湿地生态水文学研究综述

基于湿地生态水文研究文献计量分析,透视国内外有关湿地水文、生态水文和水资源等领域的重大研究计划和重要学术会议,系统总结了湿地生态水文学发展历程,可分为萌芽起步阶段（20世纪50年代至80年代）、研究探索阶段（20世纪90年代）和快速发展阶段（21世纪以后）3个阶段,列举了重要代表性研究成果,并重点阐述了湿地生态水文学研究进展;基于对国际湿地生态水文学发展历程、研究进展及热点的综合分析,未来湿地生态水文学研究主要向基于\"多要素、多过程、多尺度\"的湿地生态水文相互作用机理及耦合机制、气候变化对湿地生态水文的影响机理及适应性调控、湿地\"水文-生态-社会\"耦合系统互作机理及互馈机制和基于湿地生态需水与水文服务的流域水资源综合管理等方向发展。最后,以国家重大需求为导向,提出了未来中国湿地生态水文学优先发展方向及建议。     

全球气候变化对湿地生态水文的影响研究综述

为探究气候变暖背景下乌梁素海湖冰的冰厚、冰温和冰物候特征的变化, 利用ERA5-Land和MERRA-2再分析数据作为大气强迫场, 结合多源卫星遥感反演得到的初始模拟日期, 通过一维高分辨率热力学雪冰(HIGHTSI)模型模拟了2015—2016年乌梁素海湖冰的完整生消过程。结果显示: ①研究期内, 最大冰厚达到41.7 cm, 初冰日和终冰日分别为2015年11月21日和2016年3月25日, 冰期为126 d。②对于水深较浅而冬季日照充足的乌梁素海, 气温是影响冰厚的主要因素, 太阳辐射次之, 两者的昼夜周期循环显著影响冰层的厚度和温度; 当冰面有雪覆盖时, 积雪的低导热和高反照率会明显削弱气温和太阳辐射对冰层的影响。③即使缺失现场观测数据, 采用气象数据和遥感反演的初始模拟日期仍能准确地表征现场真实冰雪的完整演变过程。该研究可为中纬度干旱区季节性冰封浅水湖冰的计算和湖冰生消的年际变化研究奠定基础。

     

湿地水文研究进展综述

湿地是地球上一种重要的生态系统,具有巨大的环境功能和环境效益。水文是湿地中最重要的过程,是决定产生和维持湿地典型类型和湿地过程的重要因素。因此,湿地水文过程的研究是湿地研究的核心内容,是当前国内外湿地研究的热点。本文介绍了湿地水文及其对湿地功能等的重要性,综述了当前国内外在湿地水文状态与生态环境的关系、水流运动、水文模型与水文观测等方面的研究进展,并提出了今后我国亟待加强的湿地水文研究领域。     

广西桂林岩溶湿地沉积记录的中全新世以来水文气候变化

重建我国东部季风区全新世水文气候变化历史对于理解东亚夏季风的驱动机制及预测其未来变化十分重要,然而,迄今为止,对我国华南地区全新世水文气候变化的认识还不够清晰。本文在广西桂林岩溶湿地八仙岩获取了一连续沉积剖面（BX）,对其开展了AMS¹⁴C定年及粒度分析,探讨了该区域中全新世以来的水文气候变化。通过端元模型分析（EMMA）提取了具有明确环境指示意义的三个粒度端元（EM1-3）,其中,EM1代表了湿地水位变化,间接指示季风降水;EM3指示极端水文事件。据此,恢复了研究区8.5 ka BP以来湿地演化及季风降水变化历史。结果表明,8.5 ka BP以来区域降水呈逐渐减少的趋势,并可划分为三个阶段：8.5～6.35 ka BP,区域降水丰富,八仙岩发育浅水湖泊;6.35～4.15 ka BP,区域气候逐渐变干,八仙岩退化为湖沼湿地,其中在6.25～6 ka BP、5.2～4.9 ka BP和～4.5 ka BP发生了三次极端水文事件;4.15～0.15 ka BP,湿地水位持续降低,但在1.3～0.7 ka BP有短暂回升。区域对比分析表明,八仙岩沉积记录的季风降水变化历史与东亚夏季风强度变化趋势一致。周期分析还表明,太阳活动是我国华南地区季风降水变化的主要控制因素。此外,低纬海-气相互作用过程（如ENSO）对我国华南地区的季风降水也有重要影响。     

呼伦湖湿地气候变化及其对水环境的影响

利用呼伦湖湿地所在地区的气象站1961—2005年的气温、降水和蒸发量资料及呼伦湖区域1959—2006年的水体面积、水位深度、水质状况等资料,分析了气候变化及其对水环境的影响.结果表明:呼伦湖地区近45 a来的气候变化呈现气温升高、降水减少、蒸发量增大的暖干化趋势,其空间变化具有较好的一致性,地形是影响气候空间变化的主要因子;呼伦湖地区气候暖干化是造成水资源短缺和水环境恶化及周边地区生态环境荒漠化等问题的重要原因;显著的气候暖干化加速了湖水水面积减少、水位下降和水环境恶化.     

