三峡工程胁迫下重庆库区耕地利用变化及其机制研究

本研究选择三峡水库重庆库区为研究区,利用1996-2008年的库区耕地、移民及社会经济统计资料,解析三峡工程建设这个宏观胁迫因子下的库区耕地利用变化特征,并基于PSR模型分析的基础上揭示其对重庆库区耕地利用变化的驱动机制,结果表明:(1)在三峡工程胁迫下,库区耕地数量在三峡水库每次蓄水前后年份表现出明显的减少,尤为突出的是水田,耕地年变化率因各蓄水阶段三峡工程导致的胁迫作用强度不一样而差异较大;(2)在三峡工程胁迫下,随着库区优质耕地被淹没,库区耕地整体质量受到影响,反映耕地质量的地均粮食产量指标在2006年、2008年呈明显下降趋势;(3)在三峡工程胁迫下,为确保搬迁后生产生活水平不降低,库区移民做出响应,通过增加土地投入和改变种植结构来增加土地经济产出;(4)库区耕地利用变化特征的形成机制主要是三峡工程建设导致的工程蓄水、移民搬迁复建、生态退耕、土地开发整理复垦活动的驱动,其中,对耕地数量变化的驱动作用是双重的,正向驱动因子包括土地开发整理复垦活动,负向驱动因子包括三峡工程蓄水直接占用耕地、移民搬迁复建二次占用耕地以及生态退耕.     

三峡工程胁迫下重庆库区耕地利用变化及其机制研究

本研究选择三峡水库重庆库区为研究区,利用1996-2008年的库区耕地、移民及社会经济统计资料,解析三峡工程建设这个宏观胁迫因子下的库区耕地利用变化特征,并基于PSR模型分析的基础上揭示其对重庆库区耕地利用变化的驱动机制,结果表明:(1)在三峡工程胁迫下,库区耕地数量在三峡水库每次蓄水前后年份表现出明显的减少,尤为突出的是水田,耕地年变化率因各蓄水阶段三峡工程导致的胁迫作用强度不一样而差异较大;(2)在三峡工程胁迫下,随着库区优质耕地被淹没,库区耕地整体质量受到影响,反映耕地质量的地均粮食产量指标在2006年、2008年呈明显下降趋势;(3)在三峡工程胁迫下,为确保搬迁后生产生活水平不降低,库区移民做出响应,通过增加土地投入和改变种植结构来增加土地经济产出;(4)库区耕地利用变化特征的形成机制主要是三峡工程建设导致的工程蓄水、移民搬迁复建、生态退耕、土地开发整理复垦活动的驱动,其中,对耕地数量变化的驱动作用是双重的,正向驱动因子包括土地开发整理复垦活动,负向驱动因子包括三峡工程蓄水直接占用耕地、移民搬迁复建二次占用耕地以及生态退耕.     

甘南玛曲地区地表温度的变化特征

【目的】分析甘南玛曲地区地表温度的变化特征及其变化趋势,为该地区生态环境的可持续发展提供参考。【方法】利用甘南玛曲地区1971-2010年的地表温度观测数据,用线性趋势分析、小波分析及突变分析等方法,对玛曲地区40年的年际、年代际、突变年份及地表温度与气温的关系等气候变化特征进行分析。【结果】甘南玛曲地区平均地表温度以0.6 ℃/10a的速率升高,2000年之后升幅达到1.9 ℃/10a。各季节平均地表温度呈现出不同程度的升高趋势,最高、最低平均地表温度亦呈升高趋势,平均地表温度的升高主要以最低地表温度的上升为主。甘南玛曲地区年平均地表温度2000年之前为负距平,2000年之后为正距平变化;各季节平均地表温度在进入2000年后升幅加剧,且以冬季上升的趋势最为显著;1971-2010年最低地表温度的升幅明显大于最高地表温度,最高、最低地表温度均表现出以20世纪70年代最低、2001-2010年间最高的年代际变化特征。平均地表温度存在较为明显的准7年短周期和12～13年长周期;年及各季节平均地表温度均发生了增高突变,其中年及春、秋季增高突变均发生在20世纪80年代,夏、冬季发生在20世纪90年代;且以春季平均地表温度发生突变的时间最早,出现在1984年。年平均气温与地表温度在变化趋势上具有很强的一致性,两者的相关系数达到0.93,呈显著正相关。【结论】地表温度不断升高和超载过牧,均促进了甘南玛曲地区草地退化的进程和草地沙化的发生发展,降低对草地生态系统的依赖与干扰是该地区草地资源得以可持续发展的有效途径。     

