新疆地区遥感、融合和陆面模式模拟的蒸散产品的不确定性分析

蒸散是干旱区水资源消耗的主要方式,由于该地区地表植被覆盖稀疏且空间异质性较大,目前国际常用的众多蒸散产品的结果存在较大差异。故选取中分辨率成像光谱仪(MOD16)蒸散产品、全球陆地蒸散阿姆斯特丹模型(global land evapotranspiration amsterdam model,GLEAM)和通用陆面模式(common land model,Co LM)的蒸散产品为代表,利用三角帽(three cornered hat,TCH)方法定量评价3种蒸散产品在新疆干旱区模拟结果的空间不确定性。结果表明:GLEAM和MOD16蒸散产品的空间分布规律相似,山区蒸散值均显著高于平原区;Co LM在阿尔泰山、天山蒸散值显著高于平原区。此外,全疆多年平均蒸散值分别为:GLEAM[(142.36±11.11)mm·a~(-1)]、Co LM[(126.66±19.12)mm·a~(-1)]、MOD16[(78.64±4.61)mm·a~(-1)]。基于TCH方法的全疆蒸散模拟的不确定性结果大小依次为:Co LM(24.18 mm·a~(-1)),GLEAM蒸散产品(21.58 mm·a~(-1)),MOD16蒸散产品(17.66 mm·a~(-1))。在灌丛,山地半干旱区和山地半湿润区,3种蒸散产品的不确定性显著不同,其中Co LM不确定性最大(33.47 mm·a~(-1)、30.46 mm·a~(-1)、32.11 mm·a~(-1)),MOD16不确定性最小(9.50 mm·a~(-1)、14.80 mm·a~(-1)、14.34 mm·a~(-1))。量化新疆地区蒸散的不确定性为更加准确估算该地区的蒸散有着重要的科学意义。     

基于MOD16数据的焉耆盆地蒸散量变化研究

蒸散量是水资源转化中非常关键的变量,特别是对当前变化环境下干旱区作物耗水量的时空变化与预测具有重要的作用.基于2001—2019年MOD16数据产品,通过遥感反演蒸散量数据,对焉耆盆地实际蒸散量(AET)和潜在蒸散量(PET)的时空变化进行分析,结果表明:(1)MOD16蒸散产品和小型蒸发皿实测数据较为一致(R2=0....     

基于MOD16的关中地区实际蒸散发时空特征分析

基于新型MOD16遥感数据集,在产品数据精度验证的基础上,利用GIS与RS技术统计分析关中地区2000—2012年间实际蒸散发(ET)时空演变特征及不同土地利用类型蒸散差异。结果表明:(1)MOD16-ET在关中地区数据精度良好,验证相对误差和相关系数分别为10.38%和0.69;(2)关中地区多年ET均值为520.05 mm·a-1,空间分布大致呈西南-东北递减的三级阶梯格局,四季ET空间分布与多年平均情况基本一致。(3)ET空间分布受地表覆盖类型影响显著,各地类蒸散强度排序依次为林地(623.67 mm·a-1)草地(504.51 mm·a-1)园地(460.86 mm·a-1)农田(448.89 mm·a-1)裸地(408.77 mm·a-1);(4)关中地区ET年际变化趋势以0.87 mm·a-1的速率增加,空间分布呈东部减小西部增加的趋势,其中春、夏季变化区域面积比例较大且以增加趋势为主,秋、冬季节绝大部分地区ET年际变化不甚明显。关中地区年内各月ET大致呈先升后降的变化趋势,且蒸散量主要集中于夏季。     

基于混合型线性双源遥感蒸散模型的南疆绿洲地区干旱研究

利用MOD16蒸散产品数据以及2001—2014年新疆气象站点数据,基于混合型线性双源遥感蒸散模型估算南疆绿洲地区地表蒸散,并对比验证MOD16蒸散产品、反演蒸散量与研究区气象站蒸发皿实测蒸发量之间的关系。定义了蒸散干旱指数EDI,计算EDI距平,分析绿洲地区干旱分布特点,同时对比降水距平来检验干旱监测的准确程度。结果表明:MOD16蒸散产品蒸散量、模型估算蒸散量与蒸发皿实测蒸发量数据的相关性较好,说明利用MOD16蒸散产品数据估算蒸散量可行,也说明估算的蒸散量可信度高;由于绿洲地区北部水分供应更充足,EDI值空间上由南至北呈减小趋势,EDI值年际变化明显且均大于0.6;EDI距平与EDI同向变化,与降水距平反向变化;南疆绿洲地区在2001、2007、2008、2009、2014年的EDI值大于0.66。因此,EDI距平定义了干旱轻重程度界限:EDI临界值为0.66;EDI值越大,EDI距平越大,降水距平越小,干旱程度越严重。     

