黄河源区气候特征及其变化分析

利用黄河源区近40年的温度、降水资料，分析了黄河源区气温与降水的时空分布特征和变化趋势。结果表明：黄河源区东北部的兴海、同德和东南部的久治县热量条件相对较好，由东向西随着纬度、尤其是随海拔的升高年平均气温逐渐下降；黄河源区年平均气温的差异很大，最暖的兴海县比最寒冷的称多县年平均气温高出6．2℃；降水年内分配集中在5～9月份，降水量占年总量的85．4％；近40年来年降水量无明显的变化趋势，但冬、春季的降水量呈明显的增多，而夏、秋季降水量呈明显的减少；气温呈明显的升高趋势，20世纪90年代比60年代年平均气温偏高0．5℃，≥0℃积温比60年代增加60～70℃，80年代以来增温主要出现在冬季和秋季。     

2005年夏季亚洲季风区下平流层水汽的对流源区

利用高分辨三维Lagrange输送模式的数值模拟,确定了2005年夏季亚洲季风区下平流层水汽的对流源区,并初步探讨了其可能机制．三维轨迹分析结果表明,虽然青藏高原及其周边区域不是对流层向平流层质量输送的主要源区,但却对下平流层水汽具有重要影响,该区域贡献占整个亚洲季风区水汽垂直输送的三分之一强．一方面,夏季高原上空深厚的湿对流系统为对流层向平流层水汽输送提供了基础条件．另一方面,和其他区域相比,高原区域上空对流层顶温度较高,使得大气穿越对流层顶附近时避免了类似于热带对流层顶附近“冷点”的“冻干”脱水过程,这是该区域成为对流源区的关键因素．     

黄河源区荒漠化现状及其驱动力研究

黄河源区是青藏高原荒漠化严重的地区之一,为了遏制黄河源区荒漠化的进一步发展,从地质学的角度分析了荒漠化产生的驱动力机制。结果认为该区荒漠化有异于其他地区,是现代地质作用增强导致了下垫面的改变,气候变化引起多层面的荒漠化,人为及鼠类的活动起着推波助澜的作用;其过程首先是以缓慢的自然荒漠化过程为基础,自然与人为因素共同作用所形成的。     

基于迹线方法的黄河源区降水来源分析

黄河源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,也是黄河的主要水源地,具有重要的生态环境与社会经济意义.本文基于拉格朗日迹线观点,利用自主研发的高效并行大气迹线求解软件pyTraject获得黄河源区1980～2018年全部6h累计降水量大于1mm的降水来源迹线,采用水汽源归因法对这些降水进行溯源分析,并采用已有的类似软件hysplit进行对比验证.结果表明,黄河源区降水中有43%左右的水汽由青藏高原贡献;青藏高原、南亚和四川盆地的水汽贡献对黄河源区的降水变化起主导作用;青藏高原东南部、四川盆地、柴达木盆地等地对黄河源区降水的水汽贡献呈显著增长趋势.基于拉格朗日观点的降水来源解析可为更好地理解区域的水物质循环,尤其是空中的水物质输送过程,以及其历史演变过程提供参考依据.     

亚澳季风区的水汽输送特征

用1950-2004年NCAR/NCEP再分析资料计算得到逐日垂直积分水汽输送通量矢量Q,然后进行月平均处理,分析了亚澳季风区的水汽输送特征。结果表明,北半球冬季,亚洲季风区低纬地区为东北风水汽输送,它经过赤道偏转为西北风水汽输送,将水汽输送到澳大利亚季风区和低纬南印度洋。北半球夏季,澳大利亚季风区和低纬南印度洋为东南风水汽输送,它经过赤道偏转为西南风水汽输送,将水汽输送到亚洲季风区。夏季的水汽输送要比冬季强盛得多。无论是冬季还是夏季,赤道上存在两个显著的水汽经向输送大值区,分别在35°-65°E和100°-135°E。冬季100°-135°E的平均值稍强;夏季35°-65°E的平均值远大于100°-135°E的水汽输送值,这说明夏季索马里越赤道气流在亚、澳季风区之间的水汽交换中占主要地位。两支越赤道水汽输送是相互独立的。每支越赤道水汽输送本身在冬、夏季存在显著负相关,当冬季从亚洲季风区向澳大利亚季风区和低纬南印度洋的水汽输送偏强时,接下来的夏季,从澳大利亚季风区和低纬南印度洋向亚洲季风区的水汽输送也偏强;反之亦然。     

