基于MODIS数据的2001—2016年内蒙古积雪分布及其变化趋势

积雪融水是干旱区重要的水资源之一,积雪分布变化的监测对区域雪冰资源的合理利用及灾害防治至关重要。基于内蒙古地区2001-2016年MOD10A2积雪数据对研究区进行分带提取,分析不同海拔高度积雪年内年际变化特征,结合气温和降水气象因素,分析其分布变化原因。研究表明:积雪面积、积雪覆盖率年内分布呈单峰形,10个海拔带的积雪期为9月到次年5月,峰值出现在冬季,积雪覆盖率增减的临界高度在952~1 114 m;不同高程带的积雪面积在春季、夏季、秋季整体上呈现出"增加-减少-增加-减少"的年际变化规律,冬季整体上表现出"减少-增加-减少"的变化规律;积雪面积受降水量和气温相互的影响,其中海拔高度可能起到间接作用。内蒙古地区春季、冬季积雪覆盖率均与冬季降水量呈显著正相关,各季节积雪覆盖率基本与温度呈负相关关系。     

近55 a内蒙古极端降水指数时空变化特征

基于内蒙古100个气象站点1960-2014年日降水数据,选取气候变化监测与指数专家组(ETCCDI)推荐的9个极端降水指数,采用Sen’s斜率法和Mann-Kendall非参数统计检验方法以及空间地统计方法,研究了极端降水指数时空演变特征。结果表明:研究区区域平均的全部极端降水指数均呈不同程度的下降趋势,且年际波动显著;分区的年际趋势有所差异,即东部地区潮湿日数(NW)呈增加趋势,其余极端降水指数均呈减少趋势,其中持续干燥指数(CDD)呈显著下降趋势(P<0.05);中部地区所有极端降水指数均呈减少趋势,其中年总降水量(PRCPTOT)减少趋势较明显;西部地区持续湿润指数(CWD)、强降水量(R95)、单日最大降水量(Rx1day)、5日最大降水量(Rx5day)呈减少趋势,其余指数均呈增加趋势。从极端降水指数变化趋势的空间分布特征来看,区域差异显著,总体上呈下降趋势的站点主要分布于内蒙古东部和中部地区,而呈上升趋势的站点主要分布于内蒙古东北部和西部地区。     

Changes in the relationship between species richness and belowground biomass among grassland types and along environmental gradients in Xinjiang,Northwest China

The association between biodiversity and belowground biomass (BGB) remains a central debate in ecology. In this study, we compared the variations in species richness (SR) and BGB as well as their interaction in the top (0-20 cm), middle (20-50 cm) and deep (50-100 cm) soil depths among 8 grassland types (lowland meadow, temperate desert, temperate desert steppe, temperate steppe desert, temperate steppe, temperate meadow steppe, mountain meadow and alpine steppe) and along environmental gradients (elevation, energy condition (annual mean temperature (AMT) and potential evapotranspiration (PET)), and mean annual precipitation (MAP)) based on a 2011-2013 survey of 379 sites in Xinjiang, Northwest China. The SR and BGB varied among the grassland types. The alpine steppe had a medium level of SR but the highest BGB in the top soil depth, whereas the lowland meadow had the lowest SR but the highest BGB in the middle and deep soil depths. The SR and BGB in the different soil depths were tightly associated with elevation, MAP and energy condition; however, the particular forms of trends in SR and BGB depended on environmental factors and soil depths. The relationship between SR and BGB was unimodal in the top soil depth, but SR was positively related with BGB in the middle soil depth. Although elevation, MAP, energy condition and SR had significant effects on BGB, the variations in BGB in the top soil depth were mostly determined by elevation, and those in the middle and deep soil depths were mainly affected by energy condition. These findings highlight the importance of environmental factors in the regulations of SR and BGB as well as their interaction in the grasslands in Xinjiang.     

铁氧化物-硅酸盐复合物的形成、性质及其对砷的固定

铁氧化物与硅酸盐矿物是土壤中最重要、最活跃的固相组分,它们之间的交互作用直接影响土壤物理化学特性,可有效地调控土壤(类)重金属的迁移、转化。本文以铁氧化物和硅酸盐矿物胶结过程中的一些表观特征变化为出发点,从宏观、表观到微观综述了二者交互作用的界面特性和机理、交互作用前后对土壤砷的固定与释放机制等内容。本文阐明层状硅酸盐与铁氧化物通过多种化学作用而发生表面复合,其中静电作用是作用力之一,带负电荷的硅酸盐与带正电荷的铁氧化物在静电引力的作用下迅速结合,在胶体表面双电层上形成二元团聚体;形成的二元团聚体可改变土壤矿物的表面积和孔性结构、表面电化学特性和物理性质。同时,铁氧化物-硅酸盐复合物表面的活性基团可以通过内层络合共氧的方式将土壤中AsO_4~(2-)络合,形成单核或双核表面络合物而固定砷。复合物对AsO_4~(2-)的吸附能力介于铁氧化物和硅酸盐矿物之间,并更接近铁氧化物的表面吸附特性。本文旨在为土壤砷的原位固定提供理论支撑。     

