基于GPM的新疆降水聚集区域提取及特征分析

气候暖湿化背景下，降水聚集特征与旱涝事件密切相关。基于2001-2020年逐日全球降水测量数据，根据空间热点分析方法提取新疆降水聚集区域，利用信息熵和相关系数分析了聚集区域降水集中度和地表特征。结果表明：新疆降水高值聚集区域占21.45%,降水量在130mm以上，主要分布在新疆西北部，低值聚集区域占27.97%,降水量在72mm以下，主要分布在塔里木盆地西南部、吐鲁番盆地和昆仑山中部山区；聚集区域降水量年内呈单峰变化，除显著冷点区域年降水量呈弱下降趋势外，其他区域年降水量呈增加趋势；聚集区域降水集中度呈现从西北向东南呈现出“低-高-低”的空间分布格局，且高值聚集区域降水集中度高于低值聚集区域，与降水量具有较高的相关性；低值聚集区域荒地面积占比最大，高值聚集区域草原和农田面积较大；高值聚集区域海拔、地表粗糙度和地面起伏度与降水量呈正相关，低值聚集区域呈负相关，且聚集性越显著，相关性越大。研究结果可以为防灾减灾、水资源的综合利用提供科学参考。     

内蒙古作物生长季降水资源空间分布及月尺度旱情特征分析

研究内蒙古地区生长季内降水资源和旱情分布特征,对于该区合理布局农牧业、充分利用水资源以实现粮牧稳产具有重要的科学意义。文中利用内蒙古自治区46个气象站点1961-2010年逐日气温、降水量数据,分析了内蒙古地区5~9月降水资源时空分布规律,并基于干旱指数(K)从月尺度上研究了旱情分布特征。研究表明:1)内蒙古地区生长季降水资源不足且空间分布不均匀,降水量(平均为255.0mm)自西向东递增。近50年降水有减少的趋势,降水变率为25.3%,与降水量成反比。2)生长季重旱以上的区域面积占自治区面积的37.5%。5月份旱情最严重,基本为"十年十旱"。3)内蒙古地区旱情等级呈经向分布特点,西部地区干旱程度重于东部地区。     

松嫩平原近50年来生长季降水资源特征分析

松嫩平原是东北三大平原之一,是国家最为重要的商品粮豆基地。文章选择松嫩平原地区45个气象站自建站以来5~9月份月降水资料,将5~9月作为生长季。分析了松嫩平原地区降水的时间序列特征,并利用Mann-Kendall趋势检验法和R/S分析法,研究了松嫩平原地区降水资源的趋势性特征和持续性特征。结果表明,整个松嫩平原地区生长季降水量呈现出减少趋势,减少量为0.88mm/a。降水资源的变化趋势与过去51年的变化趋势一致,即将来降水资源仍然表现为减少趋势。     

内蒙古黄土高原区降水规律与集雨利用潜力分析

在黄土高原干旱少雨,地下水埋深较深的地区,通过建立水窖集雨供人畜饮用和作物补充灌溉具有重要意义。本研究利用沙圪堵镇的准格尔旗气象站1959—2000年气象资料,进行降水规律分析。结果表明,位于内蒙古黄土高原区的准格尔旗年均降水量为392.1mm,最大年降水量为635.5mm,最小降水量仅为142.5mm。年降水量在500mm以上的保证率为19%,接近五年一遇,年降水量400mm以上的保证率为44%,可基本上满足短季耐旱作物的生长之需;降水量在300mm之下的频率为21%,不能满足作物生长对水分的需求。有1/3的年份年降水量300—400mm之间,作物生长所需水分亏缺的部分,需要适当补灌。由于4—5月作物播种和苗期降水量少,存在生长障碍,如能在前一年集雨次年春天补充灌溉将有利于全苗和增产。对于10mm以上的降水,保证率80%以上的降水量仅为135mm,保证率60%的降水量为200mm。中雨雨量为达到300mm的保证率只有30%。对于大雨过程,总降水量200mm只有15%的可能性,100mm以上的保证率为60%。如果降水10mm以上才能集到雨水,100m2的集雨面,只有60%的年份产水量大于20方。不同集雨面的集流效益不同,在建立集雨水窖时,要根据水窖体积和集雨面材料的集流效率,合理确定集雨面,保证80%以上的年份达到满意的集雨效果。另外,根据降水规律可利用自然地面进行田间集雨,利用土壤库容保存降水供作物生产之用。     

