新疆额尔齐斯河流域典型地区优势种灌木的热值

[目的]分析额尔齐斯河流域典型地区植物种类、器官和物种多样性对植物热值的影响及其相关性,为额尔齐斯河流域植被的生态恢复及生物多样性保护提供科学依据。[方法]通过对额尔齐斯河流域典型地区主要灌木群落进行调查,测定优势种灌木热值。[结果]研究区优势种灌木全株热值范围为15.20(心叶驼绒藜)~19.60 MJ/kg(圆叶桦),平均值为17.32 MJ/kg,该值与全球陆生植物平均热值相近;优势种灌木的全株热值顺序为:圆叶桦(Betula rotundifolia)金丝桃叶绣线菊(Spiraea hypericifolia)欧亚圆柏(Juniperus Sabina)西伯利亚刺柏(Juniperus sibirica)欧亚绣线菊(Spiraea media)金露梅(Potentilla fruticosa)尖刺蔷薇(Rosa oxyacantha)苦豆子(Sophora alopecuroides)淡枝沙拐枣(Calligonum leucocladum)驼绒藜(Krascheninnikovia ceratoides)红果沙拐枣(Calligonum rubicundum)柽柳(Tamarix chinensis)梭梭(Haloxylon ammodendron)心叶驼绒藜(Krascheninnikovia ewersmannia);热值与物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数呈正相关,与优势度指数呈负相关,但显著性非常差;研究区优势种灌木热值高于或与当前主要的生物质原材料相近。[结论]额尔齐斯河流域典型地区优势种的植物热值较高,具有作为能源植物的潜力,可以为植被恢复和水土保持的先锋植物的选择参考,优势种的热值受植物种类、器官的影响,热值与物种多样性相关性差。     

额尔齐斯河流域土地利用变化对生态系统服务价值损益时空演变的影响

[目的] 评估土地利用变化与生态系统服务价值损益之间的关联效应,为制定适宜的土地干预政策提供科学依据。[方法] 基于5期额尔齐斯河流域土地利用数据以及CLUE-S模型,量化土地利用变化下流域生态系统服务价值损益时空演变规律。[结果] ①2000—2018年额尔齐斯河流域草地和林地持续地转化为其他土地,耕地面积大幅度增长;到2030年,流域耕地面积的比例将上升4.92%(1 502.48 km²上升到4 070 km²),而林地呈现快速下降趋势,所占比例将下降7.18%(由7 547.26 km²减少到5 424.36 km²)。②额尔齐斯河流域生态系统服务价值由2000年的518.16亿元增长到2018年的1 832.44亿元,到2030年,生态系统服务价值处于波动下降趋势(2030年为1 777.86亿元); ③林地和草地被耕地所占用,导致额尔齐斯河流域生态系统服务价值损失预计达到108.80亿元,依次为：草地转换损失(34.39亿元)>林地转换损失(28.49亿元)>水域转换损失(18.31亿元)。④额尔齐斯河流域生态系统服务价值损益空间分布呈现“北高南低”的发展格局,价值损益在全局和局部上均呈现显著的正向空间自相关。[结论] 人为因素导致大量生态用地被占用,生态系统服务价值下降且损益空间异质性显著,需要进一步采取有效的生态保护与补偿政策推动农牧户生计转型,减小对自然环境的依赖性。     

降雨、积雪以及土地利用复合影响下的额尔齐斯河流域土壤侵蚀分析

在我国西北高寒山区,冰冻圈环境导致土壤侵蚀过程更为复杂。因此,以新疆阿尔泰山额尔齐斯河流域为例,构建模型模拟典型流域降雨、融雪和土地利用变化(LUCC)综合影响下的土壤侵蚀过程,并揭示复合因素影响下土壤侵蚀的放大作用。为此采用InVEST模型分别对2000年、2005年、2010年和2015年土壤侵蚀空间分布进行了详细模拟,并建立了3种情景用于复合影响的分析,分别为降雨和土地利用变化、降雨和融雪变化以及降雨、融雪和土地利用变化对土壤侵蚀的复合影响。结果表明:(1)相较于2000年,2005—2015年3种情景土地利用分别发生1.67%,2.02%和4.19%的变化,使整个流域土壤侵蚀量比单一降雨侵蚀分别增加3.49%,3.02%和3.31%。(2)尽管2000—2015年降雪量仅占年降水量的30.49%,23.10%,38.46%和35.26%,但是融雪的出现致使流域土壤侵蚀量分别增加249.00%,88.00%,843.00%和566.00%,年平均侵蚀量增加了2 008.03万t,降雨和融雪情景下侵蚀量是单一降雨侵蚀量的4.2倍。(3)在融雪的背景下进一步考虑土地利用影响,2000—2015年土壤侵蚀量在此基础上又分别增加了2.99%,2.16%和3.50%。研究结果为寒区融雪影响土壤侵蚀提供了新的证据,为后续寒区水土保持提供了基础理论认知。     

