黑河流域上中游植被蒸散发时空演变趋势及其影响因子分析

结合遥感产品及气象站点数据,分析了黑河上中游2001—2012年蒸散发(ET)时空演变规律及分布格局,对比分析地表温度(LST)、空气温度、降雨、水汽压、相对湿度、风速6个环境因子对ET的影响.结果显示,2001—2012年时间段黑河上中游年ET有略微下降趋势(R2=0.01),12a的年平均ET为470.3mm,年ET最小值出现在2001年,2002年发生了"突增",2003—2007年呈现上下波动趋势,2008年发生了"突降",2008—2012年呈现了显著上升的趋势(R2=0.97),同时上、中游区域年平均ET呈不同的变化趋势.对整个研究区域生长季内ET呈显著影响的因子为降雨、空气温度和水汽压.同时,由于气象条件及地表供水条件的时空变化,针对不同区域及不同植被类型,影响ET变化的主要环境因子也发生变化,除空气温度和水汽压之外,农田ET对能量供给的太阳总辐射变化较为敏感,草地ET对水分供给的降雨变化较为敏感,林地ET则对表征大气湍流情况的风速变化较为敏感,而灌木ET对地表温度的变化较敏感.     

韩江流域参考作物蒸散量时空变化及其影响因素

基于韩江流域12个气象站点1961—2013年的逐日气象数据,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),并利用Mann-Kendall检验、Kring插值、Pearson相关分析和敏感性系数等方法分析了韩江流域ET0的时空变化特征及其影响因素. 结果表明:(1)近53年来,韩江流域多年平均ET0为1 121.96 mm,整体呈下降趋势,速率为0.39 mm/a,在1967年左右发生突变. 全流域ET0的年内变化较为明显,夏季的贡献最大,占到全年的37%;年均ET0以广东最多,江西最少. (2)空间上,韩江流域ET0呈现“自东南向西北逐渐递减”、“三高一低”的分布格局,即韩江上游梅江源头地区、韩江三角洲以及梅潭河流域为明显的高值区,而汀江上游地区的值相对较低;四季ET0的空间分布与年高低值的分布格局基本一致. (3)韩江流域ET0对相对湿度呈负敏感性,对平均气温、日照时数和平均风速呈正敏感性,对相对湿度最为敏感,其次是平均温度,对日照时数和平均风速的敏感性相对较小. (4)风速的下降是该流域ET0减少的主要原因,其次是相对湿度. 本文为山区流域水循环研究奠定了一定的基础,可为区域水资源评价与管理提供参考依据.     

基于趋势检验与经验正交的滦河山区流域水文过程分析

以滦河山区流域为研究对象，运用趋势检验、经验正交、Budyko敏感性系数等方法，对流域气象和水文要素及土地利用数据进行分析，探讨了变化环境下滦河山区流域水文响应过程。结果表明：(1)1961—2018年滦河山区流域降水呈不显著下降趋势(-3.4 mm/10 a),潜在蒸散发呈显著下降趋势(-7.5 mm/10 a),且二者空间变化方向具有一致性；径流呈显著下降趋势(-4.1×10⁸ m³/10 a),并呈现出干湿交替的周期变化特征；(2)在人类活动影响下，整个变化期(1980—2018年)径流量减少11.8×10⁸ m³;(3)归因分析表明，气候在径流变化的贡献中占比27.2%,人类活动的贡献度达69.6%,是引起滦河山区径流量减少的主要因素。     

分宜近50年气候变化特征

根据分宜县气象站1959年1月至2009年2月气温及降水资料,分析了分宜县近50年气侯变化特征,得出近50年来分宜县年降水量呈上升趋势(7.82mm/10a),春季下降明显(-14.05mm/10a),夏季上升明显(19.46mm/10a);年平均气温呈上升趋势(0.165℃/10a),四季气温均呈上升趋势,冬季变暖最明显(0.275℃/10a);年极端最低气温上升趋势(0.606℃/10a)远大于年极端最高下降趋势(-0.013℃/10a).以20世纪80年代中期为界分为冷、暧两个阶段,前为冷期,后为暖期.     

