CLIGEN天气发生器在黄河流域的适应性研究

根据年降水及其年内分布特征在全美范围内选择参照站的基础上,用黄河流域3个气象站30年降水和气温的月平均资料,对CLIGEN天气发生器在黄河流域的适应性进行了检验。结果表明利用参证站、通过月资料的输入,CLIGEN可以较好地模拟年降水、降水的月分布、最高温度和最低温度,模拟值的标准差普遍低于实际值的标准差,参照站的气候特征对模拟结果有显著影响,因此,在参证站选择时应综合考虑多个气象参数。     

CLIGEN非降水参数在黄土高原的适应性评估

 天气生成器(CLIGEN)可以产生以日为时间单元的天气数据,从而广泛应用于土壤侵蚀和作物生长模拟模型,其模拟结果的优劣直接影响这些模型的输出结果。利用散布黄土高原的12个标准气象站点长时间序列的气候数据评估CLIGEN模拟非降水参数(温度、太阳辐射、风速)的能力。结果表明:CLIGEN能较好的模拟日最高温度;对日最低温度与露点温度的模拟次之;模型对太阳辐射和风速的模拟较差,特别是对风速的模拟,模拟值要显著的高于实测值。CLIGEN模拟的温度日较差、第1天最高温度与第2天最低温度之差、第2天最高温度与第1天最低温度之差的均值和标准差普遍偏高,但均值的误差较小,而标准差被过高模拟;模型在产生气候数据时,没有保持逐日渐变性和连续性。CLIGEN能够较好的模拟最高温度与最低温度的季节连续性与相关性;而过高的模拟了太阳辐射的季节相关性以及温度与太阳辐射的季节互相关性;同时,模型没有模拟出各气象要素自身及其之间的逐日相关性。     

WXGEN天气发生器在长江上游地区的适用性评价

WXGEN天气发生器是SWAT分布式流域水文模型的组成模块之一,用于模型预测预报以及天气数据缺测时生成模拟天气数据。以长江上游5个典型国家气象站40 a的日观测数据为基础,分析评价了WXGEN天气发生器在该地区模拟的日和月气象参数的精度。结果表明,WXGEN天气发生器在长江上游5个典型气象站模拟精度基本一致;模拟的日天气数据误差较大;模拟的月天气数据效果好于日天气数据,WXGEN天气发生器能较好地拟合月天气数据的分布,更适合于长江上游地区月气象参数的模拟,但WXGEN模拟的月天气数据误差具有较强的季节规律性,月降雨量和气温的模拟值较实际值偏低,而太阳辐射量模拟值却较实际值偏高。     

CLIGEN天气发生器在长江上游地区的适用性评价

CLIGEN天气发生器是WEPP土壤侵蚀模型的组成模块之一,用于模型预测预报以及天气数据缺测时生成模拟天气数据;但是CLIGEN天气发生器是基于美国的天气条件研发的,在其他地区模拟的精度具有不确定性.以长江上游沱沱河站、马尔康站、丽江站、都江堰站和沙坪坝站5个典型国家气象站40年的日观测数据为基础,分析评价CLIGEN天气发生器在该地区模拟的日和月天气数据的精度.结果表明：CLIGEN天气发生器天气参数的输入对于模拟结果具有较大的影响;模拟结果在长江上游5个不同地貌区气象站的精度基本相当;模拟的日天气数据误差较大,模拟的月天气数据效果好于日天气数据;模拟的各月最高气温和最低气温平均值较实际值偏低,部分参数模拟值的绝对误差和相对误差存在一定的月际差异.     

WGDWS天气发生器在中国五大气候区的适用性

为了检验基于干湿期的天气发生器（Weather Generator based on Dry and Wet Spells,WGDWS）在中国不同气候区的应用效果,该研究利用中国五大主要气候区16 个站点57 a的逐日天气数据,通过对比生成与实测气象要素统计值,及比较WGDWS与随机天气模拟器（Daily Weather Stochastic Simulator,DWSS）生成的气象要素统计值,测试 WGDWS 的可用性和准确性。显著性检验表明,WGDWS产生的每个气象要素的月值和干湿期长度与实测值相比没有显著差异。月最高、最低气温绝对误差≤0.5 ℃的站点比例分别达93.8%和96.4%,月降水日数绝对误差≤1 d的站点比例达95.8%,月降水量绝对误差有91.7%的站点在10 mm之内,月太阳总辐射绝对误差2 MJ/m2以内的站点比例达90.1%;月最长干期、最长湿期、平均干期、平均湿期的平均绝对误差分别为4.16、0.76、1.00、0.15 d。WGDWS在温带季风和亚热带季风气候下的干湿期模拟效果优于温带大陆气候和热带季风气候。比较WGDWS和DWSS生成的逐日模拟序列的误差分布,月最高气温、月最低气温和月总太阳辐射的误差分布高度一致。WGDWS对月降水日数的模拟效果优于DWSS,即等概率条件下,WGDWS相对误差更小,而DWSS对月降水量的模拟效果优于WGDWS。因此,WGDWS能够准确反映长期干旱或长期阴雨天气的实际情况,可用于生成长序列逐日天气数据,以满足气候模型、水分模型和作物生理模型的需求。     

