利用土壤侵蚀模型研究全球变化

数学模型可用来模拟受天气及土壤─植物─水相互作用而影响的土壤侵蚀。土壤侵蚀模型,包括环境政策整体气候模型（ＥＰＩＣ）（以前称侵蚀─生产力作用计算式模型）;水蚀预测模型（ＷＥＰＰ）,风蚀预测系统模型（ＷＥＰＳ）。ＣＩＧＥＮ（气候发生器）模型也作了介绍,该模型现已改进用以模拟变化的气候。１９９２年思托克等人已对ＥＰＩＣ模型作了修改,以模拟Ｃ０２的变化对植物生长及水分利用效率的影响。最近思托克关系已被引入ＷＥＰＰ模型及流域等级模型ＳＷＡＴ（水土资源评估工具）。     

近50年黄土高原风蚀区风速的区域变化特征分析

风影响着地面热量平衡和水循环,也是土壤风蚀的主要动力。选取黄土高原风蚀区12个代表站1957—2009年的风速资料,采用距平累积、Mann—Kendall等分析方法,研究了12个站点的平均风速、最大风速变化特征以及起沙日（DTS）的变化规律。结果表明,黄土高原风蚀地区西部和北部地区的固原、盐池县年平均风速最大,东部地区河曲县风速最小,固原、横山和绥德地区的年均起沙日最多。靖远、银川和绥德的年平均风速呈现显著增大趋势,其余站点年平均风速都呈现降低趋势。年最大风速均呈现减小趋势。日最大风速的极大值出现在4—5月,5月份起沙日出现次数最多,由于该时段春耕扰动地表,而且植被萌发前地表覆盖较小,故容易产生风蚀。     

2005～2035年全球农作物播种面积变化情景模拟研究

全球农作物播种面积变化对世界或区域的农业可持续发展、粮食安全与生态环境具有重要影响，研究分析全球作物播种面积动态变化具有重要意义。该研究借助离散选择理论，基于Logit模型建立了一个全球主要作物(水稻、玉米、小麦、大豆)播种面积变化模拟系统，对2005～2035年间全球4大作物播种面积的变化情景进行了模拟；从作物播种面积时序变化特征和空间变化特征方面对模拟结果进行了详细分析，并重点分析了亚洲区域不同作物播种面积的动态变化趋势。尽管模型还存在一些不确定性，但模拟结果在一定程度上仍然能为理解未来农业土地利用的复杂动态变化提供帮助，也可以为相关部门提供决策支持和信息服务。     

华梵前山校区风速统计分布之探讨

研究针对华梵前山气象站2002年5月至2006年12月之小时风速资料进行统计分析,探讨华梵前山风速资料之分布是否合乎韦伯分布(Weibull distribution)及莱利分布(Rayleigh distribution).研究中韦伯分布使用动差法(Method of moment)及最大概似法(Method of maximum likelihood)求取参数;莱利分布使用动差法求取参数.进一步以K-S检定,判断各理论累积机率分布与观测值之累积机率是否相符;再以误差绝对值之总和判断何种分布较为适合.分析结果显示:韦伯分布与莱利分布均可适用于描述全部数据之机率分布.将资料分为夏半年(4-9月)与冬半年(10月至翌年3月)时,韦伯分布为最适用之机率分布函数;且夏半年之参数以最大概似法求得最佳,而冬半年则以动差法较佳.此结果可作为校区风蚀、防灾、生态、环境风场特性及评估风能潜势研究之参考.     

风速的Weibull分布参数确定方法研究

为了确定风速的Weibull分布，该文对风速的离散性和连续性特点进行分析的基础上，对风速的Weibull分布做函数拟合，提出了基于最小偏差法的循环测试和梯度导向两种求风速Weibull分布中双参数的方法。然后以内蒙古新巴尔虎旗风速数据为例，利用Visual Basic语言编制程序对两种方法进行比较分析。结果表明，这两种方法各有利弊，但梯度导向法更加快速准确。     

1960-2017年黄土高原地区风速时空变化特征

[目的]揭示黄土高原地区风速时空变化特征,为区域防灾减灾提供参考。[方法]基于黄土高原59个气象站1960—2017年逐月风速实测数据,采用线性回归、Mann-Kendall检验和滑动t检验等方法,对黄土高原地区历年及四季风速的时空变化趋势进行了研究。[结果](1) 1960—2017年黄土高原年均风速以-0.007 5 m/(s·a)速率显著下降,春季降幅最大,其次为冬、秋季,夏季降幅最小;年内月平均风速先升后降,4月风速下降最快,7月下降最慢。(2)黄土高原历年及夏、秋、冬季风速均在1980s突变减少,春季平均风速未发生突变,冬季风速突变后较突变前降幅最大,秋季最小。(3)黄土高原历年均风速、历年及四季风速变率均表现出西北高、东南低的特征,站点呈下降趋势的春季最多,夏季最少。(4) AO指数的上升、气候变暖及地表植被覆盖增加等,可能不同程度地造成黄土高原风速长期下降趋势。[结论]黄土高原区应将春季作为防风御风重点时段,将西北部地区作为重点防御地区,增强防灾减灾能力建设。     

旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响

为了揭示旷野风速对农田林网内风速分布及防风效能的影响,通过空间多点实地观测,利用传统统计分析、Surfer软件、地统计学等方法对3种风速(5.4,7.2和10.3m/s)条件下的林网内风速分布及防风效能进行了分析。结果表明,3种旷野风速下主林带的背风面均形成一个较大范围的降风区;3种旷野风速下林网平均降低风速效能为26.1,23.3和25.7%,平均有效防护面积比为50.8%,41.7%和47.7%,林网的总体防护效能在风速为5.4m/s时为最大,风速为7.2m/s时为最小;3种不同旷野风速下林网风速空间变异函数均可以较好地拟合为球状模型,3种旷野风速下网格内风速块金值与基台值的比值较小,均小于25%,林网内风速均具有强烈的空间自相关性。旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响比较复杂,并不是单一的随着风速的增大而增大或减小,受林带结构及疏透度的影响较大。     

摩阻风速与平均风速的转化关系研究

针对多数研究都是以摩阻风速表征地表输沙量,而气象站风速观测通常是10 m或12 m高度的平均风速,因此在利用气象站风速观测资料来评估大范围或者某一特定区域较长时间的地表输沙量时,首先需要解决摩阻风速与平均风速的转化关系。然而,很少见到相关研究报道。借助风洞实验和2003年春天在北京郊区获得的9种不同下垫面的野外风沙观测数据,对摩阻风速与平均风速的转化关系进行了探讨,认为它们满足线性关系。     

古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风速变化规律研究

于2007年春季(风季),利用DETI可移动测风系统对古尔班通古特沙漠半固定沙垄进行实地观测,系统研究沙垄表面2m高度气流速度变化规律,发现坡脚风速、入射角和坡面形态对其有显著影响。在大气呈中性稳定的条件下,风速由迎风坡脚至丘顶逐渐加速,在垄顶达到最大,至背风坡的中上部剧烈降低,此后又逐渐恢复。垄顶风速随坡脚风速的增大而线性增大。在相同风速条件下,大角度入射时迎风坡的风速增加幅度和背风坡的风速降低幅度均明显高于小角度入射的情形,可见入射角的大小控制着沙垄表面风速的变化幅度。地形对风速变化的影响在于,在缓而长的坡面上,迎风坡风速放大率较短而陡的坡面要大,当短而陡的坡面作为背风坡时,风速的降低则较缓长的坡面更为剧烈。对古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风流速度变化规律进行研究,将有助于理解半固定沙垄表面的蚀积过程和动态,为科学防沙治沙提供理论依据。     

土壤圈及其对全球变化的影响

With development of modern geoscience,particularly development of environmental sciences,the contemporary soil science is undergoing great changes in both research contents and scope.Soil is not only a certain substance or a certain independent natural historical body but also a spheric layer with peculiar structure and functions in the earth system.From the viewpoint of the geo-biosphere system of earth,soil science does deal not only with the soil substances per se but also more importantly with the relationships among soil,the other spheres and the human survival environment in view of the “pedosphere“,This is the new orientation of soil science today and will affect profoundly the studies on the human survival environment and global changes,To throw more light on this subject,the present paper intends to address the conception of pedosphere and its role in global changes,Also addressed are series of environmental issues in China and their relations to the global changes.Moreover,research orientation and priorities are indicated ,including exploitation and protection of the soil resources,soil fertility and sustainable agricultural development,construction of the ecological environment,and the material cycling in pedosphere and its relation to global changes.     

温室风向风速测试系统的研究设计

该文介绍温室数字式风向风速传感器的工作原理、电路原理、风向风速信号测试系统的结构、风向信号的数据采集方法、风速脉冲信号的软件计数算法、风速脉冲信号计数程序运行周期的分析。实验结果表明,系统结构简单,可靠性好,抗干扰能力强,测量精度高,便于推广应用     

西北地区气候变化与风速响应特征

依据西北地区105个气象站点近51a逐年气温、降水及风速资料,利用趋势线法、Mann—Kendall突变检验法及ArcGIS空间差值法分析了该地气候变化特征及其对风速的影响。结果表明:(1)近51a来,西北地区增温趋势明显,气温经历了相对低温期—大幅上升期—上升趋势减缓期的转变;增温趋势空间差异明显。(2)该区降水呈下降趋势,呈现出由显著变化—趋于稳定—波动加快的转变;降水变化东西差异明显。(3)综合气温和降水来看,西北地区东部呈暖干化趋势,西、中部地区呈相对暖湿趋势。(4)近51a平均风速整体以每10a降低0.11m/s的速率变化,1974年之前呈增强趋势,之后减弱趋势明显,1993—2011年趋于稳定;风速变化空间上呈现出东南部、西部与中部的差异。(5)气温和风速呈极显著负相关关系。     