山西省不同生态分区增强型植被指数(EVI)对气候因子的响应

利用2000—2014年MODIS EVI数据、27个气象站点逐月气温和降雨量、MOD16蒸散量数据,分析了山西省15年来的植被覆盖变化及其对气温、降水和蒸散量的响应特征。结果表明:(1)山西省植被总体呈现上升趋势,增速为2.6%·10a~(-1),不同生态分区中Ⅱ东部大行山山地Ⅲ中部盆地Ⅳ西部山地Ⅰ晋北山地Ⅴ晋西黄土丘陵区。(2)山西省植被覆盖具有较大的区域差异,其中东南部的EVI明显高于西北部,EVI频度图呈现"单峰结构",全省绝大部分地区呈现不变或增加趋势,显著面积比例为25.95%,严重退化面积比例为1.04%。(3)基于年尺度的EVI与降水、蒸散量呈正相关,与温度负相关,基于月尺度的EVI与气温、蒸散量呈显著正相关,蒸散量与EVI的相关性好于降水、温度单一因子,而降雨量对EVI变化存在一个阈值。(4)从生长季考虑,从春季到夏季各大生态区蒸散量与EVI均为正相关并且逐渐加强,秋季除Ⅲ中部盆地外其它自然区均为负相关。     

基于MOD16A2的毛乌素沙地实际蒸散量时空稳定性模拟

基于MOD16A2遥感数据产品,统计分析毛乌素沙地2000—2014年地表实际蒸散量(ET)多年年、月平均值,探讨不同时空尺度下ET的分布特征及变化趋势。结果表明:毛乌素沙地ET年际月均的时空分布规律总体呈现显著地带性和季节性。冬春季节,ET呈下降趋势,下降速率53.24%;夏秋季节,ET先增后减。沙地4月份ET最低最干旱,多年ET均值在10 mm以下,9月和12月出现2次峰值,其ET量约为20 mm和25 mm。多年ET年均值呈现东南部高于西北部的趋势。主要蒸散范围在17.5～22.5 mm之间。15 a间毛乌素沙地波动区间面积排序为:轻度(33.67%)中度(32.04%)强烈(18.46%)微弱(15.83%)。ET总体表现为西南波动强烈,东北波动较缓,中部平稳。15 a间,毛乌素沙地ET增加趋势占34.38%,减少和不变趋势基本一致,各占28.49%和28.13%。沙地总体增加大于减少,说明沙地气候改善,干旱减轻。MOD16产品反演结果与多年气象、文献等研究结果一致,能够满足毛乌素沙地地表蒸散量时空变化分析的要求。     

六盘山半干旱区华北落叶松林坡面土壤含水量的降雨响应

在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站和土壤水分仪连续监测降雨等气象条件和坡面土壤含水量变化,分析土壤含水量的坡位差异及对降雨量级的响应。观测期间总降水量为443.7 mm,虽然接近多年平均值,但夏季干旱严重。结果表明:(1)土壤含水量存在明显的生长季内变化,整体表现为先降低后升高的趋势,8月最低(0.112 m³·m^-3)。(2)土壤含水量存在明显的坡位差异,整体表现为:上坡[(0.191±0.044)m³·m^-3]>中坡[(0.158±0.045)m³·m^-3]>下坡[(0.146±0.034) m³·m^-3],表明土壤含水量的坡位变化因处于干旱年,主要受植被蒸散耗水量大小的影响,而受坡面汇流影响不大。(3)在同...     

MODIS逐日积雪覆盖率产品验证及算法重建

选取青藏高原局部地区为研究对象,针对MODIS逐日积雪覆盖率产品（MOD10A1）存在精度差、地域限制等问题,利用MODIS地表反射率产品（MOD09GA）,提出了分段建模的方法,生成了精度更高的积雪覆盖率产品,并采用Landsat资料对该产品进行了验证。结果表明：① MOD10A1标准积雪覆盖率产品在青藏高原地区精度较低,提取的平均雪盖率为29.16%,与同时相TM影像的积雪覆盖比例（22.45%）相差较大,两者相关系数仅为0.74;② 利用MOD09GA地表反射率产品重建积雪覆盖率的分段模型,提取的平均雪盖率为21.70%,与同时相TM影像的积雪覆盖比例较为接近,且两者相关系数达到0.85;③ 与TM资料生成的积雪真值图像对比,改进后的分段模型标准误差与绝对平均误差都优于标准产品,对研究区积雪覆盖面积监测精度的提高有一定的改善。     