北方旱作农区农业气候资源时空变化特征

利用北方旱作农区317个气象台站1961—2010年地面气象观测资料,分析和比较了1961—1990年(时段Ⅰ)和1991—2010年(时段Ⅱ)农业气候资源变化特征。结果表明：全区日照时数总体呈降低趋势,时段Ⅱ较时段Ⅰ平均减少了92.9 h;研究区域近50年年降水量变化呈现西部增加东部减少的特征;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ研究区域年均气温增加了0.97℃,高于全国平均水平,日平均气温稳定通过0℃、10℃的持续日数普遍呈增加趋势,喜凉作物生长期内≥0℃积温和喜温作物生长期内≥10℃积温分别平均增加198.6℃·d和197.3℃·d;研究期间全区气候变化西部地区总体呈暖湿趋势,东部地区总体呈暖干趋势。     

1961—2014年我国地表温度时空分布特征

基于1961—2014我国地区535个站点的逐日温度观测数据,采用线性趋势估计和MK检验对我国地表平均温度、最低和最高温度的时空变化情况进行分析。结果表明, 1961—2014年,我国的地表平均温度、最高温度、最低温度在年和季尺度上均表现为显著上升(P<0.01)趋势;温度变化率冬季最高,夏季最低;其中最低温度变化率较高,最高温度变化率较低。温度突变年份在20世纪80年代左右,显著增温年份在20世纪末左右;空间分布上,我国大部分地区的平均温度、最高温度和最低温度均增加,与温度变化率变化趋势一致,均是从西北到东南地区递减;极端高温天数整体呈上升趋势,极端低温天数整体呈下降趋势。     

冬小麦生长期土壤耕层温湿度和地表、冠层温度变化特征及其相互关系

温度是作物生长的重要生态因子,不仅影响着作物的新陈代谢,而且对作物蒸腾作用等生理过程也有一定的影响。本研究利用新型温湿度数据采集器,在冬小麦生长期每隔15 min对土壤温湿度、地表温度和冠层温度同时进行持续监测。监测结果表明,在小麦生育期土壤耕层、地表和冠层温度平均为12.8、12.5和11.7 ℃。整个生长期三者的最高与最低温差为16.0、32.4和46.2 ℃。在冬小麦进入成熟期的5月份三者的月平均温度均最高,土壤耕层、地表和冠层温度月平均最高值为20.8、21.9和22.5 ℃,而12月土壤耕层和地表月平均温度最低,为6.63和0.06 ℃。冠层1月平均温度最低,为7.86 ℃;在一天中冠层温度在5:00左右最低,平均7.85 ℃,地表最低温度推迟到6:00,平均10.2 ℃,耕层最低温度推迟到8:00,平均12.3 ℃,随后温度上升,到13:00冠层和地表温度达到日最高值,分别为18.0和16.3 ℃。耕层土壤日最高值推迟到16:00,平均12.3 ℃,然后温度慢慢下降,进入下一个循环。在小麦生长期土壤耕层温度与地表和冠层温度呈极显著正相关,尤其与冠层温度关系更为密切。整个生长期土壤耕层湿度平均44.5%,与温度变化规律相反,在整个生长期,2月份土壤湿度最高,平均49.7%,而4月份最低,最低平均值39.1%。耕层湿度在6:00左右最高,平均为44.8%,随后下降,到17:00达到最低,平均44.3%,然后慢慢上升,进入下一个循环。在小麦生长期土壤耕层湿度与土壤耕层、地表和冠层温度均呈极显著负相关。     

