干旱演变驱动机制理论框架及其关键问题

干旱演变驱动机制是科学认识干旱问题和制定有效防旱抗旱政策的理论基础。针对气象干旱、水文干旱和农业干旱3种干旱类型,分别分析了其形成过程,并阐述了其之间的关系;采用"驱动力-压力-状态-响应"模式构建了干旱演变驱动机制总体研究框架,并探讨了干旱演变驱动力系统构成、干旱演变驱动机制、变化环境下干旱演变规律及其响应等关键科学问题。     

基于条件分布模型的气象水文干旱传递分析

气象干旱发展到一定程度可以传递为水文干旱。以潘家口水库流域1961—2010年逐月平均降水数据和潘家口水库的入库径流序列为基础数据,分别计算了1、3、6、12个月时间尺度的标准化降水指数（SPI）和标准化径流指数（SRI）,以表征研究区域的气象干旱和水文干旱。基于条件分布模型,分析了不同时间尺度的气象干旱传递到未来的不同等级和不同的预测期（或滞后期）的水文干旱的概率。结果表明,当SPI时间尺度较短或预测期（滞后期）较短时,其对应的SRI水文干旱等级越倾向于维持与SPI相同的干旱等级;随着SPI时间尺度的增长或预测期（滞后期）延长,其对应的SRI水文干旱等级略低于气象干旱或恢复到正常状态。     

利用水文监测数据构造干旱程度指标的方法

从干旱的基本概念入手,提出建立抗旱工作相关的指标参数的性能要求,简要地分析常规水文观测资料在抗旱工作中的作用,从中选择几项作为建立干旱程度指标体系的基础,讨论建立指标体系的基本构想。着重说明借用洪水预报模型的一些成果建立度量干旱程度的水量供需平衡指数的方法。通过分析可以看出,常规水文观测资料已可以满足抗旱工作的需要,只要干旱程度度量体系构造合理,完全可以规避信息交流不畅的障碍。     

沧州市主要农作物——冬小麦干旱分析

依据1950-2007年的降水资料,采用作物供需水量比作为干旱指标,对沧州市主要农作物～冬小麦的受旱情况进行了计算分析。结果表明,冬小麦几乎年年出现旱情,而且多数年份为重旱和极旱。从而说明沧州市农业干旱严重,水资源不足,势必要制定和实施必要的节水措施。     

灌区干旱风险评估模型研究

根据风险理论,建立了包括农业干旱发生概率、抗旱能力、受灾体种植面积比等多因子的灌区农业干旱风险评估模型。并将相对产量作为灌区农业干旱评估指标,能够反映土壤 作物 大气系统中水分运动对农业生产的影响,利用该指标结合干旱风险评估模型对灌区农业干旱进行风险评估,分析出灌区各种作物对干旱风险度影响最大的生育阶段和风险度最高的农作物,以便灌区制定合理的抗旱方案以减小灌区干旱损失。     

甘肃省河东地区气象-水文干旱时空演变特征

干旱半干旱区是气候变化和人类活动的敏感和脆弱区,研究地区干旱时空演变特征有助于成灾机理分析。甘肃省河东地区是我国典型干旱半干旱区,主要依靠自然降水维持农业生产,旱灾尤为突出。基于标准化降水指数和标准化径流指数探讨河东地区气象-水文干旱的时空演变特征,结果表明：（1）气象干旱多发生于春夏两季及陇东地区,较少发生季节型以上气象干旱;（2）水文干旱较气象干旱历时更长,多年尺度干旱时有发生;（3）不同季节气象-水文干旱滞时不同,春夏两季几乎无滞后,秋季约滞后1个月,冬季约滞后4个月;（4）陇中和陇东地区历史受灾/成灾面积较大。本研究可为干旱半干旱区的旱灾预警评估和旱灾防控工作提供参考。     

人类活动对水文干旱形成与发展的影响研究进展

在高强度人类活动对地球系统产生全方位深刻影响下,干旱灾害已经不再是严格意义上的自然灾害,而成为自然-人为复合灾害。人类活动通过改变大气成分(主要通过温室气体排放)引起全球或区域性水循环过程的变化,导致气象干旱时空特性变化,从而间接影响到水文干旱的形成发展;通过改变河流蓄存状态与水力联系(主要通过蓄、引、提、调水工程)以及用水特性变化,改变河流与地下水系统调蓄功能与产汇流过程,从而直接影响到气象干旱向水文干旱的传递过程以及水文干旱的发展过程。考虑自然和社会水循环之间复杂的相互作用过程,揭示人类活动对干旱形成与发展的影响是干旱研究的重要发展方向。     

