洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

近52年来洞庭湖流域气象干旱的时空分布特征

基于洞庭湖流域84个气象站点1962~2013年的逐日气象资料,利用综合干旱指数(CI)对洞庭湖流域气象干旱的时间和空间特征进行分析。结果表明:在过去52 a,区域性干旱强度较强的时段以夏季、秋季、夏秋和秋冬时节为主;区域干旱强度在春季、夏季、夏秋、冬季呈上升趋势;秋冬时节和年干旱强度变化不明显;春夏时节、夏秋时节、秋冬时节和冬春时节的平均干旱强度比春、夏、秋、冬单个季节的平均干旱强度大。小波分析表明,区域干旱强度的周期以10a为主周期,5 a和22 a为次周期。近52 a来,历年干旱站次比主要集中于10%~30%之间,多表现为区域性干旱,以夏季和秋季的干旱范围较大;干旱频率高发时期主要为夏季、夏秋时节和秋季。干旱频率高发地主要以流域的南部山地和北部的洞庭湖平原为主,西北部的山地发生干旱相对较少,衡邵盆地随季节变化干旱频率易发生高低值转换。     

基于卫星降水的鄱阳湖流域旱涝分析及其可靠性检验

基于热带测雨卫星(TRMM)３B４２降水数据,通过Z 指数方法对鄱阳湖流域１９９８年１月~２０１０年１２月
旱涝的时空分布进行分析,并利用流域内１５个雨量站观测降雨数据同样采用Z 指数方法分析流域旱涝变化,与
TRMM 结果进行对比,检验其精度和可靠性.结果显示:TRMM 降水与地面雨量站观测降雨具有较高的一致性,
能正确反映流域的降水情况;其计算的Z指数在１９９８~２０１０年以０为中心呈锯齿状增大减小交替变化,所反映的
洪涝事件主要发生在４~６月,占全年的６０％左右,而干旱主要发生在９月~翌年１月份,其与鄱阳湖流域降水的
年内分布特征是一致的;同时,基于TRMM 降水反映的流域旱涝等级与降雨量的空间分布基本一致,TRMM 降水
能够用于流域旱涝的空间分布监测.     

洞庭湖流域氮磷污染风险评价与时空分布特征

洞庭湖农业面源污染日益严重,深入了解洞庭湖流域氮磷污染的时空分布特征,是促进洞庭湖流域面源污染治理需解决的科学问题。运用改进输出系数模型、等标污染负荷法对洞庭湖流域25个县(市、区)的TN、TP污染物负荷量进行计算,借助GIS软件绘制TN、TP污染负荷空间分布图,分析流域TN、TP污染负荷量的时空变化特征。结果表明：(1)从空间尺度上看,TN、TP污染负荷量在空间排放上呈现明显的地域差异特征,安化县、桃源县、石门县、平江县、桃江县等县区是洞庭湖流域农业面源污染的重点防治区域,污染负荷较高的区域集中分布在流域的上游。(2)从时间尺度上看,2010、2015、2019年TN污染负荷量分别为11.95、10.90、6.95万t/a, TP污染负荷量分别为7.60、7.00、4.21万t/a,洞庭湖流域TN、TP污染物负荷量呈现明显减少趋势,TN污染负荷量始终大于TP污染负荷量。(3)从畜禽养殖、土地利用和居民生活3个方面来看,TN、TP污染负荷量也呈现出递减规律。(4)运用聚类分析方法将流域分为复合污染型、畜禽养殖污染型、土地利用污染型、居民生活污染型4种类型。最后,为推进洞庭湖流域氮磷污染...     

1998年长江大洪水与大气环流和海温异常分析

概述了引起１９９８年长江大洪水的雨情,从天气气候角度分析了１９９８年长江流域降水异常偏多的原因。指出了最直接的原因是副高移动的反常,特别７月１５日以后副高突然南撤南海季风爆发晚,南亚和东亚季风强度偏弱、夏季赤道辐合带偏弱热带地区台风生成少、生成时间晚,     

近20年四川盆地大暴雨发生的大尺度环流背景

利用1981～2000年四川盆地逐日降雨量资料和ECMWF逐日再分析资料,研究了近20年四川盆地的大暴雨过程.结果表明:四川盆地暴雨按地域可以分为3种类型,即盆西型、盆东型和全盆移动型,近20年里,盆西型暴雨最多,盆东型暴雨最少;四川盆地各种类暴雨发生的大尺度环流背景之间存在明显的差异,不同大尺度环流背景下,东亚主要环流系统之间的配置使得四川盆地的水汽源地和水汽辐合中心明显不同,而水汽辐合中心与暴雨中心相对应,这就决定了各类暴雨的发生地点不同;80年代前后东亚气候系统的年代际变化使东亚主要大尺度环流发生了明显的改变,这种环流的改变使近20年的环流特征更有利于四川盆地西部暴雨的发生.     

