基于层次分析法的黄河上游水源涵养区生态系统恢复力评价——以甘南州、临夏州为例北大核心CSCD

在全球气候变化背景下,人类活动对生态环境质量影响的定量评价是区域生态保护与高质量发展的关键问题。本文基于层次分析法(AHP)和GIS可视化空间分析技术,应用遥感反演的生态系统分类资料和社会经济统计资料等,构建了包含社会经济、土地压力、自然条件3个准则层的生态系统恢复力评价指标体系,结合指标时空尺度无量纲化与综合指数法,进行了甘肃省甘南州、临夏州2000—2020年的生态系统恢复力定量评估。结果表明:研究区域空间尺度生态恢复力范围分别为0.14—0.65(2000年)、0.12—0.72(2005年)、0.07—0.70(2010年)、0.12—0.70(2015年)、0.28—0.82(2020年);甘南生态系统恢复力较高,临夏生态系统恢复力较低,在空间分布上,生态系统恢复力呈现北低南高的总体特征,高生态恢复力的乡镇以草地、森林、灌木生态系统为主,低生态恢复力的乡镇以农田、城镇生态系统为主;在时序变化特征中,生态系统恢复力总体向好,呈现先上升、后下降、最后上升趋势,受人类活动与气候变化共同作用。     

中国北方干旱半干旱区植被-气候响应关系特征北大核心CSCD

气候变化背景下干旱区植被的时空分布及变化特征,是区域植被恢复和国家自然保护区建设等亟需研究的关键生态环境问题。在建立中国北方干旱半干旱区潜在植被分类及对Holdridge生命地带模型进行修正和拓展的基础上,结合中国气象模拟数据(1981—2020年),引入植被面积转移矩阵、Kappa系数和平均中心模型等方法,对中国北方干旱半干旱区气候要素进行分析并实现了潜在植被定量识别和空间分布格局模拟。结果显示:40年间年降水量、年平均生物温度和可能蒸散率总体均呈上升趋势,研究区存在暖干化现象;研究区共出现6种潜在植被类型,在不同年代际均呈地带性分布;温带荒漠植被、温带草本植被和温带森林植被是主要植被类型,共占总覆盖面积约71%;温带森林植被的面积总体增长最快,平均每10年增加1.1%,温带荒漠植被减少最快,平均每10年减少1.3%;相邻年代际间,各类潜在植被的面积转换关系较为稳定,差别在于转换程度;山地森林植被、温带荒漠植被和温带森林植被的平均中心总体偏移距离大于50 km,除温带荒漠植被,其他植被的平均中心总体均往西移。     

基于COSI-Corr技术的龙羊峡库区1987—2019年风沙输移特征及潜在入库量估算

风沙活动威胁着龙羊峡水库的安全运营,查清沙害来源和入库量对于防治水患和沙害具有重要意义。基于1987、1995、2003、2013、2019年的Landsat卫星影像,利用COSI-Corr技术监测了龙羊峡库区不同时空的沙丘移动特征,并重新评估库区近32 a的潜在风沙入库量。结果显示：（1）1987—2019年龙羊峡库区沙丘平均移动速率为5.81 m·a^-1,呈先加速（1987—2003年）后减速（2003—2013年）再加速（2013—2019年）趋势;沙丘移动方向在132.81°—165.82°范围内,与该区主风向一致。（2）近32 a向龙羊峡水库输送的潜在风沙量可达7.82×10⁷ m3（1.20×10⁸ t）。上风向塔拉滩潜在输送量为7.38×10⁷ m3（1.14×10⁸ t）,下风向木格滩仅贡献了0.44×10⁷ m3（0.68×10⁷ t）。（3）库区内风沙输移受风况、气候、植被等多种因素的影响,在未来全球变暖条件下,青藏高原的风沙活动将会持续发展,风沙入库量的长期累计效应将对水库安全构成严重威胁,必须引起足够重视。     

SWAT模型在伊犁河上游缺资料区的应用

 在分布式水文模型中,探索产生分布式降水数据的方法是该领域研究的热点之一,发展基于水文物理过程的模型校准方法是实践PUB的热点与难点。基于SWAT分布式水文模型,以资料稀缺的伊犁河上游为研究区域,针对流域的水资源评价关键问题,首先准确描述区域的降水空间分布特征,并基于流域水文过程采用综合流域特征、多时间尺度、多变量和多站点的适宜性模型校准新方法,取得了满意的模拟结果,表明模型较好地再现了流域的水文过程。另外,完善水文机理研究,提高降水及下垫面相关参数的观测水平是改善模型模拟的有效途径。     