1961—2010年白龙江流域气温和降水量变化特征研究

以1961—2010年白龙江流域气温和降水量资料为基础,综合运用线性趋势分析、多项式回归、Mann-Kendall趋势性检测和突变分析、复Morlet小波分析和R/S分析等数理统计方法,在季节和年际尺度上研究了气温和降水量的趋势性、波动性、突变性、周期性和持续性。结果表明:在研究时段内四季和年平均气温均呈显著上升趋势,20世纪80年代中期之前升温缓慢,90年代以来升温速率明显加快并发生暖突变。年降水量呈“多—少—多—少”的波动变化,整体微弱减少。春季和冬季降水量分别呈“多—少—多”和“少—多—少”变化,整体微弱增加。夏季和秋季分别呈“多—少—多—少”和“多—少”变化,整体微弱减少。气温和降水量存在7,11,22 a左右的准周期变化。未来一段时间内,四季和年平均气温将可能继续升高,夏季和冬季降水量将可能增加,而春季、秋季和年降水量将可能减少。     

黑河流域上游水沙变化特征及成因分析

[目的]研究黑河流域上游干流的水沙时空变化特征及其成因,为流域生态保护和水资源开发利用提供科学依据。[方法]选取黑河上游干流主要水文站近60a的实测径流、输沙及降雨资料,通过采用Mann-Kendall秩相关检验法、累积距平法和相关分析法,研究水沙变化特征及驱动因子。[结果]黑河上游干流径流量总体上从20世纪80年代以后呈增加趋势;输沙量从20世纪70年代开始呈不显著增加趋势,但莺落峡水文站输沙量从2001年开始呈显著下降趋势。[结论]降水增加是影响黑河上游径流量增多的重要原因;水土流失导致了札马什克站和祁连站输沙量的增加,而水库拦沙是莺落峡水文站输沙量显著减少的主要原因。     

黑河流域1960-2015年气温时空变化特征

在全球气温升高的背景下,为了解黑河流域过去几十年的气温变化情况,选择黑河流域及周边20个气象站点1960-2015年的月平均资料,综合利用线性倾向率、滑动平均、Mann-Kendall检验、滑动t检验、小波分析和样条函数等方法,分析了黑河流域1960-2015年不同时间尺度上平均气温的时空分布特征.结果 表明:(1)黑...     

克里雅河流域植被物候时空变化及影响因素

[目的] 探究克里雅河流域2000—2015年植被物候期时空变化规律,在气候变化背景下为该流域植被演变过程研究提供参考。[方法] 以MODIS MOD₀₉Q₁产品和当地气象站点数据为数据源,利用植被指数动态阈值法提取流域植被物候信息并进行空间趋势分析,以偏最小二乘回归方法分析克里雅河流域植被物候期与不同月份气象因子的相关性。[结果] ①研究期内植被生长期开始时间主要在第60—180 d之间,结束时间在第180—322 d之间,植被生长期长度在70~250 d之间。中游的人工绿洲植被生长期开始时间最早,结束时间最晚,植被生长时间最长。②2000—2015年克里雅河流域植被返青期整体呈提前趋势,变化速率均值为-1.3 d/10 a,植被枯黄期呈推迟趋势,生长期延长,其中以中游的变化趋势最为明显。③春季气温和降水量的升高促进植被返青期提前,秋季气温和降水量的升高会对植被枯黄期起到推迟作用。[结论] 克里雅河流域植被物候期在不同的海拔梯度上有明显的分布变化规律,中游人工绿洲植被的物候变化规律远异于自然植被物候变化规律,并且可能影响到了下游。     

