近5 a来科尔沁沙地典型区域地下水埋深变化分析

 从2002至2006年奈曼旗地下水埋深监测数据中,选取典型区域的18个监测点,分为三个样带,对其地下水埋深的时空变化及其与降雨量的关系进行分析。结果表明,近5 a典型区域地下水埋深均呈下降趋势,教来河沿岸变化最为明显,年际最大水位差达2.11 m,变化幅度13.6% ~51.4%;空间分布上以教来河沿岸地下水埋深最大,近5 a平均为6.15 m;典型区域年内最高地下水位出现在3—4月,最低水位在8—9月;近5 a来降雨量和多年降雨量分别与同期地下水埋深变化的分析表明,降雨量对研究区地下水埋深影响较小。     

1974—2009年西藏羊卓雍错湖泊水位变化分析

羊卓雍错(简称羊湖)是青藏高原南部最大的一个封闭型内陆湖泊,位于西藏自治区浪卡子县境内,与纳木错、玛旁雍错一起并列为西藏三大圣湖,是藏南地区重要的风景旅游区。始建于1989年的羊湖发电站于1997年正式投入运营,为世界上海拔最高的抽水蓄能电站。在全球气候变暖和人类活动的影响下,其湖面水位变化及其成因备受国内外关注。利用1974—2009年羊湖白地水文观测资料,分析了36年来羊湖水位年际、年内变化特征及其与自然要素(气温、降水和蒸发等)和人类活动之间的关系。结果表明,羊湖平均水位为19.06 m,历史最高值出现在1980年,为21.37 m,2009年水位降至17.08 m的历史最低值。自1974年有水位观测资料以来,羊湖水位呈波动式下降趋势,其中,1974—1977年水位表现为逐年下降,幅度为0.26 m/a;之后至1980年以0.4 m/a呈上升态势,1980年羊湖水位达到了历史最高值;此后,至1996年水位呈显著下降趋势,减少速率为2.08 m/(10 a),1996年是羊湖水位上升的一个转折点,至2004年水位在逐年上升;2004—2009年是一个水位显著下降的时段,速率为0.57 m/a,也是水位下降趋势最为显著的时段。羊湖水位下降年份占整个时段的56%,而44%的年份水位在上升。1974—1984年及2001—2005年水位高于多年平均值,而1985—2000年及2006年之后水位都低于多年平均值。羊湖水位的年内最低值一般出现在6月,最高值则在10月。羊湖年内水位变化对流域降水量的响应具有一定的滞后性,时间为2个月左右。羊湖水位变化主要是由降水波动、气温上升、蒸发的变化等自然因素共同作用的结果,特别是,流域年际降水量波动是湖面水位升降的主要影响因子,人为和工程的影响范围和程度均较小。自羊湖电站1997年运行以来,流域的环境在暖湿的气候大背景下有所改善,且对羊湖水位变化无明显影响。但如果电站不能蓄水与发电并举,达不到总体不消耗羊湖水量的设计目标和水量平衡,对羊湖水位的影响将不可忽视。     

近20年青海湖水量变化遥感分析

青藏高原湖泊水量的变化是揭示全球气候变化及其区域水循环响应的重要信息载体。区别于常用的水文学方法,本文利用MODIS遥感影像和LEGOS高度计多年连续数据,基于湖泊水位—面积关系,探讨了湖泊水量变化的遥感分析方法,并以青藏高原面积最大的青海湖为例,揭示青海湖近20年来(2001-2016)湖泊水量年内与年际变化特征。主要结论为：青海湖湖泊面积在2001-2016年间整体扩张了187.9 km²,变化速率为11.6 km²/a;水位在2001-2014年间上升了1.15 m,变化速率为0.10 m/a。青海湖水位—面积关系表现为二次函数关系(相关系数R²=0.83)。基于水位—面积关系,进一步估算分析了青海湖水量平衡的净收支及其年内和年际变化。近20年来,青海湖水量总体呈增加趋势,其变化率约为4.5\times {10}^8m³/a。降水的增加与蒸发能力的下降是湖泊水量增加决定性的驱动因子。     

