西北地区生态环境形成背景及动态演化趋势

在全球气候转暖的大环境下，西北地区生态环境演化趋势是目前研究的焦点。文章通过西北地区生态环境形成演化的地质及大气环流形势，推得西北地区生态环境的演化并不是简单的温度变化所致，是在特定的地形格局控制下，气候环流复杂演化的结果。根据生物群落对气温变化响应的原理，说明气温→降雨→生物群落演替是一个不同时的响应过程。然而，西北地区现实的生态环境又反作用于生态环境的演化，使得该区在全球气候转暖的初期阶段，暖干化现象非常明显。在今后相当一段时期内。生态系统仍以草原及荒漠草原为主，维护草原植被是环境建设的根本。     

包气带中温度变化对水分分布影响的实验研究

笔者在高180cm、宽50cm的砂槽中,做了温度对水分运移影响的模拟试验。试验结果表明,在包气带一定深度以下,孔隙相对封闭,孔隙内液态水与气态水处于动态平衡,相对湿度接近或达到饱和状态。在此条件下,砂柱内温度场的任何微小变化都会导致孔隙系统内的水分发生蒸发或凝结。当包气带内温度场发生变化时,气态水在温度梯度作用下,向最低温度界面运移,蒸发或是凝结取决于最低温度界面的性质。在不发生聚集的开放性界面上出现蒸散,消耗包气带内水分。在聚集性封闭界面上则出现凝结,使包气带内水分增加。在温度场控制下,包气带中气态水凝结或蒸发是水分运移的另一重要形式,它在一定程度上决定着水分的分布状态,尤其在温差巨大的地区,这种作用显得十分重要。     

西北干旱地区凝结水试验研究

采用称重法,分别在非冻结期和冻结期,对不同土质的土样进行凝结水观测试验,分析讨论凝结水发生的条件、凝结水发生的时间、凝结水形成的主要影响因素、积雪条件下的凝结水、凝结水的数量及其变化以及凝结水的生态环境意义,研究成果对于认识干旱地区凝结水的形成机制及其生态环境意义具有重要价值.     

西北干旱区水资源开发与防止生态环境恶化

本文概要论述我国西北干旱区水资源的基本特征，以及水资源合理开发利用必须遵守的原则。重点以河西走廊为例，阐明水资源开发违反自然规律所造成的恶果，以及防止生态环境恶化应采取的各项措施。     

浅层包气带地温与含水量昼夜动态的实验研究

西北荒漠化地区,包气带中的水分除来自大气降水外,还来自凝结水。凝结水对维持荒漠地区的植被生态环境起到至关重要的作用,而凝结水的形成机制又反映在包气带地温与含水量的昼夜动态过程中。文中报告了室外沙坑浅层包气带地温与含水量观测的实验结果。土壤含水量变化采用原位测试的方法观测,避免了传统称重法产生的干扰和不确定性。实验中对深度0~30cm范围的土壤温度进行了高密度观测。结果表明,温度梯度对水汽的运移起到主控作用,温度梯度方向向下,土壤含水量增加,反之,含水量减少。通过热传导方程对土壤中的传热过程进行分析,得到傅立叶级数表示的温度波方程,用于预测不同深度土壤响应地表条件而产生的温度变化。实验中还对近地表微气象以及土壤负压等因素进行了观测。     

新疆乌拉泊水均衡试验场凝结水对地下水补给的观测研究

通过1989~1995年新疆乌拉泊水均衡试验场潜水埋深4m处包气带凝结水对地下水补给的观测:卵砾石2.58mm/a、细砾3.15mm/a、中砂9.90mm/a、细砂35..87mm/a、粉土10.04mm/a。最有利于包气带凝结水形成的时间是每年的4~9月;包气带凝结水量的大小与土体颗粒相对比表面积和渗透系数相关,推测粉砂的凝结水量约为20mm/a,粘性土小于10mm/a;凝结水对地下水补给的最大量约为50mm/a。综合气候和水文地质条件分析,认为本试验研究成果在我国西北干旱区具有代表性,估算西北地区凝结水对地下水的总补给量大于3×1010m3/a,可能大于平原降水入渗量,在某些区域可能是最主要的地下水补给源。     