沂河流域暴雨径流变化特征研究

[目的]探究气候因素驱动下沂河流域暴雨径流的变化规律,阐释流域暴雨径流的影响因素,为深入理解流域水文响应过程和水资源管理提供科学参考。[方法]利用改进后的Lyne-Hollick数字滤波法估算了沂河流域的暴雨径流量,通过水文信号方法与皮尔逊相关系数法,定量分析沂河流域暴雨径流的变化特征及影响因素。[结果](1) 1975—2000年,流域年均暴雨径流指数SFI呈缓慢下降趋势(R²=0.37,p<0.01),年际SFI下降率0.048/10 a,暴雨径流占河川径流比重下降;(2)年均暴雨径流量呈波动增加趋势(R²=0.04,p=0.35),于1998年达到研究时段峰值;(3)暴雨径流量年内季节分配差异显著,年内暴雨径流量峰值出现在7—9月,夏季暴雨径流Q₍s(sf))与冬季暴雨径流Q₍w(sf))差异较大,高暴雨径流变化指数Q_HV、暴雨径流变差系数C₍V(sf))总体呈上升趋势,低暴雨径流量变化指数Q_LV呈下降趋势;(4) 198...     

新疆近54年气温和降水变化特征

利用新疆50个气象站1960—2013年的月、年的平均气温和降水量资料,采用线性倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall法等方法,对新疆近54a来的气候变化和突变现象进行了研究,利用反距离插值法分析新疆气温和降水的空间分布。结果表明:近54a来,新疆年平均气温变化在6.2~9.0℃,年平均气温在波动中逐渐上升,气候倾向率0.32℃/10a,其突变发生在1965年和1977年。新疆各站点多年平均气温为0.95~14℃,整体上表现为由南向北降低的趋势,南疆的气温最高,依次为天山山区,北疆的气温最低。新疆年降水量变化在93.20~205.80mm,整体上呈现上升趋势,气候倾向率为8.23mm/10a,新疆年降水量突变发生在1963年、1975年、1978年和1980年。新疆各站点多年降水量为34.20~261.00mm,整体上表现为由南向北增多的趋势,北疆的降水量最多,其次为天山山区,南疆的降水量最少。     

新疆玛纳斯河流域植被变化的特征与归因

植被覆盖是旱区生态环境状况的重要表征和直接反馈。气候变化和人类活动干扰加剧的背景下,亟需明确植被覆盖的变化状况和归因,但当前研究缺乏对各驱动因子贡献率的量化。为此,选取新疆玛纳斯河流域为研究区域,基于1982—2015年NDVI和气候数据,在分析植被时空变化格局的基础上,量化了气候变化和人类活动的贡献率。1982—2015年,流域年均NDVI值呈东高西低、北高南低的空间分布格局。34年间NDVI呈显著上升趋势（+0.60%/10 a）,但存在年际变异;1995年发生突变,1982—1995年NDVI显著上升（+1.50%/10 a）,而1996—2015年显著下降（-0.40%/10 a）。较1982—1995年,1996—2015年的植被变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,其对植被变化的贡献率分别为52%和48%。采取的贡献率量化方法有效地甄别了不同因子对植被变化的影响,量化的结果表明玛纳斯河亟需采取措施进行植被管理以提升其生态环境状况。     

1970-2014年云南省气温日较差变化特征及影响因子

利用1970—2014年云南省30个气象站最高、最低气温、年平均气温、降雨量、平均风速、日照时数、相对湿度等逐日观测资料,通过M-K趋势法和小波分析法研究了云南省各区气温日较差的时空变化特征,并探讨了气温日较差（Diurnal temperature range,即DTR）的影响因子。结果表明:1970—2014年云南省年平均、春季、夏季和冬季DTR整体呈减少趋势,其中滇中减少幅度均是最大,分别减小了0.153 0,0.374 3,0.146 2,0.294 7℃/10 a,秋季DTR整体呈上升趋势,滇西北上升幅度最大,为0.188 0℃/10 a,同时云南各区DTR普遍存在28 a左右的强震荡周期。DTR高值区主要集中在河谷地区,DTR低值区主要集中在东南部和西部;年平均、春季、秋季和冬季DTR减小幅度较大的地区主要集中在中南部和西部,上升幅度较大的地区主要集中在西北部和滇中北部,夏季DTR减少幅度较大的地区主要集中在西北部,上升幅度较大的地区主要集中在中部。云南省中东部DTR主要受平均气温和ET₀影响,西部DTR则主要受降雨量和ET₀影响。     

香溪河流域近60年来降雨量变化趋势及突变分析

为研究香溪河流域多年降雨特征,以流域1952—2011年10个雨量站日降雨资料为基础,得到流域面雨量序列。分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、M-K突变检验、Sen’s斜率估计和小波分析等方法,对流域60 a来降水量的年、季变化趋势和突变进行了检验。结果表明:香溪河流域年降水量以0.66 mm/a速率减少;春、秋季节降水量呈下降趋势,下降速率分别为0.33,0.81 mm/a,冬季降水量轻微下降趋势,夏季降水量呈上升趋势,速率为0.5 mm/a;年均和四季变化均未通过5%的显著性检验。研究时段内,年降水量发生了三次突变,分别在1954年,1989年,2006年。夏季降雨突变发生时间与年突变发生时间一致;春、秋、冬三季降雨在60 a内发生突变的时间分散、多变。     

