黄土高原露日数变化趋势分析

露日数是预防和控制植物病害的重要因子,探讨气候变化条件下露日数,可为区域植物病害预测及防治提供事实依据。本文基于52个气象站点1961—2010年逐日监测气象数据,计算了黄土高原不同时空尺度的露日数,利用去趋势预置白处理(trend-free pre-whitening,TFPW)的Mann-Kendall法和Sen趋势度估计法(Sen’slope)分析了露日数变化趋势,并借助相关分析法探讨了露日数的成因。结果表明,在月尺度上,黄土高原露水发生在3—11月,全区域月平均值为7 d,9月露日数最长,其中南部、东南部和西北部露日数达8~12 d。5.77%~25.00%气象站点露日数在6月和8—11月以0.02~0.15 d×a~(-1)显著增加,17.31%和7.68%气象站点露日数在4月和7月以-0.09 d×a~(-1)和-0.02 d×a~(-1)显著降低。在季尺度上,黄土高原露水发生在春、夏和秋季,全区域季平均值为15 d,秋季露日数最长,其中南部、东南部和西北部露日数达14~26 d。仅3.85%和5.77%的气象站露日数在夏季、秋季分别以0.25~0.09 d×a~(-1)和0.15~0.09 d×a~(-1)显著增加,5.77%的气象站露日数在春季以-0.34~-0.07 d×a~(-1)显著降低。相对湿度和温度是影响上述露日数时空变化的最关键因子。     

黄土高原降雨侵蚀力时空分布

降雨侵蚀力时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础。利用231个气象站多年平均年雨量资料估算了黄土高原地区多年平均降雨侵蚀力,并绘制了等值线图。利用17个气象站日雨量和日雨强资料估算了半月降雨侵蚀力及其年内分配特征。全区降雨侵蚀力变化于327~4416MJ.mm/(hm2.h.a)之间,等值线图显示降雨侵蚀力的空间分布与年降水量的空间分布规律十分相似,大致从东南向西北递减。半月降雨侵蚀力占年侵蚀力的累积频率表,为估算土壤侵蚀方程中土壤可蚀性因子和植被覆盖—管理因子提供了基础。侵蚀力年内分配集中度指标反映出黄土高原R值年内分配集中度很高,且多集中在6—9月,集中度最大的达96.4%,最小的也有66.9%。     

2000-2020年黄土高原植被覆盖度时空格局变化分析

以2000—2020年MODIS-NDVI植被指数为数据源,反演计算黄土高原植被覆盖度,通过转移矩阵和重心迁移等方法分析黄土高原植被覆盖度时空格局变化及其与降水、气温、坡度和土壤类型等因素的关系。结果表明：(1)2000—2020年黄土高原植被覆盖度由0.39提高到0.61,整体呈上升趋势,2017年后实现快速提升;(2)近20年,黄土高原植被覆盖度显著好转类型与极显著好转类型改善面积比例达到37.93%,2009年前以低覆盖和中低覆盖植被为主,2010年后以中覆盖及更高等级覆盖植被为主,2019年以后中高覆盖植被所占比例最高;(3)从2000年到2020年,黄土高原低覆盖、中低覆盖、中覆盖和中高覆盖植被向更高等级覆盖植被转化比例分别为93.10%,96.57%,82.99%,43.34%,中低覆盖、中覆盖、中高覆盖和高覆盖植被向更低等级覆盖植被转化比例分别为0.30%,2.21%,7.83%,12.47%;(4)近20年黄土高原植被覆盖度变化与气温和降水的变化表现敏感,斜坡地和陡坡地植被覆盖度较高,淋溶土类型下的植被覆盖度较高,国家政策和措施实施等人为因素对植被覆盖度改善发挥重要作用...     

