中国西北地区的干旱与旱灾——变化趋势与对策

干旱与水资源短缺是西北地区的基本环境特征。西北地区在气候变暖的背景下,区域降水量出现了明显的区域差异:西北西部的新疆地区,20世纪80年代以来降水量增加;西北东部大部分地区降水量持续减少,干旱、连旱趋势增加;黄河流域西北区域降水量减少,干旱化趋势最为显著。在气候干旱化增强的背景下,新疆地区总体上经过70年代的枯水期后,在80年代中期开始较大范围内径流量呈现增加趋势;河西东部、西北东部的黄河流域等地区,70年代以来径流持续减少,大部分河流枯水频率在78%以上,水文干旱化趋势显著。水资源的开发利用、水土保持以及土地利用等人类活动使得西北地区水文干旱进一步加剧。干旱是西北地区最为严重的自然灾害之一,受干旱化气候和水文变化趋势的影响,黄河流域和内陆流域干旱灾害不断加剧,近50a干旱灾害受灾面积急剧扩张,旱灾造成的农业粮食损失不断增加。从创新水资源开发利用途径与管理等角度,提出了提高气候变化的地区适应性和区域水-经济系统旱灾抵御能力的对策与建议。     

华北地区夏季水资源特征分析及其对气候变化的响应(Ⅱ): 华北地区夏季水量丰、枯与气候变化的关系

利用NCEP／NCAR近40年的再分析资料,简单统计分析了华北地区夏季（7－8月）气温或（和）降水变化对该区夏季水资源的影响。结果表明,华北地区夏季水量丰、枯与气温、降水有较好的相关关系。文中还建立了气温或（和）降水变化对水资源各分量影响的简单统计评估模型。利用这些模型,模拟研究了华北地区水资源各分量对不同气候变化情况的响应,取得了一些有意义的结构。     

中国西北地区的生态足迹

可持续发展指标体系的研究是可持续发展研究领域的一个重点问题 .在介绍生态足迹理论的基础上 ,应用中国西北五省区的截面统计资料对该区域 1999年的发展状况进行了评价 .结果发现 ,陕、甘、宁、青、新的生态足迹都呈现赤字 (分别为 0 .1119、0 .3995、0 .42 42、0 .0 6 1、0 .886 3hm2 ·人 -1) ,这表明我国西北五省区的消费模式是不可持续的 ;还发现各省区的人均生态足迹需求的GDP产出系数呈现出陕 >宁 >青 >甘 >新 ,这反映出五省区的资源消耗产出效率的差异 .最后对生态足迹理论尚待进一步深入研究的几个方面进行了简要的评述 .     

黑河流域生态系统服务的价值

生态系统服务的价值评估研究是可持续发展评估研究的关键内容和焦点 ,是生态经济学、环境经济学和生态学的前沿研究领域 ,是开展环境 经济综合核算的基础工作 .以黑河流域 1987年和 2 0 0 0年的 1∶10 0 0 0 0LandsatTM图像解译数据为基础 ,在分析黑河流域土地利用和土地覆盖变化状况的同时 ,对黑河流域生态系统服务的价值进行了评估 ,结果表明 :按当前价计算 ,1987年黑河流域生态系统服务的年价值为 2 1.6 2 3× 10 8＄ ,相当于 178.82 2× 10 8元人民币 ;2 0 0 0年黑河流域生态系统服务的年价值为 17.6 74× 10 8＄ ,相当于 146 .16 4× 10 8元人民币 .与 1999年黑河流域的国内生产总值 (GDP) 10 2 .5 4× 10 8元人民币相比 ,2 0 0 0年黑河流域生态系统服务的年价值相当于GDP的 1.42 5倍 .由于缺乏对盐碱地、永久积雪 /冰川、建筑用地、沙丘 /戈壁、裸岩 /裸土地等服务价值的相关研究信息 ,该结果是对流域生态系统服务价值的保守估计 .     

西北地区古代生土建筑物冻融风蚀机理的实验研究

西北地区独特的旱寒条件, 一方面使古代生土建筑物得以建筑和保存, 另一方面, 强烈的冻融风蚀作用致使许多生土建筑坍塌殆尽, 导致这一不可再生资源的破坏. 通过对古代生土建筑物冻融风蚀的模拟实验, 研究发现, 冻融风蚀是古代生土建筑物毁坏的主要因素. 当冻融次数相同, 随含水量增加, 风蚀强度增大, 尤其是当含水量相同条件下, 随冻融次数的增加, 风蚀量显著增大. 因此, 反复冻融循环作用所引起的土体微结构破坏是古代生土建筑物毁坏的主要原因, 而风蚀又是其主要动力机制. 风洞模拟实验结果表明 , 5%LS和10%PS耐冻材料具有良好的抗蚀性, 因此, 在自然条件严酷的西北地区, 采用该防护材料是对古代生土建筑物进行科学保护的一种重要途径.     