间歇性输水影响下的2001-2011 年塔里木河下游生态环境变化

采用2001-2011 年野外调查资料和卫星遥感影像数据,对生态输水影响下的塔里木河下游地下水、植被变化特征进行分析,并探讨了典型断面植被对地下水埋深变化的响应关系。结果表明:(1) 各断面地下水位变化过程与河道来水过程密切相关,近10 年来经历了显著抬升(2000-2005 年)—缓慢降低(2006-2009 年)—小幅抬升(2010 至今) 的过程,主要表现为随生态输水量的改变呈波动变化;地下水位抬升幅度与生态放水量的相关系数达0.78,与生态放水持续时间的相关系数为0.70。(2) 2001-2011 年塔河下游植被覆盖面积总体上呈增加趋势,其中灌木林地和草地变化显著,林地和耕地面积呈小幅度变化;植被覆盖度的变化主要表现为2001-2006 年显著提高和2006-2011 年小幅变化。(3) 植被覆盖度随地下水位的抬升呈现出增加的趋势;垂直河道的方向上,同时期植被覆盖度与地下水埋深空间分布特征一致,均以输水河道为轴向两侧植被覆盖度(地下水埋深) 逐渐降低(增大);平行河道的方向,植被覆盖度对地下水埋深的响应幅度随着离大西海子水库距离的增加而减小。     

黑河下游地下水波动带地下水位动态变化研究

 黑河下游是生态环境特别脆弱的地区,地下水位具有重要的生态意义。研究该区域地下水位的波动变化,对于生态环境的恢复与管理具有重要的指导意义。以河流20 km缓冲区为研究区,基于观测数据对2006年地下水位与分水前（2000年）的地下水位进行对比,分析得出:随着生态输水工程的启动,地下水位在总体上得到明显升高,研究区北部横剖面线上地下水平均升高0.995 m,南部横剖面线上平均升高0.497 m。西河纵剖面上输水后地下水位在下游提升最为明显,平均水位上升2.41 m,中游提升不大,大约为0.22 m;东河纵剖面上下游水位提升比较明显,水位上升1.06 m,但中游地下水在分水后仍有显著下降,平均下降0.96 m,上游地下水位上升0.90 m。研究区不同区域地下水时间（1990—2010年）变化趋势不同。有持续上升型,有持续下降型,有下降转为上升型,2002年成为转折点;额济纳旗农业灌溉对局部地区地下水影响较大,农业用水与生态需水的矛盾逐渐显露出来。     

阿克苏地区近45年日照时数变化特征

根据阿克苏地区8个气象站近45年(1961-2005)逐月日照时数资料,建立阿克苏地区年日照时数序列,利用3年滑动平均、一元线性回归、Mann-Kendall、灰色预测等方法,全面分析阿克苏地区近45年来日照时数变化的基本特征。结果表明:年日照时数呈现增加趋势,其变化的倾向率为3.9 h/10 a;年日照时数近45年来极低值出现在1985年,最高值出现在2005年;春季和夏季日照时数呈增加趋势,但是夏季变化趋势不明显,未能通过显著性水平检验;秋季、冬季日照时数呈减少趋势,其变化倾向率分别为-0.4 h/10 a和-11.0 h/10 a,秋季未能通过显著性水平检验。年日照时数在1974年发生了突变,日照时数逐渐减少。建立灰色预测GM(1,1)模型对阿克苏地区2006-2010年的年日照数进行预测,发现在今后几年阿克苏地区的年日照时数将会有所增加,年日照时数在2010年达到2 923.2小时,但未能超过近45年来的极大值。     