华南春旱特征及其与水汽输送的关系

利用1979-2005年华南47个基准站降水资料及由NCAR/NCEP II再分析资料计算所得的水汽输送通量资料,对华南春季降水特征及其与水汽输送的关系进行研究,结果表明:华南春季降水可以110.5°E为界划分为两个区域,以东区域为华南I区,以西区域为华南II区。I区降水具有显著的下降趋势,即干旱趋势显著;而II区降水下降趋势要弱得多,未超过信度检验。此外,I区降水在1994年发生突变,由多雨期突然跃变到干旱期。华南春季水汽主要来源于南海和西太平洋,并经中南半岛转向输送到华南,当南海中北部的偏南水汽输送偏弱(强)时,I区降水偏少(多),I区偏旱(涝),当南海西南部-中南半岛南部的偏南水汽输送偏弱(强)时,II区降水偏少(多),II区偏旱(涝)。     

黄河源区冬季冷云催化降雪过程的物理特征研究

无人机催化撒播具有机动灵活、起降方便、成本低等优势,是潜在的空中水资源开发利用技术.基于2019年冬季在黄河源区开展的无人机播撒试验,利用地基Ka/Ku雷达、微波辐射计、微雨雷达、风廓线雷达等监测设备获得了催化撒播试验过程中云和降水的物理监测数据,分析冬季冷云催化撒播过程中云层和降水的宏观和微物理特征.分析表明：黄河源区无人机有效作业高度位于-5℃高度层(1 090～1 400m),高空中较强的水平风与上升气流,有利于碘化银核有效混合到云层中进而达到催化效果.试验过程中,降水粒子下落速度(V)增大,大于自然降水场次同等粒径等级下对应的V;撒播试验后雷达反射率因子(Radar reflectivity factor,Z)明显增加,差分反射率因子(Differential Reflectivity Factor,Z_DR)变化显著,表明催化作业使得粒子形状变化明显;粒子数浓度(Particle number concentration,N(D))、粒径(Particle diameter,D)亦出现增大;Z在0～25dBz的值在各高度层的概率密度(Probability...     

近十几年新疆水汽源地变化特征

提出确定新疆水汽源地的原则和步骤，用ERA-40再分析资料计算了新疆至大西洋沿岸对流层4个季节典型月份的定常水汽输送场，结合大气可降水量分析了气候意义上新疆的主要水汽源地及近十几年的变化.研究结果表明新疆的水汽主要来自其以西的湖泊或海洋，1，4月的水汽源地是里海和地中海；7月是北大西洋和北冰洋；10月是黑海和里海.再分析资料和观测资料分析都发现，1987年后随着全球增暖，7月和1月中高纬度行星尺度大气的水汽含量增加，地中海所在纬度带减少；新疆上空的水汽更多地直接来自于较高纬度带，来自地中海所在纬度带的水汽输送减少了.     

黄河源区1990―2020年土地利用变化分析

为给黄河源区土地管理和土地资源可持续利用提供依据,监测了1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020年黄河源区7期Landsat TM/OLI原始遥感数据,利用ArcGIS软件对黄河源区近30年土地利用情况和动态变化进行统计分析,探讨了源区土地利用变化特性、规律及趋势.结果表明：(1)1990―2020年,黄河源区土地利用面积呈波动状态.林地、未利用地面积减少,草地、未利用地面积变化幅度最大,草地面积增加了5857.029 km²,未利用地减少了6311.123 km².(2)源区近30年土地利用类型主要为草地,约占黄河源区总面积的80%. 2005年后,源区西部的未利用地基本消失,转化为草地,说明源区生态文明建设取得明显成效.(3)近30年黄河源区土地利用动态度呈现波动变化,源区综合土地利用动态度为0.214%,且2010―2015年土地利用率最低.     