2000—2014年三峡库区重庆段地表蒸散量时空分布规律

【目的】研究2000—2014年三峡库区重庆段地表蒸散量(Evapotranspiration,ET)的时空分布规律。【方法】基 于MOD16-ET产品,在GIS技术支持下,采用趋势分析、样带分析等方法定量分析ET时空分布特征(多年平均以及月尺度)及该特征与土地利用/覆被、地形的空间耦合规律。【结果】2000—2014年研究区域多年平均ET为749.0 mm;呈现西低东高的基本特征,ET剖面线上出现“长寿—涪陵”陡增点。ET年际变化整体表现为先增后减态势,其中ET存在统计学意义上减少(p<0.05)的区域面积占库区总面积的14.5%,而ET存在统计学意义上增加(p<0.05)的区域面积占库区总面积的4.34%。ET年内变化特征与该区域水热季节性变化规律基本一致,在月尺度上ET存在先增后减的单峰变化趋势(最大ET出现在7月,为117.4mm)。地表覆盖类型按ET值大小由高到低排序依次为:灌木林地、乔木林地、草地、耕地、其他稀疏植被。地表覆盖类型与海拔及坡度在空间分布上与ET存在高度空间耦合。【结论】三峡库区重庆段ET时空分布规律明显,受地表覆盖类型及地形影响较强,研究结果可为分析三峡库区旱涝灾害成因,构建合理生态需水配置模式提供重要参考。
     

中国干旱状况的时空分布特征及影响因素

基于高分辨率CRU数据集1950-2009年的逐月资料,计算湿润指数,采用回归分析和偏相关方法分析中国区域干湿变化特征及原因.结果表明,1950-2009年中国总体呈现明显的干旱化趋势,以秋季最为显著;中国降水量呈现微弱的增加趋势(0.04 mm/10 a),潜在蒸发量呈现显著增加趋势(0.71 mm/10 a),潜在蒸发量的显著增加促进了中国干旱化.湿润指数变化的空间分布在东部和西部地区呈相反的趋势,降水量减少而潜在蒸发量增加的共同作用成为东部地区干旱化的直接原因;降水量增加而潜在蒸发量减少(微弱增加)为西部地区干旱适度缓解的直接原因.太阳短波辐射对潜在蒸发量的影响最大,其次为平均温度、水汽压、温度日较差、云量和降水量.     

1981-2013年内蒙古地区风速的时空变化特征

利用内蒙古地区42个气象观测站1981-2013年共33年逐日地面常规风速资料,采用线性趋势、小波分析和M-K突变检验等统计方法,分析了该地区平均风速的时空变化特征.结果表明:内蒙古地区的平均风速呈西高东低的分布形势,逐月变化呈双峰型,春季风速最大,秋季次之,夏季和冬季风速最小;平均风速呈逐年减小的趋势,减小的速度为0.18m·s-1·(10a)-1,20世纪90年代下降最为明显,近年来下降趋势较缓;风速显著减小的地区主要分布在西部、中部,阴山一带以及东部地区风速呈弱上升趋势;四季变化趋势与年变化一致,其中夏季变化幅度最大,冬季最小.内蒙古地区平均风速在研究时段内存在着准4a、准6a的年际和准14a的年代际周期变化,突变检测表明平均风速在20世纪90年代出现了突变.     

