2001—2020年三江源地区积雪日数变化及地形分异

基于积雪面积逐日无云遥感产品和气象观测资料,分析了2001—2020年三江源地区积雪日数的水平、垂直分布特征及变化规律,并对积雪日数与气温和降水量进行了相关分析。结果表明：（1） 2001—2020年三江源地区积雪日数呈西高东低,高海拔山脉大于盆地平原的分布格局,高海拔山脉地区积雪日数均值普遍大于200 d,85.48%的区域积雪日数呈波动增加趋势,显著增加区域占比为16.59%,平均增加速率为0.98 d·a^-1。（2） 积雪日数及其变化趋势存在明显的海拔和坡向分异,积雪日数随海拔上升呈指数型增加,较低海拔（<3.0 km）区域积雪日数少、呈减少趋势且减少速率随海拔高度上升而加快;高海拔区域积雪日数较多且呈增多趋势,但海拔大于4.4 km后积雪日数增多速率随海拔上升而减缓,且5.5~6.0 km地区积雪日数呈减少趋势,高海拔地区积雪日数存在一定程度的“海拔依赖性”。积雪日数北坡大于南坡、西坡大于东坡,西北坡积雪日数最多,为78.30 d,不同坡向的积雪日数均呈增多趋势,其中西坡的增多速率最快,达1.04 d·a^-1。（3） 近20 a三江源地区明显的“暖湿化”气候特征是影响积雪日数变化的主要原因,其中降水量是主要驱动因素,积雪日数增多与降水量增加密切相关,且高海拔地区积雪日数对降水量的依赖性更强。     

一个计算山地地形参数的计算机模式

本文提出了一个虚拟次网格二维差分格式,依此建立了一个计算山地小地形参数(即局地平均坡向、坡度和地形遮蔽角)的通用计算机模式。模式的输入参数为研究地区的拔海高度网格化后的资料、空间格距和网格点数;模式的输出结果为每个格点上的坡向、坡度及沿任一方位上的地形遮蔽角以及一些地形统计值。由此,可较准确、客观地制作出研究山区的坡向、坡度图和地形遮蔽图。经实测验证,模式的计算值与实测值比较吻合。     

黄土高原作物产量及水土流失地形分异模拟

退耕坡地是近年来黄土高原整治生态环境和控制水土流失的有效措施。基于WIN_YIELD 软件, 以延安燕沟流域为例,利用2005 年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料, 模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下不同作物产量及水土流失的分异特征。结果表明： 在黄土高原, 地形坡度是影响作物产量、径流和泥沙的重要因素, 地形高程和坡向的影响普遍较微弱; 地形坡度越大, 作物产量越低, 高粱和玉米在坡度为25^o 时的产量模拟值分别较0^o 时下降15.44%和14.32%, 大豆、绿豆和马铃薯的下降幅度依次为5.26%、4.67%和3.84%; 产生径流和泥沙随地形坡度的增大而增大, 在坡度20^o左右存在一个高值区间; 不同作物的水土保持效益由高到低依次为大豆、绿豆(豆类)、马铃薯、玉米和高粱; 坡度小于5^o的坡耕地可以不进行梯田改造, 坡度大于15^o 的坡耕地应及早实现退耕还林还草。     

松嫩草原地形分异对土壤动物分布格局的影响

松嫩草原土壤动物的分布格局受多种因素的综合影响,地形通过影响其他环境因素进而能够影响土壤动物的分布格局。本研究分别在松嫩草原固定沙丘和草甸选取5个生境,进行为期一年的土壤动物群落调查,分析土壤动物生态分布特征和多样性特征,探讨地形和时间对土壤动物分布格局的影响。结果显示,研究期间获得土壤动物密度为5144.62 ind·m^-2,所获土壤动物隶属于4门8纲24类;不同生境土壤动物多样性指数随时间变化规律存在一定的差异性,方差分析发现,时间和地形对土壤动物数量特征和多样性特征具有明显的作用,但是地形和时间对土壤动物群落的交互作用不是十分明显。因此,地形分异能够显著地影响松嫩草原土壤动物的分布格局,这可能主要与生境的生物和非生物特征有关。     