关于降水干旱指标的设想

对当前几种常用的基于降水量的干旱指标的优点和不足作了比较与分析，结合非参数统计方法和游程理论提出了一种新的干旱指标，与其它几种指标相比，具有适应面广、使用灵活、便于不同地区的统计分析、便于定量等特点。     

基于概率矩阵的干旱等级变化评估及应用

干旱等级具有多级和跃迁性质,有必要提出一种既能反映不同干旱等级变化特征,又能体现干旱总体变化特征的定量评估方法。通过构建干旱等级变化的概率矩阵,引入变化率乘子和变化程度乘子,推导干旱等级变化率和变化程度计算公式,提出干旱等级变化的综合定量评估方法;借助标准化降水蒸散指数和标准化径流指数,应用于东江流域评估月、季和年尺度的气象干旱向水文干旱传递过程中干旱等级变化及水库影响下水文干旱等级变化。结果表明:①气象干旱向水文干旱传递过程中干旱总体变化程度较小,但干旱等级变化明显,月、季和年尺度的总体变化率分别达到了45.9%、46.8%和34.9%;②干旱在10月下降了约1.4个等级,在春季上升了约1.3个等级;③水库径流调节对于缓解月、季尺度水文干旱作用显著,干旱等级总体变化率均约为33%,其中春季干旱程度下降了约1个等级。该方法不仅适用于评估干旱变化,也可应用于评估具有分级特征的其他灾害变化。     

广西干旱喀斯特平原的干旱及其成因量化研究

作为广西的重要粮食基地的喀斯特平原区,是气候干旱和喀斯特干旱迭加的地区,干旱问题已成为该区经济发展的障碍。本文主要通过以往的研究资料的分析、计算,从造成干旱的气候、喀斯特地质背景及人类活动3个方面的主要因素,分析干旱形成原因和量化干旱程度。研究结果表明,气候因素是产生干旱的基本原因;可溶岩地质基础是干旱形成的重要原因; 人类不合理活动则加重了旱灾的程度。其干旱程度,在峰丛谷地农业区最为严重,峰林谷地农业区和峰林平原区中等,孤峰平原区最轻。      

土壤水分与干旱遥感研究的进展与趋势

对土壤水分和干旱遥感监测的国内外发展情况进行了回顾,依据土壤水分和干旱遥感监测的原理,围绕着可见光与近红外、热红外、微波光谱波段的使用,分别以土壤和植被为观测对象,对国内外土壤水分与干旱遥感现状与发展趋势进行讨论。重点对微波遥感土壤湿度的算法发展和研究趋势进行了较详细的论述。在总结国内外土壤水分遥感监测研究实验中所用过的方法与原理的基础上,对目前遥感监测土壤水分研究领域的重点、难点和未来的发展方向进行了评述。土壤水分遥感监测是一个复杂的间接过程,波段及变量选择、传感器的性能等因素对土壤水分监测是至关重要的,土壤的各种理化性状、地形的分异作用以及气候变化和人为的土壤管理措施对土壤水分均有不同的影响,地表特征与土壤水分也存在着一定的相关性。改进的热惯量法和作物缺水指数法是当前土壤水分遥感监测中较为成熟的方法。GIS技术的广泛应用、土壤水分遥感监测模型的优化。微波遥感的应用将是该领域的重点研究方向。     

中国陕西关中及周边地区近500年来初夏干燥指数序列的重建

本文采用华山东峰、西峰和南峰的华山松树轮宽度差值年表重建了1500年以来中国陕西关中及周边地区的初夏干燥指数序列,对重建序列进行了统计特征分析,并同大尺度大气环流场进行了相关分析。结果表明:华山年表的变化与该地区初夏平均干燥指数序列的变化具有很好的一致性,可用来重建该地区的初夏干燥指数序列;该地区在1502～1511年、1570～1580年以及1807～1814年间的初夏季节存在3次较为严重的干旱;该地区初夏干燥指数变化存在着较为明显的周期特征,其中以13a左右和4a左右的周期最为显著,但周期特征在不同的历史阶段存在着明显的差异;重建序列在1784年前后发生了一次较大幅度的方差变化,而1587年前后的均值突变则表现为干燥指数值的急剧降低;该地区初夏季节的干燥程度可能与前期极涡的中心强度及冷空气活动有关。     