黄土高原半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应

为探讨气候变化背景下,黄土高原半干旱区马铃薯生育期气象要素的变化规律及其对马铃薯生长发育的影响,本研究基于黄土高原半干旱区定位观测试验,结合气象要素观测资料,研究了半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应。结果表明,1960—2020年61 a间,马铃薯生育期气温和积温显著升高,气候倾向率分别为0.32℃·10a^-1和48.14℃·10a^-1(P<0.01);降水量波动减少,气候倾向率为3.97 mm·10a^-1(P<0.05);日照时数显著减少,气候倾向率为10.92 h·10a^-1(P<0.05)。但2005—2020年16 a间,马铃薯生育期气温显著下降,气候倾向率为-0.54℃·10a^-1(P<0.01),各生育时期气温均呈下降趋势,其中块茎膨大～成熟期气温下降最明显,气候倾向率为-1.18℃·10a^-1,通过0.01水平显著性检验;马铃薯生育期降水量增加显著,气候倾向率为13.89 mm·10a^-1(P&l...     

1961—2010年青藏高原—黄土高原过渡区可能蒸散率的变化特征

利用位于青藏高原—黄土高原过渡区内18个气象站1961—2010年的月平均气温、月降水量等地面气象观测资料，采用Holdridge可能蒸散率(PER)计算方法，对区域内近50a（1961—2010年）地表干燥度的变化趋势进行了分析。发现在区域内存在极湿润区、湿润区、亚湿润区和半干旱区四个不同的气候区，PER在空间分布上有明显的自南向北逐渐上升的特点。区域内极湿润区、湿润区、亚湿润区和半干旱区PER的年际变化趋势分别为0.01·10a^-1、0.04·10a^-1、0.06·10a^-1和-0.02·10a^-1，从20世纪80～90年代开始，在湿润区、亚湿润区大部分地方出现了明显的暖干化趋势，而在半干旱区有暖湿化的趋势。区域东部PER升高的主要原因是由于降水量的减少和气温上升，区域西部在降水量增加的情况下，PER仍出现上升的趋势，其主要原因是由于气温上升导致蒸散量增加，且蒸散量增加的幅度超过了降水量增加的幅度；而处于半干旱区的青海省循化县，由于可能蒸散量的上升趋势和降水量的增加趋势非常接近，故其变化最小，有暖湿化的趋势。暖干化已经对青藏高原—黄土高原过渡区内的生态环境、水资源和农牧业生产造成了严重影响。     

西藏参考作物蒸散量时空变化特征与影响因素

为深入认识西藏参考作物蒸散量(ET_0)的变化特征,采用联合国粮农组织1998年推荐的Penman-Monteith公式计算西藏37个气象站点32 a(1981—2012年)的逐日ET_0,通过联合国防治荒漠化公约提出的全球干旱指数(UNEP)进行气候评价,利用空间插值及Mann-Kendall趋势检验法对西藏及各气候区ET_0时空变化特征进行分析,并通过偏相关分析法对其主要影响因素进行探讨,结果表明:西藏共分为特干旱、干旱、半干旱、干旱半湿润、湿润半湿润和湿润气候区,主要为半干旱气候区。近32 a参考作物蒸散量整体呈减小趋势,变化趋势为-1.508 mm·a~(-1),可将32 a分为3个时段,1981—1989年处于高蒸散阶段,1989年后处于低蒸散阶段,2005年起又持续回升。西藏西部到东部,年际ET_0呈减小趋势。各气候区气象因子的影响基本符合平均气温日照时数平均风速相对湿度,且平均气温、日照时数及平均风速在干旱区的影响较湿润区更为显著。     

玉龙喀什河平原区地下水矿化度的时空变异研究

对玉龙喀什河平原区面积约942km^2的地下水进行两期取样检测矿化度,各取得了202个地下水矿化度样本,应用地质统计学方法（对取得数据进行了半方差函数分析）计算了均值、方差、标准差、变异系数等统计特征值。在此基础上,将分形理论与地质统计学原理相结合,计算了玉龙喀什河平原区在1999年和2003年的地下水矿化度,分形维数分别为1．67,1．43,变异系数分别为0．46,0．51,可见,2003年地下水矿化度的均匀性要比1999年差。初步研究表明,干旱区表层地下水的矿化度并非属理想分形的介质,它仅在一定的尺度内才具有分形特征。通过对1999年及2003年水样的分析,得出该地区地下水矿化度在空间与时间上皆存在明显的变异性。在空间尺度上,研究区地下水矿化度中部大于东西部;东北部大于西北部。在时间尺度上,随着时间的推移（1999-2003年）研究区中部的地下水矿化度有逐渐升高的趋势。     

