近30年中国农作物种植结构时空变化分析

综合运用时序变化趋势、空间集聚分析等方法,从种植结构类型和种植比例变化趋势分析了1980年以来中国县域种植结构的时空特征。结果表明：① 近30年来中国前10位的种植结构类型有16种,2002年后多元种植结构逐步替代单一型种植结构。粮食作物占优的单一种植结构类型呈逐年递减趋势,其中1980年全国82.7%的县级农业种植结构是水稻、小麦、玉米及其组合种植类型,2002年后的果蔬类型增加改变了种植结构格局。② 全国种植县中有47%的水稻、61%的小麦和29.6%的玉米的种植比例显著减少,其他作物呈现增加趋势。粮食作物由以水稻为主的格局调整为水稻、小麦和玉米共存格局,其中玉米种植面积比例在空间上变化最为显著,在中国形成北东—西南向的“玉米减少带”。种植结构调整热点的城市地区,城市化对种植结构变化影响显著,水果和蔬菜类种植比例在城市化地区快速增加。③ 种植结构变化趋势在1300个县形成空间集聚效应,水稻的高高聚集占全国县数的2.86%、小麦占5.64%、玉米占6.11%、大豆为4.53%、麻类为1.62%、棉花占7.77%、蔬菜占8.24%、薯类占12%、水果占10%、糖料占1.41%、油料占9.35%,主要分布于中国东北、新疆和沿海的城市化地区。     

中国近30年气候要素时空变化特征

利用1971~2000年中国603个气象站点逐日平均温度和降水量数据,借助ArcGIS空间分析工具,采用自组织特征映射模型(SOFM),对中国气候变化的时空特征进行分析。研究结果表明:近30年中国气候变化的总体特征以增温为主,增温增湿的地区面积最为广大;季节变化构型也以增温增湿为主,秋季略有异常;从年代际变化来看,1971~1980年间,中国的气候以降温为主,而从1981年开始的20年间,全国的气候变化转为增温占主导。SOFM网络分类结果可以描述为缓增温少降水、剧增温平降水、缓增温缓降水和剧增温剧降水等四种类型。     

近20年中国耕地复种指数的时空变化

多熟种植是中国重要的种植制度,对保障国家食物安全和促进农村经济发展有十分重要的意义。复种指数受自然条件和农村社会状况的影响处于不断变化之中,及时获取其变化信息是国家食物安全评估和农业发展科学决策的基础。近年来对食物安全的研究集中于耕地面积变化的影响,对复种指数变化及其影响的研究较少。作物种植面积和复种指数变化的估计一直以行政区划为单元的统计数据为基础,但获得这些数据费时费力,时效性和可靠性都比较差,更缺乏准确的空间和时间变化信息。卫星遥感是探测大尺度土地覆被格局实时变化的最有效手段,因此可以作为获取全国和区域尺度作物复种指数变化信息的重要途径。作者应用多时相NOAA/AVHRR遥感观测数据和峰值特征点检测法提取全国尺度的复种指数,并分析其从20世纪80年代初到90年代末的变化。结果表明全国复种指数整体增加,但在珠江三角洲、长江中下游、四川盆地丘陵山地以及山东丘陵等地区有所降低。复种指数下降的耕地占全国总面积15%左右。在四川盆地和黄淮海区,复种指数在平原地区有所增加或保持稳定,下降多发生在丘陵山地,但在长江中下游和华南精耕细作地区出现复种指数降低的趋势。     

中国北方近57年气温时空变化特征

通过分析中国北方近57年来气温时空变化特征,结合GIS空间分析技术和数理统计理论,对中国北方气温变化进行定量化分析,阐述其时空演变规律。结果表明:近57年来中国北方气温总体呈上升趋势,升温趋势最快的是东北地区(0.25℃/10a),最慢的是西北东区(0.12℃/10a)。各区年均、1月、7月气温的增温趋势呈非对称性,年均气温的升高主要得益于1月气温的贡献,7月各区升温趋势普遍较慢;中国北方年均气温变化存在突变现象,东北区是在1994年(a=0.05),华北区是在1997年(a=0.05),西北西和西北东分别为在1996年和1997年(a=0.05);年均气温变化具有明显的周期性,东北区分别以21a、6a、11a为第一、第二、第三主周期,华北区气温周期为22a,西北西区周期为12a,西北东区第一、第二、第三主周期分别为15a、8a、5.5a;中国北方各区气温变化一致性较强,都呈现上升趋势,但各区之间相关关系存在差异,东北和华北年均气温相关系数达到0.79(a=0.01),1月东北区和西北西区相关系数为0.19,7月东北区和西北东区的相关系数为0.26,未达到显著水平。     