全球变化与陆地生态系统研究：回顾与展望

全球变化与陆地生态系统相互关系的研究是国际地圈－生物圈计划（IGBP）的核心研究计划之一，也是整个全球变化的研究核心领域之一。该计划自上世纪八十年代启动以来，已经取得了一系列重要的研究成果，对于推动全球变化研究发挥了重要作用。中国学者在全球变化与陆地生态系统研究领域也开展了许多工作并取得了重要成绩。按照我国科学技术和社会经济发展的需求，本文提出了未来我国在该领域的研究重点，包括（1）中国陆地生态系统重要生命元素的代谢及其耦合机制研究；（2）全球变化敏感区域或重要样带上陆地生态系统对全球变化的影响研究；（3）我国的C、N、P、S生物地球化学循环与全球变化的关系研究；（4）发展中国特色的区域植被动态模型。     

过去530年中国东部旱涝事件模拟研究初探

利用CCSM2.0.1模式完成的千年模拟试验结果对近530年中国东部区域旱涝事件进行了初步的研究。结果表明模式一定程度能够反映过去530年中国东部降水变化规律,在年代际变化上与旱涝等级资料较为一致。模式能模拟出旱涝事件世纪尺度变化特征以及旱涝事件的群发现象。从模拟结果中发现,过去530年中国东部共发生了3次持续时间5年或5年以上的严重干旱事件,分别发生在1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年; 4次持续时间5年或5年以上的严重洪涝事件,分别发生在1529～1533年、1749～1753年、1926～1932年和1978～1984年。其中,1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年干旱事件以及1749～1753年洪涝事件与旱涝等级序列有较好的对应,说明模式对严重干旱事件具有一定的再现能力,而对严重洪涝事件的模拟能力还有待加强。对个例分析发现,对应较好的3次严重干旱事件发生时期降水空间型态的演化与1749～1753年严重洪涝事件不同,前者前期呈南涝北旱格局,旱区逐年向东、南扩大,后者前期同样也呈南涝北旱格局,但为涝区逐年向东、北扩大。模拟还发现中国东部夏季降水的异常变化主要受夏季风影响,发生严重干旱事件期间夏季风偏弱,发生严重洪涝事件期间夏季风偏强,模拟显示严重旱涝事件期间副热带高压无明显变化。     

锇同位素研究现状与展望

总结了近年来Ｏｓ同位素在示踪大洋玄武岩成因机制及大陆古老克拉通岩石圈地幔演化所取得的新成果和存在的主要分歧和不足之处，并对未来Ｏｓ同位素研究方向进行了展望。     

中国旱涝灾害的分形结构

基于分形理论在中国旱涝灾害研究方面所存在的问题,首先系统地分析了中国华北区、西北区等不同区域和松花江、长江等不同流域旱涝灾害的分形结构,其次以唐山市为例系统分析了同一地点不同等级旱涝灾害分维的时序变化及其关系,进而探讨了以分维为中介参数在旱涝灾害与其影响因素之间建立定量化经验关系的可能。研究结果表明,中国旱涝灾害具有客观的分形结构,分维是表征中国旱涝灾害发生特征的良好参数;在此基础上,系统地计算出了中国旱涝灾害的分维值、分析了唐山市不同等级旱涝灾害分维的时序变化关系,并建立了辽河、长江等流域水系空间维数与流域洪涝分维之间的定量关系式DF=3．6179DR-4．0242(式中DR为流域水系空间维数,DF为流域洪涝分维)。     

Sahel气候与环境变化研究进展

对 Sahel地区气候及环境变化的研究 ,对理解和加强我国干旱半干旱地区许多相关问题有较好的借鉴意义。Sahel地区的干旱化持续了近 30年 ,虽然 1 999年降水出现了自 1 968年以来的最高值 ,但整个 90年代降水仍然偏低。造成 Sahel降水波动的因素包括大西洋海表温度、陆面反馈、全球变暖等。其中海洋的影响起重要作用 ,在某些年份里土壤水分可能会起到比较大的作用 ,而大气内部的动力作用则可能没有明显影响 ,从大尺度看人类活动对此地区整体环境和气候的变化贡献不大。     

地球化学若干领域的回顾与展望

对地球化学的某些领域，如元素的丰度和起源；地球与太阳系的化学演化；资源的勘察、利用与成因研究；元素的循环与示踪；环境地球化学；天体化学；分析与实验地球化学等在20世纪所取得的进展作了简短回顾。并对地球化学的某些领域，如全球变化研究与生态环境保护、新的洁净能源与矿产资源、防灾减灾和保障人群健康、征服太阳系并使之为人类社会的可持续发展服务等方面的发展前景作了简要论述。