辽河流域夏季降水的变化特征分析

采用Lepaga检验、Morlet小波、线性回归、滑动T检验和滑动平均法,依据辽河流域1963—2019年夏季降水数据分析了其年代际变化特征与周期性特征.研究表明:大部分时段内流域夏季降水的年际震荡特征明显,其中最为突出的时段起始于1990年代;流域夏季降水的年代际变化周期与年际变化周期以18～24 a、2～3 a为主...     

河西地区最大连续降水事件的时空变化特征

选取河西地区13个气象站点1960-2011年逐年日降水资料,采用线性趋势、反距离加权法、Mann—Kendall检验以及R/S分析法,选取4个极端降水指标,分析了河西地区极端降水事件的时空变化特征及未来变化趋势.结果表明,河西地区近52 a最大1d降水量和最大2～3 d连续降水量呈增加趋势,而最大4d连续降水量呈减少趋势,但变化都不显著.除最大4d连续降水量未来表现为持续性外,其它不同天数最大连续降水未来变化趋势与过去相反.最大ld降水量和最大2d连续降水量与降水总量有很好的相关性,可见最大1d和最大2d连续降水量对降水总量有很好的指示性.在空间分布上,不同天数最大连续降水表现出明显的空间差异,且不同区域的过去和未来变化趋势也不尽相同.研究还发现,在0.05的置信度下,河西地区不同天数最大连续降水发生了明显的突变现象,但突变年份不尽相同.     

湖南省近50年降水特征分析

利用湖南省21个站点1961—2010年的日降水量数据和数理统计方法分析了近50 a湖南省年、季、月降水特征,以期为水资源的开发和防洪等提供数据参考。结果表明:（1）湖南省降水量主要集中在4—8月,占全年的63.09%;春夏两季多雨,约占全年降水量的36%和35%,秋冬两季少雨,仅占17%和12%。（2）降水最大年份2002年达1 964.95 mm,最小年份1974年仅为1 104.19 mm,各年代年平均降水量比较接近,介于1 354.00~1 513.08 mm之间;（3）全省多年平均暴雨量为305.75 mm,主要集中在5—8月,50 a年平均暴雨发生次数为4.1次;年暴雨量最大值为572.07 mm,出现在2002年,而最少的年份仅有150.12 mm,出现在1985年。总之湖南省降水量和暴雨量年内分布不均匀,季节变化明显,年际变化幅度较大,应按降水时空特征合理利用水资源且做好防洪措施。     

1960-2015年秦岭地区极端降水的时空变化特征

极端降水是气候变化的重要研究内容之一。在全球气候变化背景下,探究秦岭地区的极端降水变化,对于明确区域极端气候差异及探究其机理具有重要的意义。基于秦岭地区1960-2015年29个气象站点降水数据以及秦岭25 m×25 m分辨率的DEM数据集,选取6个极端降水指数,运用最小二乘回归法、Man-Kendall突变检验法、5年滑动趋势法和克里金插值法研究了56年来秦岭地区极端降水的时空变化特征。结果表明:（1）秦岭地区极端降水分布存在明显空间差异性,西北部是年均连续无雨日数高值区,中西部为连续降水日数高值区;强降水日数、强降水量、5日最大降水量和降水强度等指数呈"南高北低"的分布格局,位于秦岭最南端的紫阳县是各个极端降水指数极大值区。（2）56年来,秦岭地区极端降水的持续性整体呈减少趋势;强度呈增加趋势。秦岭山地降水时间短、强度大,尤其是在秦岭南部地区,应加强防备,以免引起洪水灾害造成的重大破坏。     

丹东市宽甸满族自治县典型小流域降水变化特征分析

以宽甸县安平河、北股河和石棉河3个小流域为例,结合逐年和逐月实测数据资料,采用Mann-Kendall突变检验法、滑动平均法、累积距平法和线性倾向拟合法等,研究分析辽东低山丘陵区典型小流域年内、年际降水量变化及其突变特征。结果表明：安平河、北股河和石棉河3个小流域降水量以0.25 mm/10 a的速率增加、5.16 mm/10 a和14.25 mm/10 a的速率减少;年内降水量分配不均,其中6～9月份降水量占全年的50%以上;年际极值变化特征和变化规律不同;对于降水量突变时间安平河小流域为1975年,北股河小流域为1972年和1997年,石棉河小流域为1972年和1984年。     