甘露醇和烯效唑对培育马铃薯试管壮苗的影响

用不同浓度甘露醇和烯效唑处理马铃薯试管苗,来探究在组织培养条件下甘露醇和烯效唑对培育马铃薯试管苗壮苗的影响。试验设置对照组(CK)和处理组,处理组分别A(10 g·L~(-1)甘露醇)、B(20 g·L~(-1)甘露醇)、C(30 g·L~(-1)甘露醇)、D(40 g·L~(-1)甘露醇)、E(0.001 mg·L~(-1)烯效唑)、F(0.002 mg·L~(-1)烯效唑)、G(0.003mg·L~(-1)烯效唑)和H(0.004 mg·L~(-1)烯效唑)9个水平,分别在第30天和第60天取样测定。结果表明,培养30 d和60 d后,适宜浓度甘露醇(20 g·L~(-1))和烯效唑(0.003 mg·L~(-1))处理马铃薯试管苗,植株矮化(株高:82.54±3.84 mm和67.41±1.67 mm,30 d;93.74±1.30 mm和68.78±1.16 mm,60 d)且茎增粗(茎粗:1.45±0.03 mm和1.32±0.05 mm,30 d;1.80±0.13 mm和1.65±0.03 mm,60 d),鲜重达最大值(鲜重:1.35±0.04 g和1.32±0.04 g,30 d;1.75±0.09 g和1.53±0.04 g,60 d),马铃薯试管苗根长、根粗、根表面积和根体积也显著高于对照;同时,该处理下试管苗抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均达最大值。由此可知,甘露醇和烯效唑能促进马铃薯试管苗增粗矮化生长,使试管苗根系较发达,组织培养抗氧化酶活性增强,降低了活性氧对马铃薯试管苗造成的伤害,从而有利于培育壮苗。     

节水改造前后永济灌域地下水环境时空变化特征

地下水是我国西北干旱半干旱区的重要资源，而大规模的节水改造工程势必造成地下水环境的变化。本文从时空概率分布角度，探索了河套灌区永济灌域节水改造前（1998—2000年）、初期（2001—2006年）、中期（2007—2012年）和后期（2013—2018年）地下水埋深和地下水矿化度的时空变化特征，并运用指示Kriging法分析了节水改造前后不同阈值条件下地下水埋深和矿化度的空间概率分布规律。结果表明：（1）随着节水改造工程的推进，地下水埋深和矿化度均呈增加趋势，节水改造后期（2013—2018年）较节水改造前（1998—2000年）平均埋深增加了0.36 m，矿化度增加了1.37 g·L^-1。（2）空间尺度上，节水改造后期33%的浅埋地下水（地下水埋深<2.0 m）高概率区（发生概率在0.5以上）过渡为深埋地下水的高概率区，且受城镇化影响（开采利用量大），中南部和北部地下水埋深增加显著；矿化度<2.5 g·L^-1和≥3.0 g·L^-1的高概率区分别扩大了17%和4%，即研究区中南部地下水趋于淡化，北部及东西边...     

干旱区蒸发与水分平衡的研究——以新疆吐鲁番为例

<正> 1.引言了解蒸发和水分平衡特征对干旱区农业的持续发展十分重要。根据气象资料,中国干旱区蒸发皿测得的蒸发量是降水量的10到150倍(Du,1993)。以新疆吐鲁番(40°56′N,89°12′E,34.5m)为例,图1给出了温度,皿蒸发量和降水量的年度变化(日平均,最高和最低)。吐鲁番年降水量只有16mm,而皿蒸发量却达2838mm。然而很     

黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性分析北大核心CSCD

为了定量评估径流对土地利用变化（LUCC）和气候变化的敏感性及其时空变异,基于土地利用、土壤、数字高程（DEM）、气象和实测径流数据,借助SWAT模型,并结合统计方法定量评估了黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性。结果表明：1980—2009年流域径流对LUCC的敏感性值为0.020 mm·km^-2。径流对LUCC的敏感性从大到小分别是上游（0.108 mm·km^-2）、中游（0.004 mm·km^-2）和下游（0.001 mm·km^-2）。1 mm降雨变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是0.49-0.288 mm、0.006-0.038 mm和0-0.002 mm。1℃气温变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是13.413-78.902 mm、1.105-6.500 mm和0.461-2.710 mm。径流对气温的敏感程度要远远高于对降水的敏感度。在时间趋势上,径流对LUCC的敏感性表现出下降趋势;上游表现出减少趋势,而下游表现出增加趋势。流域径流对气温的敏感性表现为上升趋势。     