黄土丘陵沟壑区村域生态系统服务簇的时空分异及其地形梯度分析

探究村域生态系统服务簇对于厘清黄土丘陵沟壑区农业生态系统复杂特征、从多重服务供给角度提高服务的福祉贡献具有重要意义。论文以黄土丘陵沟壑区米脂县为例,基于高斯混合模型识别2009年和2019年村域生态系统服务簇并分析其时空分布,同时,结合地形分布指数探究服务簇在地形梯度上的分布模式。结果如下： ① 各类服务空间分异明显,且服务之间空间分布差异较大;近10 a间各类服务水平均有不同程度提高,其中调节服务有较大改善,而食物供给与文化服务增幅较小;各类服务空间变化格局存在较大差异,这与土地利用的空间演变关系密切。② 利用高斯混合模型识别4类服务簇,包括农业生产簇、农业美学簇、生态保育簇与城镇休闲簇;各类服务簇空间分异明显,且研究期间存在明显数量和空间转移变化;农业美学簇与生态保育簇是当地主导服务簇,且主导性增强,而农业生产簇与城镇休闲簇比重下降。③ 地形起伏度与服务簇的空间关联密切。随起伏度上升,农业生产簇与农业美学簇呈倒U型,生态保育簇优势分布增加,城镇休闲簇优势分布减弱;研究期间农业生产簇与城镇休闲簇向低起伏度的转移趋势明显,而农业美学簇与生态保育簇趋向于向高起伏度转移。     

黄土高原植被覆盖度变化的地形分异及土地利用/覆被变化的影响

基于16 d合成MODIS NDVI数据提取的时间序列植被覆盖度数据,采用一元线性回归趋势分析,对黄土高原2000-2008年植被覆盖度的时空变化及其地形分异、土地利用/覆被变化的影响进行了定量分析。结果表明：（1）研究时段黄土高原植被覆盖度整体呈快速上升趋势,局部下降;（2）黄土高原植被覆盖度变化存在明显的地形分异,陡坡等植被恢复、重建和保育的主要区域植被覆盖度增速显著;（3）土地利用/覆被变化对植被覆盖度的增加影响突出,土地利用/覆被类型变更区植被覆盖度增速显著高于未变化区域,退耕还林还草区增速尤其突出;（4）土地利用/覆被类型未变化区域植被覆盖度总体上也呈增加趋势,但因植被覆盖度水平相对较高,增速明显低于土地利用/覆被类型变化区。上述结果表明,黄土高原植被保育、植被恢复和重建在植被覆盖度提升方面取得了明显成效。     

黄土高原坡耕地苜蓿产量及水土流失地形分异模拟——以延安燕沟流域为例

退耕还林还草是目前黄土高原整治生态环境和控制水土流失的主体政策。为使生态退耕政策得到有效落实,本文基于WIN-YIELD软件,以延安燕沟流域为例,利用2006年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下坡耕地种植苜蓿的秸秆干物质产量、水土流失量及其地形分异特征。结果表明:在黄土高原,地形坡度是影响苜蓿秸秆干物质产量和泥沙流失的重要因素,苜蓿秸秆产量模拟值随地形坡度的增大而减小,泥沙流失的模拟值随地形坡度的增大而增大;地形高程1000 m以下的地域种植苜蓿其产量明显高于1000 m以上的地域,坡耕地苜蓿产生径流和泥沙随地形高程的变化不显著;地形坡向对苜蓿秸秆产量和水土流失量的影响不大。     