近40年来渭干河-库车河三角洲绿洲气候变化特征分析

利用库车、沙雅、新和气象站1961～2000年日照、气温、降水和蒸发观测资料,分析渭干河-库车河三角洲绿洲近40年来日照、气温、降水和蒸发量年际变化、季节变化及特征.结果显示:近40年来年均日照总体呈减少趋势,减少倾向率为31.64 h/10a,减少幅度从大到小依次为冬、夏、秋和春季;近40年来年均气温总体呈增加趋势,增长倾向率约0.17℃/10a,年内冬、秋两季呈上升趋势,春、夏两季呈下降趋势;近40年来年降水量总体呈增长趋势,增长倾向率约10.16 mm/10a,年内除秋季外,夏、春、冬季降水均呈增长趋势;近40年来年蒸发量总体呈减少趋势,减少倾向率约149 mm/10a,年内蒸发量减少幅度从大到小依次为夏、春、秋和冬季.     

塔里木河下游地下水位对植被的影响

对塔里木河下游断流河道2000~2002年9个地下水监测断面和18个植被样地的实地监测资料分析表明,地下水埋深对天然植被的组成、分布及长势有直接关系。地下水位的不断下降和土壤含水率大大丧失是引起塔里木河下游植被退化的主导因子。塔里木河下游的四次输水对其下游地下水位抬升起到了积极作用,河道附近地下水位呈逐级抬升过程,横向影响范围达1000 m左右,纵向上,表现为上段地下水抬升幅度较大 (达84%),下段抬升幅度较小 (6%)。随着地下水位的抬升,天然植被的响应范围由第一次输水后的200~250 m,扩展到第四次输水的800 m。     

民勤绿洲边缘柽柳荒漠林的时空变化及其驱动因素

柽柳属植物不仅是耐盐碱、耐干旱植物,同时也是最优良的防风固沙植物之一,曾在改善和维持民勤沙区生态环境中发挥了重要作用。在近40多年来,伴随民勤环境旱化,绿洲边缘柽柳荒漠林呈现出退化过程,并表现出旱生、超旱生植物增加,林带变窄,柽柳高度降低,柽柳种群及其群落盖度降低和防风固沙功能减弱等特征。目前,坝区、泉山区和湖区柽柳荒漠林均出现退化,其中坝区退化最为严重,残余宽度仅有30~75 m,依靠农田灌溉外溢水生存,是民勤绿洲边缘柽柳荒漠林发展的最终阶段。分析柽柳荒漠林时空变化的驱动因素,认为地表水消失是时空变化的诱导因素,地下水位下降和林地土壤水分减少是时空变化的主导因素,在地下水位下降到10 m的临界水位以下之前,地下水位起到主导作用;而下降到10 m以下之后,土壤水分起到主导作用。     

近50年人类活动引起的杭嘉湖平原区水位变化

针对杭嘉湖地区洪涝灾害日益加剧的现状,基于1960~2007年日降水和日水位资料,采用Spearman检验、有序聚类分析和线性模拟方法,研究了近50 a来降水和水位变化,在此基础上探讨了降水和人类活动对特征水位变化的贡献率。结果表明,区域近50 a降水变化未见明显趋势,水位呈增加趋势,年最高水位、年平均水位和年最低水位增率分别为0.03 m/10a、0.05 m/10a和0.09 m/10a,且平均水位和最低水位增加达到显著性水平。8个代表站点特征水位均呈增加趋势。空间上沿水流方向,线性坡度值增大。水位降水响应率和平水年水位序列分析显示人类活动是水位变化的重要原因。人类活动对最高水位、平均水位和最低水位变化的贡献值分别为39.0%、56.2%和82.9%。     

