基于GIS和Markov模型的土地利用时空变化研究

研究模拟土地利用的时空动态变化,可提高土地集约化程度,对实施土地持续利用具有一定的借鉴意义。选取黄土高原罗屿沟流域2002年、2006年和2010年三期遥感数据,在RS/GIS技术支持下,结合软件ERDAS8.6进行图像预处理,通过监督分类获取罗屿沟土地利用现状图。在分析土地利用现状的基础上,采用Arcview3.2空间分析模块求得土地利用转移矩阵,应用Markov模型对罗屿沟流域未来土地时空变化过程进行模拟分析和定量预测。结果表明:近10年来,罗屿沟流域土地利用变化速度较快,总的变化率达到2.016%,变化总面积2847.29hm2。其中林地和坡耕地都有不同幅度的增加,林地总面积增加了7.24%,年平均增长高达0.8%,而坡耕地面积增加了4.78%,年平均增长0.53%,河床地、草地和未利用地面积逐年减少,其中河床地和未利用地分别减少了46.23%和38.22%;未来土地利用类型仍然是以林地和坡耕地为主,二者总面积达到89.48%时会处于稳定状态。     

塔里木河干流河道生态需水量研究

基于有序聚类法,在对1957-2006年塔里木河干流径流序列受人类活动显著影响突变点判别的基础上,对干流新渠满、乌斯满和恰拉3个水文断面河道逐月最小生态需水量和适宜需水量进行计算。结果表明：① 近50 a来,人类活动对干流水资源影响程度不断增大,1976年前的径流量可以近似看作自然状态;② 新渠满、乌斯满和恰拉河道年最小需水量分别为17.68×10⁸ m³、10.02×10⁸ m³和3.29×10⁸ m³,年适宜需水量分别为35.65×10⁸ m³、18.23×10⁸ m³和7.00×10⁸ m³;③一般用水期（10月至翌年3月）保证新渠满、乌斯满和恰拉河道最小需水量5.33×10⁸ m³、3.77×10⁸ m³和1.32×10⁸ m³,用水敏感期（4-9月）保证适宜需水量28.99×10⁸ m³、13.70×10⁸ m³和5.09×10⁸ m³即可确保干流河道生态系统健康。     

近百年来人类活动对黑河流域水环境的影响

在总结前人研究成果的基础上 ,系统论述了黑河流域近百年来的水环境变化。流域水环境包括流域水系、水资源时空分布以及水资源质量等方面。近百年来 ,由于人类活动强度的增加 ,河流湖泊水系逐渐从自然水系、半自然水系演化为人工水系 ,地表径流基本上为人类所控制 ,使水资源利用主要集中在中游和下游上段地区 ,下游河道年平均断流天数从 5 0年代的 37.6d上升至 90年代的 89.9d,尾闾湖西居延海于 1 960年干涸 ,东居延海处于干涸和充水交替状态。水资源在年际和年内的分配都发生了极大变化。由于工农业发展、水资源利用方式、重复利用率提高以及人工合成物质的使用和排放等多种因素 ,流域水质持续恶化。由于人类活动的特点 ,在整个环境演变过程中定量分析人类活动的影响还没有适宜的理论和方法。     

黄河源区水文水资源对气候变化的响应

气候变化是目前世界各国科学工作者关注的重要问题之一。以黄河源区为研究区,采用Mann-Kendall非参数检验和Spearman秩次检验相关法分析了过去60年降水、气温及径流的变化趋势;利用十套情景数据驱动大尺度分布式VIC模型,分析了黄河源区未来径流和土壤含水量的可能变化。结果表明:黄河源区年平均气温呈显著上升的趋势,高于全球地表平均升温速率;日最低气温比日平均气温和日最高气温增加显著;年降水量呈微弱增加趋势,年径流量呈微弱减少趋势,两者变化趋势都不显著;未来全球变化条件下黄河源区径流和土壤含水量将有可能呈减少态势,发生干旱的可能性进一步加大,将会对工农牧业生产构成威胁。     

基于GIS与马尔可夫模型的渭河盆地景观动态变化研究

基于1988年与2003年两期TM影像,综合遥感与GIS技术以及景观生态学理论,深入分析了渭河盆地景观变化的数量和空间特征以及由此所引起的一系列生态环境效应,主要表现在:耕地、园地与城镇建设用地面积显著增加,林地、水体和未利用地面积呈减少趋势,城镇建设用地的增加是以侵占大量农田为代价的,而园地与耕地的增加则主要是通过开荒的方式。景观形状趋于复杂,破碎度降低,异质性下降,景观类型有向单一化或非均衡化方向发展的趋势,表明人类的开发活动增强,这样必然导致景观稳定性下降,因而降低了景观抗干扰的能力。最后采用马尔可夫模型对景观的变化趋势进行了预测。     