东北低山丘陵典型区侵蚀沟分布特征及其地形影响研究

东北低山丘陵区是重要的粮食主产区和商品粮基地,高强度的农业垦殖造成了严重的水土流失,侵蚀沟危害日益加剧。选择东辽河上游106.5 km²的区域为研究区,基于分辨率2 m的遥感影像,在GIS人工预判读侵蚀沟的基础上,野外实地验证并测量了研究区内长度≥50 m、且深度≥0.5 m的侵蚀沟的几何参数与经纬度;基于DEM获取了侵蚀沟所在坡面的坡度、坡向和高程等空间信息;分析了研究区侵蚀沟的基本特征与时空演化趋势,探讨了坡度和坡向对侵蚀沟发育的影响。结果表明：① 目前研究区已形成侵蚀沟322条,分布密度为3.0条/km²,沟壑密度为0.8 km/km²,割裂度为1.4%,侵蚀沟发展速度快,沟蚀强度已达强烈程度,应引起足够重视。② 侵蚀沟主要分布在6°~9°的坡耕地上,坡度对沟蚀的影响明显,坡耕地高强度垦殖是沟蚀加剧的主要驱动力;③ 阳坡（S、E）上侵蚀沟分布相对较多,而阴坡（N）上侵蚀沟分布最少,坡向对沟蚀也有一定影响。研究成果为认识东北低山丘陵区侵蚀沟发生与演化提供了科学数据。     

1999~2013年长三角主要空港经济区产业结构与空间分异特征研究

基于10 946条工商企业数据对1999~2013年长三角5个主要空港经济区产业结构与空间分异展开实证分析,结论如下：① 长三角主要空港经济区的临空产业体系已经初步形成,与非临空产业相比,集聚优势不明显,临空产业占比基本稳定在25%以下,强指向行业有待进一步发育,空港开发还处于总量扩张阶段;② 各类产业的集聚空间各异,临空企业和非临空企业从圈层区分度较低,分别朝向心、离心布局演进,目前长三角空港经济区的临空企业仅在3 min车程范围内具备优势,向外则以非临空企业为主;③ 各类产业外推速度各异,受服务业选址落户自由灵活、临空区位指向等影响,服务业、无临空产业向外扩张明显,而制造业、临空产业布局空间较稳定;④ 空间分异度取决于全区发育水平,长三角较为成熟的空港经济区的制造业、服务业、临空产业等各类产业之间均已经形成圈层分化,而处于成长或者起步阶段的空港经济区产业混杂布局特征较明显。临空指向、空港区位和园区可建设空间等也是重要的空间分异影响要素。     

2000-2010年广州市人口老龄化空间分异及形成机制

分析2010年广州市人口老龄化空间分布特征,并采用因子生态分析方法、聚类分析方法划分老年人口社会空间地域类型,将两者叠加分析,得出广州市人口老龄化空间分异可划分为8种类型区并呈圈层和扇形分布的特征。通过与2000年的人口老龄化空间分异进行比较,归纳出广州市人口老龄化空间分异的变化具有历史继承性、随城市开发进程而结构趋于复杂化、出现类型更新和类型区范围变化等特征。广州市人口老龄化空间分异模式主要分为四种：老城区延续发展模式、中心城区更新转变模式、近郊区急剧转变模式、远郊区分异发展模式。最后从城市历史发展传承、城市规划建设引导、住房等制度变迁影响、房地产发展等方面探讨了广州市人口老龄化空间分异形成机制。     

地形异质性对天山山区气候的影响分析

地形具有高度的空间异质性,同一区域不同地形对该区的气候变化有着显著的影响,分析研究地形异质性对气候的影响具有十分重要的意义。基于天山山区DEM栅格图像资料和61个气象站点1961-2014年的气温和降水资料,运用空间分析、反距离权重插值法、偏最小二乘法和统计分析等方法,对该区域的地形异质性及其对气候的影响进行了相关研究。结果表明：（1）天山山区整体坡度大,其中中部与西南部的地形异质性指标值较高,其它地区的地形异质性值偏低。（2）从气候的空间分布来看,天山中部的气温较低,降水量丰富,其他区域的气温较高,降水量较少。（3）在地形异质性对气候影响方面,坡度对研究区气候的影响贡献最大,而地表粗糙度对研究区气候的影响最弱。     

