基于SPEI_PM指数的渭河流域气象干旱时空演变特征

利用渭河流域25个气象站点1980−2018年月值气象数据集，基于Penman-Monteith蒸散模型计算多个时间尺度的标准化降水蒸散发指数（SPEI），分析渭河流域气象干旱的演变、趋势、影响范围、发生频率和持续时间等时空变化特征，以期为渭河流域防灾减灾管理提供科学依据。结果表明：（1）近39a来渭河流域有明显的干湿周期变化，但整体上呈变干的趋势，干旱时段主要集中在1995−2009年，其中以2000−2009年的干旱站次比最大，平均达到36%，且干旱持续时间最长，约3.6个月，1980−1989年干旱持续时间最短，约1.6个月；（2）渭河流域秋季总体呈湿润变化趋势，而春季和夏季干旱在不断加剧，是区域年际干旱的主要驱动力；（3）渭河流域干旱以危害性较小的轻中旱为主，但2000年前后出现严重及极端干旱的站次相对较多，其中1997年研究区内发生的干旱程度较高，影响范围较广；（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律表现一致，均呈现出干旱等级越高发生频率越低的态势，且极端干旱在年际尺度内发生次数较为频繁，从空间上看渭河流域东北部是干旱多发区。总之，近39a来渭河流域总体干旱较为严重的时段为2000−2009年，且研究区内干旱呈北重南轻特征，因此北部地区仍需加强防灾管理。     

55年来黄土高原边缘地区耕地动态变化的多尺度分析

本文对地处干旱、半干旱黄土高原生态脆弱地带的大同市耕地现状和1949—2003年间耕地总量变化进行分析,同时采用Morlet小波变换方法,对大同市耕地面积变化进行了多时间尺度和相应的周期变化特征分析,得出55年来大同市耕地面积变化具有2—3年和6年左右的年际尺度周期变化,并预测未来大同市耕地面积变化趋势;运用主成分分析方法分析得出耕地动态变化的驱动机制为人口因素、农业现代化水平、经济发展水平三个方面,所得结论有利于在科学的指导下采取措施稳定耕地面积,为干旱半干旱地区耕地的可持续利用提供科学依据,对相关省市农业可持续发展具有重要意义。     

灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时空分布量化分析

作物生产水足迹度量作物生产过程对不同类型水资源的消耗,为实现农业水资源管理与评价提供了更全面的新视角。该研究通过耦合土壤水分动态平衡模块,考虑输配水损失,构建灌区蓝、绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度分布式量化模型;以宝鸡峡灌区为例,定量评价不同典型年灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度演变规律。结果表明:宝鸡峡灌区蓝绿水资源总量在2008-2017年呈上升趋势。各作物对绿水资源利用效率均持续上升,而小麦蓝水资源利用效率呈下降趋势;玉米、小麦生产总水足迹整体呈上升趋势,多年平均值分别为573和779 m3/t;作物生产绿水足迹在拔节-灌浆期占比较高,成熟期占比较低;作物生产水足迹在日尺度波动幅度最大;平水年、丰水年灌区用水存在不合理现象,枯水年作物生产单产水平最高,总水足迹最低,水资源利用效率最高。该研究所构建模型可移植适用于无排水渠系灌区水文模拟,准确量化灌区农业生产耗水,解析日-月尺度作物生产水足迹演变特征,有助于明确灌区作物耗水规律,进而高效利用绿水资源,合理配置蓝水资源,提高作物产量,实现高效生产。     

不同蒸散量时间尺度提升法用于节水灌溉稻田的对比分析

蒸散量（ET）时间尺度提升方法能充分利用遥感数据与地面观测的优势,获得精确的区域日尺度估算值,对指导农业水管理特别是农田灌溉具有重要的意义。该研究以节水灌溉稻田为研究对象,基于2015和2016年稻季涡度相关系统实测数据,在能量强制闭合的条件下,选择了4种基于能量平衡原理的蒸散量尺度提升方法,分析了蒸发比、作物系数、冠层阻力、辐照度比4个尺度转换因子在节水灌溉条件下的变化特征,对比了四种方法提升估算日尺度ET与涡度相关系统实测值的差异。结果表明,节水灌溉条件下蒸发比、作物系数、冠层阻力3个尺度转换因子的生育期平均日变化和其他下垫面相比有一定特殊性,辐照度比的变化仅取决于研究区域所处纬度位置。作物系数法与冠层阻力法以 10:00－11:00小时值估算日蒸散量结果的准确性较好,决定系数和一致性系数分别达到0.92和0.97以上,正弦关系法的模拟效果稍差,但该方法估算效果稳定,可作为一种粗略的尺度提升方法。各时段蒸发比法估算值均存在一定程度的低估,但相关性较好,用考虑饱和水汽压差的线性关系修正后,10:00－11:00估算结果的准确性和一致性均最好,决定系数和一致性系数分别为0.987和0.996。研究结果明确了适宜长江中下游节水灌溉稻田ET时间尺度提升各估算方法的较优时段,并表明修正后的蒸发比法提升估算日尺度ET最优。     