参考作物蒸散量的变化特征研究

为了分析西宁参考作物蒸散量(ET0)的变化特征,采用Penman-Monteith(P-M)公式,计算年及四季的ET0值并进行了影响因素分析。结果表明,西宁地区ET0的年际、年内变化呈下降趋势,且趋势显著;ET0年内分布为6月份达到最大值,12月份达到最小值;西宁地区的ET0与平均温度、风速、日照时数呈显著正相关,与降水和相对湿度成显著负相关。这说明ET0值受各种因素的综合影响。     

气候变暖背景下汾河上游流域气温和降水的变化及其影响分析

基于1960-2011年汾河上游流域4个气象站的气温、降水资料,采用现代气候统计方法分析了52 a来汾河上游流域气温和降水的变化特点,在此基础上,分析了气温和降水变化对水分盈亏量的影响。结果表明：汾河流域上游年平均气温呈极显著上升趋势,线性倾向率为0. 203℃/10 a,并在1993年发生由冷变暖的气温突变;20世纪80年代平均气温最低,21世纪初10年最高。年降水量呈现逐渐减少的趋势,但未通过显著性检验,主要表现为年际间的波动,年代际呈现“U”字型变化;20世纪60年代,降水最为丰沛,80年代最为匮乏,之后略有增加。20世纪60-80年代,上游四季气候以冷为主、干湿相当,之后,以暖为主、略显偏湿。在气温持续升高、降水波动减少的前提下,水分盈亏量逐渐减少,与降水量的多少关系更密切。     

阜新地区热度日和冷度日变化特征分析

利用1951-2006年阜新逐日最高气温、最低气温资料,分析阜新热度日HDD和冷度日CDD月际、年际、年代际的变化规律,并探讨度日与平均气温及耗电量的关系.结果表明:阜新HDD最大值出现在12月,CDD最大值出现在7月,HDD和CDD月际差异均较大.HDD年际变化呈下降趋势,其下降率为-78.5(℃·d/10 a),CDD年际变化呈微弱的上升趋势,上升率为22.0 (℃·d/10 a).阜新多年平均HDD值和CDD值分别为4087.5 (℃·d)和19.2 (℃·d).HDD年代际变化呈下降趋势,CDD年代际变化呈上升趋势.HDD年代平均值与年代平均气温呈反位相,而CDD年代平均值与年代平均气温呈正位相.     

近51年松花江流域气温时空变化特征

基于松花江流域35个气象站1960—2010年的气温资料,采用协克里格插值法研究气温的空间分布,采用线性倾向估计法与M-K秩次相关法分析气温的时间变化趋势。结果表明:(a)近51a松花江流域年平均气温呈显著上升趋势,变化倾向率为0.039℃/a,比全球和全国的气温上升幅度大;年平均气温年际变化阶段性明显,显著升温始于1988年。(b)四季平均气温均呈显著上升趋势,变化倾向率分别为0.037℃/a,0.028℃/a,0.036℃/a和0.048℃/a;冬季对流域年平均气温的上升趋势贡献最大。(c)流域年平均气温和四季平均气温在空间分布上具有一定相似性,总体由南向北递减;松嫩平原一带气温较高,流域北部气温较低,松花江干流两侧地区的气温居中。     

基于云模型的中国参考作物蒸散量时空分异特征

为了深入分析中国参考作物蒸散量(ET_0)的时空分异特征,利用中国843个气象测站1951-2014年的观测资料,采用FAO—Penman-Monteith(98)公式计算ET_0.依靠处理定性概念与定量描述不确定转换的云模型,研究了ET_0时空分布的均匀性和稳定性,并对ET_0在月、季、年及空间上的变化特性进行了分析.结果表明ET_0年际变化呈现逐年波动式的下降趋势,整个区域的ET_0以-1.72 mm/10 a的倾向率逐年下降;ET_0年际变化表现为单峰型,11月到次年3月分布较均匀、稳定,4—8月较为离散、不稳定;ET_0四季分布差异明显,夏季最大,春季次之,秋、冬季最小;秋、冬季ET_0分布较春、夏季更均匀、稳定;时间尺度越大,均匀性和稳定性越低.中国ET_0在空间上总体呈现由东北地区向西北地区递增的趋势,西南南部和华南地区相对较高.与时间分布相比,空间分布上较不均匀、不稳定,说明时间变化较为连续,空间变化较为离散.     