黄土高原气象干旱和农业干旱特征及其相互关系研究

选择标准化降水指数(SPI)和植被状态指数(VCI)分别作为评价黄土高原气象干旱和农业干旱的指标,使用干旱频率和Sen斜率分析了黄土高原地区干旱的分布特征与变化趋势,并探讨了气象干旱与农业干旱的相关性。结果表明:①黄土高原西部干旱频率总体上高于东部。气象干旱和农业干旱变化趋势在空间上表现有所不同,黄土高原西部、北部气象干旱呈不显著减缓趋势,东部和南部呈不显著加重趋势,但绝大部分地区的农业干旱呈减缓趋势,尤其是400 mm等降水量一线两侧区域。②季节上,黄土高原夏季和秋季气象干旱频率较高,春季和冬季气象干旱频率相对较低。黄土高原农业干旱频率春季最高,夏季其次,VCI对农业干旱实时监测的适用性更强。③不同季节,农业干旱滞后气象干旱的时间长短不同,冬季滞后约2个月,春季滞后约1个月,夏季和秋季滞后少于1个月。黄土高原一熟制种植区的SPI-12值与VCI值具有较好的正相关性。研究结果可以为黄土高原的干旱监测和预警、干旱区划以及干旱灾害风险评估提供科学依据。     

鄂尔多斯高原地区清代旱灾与气候特征

通过对鄂尔多斯高原地区文献资料的搜集整理, 研究了该区清代旱灾等级、频次、周期和气候特征。结果表明, 鄂尔多斯高原地区清代旱灾频次较高, 约0.34 次/a, 以轻、中度旱灾为主。该区旱灾的发生具有明显的阶段性, 1701-1780 年、1821-1845 年和1876-1911 年为多发阶段, 1644-1700 年、1781-1820 年和1846-1875 年为低发阶段。约90%的旱灾发生在春、夏季或春夏连旱。该区清代旱灾有7 a 左右的短周期, 23-29 a 左右的中周期和54 a左右的长周期;各等级旱灾有准5 a 短周期, 特大旱灾的第1 主周期是17 a。干冷多风的区域气候环境, 以及农业活动是该区旱灾发生的两个主要原因。推测该区清代发生大旱灾和特大旱灾年份的年降水量约为200~250 mm, 年蒸发量约为2400~2600 mm。该区清代气候可划分为6 个阶段:1644-1700 年→1701-1780 年→1781-1820 年→1821-1845 年→1846-1875 年→1876-1911 年, 对应的年降水量特征为:多→少→多→少→多→少, 而蒸发量和风沙天气特征为:少→多→少→多→少→多。确定1762-1766 年、1875-1878 年、1899-1902 年为3 个干旱气候事件, 推测这3个干旱气候事件期间年平均降水量为230 mm左右, 蒸发量为2500 mm左右, 大风沙尘天气频繁。     

黄土高原沟壑区干旱阳坡的地域分异特征

针对黄土高原沟壑区干旱阳坡这种典型的困难立地进行因地制宜的植被恢复建设。本文选取甘肃西峰、山西吉县、陕西安塞、宁夏固原为研究区,采用25 m分辨率的DEM为数据源,基于GIS提取相关地形信息研究其干旱阳坡的地域分异特征。结果表明：①不同类型沟壑区干旱阳坡面积比例占45%～54%,表现为高塬沟壑区＞过渡地带＞丘陵沟壑区。②不同类型沟壑区干旱阳坡面积比例随坡度的变化规律不同,高塬沟壑区呈左偏态分布,其他样区均基本呈近似正态分布,且丘五区和过渡地带呈双峰现象。③不同类型沟壑区梁峁坡面积比例关系为：高塬沟壑区>过渡地带>丘陵沟壑区;沟坡面积比例为：丘陵沟壑区>过渡地带>高塬沟壑区;川台地面积比例为：丘五区＞过渡地带＞丘二区＞高塬沟壑。④不同类型沟壑区各立地类型组所占的面积比例各不相同,除高塬沟壑区外基本呈阳向缓坡组＞阳向陡险坡组＞坡顶或沟底。研究成果可为黄土高原地区开展抗旱造林与植被重建提供理论依据。     

