辽宁省潜在蒸散发量及其敏感性规律分析

采用Penman-Monteith法和敏感系数法对辽宁省1965~2014年潜在蒸散发量及影响潜在蒸散发的气象因子敏感性进行分析,探讨气候变化下影响辽宁省潜在蒸散发量变化的主导因子及潜在蒸散发对气候变化的定量响应。结果表明：① 近50 a辽宁省潜在蒸散发呈现显著减少趋势,在空间上由西向东递减;② 潜在蒸散发对气象因子的敏感性在年尺度上表现为,水汽压最为敏感,其次为太阳辐射、风速、平均气温;在季节尺度上,春季和秋季对平均气温最不敏感,夏季对风速最不敏感,冬季对太阳辐射最不敏感;③ 空间分布上,气象因素的敏感系数与气象因子空间变化规律相吻合,潜在蒸散发对气温的敏感性由北部向南部递增,对水汽压、太阳辐射的敏感性由东部向西部递减,而风速与之变化趋势相反。④ 风速的显著降低是辽宁省潜在蒸散发量下降的主要原因,太阳辐射的下降及水汽压的升高也促使了潜在蒸散发量的下降。     

秦岭南北潜在蒸发与气温响应关系及其影响因素

蒸发是水文循环的重要组成部分，精细化蒸发变化与气象要素的响应关系，对中国重要生 态过渡带水资源、生态恢复重建以及社会经济的可持续发展具有重要意义。基于 1970—2017 年 70 个气象站点观测数据，辅以趋势分析和小波相干方法，对秦岭南北气温和潜在蒸发（ET₀）变化特征 进行分析，探讨气象要素与 ET₀ 的响应关系。结果表明：以滑动相关方法为基础，无论是滑动窗口 调整，还是去趋势序列，气温与ET₀均呈现正相关关系，说明秦岭南北气温上升，ET₀ 增加；但是，秦 岭南北气温与ET₀ 相关关系存在时空差异。以 1993 年为时间节点，前期气温和 ET₀相关性呈现增 加趋势，后期则逐渐减弱；空间上西秦岭地区是气温和 ET₀ 的弱相关区。在主导因素上，ET₀对太阳 辐射变化更为敏感，风速并非区域 ET₀ 变化的主导因素，从而导致“蒸发悖论”现象并不突出。多因 素主导 ET₀ 变化，是秦岭南北 ET₀ 与气温响应关系存在时空差异的原因。     

额济纳绿洲生长季参考作物蒸散发敏感性分析

敏感性分析是预测气象变量扰动引起的参考作物蒸散发变化的重要途径。以额济纳绿洲为研究区,运用FAO56 Penman-Monteith模型计算了额济纳绿洲1988—2007年生长季参考作物的日平均蒸散发,并计算其对气温、风速、太阳辐射和相对湿度的敏感系数。结果表明,额济纳绿洲生长季参考作物日平均蒸散发的敏感性系数波动较大;其中,参考作物蒸散发对太阳辐射最为敏感,其次是气温,最后是风速和相对湿度。利用敏感性系数能较好的预测参考作物蒸散发对太阳辐射、气温、风速和相对湿度扰动产生的响应。     

科尔沁湿草甸参考作物蒸散发模拟分析

为探明气候变化下干旱半干旱地区湿草甸参考作物蒸散发(ET₀)影响因子,使用FAO 56 P-M模型对科尔沁湿草甸ET₀进行模拟,利用涡度相关系统对模型的适用性进行评价,并通过通径分析及指标敏感性分析对ET₀的影响因子进行辨识。结果表明:(1)小时尺度模拟精度最高,日尺度次之,月尺度较差,小时尺度上晴、阴、雨3种天气条件下模拟效果不同,晴天最优,阴雨天较差。(2)ET₀年内变化呈单峰曲线状,生长季明显高于非生长季,集中在3—10月,占全年89.79%。生长季典型晴天ET₀逐小时分布特征遵循倒“U”单峰型变化规律。(3)通径分析结果显示,对ET₀的通径系数以及对回归方程估测可靠程度E的总贡献均表现为VPD(饱和水汽压差) > T_min(最低气温) > R_n(冠层表面净辐射)>u₂(2 m高度风速),即VPD为影响ET₀最重要的因子;指标敏感性分析中,在去除VPD后引起的E变化最大,说明ET₀对VPD的变化最为敏感,其次为u₂、T_min和R_n。     

西北地区生长季参考作物蒸散变化成因的定量分析

基于FAO Penman-Monteith 公式计算了我国西北地区126 个测站1961-2009 年的生长季(4-10 月) 参考作物蒸散(ET₀) 对平均气温、风速、相对湿度和太阳辐射的敏感系数,并结合各气象因子的多年变化特征定量讨论参考作物蒸散变化的原因。结果表明：风速和气温的敏感性虽然相对较低,但因其显著变化,成为引起ET₀变化的主导因子,贡献达到-5.22%和3.29%;太阳辐射和相对湿度敏感性较大,但因变化小,贡献仅为-0.76%和0.63%。空间上,气温在西北地区对ET₀ 变化多为正贡献,风速和太阳辐射多为负贡献;相对湿度在西部多为负贡献,东部为正贡献。估算的4 个气象因子共同作用引起的ET₀变化在趋势、数值和空间分布上均与ET₀的实际变化基本一致,两者的相关系数高达0.99,表明结合敏感性分析和气象因子的多年变化来解释西北地区ET₀变化的原因兼具合理性和可行性。而且该方法弥补了趋势分析法、相关分析法和敏感性分析法的不足,为定量分析ET₀变化成因提供一条新思路     

