石羊河流域水资源对气候变暖的响应及对生态环境的影响

近46年来石羊河流域的气温呈持续升高趋势,1994年显著变暖.与变暖前相比,年平均气温偏高1.0℃,线性增温速率快7倍.显著变暖后,流域年降水增加了15%(约15.8 mm),出山口径流却呈略减少趋势(约2.2亿m3),地下水位也在快速降低.出山口径流的略减少发生在上游山区年降水量减少的大背景下,人类活动是影响流域中游地表径流利用量和下游可利用量变化的主要原因.对植被的监测表明,以荒漠草甸和沙生植被为主的稀疏植被面积在快速减少,同时还存在植被类型的退化现象,植被覆盖面积和地下水位埋深两者呈显著负相关.受气候变化和人类活动的共同影响,石羊河流域的生态环境正在趋于恶化.     

西北地区农林牧业生产及农业结构调整对全球气候变暖响应的研究进展

受西北地区现代气候变化呈现冬暖夏干的影响, 甘肃黄土高原200 cm深土壤贮水量呈减少趋势, 适宜农作物生长时段减少2-3月. 黄土高原作物气候生产力呈下降趋势, 年递减率为10.45 kg·hm-2, 暖干型和冷干型气候对作物生长非常不利, 减产为4.3%～27.1%. 对畜牧业的影响利弊共存, 使牧区草场产草量和质量以及生产力下降;但牲畜死损率明显降低, 幼畜成活率明显增加;牲畜抓膘育肥利弊因素相当, 牲畜肉量呈波动式变化. 小陇山森林资源呈减少趋势, 90年代最为严重. 在全球变暖的气候变化下, 需要农林牧业结构发生重大调整, 提出了甘肃省以及祁连北坡、陇东、陇东南和陇南等4个具有代表性的重点地域的农林牧业种植结构调整发展战略与优化方案. 其研究结果为西北地区农林牧业安全生产、趋利避害、减轻不利影响提供科学的指导意见.     

我国寒区径流对气候变暖的响应

文章总结了近期我国冰冻圈变化对水文过程影响研究的主要成果。研究表明,过去50年全球变暖已经对我国主要寒区河流径流产生了影响。实测资料和模拟结果均表明气候变暖导致冰川径流的显著增加,但未来气候变暖导致的冰川径流峰值大小和出现时间取决于冰川规模和升温速率。同时冰川融化加剧已经导致青藏高原冰川补给湖泊面积扩大、水位上升,随着气温的变暖,冰川减薄后退、冰川融水增多、冰湖库容增加,结果是洪水总量在不断增大,洪水频率也在不断增加; 气候变暖已经导致融雪径流过程提前,改变了径流的年内分配; 冻土退化使径流年内过程趋于平缓,主要是由于随着冻土退化,冻土的隔水作用减小,一方面使冻土区地表径流减少,有更多的地表水入渗变成地下水,使流域地下水水库的储水量加大,导致冬季径流增加;另一方面,入渗区域的加大和活动层的加厚,使流域地下水库库容增加,使流域退水过程更为缓慢。     

气候变暖对甘肃干旱气象灾害的影响

应用甘肃80个地面气象站1960-2005年的降水量和气温序列资料,分析了降水量和气温的变化趋势以及降水量和气温的变化对干旱气象灾害的影响.结果表明:甘肃全省年平均气温总体呈明显升高趋势,年降水量总体呈明显减少趋势;甘肃气候变化总体呈暖干趋势.其中,河西呈微弱的暖湿趋势,河东呈显著的暖干旱趋势.3~10月全省年平均降水量与干旱受灾面积和粮食减产量呈显著负相关,全省平均气温与干旱受灾面积和粮食减产量均呈显著正相关.气候暖干化趋势对农业产生的负面影响,是导致干旱受灾面积扩大、粮食减产量增加的主要原因,同时也影响粮食安全.     