鄱阳湖流域叶面积指数时空变化特征及其与气候因子的关系

利用1982~2001年NOAA/AVHRR NDVI数据,根据简单生物模型SiB2的方法计算鄱阳湖流域叶面积指数LAI,分析不同植被类型LAI年内和年际变化及其与降水、气温的关系。结果显示：在年内,LAI从1月开始减小,至3月降到最小,之后开始迅速增大,7月达到最大值,然后又开始减小;各植被覆盖类型LAI与前3月降水和前1月平均气温相关性较强,并且全部通过95％的显著性检验。在年际上,各植被覆盖类型LAI在20 a间无明显整体增大或减小趋势,但每隔2~3 a呈锯齿状增大减小交替变化,其中常绿针叶林LAI变幅较大,在23~35之间,而林地草原LAI变化较平缓,在05~09之间;植被LAI年际变化受流域内5~7月降水年际变化的影响较大。在空间上,植被LAI在春、冬季整体较小,空间分布差异也较小,仅在流域边缘山区林地覆盖区稍大,其余大片区域LAI值很低,且分布比较均一;夏、秋季LAI较大,空间分布差异也较大,其空间分布主要与流域内土地覆盖类型有关     

基于MODIS-EVI和CI的洞庭湖流域植被指数对气象干旱的响应

基于洞庭湖流域2000~2012年98个气象站点的综合气象干旱指数（CI）和MODIS增强型植被指数（EVI）数据,对研究时段内生长季干旱强度和EVI时空变化特征,典型春、夏、秋季干旱年月和湿润年月干旱强度和EVI的空间分布及相关性进行分析,旨在研究EVI指数能否反映大范围气象干旱事件,探讨该指数作为流域干湿状况度量标准的潜力。结果表明：（1）在年际变化上,EVI在2001、2005、2009年出现低谷值,与其对应年份的干旱强度出现高峰值;在季节变化上,干旱强度的高值段主要集中在夏秋季,低值段主要集中在冬春季;夏季EVI值最大,冬季EVI值最小;（2）去除年际变化和季节性影响的生长季干旱强度、EVI和森林覆盖率年际波动变化明显,并且干旱强度高峰值的年份对应EVI和森林覆盖率出现低值的年份;（3）典型干旱年月干旱强度高值区的空间分布与EVI距平低值区的空间分布存在高度一致性,其中夏、秋季干旱年月的干旱强度和EVI的相关系数分别通过了0.01、0.1的显著性水平检验;（4）除部分地区外,典型春夏秋季湿润年月的干旱强度空间分布与EVI距平的空间分布对应较差,两者的相关系数未通过显著性检验。上述结果表明,在典型干旱年月,流域植被的生长状况能够响应大范围的区域气象干旱情况。     

基于TES数据的亚洲大气水汽中δD空间分布特征研究

基于TES反演的大气水汽及水汽中HDO数据,对亚洲大气水汽中δD在垂直和等压面上的分布特征进行了分析。在垂直方向上：多年平均显示δD值在对流层由低空向高空逐渐降低,最小值出现在80~100 hPa的对流层顶,进入平流层后则随高度升高而增加;约从500 hPa至对流层顶,等值线非常平直;在500 hPa以下的对流层中低层,等值线则存在着波动。在等压面上：δD值的多年平均纬向分布明显,表现出随纬度增加而减小;在低纬地区的同纬度,δD值由海洋向大陆递减。δD的季节差异则显示在中纬度地区的亚洲大陆,ΔδD为正值且自西向东正值的分布范围、大小均逐渐减小;在低纬和高纬地区,ΔδD值则均为负值;在同纬度地区,海洋上的ΔδD明显小于陆地。另外,发现平流层的等压面上,δD的多年平均、季节差异均表现出与对流层相反分布的特点     

基于水声学的东洞庭湖鱼类资源时空分布与资源量评估

东洞庭湖是洞庭湖最大湖泊群,是我国重要湿地自然保护区之一,具有重要的生态价值。为了解禁渔初期东洞庭湖鱼类资源现状,于2021年5月和8月采用回声探测仪(EY60,200 khz)对湖南省东洞庭湖鱼类资源进行了昼夜全覆盖水声学探测。结果显示,在日尺度上,5月和8月夜晚的鱼类密度均大于白天,8月份昼夜密度差异显著(F=4.498,P<0.05),5月和8月的昼夜目标强度差异均不明显(P>0.05);在季节尺度上,5月鱼类平均密度显著大于8月(P<0.05);鱼类目标强差异不显著(P>0.05)。空间尺度上,鱼类密度水平分布不均,5月鱼类主要分布于东北湖区和东部湖区,8月鱼类主要分布于东部湖区和鹿角;垂直分布上5月份鱼类主要分布于水体中上层,8月份主要分布于水体中下层。应用资源密度体积法估算8月东洞庭湖昼夜鱼类资源量约为7.69×10⁸尾和1.78×10⁹尾,与历史数据相比出现了成倍增长。首次研究了禁渔初期东洞庭湖鱼类的时空分布特征,东洞庭湖的鱼类资源量的增长将为禁渔后东洞庭湖渔业资源的保护与合理利用提供数据基础。     