小波分析在宜昌地区降水变化中的

区域降水量是重要的气候变量,研究其对气候变化的影响具有十分重要的意义。利用宜昌地区1960～2006年近50年的汛期和年降水作为观测资料,采用墨西哥帽函数（MHF）作为小波函数,分析了汛期降水和年降水的多时间尺度变化特征。结果表明,在较小时间尺度上,汛期降水与年降水在时域上的分布具有很大的相似性;在较大时间尺度上,年降水的演变略滞后汛期降水。并且推测宜昌地区在未来几年内降水将偏少,这为短期气候的预测提供了一定的参考。     

不同时间尺度环境因子对黑河下游胡杨(Populus euphratica)径向生长的影响

本研究以黑河下游额济纳旗成熟的河岸胡杨林为对象,分析不同年龄胡杨(Populus euphratica)的年轮宽度序列与不同时间尺度环境因子的关系。结果表明:①在年尺度上,气温是影响胡杨径向生长的主要因子,但不同年龄胡杨对气温的响应有所不同。②在季节尺度上,休眠季气温越高越有利于壮龄胡杨的径向生长,而生长季气温越高越不利于老龄胡杨的径向生长。③在月尺度上,前一年3月和当年9月的平均气温越高,对壮龄胡杨的径向生长越有利,而当年10月平均气温越高,对老龄胡杨的径向生长越不利;前一年7月径流量的增加对老龄胡杨的径向生长有利,而当年2月径流量的增加对壮龄胡杨径向生长有利。综上所述,在季节和年等相对较长的时间尺度上,气温是影响胡杨径向生长量的主要因素,随着时间尺度的缩小,胡杨对环境因子的响应更为细化,并且表现出一定的滞后效应。径流量作为重要的环境因子在月尺度上才突显出来,前一年7月和当年2月的径流补给对胡杨径向生长有极大的促进作用。因此,在黑河统一调度管理过程中,可通过适度调增2月和7月洪水的下泄量来满足胡杨径向生长对水分的需求。     

不同时间尺度下温室无土栽培番茄蒸散规律研究

采用试验测量法,以温室环境参数为变量,建立了不同时间尺度下番茄蒸腾量和椰糠水分蒸发量回归模型以分析温室无土栽培番茄蒸腾规律和椰糠水分蒸发规律。结果表明,1h、1d时间尺度下番茄蒸腾量回归模型的决定系数分别为0.673 8、0.801;68d(整个试验周期)时间尺度下,1号番茄累积蒸腾量与累积有效积温、累积辐射积的拟合决定系数分别为0.998 4、0.993 6。1d时间尺度下,椰糠水分蒸发量特性方程的回归系数为0.891;58d(整个试验周期)时间尺度下,椰糠累积水分蒸发量与累积有效积温和累积辐热积回归方程的决定系数分别为0.999和0.992 7。随着时间尺度增大,番茄蒸腾量和椰糠水分蒸发量与环境参数的相关性显著提高。     

贵州省清镇市近50年来气候系统的多时间尺度分析

利用小波分析对贵州省清镇市1958～2003年的逐月平均气温和1979～2003年的逐月降水量进行多时间分辨率分析。结果表明,小波系数图和小波方差图可以清楚的显示气候变化在不同时间尺度上的演变特征,并能够对未来气候演变的趋势做出定性的判断。     

黄土丘陵沟壑区径流输沙相关性的尺度效应分析

以陕北黄土丘陵沟壑区延河、清涧河、汾川河3条流域作为研究区域,针对该区9个水文站点的6-9月径流量、输沙量的数据,探讨了时空尺度变化对径流与输沙相关性的影响.结果表明二者在不同的时间尺度和空间尺度上其相关程度差异明显.基于径流因子与输沙因子的关系所拟合的曲线模型中,7,8月份的模型拟合优度在整体上高于6月、9月,汛期的模型拟合优度一般低于7,8月份的模型拟合优度.汛期清涧河流域的模型拟合优度高于延河和汾川河流域,区域的模型拟合优度高于延河和汾川河流域,但略低于清涧河流域.     

江西单位耕地食物产量变化的小波分析

江西单位耕地食物产量变化小波分析表明,1949-2003年江西单位耕地食物产量变化具有25年、34年和50年的特征时问尺度和相应的周期变化特征;根据小波方差分析发现江西单位耕地食物产量变化存在25年、34年和50年的主要周期,其中以50年的周期性振荡最强.大(50年)、中(34年)、小(25年)特征时间尺度的小波系数从2000年都开始下降,说明江西近年单位耕地食物产量进入了减产期.