SWAT模型参数区域化在黄河源区的应用

利用多期土地覆盖数据,采用参数区域化方法,建立了SWAT模型主要参数与下垫面特征的关系。结果表明,采用下垫面变化后新的模型参数得到的径流模拟精度普遍高于人工试错法,且下垫面变化最大的年份(1995—1997年)径流模拟的Ens=0.793,R2=0.810,与人工调试结果(Ens=0.639,R2=0.641)相比,精度明显提高,模拟的径流过程更接近实测径流过程。     

黄河源区湿地及邻近草甸土壤糖类含量比较

通过分析黄河源区湿地及其邻近草甸土壤糖类含量差异用于评价源区湿地的健康状态。试验采用苯酚—硫酸法测定了黄河源区不同湿地和邻近草甸0~20 cm土壤的单糖含量和0~30 cm土壤的多糖含量。结果表明:湿地土壤0~20 cm的单糖含量为20.01~133.52 mg/kg;邻近草甸土壤0~20 cm的单糖含量为35.53~120.81 mg/kg。湿地土壤0~30 cm的多糖含量为78.01~805.21 mg/kg;邻近草甸土壤0~30 cm的多糖含量为109.93~553.89 mg/kg。不同类型湿地及其邻近湿地土壤单糖含量均随土壤深度的增加而减少,而湿地和草甸同一层的差异随湿地类型而异。河流湿地和沼泽湿地土壤多糖含量高于邻近草甸的,但湖泊湿地中邻近草甸多糖含量均高于湿地土壤含量。     

近50年夏季西北暴雨特征和水汽轨迹分析

采用中国西北地区19602009年68月常规气象观测站24 h（20:0020:00）降水资料和NCEP/NCAR（2.5×2.5）19602009年再分析逐日4次的850,700,600,500 hPa位势高度、比湿q和U,V风场资料.在分析西北地区降水概况的基础上,通过NOAA HYSPLIT₄水汽轨迹模型和常规诊断分析方法,对2005年7月12日降水过程进行了分析,结果表明:中国西北地区暴雨的主要特点是降水频率低,降水频数有明显的年际变化特征;降水时间相对集中,主要集中在7月和8月;降水持续时间短,且降水时间持续2天（包括2天）以上的过程性降水次数有明显的年代分布特征.西北地区降水的环流形势主要以西低东高型和偏南气流型为主.利用HYSPLIT后向轨迹模型,对2005年7月12日降水过程向前360 h追踪水汽输送轨迹,发现水汽主要来自偏南气流;但是,不同等压面上水汽轨迹并不总是一致的,降水量越大,不同等压面上的水汽输送轨迹越趋于一致.通过物理量的诊断分析,表示水汽来源的水汽通量分布与后向轨迹模型给出的水汽来源一致.因此在本个例中,后向轨迹模型可以作为判断降水过程中水汽来源的方法之一,并且此次降水过程伴随强烈的上升运动和对流层中下层的强辐合及高层的辐散气流.     

黄河源区藏嵩草沼泽化草甸群落结构特征的研究

为了对黄河源区藏蒿草沼泽草甸资源进行科学管理与保护,采用样方法,对黄河源区不同退化程度藏嵩草沼泽化草甸群落结构特征进行了研究。结果表明:1黄河源区藏嵩草沼泽化草甸植物组成有11科32属49种。不同退化程度群落植物组成及其重要值都有很大变化,随着退化程度的加剧,藏嵩草平均高度由26.2 cm降低为7.3 cm,盖度由76%降低为31%;2随着退化程度的加剧,地上生物量明显下降,排序为未退化草地轻度退化中度退化重度退化极度退化,藏嵩草沼泽化草甸是一个旱化演替的过程,莎禾草类为主——莎禾草类+杂类草——杂类草为主;3群落物种多样性指数与丰富度、均匀度指数呈正相关,与生态优势度呈负相关;物种丰富度在中度退化阶段最高,多样性与均匀度指数在重度退化阶段最高,均匀度很大程度上影响到了群落的多样性。草甸可持续利用的最有效措施是围栏封育与划区轮牧。     