科尔沁沙地典型区地下水、降水变化特征分析

地下水资源作为科尔沁沙地典型区的重要供水来源,研究地下水及其影响因素的变化特征对水资源合理开发利用、生态环境保护有重要的现实意义。以研究区周围左中、通辽和后旗3个典型气象站与7个地下水观测井数据为基础,应用灰色系统理论、线性回归、M-K突变检验、累积距平分析和小波周期分析等研究方法,对科尔沁沙地典型区1951-2015年降水量与地下水埋深进行研究,定性描述降水量变化与地下水埋深变化的响应关系。结果表明：（1）夏季气候倾向率为-18.6 mm·（10 a）^-1和年降水量气候倾向率为-11.7 mm·（10 a）^-1,都呈下降趋势,春、秋和冬三季降水量变化呈上升趋势,其气候倾向率分别为1.45 mm·（10 a）^-1、1.79 mm·（10 a）^-1和0.67 mm·（10 a）^-1。（2）近65 a来,研究区年降水存在2~5 a、7~12 a和18~31 a三个明显特征时间尺度的周期,对应小波方差图存在26 a和10 a两个周期峰值;四季降水量同样存在不同时间尺度的周期。（3）四季和年地下水埋深先呈线性再呈波动式变化,上升趋势显著,增幅分别为0.48 m·（10 a）^-1、0.50 m·（10 a）^-1、0.51 m·（10 a）^-1、0.48 m·（10 a）^-1和0.49 m·（10 a）^-1。（4）地下水埋深时间序列基准期和变异期的分界点为1994年。（5）1994年前,地下水埋深与滞后4 a降水量相关系数为-0.514;1994年后,地下水埋深与滞后8 a降水量相关系数为-0.527。     

干旱区间歇性生态输水对地下水位与植被的影响机理研究

塔里木河下游生态系统作为典型的干旱区生态系统,对水分具有较强的依赖性。为了解塔里木河下游间歇性生态输水对地下水埋深变化、植被生长的关系,得出地下水埋深、植被生长变化及间歇性生态输水过程之间的相互影响机理,以塔里木河下游英苏断面为研究区,基于达西定律、植物根系吸水速率计算方法,以及2009-2015年生态输水-地下水位变化-NDVI变化相互耦合关系,对三者之间相互影响过程及影响机理进行定性与定量分析。结果表明：（1）输水效益的显现是一个漫长的过程,地下水的响应和下游植被的生态响应均在一个大的空间和时间尺度上将逐步显现,另外由于植物生长具有季节性,当年地下水埋深值在一定程度上可影响次年植物生长。（2）多年研究表明,当地下水埋深低于7 m时,满足乔、灌木植物生长需求;低于6 m时,满足草本植物生长需求。（3）在年总输水量为固定情况下,一年两次是利于河岸植被恢复的最适宜输水次数。由于生态输水-地下水位变化-NDVI变化存在一定的滞后期,建议每年春季4~5月份和夏季7~8月份作为输水期。     

化肥、农药和地膜对甘肃省农业生态环境的影响

依据甘肃省农业生态区划,对5个生态区单位面积化肥、农药和地膜施用量进行了环境影响分析。结果是:甘南区处在低施肥量区,其余4个区化肥施用量均超过了全国高施肥量区的平均值,其中河西区施用量已超过全国平均高施肥的3.22倍,粮食产出率仅4.8kg·kg^-1;全省河西区农药和地膜平均施用量最大(128.9kg·hm^-2、15.1万hm²)。对环境的影响是土壤有效营养元素失衡、土地板结、保水保肥能力下降、地表水和地下水受到污染;农作物品质下降,各种农作物中六六六、滴滴涕的残检率为100%,但已逐年降低,有机磷农药蔬菜检出率为76%;由于地膜使用年限短,覆膜面积较小,未出现地膜残留污染。     