气候变化情景下洮河流域生态水文模拟分析

本文以洮河流域为例,以历史气候数据为分析样本,通过建立分布式生态水文过程模式,对该流域从上世纪80年代至今的气候变化情景下水循环和植被生产力的演变特征进行模拟分析,并对这一特征演化的走势进行预测。分析发现,从上世纪80年代开始,该流域的气温处于逐年上升态势;降水方面,总降水量变化不大,年际变化水平有所下降;地表蒸散量无明显变化。但由于大气中二氧化碳总量的不断增加,植被净生产力增强,速率达到0.6^g/Cm-2α-1左右,水分利用效率提升幅度明显。这表明,该流域生态系统对HadCM3气候变化情景的响应显著,从而发生了这一情景变化。     

水文气候变化非平稳条件下的水文风险

水文气候条件的改变可导致水文风险的变化,如莱茵河和密西西比河近代发生的洪水极值在很大程度上可解释为由发生的非常水文气候极值所引起的,这些极值窨是天然变化或气候的可能变异还是由于人为因素所引起的气候变化,是必须道德回答的问题,因此,现已开展了对不同水文变量的时间序列（大气环流模式、降雨和径流）的研究。由于水文风险同极值有关,故应从序理研究产着手,而不能仅仅研究其平均特性,无论何时,若平稳笥假定不用,     

流域湿地水文调蓄功能研究综述

湿地是流域水循环和水量平衡的重要调节器,在维护流域水量平衡、减轻洪旱灾害和应对气候变化等方面发挥极其重要的作用。流域湿地水文调蓄功能是湿地生态水文学研究的重要内容,科学认识和理解流域湿地水文调蓄功能对流域湿地恢复保护、水资源综合管控与应对气候变化具有极其重要的意义。本文阐述了流域湿地水文调蓄功能的概念与内涵,剖析了流域湿地水文调蓄功能时空变异性、阈值性和多维性三大特征及其影响因素（包括湿地土壤特性、植被特征和初始水文条件等内在因素和流域特征、降雨特征、气候变化和人类活动等外在因素）,探讨了流域湿地不变情景下和变化情景下水文调蓄功能评估方法,并介绍了流域湿地水文调蓄功能定量评估模型与应用情况。最后,从学科发展和实践需求的视角提出了流域湿地水文调蓄功能未来亟需加强研究的重点方向。     

气候变化影响下辽西地区水文非一致性概率分析研究

GAMLSS模型在气候变化对水文非一致性影响中应用效果最好,以辽宁西部地区为研究对象,基于GAMLSS模型分析气候变化对辽西地区水文非一致的影响。结果表明:气候变化对辽宁西部年最大降水量影响最大,各模式下的Filliben系数在0.898~0.903之间变化,证明气候变化是年最大降水量突变的主因;而气候变化对辽宁西部地区年最大流量影响较小,人类活动是其年最大流量变化的主因。     

气候变化与人类活动对水文影响的研究进展

气候变化与人类活动对水文过程产生了重大影响,估计和区分二者的影响是水科学研究中的热点问题。针对气候变化和人类活动(土地利用/覆盖变化)两个驱动因素,分别综述了气候变化、人类活动和两者综合对水文影响的研究进展;介绍了未来的气候情景和人类活动情景;阐述了区分气候变化和人类活动对水文要素过去和未来影响的研究方法,并总结了方法中常用的分布式水文模型。提出当前研究中存在气候和人类活动情景重复交叉、缺乏两者对水文极值事件的影响研究等问题。     

