近40年来塔里木河流域气候及径流变化特征研究

以塔里木河流域的21个气象站和10个水文站1961～2000年观测资料为基础,对塔里木河流域的温度、降水及径流变化进行了分析.结果得出:(1)20世纪60年代以来塔里木河流域的年平均气温呈逐年代递增趋势,源流区的年平均气温增高了0.57℃,上游区增高了0.6℃,中游区增高了0.7℃,下游区增高了0.8℃,越往下游方向变暖趋势越明显,并且气温增高幅度逐步加大.(2)60年代以来塔里木河流域的年降水量也逐年递增,但是与温度的增幅趋势相反,从源流区到下游区,降水增幅逐步减少,源流区平均增加了34.2%,上游区增加了22.0%,中游区增加了15.3%,下游区只增加了6.1%.(3)该流域各源流的出山口径流量除和田河减少外,阿克苏河增加9.04亿m3,叶尔羌河增加5.51亿m3,开都河增加9.27亿m3.(4)该流域源流径流受温度和降水变化的双重影响,源流区的气候变暖和变湿是塔里木河源流径流量增长的一个非常重要的因素.     

2013—2020年塔里木河流域胡杨林生态恢复成效评估

生态输水是塔里木河流域退化胡杨林生态恢复的主要措施,及时监测和准确评估其恢复成效是优化输水策略、完善胡杨林修复体系的关键。以2013年以来8个胡杨林区为研究对象,基于中高分辨率遥感数据监测不同胡杨林区生态输水前后植被面积、长势及植被覆盖度的时序变化,探讨胡杨林恢复与生态输水的关系。结果表明：（1） 2016年以来整个流域累计漫溢水面为2172.96 km²,占林区总面积的4.39%,主要分布在输水通道两侧及末端10 km范围内。（2） 输水前后林区植被整体呈现由退化到恢复的转变,林区生态恢复水平与年最大漫溢面积显著正相关。（3） 生态恢复成效评估表明,生态恢复最显著的区域是塔里木河中上游和叶尔羌河下游的夏马勒林场,但整个流域远离输水通道的胡杨林仍有退化趋势。合理规划输水通道建设,扩大胡杨林区的受水范围是退化胡杨林生态恢复的关键。     

科技支撑新疆塔里木河流域生态修复及可持续管理

塔里木河流域地处我国西北新疆,面积约102×10⁴ km²,是我国丝绸之路经济带建设的核心区。在过去50 a里,塔里木河流域经历了大规模的水土资源开发,经济社会发展的同时,河道断流,湖泊干涸,沙漠化加剧,生物多样性受损,生态隐忧日益加剧,已威胁塔里木河流域绿洲经济发展和社会稳定,严重影响国家"丝绸之路经济带"建设。荒漠与绿洲生态国家重点实验室针对塔里木河流域的生态环境问题,开展了长期的生态监测与科学研究,基于多年监测调查数据,解析了塔里木河荒漠河岸林植被与地下水的关系,揭示了生态系统退化过程和机理,提出了塔里木河下游合理/胁迫/临界地下水位与流域生态需水量,研发提出的退化生态系统修复重建关键技术得到推广应用;提出的重点生态工程建设方案,被纳入《南疆水利规划》;提出的流域水资源管理建议被国家采纳并实施。科技支撑塔里木河流域生态修复及可持续管理,为丝绸之路经济带生态文明建设提供了重要科学依据和示范样板。     

塔里木河流域水储量变化及绿洲生态安全评估

绿洲是干旱、半干旱地区最具生态敏感性和独特性的景观类型,是维系人类生存和社会经济发展的重要区域。然而,在气候变化与人类活动双重影响下,干旱区水资源及其绿洲生境正发生剧烈变化。基于2000—2020年MODIS、GRACE卫星数据、土地利用数据和气象观测资料,通过计算植被覆盖度,估算植被初级生产力(NPP)和遥感生态指数(RSEI),系统分析了过去20 a塔里木河(简称塔河)流域陆地水储量和绿洲的动态变化并完成了绿洲区生态安全评估。结果表明：(1)2002—2020年塔河流域陆地水储量以0.27 mm·月^-1的速率减少,空间上塔河流域陆地水储量在北部和西部区域显著减少,而在南部区域显著增加。(2)2000—2020年塔河流域绿洲面积显著增加,面积增加6.49%(0.42×10⁴km²)。塔河流域整体生态环境呈转好趋势,生态等级由较差级别转为中等级别,生态改善区占总流域面积的69%,而生态退化区面积不足5%。塔河流域归一化植被指数(NDVI)由2000年的0.13增至2020年的0.16,近20 a植被覆盖度增加36.79%...     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据,采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法,分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明:(1)塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势,以2008年为转折存在明显阶段变化。(2)植被分布存在明显地域差异,"北高南低,西高东低",植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3)全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区,植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4)气温和降水量对NDVI的综合影响从东北向西南逐渐增强,且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