黄土高原降水对气候变暖响应的敏感性研究

利用黄土高原地区1951-2004年实测气象资料,采用小波分析、EOF分解等方法,研究了黄土高原降水诸要素对全球变暖的响应,非降水气候要素对降水响应的敏感性问题.结果表明: 秋季干旱化趋势突出,冬季降水增多,夏季高原西部湿润化、东部干旱化.各季节降水量的区域响应敏感程度和敏感区不同,敏感区从春到冬响应由东向西、由北向南移动.降水诸要素在不同时间尺度上的响应敏感性也不相同,但区域响应的年际变化基本同步,年代际变化的趋势、周期、阶段、转折等存在明显差异.大多非降水要素对降水变化响应不够敏感.     

新疆阿尔泰山区克兰河上游水文过程对气候变暖的响应

额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带水汽影响的阿尔泰山南坡,主要由融雪径流补给,年内积雪融水可占年径流量的45%.年最大月径流一般出现在6月份,融雪季节4~6月径流量占65%.流域自20世纪60年代开始明显升温,年平均温度从50年代的1.4℃上升到90年代的5.2℃;年降水总量也呈增加趋势,尤其是冬季和初春增加最多.随着气候变暖,河流年内水文过程发生了很大的变化,主要表现在最大月径流由6月提前到5月,月径流总量增加约15%,4~6月融雪径流量也由占年流量的60%增加到近70%.在多年变化趋势上,气温上升主要发生在冬季,降水也以冬季增加明显,而夏季降水呈下降趋势;水文过程主要表现在5月径流呈增加趋势,而6月径流为下降趋势;夏季径流减少而春季径流增加明显.冬春季积雪增加和气温上升,导致融雪洪水增多且洪峰流量增大,使洪水灾害破坏性加大.近些年来气候变暖引起的年内水文过程变化,已经对河流下游的城市供水和农牧业生产产生了影响.     

粮食产量对气候变化驱动水资源变化的响应

水资源是支撑粮食生产的重要因素之一,气候变化驱动下的水资源变化及对粮食产量的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以汾河流域冬小麦和夏玉米2种主要粮食作物为研究对象,利用线性回归、人工神经网络、支持向量机、随机森林、径向基网络、极限学习机等6种机器学习算法构建粮食产量模拟模型,基于气候弹性系数法分析水资源量对气候变化响应关系,在流域尺度上研究粮食产量对气候变化驱动水资源变化的综合响应。结果表明:①机器学习算法能够较好地模拟汾河流域的冬小麦和夏玉米产量;②降水增加10%导致汾河流域水资源量增加19.4%,气温升高1℃导致水资源量减少4.3%;③当降水减少10%~30%时,冬小麦产量减少6.4%~19.3%,夏玉米产量减少4.0%~15.0%;④当气温升高0.5~3.0℃时,冬小麦产量预计增加1.8%~17.1%,夏玉米产量预计增加1.2%~7.9%;⑤汾河流域冬小麦产量对降水和气温变化的敏感性大于夏玉米。相关成果对于区域水资源管理和农业生产策略制定具有重要的科学意义和实用价值。     

全球气候增暖对甘肃农作物生长影响的研究进展

系统总结了甘肃省科技攻关重大项目“甘肃干旱生态环境对全球气候变暖的响应研究”等3个课题的主要成果和研究进展。在揭示甘肃省现代气候变化基本特征是冬暖夏干的基础上,比较系统地综述了越冬作物（冬小麦、冬油菜）、喜凉作物（春小麦、马铃薯、胡麻）和喜温作物（玉米、棉花、酿酒葡萄）等8种主要农作物的生长发育、适生种植区高度和种植面积、产量和品质等对现代气候变化的响应特征。现代气候变化对甘肃农作物生长的影响非常突出,已对农作物安全生产与农业可持续发展构成了严重威胁。其研究结果为建立现代农业发展模式,旱作农业生产机制,农作物安全生产提供科学的指导意见。     

水资源与塔里木河的生态环境

塔里木河(以下简称塔河)是我国最长的内陆河，从阿克苏河、叶尔羌河与和田河交汇处至台特马湖，全长1224km．塔河冲积平原广阔．西起肖夹克东至台特马湖，北以天山南麓的山前倾斜平原为界，南至塔克拉玛干沙漠北缘．由于塔里木河地处世界典型的极端干旱区，生态环境十分脆弱．     

应用随机方法研究全球气候变暖对东江流域水资源的影响

介绍了全球气候变暖对流域水资源影响研究中流域随机模型的应用.根据IPCC最新公布的2010～2039年和2040～2069年气候变化情景的GCMs模拟结果,计算并讨论了广东东江流域未来相应期内不同保证率径流量可能发生的变化.     