西北地区水资源若干问题探讨

在对我国西北地区水资源及开发利用现状进行分析的基础上,针对如何认识西北地区的缺水问题,如何评价西北地区地下水资源的重要性,怎样看待深层地下水资源以及开采地下水可能引起的环境地质问题等,进行了较深入的分析论述。指出进一步查清西北地区地下水资源,尤其是中深层地下水资源,并加以科学、适度的开发和合理利用,是解决西北地区水资源短缺问题的重要途径之一。     

中国西北缺水区节水型社会建设的若干思考

水环境研究已从微观尺度向宏观尺度逐渐拓展,研究所包括的层次更多,范围更广,内容更丰富.本文分析了中国西北水资源的现状,提出了推进节水型社会建设的必要性及存在的问题,同时提出了西北缺水区进行节水型社会建设的可行性建议.     

The characteristics of water resources and the changes of the hydrological process and environment in the arid zone of northwest China

 Water resources in the arid zones of northwest China mainly come from mountain areas and then flow to and disappear in the piedmont plains. These water resources, with inland river basins as the geographic unit, form relatively independent ecosystems and the surface runoff flowing out of the mountain mouth becomes the only water source available for the middle and lower reaches of these basins. Both the ecosystem stability and sustainable development depend on the surface water and groundwater resources of these inland river basins. Over the last 50 years, exploitation of water and land resources in the arid northwest regions of China has been expanding, forming 390.07×10⁴ ha of irrigation oases, with construction of 622 reservoirs of different sizes with a total storage capacity of 65.5×10⁸ m³ ensuring the sustainable development of industrial and agricultural production. In the meantime it has also caused a series of environmental changes. Discharge of the majority of rivers has been drastically reduced (even dried up), river courses have been shortened, and terminal lakes contracted or dried up. Land desertification and soil salinization has developed rapidly. Vegetation is degrading and biodiversity is decreasing, as compared with the early 1950s; the natural grassland area is decreasing by 16–75.4%. Economical and high-effective use of water resources and harmonization of eco-environment benefits with economic benefits are the fundamental ways to achieve sustainable development of arid northwest China. Received: 20 January 1999 · Accepted: 4 May 1999     

中国西北地区水汽的平流输送和辐合输送

分析了中国西北地区上空的水汽汇聚过程———平流输送与辐合输送,为西北地区降水过程数值模拟的参数化提供依据.分析表明:中国西北大部分地区为负的水汽平流输送,从上风方向得到的水汽输入小于水汽输出,是水汽的净流失区;中国西北地区中部为大范围负的水汽辐合输送,当地的水汽由风场向外扩散,加剧了当地的水分流失,是水汽扩散区;在水汽净输送的年际变化中,中国西北地区小于华北地区,平流输送呈上升趋势,辐合输送下降,平流的相对贡献在增加;在与大气环流系统的关系中,中国西北地区水汽的平流输送主要受西风带影响,辐合输送与南亚夏季风有显著相关.变化趋势表明西风的作用在加强.     

西北旱区潜在蒸散发的气候敏感性及其干旱特征研究

潜在蒸散量（PET）是干旱监测评价的重要指标,分析影响潜在蒸散发的气候敏感因子对揭示气候变化的水文响应机理尤为重要。常采用的局部敏感性方法不适用于非线性模型且难以评估各气象因子间的相互作用。对此,基于1964—2018年西北旱区内163个气象站的监测数据,通过Penman-Monteith公式,采用Sobol全局敏感性方法分析了西北旱区潜在蒸散发的气候敏感因子,计算得到了自校准帕默尔干旱指数（scPDSI）,进而分析了区域干旱的时空演变特征。结果表明：1964—2018年西北旱区年均潜在蒸散量为1157.8 mm,高值出现在新疆东部与内蒙古西部地区,低值出现在青海南部地区。1993年为转折点,西北旱区潜在蒸散发受气温、日照时数、风速、相对湿度等多种因素综合影响由显著下降的趋势转变为显著上升,且在夏季最为明显。在1964—1993年,净辐射、风速与相对湿度的变化对潜在蒸散发的影响较大;在1994—2018年,风速与相对湿度的变化对潜在蒸散发的影响较大。scPDSI的时空分布表明新疆北部、青海中部以及甘肃境内的干旱有缓解的趋势;而黄河流域西南部干旱呈现加重趋势,将加剧区域水资源紧张,威胁生态安全。