渭-库绿洲地下水对土壤盐渍化和其逆向演替过程的影响

基于遥感数据,结合地下水位观测资料,本文对渭-库绿洲土壤盐渍化与地下水的关系进行了定量研究,并探讨土壤盐渍化的逆向演替过程。研究表明:渭-库绿洲在地下水埋深2.3~2.7 m区间,盐渍地面积占的比例较高,在地下水埋深2.7~3.4 m区间,盐渍地面积占的比例相对较低;渭-库绿洲部分地方地下水位已低于影响地表盐渍化的水位临界值(4.66 m),地下水矿化度低于3 g/L,研究区整体处于有利于土壤盐渍化逆向演替的环境之中;土壤盐渍化的逆向演替过程具有时空特征,由绿洲上部向下部,内部向外部逐步发生逆向演替。     

克里雅河尾闾绿洲浅层地下水位埋深变化特征研究

地下水位埋深的动态变化极大程度上控制着荒漠植被。达理雅博依位于克里雅河尾闾,是塔克拉玛干沙漠腹地现存面积最大的一处由荒漠河岸林构成的天然绿洲,在这里对地下水位埋深动态变化的监测有助于研究其对地表植被的影响,从而进一步揭示天然绿洲形成与维系的机理。由于复杂的地理环境和闭塞的交通,尚未有学者在该绿洲获得连续的地下水位埋深监测数据。于2012年10月在尾闾绿洲腹地设立了观测井,获取了2012-2018年间地下水位埋深数据,从地下水位埋深的日极值分布特征、日极差分布特征、年内和年际波动特征4个方面分析了该井近6 a来水位埋深的动态变化过程,并结合胡杨的生长习性探讨了尾闾绿洲地下水位埋深变化对生态系统的可能影响。对该绿洲地下水位埋深数据观测结果的初步分析表明:(1)测井每日水位埋深最小值多出现在16:00、20:00与04:00;每日水位埋深最大值多出现在16:00,分布于4-10月,尤以9月为多。(2)地下水位埋深日极差波动范围为0~0.5 m。大于0.1 m的日极差主要分布于7-8月,并以2017年最为显著。(3)地下水位埋深基本在1.0~3.0 m波动,月峰值主要出现在2-3月与8-9月。(4)地下水位埋深多年平均值为2.0 m,水位埋深总体呈缓慢上升,约0.08 m·a^-1。(5)各年水位埋深在1.0~2.0 m的总天数呈增加趋势,利于胡杨种子萌发与植株扎根;在2.0~4.0 m的总天数呈减少趋势,青壮胡杨生长可能受限。     

Simulating net primary production of grasslands in northeastern Asia using MODIS data from 2000 to 2005

The net primary production (NPP) of grasslands in northeastern Asia was estimated using improved CASA model with MODIS data distributed from 2000 and ground data as driving variables from 2000 to 2005. Average annual NPP was 146.05 g C m?2 yr?1 and average annual total NPP was 0.32 Pg C yr?1 in all grasslands during the period. It was shown that average annual grassland NPP in the whole northeastern Asia changed dramatically from 2000 to 2005, with the highest value of 174.80 g C m?2 yr?1 in 2005 and the lowest value of 125.65 g C m?2 yr?1 in 2001. On regional scale, average annual grassland NPP of 179.71 g C m?2 yr?1 in southeastern Russia was the highest among the three main grassland regions in the six years. Grasslands in northern China exhibited the highest average annual total NPP of 0.16 Pg C yr?1 and contributed 51.42% of the average annual total grassland NPP in northeastern Asia. Grassland NPP in northeastern Asia also showed a clear seasonal pattern with the highest NPP occurred in July every year. Average monthly grassland NPP in southeastern Russia was the highest from May to August while average monthly grassland NPP in northern China showed the highest NPP before May and after August. The change rate distribution of grassland NPP between the former three years and the latter three years showed grassland NPP changed slightly between the two stages in most regions, and that NPP change rate in 80.98% of northeastern Asia grasslands was between –0.2 and 0.2. Grassland NPP had close correlation with precipitation and temperature, that indicates climate change will influence the grassland NPP and thus have a great impact on domestic livestock in this region in future.     