黄河源区高寒草原土壤对不同PGPR菌肥的响应

以黄河源区玛多县高寒草原为对象,野外原位施加不同类型根际促生菌肥(PGPR),研究高寒草原土壤w(速效氮)、w(速效磷)、w(速效钾)对不同类型菌肥的响应,草地土壤营养库活化技术,并筛选适宜菌肥.结果表明,黄河源区高寒草原土壤表层速效养分含量均随生长季呈先上升后下降的趋势. 5种菌肥处理与无菌肥CK处理相比较,土壤w(铵态氮)提升12.97%～41.18%,巨大芽孢杆菌作用最为显著(41.18%).土壤w(硝态氮)提升12.72%～37.88%,胶质芽孢杆菌作用最为显著(37.88%).土壤w(速效磷)改变-4.48%～28.77%,胶质芽孢杆菌(26.11%)和巨大/胶质/甲基营养型芽孢杆菌(28.77%)作用最为显著.土壤w(速效钾)提升2.65%～10.42%,胶质芽孢杆菌(10.42%)作用相对显著.对于自然环境严酷的高寒草原,在水热条件相对较好的时间段,土壤施加胶质芽孢杆菌菌肥可有效提升高寒草原土速效养分.     

基于卫星遥感降水反演产品在黄河源区的水文应用研究

多卫星遥感降水产品具有高时空分辨率、覆盖范围广等特点,弥补了传统地面观测时空上的局限性,并为无或缺资料地区提供新的数据来源。为评价TRMM 3B42-V7降水产品在地形复杂的高原山区的精度及适用性,以黄河源区为例,利用地面观测降雨站点对卫星数据的精度及适用性进行评估,并结合大尺度陆面分布式水文模型VIC进行水文模拟验证。研究结果表明:3B42-V7与地面观测站点的流域平均月降水之间的相关系数达到0.99;空间尺度上,流域尺度相关性优于网格尺度;时间尺度上,月尺度相关性较日尺度好。该产品可在一定程度上代替黄河源区的地面观测,但使用时需要根据实际情况对模型的参数重新率定。     

黄河源区退牧还草工程生态绩效与问题

采用实地调查和参与式访谈相结合的方法,对黄河源区退牧还草政策的生态效益、当地居民.对政策的响应以及牧民生计的研究发现,黄河源区的牧民已经认识到了天然草地退化的严重性,能够顾全大局实施退牧还草工程.然而,由于缺乏牧民的广泛参与,政府的补偿政策缺乏灵活性、补助标准低,移民安置和替代产业方案实施效果不理想.虽然退牧还草工程取得了阶段性生态效益,却影响了牧民的生存和发展,大部分牧民认为他们的利益没有得到保障,希望返回草原生活.因此,为保证黄河源区退牧还草政策的持续性,建立多元化的生态补偿机制是政府的必然选择.     

黄河源区蒸散量变化与生态恶化的关系

利用20世纪80年代以来黄河源区水文和气象资料,分析了该区蒸散量、日照时数、气温、空气饱和差的变化趋势,并着重研究了诸因子对蒸散量的影响.结果表明,源区蒸散量呈逐年增大趋势;而作为主要影响因子的日照时数则以3.6h/a的速度增加;气温以0.04℃/a的速度递增;空气饱和差也以0.02hPa/a的速度递增.因此,可以认为,源区日照时数、气温及饱和差的增加,加剧了草地蒸散发,生态的恶化也加大了蒸散量,蒸散量的增大和降水量的减少则直接造成了源区流量的减少和生态的恶化.     

阿拉善地区降水同位素特征与水汽来源

基于2013—2015年阿拉善高原阿右旗的降水氢氧稳定同位素组成数据,分析阿拉善高原降水δD和δ~(18)O的特征与变化规律,揭示当地的水汽来源与迁移路径。结果表明:(a)阿拉善高原降水δD和δ~(18)O的变化呈现明显的季节特征,即夏季偏高,冬季偏低。(b)主要气象参数(降水量、气温、大气湿度和风速)中,气温是控制阿拉善高原降水δD和δ~(18)O的主导因素;通过与周边区域的比较,阿拉善高原当地大气降水线的斜率和截距较低,这是由阿拉善高原降水受到非平衡蒸发作用强烈所致;(c)HYSPLIT气团轨迹模型模拟和降水同位素分析揭示了阿拉善高原阿右旗降水主要来自西风和极低气团。     

基于小波分析的黄河源区年径流变化分析

根据流域特点,把整个黄河源区划分三部分,分别运用小波分析对各部分的年时间序列和年径流序列进行了分析。通过小波分析图显示了河源区年均流量变化的多时间尺度结构;不同时间尺度下年均流量的周期强弱变化和分布情况,以及突变点的位置分布。根据小波方差检验得出的主要周期可对未来年均流量变化进行预测。