤表层(0-10cm)。随植被覆盖度增加,土壤含水量增大,尤其是浅层土壤(20cm)表现的十分明显。(3)通过对地上生物量和蒸发量的相关性研究,生物量越大,蒸发量越低。(4)在高寒草原蒸发与气象要素关系研究中发现,蒸发主要受水汽压和净辐射的影响。     

荒漠-绿洲过渡带土壤温度变化分析

根据中国科学院临泽内陆河流域站2004-2014年的土壤温度与气象要素数据,分析了河西走廊中部荒漠-绿洲过渡带土壤温度年内和年际变化规律及主要影响因素。结果表明:土壤温度日变化与月变化大致呈正弦曲线,各层土壤最高、最低温度出现的时间随着土壤深度的增加逐渐推迟;年均土壤温度总体上随着土壤深度的加深先减小后增加;气温是与土壤温度变化相关性最强的气象要素;同时,明确了该区3个特征差异明显的土壤温度层次:020cm土壤温度活跃层,40cm土壤温度过渡层和60100cm土壤温度稳定层,与其他地区结果有所差异。最后,利用相关性分析、多元逐步线性回归方法建立了气象指标与各层土壤温度之间经验预报方程。     

大气环流指数和地面气象要素对海南省橡胶树白粉病的影响

为探讨大气环流指数和地面气象要素对海南省橡胶树白粉病病情指数的影响,利用1962—2009年逐月大气环流指数和逐日地面气象要素资料,根据橡胶树白粉病病情指数等级,结合因子膨化、相关分析和多元回归等方法,筛选影响橡胶树白粉病病情指数的大气环流指数和地面气象要素,构建等级指标,建立预测模型,并对模型进行检验。结果显示:影响橡胶树白粉病病情指数的大气环流指数依次为北半球副高面积指数、北半球副高强度指数、西太平洋副高西伸脊点、北美区极涡面积指数、亚洲区极涡强度指数和印缅槽,显著影响时段为上年7月至当年4月;地面气象要素有平均最高气温、相对湿度、平均气温≥20℃的日数、小雨日数和平均风速,显著影响时段为上年10月至当年1月;基于大气环流指数、地面气象要素、大气环流与地面气象综合因子的橡胶树白粉病病情指数预测模型准确率分别为74.3%～78.8%、74.7%、94.6%～98.3%,表明基于大气环流和地面气象综合因子的模型准确率较高,可作为海南省橡胶树白粉病的中长期预测模型。     

应用神经网络RBF估算青海省东南沙区土壤蒸发

蒸发是地表能量平衡和水分平衡的重要组成部分。2006-2009年在青海东南部沙区半固定沙丘,利用微型蒸发器(MLS)对土壤蒸发进行了测定,结合气象观测数据,利用RBF神经网络技术,建立了沙区半固定沙丘土壤蒸发模型,并应用多元回归技术进行了验证。结果表明：已经构建的RBF神经网络计算土壤蒸发与实测值吻合较好,均方差是0.14 mm,其绝对误差和均方差均小于多元线性回归计算值。模型在确定沙区土壤蒸发中具有实用可靠的优势。     

不同灌水方式下温室青椒的耗水规律

通过盆栽试验,研究了膜下滴灌、无膜滴灌和漫灌条件下温室青椒耗水规律。结果表明．不同条件下青椒生育期总耗水量、生育阶段耗水量及生育期内蒸腾蒸发比有明显差异。三种条件下生育期内日平均耗水量分别为1．78mm．2．64mm．3．09mm．总耗水量分别为162mm．240mm,281mm。无膜滴灌和漫灌条件下蒸腾量与蒸发量之比分别为1．53：1．0．92：1。通过对温室青椒耗水量与水面蒸发量进行回归分析．得出不同条件下以水面蒸发量为参数的青椒耗水模型,其中无膜滴灌情况下相关性最好．相关系数为0．834。     

基于无人机多光谱遥感估算西北半湿润区葡萄基础作物系数研究

为提高西北半湿润区葡萄园蒸散量的估算精度，以波文比系统实测蒸散量ET_c为基础，基于彭曼公式法计算参考作物蒸散量ET_o,得到葡萄作物系数K_c后，采用FAO-56双作物系数法计算土壤蒸发系数K_e与水分胁迫系数K_s,获得基础作物系数K_cb;同时利用无人机多光谱遥感影像获取葡萄光谱数据，提取多个波段反射率计算4种植被指数(归一化植被指数NDVI、土壤调节植被指数SAVI、比值植被指数RVI、差值植被指数DVI),建立葡萄K_cb与植被指数的关系模型(一元线性回归、多项式回归、多元线性回归),从而计算葡萄园实际蒸散量用以验证无人机多光谱遥感估算葡萄K_cb的精度。结果表明：(1)相同建模方法下，植被指数与K_cb的模型拟合精度受到其种类与葡萄生长时期的影响。在生育前期，利用一元线性回归建模得到的K_cb-VI_s模型拟合精度表现为NDVI>RVI>SAVI...     