三江平原沼泽湿地发育和碳累积及其对区域气候变化的响应

沼泽湿地是陆地生态系统中的重要碳库, 其发育演化对全球碳循环具有重要的影响。深入探究沼泽湿地在不同时空尺度下的发育过程、 碳累积变化及其对气候变化响应机制, 能够进一步深化对其碳汇功能的理解。三江平原是我国最大的淡水沼泽集中分布区, 但由于数据缺乏, 该区域沼泽湿地发育和碳累积变化过程仍不明确。基于此, 本研究系统收集和整理了三江平原地区沼泽湿地发育起始14C年龄, 并结合区域古气候记录, 深入分析了其发育和碳累积变化过程及其对气候变化的响应机制。研究发现: 1)三江平原地区沼泽湿地的发育始于末次冰消期至早全新世, 但发育高峰期主要集中在晚全新世的4.7~1.0 ka, 约80 ％ 的沼泽湿地在全新世晚期发育。三江平原地区沼泽湿地发育过程与东亚夏季风的演化密切相关, 晚全新世东亚夏季风强度的减弱及该地区冷湿的气候条件促进了沼泽湿地的发育。过去几百年来人类活动的加剧显著抑制了沼泽湿地的自然发育进程; 2)全新世以来三江平原沼泽湿地碳累积速率呈现不断上升的趋势, 其变化趋势全球北方沼泽湿地碳累积变化存在显著差异; 全新世以来三江平原地区沼泽湿地的平均碳累积速率约为26.40±14.71 g C/(m2 ·a), 显著高于北极或亚北极等高纬度地区, 高碳累积速率受区域气候条件波动(如温度和降水)及特殊地形地貌等局地条件的共同影响; 3)三江平原地区沼泽湿地碳储量约为0.26±0.10 Pg C, 是区域重要的碳库, 但受人类活动和全球变暖的影响, 该区域沼泽湿地退化严重, 未来将从\"碳汇\"转变为显著的\"碳源\"。     

气候变化对巴音布鲁克高寒湿地地表水的影响

通过对巴音布鲁克高寒湿地各特征气候要素的变化分析,研究了近50a来巴音布鲁克高寒湿地地表水环境和气候变化的变化趋势和年际分布特征.结果表明:巴音布鲁克湿地不论冬季还是年平均气温都没有明显的升高趋势,极端最高、最低气温也没有明显变化,但夏季增温幅度高于新疆平均水平;夏季降水量占了全年降水量的68.4%,是巴音布鲁克湿地水体的主要来源.20世纪80年代中期是降水量最少的时期,此后开始逐步增加;开都河的径流量自1987年后呈现逐步增加趋势,并与巴音布鲁克年降水量和年均气温存在良好的响应关系.气候变化对湿地水环境的影响直接关系到湿地的生态系统.     

大兴安岭区域未来气候变化趋势及其对湿地的影响

基于未来2种排放情景下的RCM-PRECIS输出的大兴安岭区域气温与降水量预测数据,采用Mann-Kendall(简称M-K)非参数检验法和线性倾向率法,分析大兴安岭区域2015-2050年气候变化趋势及其对湿地的影响.结果表明,在未来2种情景下,2015-2050年的年平均气温升高显著,A2情景的增温速率(0.54℃·(10a)^-1)高于B2情景(0.41℃·(10a)^-1),与东北地区增温速率(0.56℃·(10a)^-1)一致,B2情景增温速率低于东北地区增温速率;大兴安岭区域自2032年气温开始出现增暖突变现象,增温幅度显著增大.2种情景下季节平均气温的增温速率大小依次为夏季、冬季、春季和秋季,A2情景夏、冬、春、秋季分别为0.59、0.56、0.56、0.52℃·(10a)^-1,B2情景分别为0.48、0.47、0.42、0.37℃·(10a)^-1;各季突变增温时间点和增温趋势显著时段存在差异.2种情景下2015-2050年的年降水量有微弱的减少趋势,M-K检测基本无显著变化;季节降水总体而言,大兴安岭区域未来36a降水量仍以夏季为主,占全年降水量的60%左右;春季和秋季次之,各占全年降水量的18%~19%.未来大兴安岭区域气候呈现暖干化趋势,其中21世纪20、40年代大兴安岭湿地受到气候暖干化的胁迫相应较强,未来气候暖干化趋势是大兴安岭湿地生态系统萎缩和退化的主要诱因之一,未来大兴安岭湿地生态系统仍将受到气候暖干化趋势的巨大威胁,面临萎缩和严重退化趋势.     

