1961-2010年云南省极端干旱的特征分析

随着全球变暖的进一步加剧,极端天气气候事件发生的频率越来越高,强度越来越大,引起众多国内外学者的高度关注和重视.极端天气气候事件是对人类社会危害最严重的自然灾害之一,对自然生态和社会稳定、经济发展、人民生活等人类生存环境产生了显著的影响,每年全球都因为极端气候灾害造成巨大的经济损失,并且呈现逐年增加的趋势.文章基于云南省1961-2010年0.25°×0.25°的逐日气象格点数据,包括日平均温度、日最高温度、日最低温度以及日降水量,通过STARDEX Diagnostic Extremes Indices Software计算出57个极端气候指数,并选取与干旱有关的6个主要极端指数,运用Mann-Kendall秩次检验方法和Arcgis10.1进行空间制图,分析云南省近50年来极端干旱的空间分布特征和趋势变化.结果表明：云南省近50年来极端干期长度平均值及标准差、最长连续干日数和干日持续的概率的分布均为自滇西北东部向南、自中部向东部和西北西部两端递减;各极端干旱指数与同期日降水量强度和平均气温均呈显著负相关;极端干期长度趋势分析表明,近50年来云南省干期长度平均值大部分地区呈不明显的缩短下降趋势,尤其是滇西北东部地区通过了显著性检验.     

基于1990-2015 归一化植被指数的河北植被时间变化特征及其对干旱的响应

基于1990-2015年研究区逐旬归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）数据和站点逐日降水数据,对河北地区NDVI时间变化特征及其与多尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）的响应关系进行了深入分析。结果表明：（1）研究区草地、林地面积增加,空间上呈自东向西交替变化,并呈破碎化现象。（2）年均及生长期NDVI呈明显的上升趋势,夏季NDVI最高,冬季最低,月均NDVI时间变化与雨热同期。（3）不同尺度SPEI均呈下降趋势,随着时间尺度的增加,降幅不断加剧。干旱整体上发生的持续时间和干旱程度有所降低,而春季发生干旱明显强于其他季节。（4）年际及夏季NDVI对SPEI变化响应最为显著,夏季NDVI与SPEI06之间的相关性为最高的0.628,春秋次之,冬季最低。年际及季节性NDVI变化与SPEI03及SPEI06变化的相关性较高。年际及季节NDVI变化对SPEI的响应较单独的气候因子（气温、降水）更明显。     

CMIP5多模式对全球典型干旱半干旱区气候变化的模拟与预估

应用CRU 3.1气温资料和GPCC V6降水数据,系统评估了国际耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)中17个耦合模式对全球典型干旱半干旱区的长期气候变化的模拟能力,并在此基础上分析了不同典型浓度路径(representative concentration pathways,RCPs)下典型干旱半干旱区未来的气候变化情景.结果表明:大多数模式都能模拟出全球陆地以及典型干旱半干旱区观测气温时空分布特征,特别是近60年来显著增温的空间格局,但增温幅度偏小0.1~0.3℃/50 a;大多数模式难以捕捉到全球陆地观测降水的年际变化特征,模拟的变率和趋势均明显偏弱,不同模式对干旱半干旱区降水的模拟存在较大的时空差异,但总体上还是多模式集成结果更为接近观测值;在人类活动和自然变化的共同影响下,全球及其不同干旱半干旱区未来气温的变化均是以显著增温为主,特别是高端浓度路径(RCP 8.5)下的增温幅度几乎是中低端浓度路径(RCP 4.5)下的2倍;降水的未来变化情景基本上是"干愈干、湿愈湿"的时空特征,也是高端浓度路径下的变化更为明显;而未来中国北方干旱半干旱区很可能是气温上升、降水增加最为显著的地区之一.     

落叶作为热带雨林水分亏缺适应对策的研究:以西双版纳热带雨林为例

研究通过西双版纳热带雨林中连续7年（20032009）的生态系统监测数据,探讨了土壤水分亏缺的季节和年间波动对冠层叶片物候的影响.研究表明西双版纳热带雨林冠层物候具有明显的季节构型,叶片在土壤水分亏缺最严重的旱季末期发生集中凋落.并且,叶片的凋落主要发生在冠层高度超过20 m的冠层上部,冠层下部以及林下植物则为常绿状态.同时发现叶片凋落量存在较大的年间波动,进一步分析表明,土壤水分亏缺的年间动态是造成这种波动的主要原因.最后,对西双版纳热带雨林叶片物候动态,进行了成本－收益分析.分析的结果进一步确认了水分亏缺是造成该森林季节性落叶的主因.研究从生态系统的尺度上,对冠层叶片物候动态进行了研究,是一种全新的尝试.同时,也为多年以来,关于西双版纳热带雨林落叶原因的争议,提供了具体的科学数据.     