恢复额济纳旗生态系统的总经济价值——条件估值非参数估计方法的应用

条件估值方法是当前国际上流行的衡量环境物品非利用经济价值的方法, 通过调查居民针对不同环境状况变化的支付意愿,从而定量确定环境状况变化带来的经济效益和损失. 针对黑河流域额济纳旗生态系统恶化的现状,以投标支付卡的方法设计了700份调查问卷,调查了黑河流域居民恢复额济纳旗生态系统的支付意愿,并采用非参数分析方法对结果进行分析. 结果表明,用20 a的时间将额济纳旗的生态系统恢复到20世纪80年代初的水平,黑河流域总共有92.3%的居民家庭存在支付意愿,有支付意愿家庭的平均支付意愿为每年每户43.39元,同时采用列联表检验的方法辨明了被调查者的年龄、学历、收入、户籍和居住的地理区域等因素对支付意愿的影响. 最后在综合不同区域居民支付意愿差异的基础上,采用当前的市场利率将计算结果在时空尺度上加总,得到恢复黑河下游额济纳生态系统的总经济价值的现值为2.94×10+8元.     

黑河流域可持续发展的生态经济学研究

黑河流域生态环境脆弱,经济发展相对落后,水资源短缺已成为制约流域可持续发展的主要限制因素,从生态经济系统的角度研究黑河流域的诸多生态经济问题具有很强的现实和理论意义. 黑河流域的水资源不仅是流域社会经济环境可持续发展最主要的限制因子,而且是联系流域生态系统和经济系统的纽带. 在系统总结国际上关于流域尺度生态经济研究状况、进展和黑河流域相关研究的基础上,提出了以水资源可持续利用研究为纽带的黑河流域生态经济综合研究框架,具体研究内容主要包括: 1)生态过程模拟模型的研究; 2)宏观经济水资源模拟模型的研究; 3)环境变化条件下流域水资源可持续利用研究; 4)水资源可持续利用管理研究; 5)决策支持系统的研制. 最后, 根据现有的基础和条件,指出了在黑河流域生态经济综合研究中需要解决的关键问题.     

黑河流域TM/ETM+影像数字镶嵌图的制作与应用研究

对研究区内两个时期(1986-1990年和1999-2000年)20景Landsat TM5或Landsat ETM7影像图进行多波段合成、色彩优化、几何配准和数字镶嵌等预处理工作,生成试验区两个时期的TM/ETM+影像数字镶嵌图,并利用均方根(Root mean square, RMS)误差法评价几何配准的精度,用采样法评价数字镶嵌的精度. 结果表明,单景TM/ETM+影像图几何配准的精度可以控制在1个像元以内. 多景数字镶嵌时多数点的RMS误差小于2个像元,总的RMS误差在1.3～1.5之间. 利用影像图作为几何配准的数据源的方法要优于利用地形图作为几何配准的数据源的方法.     

用树轮资料重建黑河近千年来出山口径流量

依据黑河上游流域内获取的树木年轮样本和该河上游及出山口水文站径流资料, 利用树木年轮水文学的原理和方法, 建立了年轮年表. 年表与河流径流量的相关关系, 重建了黑河上游及出山口径流. 得出在距今1319 a以来, 黑河莺落峡出山口最大年径流量为26.74 × 108 m3/a, 最小为6.44×108 m3/a, 年际变率Cv = 4.17, 多年平均为15.284 × 108 m3/a. 特枯、偏枯水年以及平水年、特、偏丰水年出现的概率分别为18.9%, 23.9%, 20.5%, 19.0%, 17.7%. 相对而言, 枯水年稍多一些. 持续5 a以上的枯水段出现过37次, 共358 a, 持续最长的枯水段达22 a; 丰水段为38次, 共390 a, 最长达39 a. 这两种现象仅占总数的一半, 另一半是2～3 a间的丰、枯水循环和平水期. 小周期循环是出山口径流量的主要变化方式. 同时也有较明显的中、长周期变化. 据历史文献记载中所描述张掖(原甘州)旱涝灾害与出山口年径流量的对比中, 旱灾的吻合率高达80%以上. 而涝灾也在60%以上. 从中长周期的变化趋势来看, 目前在全球气候变暖背景下, 出山口径流量正处在一个百年尺度的丰水期中. 这一结果是目前我国在利用树木年轮重建千年以上长度水文资料的首例工作. 它为黑河流域经济发展、生态环境保护以及合理利用地表水资源提供重要科学依据.     

生态水文科学古人的现状与展望

生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域，其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理，探索各种植被的生态水文作用过程。近年来，生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域，同时，生态水文学的研究十分注重尺度效应，把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所，开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究，是生态水文学研究最具活力的方向，其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型，并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。