1958—2015年长白山气候变化特征分析

利用长白山的气象数据,分析长白山1958—2015年平均温度和降雨量的变化特征.结果表明:长白山年平均温度呈现上升趋势,线性增温率为0.392℃/10 a,四季和各月份的平均温度均呈现上升的趋势.其中,冬季的增温率最高,为0.569℃/10 a,其次是秋季和春季,夏季的增温率最低,为0.222℃/10 a;长白山年降雨量变化不明显,整体呈现微弱增加趋势,降雨量倾向率为2.28 mm/10 a.其中,四季的降水量呈现不同的趋势,春季、夏季和冬季的降雨量呈现增加的趋势,而秋季的降雨量呈现下降的趋势,降雨量倾向率为-3.9 mm/10 a.在过去的58 a,长白山总体气候呈现暖干化趋势.     

福州市极端气候变化趋势研究

基于1951-2013年福州市逐日气象数据,通过Morlet小波转换分析和Mann-Kendall趋势法,计算了3个极端气温指数(日最高气温的极高值(TXx)、日最低气温的极低值(TNn)和暖昼日数(TX90))和4个极端降水指数(日降水量≥50 mm天数(R50mm)、日降水强度(SDII)、极端降水量(R95)及最大5日降水量(RX5d))的变化趋势.结果表明:极端气温指数呈显著上升趋势,而极端降水指数增强趋势不明显.TXx和R50mm均表现出强烈的18 a振荡周期,TX90和SDII、R95及RX5d于20世纪80年代后均存在23 a振荡周期;极端气候指数于80年代中后期以来中小周期越来越明显.所有极端气候指数以80年代为转折点,呈现明显的年代际变化;未来福州市极端气温上升趋势仍将继续,应警惕高温风险;极端降水事件增加趋势短期内亦不会减缓,旱涝灾害防范工作不能懈怠.     

陕西省气候及其生产潜力时空变化特征

基于陕西省20个气象站点57a的降水和气温数据资料,采用一元线性回归、反距离加权插值、最优分割法等方法,分析了降水和气温的时空变化规律;并利用Thornthwaite Memorial模型计算了全省的气候生产力,研究了其时空变化特征,分析了气候生产力与降水、气温之间的关系.结果表明:1955—2011年间,陕西省气候呈现暖干化趋势,气温与降水的变化率分别为0.16℃/10a、-17.2mm/10a,具有南高北低的空间分布特征;57a来气候生产力微弱下降,由南向北递减,其中20世纪60年代和90年代为气候生产力的谷值;气候生产力与气温的相关性不显著,与降水的相关性呈极显著,降水量的降低是限制气候生产力的主要因素.     

南北过渡带地区浅层地温的全球变化响应——以信阳城区为例

利用中国南北过渡带中部河南省信阳城区1961-2017年逐月平均气温和逐月0～20 cm浅层地温资料,采用统计学、Mann-Kendall和功率谱分析等方法分析了过去57 a信阳城区浅层地温的变化特征及其对全球变化的响应.结果表明:(1) 1961年以来信阳各层年平均地温均呈显著升高趋势;(2) 1961-2017年信阳各层年、季平均地温周期多以2～4 a为主,且秋季和冬季周期现象明显;(3) Mann-Kendall分析显示,5～20 cm地层年均地温于20世纪90年代初发生突变,而0 cm地温却于20世纪末发生由冷转暖的转折;(4)信阳浅层地温对气温变化极为敏感,0 cm地表温度对气候变化的响应最为敏感.     

1957～2012皖北粮食产区降水变化特征研究

基于皖北粮食产区1957~2012年逐月降水资料,运用趋势分析、不均匀系数、集中度(期)和小波功率谱等方法,分析了皖北降水年内、年际等变异规律。结果表明:(1)皖北地区1957~2012年降水量总体表现为缓慢增加趋势,变化率为8.979 mm/10a。降水年代际变化较大:20世纪60年代、90年代和21世纪前十年为多雨期;50年代后期,70~80年代及2011和2012年降水偏少;(2)降水不均匀系数变化范围为0.509~1.576,50年代后期至60年代较不稳定,而2000年以后,降水不均匀性持续增加;从空间分布来看,降水均匀性由北向南渐少,但存在年代际变化差异;(3)降水集中度变化有微弱增加趋势,多年平均降水集中度为0.4777,降水分配遵从"均匀→集中→均匀→集中"过程;从空间上看,与不均匀系数变化特征大致一致。56年来皖北降水集中期最大降水主要集中在7月份。(4)从周期震荡来看,皖北降水周期以3~8a为主,而降水集中期的降水周期以2~4年为主。皖北是我国重要粮食产区,本研究可为该区农业灌溉规划与水资源管理提供重要依据。     