干旱灾害对干旱气候变化的响应

通过分析中国北方50 a来的降水资料,结果表明:干旱气候变化的主要特征表现在20世纪90年代夏季降水量有明显的减少趋势,干旱化趋势主要发生在北方,主要包括河北、山西、山东和西北地区东部.西北地区西部降水有明显增多趋势,西北地区东部降水量持续偏少,干旱连年发生.干旱气候的产生带来了严重的干旱灾害,无论从全国或甘肃省的近50 a来干旱灾害可以看出,90年代的干旱发生最为频繁,干旱灾情最为严重,2000年是干旱最严重的一年.干旱气候变化引发干旱化趋势明显,其影响程度非常严重和深远,应重视和加强干旱气候与干旱灾害的监测预测和防御对策的研究.     

中亚干旱区陆地水资源对气候变化的响应

气候变化对中亚干旱区高山融雪、蒸散发以及径流等水循环过程产生影响,从而引起区域水资源在空间和时间上的重新分配.在归纳总结降水、土壤水、地表水、陆地水储量等不同水体类型在气候变化下改变情况的基础上,综述了中亚干旱区陆地水资源变化对气候变化响应的现状及进展.由于使用的数据和评估方法不同,水资源变化研究结果具有一致性及不确定...     

干旱区植物水分来源的D、18O同位素示踪研究进展

在干旱、半干旱地区,水是生态系统的主要限制因子,对植物水源的研究有助于指导干旱、半干旱地区的生态建设.在水分被根系吸收和从根系向叶片输送的过程中,其δ(D)、δ(18O)值一般不会发生变化.因此,水中天然δ(D)、δ(18O)值的分析为确定植物的水分来源提供了一种有效的途径:只要各潜在水源的稳定同位素组成具有显著差异,就可通过植物体内水的δ(D)、δ(18O)值和各潜在水源δ(D)、δ(18O)值的对比,定量确定植物对这些水源的吸收情况.但是,由于各潜在水源的不确定性和蒸发富集等因素的影响,该技术还存在一些不足.另外,隐性降水是干旱环境下植物的重要水源,但目前尚未开展隐性降水对植物补给作用的定量评价.利用稳定同位素技术定量评价干旱区植物隐性水源将是今后重要的研究方向.     

艾比湖面积变化及对生态环境影响

艾比湖在中更新世为鼎盛期,湖面积曾达3000 km²,贮水量700×10⁸m³,为良好的淡水湖.由于地壳运动和气候的暖干变化,湖面萎缩,到20世纪50年代初湖面积降至1070 km².自20世纪50年代以来,由于大规模的水土开发,灌区人口、灌溉面积和引水量大幅度增加,入湖水量急剧减少.从20世纪50年代至80年末,灌区人口增加了59.3×104人,灌区面积增加了16.43×104km²之多,净耗水量增加了8.13×10⁸m³左右.湖面积一度降至499 km²(1987年),湖水矿化度达100 g·L^-1左右.湖泊的萎缩,导致生态环境的劣变,表现为沙漠化程度加速,浮尘和沙暴天气增加,人畜受害,也导致野生动物的数量减少.20世纪80年代后,由于气候暖湿转型效应,降水和河川径流量有所增加.尤其是大力推广先进节水灌溉技术和退耕还林以及培育生态林等措施,使得入湖水量大幅度增加,特别是2001-2005年的5 a间,年均入湖水量达7.7×10⁸m³,比1989年增加了76%,湖水面积维持在800~950 km²左右.目前生态环境已有所恢复和改观,荒漠植被得到一定程度的修复,沙尘天气明显减少,已有野生动物出没其间.     

中亚干旱区陆地水资源评估方法与挑战

集中回顾中亚干旱区陆地水资源评估手段进展.水资源评估手段主要可分为基于观测数据和水文模型模拟两大类.从数据获取手段来讲,站点实测、遥感、再分析数据是目前中亚水资源评估的主要数据来源.其中,遥感数据又可分为成像遥感数据以及非成像遥感数据(包括雷达高度计、重力卫星数据).由于干旱区站点资料缺乏,遥感与水文模型集成已经成为常...     