洞庭湖流域近58年季节性干旱时空分布及大气环流分析

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析数据以及Z指数,对洞庭湖流域近58年来季节性干旱的时空变化和不同干旱范围等级的大气环流形势进行分析,以加强对季节性干旱的认识。结果表明:近58年洞庭湖流域Z指数存在显著的年际和年代际变化特征,表现为20世纪60年代偏旱,70与80年代干旱呈现出显著的年际旱涝转换,90年代较湿润,进入21世纪出现年代际旱涝转换。春、夏和冬季干旱多发生在1990年之前,且流域的季节性干旱在不同的年代际存在不同的空间分布特征。流域各站点多年平均干旱频率基本在10%～30%之间。从同期大气环流形势来看,EU型遥相关波列对流域各季节干旱均有重要影响,EAP型与Silk Road型遥相关在夏、秋季节对副高强度与位置有重要影响。干旱事件在春、冬季主要受制于北方冷空气的强弱,夏(秋)季在副热带高压偏弱(强)偏北时易发生较大面积干旱。     

鄱阳湖流域1960～2018年极端气温变化及其与大气环流的关系

为进一步揭示鄱阳湖流域极端气温事件变化及其影响因素,基于鄱阳湖流域24个气象站点连续59年观测资料,选取8个极端气温指数,分析鄱阳湖流域极端气温动态变化,并探讨了大气环流与极端气温变化的联系.结果表明:(1)鄱阳湖流域极端气温暖指数(暖昼天数、暖夜天数和夏日天数)及极值指数(日最低气温最小值和日最高气温最大值)均呈增加趋势;冷指数(冷昼天数、冷夜天数和霜冻天数)均呈逐渐减少趋势.(2)从空间分布来看,极端气温空间变化趋势与年际变化一致,极端气温暖指数和极值指数呈增加趋势,冷指数均呈减少趋势,但在不同地区变化趋势存在差异.流域各站点霜冻天数和冷昼天数均呈显著下降趋势,但在赣北地区下降趋势最显著.大部分站点(23/24)暖夜天数、夏日天数和日最低气温最小值均呈显著增加趋势;(3)鄱阳湖流域极端气温指数的变化与大气环流的变化存在相关性,其中西太平洋副高强度指数、夏季东亚季风指数、亚洲区极涡强度指数和北极涛动指数对极端气温事件影响显著.研究结果可为极端气候风险评估、灾害预警提供参考.     

东洞庭湖水面面积变化监测及其与水位的关系

开展东洞庭湖水面面积长时间变化监测研究对于湖区洪涝旱灾监测、灾害评估等具有重要意义。采用2000~2017年的经过辐射一致性校正的Landsat Collection 1遥感数据集,在ENVI遥感数据处理平台下采用4种常见的水体提取方法（单波段阈值、多波段谱间关系、水体指数、支持向量机）开展了水面面积遥感提取方法比较及东洞庭湖区长时间序列水面面积提取,以此数据为基础开展了东洞庭湖区近18年来湖区水面面积年内和年际变化研究,并探讨了水面面积与城陵矶水文站水位之间的相关关系。结果显示：Landsat Collection 1遥感数据集具有较高的空间和时间分辨率,可以满足东洞庭区长时间序列水面面积提取,且水面面积提取精度较好;采用支持向量机方法提取的湖区多年水面面积平均值为569.9 km2,丰水期水面范围波动较大,而枯水期变化较小;湖区水面面积变化与城陵矶水位变化存在紧密相关关系,不管线性模型还是多项式模型均能准确地描述两者变化关系,受湖区地形分布特征影响,水面面积与水位之间的关系在丰水期较紧密,而枯水期两者之间的相关关系明显降低。     

四川盆地夏季一次特大暴雨水汽特征

利用四川省5001站气象资料、全球同化系统(GDAS)资料,NCEP再分析资料,基于拉格朗日混合单粒子轨道模型(HYSPLIT4),分析了2020年8月14～17日四川盆地西部特大暴雨的水汽输送情况.结果 表明:2020年8月14～17日四川盆地特大暴雨存在明显日变化,夜间降水显著,共出现4次峰值.特大暴雨初期水汽主要来自于孟加拉湾,随着降水过程的持续,阿拉伯海东部、孟加拉湾南部及泰国湾的水汽源源不断地向盆地西部输送.定量分析不同水汽源地的贡献可知孟加拉湾的水汽占主导地位,阿拉伯海次之,泰国湾的水汽贡献最低.     