塔里木河下游河岸带地下水埋深对生态输水的响应过程

为了解塔里木河下游生态输水量与地下水埋深多年响应变化过程,得出地下水埋深对生态输水的响应变化规律,以塔里木河下游英苏断面为研究区,运用定性与定量分析方法,综合考虑不同输水差异（包括零输水年即2008年、输水极少年即2009年、输水较多年2011年等）,对2000-2015年英苏断面1 050 m范围内地下水埋深数据进行了分析。结果表明：研究断面内地下水埋深在各年份总体呈现比较平稳的递减趋势,年内个别月具有较大的增幅,另外由于冻土消融等因素影响,地下水埋深在2~3月有一定的增幅;离河较近区域的地下水埋深变化对生态输水的响应具有时间同步性,而离河道较远地区的地下水埋深在响应时间上存在滞后性,本研究断面1 050 m范围内地下水埋深响应时间维持在1 a内;经过多年生态输水过程,英苏监测断面距离河道约750 m范围内地下水平均埋深维持在2~6 m范围内,基本达到植物生长所需地下水埋深水平;另外,综合分析研究断面多年输水引起的地下水位响应过程,为获得生态输水过程所带来的最大生态效益,生态输水不仅要保持一定的输水量,还要保持输水年周期的连续性。     

基于地理探测器的中国城市男性青少年BMI影响因子探究

运用变异系数与地理探测器方法分析中国城市男性青少年体质指数（BMI值）在2005年、2010年、2014年变化的空间分异,探究其核心影响因子。结果显示：① 中国城市男性青少年BMI值在东中西部存在显著性差异,变异系数分别为5.14%、1.68%、2.82%;区域内部也差异明显,东部差异性最强、中部最小。② 2005年中国城市男性青少年BMI值从东北向西南呈现由高到低的阶状分布特征,经9年的演变,2014年呈现出北高南低的三级阶梯分布特征。③ 中国城市男性青少年BMI增长率由2005—2010年的1.36%到2010—2014年的2.44%,说明中国城市男性青少年肥胖率呈加速上升趋势。④ 在空间尺度上,各区域探测的主导因素存在差异性。⑤ 在时间尺度上,从2005年到2010年,再到2014年,影响中国城市男性青少年BMI的主导因子由地理环境要素转为社会经济要素。     

华北平原缺水盐渍区浅层地下水位动态分析

本文以国家农业科技攻关南皮试区为例,分析了华北缺水盐渍区地下水水位动态及其与降水量的关系,应用灰色系统理论的GM(1,1)预测方法,建立了地下水位动态的模拟、预测模型。结果表明,在目前供水、用水和水文地质条件下,未来地下水水位呈缓慢下降趋势,年均下降速度为0.12～0.14m/年。单靠平水年甚或丰水年降水难以维持地下水采补平衡,必须进行多年径流调节或跨流域调水,以丰补歉,互济余缺,并实施农田综合节水技术,防止区域水环境的恶化。     

2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征及其影响因素

基于中国自动气象站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量0.1°×0.1°网格数据集通过逐时降水量、降水频率和降水强度等指标研究了2008-2014年祁连山区夏季降水的日变化特征,并结合ERA-Interim再分析资料分析了气象要素对降水日变化的影响。结果表明：① 祁连山区逐时平均降水量和降水频率的时空分布特征较为一致,即东中段大于西段,且7月最大,6月次之,8月最小;降水强度的空间分布则与降水量和降水频率的存在差异,且6月的降水强度平均值最大。② 白天和夜间的降水量均表现出东中段多于西段、山区多于平原的特点,并有明显的夜雨现象;从年际差异来看,2008-2014年白天和夜间的降水量均呈增加趋势。③ 祁连山区夏季降水平均相对变率介于5%~38%之间,全区20:00平均相对变率最大;逐时降水量和降水频率普遍存在较好的相关性,尤其是在东中段。④ 对比再分析资料发现,祁连山区降水日变化与相对湿度和地面温度等气象要素有关。