柳河流域近54 a降水时空演变特征分析

结合柳河流域11个降水站点1963—2016年近54 a实测降水数据对其降水时空变化特征进行分析。分析表明：流域内年降水递减趋势不显著但汛期降水呈现显著递增变化,年降水突变点主要集中在1970、1980及1990年代。降水量从东南向西北逐步递减变化,降水空间总体呈现10 a丰、枯变化周期。     

基于模式误差修正的安徽省沿江地区降水变化特征预估

[目的]模拟未来降水的变化特征,为安徽省沿江地区的农业生产及防洪减灾等提供理论依据。[方法]基于RCP4.5温室气体排放情景,应用MRI-CGCM3模式误差修正数据模拟安徽省沿江地区1960—2065年的降水变化。[结果]误差修正模式数据对安徽省沿江地区降水变化特征模拟性能较好。未来不同时间段降水差异较大,春夏降水多,秋冬降水少。2036—2065年四季和年均日降水量的增加幅度大于2006—2035年,秋季差异最大。就数据波动幅度而言,不同时段夏季降水波动均较大,春季均较小。2006—2035年秋冬波动较小,2036—2065年秋冬波动偏大。从区域降水变化特征来看,2006—2065年安徽省沿江地区日降水量呈现由北向南逐渐增加的条带性地理特征和春夏降水多,秋冬降水少季节特征。较于2006—2035,2036—2065年区域的降水地理变化特征会更加明显而且季节性变化速率增加,降水距平地理变化条带性趋势及方向因季节而异。[结论]安徽省沿江地区未来降水波动幅度变大,降雨量增加。     

基于标准化降水指数的浙江省旱涝特征分析

基于浙江省84个气象站1980~2009年的降水资料,选择标准化降水指数作为旱涝评价指标,分析了全省旱涝发生频率、旱涝站次比和旱涝强度的时空分布特征。结果表明:全省旱涝灾害频率高,年际上呈现旱涝急转特征。全省旱涝灾害影响范围广,多年平均旱站比28.6%,涝站比25.8%,平均干旱强度和洪涝强度分别为中旱和中涝。在空间分布上,旱涝灾害频率呈斑块状的区域性特征分布,表现为多个高频区;干旱高频区主要分布中旱站和重旱站,而洪涝高频区分布中涝站,这些区域可能是潜在的自然灾害区,应加强抗旱防洪措施建设。     

华北平原近45年农业气候资源变化特征分析

利用华北平原53个气象站1961—2005年逐日气温、降水资料,运用最小二乘法进行线性倾向估计,分析华北平原主要农业气候资源时间、空间变化趋势及其差异。结果表明：华北平原年≥0℃活动积温、5-10月≥10℃活动积温以及〈0℃负积温绝对值的变化与年平均气温的变化密切相关,20世纪60年代-70年代中期是热量贫乏阶段,70年代中期-90年代末是热量增加阶段,90年代末-2005年热量最丰富,但趋势表现为减少;华北北部和东部沿海热量增加趋势明显,中南部≥10℃活动积温呈减少趋势;华北平原全年、夏季降水量减少趋势不显著,但年际间变化增大,多年来降水偏少,2003—2005年的降水量增加;华北平原降水量分配在南北之间、沿海与内陆之间趋于平均,夏季表现尤为明显。     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。     