1450-1949年川渝地区干旱时空变化

以县级行政单元 (县、县级市或区) 为研究单元,定量化川渝地区1450—1949年干旱等级,统计干旱发生年数,利用Matlab 8.3小波分析工具和ArcGIS 10.2 空间分析工具,探索干旱时间和空间变化特征。结果表明：① 500 a中有312 a为干旱年,每1.6 a发生1次,占比62.4%;早期（1450—1650年）干旱发生频率较高,中期（1650—1870年）降低,后期（1870—1949年）明显增高,存在200 a、100 a、65 a、30 a、10 a的周期;② 212个区县干旱等级以大旱为主,一般干旱次之,特大旱最少,其比例分别为50.1%、44.2%和5.7%;③ 空间上以局部干旱为主,范围为1~20个县的年份占了80.4%,其中低于5个县的年份约占56.0%;干旱频次自西向东显著增高,存在明显集聚效应,川西高原和川西南山地旱情较轻,沱江中游、嘉陵江中下游和长江沿岸等地较为严重;85%以上干旱集中于四川盆地;④ 干旱受太阳活动、地理位置、地形地貌、气候变化和土壤性质等自然因素控制,也受到历史时期人口分布和人类生产活动等人为条件影响。     

1982-2013年中国植被NDVI空间异质性的气候影响分析

为研究气候变化与植被活动之间的复杂关系,采用1982-2013年GIMMS NDVI与气象站点温度与水分的监测资料,应用基于像元的地理加权回归方法,探究了中国植被NDVI及其动态特征对气候变化响应的空间格局。中国植被NDVI与地表温度呈空间非平稳关系,在空间上的负相关关系主要集中在东北、西北及东南部分地区,空间正相关则更为集中和连片;针对不同气候指标的标准化系数对比可知,植被NDVI受水分控制作用较为显著的区域主要集中在北方地区以及青藏高原,温度的主导作用区域则分布在华东、华中及西南地区,其中年均最高气温对NDVI的主导区域范围最广;植被NDVI动态与气候变率的回归结果表明,增温速率的升高会通过加剧干旱等机制对植被活动产生抑制作用,水分变率对植被活动的强弱起到了重要的调节作用。     

黔桂喀斯特山区植被变化及其地形效应

为科学认识喀斯特山区植被变化及其地形效应,基于MODIS NDVI数据,采用统计学方法,系统分析2000-2016年喀斯特山区植被变化的时空特征及其与海拔、地形起伏度、坡度、坡向的关系。研究表明,黔桂喀斯特山区植被绿度中部高,西北及东南较低,年均NDVI随海拔和地形起伏度的增加呈单峰曲线变化,峰值位于400~600 m,NDVI随坡度和坡向的变化不明显;2000-2016年大部分地区NDVI呈增长趋势,其中超过20%的地区呈显著增长（P<0.05）,年均增长率约0.0018。西部和东南部绿化趋势最为显著,仅在东北和中东部,NDVI呈下降趋势;NDVI呈增长趋势的比例随海拔的增加而增加,说明该喀斯特山区近年来植被恢复向着良性化方向发展,高海拔植被恢复速率更快,低海拔缓坡处的植被生态建设需要进一步加强。     

基于标准化降水指数的陕西黄土高原地区1971—2010年干旱变化特征

利用陕西黄土高原地区68个气象站降水资料,选择标准化降水指数（SPI）为干旱指标,分析了该地区最近40年（1971—2010年）的月、季、年干旱特征,在此基础上利用经验正交函数(EOF)分解方法进行了干旱分区,并分析了全年及各季节干旱站次比和干旱强度的年际变化。结果表明:EOF分解第1、2、3特征向量分别反映了陕西黄土高原地区干旱的一致变化、南-北反向分布和中部-南北反向分布的不同特点;年度干旱站次比和干旱强度有明显的阶段性分布特点,在年代之间有重-轻-重-轻的变化趋势。2001年以来,年度和夏、秋、冬季干旱强度都有不同程度降低,春季干旱有增强趋势。陕北和关中地区的春季、夏季干旱变化趋势相反,秋季、冬季干旱变化趋势一致。地区平均每年出现干旱月3.8个,几乎每年都有干旱月出现,最多的一年可出现6—9个干旱月。