阿拉善地区沙尘暴发生的时空变化规律探讨

统计分析阿拉善地区1961-2003年43a的沙尘暴发生的空间分布特征,月际、年际和年代际的时间变化特征及其原因。结果表明：阿拉善地区沙尘暴天气在空间分布上以拐子湖为中心向外辐射减少,且北部、东部区域沙尘暴发生多,西部、南部区域发生少;在季节变化上呈现出沙尘暴春夏多发、秋冬少发的分布规律,年际间沙尘暴发生时间（以d计）高于多年平均发生时间的年份少,年代际间则以20世纪70年代沙尘暴发生时间最多,之后表现为逐渐减少趋势;沙尘暴出现时间是该地区特定气候、地理和生态环境等条件的反映,沙尘暴发生时间与大风发生时间呈正相关。与当年气温、上年降水量呈负相关,且月均沙尘暴发生时间与月均大风发生时间呈紧密的线性正相关关系,相关系数达0．9885。研究结果可为阿拉善地区沙尘暴的防治提供科学依据。     

新疆城市酸雨分布特征及变化趋势分析

通过对新疆乌鲁木齐、伊宁、哈密与和田4个城市1991-2008年降水pH值、K值（电导率）及相关的天气气候资料处理,分析了新疆城市酸雨分布特征和变化趋势。结果表明:北疆城市酸雨观测次数远远多于南疆城市,新疆城市降雨pH平均值有逐年平缓降低的趋势,乌鲁木齐和伊宁变化起伏大,哈密与和田变化小,K平均值年变化较为复杂,并且变化剧烈。北疆城市平均pH值明显低于南疆城市,大部分在6.0附近波动,总体呈下降趋势,南疆城市降水pH平均值变化幅度小于北疆城市,降水pH平均值大部分在7.00附近波动;北疆城市平均K值远低于南疆城市,起伏变化平缓且有逐年降低趋势,南疆城市变化剧烈。影响降雨pH平均值和K平均值大小的因素有很多,对于南北疆城市的这种变化,降水量多少可能是其主要的因素,南疆沙尘多也可能是其影响因素之一。     

黄土高原铁杆蒿群落分布格局对气候的响应

于2000—2009年采用野外调查与定位监测相结合的方法,研究黄土高原森林草原、典型草原和荒漠草原地带铁杆蒿群落分布和生长区域范围对气候变化的响应。结果表明:受温度等影响,铁杆蒿群落的适宜生长范围由东南向西北呈明显的地带性分布,即森林草原>典型草原>荒漠草原地带,群落密度分布格局分别为12.6、8.8和4.6株/m2,生殖枝数量分别为19、14和3株/丛;受降水梯度等影响,铁杆蒿群落的水平分布范围已由森林草原地带的建群种或优势种扩展到典型草原地带,并从伴生种上升为优势种,在荒漠草原地带的沟谷及沙丘周围常呈偶见种出现,并从年降雨量500～750 mm的适宜区扩大到降雨量200 mm范围的干旱区,铁杆蒿群落分布的海拔高度已由1 900 m扩展到2 200 m范围;在全球气候变暖背景下,典型指示植物———铁杆蒿群落受区域水热环境的影响,生态幅逐渐扩大,成为森林草原和典型草原稳定的地带性植被类型。     

1961-2010年中国参考作物蒸散量变化趋势与时空格局

根据甄选的中国529个气象台站1961-2010年的观测资料,利用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith模型估算了全国年际参考作物蒸散量,探究了中国1961-2010年参考作物蒸散量变化趋势与时空格局.结果表明:(1)通过对中国参考作物蒸散量的年变化趋势进行分析,发现1961-2010年参考作物蒸散量先有下降趋势(1961-1993年),下降幅度不大,后又有缓慢的回升(1994-2010年),但总体呈下降趋势;(2)通过对各站近50年参考作物蒸散量平均值的时空分布进行分析,发现中国西北地区和西南地区明显大于东北地区和中部腹地;(3)中国参考作物蒸散量时空分布主要影响因素是风速和气温(气温影响范围广,风速影响程度大),也与中国地形复杂、面积广阔、经纬跨度大、各地气象条件差异导致作物蒸散能力差异有关.     