三峡水库忠县段蓄水前后水质状况研究

2001-2007年对三峡库区忠县段的水质进行监测,分析蓄水前后三峡库区忠县段的水质变化。结果表明,长江忠县段在三峡水库蓄水前后水质稳定,水体的基本类别未发生改变,属地表水Ⅲ类水质。水质污染特征上蓄水前后未发生改变,主要污染因子为COD、BOD5、CODMn、TN、TP,表现为明显的有机污染特征,其整体污染水平逐年下降,在水体中所占污染比重也逐年下降。在蓄水的各阶段,库区水文状况的变化是其水质变化的主要因素之一,蓄水与悬浮物、水质状况呈一定相关性,表现为蓄水使得悬浮物降低,悬浮物降低使水质变好。     

1961-2010年贵州省高温气候的时空分布特征

为贵州防灾减灾以及高温气象灾害风险区域划分提供科学依据,利用1961-2010年贵州省81个气象站的逐日最高气温资料,采用线性趋势分析等方法,研究贵州省近50年高温时空的分布特征。结果表明:近50年来,贵州省年高温日数为7.3d,7-8月出现频率最大,占全年的75.6%;高温日数以0.25d/10a的速率呈较弱的增加趋势,平均最高气温和极端最高温度分别以0.12℃/10a、0.41℃/10a的速率显著增加。多年平均高温日数以铜仁市、黔东南州、黔南州及遵义市北部分布较多,最高值为29.9d。高温日数,黔西南州、黔南州、黔东南州及黔西北的大部分地区呈较小的上升趋势,镇远、铜仁、剑河、兴义、天柱和赤水等较少站点呈下降趋势;极端最高气温有2个极值中心,分别位于黔南的都匀(47.3℃)和黔北的赤水(42.3℃)。     

潍坊市地表温度变化及影响因子分析

揭示潍坊市地表温度变化规律及特征。采用Microsoft Excel 2013和DPS7.05软件,利用气候统计分析方法,将潍坊市1971~2015年逐月的地面0 cm温度及气温、降水、日照、相对湿度、云量和风速等相关气象要素为研究对象,建立年代际、年、季的数据序列进行相关分析研究。表明:(1)潍坊市地表平均温度和地表平均最低温度的年序列呈现上升趋势,地表平均最低温度增温达极显著水平;地表平均最高温度显著下降,倾向率为-0.37℃/10 a;地表平均温度、最高温度和最低温度年代变化均呈现"升—降—升"的趋势,21世纪10年代变化最为显著,对地表温度的增温贡献最大。(2)地表温度月变化均呈现单峰式曲线。(3)地表平均温度的年、季变化均未发生突变;地表平均最高温度的年、春季变化在1990年附近发生突变;地表平均最低温度近45年出现一次明显突变;地表温度变化存在明显的周期性。(4)地表平均温度和地表平均最低温度与气温正相关最为显著,降水量对地表平均温度和地表平均最高温度显著负相关。     