磴口县地表水与地下水时空变化特征及交互作用

为了揭示磴口县地表水及地下水的时空分布特征及其交互作用,将磴口县的17口实验井分为4组,结合EMD（Empirical Mode Decomposition）算法和协同克里金算法对地下水埋深进行时空特征分析,利用3S技术对磴口县的地表水与地下水进行空间叠加和趋势曲线拟合,从南北和东西方向分析了地表水和地下水的变化趋势特征。结果表明：（1）磴口县北部和西部地下水埋深在1990—2015年呈减少的趋势,中部和东南部呈增加的趋势;西南部存在地下水漏斗区域,经过治理,情况已经得到改善。（2）磴口县地表水域面积在1990—2015年变化不大,自西向东,先增加后降低,最后再升高,总体呈增多的趋势;从北往南,先增加后降低,最后再升高,整体分布也呈增加的趋势。（3）1990—2005年磴口县地下水补给的主要来源为黄河。     

1982—2019年中国西南地区植被变化归因研究

西南地区是中国重要的碳汇地区,监测植被动态及探究气候变化和人类活动对植被的影响对于深入了解碳循环机制和促进经济可持续发展至关重要。本文通过融合GIMMS NDVI和SPOT NDVI获得1982—2019年1 km NDVI数据,并结合多时相土地利用数据和气象数据,使用趋势分析、偏相关分析和残差趋势分析探究了西南地区人类活动和气候变化对植被动态的相对贡献。结果表明：(1) 1982—2019年间西南地区NDVI整体呈上升趋势,年均增速为0.0020 a^-1;实施退耕还林前NDVI呈下降趋势,实施后转为上升趋势。(2)温度和降水整体对NDVI起促进作用,但存在明显的空间异质性。除中心城市外,温度对NDVI主要起促进作用;而降水对西南地区西部NDVI存在抑制作用,对东部NDVI主要起促进作用。(3)随着气候变化和人类活动影响的区域被分离,气候变化对植被恢复的贡献从30.47%增加到60.28%,而人类活动对植被恢复的贡献从69.53%减少至39.72%。本文研究结果表明在人迹稀少的西南地区西部,人类活动对植被的影响可能会进一步下降。     

1982—2019年中国陆地蒸散发变化的归因分析

蒸散发(ET)是水循环的关键变量之一,其长期变化直接影响区域水资源的时空分布格局。近几十年来,中国气候和下垫面特征发生了显著变化,但这些变化如何影响ET的时空分布仍缺乏清晰的认识。本文基于Penman-Monteith-Leuning模型和驱动要素去趋势实验定量揭示了降水、净辐射、水汽压差、风速和叶面积指数对中国陆地ET变化的贡献。研究结果表明,1982—2019年中国陆地ET呈显著增加(p <0.05)趋势,趋势值为1.25 mm a^-1。水汽压差、降水和叶面积指数主导了中国陆地ET变化,三者对ET趋势的贡献度分别为44%(0.54 mm a^-1)、29%(0.36 mm a^-1)和25%(0.31 mm a^-1)。ET变化的主导因素具有明显的区域分异规律,西北地区(干旱和半干旱区)ET变化受降水主导,长江大部以及东北北部(湿润区)受水汽压差主导,而黄土高原、华北平原和东北部分地区受叶面积指数主导。本文研究结果可为气候变化背景下中国水资源的差异化管理和规划提供参考。     

内流河流域水资源利用对径流年际年内变化影响的分析——以塔里木河流域为例

以塔里木河流域为例 ,探讨了干旱区内流河流域近 40年来 ,由于人口增长、灌溉面积扩大、河流水资源引用程度日益增加等原因所引起的河流径流多年变化及年内变化等水文效应及其变化的原因。     

内流河流域水资源利用对径流年际年内变化影响的分析——以塔里木河流域为例

以塔里木河流域为例,探讨了干旱区内流河流域近40年来,由于人口增长、灌溉面积扩大、河流水资源引用程度日益增加等原因所引起的河流径流多年变化及年内变化等水文效应及其变化的原因。     