黄土高原农村社会-生态系统适应性循环机制分析

基于社会生态系统适应性循环模型,以陕西省长武县王东村为例,通过对系统几个关键变量的观察,分析了黄土高原地区农村社会-生态系统适应性循环的演变机制;并从适应性循环周期中研究了系统的恢复力和适应性能力变化过程。结果表明,建国以来王东村社会一生态系统依次经历了一个完整的适应性循环（1949—1961年）、贫穷困境（1961—1980年）和新的一个适应性循环的前环阶段（1980至今）;制度变革特别是土地制度的调整是系统循环过程的驱动力,而技术革新可以使系统维持在开发阶段;干旱等气候变化事件对系统具有强烈的扰动作用,并可能导致整个系统崩溃释放。     

黄土高原半干旱区保护性耕作适应性评价

在黄土高原半干旱区连续4年保护性耕作试验的基础上,利用层次分析法,对5种保护性耕作法与传统耕作法适应性(生态与经济)进行综合评价,探究适合黄土高原半干旱区的保护性农业技术体系.结果表明:在两种轮作次序(小麦/豌豆、豌豆//小麦)、两种投入方式(计秸秆和不计秸秆)下,保护性耕作法免耕秸秆覆盖(NTS)综合适应性指数(PI)均显著高于其他几种耕作方式,且PI在0.76～0.86之间,是传统耕作法(T)的2～2.5倍,NTS在该地区的适应性最强;NTS、免耕不覆盖(NT)、免耕结合地膜覆盖(NTP)3种耕作方式的PI高于传统耕作结合秸秆还田(TS)、T、传统耕作结合地膜覆盖(TP),说明NTS、NT、NTP在该区的适应性优于TS、T、TP.因此,在黄土高原半干旱区实施保护性耕作措施NTS,更能促进该区农业的持续发展.     

基于干湿期的随机天气发生器

为了按不同的应用需求生成可信的任意长序列逐日天气数据,为作物天气系统研究提供数据支持,该文描述了一个以干湿期随机模型为基础,组合了日降水量、温度和辐射变量随机模型的逐日天气发生器WGDWS(Weather Generator based on Dry and Wet Spells)。它分为两部分:以干湿期为独立随机变量的干湿期模型部分,和依赖第一种模型生成其余天气变量的模型部分;其天气要素的生成主要分2个步骤,即首先根据月经验分布值产生一个干期或湿期长度,然后生成干期或湿期的逐日值。利用代表中国不同地理区域的9个站点1973-2003年的逐日气象资料对天气发生器WGDWS进行了检验,并与基于干湿日开发的DWSS天气发生器进行了比较。结果表明两者性能基本相近,并且WGDWS模拟干湿期的效果更好。因此,WGDWS天气发生器用于生成逐日天气序列是可靠的,同时作为一个JAVA组件,还可以方便地嵌入作物模型系统。     

气候变化下黄土高原耕作系统演变与适应性管理

耕作系统主要包括土壤系统、作物系统和区域气候系统等几个相对独立、但又紧密关联的组成部分,涉及作物栽培模式、作物类型、杂草和病虫害及农田水土资源管理等方面,在黄土高原生态系统管理和农业可持续发展中占有重要地位。过去50a (1951-2000年),黄土高原的年平均气温升高了1.1℃,且其变率逐渐增加,降雨和热量资源分布呈现复杂的时空异质性。作物种植区域的变迁、熟制制度的演变和农田灾害的加剧促使农田管理模式不断寻求改变,对当地农业耕作系统产生了深远影响。本文总结了黄土高原过去多年的气候变化（气温、降水量、积温）特征和发展趋势,气候变化下耕作系统（种植区、耕作制度、土壤环境）和作物系统（需水量、物候、品种、产量）的演变规律,作物与土壤互作关系,以及气象灾害对黄土高原耕作系统的影响,并提出气候变化下耕作系统适应性管理途径和策略。旨在为黄土高原耕作技术和田间管理提供新的理论,寻求气候变化下区域农业可持续发展应对策略。     