基于ITPCAS驱动数据集的黄河源区植被变化及其与气候因子相关分析

【目的】厘清近年来黄河源区植被覆盖变化及其对驱动因子的响应,为黄河源区生态环境可持续发展与科学预估气候变化对植被格局的影响提供理论依据。【方法】基于1999-2015年SPOT VGT-NDVI数据集和中国区域高时空分辨率地面气象要素(ITPCAS)驱动数据集,运用趋势分析、Mann-Kendall非参数统计检验、R/S分析和相关分析等方法,分析了1999-2015年NDVI和气象因子的时空变化特征,并探讨温度、降水量、地表净辐射(R_n)等气象因子以及人类活动对植被覆盖变化的影响。【结果】(1)黄河源区多年平均NDVI空间分布呈东南高、西北低的格局,整体上NDVI呈增加趋势,每10年增速为1.6%,其中上升趋势的区域占研究区78.2%;NDVI在2003年附近存在突变;同时期温度和降水为振荡上升趋势,而R_n为振荡下降趋势,并且未来NDVI和各气象因子将持续这种变化趋势。(2)年平均NDVI与年平均温度呈显著正相关关系,与年平均降水量呈不显著正相关关系,而与年平均R_n呈不显著负相关关系;在偏相关分析中,NDVI与年平均温度的相关性最好。(3)NDVI对温度、降水量变化的响应滞后1个月左右,对R_n变化的响应滞后2个月左右。【结论】ITPCAS驱动数据集在黄河源区有较好的适用性;在年尺度和月尺度上,温度都是黄河源区植被生长影响最大的气象要素;黄河源区植被覆盖的增加主要归因于温度上升以及生态保护"综合性"工程的实施。     

近49 a奇台县气温变化及其对春小麦产量的影响

利用1961-2009年新疆奇台县气象站逐日气温资料和该县春小麦产量资料,在对近49a年平均气温、春小麦生长季平均气温、日最高气温≥30℃时间等温度条件变化趋势和变化特征研究基础上,使用积分回归和相关分析,分析春小麦不同生长发育时段温度条件对产量形成的满足程度,探讨近49a气温变化对春小麦产量的影响。结果表明,在全球变暖背景下,1961-2009年奇台县年平均气温呈显著的升高趋势,但春小麦生长季内不同时段的温度变化及其对春小麦产量形成的影响差异较大,前期(4月上旬-5月中旬)平均气温呈升高趋势,对小麦产量不利影响有所增大,中、后期(5月下旬-7月下旬)平均气温呈现不同程度下降趋势,最高气温≥30℃时间也呈不显著减少趋势,对小麦生产较有利。     

1981—2016年乌兰地区藜麦生长季气候变化特征分析

利用1981—2016年乌兰气象站5—10月气候资料,采用气候统计诊断分析方法计算气温、地表温度、降水量、日照时数、平均风速的年、年代际、月平均值及气候倾向率,并研究其变化特征。结果表明,近36年乌兰地区年气温、平均地表温度、最低地表温度显著增加,但日照时数显著减少,气候突变基本发生在20世纪90年代中后期;降水量虽有显著上升趋势但气候突变不明显;最高地表温度虽减小,但变化不显著;平均风速减小变化趋势显著,但无气候突变。     

官厅水库库区水生植物演变格局时空变化特征分析

利用中等分辨率长时间序列的TM遥感影像(1995—2007年),采用面向对象的分类方法,以多尺度分割技术为核心,提取了官厅水库水生植物空间分布信息,在斑块类型和景观级别尺度上,共筛选了8个高度浓缩景观格局信息的定量指标,结合水生植物空间分布的质心变化,分析了水生植物演变格局的时空变化特征。研究表明:(1)1995—2007年,受水域面积的扩张和萎缩的影响,库区水生植物面积及其平均斑块面积呈明显地增加和减少趋势:沉水植物波动幅度比较明显,呈先小幅扩张后急剧萎缩的趋势,2000年之前,随水域的扩张,其面积增加了30.2 km2,相对动态度达116.87%;之后,随着水域面积的持续萎缩,沉水植物面积以每年4.2%呈大幅递减趋势,减少了43.02 km2;挺水植物所占比例较小,其面积呈小幅扩张趋势,增加了4.58 km2。(2)沉水植物和挺水植物随水域面积的波动呈现不同的景观格局演变特征。库区沉水植物的景观优势度高,最高达56.09%,占库区水生植物景观类型的主体;挺水植物的平均斑块面积、聚集度指数均低于同年沉水植物,具有离散度高、破碎度高、连通性低的特点。挺水植物的斑块形状相对复杂,其分维度指数平均比同年沉水植物高0.29。(3)水生植物的质心12 a来发生了不同程度的偏移变化,挺水植物质心整体向库区东北方向移动了1.88 km,偏移方向为东偏北12.78°;沉水植物质心整体向库区西南方向移动了4.66 km,偏移方向为南偏西43.04°。     