环青海湖地下水溶解性碳的时空变化特征

区域地下水溶解性碳的时空变化特征研究对于认识区域物质循环和能量传递及推动区域生态可持续发展具有重要意义。本研究在青海湖流域冻结期和融化期分别收集了地下水、河水和湖水样品,研究了环青海湖地下水在冻结期和融化期的溶解性碳特征,并探究了不同类型地下水的溶解性碳特征及其对不同冻融时期的响应,最后揭示了环湖区域不同水体的溶解性碳的差异特征及影响因素。结果表明：冻结期地下水、河水和湖水的溶解性无机碳（DIC）均相对高于融化期,溶解性有机碳（DOC）均相对低于融化期。地下水、河水和湖水的溶解性碳均主要以DIC为主,DIC在溶解性碳的占比高达92%。地下水的DIC平均含量在基岩裂隙水、水量中等和浅埋藏的水文地质条件下相对较高,DOC平均含量在基岩裂隙水、水量丰富和浅埋藏的水文地质条件下相对较高。地下水的DIC在湖滨平原砂砾石层、淤泥质砂层潜水和水量中等的水文地质条件下受冻融期影响较大,DOC在基岩裂隙水和水量贫乏的水文地质条件下受冻融期影响较大。湖水的DIC和DOC均远高于河水和地下水。河水的DIC在融化期和冻结期均低于地下水,DOC在融化期高于地下水,在冻结期低于地下水。     

2003—2019年新疆气溶胶光学厚度时空变化特征

基于2003—2019年MODIS Aqua Aerosol L2反演的新疆大气气溶胶光学厚度(Aerosol opt?ical depth,AOD)产品,选取中国气象局大气气溶胶光学特性观测网(Chinese aerosol optical property network,CAOPNET)乌鲁木齐地面观测站点CE-...     

近50年东北地区生态地理界线的代际变化

以吉良(Kira)的热量指数(温暖指数WI和寒冷指数CI)和徐文铎的湿度指数HI为指标,以10 a为尺度定量研究1961~2007年东北地区4条主要生态地理界线变化。在此基础上分析东北地区生态地理界线变化对气候变化的响应。结果表明:东北地区1961 ~ 2007年整体上纬向生态地理界线向高纬(垂直带向上)移动,经向生态地理界线向东移动,但阶段性上表现出波动性移动。东北地区生态地理区域界线从整体上位置、移动速度的变化和阶段性位置、移动速度的变化都很好响应气候变化。它们对水热等生态气候基本要素十分敏感。     

2000—2019年赛里木湖湖冰物候特征变化

基于MODIS影像、中国湖泊数据集及气象数据,综合分析了2000—2019年赛里木湖湖冰物候特征变化及影响因素.结果表明:(1)赛里木湖湖冰开始冻结和开始消融日期平均出现在11月2日和4月26日,湖冰完全封冻和完全消融日期平均出现在1月18日和5月17日,湖冰完全封冻期和湖冰冰期平均为99 d和196 d.(2)近20...     

黄土高原典型流域地下水补给-排泄关系及其变化

基于长序列实测日径流资料,分析了无定河流域的地下水补给-排泄关系。结果表明:①流域多年平均地下水补给量为11.38~15.69 mm,降水入渗补给系数为2.9%~4.4%,基流补给率约为73.6%~86.8%;②就三个分区而言,年均地下水补给模数、降水入渗系数以黄土区最大,河源区次之,风沙区最小;而基流补给率以河源区最大,黄土区次之,风沙区最小;③趋势分析表明,研究区地下水补给量总体呈显著减少趋势,并进一步导致了基流量的减少。但是基流的减少程度高于补给量。     

1999-2013年民勤绿洲地下水埋深年际变化动态及影响因素

为探究内陆河下游绿洲地下水动态变化规律,以民勤绿洲1999-2013年实测数据,在对绿洲地下水年际尺度埋深动态及潜在影响因素进行描述性统计分析的基础上,运用主成分分析法提取12个影响地下水埋深的主要因素,并采用灰色关联度方法分析了地下水埋深对各影响因子的敏感程度。结果表明：（1）绿洲地下水埋深总体呈逐年增加趋势,且不同区域、不同时期有明显差异;（2）民勤绿洲地下水埋深动态对12个因子的敏感程度依次为化肥使用量 >农膜覆盖面积 >年平均气温 >年末耕地总面积 >人口规模 >经济作物种植面积 >有效灌溉面积 >森林面积 >降水量 >蒸发量 >生产用电度数 >大牲畜年存栏量。     