梭梭固沙林水分平衡研究──Ⅰ．梭梭柴秋灌固沙林的水分状况

对梭梭秋灌人工林和荒漠林进行了林地土壤水分状况和林木生长状况的研究。结果表明，林地的土壤含水量和蒸散量与冬季降水量相关，林木生长状况与土壤水分状况相关。人工林的土壤水分状况和林木生长状况虽不如荒漠林，属生长一般类型，但水分供需平衡，在仅靠降水抚育的条件下，２．５×３ｍ株行距，１３３３株／ｈａ的密度不会因水分平衡问题出现人工林衰亡的恶果。     

黄土高原近50年降水量时空变化特征分析

为了揭示黄土高原近年来降水量的时间变化和空间分布特征,以黄土高原区域及周边72个气象基准站1961—2012年52 a逐日降水资料为基础,通过泰森多边形法将各雨量站的降水量展布到整个区域,采用M-K趋势检验法分析年降水的年际、年内时空变化特征。结果显示:(1)黄土高原年降水量时间变化呈缓慢下降趋势,UFK曲线小于0且没有超出置信线。空间上整体呈下降趋势,出现阳泉、榆社站两个显著减少中心,β值分别为-3.3 mm·10a-1和-2.1 mm·10a-1。(2)黄土高原春季多年平均降水量整体呈不明显下降趋势,1961—1963年与1966—1987年降水量呈减少趋势,1963—1966年与1987—2012年呈增加趋势。空间上西部、北部地区大部分呈增加趋势,五台山增加幅度最大,β值为2 mm·10a-1。(3)夏季多年平均降水量呈明显下降趋势,2008年左右为突变点,2008年以后降水量下降显著。空间上整体呈下降趋势,较明显的减少中心有环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值分别为-0.9、-0.9、-0.8、-0.8 mm·10a-1和-0.8 mm·10a-1。(4)秋季多年平均降水下降趋势显著,空间变化与夏季类似,减少中心依然是环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值均为-0.8 mm·10a-1。(5)冬季多年平均降水量整体呈明显上升趋势,空间上降水变化呈缓慢上升趋势,最大上升中心华山,β值仅为0.95 mm·10a-1。     

宁夏六盘山水源区华山松次生林的生长季水量平衡与产流特征

为揭示典型森林生态系统对水文过程和产流功能的调控机制,文中在宁夏六盘山区,选择了华山松次生林样地,观测了2011年生长季(5月24日至10月20日)的水文过程,分析了水量平衡与产流特征。结果表明:2011生长季总降水量为724.3mm;华山松林分冠层截留量(率)为102.3mm(14.13%);林下降水量(率)为622.0mm(85.87%);枯落物层渗漏水量(率)为424.3mm(58.59%);0-30cm土层渗漏水量(率)为275.9mm(38.09%)。华山松林的生长季总蒸散为477.1mm,各蒸散分量(mm)对总蒸散的贡献表现为林木蒸腾(222.9)>林下蒸散(151.9)>植被截持(102.3)。水量平衡计算表明,该年生长季降水量可充分满足华山松林蒸散耗水需要,林地产水量(0-30cm土层的净流出量)为252.7mm。     