修河流域洪水变化特征及其对气候变化的响应

利用修河流域主要控制站万家埠、晋坪和虬津水文站实测最大洪峰流量序列,采用Mann-Kendall检验法和小波分析等方法,对修河洪水极值流量的趋势性、突变性及周期性进行了分析,并探讨了洪水极值流量变化与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北大西洋涛动（NAO）、太平洋-北美型（PNA）、东亚夏季季风指数（EASMI）、南中国海夏季季风指数（SCSMI）、太阳黑子（SS）、西太平洋型（WP）等15个气候指标之间的相互关系。结果表明:万家埠站年最大流量表现为不显著减少趋势,晋坪和虬津2站年最大流量表现为不显著增加趋势。万家埠站年最大洪峰流量突变点为1972年,在1972年后最大洪峰流量发生由减少到增加的突变;晋坪站年最大洪峰流量突变点为1977年,在1977年后最大洪峰流量发生由增加到减少的突变;虬津站年最大洪峰流量突变点为1990年,在1990年后最大洪峰流量发生由减少到增加的突变。修河流域万家埠、晋坪和虬津站年最大洪峰流量系列在时频域中都存在着不同尺度的周期,既有2~8年的短振荡周期,也有超过20年的长振荡周期。除万家埠站最大洪峰流量存在22年显著周期,其余周期均不显著。修河流域年最大洪峰流量与ENSO,EASMI,PNA和WP均呈显著相关（p<0.05）。研究结果可为修河中长期洪水预报提供参考。     

2001—2020年川西高原植被EVI时空变化特征及气候因子驱动力分析

为了了解川西高原植被EVI的时空变化特征,以MODIS-EVI数据、DEM数据和气象格点数据为基础,基于相关性分析、趋势分析和最大值合成等方法,探讨了川西高原2001—2020年植被EVI时空变化特征及不同海拔高程下植被EVI分布和变化规律。在此基础上,对研究区植被EVI时空变化的气候因子驱动力进行了分析研究。结果表明:(1)川西高原20年间植被EVI均值介于0～0.88,空间分布具有明显的地域分异。(2)近20 a来,川西高原植被EVI整体增长趋势,速率为1.0%/10 a,植被EVI的相对年际变化率介于-4.26%～13.58%。有13.09%的地区植被EVI变化通过显著性检验,其中约10.18%的区域植被EVI呈增加趋势。(3)川西高原近20 a不同海拔高程下植被EVI都呈波动增加趋势,变化速率以及增加趋势的显著性都有明显的差异。在<2 500 m,2 500～3 000 m,4 500～5 000 m 3个海拔高程区间内,植被EVI增加趋势显著。(4)川西高原植被EVI与气温和降水呈正向相关的区域面积占比分别为56.42%,64.09%。在0.05显著性水平下,川西高原植被EVI变化受气候因子驱动的地区约占研究区总面积的21.87%。整体而言,近20 a来川西高原植被EVI呈增加趋势,且具有明显空间差异,EVI与气温和降水整体呈正向相关。川西高原大部分地区的植被EVI变化受非气候因子驱动。     

疏勒河流域最高、最低气温变化规律

为探讨流域极端气候事件的演变规律,基于疏勒河流域瓜州站、玉门站和敦煌站1951—2018年月气温极值数据,采用线性倾向、滑动平均等方法分析了疏勒河流域气温年、季极值变化特征、突变特征以及周期特征。结果表明:(1)年极值气温变化均呈上升趋势,年最高和最低气温分别以0.06℃/10 a和0.27℃/10 a的速率上升,但年最低气温上升趋势较年最高气温显著;(2)季最高气温变化均呈上升趋势,倾向率排序表现为冬季(0.36℃/10 a)>春季(0.23℃/10 a)>夏季(0.07℃/10 a)>秋季(0.01℃/10 a),且各季呈现不同波动变化趋势;(3)季最低气温均呈现上升变暖趋势,倾向率排序表现为秋季(0.53℃/10 a)>春季(0.39℃/10 a)>冬季(0.24℃/10 a)>夏季(0.19℃/10 a),且各季呈现不同的波动变化趋势;(4)流域年最高气温和年最低气温突变时间分别为2011年和1961年。(5)年最高气温和年最低气温的第一主周期均为58 a。总的来说,疏勒河流域的气温在未来几年还会持续升高。研究成果对于全面认识疏勒河流域气候变化特征、合理开发利用水资源具有一定的现实意义。     