基于NDVI序列影像精化结果的植被覆盖变化研究

植被归一化指数(NDVI)是地表植被覆盖特征的重要指标之一.本文以三峡库区2001 - 2003年MODIS遥感数据反演的NDVI时间序列影像为例,研究NDVI影像序列的精化问题,包括降云及去噪处理的有效方法.在改进的BISE技术降云处理的基础上,采用小波软阈值降噪方法提取有效变化趋势.然后进行库区2001 - 2003年植被变化的变化矢量分析,采用阈值分割的方法将库区变化强度影像分为未变化、小变化、中等变化与剧烈变化四个类型.研究成果可为三峡库区宏观生态环境变化的掌握提供一定的依据.     

吉林省地表温度时空变化及影响因素研究

为了掌握吉林省地表温度的时空变化规律及其影响因素,利用吉林省46个气象站的气象数据,采用气候统计和诊断方法,分析了1961—2015年吉林省地表温度的时空变化及其影响因素。结果表明：1961—2015年吉林省地表温度平均值空间分布呈由西向东逐渐降低的趋势,气候倾向率由西向东先升高后降低。地表温度高的站点升温幅度小于地表温度低的站点。地表温度多年平均值的季节排序为夏季＞春季＞秋季＞冬季。地表温度在1月最低,7月最高。1961—2015年吉林省地表温度以0.70℃/10 a的气候倾向率显著上升,春季、夏季、秋季和冬季气候倾向率分别为0.44、0.36、0.51、1.50℃/10 a。冬季和年平均地表温度分别在2001年和1993年发生突变。地表温度绝大多数异常气候年份为异常偏暖年,多在2010年之后。未来季节和年地表温度均呈上升趋势。海拔是影响地表温度的主要地理因子,气温是主要的气候因子。夏季降水量对地表温度为负效应,冬季降水量以正效应为主。     

基于ANSYS的浅层土壤温度场特征模拟分析

通过分层安装温度传感器采集黑龙江省大庆市某地区的浅层土壤温度值,运用ANSYS有限元分析软件对地下1 m内土层进行相应的模拟分析,探究地下浅层土壤温度场的变化特征.结果表明:地下土壤深度为70100 cm范围内的温度变化趋向比较相近,整年白天的地表最高温度在7月,最低在12月,3—5月、7—9月的地表温度变化趋向均高于地下浅层土壤温度,土温整体是呈地表向地下逐渐降落的趋向;整年黑天的最高地表温度在7月,最低在12月,4—5月、7月的地表温度变化趋向均大于地下浅层土壤温度,土温随深度的增加呈地表向地下逐渐增高-降低-增高的趋向.     

应用Landsat-8数据分析山地地表温度格局及影响要素

地表温度是研究陆地表面与大气之间相互作用的重要参数,分析山地地表温度格局及作用机理,对了解山地生态系统的时空分布特征,准确刻画山地地表水热环境具有重要意义.以云南滇中地区为研究区,应用Landsat-8数据、多窗口区域匹配算法(IMW),结合近地表常规气象站及微气象台站同步观测数据进行地表温度反演,分析地表温度空间格局及其与地理环境和人居环境因子的定量关系,构建了山地地表温度多因子作用模型.结果 表明:遥感影像与地面同步观测数据相结合反演的地表温度场平均绝对误差为2.01℃、平均相对误差为2.35％、均方根误差为5.09℃,反演结果优于MODIS地表温度产品.地表的温度场空间格局与地理环境及人居环境密切相关,归一化植被指数、地形起伏度、海拔、坡度、水域影响与地表温度场成负相关,而居民区与地表温度成正相关关系;从相关性大小看,山地温度受归一化植被指数影响最大,其次是地形起伏度、海拔、坡度、水体、居民区,坡向影响最小,说明提高植被覆盖具有地表降温的重要作用,城市人居环境具有地表增温效应.因此,构建山地温度时空模拟模型,应充分考虑地理环境微格局与人居环境影响.     