科尔沁沙地玉米茎流变化规律研究

以Dynamax包裹式茎流测量系统对科尔沁沙地玉米的液流变化进行了连续监测,结合实验区自动气象站同步测定的光合有效辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子以及人工记录的天气状况,分析了4种典型天气条件下玉米的茎流变化、蒸腾耗水规律及其与气象因子的关系。结果表明,不同天气条件下,玉米液流日变化波动曲线不同,影响液流量的主要气象因子也不同,光合有效辐射始终是液流变化的主导因子。晴天,玉米液流速率的日进程为"几"字型峰或单峰曲线;阴天,玉米的液流曲线通常呈多峰状态;风天和雨天是单峰曲线,或是呈不规则的多峰曲线。玉米茎秆液流通量密度的变化是各种气象因子综合作用的结果。单株日耗水量的总体变化趋势是从晴天、风天、阴天到雨天依次减少,其平均值分别为588,401,399和305g/h。     

科尔沁沙地不同风沙土的风蚀特征

通过风洞实验，研究了科尔沁沙地两种典型风沙土的风蚀特征。流动沙丘土样和农田土样的风蚀率随风速的增加均呈幂函数关系增长。风干的农田土样在风速3．7m／s时开始出现风蚀现象，但流沙土样的临界起沙风速是4．3m／s。在低风速段．农田土样的风蚀率大于流沙土样，但当风速增加到大约5．7m／s以上时，流沙土样的风蚀率开始大于农田土样，并且差值随风速的增加而加大。两种土样的风蚀率随土样含水率的增加呈负幂函数关系迅速减小。但流沙土样风蚀率的减小要比农田土样更迅速。流沙土样的临界起沙风速随含水量的增加呈线性关系增长，而农田土样的临界起沙风速随含水量的增加呈二次幂函数关系增长。两种风沙土在风蚀特征方面的差异，主要是由质地不同引起的。增加土壤含水量，是本地区风季减小风蚀的有效方法。     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征.结果表明①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮＜湿润藻结皮＜干旱苔藓结皮＜湿润苔藓结皮.两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮.由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发.     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。结果表明：①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮〈湿润藻结皮〈干旱苔藓结皮〈湿润苔藓结皮。两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮。由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发。     

科尔沁地区沙质草地退化原因分析——以奈曼旗为例

 为探讨沙质草地退化的原因,以便为植被恢复与重建奠定科学基础,在调查对比20世纪80年代初期与21世纪初期,科尔沁地区奈曼旗沙质草地生产力和植被特征等方面变化的基础上,通过对奈曼旗1963-2002年40年来气候变化特征以及1947-2002年56年来畜牧业发展状况的研究,综合剖析了导致该地区沙质草地退化的根本原因。结果表明:该地区沙质草地的迅速退化,是气候变化和人类活动共同胁迫的结果;人类活动,特别是不合理的畜牧业生产方式,是导致该地区沙质草地生态系统劣变的主要因素,气候变化加剧了系统劣变的程度。     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征比较研究

[目的] 探究科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征的差异,为干旱—半干旱区包气带水分与物质运移等相关研究提供科学参考。[方法] 利用双环入渗仪野外实测和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地具有代表性的8种土地利用类型(樟子松林地、小叶锦鸡儿林地、白柠条林地、撂荒草地、草甸草地、疏林草地、玉米农田以及裸沙地)土壤入渗特征及其影响因素,同时采用Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对其水分入渗过程进行了拟合,比较其拟合优度。[结果] ①不同土地利用类型土壤入渗特征存在显著差异,初始入渗率变化范围为1.595～12.020 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>草甸草地>撂荒草地>疏林草地;15 min入渗率变化范围为0.617～3.690 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>玉米农田>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;土壤稳定入渗率变化范围为0.576～3.495 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>小叶锦鸡儿林地>樟子松林地>撂荒草地>草甸草地>疏林草地; ②不同土地利用类型入渗率与土壤容重、细砂含量呈极显著负相关,与中砂含量呈极显著正相关;稳定入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关; ③各模型对科尔沁沙地土壤入渗过程的拟合优度依次为：Horton模型>G-P综合模型>Kastiakov模型>Philip模型,其中Horton模型决定系数最高且相对误差最小,能更准确地模拟科尔沁沙地土壤入渗的实际情况。[结论] 科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征存在差异,土壤性质对其入渗特征影响显著;Horton模型在科尔沁沙地拟合度较高,可应用此模型来估算水分入渗过程。     