参考作物蒸散简易估算方法在黄土高原的适用性

参考作物蒸散（ET0）的简易估算方法在气象数据缺乏区域具有广泛的应用,但其适用性需要评估。基于1961~2009年48个气象站的数据,以FAO Penman-Monteith公式为标准评估了6种ET0简易估算方法（FAO-24 Rad、FAO-24 BC、Hargreaves、Priestley-Taylor、Makkink和Turc）在黄土高原应用的可能性。结果表明,对于ET0年值的估算,FAO-24 BC和Hargreaves的结果令人满意,效果最差的是Makkink和Priestley-Taylor公式。ET0年值误差主要来源于11－3月,各方法对4－10月ET0的估算效果相对较好。各方法的适用性存在空间变异,FAO-24 BC和Hargreaves公式的效果普遍较好,其他方法对该区各站ET0估算误差均较大,特别是Makkink和Priestley-Taylor公式;除Priestley-Taylor公式外,多数方法对西南区的估算误差较大。因此,黄土高原地区进行参考作物蒸散的简单计算时,推荐使用FAO-24 BC和Hargreaves方法。     

陆面潜在蒸散计算模型在甘肃省黄土高原的适用性研究

甘肃省黄土高原地区处于半干旱半湿润气候过渡区,潜在蒸散的准确估算是该区水资源评估的重要工作之一.运用西峰国家基准气候站1961-2006年气象资料,选用5种半干旱地区研究潜在蒸散普遍适宜的计算模型,以该区的蒸发量为参考,对各种计算模型进行了评估.结果表明,FAO Penman-Monteith(1998)模型与蒸发量相关性显著,均方差值小,稳定性高,是计算该地潜在蒸散的首选模型;其次为FAO PPP-17模型;Hargreaves模型所需气候因子较少,计算便捷,准确性较好,有一定使用优势;Priestley-Taylor模型计算值有一定参考意义,但在夏季与蒸发量的相关水平较低,在使用时还要作进一步地订正;24Radiation模型的夏季计算值与蒸发量的相关性不能通过假设检验,有一定的时间局限性,不宜作为该地区研究潜在蒸散的计算模型.     

黄土高原地区近50年参考作物蒸散量变化特征

为了探求黄土高原地区深层土壤干燥化过程及成因和该地区植被耗水的变化情况,该文根据黄土高原5站点近50 a的日气象资料,利用Penman-Monteith公式计算了同参考作物蒸散量,并分析了Eto的日均值、月均值和年值的变化特征,同时分析了平均温度、最高温度、最低温度、日照时数、风速和相对湿度与Eto的相关性.结果表明:黄土高原地区Eto日值和月均值与大气温度、日照时数均达到了极显著的相关性,其Eto日值和层Eto月均值曲线均呈单峰型,存在明显的季节变化特征,峰值均出现在6月.除了西安和西宁Eto年值显著降低外,其他3站点的年际间变化趋势不显著,同时除西宁站外其他各站点在20世纪80年代后Eto均有上升的趋势.     

试论黄土高原农林复合经营问题

该在阐述农林复合经营含义的基础上，介绍了黄土高原地区的几种农林复合经营模式及其生态经济效益，并对黄土高原实行农林复合经营存在的问题进行了讨论。同时，针对目前的治理状况，认为农林复合经营是治理黄土高原，发展经济的主要途径和技术措施。因而开展农林复合经营研究，有着重要的理论和实践意义。     

黄土高原土壤侵蚀时空动态分析

利用GIS技术对黄土高原1986年、2000年和2002年土壤侵蚀动态变化进行分析.土壤侵蚀面积比例由1986年的66.13%上升到2000年的67.14%,到2002年下降为64.88%,其中,水力侵蚀面积比例呈现扩大趋势,风力侵蚀面积不断减少,冻融侵蚀面积先减少后增加.从整个黄土高原看,内蒙古自治区、陕西北部、甘肃和宁夏土壤侵蚀面积较大,青海、陕西关中地区、河套平原和宁夏平原以及山西部分地区土壤侵蚀面积略小.长期以来,土壤侵蚀面积占区域总面积的比例都在60%～70%,总体上水土流失仍然严重,水土保持和生态环境建设任务任重道远.     