近50年来中国北方沙漠化土地的时空变化

中国北方在过去的近50年里,沙漠化土地以其广泛的分布和迅速发展构成了区域主要的环境和社会经济问题。遥感监测和评价结果表明,到2000年沙漠化土地已达到 38.57×104 km₂,其中潜在和轻度沙漠化土地13.93×104 km₂,中度沙漠化土地9.977×104 km₂,重度沙漠化土地7.909×104km₂,严重沙漠化土地面积 6.756×104 km₂,它们主要分布在农牧交错带及其以北的草原牧业带、半干旱雨养农业带和绿洲灌溉农业与荒漠过度带。对上世纪50年代后期、1975年、1987年和2000年沙漠化土地遥感监测结果进行对比分析显示,我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势,沙漠化土地年均发展速率20世纪50年代到70年代中期为1 560 km₂,1976年到1988年提高到2 100 km₂,1988年到2000年之间达到3 600 km₂。“整体恶化,局部治理”是近50年来北方沙漠化土地的变化的基本趋势。沙漠化土地的迅速发展不仅使中国北方的生态环境面临严峻的挑战,而且将严重影响中国整个区域国民经济的发展以及人民生活水平的提高。     

近50年新疆日照时数时空变化分析

利用新疆101 个气象站1961-2010 年的逐月日照时数、总云量和低云量资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall 检测以及基于ArcGIS 的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年日照时数的变化趋势、突变特征以及日照时数多年平均值和突变前后变化量的空间分布及其与云量的关系进行了分析,结果表明：（1）新疆春季日照时数总体呈现“从东北向西南递减”的空间分布特点;夏季为“北疆多,南疆少,东部多、西部少,平原和盆地多,山区少”的格局;秋季呈现“由东南向西北递减”的分布格局;冬季具有“东部多,西部少”的特点。新疆各地年日照时数2450~3450 h,其空间分布总体呈现“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的格局。（2）1961-2010 年,除春季日照时数呈不显著的略增趋势外,新疆夏季、秋季、冬季和年日照时数分别以-4.27 h·（10a）^-1、-4.30 h·（10a）^-1、-14.36 h·（10a）^-1和-19.42 h·（10a）^-1的倾向率呈显著的减少趋势。并且,夏季、秋季、冬季和年日照时数分别于1988 年、1986 年、1987 年和1982 年发生了突变。突变年前后,全疆各地日照时数的变化具有明显的区域性差异,以年日照时数为例,1982 年后较其之前,除吐鲁番、哈密盆地,塔里木盆地南缘等少部分区域年日照时数有所增多外,全疆大部为减少的态势。（3）云量是影响新疆日照时数的主要因素,总体来说,新疆总云量和低云量较少的区域日照时数相对较多;反之,亦然。近50a,新疆总云量变化不明显,但低云量明显增多,这是导致日照时数减少的主要成因。     

近30年白洋淀湿地景观的时空变化特征

白洋淀是华北平原最大的湖泊湿地,其景观格局变化对雄安新区乃至整个京津冀的生态安全具有重要意义。采用目视和基于样本的面向对象方法解译了1988—2018年的Landsat影像资料,对白洋淀湿地景观进行分类,并分析了白洋淀湿地景观类型和格局的时空变化特征。结果表明:1988—2018年,沼泽向滩地和耕地以及湖泊向沼泽、滩地和耕地发生大面积转换,湿地景观面积占比下降15.8%,滩地替代湖泊成为面积最大的湿地类型;沼泽和湖泊的最大斑块指数(LPI)大幅减少,耕地最大斑块指数(LPI)持续增加。河流的形状逐渐复杂,库塘和耕地形状趋于规则。沼泽、湖泊和耕地的斑块连接程度较好,破碎化程度较低;景观破碎化和多样性增加,景观形状指数(MSI)变化微弱,各景观类型面积趋于均衡,优势景观类型的连通性减弱,对整个景观镶嵌体的控制作用减小,景观异质性增加。     