科尔沁沙地植物再生沙障人工群落结构特征

 采用时空替代法,对科尔沁沙地黄柳(Salix gordejevii)+杨柴(Hedysarum leave)植物再生沙障人工群落的结构特征进行研究。结果表明:1)利用植物再生沙障治理流动沙丘可以形成具有多物种、多层片、多层次垂直结构的沙障群落,其水平结构呈网格状沙障结构与障间小群落在空间上镶嵌互补,均衡分布的格局,具有很好的防风固沙和植被恢复效果;2)再生沙障建植后第5年开始,沙障群落进入了衰退时期,适时采取科学的经营管理措施对于维持沙障群落的稳定,保障其效益的长期发挥是非常重要的。     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤碳氮特征分析

对科尔沁沙地不同沙漠化阶段土壤有机碳、全氮含量、土壤质地以及碳氮密度进行了测定与分析。结果表明,沙漠化过程中不同阶段的特征体现在土壤碳、氮、颗粒组成的有规律变化,土壤碳、氮含量衰减,质地变粗;从潜在沙漠化阶段到严重沙漠化阶段,100 cm深土壤有机碳和全氮含量分别下降91.6%和85.8%,有机碳密度从4 877.9(C)g/m2下降到481.8(C)g/m2,全氮密度从518.0(N)g/m2下降到89.4(N)g/m2;土壤有机碳、全氮与土壤细颗粒组分(<0.1mm)含量之间表现为同增同减性;沙漠化初期有机碳、氮衰减速率要快于沙漠化后期;沙漠化过程中土壤C/N比呈递减趋势,土壤有机碳衰减速率要快于全氮。     

半干旱区科尔沁沙地土壤水分时空特征研究

采用经典统计和地统计学的方法,分析了2013年半干旱区科尔沁沙地(1.5 hm2)不同植被类型下0~160 cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明:土壤含水量在剖面上的变异系数在18%~177%之间,属于中等或强变异水平;土壤水分状况影响其变异性,湿季的变异性低于干季。草本植被和灌木通过截留降雨和根系吸水,加剧了土壤水分在空间上的变异。在同一时期,土壤水分的空间自相关性随着深度的增加而不断减小;相同深度的空间自相关性为湿季大于干季。在湿季各层土壤含水量具有较好的空间连续性,而干季各层土壤水分变化均较为剧烈,土壤水分的破碎化程度较高。降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及增强空间相关性的效果。     

科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨防护林带间植被与土壤特性变化

[目的] 以科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨(Populus simonii)防护林为研究区域，研究防护林带间植被修复与土壤发育的最适行带配置模式，为科尔沁沙地人工造林提供科学依据。 [方法] 对4种不同带间距的行带式小叶杨防护林带间植物群落多样性、土壤理化性质及其相关性进行研究。 [结果] 带间距的大小对小叶杨防护林带间植被与土壤恢复有明显影响，植被恢复与土壤恢复是相辅相成的。① 自然状态下防护林带间物种多样性及群落稳定性具体表现为：带间距10 m＞6 m＞4 m＞2 m； ②土壤含水量及土壤养分(有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾)含量表现为：带间距10 m＞6 m＞4 m＞2 m，土壤容重为：带间距10 m＜6 m＜4 m＜2 m； ③在0-60 cm土层深度中，不同带间距小叶杨防护林带间物种多样性指数与土壤理化性质呈现出不同程度的显著或极显著相关(p＜0.05)，其中与各物种多样性指数相关性最大的为土壤容重，与各土壤理化性质相关性最明显的物种多样性指数为Margalef丰富度指数。 [结论] 在科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨人工造林过程中，适当增大行带式小叶杨造林带间距，能够有效提高林地生产水平与生态效益。综合考虑带间植被与土壤恢复，造林带间距达到10 m为宜。