近50年疏勒河流域山区的气候变化及其对出山径流的影响

利用祁连山区水文站和气象站的观测数据,分析了近50年河西走廊西部疏勒河流域山区的气候变化及其对出山径流的影响。结果表明,受全球变暖的影响,疏勒河山区气候持续向暖湿转化,且各季气温均呈持续的上升趋势,山区降水量总体上亦呈增加趋势,年际波动比较剧烈。在各季降水量中,除夏季外其他各季降水量的增加比较显著,海拔3 000m以上中高山地带夏季降水量变化不大,3 000m以下中低山地带夏季降水量略有减少。受山区降水,尤其是3 000m以下中低山地带的降水量显著增加与气温上升所引起的冰雪融水补给的影响,疏勒河出山径流呈持续的增加趋势。由于夏季降水量并未增加,在年径流总量中所占比重最大的夏季径流量的增加主要是由于气温上升所引起的冰雪融水补给的增加所致。     

汾河上游土地利用变化及其水文响应研究

以河岔水文站以上的汾河流域为研究区,采用土地利用转移矩阵和SWAT模型模拟方法,就汾河上游土地利用变化对水文过程的影响进行研究. 流域从1995-2000年,以耕地向林地和草地转变为主;从2000-2010年,城市建设用地不断增加,主要是对耕地的占用. 结果显示,在相同气候背景、不同土地利用情景（1995、2000年2010年）下,流域1992-2000年多年平均产水量微弱增加（分别为85.69 mm、85.75 mm和85.82 mm）,主要因为耕地持续减少,草地和城市建设用地不断增加. 但是各年产水量的大小关系不完全一致,枯水年和平水年与丰水年存在差异,而土壤水分呈现一致的减少状况. 子流域水平上,降水条件同样影响水文过程对土地利用变化的响应程度. 以上结果表明,汾河流域在退耕还林还草政策等影响下,土地利用发生变化并且直接影响流域的水文过程,但是流域水文过程对土地利用变化的响应还受到降水的影响.     

黑河流域近两千年人—水—生态演变研究进展

理解流域历史时期的人—水—生态演变过程和规律,对其当前和未来的管理规划极为重要。通过梳理近几十年来有关学者对西北干旱区典型内陆河流域——黑河流域过去2 000年的水环境、人类活动、生态环境演变及其耦合研究等方面的成果,发现单个方面的研究均已较为普遍和成熟,并且积累了大量的素材和数据,但是缺乏以流域为单元,从长时间尺度综合考虑人—水—生态相互作用,定量分析人—水—生态协同演化过程的研究成果。今后的研究,一是应当着重于数据挖掘方法的探索,对已有成果进一步挖掘并进行对比和校正,构建一套长时间序列的可靠的人类活动、水文和生态数据集;二是应当着重于动力学模型的构建,增加生态—水文系统与人类活动的互馈机制描述,刻画人—水—生态的协同演化过程,从而达到通过揭示流域过去2 000年的人—水—生态协同演化过程,为流域当前和未来的管理提供历史镜鉴,为国内外的其他类似流域提供参考。社会水文学的提出无疑将极大地促进流域人—水—生态演变研究的发展。     

基于InVEST模型的兰州地区生境质量评价

分析不同时期城市的生境质量变化,研究城市土地利用方式对生境质量的影响,对于区域可持续发展具有重要作用。以兰州地区为例,采用InVEST模型测评其生境质量和生境稀缺性。结果表明：2000—2015年,研究区域边界生境存在退化迹象,生境质量分布呈现与土地利用类型格局相似的集聚特征,区域总体生境质量稳定,变化频繁且生境类型稀缺的区块主要表现在草地。     

耦合SWAT与RIEMS模拟黑河干流山区径流

以黑河干流山区为研究区,采用1：100 000植被类型图、1：1 000 000土壤类型图和气象水文观测数据,耦合SWAT水文模型与RIEMS高分辨率区域气候模式,模拟1995-2010年月径流变化过程,探讨水文模型气象驱动数据的优化方法和气候水文模型耦合的区域适宜性。RIEMS气候模式输出精度较高,降水、温度、湿度、风速的相关系数均在0.80以上,均通过了0.01显著性水平检验,时空分辨率达到6 h和3 km。构建虚拟气象站点,弥补气象观测站点稀少且分布不均匀的不足,对水文模型气象驱动数据进行优化;遵循多时间尺度、多变量和多站点的原则来校准模型。结果表明,径流模拟值与观测值的过程趋势拟合程度较好,NSE均在0.60以上,PBIAS介于±20%之间,R²达到0.70以上。径流模拟在枯水期表现较好,在丰水期存在一定的误差,主要是受降水驱动数据偏高的影响,气候模式模拟能力需要提高,水文模型空间插值方法和气候水文模型耦合方案需进一步完善。总体来看,耦合SWAT模型与RIEMS模式能够较好地模拟黑河干流山区水文过程,可为流域水资源的预测和管理提供科学依据。