六家子小流域侵蚀性降雨分布特征及变化趋势分析

根据朝阳县六家子小流域2014—2021年降雨历时、雨强和雨量等数据资料,分析该小流域降雨侵蚀力年内和年际变化特征。研究表明：在P<0.01水平上雨强、雨量与降雨侵蚀力显著相关,年际降雨侵蚀力呈上升趋势,表现出丰枯交替波动特征;汛期侵蚀性降雨比较集中,应高度关注7～8月特别是Ⅱ、Ⅲ降雨类型,研究结果可以为减少土壤侵蚀、保护生态环境、预测和治理小流域水土流失提供参考依据。     

黄土高原沟壑区杏树林地土壤水分时空动态变化及适宜性研究

水分是制约黄土高原地区生态环境恢复和经济发展的主要限制因子.研究黄土高原土壤水分变化规律,有着极其重要的科学和实际意义.本研究以杏树为调查对象,通过测定不同坡向林地土壤水分,分析了土壤水分的时空动态变化规律,并根据生态位适宜度理论分析土壤水分满足杏树生长的程度.研究表明:(1)土壤含水量年内变化为不对称双峰曲线,且第二高峰峰值明显高于第一高峰峰值,阳坡与阴坡土壤水分动态有着显著的差异,阴坡土壤水分高于阳坡,阴坡蒸发量较小,降雨可以补给更深层的土壤水;(2)一年当中,土壤水分垂直分布可分为4个阶段,分别代表降雨补给土壤水、浅层土壤水入渗和再分布、浅层土壤失墒及深层土壤水上升阶段,阴坡降雨补给土壤水开始的早,阳坡土壤严重失墒开始的早.总体说来,阴坡的水生态位适宜度要好于阳坡,但不论阳坡还是阴坡,水生态位的适宜度均较低.     

黄土高原小流域土壤阳离子交换量分布特征及影响因子

通过对黄土高原陕北地区3个小流域(朱家沟、纸坊沟和泥河沟)27个采样点的54个土壤样品分析,应用统计方法讨论土壤阳离子交换量的分布特征和影响因子。结果表明:(1)在3个所选定的典型小流域中,土壤CEC呈现明显的地带性,从北到南,CEC值显著升高。(2)在同一流域,CEC垂直地带变化基本表现为随高度降低而增大;而在同一剖面中,表层土壤CEC值总是高于下层。通过相关性分析和逐步回归检验,得出在粘土矿物类型基本相同的前提条件下,影响CEC值变化的主要因素有pH值、土壤黏粒含量和有机质含量,粉粒含量的影响较小,而砂粒含量则与CEC表现出显著负相关。     

2001—2020年黄土高原干旱时空动态及其对气候变化的响应

为实现对黄土高原区域范围内旱情动态监测,基于MODIS NDVI和LST数据计算了温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),并基于TVDI时序数据探究了黄土高原2001—2020年TVDI时空动态、未来持续状态及降水、气温对TVDI的影响。结果表明:(1)20 a间黄土高原TVDI以0.000 2/a的速率增加,2005年、2007年大范围呈现重旱。春季TVDI增加速率小(增长速率=0.000 2/a,R²=0.000 3),夏季TVDI的增加速率为0.001 2/a,秋季TVDI的增加速率最大(增长速率=0.004 4/a,R²=0.283 6),冬季TVDI呈减小趋势。(2)春、夏两季将来一段时间内黄土高原大部分区域TVDI将呈减小趋势,秋季TVDI在将来一段时间内大部分像元数将呈变小趋势,将来一段时间冬季TVDI持续增加,尤在陕西中部地区的这种趋势更为明显。(3)除夏季TVDI与降水以正相关性为主外,其他三季均以负相关为主。春、冬季气温与TVDI以负相关为主; 夏、秋季以正相关性为主。综上,黄土高原未来一段时间内干旱程度可能会有所减小,但不同季节的干旱差异性较大,因此未来黄土高原生态恢复工程应综合考虑当地的水资源实现生态可持续发展。     