近30年来内蒙古东部达赉诺尔湖泊地区沙漠化与湿地演变初探

沙地与湿地对气候变化都有敏感的响应。我国内蒙古东部的达赉诺尔湖泊地区位于气候年际变化显著的东亚季风区,其地貌类型包括浑善达克沙地与达赉诺尔湖泊湿地。通过野外考察和对不同时期卫星遥感数据的解译发现,近30年来达赉诺尔湖区湖面发生了先扩大后缩小、湖周的流沙先减少后增加的现象。相应的研究表明,以气温和降水为主的气候变化是引起达赉诺尔地区湖泊演化的主导因素;而目前人类活动对该地区沙漠化与湿地演变的影响保持在较低水平。     

新疆21世纪气候变化的高分辨率模拟

使用一个25 km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3),嵌套MIROC3.2_hires全球气候模式结果,进行了IPCC SRES A1B情景下,东亚区域21世纪气候变化的模拟,针对新疆地区进行了分析.首先对模式模拟的当代（1981-2000年）气候进行检验,结果表明:模式对年平均气温、降水的空间分布和数值均具有较...     

气候变化对地表水资源的影响

总结了气候变化对水文水资源影响方面的研究方法, 分析了气候变化条件下水文水资源变化的研究现状和存在问题.并以山西省和黄河源区为研究对象, 以分布式水文模型为工具、GCMs输出的气候情景为输入条件, 针对不同的下垫面特征建立不同的分布式水文模型, 分别采用气候情景趋势分析结果和直接利用GCMs输出结果两类方法确定气候变化的数据源, 对研究区域未来的地表径流过程和地表水资源可能的变化趋势进行了研究.从气候情景的预测结果来看, 未来50年山西省的气温和降水都呈增加趋势, 但由于各自对水资源带来的影响不同, 将使山西省水资源呈现先增加后减少的趋势; 且由于冬季气温和降水的增幅比夏季大, 使得未来山西省的水资源年内分布有略微平缓的趋势.对黄河源区而言, 虽然未来100年内的降水和气温都呈增加趋势, 但由于降水增长引起的地表水资源的增加不足以抵消气温升高带来的影响, 因此将导致径流量不断降低的总体趋势, 并使径流年内分布略趋平缓, 而年际分布将越来越不均匀, 旱涝威胁日趋严峻.      

全球气候变化下青藏公路沿线冻土变化响应模型的研究

利用英国Hadley气候预测与研究中心GCM模型HADCM2预测的气温变化背景,分别提取青藏公路沿线地区在2009年,2049年和2099年的气温参数,考虑年平均气温和年平均地温的关系及年平均地温与海拔,纬度的关系模型,多年冻土下界分布模型和地温带分带,建立青藏公路沿线多年冻土下界分布的响应模型和多年冻土地温带的响应模型,研究结果表明,2009年青藏公路沿线的冻土变化较小,多年冻土极稳定带,稳定带和基本稳定带仅发生微弱的变化,基本稳定过渡带和不稳定带变化较大,多年冻土,逐渐退化,2049年青藏公路沿线多年冻土各地温带变化较大,但仍以基本稳定过渡带和不稳定带变化最大,多年冻土发生较大范围的退化;2099年后青藏公路沿线冻土发生了很大的变化,多年冻土发生大面积的退化,融区面积逐渐增大,多年冻土地温带也发生了较大的变化,其中多年冻土上带仅保留了稳定带,极稳定带全部消失,稳定带和基本稳定带全部转化为不稳定带。     

CMIP5多模式集合对南亚印度河流域气候变化的模拟与预估

利用印度河流域CRU、APHRODITE和CMIP5多模式逐月气温、降水格点数据集, 评估了CMIP5模式集合对印度河流域气候变化的模拟能力; 对多模式集合数据进行了偏差订正, 并对流域2046-2065年和2081-2100年气候变化进行了预估. 结果表明: 气候模式对流域年平均气温时间变化和空间分布特征有着较强的模拟能力, 时间空间相关系数均达到了0.01的显著性水平, 尤其对夏季气温的模拟要优于其他季节; 模式对降水的季节性波动也有着较好的模拟能力. 偏差订正后的预估结果表明, RCP2.6、4.5、8.5情景下, 相对于基准期(1986-2005年), 21世纪中期(2046-2065年)和末期(2081-2100年)整个流域年平均气温都有一定上升, 且流域上游增幅较大; 除RCP4.5情景下21世纪中期流域有弱减少趋势外, 年降水量都将有一定增长. 未来夏季持续升温将引起源区冰川的进一步消融, 春季降水对于中高海拔地区水资源的贡献将减弱; 流域北部高海拔区域冬季降水的增加有助冰川累积和上游水资源的增加, 东部高海拔区域冬季降水的减少会减少上游水资源. 两时期夏季降水都有一定的增长, 洪涝的发生风险加大; 流域暖事件和强降水事件也将可能增多.