广东地区平均气温的时空变化特征

利用广东37个地面气象观测站1960-2009年逐月、逐年平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验等方法对近50a来平均气温变化的时空特征进行分析,以了解广东各地气温变化特征,为广东气候资源的合理开发利用提供依据。结果表明,广东年和四季平均气温自20世纪80年代开始上升,增加速率为0.20℃/10a（P〈0.05）,四季中冬季气温上升对增温贡献最大,变化速率达0.34℃/10a（P〈0.05）。广东各地气温变化情况不一致,珠江三角洲及东南部沿海是广东升温最明显区域,增温速率为0.25～0.40℃/10a（P〈0.05）,冬季增温速率更高,达0.43～0.55℃/10a（P〈0.05）,同时,该地区发生增温突变的时间也较早,普遍出现在20世纪80年代后期;广东的北部地区温度变化较不明显,其中东北部偏北地区春、夏季甚至出现平均气温下降现象,除冬季外,其它季节增温突变检验结果不显著。     

海河流域不同地貌气候变化时空分析

近百年来,全球气候变暖显著,潜在改变了区域水循环。过去50 a,海河流域气温增温明显,水分亏缺严重,影响了社会、经济的发展。为了探究海河流域气候时空变化特征,考虑了流域地貌差异性,将海河流域划分为山区、丘陵、平原3个区域进行研究。选用1958—2011年34个站点的8种气象要素资料,采用线性趋势法分析要素年际趋势;用M-K进行趋势显著性检验;用P-M公式计算流域潜在蒸散发并用Spearman法分析气象要素与潜在蒸散发之间的相关性,以探求海河流域子区域的时空变化规律和改变区域水循环的主要驱动力。分析结果显示,海河流域气候变化明显,气象要素时空变化具有显著的地带性、季节性和年际性特征。气温先下降后上升,山区升温速度较丘陵、平原快;流域降水呈整体下降,平原地区降水量降幅较山区、丘陵大;平均风速、日照时数、相对湿度均呈明显下降趋势;海河流域潜在蒸散发与相对湿度呈负相关,与日较差呈正相关。     

基于R/S分析和Mann-Kendall检验的定西市气温降水变化特征

黄土丘陵区生态脆弱、环境恶劣,对气候变化的响应复杂而敏感。研究以地处黄土丘陵区西南缘的定西市为研究对象,采用线性方程、5 a滑动平均、Mann-Kendall突变检验、R／S分析等方法,基于逐日气象数据,以此分析定西市1960—2004年间气温和降水的动态变化,以期为该地区合理开展农业生产和植被恢复提供依据。结果表明:（1）温度方面,45 a来,定西市气温呈上升趋势,其Hurst指数H > 0.5,表明在之后的一定时段内气温将持续上升,1994年为定西市气温突变开始的时间;同时,升温速率表现出明显的季节性差异;定西市极端气候变化显著,最大增温趋势出现在冬季,暖冬现象较为明显。（2）降水方面,1960年以来定西市降水量呈下降趋势,且以夏秋季下降为主,降水量变化无明显的突变现象,其Hurst指数H < 0.5,说明未来将呈现反持续性趋势。定西市未来气候将由暖干型向暖湿型转变。     

延河流域径流过程对气候变化及人类活动的响应

在全球气候变暖背景下,关注流域水文与气象要素的变化尤为必要.为了揭示气候变化及人类活动对延河流域径流的影响程度,本文运用Mann-Kendall方法和重标极差法,分析流域径流深、降水和气温等要素在1955-2012年间的变化;利用Pettitt突变检验,识别出径流的突变年份,并采用水文敏感性分析方法,定量区分气象因素和人类活动对延河流域径流变化的贡献.结果表明:1955-2012年,延河流域降水减少89.4 mm,气温升高2.15℃,径流深减少17.3 mm,呈现暖干化趋势.径流突变发生在1996年,与1955-1995年相比,1996-2012年的年平均径流深减少11.7 mm;其中人类活动对径流减少的贡献率为56％.研究阐明延河流域气候有暖干化的趋势,且人类活动作用在径流减少中所占比重较大,并对该区水资源合理利用与管理具有较好的指导意义.