基于作物空间分配模型的东北三省春玉米时空分布特征

利用1980-2010 年东北三省分县玉米播种面积与产量统计、耕地分布、农业灌溉分布以及作物适宜性分布等多源数据,结合基于交叉信息熵原理的作物空间分配模型（Spatial Production Allocation Model,SPAM）,在5'×5'的像元尺度模拟了春玉米种植面积与产量的时空分布,并重点分析了两者在纬向、经向,以及高程上的时空变化规律。结果显示：（1）玉米种植面积在2000 年前向北扩展至北纬44°~48°间,2000 年后在中南部出现大规模发展（北纬42°~44°）,并进一步向东扩展至东经123°~127°间,同时还表现为向低海拔（高程100 m以下）和较高海拔（高程200~350 m）扩展的态势;（2）单产在纬向上的增加区主要集中在北纬42°~48°,经向上的单产增加则相对均匀,高程上单产提升区主要集中在海拔350 m以下。（3）像元内玉米种植比例整体上由中低种植比例为主逐步演变为中高比例占据主体,并且中高种植比例像元对应的玉米单产水平整体上较高,反映了市场经济驱动下的玉米种植集聚化和规模化的发展趋势。     

中国陆地生态系统近30年NPP时空变化研究

通过陆地生态系统碳循环模型(CASA模型),利用AVHRR的NDVI长期监测数据,逐像元模拟1981~2008年中国陆地生态系统NPP的时空变化,分析其对气候因子的响应关系。结果表明,中国陆地生态系统NPP总量在3.38 ~4.35 Pg C/a之间变化,平均约为3.8 Pg C/a,且研究期间呈上升趋势。在青藏高原、新疆天山地区和东北大小兴安岭、长白山等冷湿区,NPP年总累积量和年均温呈显著正相关,和年降水量呈显著负相关;地处华北的太行山、燕山等山区和内蒙古中部草原区等干燥环境区,NPP与年降水呈正相关关系;青藏高原及新疆地区和华北平原、四川盆地等农业区,NPP与年均温呈正相关关系。     

近50年中国光合有效辐射的时空变化(英文)

Based on long-term measurement data of weather/ecological stations over China,this paper calculated and produced annually-and seasonally-averaged Photosynthetically Active Radiation(PAR) spatial data from 1961 to 2007,using climatological calculations and spatialization techniques.The spatio-temporal variation characteristics of annually-and seasonally-averaged PAR spatial data over China in recent 50 years were analyzed with Mann-Kendall trend analysis method and GIS spatial analysis techniques.The results show that:(1) As a whole,the spatial distribution of PAR is complex and inhomogeneous across China,with lower PAR in the eastern and southern parts of China and higher PAR in the western part.Mean annual PAR over China ranges from 17.7 mol m-2 d-1 to 39.5 mol m-2 d-1.(2) Annually-and seasonally-averaged PAR of each pixel over China are averaged as a whole and the mean values decline visibly with fluctuant processes,and the changing rate of annually-averaged PAR is-0.138 mol m-2 d-1/10a.The changing amplitudes among four seasons are different,with maximum dropping in summer,and the descending speed of PAR is faster before the 1990s,after which the speed slows down.(3) The analysis by each pixel shows that PAR declines significantly(α=0.05) in most parts of China.Summer and winter play more important roles in the interannual variability of PAR.North China is always a decreasing zone in four seasons,while the northwest of Qinghai-Tibet Plateau turns to be an increasing zone in four seasons.(4) The spatial distributions of the interannual variability of PAR vary among different periods.The interannual variabilities of PAR in a certain region are different not only among four seasons,but also among different periods.     