基于TVDI的神东矿区地表水分时空演变特征研究

【目的】分析神东矿区地表水分时空演变特征及其自然影响因素,为矿区土地复垦提供参考。【方法】基于温度植被干旱指数(TVDI)模型,采用遥感反演方法对神东矿区2018-2020年植被生长季(4-10月)的地表水分进行反演,利用趋势分析法及偏差分析法对神东矿区地表水分的时空演变特征进行分析,并采用相关性分析法分析该地区时空演变的影响因素。【结果】(1)TVDI模型平均反演精度为83%,适合反演神东矿区0～10 cm土层深度的地表水分,且TVDI与地表水分成反比关系。(2)偏差分析发现,在时间尺度上神东矿区2018-2020年TVDI值呈现不规则变化,TVDI低值出现在每年7-8月,此时TVDI偏离值小于0,TVDI呈下降趋势。(3)趋势分析发现,在空间尺度上神东矿区2018-2020年TVDI呈下降趋势的区域集中在研究区矿井群附近,整个研究区内TVDI线性变化趋势上升面积小于下降面积。(4)TVDI与各影响因子关系的紧密程度依次表现为降水量>平均相对湿度>平均气温>日照时数>平均气压,TVDI与降水量、月均气温、月均相对湿度均呈极显著负相关,相关系数依次为-0.816...     

三峡库区的水环境污染

三峡水库蓄水水位最高已达170 m以上,库区水流速度减缓,自净化能力下降,环境污染压力加重。对三峡库区水环境的重金属污染、富营养化和持久性有机污染物质的来源途径、污染现状及其时空动态机制、危害程度和影响范围进行分析,并提出了防治对策,旨在为三峡库区环境保护提供参考。     

近15年北方6省(区)草地覆盖度时空变化及其与气温、降水的关系

基于2001—2015年的中分辨率成像光谱仪(MODIS)植物均一化指数(NDVI)数据,反演中国北方6省(区)草地覆盖度的空间格局和变化趋势,结合同期北方6省(区)气象站点气温和降水数据,分别从不同时空尺度和不同草地类型分析草地覆盖度的年际动态及其对气候变化的响应。结果表明:(1)我国北方6省(区)草地覆盖度总体上呈东南高西北低的特征,15年间平均草地覆盖度为46.14%,其中草甸覆盖度最高,平均为63.13%,荒漠草地覆盖度最低,平均为19.15%。(2)2001—2015年间我国北方6省(区)草地覆盖度呈上升趋势,平均为0.39%/年。其中坡面草地覆盖度增加趋势最明显,平均为1.01%/年;平原草地和草甸增加趋势次之,平均值分别为0.46%/年和0.45%/年;荒漠草地为0.35%/年,高山亚高山草甸最小,平均为0.28%/年。整个草地覆盖度增加趋势面积比例为80.48%,其中坡面草地覆盖度呈极显著增加趋势的面积最大(75.95%),草甸草地次之(53.93%),高山亚高山草甸、荒漠草地和平原草地分别为53.12%、50.57%、45.59%。(3)2001—2015年间,我国北方6省(区)温度变化较小,温度平均降低速率为-0.01℃/年,降水量平均增加速率为3.38 mm/年。(4)我国北方6省(区)草地覆盖度与降水的相关性大于温度,与温度呈正相关的面积占草地总面积的40.61%,而与降水量呈正相关的面积占草地总面积的86.86%。