利用CERES-Wheat模型分析冬小麦所需灌溉量的时空变化——以河南省为例

基于河南省16个站点1961—2009年的逐日气象数据,运用CERES-Wheat模型对冬小麦所需灌溉量进行了模拟,分析了河南冬小麦所需灌溉量的时间变化和空间分布特征,并对比了河南不同区域冬小麦在不同生育期所需的灌溉量。结果表明:(1)河南冬小麦生育期所需灌溉量呈现北多南少的格局。出现这种格局的可能原因是,河南北部小麦生育期降水量少于南部,降水量少导致对灌溉的依赖程度大;河南少水年、平水年和多水年的作物所需灌溉量分别307~499、256~432 mm和169~372 mm,分布格局均呈北部多、南部少的分布特征。(2)主要分布在东部平原区的10个站点的冬小麦所需灌溉量呈显著递减趋势(P0.05)。在这些站点,小麦所需灌溉量与同期蒸散量显著相关,因此,河南东部冬小麦生长期蒸散量的显著递减趋势导致了该地区冬小麦所需灌溉量也呈现显著递减趋势。(3)在以安阳为代表的河南北部,冬小麦主要生育期都需要灌溉,且在顶小穗形成期和成熟期所需灌溉量最大;在以南阳为代表的河南南部,在降水量较少年份冬小麦主要生育期需要灌溉,同样在顶小穗形成期和成熟期所需灌溉量最大,而在降水量较多年份,尽管全生育期所需灌溉量总量较少,但在顶小穗形成期的灌溉量仍然最多。     

毛乌素沙地不同土地利用类型的土壤粒度及有机质特征

在毛乌素沙地选择半固定沙丘地、留茬地、翻耕地及草地4种土地利用类型，采集土壤表层（0~5 cm）和亚表层（5~10 cm）实验样品，测试并分析粒度和有机质的含量变化及其二者之间的相关性。结果表明：① 留茬地、翻耕地和草地的优势粒级为粉粒（0.002~0.05 mm）。表层土壤粉粒含量草地（61.06%)>留茬地（53.09%）>翻耕地（48.28%）；亚表层为草地（61.25%)>翻耕地（49.43%）>留茬地（48.42%）。半固定沙丘地的优势粒级为细砂（0.1~0.25 mm）。其表层含量52.69%，亚表层含量54.53%。② 土壤有机质含量，表层草地（18.75 g·kg-1）>翻耕地（12.53 g·kg-1）>留茬地（11.25 g·kg-1）>半固定沙丘地（8.13 g·kg-1）；亚表层草地（13.36 g·kg-1）>留茬地（13.05 g·kg-1）>翻耕地（12.67 g·kg-1）>半固定沙丘地（7.73 g·kg-1）。③ 土壤粒度与有机质的相关性表现为留茬地、半固定沙丘地的有机质与粉粒呈显著正相关，翻耕地有机质与中砂、细砂呈正相关，反映了翻耕地土壤有机质不稳定且易受其他因素影响。     

山西省近50年地表干燥度变化趋势分析

利用山西省39个气象站1960—2010年的气象资料,结合地形特征,将山西省分为6个气候敏感区,采用潜在蒸散量和降水量的比值来计算干燥度指数,在此基础上使用IDW插值法生成山西省干燥度的分布图,并分析了近50 a山西省地表干燥度变化趋势。研究结果显示：（1）山西省多年平均干燥度指数为2．21,属于半干旱区;干燥度空间分布与气候、地形等因素密切相关,南北差异显著。整体上山西省中北部地区较为干旱,干燥度指数为2．36,东部南部则较为湿润,干燥度指数为1．93;由于降水和蒸散都呈下降趋势,因此,近50 a山西省干燥度指数虽有所上升,但变化幅度仅为0．04·10a－1,干旱化趋势并不显著;（2）近50 a来,除山西省北部地区干旱状况有所缓解外,其它地区干旱状况均呈增加趋势;（3）干燥度季节性差异显著,冬春干燥异常,夏秋则较为湿润。总体而言,气候变暖虽未加剧山西省的干燥程度,但暖干化趋势应引起足够的重视。