Periodical characteristics of baseflow in the source region of the Yangtze River

Baseflow,which represents the drainage of groundwater aquifers,is an essential component of runoff in hydrological basins.In the source region of the Yangtze River,the change of baseflow typically reflects the interactions between groundwater system and climatic factors in cold and arid areas.With modified Kalinen separation method,annual baseflow between 1957 and 2009 in this region was estimated and calculated.In comparison with the inner-annual variations of total streamflow,baseflow showed a weaker fluctuation.Before the 1980s,it was in a steady state;and after then,it demonstrated dramatic variations and large amplitudes.Based on the calculation results of baseflow,the real Morlet wavelet method was applied to reveal the periodical characteristics of baseflow as well as the precipitation and air temperature in the study area.It was found that annual baseflow has a 43-year trend as well as a 21-year period and a 7-year period.The 21-year period is most significant,with its wavelet coefficient having the largest fluctuation and amplitude.Summation of wavelet coefficients on these periods exhibits a similar change pattern with respect to that of annual baseflow.The summation curve takes a"W"shape,which means that the baseflow follows a four-stage sequence of descending–ascending–descending–ascending.As analyzed,the relationship among baseflow,precipitation and temperature is implied in the correlation between their normalized wavelet coefficients at different temporal scales.By the significant positive linear correlations both between precipitation and baseflow(correlation coefficient is 0.98)and between temperature and baseflow(correlation coefficient is 0.90)for the 43-year wavelet coefficients,it is suggested that the long-term increasing trends of precipitation and air temperature will lead to an increasing trend of baseflow.For wavelet coefficients of 21-year and 7-year periods,the positive linear correlation between precipitation and baseflow is significant.However,the correlation between air temperature and baseflow is not so evident,especially for the 21-year period.As a conclusion, correlation analysis with normalized wavelet coefficients showed that the change of annual baseflow was contributed mostly by the change of precipitation and secondly by the change of temperature.     

汾河流域气温变化时空特征分析

根据汾河流域上、中、下游典型市区54年(1954-2007年)气温观测资料,运用气候统计分析法、累积距平和信噪比法对汾河流域气温变化时空特征进行了分析。结果表明:汾河流域54年来气候呈现暖干化趋势,年均气温整体呈现上升趋势,总降水量整体呈现下降趋势;汾河流域气温变化呈上升趋势,10 a平均增幅为0.24℃;汾河流域进入21世纪初期气温上升幅度减小,且上、中、下游气温悬殊差距缩小;经气温变化的突变分析得出54年来汾河流域气温不存在突变年,1960年、1996年分别是汾河上游、汾河中、下游小的气温转折年,1993年是汾河流域大的气温转折年。     

柴达木盆地近50年气温变化时空分布特征分析

文中利用柴达木盆地8个气象站点,1961年-2011年月平均、平均最高、平均最低气温数据进行气温变化的时空分布特征分析。结果表明:50年来,柴达木盆地平均气温、平均最高、最低气温增暖趋势分别为0.54℃/10a、0.43℃/10a和0.74℃/10a,明显高于全国和全球增幅;增暖在平均最低气温上表现最为突出;四季平均气温、平均最高、最低气温均表现为明显上升趋势,其中秋、冬季增温高于春、夏季,冬季增温贡献最大;各站点气温在空间上表现为较一致的增温趋势,气温增幅从东向西逐渐增高。     

近年来祁连山中段冰川变化

基于遥感和实测的方法,对近50 a来祁连山中段,包括黑河流域和北大河流域的冰川变化特征进行了分析。研究表明：1956-2003年,祁连山中段所研究的910条冰川面积共缩小了21.7%。其中,黑河流域冰川面积缩小了29.6%,北大河流域冰川面积缩小了18.7%。小冰川面积变化较大冰川要大,其对气候变化的敏感性较强。由于祁连山中段东西跨度较大,气候和地形等因素的不同,直接造成了冰川变化的区域差异。近期野外考察发现,位于黑河上游的葫芦沟流域,1956-2010年冰川面积缩小了30.1%,近7 a冰川面积缩小的比率达到前期的近5倍,且其中的十一冰川由于消融严重,已经完全分离成2条独立的冰川。雪冰融水径流是该流域中重要的水源,在稳定河川径流、调节其年际变化和年内分配方面发挥着重要作用。     

黑河流域水资源开发与生态保护中的几个问题探讨

分析了黑河流域水资源形成和演化特点、开发利用状况以及开发利用中引起的生态和环境问题.对流域水资源开发利用模式和下游额济纳绿洲影响进行了初步探讨.基本结论是:中游地区地表水和地下水联合开发利用,是解决经济发展和生态保护矛盾的有效途径;修建山区水库是提高水资源利用效率的理想方式;下游地区的生态移民安置工程是有效的基本措施;同时需要充分论证正义峡水库和输水渠道生态保护工程,工程的效果保护了额济纳绿洲核心地带生态,而带来外围天然植被的退化,需要进行大时空尺度的生态影响分析论证.