渭-库绿洲土地利用/覆被变化与蒸散量时空特征分析

以新疆维吾尔自治区渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象,利用支持向量机法(SVM)对1997和2015年Landsat TM/OLI遥感影像获取土地利用/覆被类型信息,基于SEBAL模型对研究区蒸散发(ET)进行估算并分析土地利用/覆被类型对ET的影响.研究结果表明:1997—2015年渭-库绿洲土地利用/覆被类型变化较显著,总体呈"一增四减"的变化趋势;不同土地类型的SEBAL模型参数和ET具有明显差异,而水体中ET与LAI、NDVI、SAVI之间呈反相对应;而研究区2期ET空间分布特征基本一致,整体表现为西高东低、北高南低的分布规律,植被覆盖越高,ET越高,而低植被覆盖区域地表温度越高,则ET越低,表明土地利用类型变化对ET的空间分布具有一定的影响..     

呼伦贝尔植被覆盖时空变化特征及其与气候的相关性分析

基于长时间序列的遥感数据和气象数据,通过相关分析、趋势分析等方法,详尽分析了呼伦贝尔地区植被覆盖状况变化及其与气候的关系,得出以下主要结论:(1)20世纪80、90年代,呼伦贝尔以湿润气候区为主;进入21世纪后,气候呈现明显的暖干化趋势,尤其是大兴安岭林区北部、中部及东南部及呼伦贝尔草原的西南部地区湿润度指数呈显著减小趋势,半干旱和半湿润气候区在空间分布上占据了主要地位;(2)呼伦贝尔地区总体上表现出较高植被覆盖区面积减小、较低植被覆盖区面积增大的变化趋势,尤其是21世纪最初的十年,呼伦贝尔草原区的植被退化状况不容忽视,呼伦贝尔草原区中东部部分地区植被覆盖呈下降趋势;(3)呼伦贝尔草原西部、大兴安岭东南部农区部分地区的植被覆盖状况与湿润度指数呈正相关关系,而大兴安岭林区的中北部地区二者则呈负相关关系。     

皖北平原近60 a冬小麦需水量及缺水量特征研究

冬小麦需水量和缺水量变化分析是地区农业合理用水、制定科学灌溉方案的数据基础。选取典型农业区皖北平原为例,采用修正FAO-56 PM公式及分段单值平均系数法对皖北平原1959—2018年冬小麦需水量和缺水量进行计算,并通过M-K检验法分析近60 a来皖北地区冬小麦需水量和缺水量的趋势变化及突变现象。结果表明:(1)近60 a皖北地区年需水量呈现一定的波动起伏,需水量以2 mm/10 a的趋势下降,年需水量平均值为315.5 mm,需水量阈值为227.8～391.4 mm。皖北地区需水量空间差异不明显,呈自北向南逐渐减少,其中砀山县年均最大需水量为323.66 mm,阜阳市年均最小需水量为300.144mm,在1975年之后,皖北地区缺水量突变明显。(2)皖北地区冬小麦缺水量以2 mm/10 a的趋势小幅度下降,下降的幅度较小,且空间差异较小总体呈自北向南逐渐减少,其中砀山县年均最大缺水量为273.4 mm,阜阳市的年均最小缺水量为244.16mm。(3)皖北地区多年平均缺水量为261.65 mm,年缺水量变化幅度为182.6～333.8 mm,突变点集中在1975—2018年,冬小麦的缺水量出现在生长中期。