异龙湖沉水植物分布格局与水环境因子相关性研究

异龙湖为中国云南九大高原湖泊之一,是处于草型向藻型湖泊转化节点上的典型高原湖泊,因历史原因,异龙湖东西湖区水环境条件差异较大,可较好的代表云南高原草型及藻型湖泊类型,因此研究异龙湖的沉水植物时空分布与水环境因子关系,对于我国高原湖泊的保护具有重要意义,且自1980年以来异龙湖沉水植物相关研究成果较少,因此,本研究在异龙湖开展为期一周年的水环境因子及沉水植物调查,对沉水植物分布格局及其与水环境因子之间相互关系进行了研究,以期为异龙湖的沉水植物研究留下珍贵的历史资料,并探索异龙湖沉水植物分布格局及其影响因子,为沉水植物恢复提供数据及技术支撑.结果表明:东西湖区沉水植物的群落结构具有显著差异,西湖区小茨藻(Najas minor All.)、狸藻(Utricularia vulgaris L)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)等为优势种,东湖区篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L)、狐尾藻(Myriophyllum verticilla-tum L)为优势种,且西湖区沉水植物的生物量及物种丰度显著高于东湖区.通过相关性分析看出水深、透明度、溶解氧是影响异龙湖沉水植物分布的主要环境因子,总氮、总磷、氨氮及pH是次要影响因子,异龙湖在现状条件下恢复沉水植物应针对不同湖区恢复采用不同的恢复策略,选择不同的沉水植物种类开展恢复工作.     

长江中游平原湖区人工林枯落物和表层土壤持水特性

研究长江流域平原湖区人工林的水源涵养功能,对长江两岸造林绿化和生态修复具有重要指导意义.通过野外调查,采用室内浸泡法,分析比较了7种不同林分类型枯落物层和土壤表层的水源涵养能力.结果表明:(1)枯落物半分解层蓄积量大于未分解层,未分解层蓄积量以池杉林(Taxodium ascendens)最大,半分解层蓄积量以苏柳林(Salix jiangsuensis)最大.池杉林的总蓄积量最大,为3.90 t/hm2;(2)未分解层最大持水率大于半分解层,其值分别为263.63％～530.86％和209.17％～277.91％.未分解层和半分解层的最大持水量为0.95～4.48和4.15～6.02t/hm2,分别以池杉林和苏柳林最大;(3)未分解层有效拦蓄量为0.44～3.11 t/hm2,半分解层为0.75～3.82 t/hm2,分别以池杉林和二球悬铃木林(Platanus acerifolia)最高.总最大持水量和总有效拦蓄量均以池杉林最大,分别为9.61和5.64t/hm2;(4)枯落物持水量随浸水时间的延长表现为先显著增加后减缓,最后达到饱和,两者之间呈对数函数关系.枯落物吸水速率随浸水时间的延长表现为前期吸水速率较大,后急剧变小,最后趋近于0,两者之间呈幂函数关系;(5)表层土壤最大持水量和有效持水量最大的均为苏柳林,分别为1 116.27和213.27t/hm2.枯落物层以池杉林水源涵养能力较好,土壤表层以苏柳林水源涵养能力较好.总体来看,以苏柳林的综合水源涵养能力较好.     

白马湖水污染特征及其成因分析

为揭示白马湖水污染特征及其成因,在历史监测数据收集的基础上,于2016年11月初对白马湖25个采样点的水质指标进行了分析。结果表明:近年来白马湖水质波动较大,2010~2014年期间,白马湖水体水质总体处于Ⅳ类;2015年好转为Ⅲ类;2016年又下降为Ⅴ类。白马湖水体富营养化综合指数(TLIc)呈显著增加趋势,由最初的轻度富营养化水平演变到目前的中度富营养化水平(TLIc:66.66)。采样期间,白马湖水体主要以氮污染物为主,其次是磷污染物和耗氧污染物。湖泊水体污染程度依次为:北部湖区东部和中部湖区南部湖区。湖水中总氮(TN)约83%以溶解性总氮(TDN)的形式存在,氨氮(NH+4-N)占TDN的65%,其次是NO3--N(25%);总磷(P)约60%以溶解性总磷(TDP)的形式存在,正磷酸盐(PO3-4-P)占TDP的55%左右。北部湖区TDN/TDP比值最高(50.51±19.16)(p0.05),P是北部湖区藻类生长的限制因子;中部、东部和南部湖区TDN/TDP比值均已适应藻类生长。陆域外源污染源输入是引起白马湖水质空间异质性和水质下降的主要因素,湖内水生植被消亡和水产养殖污染引起的生态功能退化也是造成白马湖水质下降的一个原因。研究可为当下白马湖水质演化研究及水环境治理提供新的理论基础。