内蒙古中部地区近40年来降水时空变化

内蒙古中部呼和浩特市、包头市、乌兰察布市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市和乌海市是半干旱区向干旱区的生态地理过渡地带。利用该区45个气象站点1961-2003年逐日降水数据,借助小波分析、地统计学分析研究了该区43年来降水量的时空变化特征。结果表明:研究区降水量年际波动大,总体呈现略微增加的趋势;降水量变化的周期性比较明显,存在3～4年、6～7年和14～15年尺度的周期。降水年内分配呈现单峰型模式。在空间上,多年平均降水量呈现由东南向西北逐渐递减的趋势,年降水变化的趋势和波动性区域差异显著。另外发现,作为重要地理分界线的200mm等降水量线空间分布在43年中处于波动之中,对草原和荒漠生态系统产生了直接影响。对该区降水时空变化的探讨,有助于理解水资源的时空分异,同时为全球变化的区域响应提供科学依据。     

黄土高塬沟壑区砚瓦川流域近60年降水时空变化特征

采用气候趋势倾向率、小波变换、Mann-Kendall突变检验等方法,对黄土高原砚瓦川流域1951-2009年近60年的降水进行时空特征分析。结果表明：从时间过程上看,该流域春、秋季降水量明显趋于减少,而夏、冬季则稍有增加,年降水量在波动中呈下降趋势;年降水量最显著的振荡周期为32年,经历高-低-高3个循环交替,夏、秋季的周期变化对年降水量的影响较大;该流域50年一遇的年降水量和最大日降水量分别是815．3 mm和111．5 mm;降水年内分布主要集中在6-9月,占全年的68％。年降水量没有明显的突变现象,但在50年代有两次降水转折,80年代后期以来出现七次降水转折。从空间分布上看,流域年降水呈西高、东低的态势,其中东北部年降水量近60年来下降幅度较大,西部年降水量下降幅度较小。     

基于FY-4A QPE的中亚五国降水时空分布特征北大核心CSCD

FY-4A定量降水估计产品(Quantitative PrecipitationEstimation,QPE)为深入研究中亚五国降水的时空分布特征提供了数据源。本文首先采用全球降水观测(Global PrecipitationMeasurement,GPM)多星集成降水终级产品IMERG-F(Integrated Multi-satellite RetrievalsforGPM Final run)评估FY-4A QPE,然后利用FY-4A QPE分析中亚五国的降水特点及时空分布特征,结果表明:(1)FY-4A QPE能够精细地反映中亚五国降水的空间分布差异,降水估计结果比较合理且与IMERG-F的时序变化具有较好的一致性。(2)中亚五国年平均降水量的空间分布差异大,且与海拔高度有关,高海拔地区的年平均降水量超过500 mm,但面积占比不足10%;低海拔地区的年平均降水量不足350 mm,但面积占比却超过90%。(3)中亚五国降水的空间分布有明显的季节性,夏季降水范围最广,平均降水量超过50 mm;秋季平均降水量最小,绝大部分地区平均降水量不足40 mm。吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦四季降水相对充足,部分区域季节平均降水量超过480 mm;哈萨克斯坦中西部、乌兹别克斯坦中西部和土库曼斯坦北部季节平均降水量不足40 mm。(4)根据月平均降水量超过40 mm区域的聚集度,中亚五国月平均降水的空间分布可以大致分为点状离散分布型、干旱型、半干半湿型和三明治型四种分布形态。(5)中亚五国夏季降水多发区的逐小时平均降水量具有“准三小时”周期性日变化特征,午后至前半夜是降水多发时段之一,降水类型以小雨为主,其次是少量的中雨。     

陕北黄土高原降水的变化趋势分析

利用1951-2001年陕北黄土高原24个测站的降水资料,采用累计距平、线性趋势估计及Mann-Kendall检验等方法,分析了陕北黄土高原降水时空变化特征.结果表明:陕北黄土高原地区年平均降水南多北少,近51年来降水总体上呈减少趋势.北部长城沿线降水减少,中部(延安以北)与南部(延安以南)降水略有减少,府谷和横山、子长、延长一带降水减少最显著.3个区域降水量的年内分配过程差异较大,中部的春季、北部的夏季及南部的冬季降水减少,其它区域及季节降水变化基本平稳,增减幅度不大.     