黄土高原切沟空间分布特征

在区域尺度研究切沟空间分布特征,对黄土高原切沟防治及黄河中游水土保持工作具有重要意义。研究以系统抽样的方法布设256个小流域抽样单元,基于Google Earth亚米级遥感影像,采用人工目视解译的方法,对黄土高原切沟空间分布特征展开研究,结果表明：(1) 92个抽样单元存在切沟,占抽样单元总数35.94%。黄土高原切沟密度均值为1.47 km/km²,以小切沟为主。切沟长度、宽度、距分水岭距离均值分别为43.53 m, 6.30 m, 71.19 m。(2)黄土高原切沟主要分布在400 mm等降雨量线附近,尤其是延安及其以西至固原一带,榆林及其以北至东胜一带,小切沟分布与切沟总体分布基本一致,大切沟分布相对分散,在天水—定西一带最为突出。(3)黄土高原切沟所在坡面目前土地利用类型主要为草地(48.51%)、耕地(29.76%)、林地(17.27%)。研究可为黄土高原侵蚀沟分区治理规划提供理论依据。     

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。     

黄土高原不同地貌类型区降雨侵蚀力时空特征研究

通用土壤流失方程USLE是迄今为止较为成熟,应用较广的土壤侵蚀预报模型,区域降雨侵蚀力R及其分布特征是将USLE应用于较大地区的关键.以日降雨量计算侵蚀力模型为基础,建立了黄土高原月降雨量计算降雨侵蚀力模型.用黄土高原235个气象站点1971-2000年30 a的月降雨量数据,计算得各站点的时间序列月降雨侵蚀力和年降雨侵蚀力,通过Kriging空间插值方法生成降雨侵蚀力时空分布栅格图像,并分析了不同地貌类型区降雨侵蚀力的时空特征.黄土高原降雨侵蚀力空间分布从东南到西北呈梯度递减趋势,范围在300～7 500,平均不到3 000,不同地貌类型区从大到小依次为土石山区、丘陵沟壑区(延安)、高塬沟壑区、丘陵沟壑区(榆林)、丘陵区(陇西);降雨侵蚀力年内分布主要集中于7,8两月,年际变化上存在一个2.7 a的波动周期,波动范围在多年平均值的1倍以上,不同地区相差较大.     

大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征研究

以GIS为平台,结合第2次遥感调查黄土高原土壤侵蚀数据库,对大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征进行了研究。结果表明:水力侵蚀是大理河流域土壤侵蚀的主要形式。各种强度水力侵蚀空间分布的高程特征呈现峰值现象,其中强度以上水力侵蚀面积集中分布于1 240 m高程左右。各种强度水力侵蚀的面积比重,随着坡度的增加呈现先增大后减小的趋势,25°左右存在一个侵蚀临界坡度。临界坡度值随着侵蚀强度的增强而增大。坡向特征呈现双峰现象,其中东北与西南坡向是大理河流域的优势坡向,强度以上水力侵蚀在东北坡向的分布比重大于西南坡向。大理河流域土壤侵蚀存在一个30 m左右临界起伏度。土壤侵蚀强度的变化对起伏度的变化不敏感。此结论为进一步研究流域水土流失动态模拟与区域生态环境长期演变提供了新思路和新角度。     

黄土高原小流域植被特征及其季节变化

植被作为影响水土流失的一个重要因子一直受到广泛关注 ,黄土高原的植被特征随季节发生很大的变化 ,从而对土壤侵蚀发生深刻影响。选择陕北安塞县大南沟小流域 ,于 1998年、1999年和 2 0 0 0年的 5～ 10月 ,每 2周1次对其植被盖度、植被高度和叶面积指数 (L AI)及其季节变化进行了测量和分析。在大南沟流域 ,一半以上的土地是农地 ,种植了玉米、糜子、谷子、马铃署、荞麦和大豆 ,其它土地利用方式有荒草地、休闲地、灌丛、林地和果园。对于农地 ,叶面积指数、作物高度和盖度随季节发生很大的变化 ,农地盖度在春天增长缓慢 ,一般在 8月份才达到其最大值 ;非农地的盖度从 4月份开始增长 ,一般 6～ 7月达到其最大值 ,并保持至 9月甚至 10月份。年降雨总量对植被有很大的影响 ,而单场大降雨对植被特征也有很大的影响     