中国土地覆盖时空变化未来情景分析

在对HLZ (Holdridge life zone) 分类系统与土地覆盖类型分类系统之间的差异性进行对比分析的基础上,根据土地覆盖类型与HLZ生态系统类型的最大对应概率,构建了基于栅格的土地覆盖边际转换模型。采用基于HadCM3 A1FI、A2a、B2a等三种未来气候变化情景数据模拟获得的中国HLZ生态系统时空变化的系列栅格数据,运行模型后获得相应时段中国未来土地覆盖时空变化情景系列数据。引入土地覆盖类型景观指数及平均中心系列模型和构造平均中心偏移距离及偏移方向的计算模型,对中国未来土地覆盖的景观指数变化及其平均中心的偏移距离、偏移方向及偏移趋势进行综合分析。基于HadCM3 A1FI、A2a、B2a三种情景模拟结果分析表明：在2000~2099年间耕地、草地、湿地、水域、冰川雪被等土地覆盖类型面积逐渐减少,林地、建设用地、荒漠等土地覆盖类型面积逐渐增加,沙漠面积有所减少。其中,林地增加速度最快 (平均每10年增加2.34%),裸露岩石减少速度最快 (平均每10年减少2.38%)。     

南疆近60年来洪灾时空变化特征分析

对南疆洪灾时空变化特征进行深入分析。结果表明:①南疆洪灾,在20世纪50~70年代发生频次较低,自1980年开始显著上升。洪灾年内主要集中在3~9月,其中7月频次最多为7.8次。春季发生融雪型洪灾,夏季以暴雨洪灾和暴雨融雪型洪灾为主。②阿克苏和喀什是南疆洪灾频次最多,暴雨洪灾持续时间最长的地区,巴州是暴雨洪灾频次及持续时间增长速度最快的地区。③阿克苏和喀什属于重洪灾区、巴州属于中洪灾区、克州与和田属于轻洪灾区。④洪灾损失随着工农业生产总值的增长而增加,而且增长速度比经济增长速度快,建议加大防洪投入力度,建设控制性水利工程。     

1961-2009年中国区域干旱状况的时空变化特征

 利用1961—2009年中国589个气象站月降水和月平均气温资料,采用经验正交函数(EOF)／旋转经验正交函数(REOF)、小波变换及Mann-Kendall 突变检验等方法,对年标准化干旱指数的空间异常特征和时间变化规律进行了研究。中国前10个主要干旱异常区为:河套-华北、长江中下游、华南地区、东北大部、陕西南部-青海东部、滇黔-广西丘陵地区、新疆北部、川西高原-青藏高原东部地区、辽东及山东-河南东北部。有7个区域呈现干旱化趋势,其中干旱化最明显的区域为滇黔-广西丘陵地区,其次为河套-华北地区。新疆北部、川西高原-青藏高原东部地区和长江中下游地区呈现变湿趋势,其中变湿最显著的区域为新疆北部。选择变干和变湿最典型的区域进行突变分析。滇黔-广西丘陵区突变发生在1980年前后,新疆北部突变点也出现在1980年前后。小波能量谱显示,中国区域干旱化变化存在多时间尺度特征,2～4 a左右的时间尺度的周期振荡最显著。小波谱分析结果表明,中国区域干旱化主要存在3 a左右的显著主周期,其中陕西南部-青海东部还存在显著8 a和22 a主周期。     

近50 a中国大陆无雨日的时空变化特征分析

利用中国大陆678个台站1958-2007年的50 a逐日降水资料,分析了年、季无雨日和不同干旱程度持续性无雨日的时空特征和气候变化.结果表明:我国无雨日的空间差异很大,局地无雨日变化受大地形影响明显,无雨日高值区在南疆盆地.低值区在四川盆地,年均最大持续无雨日在南疆高于130 d,四川盆地则少于15 d.近50 a无...     

1956-2000年中国潜在蒸散量时空变化特征

1 Introduction Evaporation is one of the important components in the water and heat balances. The transpiration of vegetation and evaporation from soil are collectively called evapotranspiration. Potential evapotranspiration is not only the theoretical li…     

近50年来气候变化背景下中国大豆生产潜力时空演变特征

大豆是中国最重要的粮食兼油料作物之一,随着人口的增长和人们生活水平的提高,中国对大豆产品的消费需求不断增加.全球气候变化给大豆生产带来了一定影响,其中有负面的,也有正面的.本文以2010年中国耕地空间分布遥感监测数据为基础,在1961-2010年的长时间序列气象数据、土壤数据等数据基础上,采用GAEZ模型,综合考虑光、温、水、CO2浓度、病虫害、农业气候限制、土壤、地形等因素,估算了中国大豆生产潜力,进而分析了近50年来气候变化导致的中国大豆生产潜力的时空格局特征.研究表明:①中国大豆生产潜力呈现由南向北、由西向东增加的趋势.东北平原区、长江中下游地区和黄淮海平原区是大豆高产区.②近50年来,中国大豆适宜种植面积持续增加,而大豆平均生产潜力却持续下降,大豆生产潜力总量先降后增.③中国大豆生产潜力的变化区域差异明显.东北平原区大豆生产潜力总量居全国第一,长江中下游地区和黄淮海平原区分别居第二、三位.本文揭示了近50年来气候变化背景下中国大豆生产潜力的时空格局演变特征,对合理安排大豆种植布局,高效利用气候和土地资源,实现大豆稳产高产具有指导意义.     