黄土高原路面雨水的农业资源化利用技术

通过对黄土高原水资源现状分析,提出了采用消能淤泥坑,通过直接、间接将路面雨水引入农田"土壤水库"或时空可调节的自压式集流水窖等贮水设备中,并采用一定的耕作农艺措施将路面雨水利用到农田中的方法和技术.多年的甘肃定西试验和实践表明,使用这种技术不仅提高了天然降水的利用效率,而且简单易行,是黄土高原地区农业雨水资源利用的一个有效途径,同时该技术具有防止水土流失和改善旱区农业生态环境的效应.     

Changes in terrestrial surface dry and wet conditions on the Loess Plateau(China) during the last half century

This paper,using a revised Penman-Monteith model,computed the terrestrial surface humidity index of the Loess Plateau(China) based on climatic factors of monthly mean temperature,maximum temperature,minimum temperature,relative humidity,precipitation,wind speed and sunshine duration observed on the plateau from 1961 to 2008.The temporal-spatial distribution,anomaly distribution and sub-regional temporal variations of the terrestrial surface dry and wet conditions were analyzed as well.The results showed a decreasing trend in the annual average surface humidity from the southeast to the northwest in the research area.Over the period of 1961-2008,an aridification tendency appeared sharply in the central interior region of the Loess Plateau,and less sharply in the middle part of the region.The border region showed the weakest tendency of aridification.It is clear that aridification diffused in all directions from the interior region.The spatial anomaly distribution of the terrestrial surface dry and wet conditions on the Loess Plateau can be divided into three key areas:the southern,western and eastern regions.The terrestrial annual humidity index displayed a significantly descending trend and showed remarkable abrupt changes from wet to dry in the years 1967,1977 and 1979.In the above mentioned three key areas for dry and wet conditions,the terrestrial annual humidity index exhibited a fluctuation period of 3-4 years,while in the southern region,a fluctuation period of 7-8 years existed at the same time.     

气候暖干化背景下黄土高原旱涝时空演变特征

选取58个国家气象基准站1960-2010年逐年降水资料,采用Kriging插值、Mann-Kendall检测及Morlet小波分析等方法,对该区降水及旱涝时空特征进行分析。结果表明：黄土高原暖干化趋势明显,气温、降水突变年份分别在1995年、1990年左右。旱涝等级呈上升趋势,尤以半湿润区最为明显。干旱区发生旱、涝频率最高,涝情略微严重,但干旱更易发生,大旱频次高值中心分散分布,洪涝发生频率西部低、中部高。该区旱涝情势存在多尺度的周期变化,25~30 a的振荡最强,推测涝期即将结束,旱期将要开始。研究成果可为黄土高原旱涝灾害防御提供参考。     

黄土高原半干旱区集水农业的气候学初探──以甘肃黄土高原半干旱区为例

水分不足是限制黄土高原半干旱区旱地农田生产力的主要因素。通过对甘肃黄土高原半干旱区自然降水和土壤水分等农业气候因子的动态分析，发现５、６月间降水低谷与７—９月丰水季交替重复出现是本区正常的天气现象。这一降水低谷引起土壤水分低值槽现象，造成夏粮作物的“卡脖旱”，严重影响产量。在该区发展集水农业，雨季蓄集雨水，于次年５、６月间干旱季节进行补偿性灌溉，既可充分利用雨季雨水，又可消除土壤水分低值槽现象，达到增产目的。因此，从气候学角度讲，在黄土高原半干旱区实行集水农业是必要而可行的。     