渭北黄土高原苹果园土壤重金属空间分布及其累积性评价

通过对渭北黄土高原苹果园217个样点0～40cm土层土壤取样分析,采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了苹果园土壤中Hg、Cd、Pb、As、Cr、Cu6种重金属的含量及其积累状况、空间结构及其分布特征,并根据绿色食品产地环境质量标准对苹果园土壤环境质量进行了评价。结果显示,渭北苹果园土壤中6种重金属已出现一定程度的累积,其累积程度依次为：Hg〉Pb〉Cd〉As〉Cu〉Cr。各采样点Hg、Cd含量变异程度较大,变异系数在50%以上;而Pb、As、Cr、Cu各采样点含量差异较小,变异系数为19.10%～23.70%。6种重金属均表现为较强的空间相关性,其空间变异性主要由成土母质、气候、地形等结构性因素控制。其中随机因素对Cd的空间变异的影响程度相对较大,一定程度上消弱了结构性因素对Cd空间变异的主导作用,而Pb、Cr、Cu空间变异受随机因素的影响较弱,随机性因素对各重金属空间变异的影响程度依次为：Cd〉As〉Hg〉Pb〉Cr〉Cu。重金属积累的单项评价指数均小于1,综合评价指数小于0.7,果园土壤环境质量完全满足绿色食品产地环境质量的要求,其中As的累积对绿色食品苹果生产可能有较大的潜在影响,应加以有效控制以防止其持续累积。     

黄土丘陵区小流域暴雨时空变化特征分析

了解黄土丘陵区暴雨时空变化特征,有利于深入研究土壤侵蚀机理。利用雨量站控制条件较好的桥沟小流域资料,统计分析了该流域30min、60min、120min和150min时段降雨及次降雨空间变化的关系,时段降雨分布同次降雨分布的内在联系以及次降雨的时空变化过程。结果表明,当分析时段达到一定长度以后,时段降雨对次降雨分布具有一定的代表性;降雨空间变化程度的相关距离关系随距离的增加而减弱,从时间上看,暴雨中心位置是不断变化的。     

黄土高原土壤可蚀性因子空间分布特征及影响因素

为揭示黄土高原地区土壤可蚀性(K)的空间分布特征和影响因素,基于EPIC模型、几何平均粒径模型、Torri模型估算黄土高原地区K,并结合地理探测器比较土壤理化性质、海拔、坡度等要素对K空间分布的影响。结果表明：(1)EPIC模型、几何平均粒径模型、Torri模型估算的黄土高原地区K均值分别为0.036,0.034,0.041 [(t·hm²·h)/(MJ·mm·hm²)]。黄土高原以中可蚀性和中高可蚀性的土壤为主,不同模型对K的估算值有显著差异(F=4.460,p<0.01)。(2)黄土高原K有较为显著的空间异质性,东部和西南地区K较高,西北地区K则较低。不同省份的中可蚀性和中高可蚀性面积占比有较大的统计差异。(3)土壤理化性质(砂粒含量、粉粒含量、黏粒含量、碎石含量、容重、酸碱度、阳离子交换量、基本饱和度、交换性盐基、碳酸盐、硫酸盐、可交换性钠盐、导电率)、海拔、坡度、坡向均对K呈现极显著影响(p<0.01)。土壤理化性质对K空间分布的影响强于海拔、坡度、坡向、土地利用因子间交互作用对K的影响大于单个因子。研究结果可为黄土高原土...     

黄土高原不同气候区降水时空变化特征

充分认识黄土高原不同气候区降水时空分布特征,对于揭示该区域水土保持及自然环境变化的驱动因素至关重要.以黄土高原73个气象站点、1961-2014年的降水日值数据为基础,通过变差系数、集中度与集中期、Mann-Kendall检验和Kriging空间插值等研究方法,探讨黄土高原全区和4个气候分区的降水时空变化特征.结果显示:近50年间,黄土高原及各个气候区的年际降水量均呈波动下降趋势,年内降水均集中于夏秋季节,且存在集中度逐渐升高和集中期逐渐推后的现象.空间上降水由东南半湿润区向西北干旱区呈阶梯状递减,变差系数恰与之相反;集中度表现为由南向北递增,集中期则受地形影响显著,体现为平原和谷地地区早于高原和山地地区.因地理位置和季风强度的差异,各气候区年降水量及其波动幅度和集中性差异较大.该研究旨在揭示黄土高原降水的时空分布规律,为合理利用配置水资源、规划部署水土保持工作等,提供一定的参考.