多尺度水资源管理模型融合技术及在中国北方的应用研究

该项目是中荷两国2009年JSTP（Joint Science and Technology Program）框架下的研究课题之一。项目以中国西北资料缺少、生态脆弱的河西走廊干旱内陆河区为背景,通过空间对地观测及地面水资源监测网络数据的融合,发展多尺度水资源管理模型技术;通过同化降水、蒸发、冰川、地下水及开发利用等数据,研究水资源时空演变规律及其生态环境效应,合理评价流域水资源;通过同化驱动水文与水资源模型,提出中国北方地区气候变化下的流域水资源规划与管理策略;通过联合研究,促进两国科技交流,提高科技人员水平。     

基于标准化降水蒸散指数的宁夏中部干旱带干旱趋势分析

基于标准化降水蒸散指数(SPEI),选取1960～2012年宁夏中部干旱带的海原、同心、麻黄山、兴仁、盐池五个气象站的降水和平均气温资料作为代表,计算各站SPEI序列,研究宁夏中部干旱带在不同时间尺度、不同季节尺度下的干湿演变趋势、干旱发生强度和频次变化以及干旱发生范围变化。结果表明:①SPEI中起决定性作用的因素是降水;②SPEI值的变化对不同时间尺度的敏感性不同,时间尺度越小,干湿变化趋势越明显,甚至是正负波动振荡;③宁夏中部干旱带干湿变化明显,不同季节均呈湿润化趋势,且以轻度干旱和中度干旱为主,干旱发生范围和干旱发生强度总体呈缩小趋势。     

遥感技术在水文方面的应用

近年来,由于科学技术的迅猛发展,我国的遥感技术也得到了广泛应用,本文主要介绍了遥感技术概念与特征,叙述了遥感技术在水文工作中的注意事项,进而分析了遥感技术在水文方面的具体应用。     

基于模拟土壤含水量的干旱监测技术

为实现大范围干旱的实时监测,开发了基于模拟土壤含水量的干旱监测技术.采用VIC(variable infiltration capacity)大尺度水文模型模拟了30 km网格尺度的逐日土壤含水量,建立了土壤含水量距平指数(SMAPI),分析了其在2002年山东干旱和2010年西南地区干旱监测中的作用.结果表明,SMAPI具有较明确的物理意义,能够反映大范围干旱在时间和空间上的发生、发展及变化趋势.基于模拟土壤含水量的干旱监测技术,可为全面认识干旱,有效预防和减轻干旱灾害提供技术支持.     

老哈河流域地表植被覆盖对干旱的响应

在原有的帕尔默旱度模式中嵌套双源蒸散发能力计算模型和混合产流模型,采用老哈河流域内及周边的15个气象站资料修正模型参数,构建可用于变化环境下植被-干旱响应关系分析并适用于我国北方地区的机理性旱度模式,计算研究区域各栅格逐月的帕尔默干旱指标,通过分析和建立归一化植被指数与帕尔默干旱指标的关系来定量评价老哈河流域不同植被类型归一化植被指数对气象干旱的响应.研究结果表明:(a)在植被生长期的开始和结束阶段,干旱对植被的影响较小;在植被生长期的中间月份,干旱对植被影响较大,其中6月份是研究流域植被的水分敏感期.(b)不同的植被类型受干旱影响的程度不同,干旱对灌丛和草地的影响大于对林地的影响.(c)带虚拟变量的回归模型能够合理地描述季节性的影响,模型的模拟精度较高,因此在考虑季节影响的情况下归一化植被指数可以用于干旱监测.     

外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)及一氧化氮供体硝普钠(SNP)对干旱胁迫下金荞麦幼苗生理特性的影响

采用20%的聚乙二醇对金荞麦幼苗进行干旱胁迫处理,并通过添加不同体积质量分数的外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)及一氧化氮供体硝普钠(SNP),研究外源ALA和外源NO处理对干旱胁迫下金荞麦幼苗叶片的叶绿素质量分数、可溶性糖质量分数、丙二醛(MDA)质量分数以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等生理指标的影响.结果显示PEG-6000(20%)胁迫下的金荞麦幼苗生长受到显著抑制,但是经过不同体积质量分数的ALA或SNP处理后,均提高了幼苗可溶性蛋白的质量分数,降低了叶片的MDA质量分数和可溶性糖质量分数,显著地提高了SOD,POD和CAT 3种酶的活性和叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、叶绿素a/b的水平.50mg/L的ALA处理后SOD的活性达到最大值(0.039U/(mg·min));75mg/L的ALA处理后POD的活性达到最大值(2.359U/(mg·min));0.10mmol/L的SNP处理后CAT的活性达到最大值(0.052U/(mg·min)).然而,75mg/L的ALA比50mg/L的ALA处理后,金荞麦幼苗叶片的MDA质量分数少.因此,适宜体积质量分数的ALA和SNP能够有效地减缓干旱胁迫对金荞麦幼苗产生的伤害,提高幼苗的抗干旱能力.