干旱地区冻结滞水的形成及其在造林中的应用

为探索干旱地区冰结滞水形成及融化规律,经室内冰融模拟试验结果表明,在冰结势作用下包气带水和空气中水分以液态和气态向冰结滞水层迁移富集,含水率比冰结前增加１１．１％￣１４．７５％,主要富集在０￣２０ｃｍ的深度,形成倒置富水性。在解冻期间由上向下融化,融水以蒸发为主消耗。部分向下运动,可见,冰结滞水是干旱区技术等植物越冬春季繁衍不可缺少的水资源,应用冰结滞水的理论和动态规律。采用科学的技术措施,提高其     

An Overview of Distribution Characteristics and Formation Mechanisms in Global Arid Areas

The ecological environment in arid areas is extremely fragile and especially sensitive to climate response. Continuous research on the climate and its impact mechanism in the arid zones is of great scientific significance for deeper understanding of the cause of climatic formation and better prediction of climate in arid regions. Some research progresses in recent decades both at home and abroad have been overviewed, including the distribution of arid areas, the causes of arid area climatic formation and arid area climate change. Studies have shown that AI index is an effective criterion for dividing arid areas. There are 8 major arid areas in the world; climatic formation in arid areas is the result of multiple factors; there are 6 kinds of influencing factors, such as Hadley Cell, land-air interaction and so on; the unlikely trend between dry and wet is obvious in arid areas, and some regions are facing more severe drought trends such as North Africa and China-Mongolia, while others show a trend of wetting such as the Midwest of the United States. At present, there are still some scientific problems to be solved urgently:The response of various arid regions to global warming is quite different, and climate prediction in these zones is both important and difficult; the uplift of the Qinghai-Tibet Plateau has a tremendous impact on the arid area of China-Mongolia, but the models of this field are not perfect enough; there are no accepted conclusions about the causes of climatic formation in different arid regions and the causes of their different wet and dry trends. At present, it is still impossible to quantitatively distinguish the relative contributions of various influencing factors in the climate evolution of drylands and their response processes.     

我国大陆型山地冰川对气候变化的响应

以乌鲁木齐河源１号冰川、唐古拉山冬克玛底冰川和祁连山“七一”冰川为例,着重探讨青藏高原冰川变化的能量机制．得到了在不同气候变化情景下,冰川平衡线对气候因子波动的响应值,并预测未来气候变化对青藏高原冰川物质平衡过程的影响．文中所选取的３条冰川中,以１号冰川对气候变化的响应最为强烈,而“七一”冰川以其独特的能量交换特征,对气候因子波动的响应相当迟缓,从而在全球山地冰川普遍缩小规模的背景下,该冰川处于相对较为稳定的状态．     

西北地区特色作物对气候变化响应及应对技术的研究进展

总结了白兰瓜、 大樱桃、 酿酒葡萄、 苹果、 桃、 当归、 党参、 黄芪、 甘草、 枸杞等10种特色作物的生长发育、 种植区域、 气象灾害、 生物量、 产量与品质等对现代气候暖干化的响应特征. 结果表明: 气候暖干化使多年生特色作物萌芽或返青提早, 生长发育速度提前加快; 瓜果类作物全生育期缩短, 根类作物全生育期延长; 使种植区的高度提高150 m左右, 向更高纬度扩展, 种植面积迅速扩大. 对旱作农业区的特色作物气候产量下降, 对灌溉农业区的影响较少, 有利于喜温凉特色作物气候产量增加, 对较耐旱的影响较轻, 对不够耐旱受到较大的影响.有利于提高瓜果类作物的品质, 尤其含糖量提高. 提出了建立特色作物种植基地或示范区, 实现农工商产业系列服务, 创建现代农业发展模式和管理新模式适应气候变化; 制定精细化综合农业自然资源区划, 合理调整种植结构; 根据未来气候预测和不同气候年型调整作物种植比例; 加强气象灾害监测、 评估、 预警与防御工作等4个方面的措施应对气候暖干化.