黄土高原生态经济分区的研究

在概述生态经济分区现状的基础上, 提出了在黄土高原进行生态经济分区的重要意义.选取自然资源、社会经济等22个指标, 以行政县(区)为单元, 利用聚类分析、主成分分析和GIS相结合的分区方法, 把黄土高原划分为4个生态经济带即南部暖温带半湿润农林生态经济带(Ⅰ)、中部暖温带半湿润半干旱农林牧生态经济带(Ⅱ)、西北部温带半干旱农牧生态经济带(Ⅲ)、北部温带干旱半干旱农牧生态经济带(Ⅳ)和18个生态经济区.通过该研究的实践, 不仅可为后续有效布设黄土高原的生态经济项目提供参考, 而且可为较大尺度区域进行生态经济区划研究奠定理论基础.     

黄土高原生态经济区划研究

黄土高原的生态环境存在明显的区域差异,如何针对区域的自然生态环境特点发展适应环境的农林牧生态经济,这是做生态经济分区的目的。生态经济区划原则是地带性原则、非地带性原则和社会经济学原则。根据各方面的条件,把黄土高原生态经济区划拟定为二级分区,一级为生态经济带,二级为生态经济区。根据区域生态环境的相似性和相异性特点将黄土高原分成4个一级生态经济带,即暖温带半湿润落叶阔叶林生态经济带(Ⅰ)、暖温带半湿润半干旱森林草原生态经济带(Ⅱ)、温带半干旱草原生态经济带(Ⅲ)、温带干旱草原和荒漠草原生态经济带(Ⅳ)。在各个一级生态经济带内又根据地貌形态类型的差异性划分出42个二级生态经济区。     

关于黄土高原范围问题

黄土高原是我国一个特殊的地理单元!也是水土流失最严重的地区。由于各学科着眼点不同,对 黄土高原的范围划分各异。作者荟萃了以自然地理单元、地貌单元和水土保持单元而划分黄土高原的观 点及其四周界线,提出了黄土高原和黄土高原地区两种概念。     

基于遥感的黄土高原植被物候监测及其对气候变化的响应

为了分析黄土高原地区植被物候特征,该文基于AVHRR传感器获取的陆地长期数据记录(land long term data record,LTDR)V4 NDVI数据,对黄土高原1982-2011年间植被物候的时空变化进行分析,并借助偏相关分析方法对物候与气温和降雨的关系进行量化分析。结果表明:黄土高原近30 a间春季物候提前显著(0.54 d/a,P0.001),主要集中在北部草地和灌木植被;秋季物候推迟显著(0.74 d/a,P0.001),主要分布在甘肃、陕北、内蒙古和山西北部等地。不同植被的春秋物候稍有差异,稀疏灌木林春季物候提前趋势最多(1.31 d/a),常绿针叶林最小(0.19 d/a);秋季物候推迟最多的为乔木园地(1.18 d/a),最少的是水田(0.17 d/a)。黄土高原植被物候主要受气温影响,降雨的变化也会对物候产生一定影响。冬季和前年秋季气温上升是春季物候提前的主要驱动因子;夏季和秋季降雨则对秋季物候休眠期延迟起着重要作用。该研究可为黄土高原生态环境评价及气候变化预测模型提供一定依据。     

黄土高原的土壤侵蚀与保护

黄土高原严重的土壤侵蚀正消耗着其水土资源，威胁着农业生产的持续发展。在分析黄土高原土壤侵蚀及水土保持现状的基础上，提出了防治土壤侵蚀的区域水土保持措施，并论述了其必要性。     

浅谈黄土高原生态恢复问题

黄土高原地区是我国生态退化最严重、可持续发展能力最低的区域之一,全区共有水土流失面积45.43万余km2,其中年土壤侵蚀模数大于5 000 t/km2的严重水土流失面积达19.06万km2。近50年来,国家和地方政府开展了大量的治理实践与研究,取得了巨大的成就,但仍存在着总体开发落后、生态恢复方略不明确、林草措施保存率低等问题。生态恢复的主要对策:一是科学定位生态恢复的指导思想、目标与模式;二是依靠科技进步,制定科学的生态恢复规划;三是加强水资源综合管理,保证生态用水;四是大力实施生态教育,实行生态补偿;五是建立激励机制,加快生态恢复的产业化发展。