本溪山区极端降水指数的变化特征分析

为了进一步探讨降水及洪涝灾害发生规律,合理开发利用本溪山区水资源,利用本溪草河口气象站1953—2012年逐日降水资料,分析了本溪山区6个极端降水指数的变化趋势。结果表明：本溪山区年降水量年际差异较大,年降水量无显著的变化趋势;四季降水量也无明显的变化趋势。年降水日数呈明显的减少趋势,从1974年本溪山区降水日数开始减少;除春季降水日数变化趋势不明显外,其他各季均呈显著的减少趋势变化;夏季在1976年,秋季在1987年发生突变。降水强度无明显的变化趋势;最大5日降水量趋势变化不明显,但年际间差异较大;年极端降水事件无显著的变化趋势,20世纪50、60、80年代为偏多时期。     

甘肃省极端降水指数时空变化特征

为了明确甘肃省极端降水事件的时空发生规律和变化特征,根据气候变化监测与指数专家组(ETCCDI)推荐的11个极端降水指数,分析了极端降水指数的时间变化特征,基于GIS技术采用空间地统计方法,研究了极端降水指数空间分布特征。结果表明：在时间分布上,持续干期呈显著减弱,变化速率为-2.129(p<0.05),持续湿期微弱下降,变化速率为-0.005(p<0.05),其余10个极端降水指数呈增强趋势(p<0.05),尤其年降水总量增加显著,变化速率为2.56(p<0.05)。总体来看,极端指数变化存在明显周期性,大致可分为2～3个周期;突变多发生在20世纪60年代中后期。在空间分布上,全省极端降水指数的空间变化特征较为明显,包括年降水量在内的10个极端指数由河西走廊向东递增,持续干期与之相反。综上,甘肃省极端降水指数变化具有明显的时间和空间差异。     

小波神经网络在降水量预测中的应用研究

根据吉林西部的自然条件,运用小波神经网络方法,分别对乾安、通榆、扶余三个地区1957-2010年的月降水量资料进行分析,利用多组输入输出数据对模型进行训练,最终分别确定上述三地区任35a的相应降水量值与之后10a每年月降水量最大值、最小值及平均值之间的映射关系,并预测这三个地区2011-2020年的降水量值。与前人利用一组输入输出数据对模型进行训练不同,本文利用多组输入输出样本对模型进行训练。使模型更可靠,更贴近实际,进一步提高了模型的精确性。结果表明:采用小波神经网络方法对降水量进行预测,方法可行、精度较高、结果可靠;上述三地区2011-2020年平均降水量较1957-2010年平均降水量偏少,处于降水量变化周期的枯水期。降水量预测可为当地的防洪、抗旱工作提供依据。     

松花江流域极端降雨变化对流域输沙量的影响

基于松花江流域及其周边共43个气象站点1960—2014年逐日降雨数据及佳木斯水文站输沙量数据,采用Mann-Kendall非参数趋势分析方法、小波周期性分析和双累积曲线法,分析了流域内7个极端降雨指数和输沙量的动态变化趋势,在此基础上定量评估了流域极端降雨变化对输沙量的影响。结果表明:1960—2014年间,松花江流域7个极端降雨指数(最大1 d降雨量(RX1day)、连续5 d最大降雨量(RX5day)、降雨强度指数(SDII)、大于95%分位值强降雨量(P95pTOT)、大雨量(HP)、暴雨量(RSP)和汛期降雨量(FSPTOT))皆呈阶段性波动变化,存在16~20 a的大周期和5~6 a的小周期变化特征,但近55 a各极端降雨指数整体上呈不显著的变化趋势;期间佳木斯水文站输沙量的变化趋势与7个极端降雨指数的变化趋势类似。松花江流域各极端降雨指数与输沙量均存在极显著相关性(p0.01),其中RX5day、P95pTOT与输沙量的相关性最显著。双累积曲线分析显示,流域输沙量与各极端降雨指数关系的突变点均发生在1977年。与基准期(1960—1977年)相比,1978—2014年松花江流域各极端降雨指数对输沙量变化的影响在3.09%~15.24%之间,其中SDII变化对输沙量的影响最大(15.24%),其次是FSPTOT(14.81%)和RX5day(14.34%)。     

四川盆地降水量变化特征分析

基于四川盆地内8个雨量站1954—2010年的月降水资料,运用降水集度、线性回归分析、滑动平均法、距平百分率、Kendall秩次相关法、小波分析、Mann-Kendall检验法以及滑动t检验法,对四川盆地降水量年内分配情况、年和四季降水量变化趋势、周期及突变性进行了分析。结果表明,四川盆地降水量年内分配呈季节性变化;年及四季降水量均呈减少趋势,其中,年和秋季降水量减少趋势在95%置信区间内显著;年、秋季和冬季降水量变化周期较短,均小于10 a;春季和冬季降水量不存在明显的突变点,年和秋季降水量突变开始的时间分别为1985年和1997年,夏季存在2次突变,突变点分别为1979年和1997年。