2001-2011年青藏高原东北边坡地带云水资源分析

利用青藏高原东北边坡地带(32°～37° N,99°～104° E)22个地面气象站2001年6月至2011年5月每日8次地面观测资料,以及2001-2011年NCAR/NCEP月平均再分析资料,通过统计分析和NOAA HYSPLIT_4（混合单粒子拉格朗日积分）水汽轨迹模型,主要分析了青藏高原东北部边坡地带近10 a云量、云状的发展特征及其与水汽的关系。结果表明：① 近10 a,高原东北边坡地带多年平均总云量与低云量的变化具有较好的一致性;全年云量春夏季增加尤为明显。② 全年发生雨雪天气时,卷云出现概率最高,其次为高层云,积云最低;高原东北边坡地带对流云出现概率明显比非对流云出现的概率高。③ 水汽是决定高原降水分布和对流云变化的主要依据之一,水汽主要来源于700 hPa,且水汽通量可以较好地反映低云量的多寡。      

黄土高原的植被演替研究现状及发展趋势

从地质、历史时期黄土高原植被演替研究和现存植被的群落演替及群落结构特征 演化研究两方面论述了黄土高原的植被演替研究现状及发展趋势,认为黄土高原植被演替研 究对黄土高原的生态建设尤其是退耕还林还草工程建设具有重要意义,建议基于黄土高原的 植被演替规律进行仿自然植被林草建设。     

黄土高原气候暖干化趋势及适应对策

黄土高原气象观测资料显示,在全球增温背景下,该地区气候暖干化趋势愈来愈明显,且冬季增温趋势明显高于夏季.除6月份降水量具有明显增加的趋势外,其他月份降水量基本上是减少的趋势,尤以7～9月份减少幅度最大.相对湿度在4月份降低幅度最大,此时正值该地区春旱发生季节,给农业生产和社会可持续发展带来影响.以缺水为核心的生态和社会经济矛盾日趋尖锐,提出应该围绕"水"加强管理和立法监督工作;充分利用节水保水技术;加强气候变化规律和预测能力研究.     

Seasonal dynamics of soil water content in the typical vegetation and its response to precipitation in a semi-arid area of Chinese Loess Plateau

Soil water content is a key limiting factor for vegetation growth in the semi-arid area of Chinese Loess Plateau and precipitation is the main source of soil water content in this area. To further understand the impact of vegetation types and environmental factors such as precipitation on soil water content, we continuously monitored the seasonal dynamics in soil water content in four plots (natural grassland, Caragana korshinskii, Armeniaca sibirica and Pinus tabulaeformis) in Chinese Loess Plateau. The results show that the amplitude of soil water content fluctuation decreases with an increase in soil depth, showing obvious seasonal variations. Soil water content of artificial vegetation was found to be significantly lower than that of natural grassland, and most precipitation events have difficulty replenishing soil water content below a depth of 40 cm. Spring and autumn are the key seasons for replenishment of soil water by precipitation. Changes in soil water content are affected by precipitation, vegetation types, soil evaporation and other factors. The interception effect of vegetation on precipitation and the demand for water consumption by transpiration are the key factors affecting the efficiency of soil water replenishment by precipitation in this area. Due to artificial vegetation plantation in this area, soil will face a water deficit crisis in the future.     

人类活动对湟水流域生态环境的影响

湟水流域属青藏高原同黄土高原的过渡带，是青海省经济、文化最发达的地区，也是近代青藏高原受人为经济活动影响最强烈的地区之一。由于流域的社会经济活动急剧发展，人口剧增，人类活动不断加强和扩大，使这里脆弱的生态环境发生了重大变化，表现为：现代工业的产生，工业污染日趋严重；湟水径流量逐年减少；工业用水比重逐渐增大；水上流失严重；区域小气候环境恶性化；灌区灌排不平衡，地下水位上升；生物种群和数量急剧减少；人口与资源的矛盾日趋尖锐。湟水流域的环境问题提醒我们，在我国生态环境脆弱的西部高原地区，必须高度重视资源和环境的保护，做到人口、经济、资源、环境的协调发展。