近50年石羊河出山口径流对气候变化的响应

以石羊河支流杂木河为代表,采用Spearman秩次相关检验法、Mann-Kendall秩次相关检验法,对杂木河出山口近50年(1956-2007)的径流以及石羊河流域乌鞘岭、永昌、武威、古浪、民勤5个气象站近50年的气候要素进行了分析,建立了径流和气候因子之间的多元线性回归模型,并利用灰色关联分析法进一步计算了气候要素和径流之间的关联程度。结果表明:杂木河出山口径流呈下降趋势,与气候要素的相关性明显,受降水影响最大,蒸发的影响次之,受气温的影响较小,关联度分别为0.728,0.667,0.573。     

华北平原秸秆覆盖滴灌冬小麦中后期耗水规律研究

基于2013—2015年华北平原典型区连续两年田间试验,采用Penman-Monteith公式、FAO单作物系数法以及水量平衡法,研究分析了充分滴灌下秸秆覆盖与不覆盖对冬小麦棵间蒸发、耗水量、产量及水分利用效率的影响,研究结果表明:滴灌条件下秸秆覆盖显著抑制了日棵间蒸发量及其日变化波动幅度(P0.05),在冬小麦中后期相比不覆盖可减少棵间蒸发30%以上;基于田间冬小麦的气孔阻力系数实测值,采用P-M公式直接计算冬小麦日耗水量具有较高精度,其值与FAO单作物系数法计算值具有较高相关性(R~20.8);秸秆覆盖滴灌减少了7%~15%的灌溉定额,但与不覆盖滴灌相比,冬小麦日耗水量和生育期总耗水量不存在显著差异(P0.05),冬小麦4—6月份期间平均日耗水量在4.0~4.5 mm·d~(-1)之间;充分滴灌下秸秆覆盖并没有显著提高作物的产量和水分利用效率(P0.05)。     

水稻大螟性诱与灯诱监测技术比较及线性回归模型的建立

为了比较大螟性诱和灯诱监测效果,揭示大螟成虫种群数量的长期变化规律和季节性消长动态,对2013—2018年张家港市塘市镇河头村水稻基地性诱和灯诱的逐日监测数据进行了分析。结果表明,2013—2018年张家港市稻田中性诱和灯诱的大螟成虫种群总量有差异,以2015年最高;不同年度间大螟成虫种群数量的季节性消长动态基本一致,即越冬代蛾峰集中在4月下旬至5月中旬,此后成虫种群数量保持低位,直至终蛾期(10月中、下旬)。大螟逐日性诱蛾量(yS)与逐日灯诱蛾量(xL)存在极显著相关性,其线性回归模型为yS=0.051 8+1.135 6x1(R2=0.689 0,P=0.000)。说明性诱监测可在某种程度上替代灯诱监测,从而为大螟的准确监测和科学预报提供可靠依据。     

基于野外实测高光谱数据的干旱区耕作土壤含水量反演研究

利用2011年3月野外实地采集的不同含水量土壤的高光谱数据,研究了南疆地区耕作土壤草甸土含水量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了一元线性回归与多元逐步回归的土壤含水量预测模型.结果表明,土壤含水量在380～ 1080 nm波段与反射率呈负相关关系;反射率经倒数(1/R)、对数(logR)、一阶微分(R’)变换后可提高其与含水量的相关性;以50个建模样本所建立模型的相关系数均达到极显著水平,所有模型通过对37验证样本进行预测,比较决定系数、均方根误差、相对误差后,表明多元逐步回归模型的预测能力要优于一元线性回归模型,从所有模型中优选出以698、702、703、746、747 nm波段反射率倒数(1/R)建立的多元逐步回归模型为最优模型,该模型实测值与预测值之间的R2为0.9199,RMSE为1.6026,RE为0.6517,可用于基于野外高光谱数据的土壤含水量的估测.     

替代稳态下阜康北部荒漠生态弹性的时空格局

替代稳态下的荒漠生态系统生态弹性反映了系统承受环境干扰后的恢复能力，这对认识荒漠生态系统过程具有重要的理论意义。当前研究主要集中在湖泊和森林生态系统，而有关荒漠生态系统弹性的研究普遍未考虑替代稳态，也鲜有考虑弹性的时间变化。本研究以阜康北部的古尔班通古特沙漠南缘至沙漠腹地样带为例，运用2001年1月至2020年12月的MODIS全球植被指数遥感数据，采用BFAST(Breaks for Additive Season and Trend)和状态空间建模对数据进行处理和提取，通过不同状态的退出时间量化得出不同时段替代稳态条件下的生态弹性，同时根据计算结果分析了该地区生态弹性时空演变特征及其影响机制。研究结果表明：（1）研究区弹性+和弹性-整体呈现先下降后上升的趋势，但沙漠边缘至腹地空间差异显著。（2）生态弹性对降水变化存在滞后响应。（3）降水季节变化的差异会降低降水量与生态弹性之间的相关性。综上所述，生态弹性的空间分布总体受降水格局控制，但立地条件导致的植被空间异质性增加了生态弹性空间分布的复杂性，而生态弹性与降水变化的关系取决于植被群落构成、植物对降水变化响应、降水量变化趋势和季节分布...