近40 年可可西里地区湖泊时空变化特征

以可可西里地区1970s 地形图和1990s、2000-2011 年Landsat TM/ETM+遥感影像为基础,通过数字化和影像解译获取研究区83 个面积大于10 km²湖泊变化数据,并对湖泊变化成因进行了分析。研究结果表明:1) 1970s 初期至2011 年,可可西里地区湖泊经历了“先萎缩后扩张”的变化过程,其中1970s-1990s 期间湖泊面积普遍减小,1990s-2000 年湖泊出现扩张,并在2000 年恢复到1970s 湖泊规模,2000 年之后湖泊面积急剧增大。2) 2000-2011 年间,可可西里地区不同规模等级湖泊整体呈扩张趋势,但表现出一定的区域差异性。面积呈增加趋势的湖泊数量最多,亦分布最广,一些湖泊由于扩张迅速出现湖泊合并或湖水外泄情况;面积呈减少趋势或波动起伏的湖泊数量较少,零散分布在研究区中部和南部,湖泊动态变化与其自身补给条件或与下游湖泊(河道) 存在水力联系有关。3) 在研究时段内,降水增多、蒸发减少是可可西里地区湖泊扩大的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放是次要原因。     

泾河流域近50年来的径流时空变化与驱动力分析

利用近50 a的实测数据,分析了泾河流域的径流时空变化规律和主要驱动因子。研究表明:年降水量和径流深的空间分布均呈现从南到北的明显减少趋势,并在上游山区出现高值区。流域径流总量自20世纪60年代到21世纪初显著减少,由50.1 mm减到22.3 mm,但各区域的变化很不均匀,其中西部、西南和东南的子流域径流大量减少,可达17.5 mm/10 a;北部和东北则减少不明显,最大减少率仅为1.3 mm/10 a。降水量变化曾是径流减少的重要原因,但20世纪90年代后实施的退耕还林等生态工程在2000年后已经成为引起径流减少的最主要原因。     

近50 a新疆气温精细化时空变化分析

利用新疆93个气象站1961-2010年的逐月平均气温资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall检测以及基于ArcGIS的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年平均气温的变化趋势、突变特征以及各气温要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布进行了分析。结果表明：（1）新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温的空间分布总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的格局。（2）在全球变暖背景下,1961-2010年新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温分别以0.24 ℃/10 a、0.21 ℃/10 a、0.39 ℃/10 a、0.49 ℃/10 a和0.33℃/10 a的倾向率呈显著的上升趋势,并分别于2004年、1997年、1995年、1985年和1994年发生了突变性的上升,突变后较突变前,各季和年平均气温分别升高了1.5 ℃、0.8 ℃、1.2 ℃、1.6 ℃和1.0 ℃,但气温上升幅度具有明显的区域性差异,其空间分布总体呈现“北疆大,南疆小”的格局。     

湖南省近40年来伏早期气温的时空变化特征分析

利用湖南省29个站近40年（1960-1999年）伏旱期（7-9月份）的气温资料，采用经验正交函数分解法（EOF）和旋转经验正交函数分解法（REOF）分析气温空间变化特征，用气候趋势系数、累积距平和连续功率谱等方法分析气温时间变化特征。结果表明，湖南省伏旱期气温的空间变化具有很好的主体一致性，而且依据空间异常类型可分为湘中区、湘北区、湘西南区、湘南区4个区；从时间演化特征来看，湘南区的江华站与其它3个区的代表性站点在气温变化上有较大差异，即在1989年出现了由冷到暖的突变，之后有比其它站点非常明显的上升趋势，而且有着准22a的变化周期，与全球的增暖具有一致的趋势。