栓皮栎幼苗叶气温差随太阳辐射和风速变化的列线研究

为了探索太阳辐射、气温和风速对栓皮栎幼苗叶温(LT)的影响,以及LT与Gates气候空间列线的一致性,在晴天条件下,控制小气候风速因子,测定气温、LT和太阳辐射,研究不同风速条件下栓皮栎幼苗叶气温差（LATD）随太阳辐射的变化。并依据Gates气候空间理论和图解方法,确定栓皮栎幼苗的气候空间列线。结果表明：静风时栓皮栎幼苗LATD随太阳辐射的增加而增加,二者呈线性关系;冠层温度衰减（CTD）随太阳辐射强度增加而增加,但随着风速的增大,CTD随太阳辐射而增加的幅度逐渐减小。风速为0.8m·s^-1时,CTD随太阳辐射变化的趋势线斜率逐渐趋近于0,表明不同风速条件下的栓皮栎幼苗叶片CTD随着太阳辐射强度的增加呈线性增加趋势;随着风速的增加,该线性关系形成斜率逐渐变小的列线,列线与Gates气候空间理论的上限趋势一致,列线上的点与生物学上限温度(BMT)相加可以表达栓皮栎幼苗叶片气候空间上限。     

区域尺度作物生产力对全球变化响应的研究进展及展望

作物生产力对气候变化高度敏感,因而成为全球气候变化科学研究中的焦点问题之一。开发作物生产力的区域模型,与区域气候模式相耦合,有利于对作物生产力形成过程中的时间和空间变量进行分析,为针对各地不同的气候、土壤、作物与耕作管理条件制定适应性对策奠定基础。本文综述了作物生产力对CO2 增加和气候变化响应的研究方法,指出应用遥感、地理信息技术与作物模拟技术、高分辨率的区域气候变化模式相结合,研究区域尺度上的作物生产力及其气候变化响应是未来研究的热点和发展方向     

植被对土壤风蚀影响的风洞实验研究

利用风洞模拟实验,系统研究了植被覆盖对土壤风蚀的影响。结果表明,临界侵蚀风速与植被盖度之间、风速与土壤风蚀发生的临界植被盖度之间均为非线性正相关关系;植被盖度与空气动力学粗糙度、摩阻速率之间具有良好的相关性;植被覆盖条件下空气动力学粗糙度和摩阻速率的增大对土壤风蚀具有显著的影响。     

Editorial: Global Change

Water, Air, &; Soil Pollution -     

行带式配置柠条林防风效益风洞试验研究

柠条(Caragana korshinskii)是我国重要的固沙灌木造林种,在沙区植被重建中被广泛使用.为了使柠条防护林更加稳定高效的发挥防护效应,需要对其空间配置结构进行研究.针对柠条防护林空间配置的问题,该研究设计了风洞模拟试验.试验结果表明:柠条林的空间结构分布对其防护效益具有重要影响.疏透度是影响防护林的防风效果的重要参数,低矮灌木防护林疏透度以0.5左右为优.盖度对防护林的防风效果具有更重要的意义,盖度在20%左右就能有效的降低风速,且连续的行带式配置中林带对气流具有逐级削弱的能力.     

小麦发育动态模拟模型的初步研究

运用“水稻钟模型”的基本原理，结合小麦生长发育规律，建立了小麦发育动态的计算机模拟模型，并阐述了它在小麦生产上的应用。     

基于土地利用变化的区域生态服务价值研究

以Costanza的生态服务价值理论为基础.结合重庆市区30 a土地利用变化特征,重点分析了其对生态价值的影响.通过对1975,1987,1995,2000和2005年遥感影像的解译获得研究区5期土地利用图,引入单一土地利用动态度和土地利用程度指数来分析土地利用变化的规律.在此基础上,计算了不同研究期不同地类生态的服务价值,重点分析了生态价值的总体变化规律;针对山地型城市分析了生态价值结构的变化规律;进而从土地利用变化对生态价值影响力的角度,引入土地利用变化生态效应指数和生态效应度,从定量分析的角度明确了土地利用变化对生态价值的影响程度及绝对影响力.研究结果表明,在研究区要有效控制城市建设用地的扩张速度,提高山地型城市建设用地的集约度;在经济增长的可控范围内,减慢土地利用程度增加的速度;加强生态水域与生态林的规划,可以有效地提高山地型城市的生态服务价值.