近36年新疆天山山区气候暖湿变化及其特征分析

根据天山山区10个气象台站1971-2006年的历史气候资料,采用线性回归、最大熵谱、Mann-Kendall和自然正交分解(EOF)等方法,对近36年的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和下垫面湿润指数等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:(1) 近36年天山山区年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年最大可能蒸散量呈减少趋势,下垫面湿润指数呈增大趋势.受其综合影响,近36年天山山区气候呈较明显的暖湿化变化趋势. (2) 突变检测表明,天山山区年平均气温在1976年发生了突变性的升高,降水量和湿润指数在1986年发生了突变性的增大,而最大可能蒸散量在1986年发生了突变性的减小.(3) 36年里,降水量和湿润指数的变化不存在＜36年的显著周期,而温度变化具有＞36年、9年、4年和2.4年的显著周期,最大可能蒸散量变化具有＞36年、5.1年和2.4年的显著周期.(4) 10站的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和湿润指数等四要素的最主要空间分布特征均是同向变化.     

1989-2019年中国滑雪场时空特征及其演变规律

滑雪场空间分布特征、集聚演变状况与分布方向性变化深刻影响着中国滑雪旅游乃至冰雪产业的发展。运用地统计学空间分析原理,通过最邻近指数分析、空间自相关分析、核密度分析、标准差椭圆及平均中心分析,对1990年前后每10 a 中国滑雪场空间特征及其演变规律进行了综合分析。结果显示：① 1990年之前,仅在黑龙江和吉林省有7家滑雪场,且分布较为离散。② 1990—1999年,滑雪场数量呈小幅增长,空间上出现向新疆、河北和四川扩散的现象。③ 2000—2009年,滑雪场增速较快,并形成了以哈尔滨?牡丹江、北京?张家口两地区为核心的滑雪场双核驱动模式。④ 2010—2019年,是滑雪场数量增速最快的10 a,期间新增滑雪场522家,并在双核驱动模式基础上,逐步形成了以长白山、燕山–太行山为主要条带的联通南北的滑雪场空间结构。总体上,近30 a中国滑雪场呈现出了“南展西扩东进”的空间演变特征。该研究结果对于未来中国滑雪场空间布局、优化及其区域间的协调发展具有一定的理论指导意义。     

1989-2003年中国北方土地覆被变化

The 13 provinces （autonomous regions and municipalities） in northern China are located in latitude 31°-54°N and longitude 73°-136°E including Beijing, Tianjin, Hebei, Shanxi, Inner Mongolia, Jilin, Liaoning, Heilongjiang, Shaanxi, Gansu, Ningxia, Qinghai, and Xinjiang, where environments are fragile. In recent years, the eco-environmental problems such as vegetation destruction, desertification and soil erosion etc. become serious because of climate change and unreasonable human activities. In this paper, landscape pattern and its evolution in northern China from 1989 to 2003 was investigated by the combined use of RS and GIS based on the basic theory and method of landscape ecology. Land use/cover maps of the study area in 1989, 1999 and 2003 were produced by using 1 km monthly NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer （AVHRR） and SPOTNGT Normalized Difference Vegetation Index （NDVI） dataset from national climate bureau of China which were geo-registered to Lambert azimuthal equal-area map projection and were used in the paper. Landscape evolution in the area over the study period was investigated by two methods： （a） the changes of various landscape metrics were analyzed using the landscape structure analysis program FRAGSTATS; （b） the transition matrix of landscape patch types was calculated with the help of the RS and GIS software. The results showed that from 1989 to 2003, the landscape within the study area had undertaken a complicated evolution in landscape structure and composition. The diversity index and evenness index increased during the period, which means that the landscape pattern tended to be diversified and even. The fragmentation index of grassland, forestland and water areas also increased significantly. This showed that the distribution and structure of forestland, grassland and water areas had been changed greatly during the period, especially grassland which became more and more fragmentized, and its fragmentation index increased from 19.23% to 88.72%. The transi     

云南1971—2006年暖冬的时空变化分析

暖冬的频繁发生已经对农业生产、人类健康和生态系统产生直接的影响。根据云南省1971～2006年冬季平均气温观测资料,采用概率气候事件划分方法确定单站暖冬阈值和暖冬强度等级标准,得到全省逐年暖冬指数,分析云南省“暖”冬的变化趋势和分布特征。结果表明：云南省冬季普遍增暖,1971～2006年共出现13个暖冬年,暖冬年在时间分布上很不均匀,在1997年以后呈现明显变暖趋势。