SEBS模型在黑河流域中游的应用及参数敏感性分析

干旱区的蒸散发（ET）研究对干旱区的水资源管理和生态系统恢复具有重要意义。本文基于SEBS模型和参考作物蒸散量估算2009年3—9月黑河流域中游地区蒸散发。使用涡度相关蒸散数据验证表明,SEBS模型能够有效估算黑河流域中游的蒸散发。从各月的ET分布状况来看,区域平均ET有着明显的月变化;植被生长季内ET总量空间分布差异大,在23.4~752.6 mm之间,区域平均值为428.7mm。通过对SEBS模型参数敏感性分析发现,SEBS模型对地面温度最为敏感,其次是空气温度,再者是风速和反照率,对NDVI和空气湿度的敏感性最小。     

基于Hargreaves-Samani回归修正的作物参考蒸散发计算适用性研究

为提高Hargreaves-Samani（H-S）模型计算参考蒸散发的精度,利用西北黄河流域与长江中下游平原共128个气象站点1961—2010年的逐日气象资料对H-S模型进行回归修正,以Penman-Monteith（P-M）模型为标准,评价了H-S改进模型H-S_CORR模型的计算精度,并且以第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）气候模式来对H-S_CORR模型进行了未来适应性评价。结果表明：修正后,在验证期内,长江中下游平原4个分区的平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）的平均值分别下降了6.21 mm·月^-1和6.38 mm·月^-1;西北黄河流域4个分区的MAE和RMSE的平均值分别下降了9.26 mm·月^-1和9.23 mm·月^-1,2个研究区域修正后的决定系数（R²）比修正前最少提高1%。在CMIP6气候模式的未来气候情景下R²均达到0.98以上,具有良好的适应性。该研究修正的模型方法可为仅有气温数据的地区提供较高精度的参考蒸散发估算方法,为高频灌溉提供较为准确的数据基础。     

1961~2010年辽河三角洲参考蒸散发变化特征及主导因子分析

基于FAO Penman-Monteith公式计算了辽河三角洲区域19个气象站1961~2010年逐日参考蒸散发（ET0）对平均气温、风速、相对湿度和太阳辐射的敏感系数,结合各气象因子的多年变化定量分析参考蒸散发变化的原因。结果表明：气温对ET0变化为正贡献,风速、相对湿度和太阳辐射为负贡献;综合考虑敏感性分析和趋势分析的结果,滨海干湿过渡区气象因子对参考蒸散发变化的贡献由大到小依次是风速、平均气温、太阳辐射和相对湿度;半湿润亚区由大到小依次是风速、平均气温、相对湿度和太阳辐射;半干旱亚区由大到小依次是平均气温、太阳辐射、风速和相对湿度。     

黑河上游天涝池流域草地蒸散发模拟及其敏感性分析

根据野外气象站观测资料,利用Penman、FAO-Penman、FAO-Penman-Monteith、Priestley-Taylor和FAO-Radiation等5个蒸散发模型模拟黑河上游天老池流域草地日尺度和小时尺度的蒸散发,对模拟值与观测值进行了比较,并进行了相关变量的敏感性分析。结果表明:在日尺度上, FAO-Penman-Monteith模型的模拟效果最好,FAO-Radiation模拟效果最差,其余3种模型的模拟效果较好;在小时尺度上,Priestley-Taylor模型的模拟效果最好,其余模型都不适合该地区草地小时尺度的潜在蒸散发模拟。模型输入参数对蒸散发模拟效果影响强弱顺序为辐射>气压>相对湿度>气温>风速。当地表辐射变动±10%时,模拟值变化幅度20%左右;在其他参数变动±10%时,模拟值变化幅度在8%以下,说明辐射以外的参数是模型模拟较不敏感因素。     

基于SEBS模型的干旱区流域蒸散发估算探究

水资源在干旱区的经济社会发展中占据着举足轻重的地位,被利用的水资源通过蒸散发进入大气,定量估算区域的蒸散发对区域的水资源分配管理、旱情监测等具有一定的指导意义。应用SEBS模型估算了2015年5~9月艾比湖流域的蒸散发,按照流域的分水岭划分研究区范围,根据土地覆被类型将研究区划分为乔木林地、灌木林地、牧草地、耕地、水域及其他6大类,分析了流域内蒸散发的时间与空间变化以及不同土地覆被的蒸散发情况。结果表明：（1）整体而言,流域范围内日均蒸散量在生长季内呈单峰型分布,7月中旬达到顶峰,平均值为4.35 mm·d^-1,最大值为5.63 mm·d^-1,对气温的变化最敏感。（2）研究区蒸散发的高低分布与土地覆被类型分布存在高度一致性,日均蒸散量大小依次为：水域 > 耕地 > 牧草地 > 乔木林 > 其他 > 灌木林。（3）蒸散发在不同土地覆被具有不同的峰值分布,乔木林的峰值分别出现在1.20 mm和6.80 mm左右,灌木林的峰值分别出现在3.5 mm和6.00 mm左右,牧草地分别出现在4.00 mm和6.80 mm左右。耕地、水域的峰值分别在6.60 mm、7.20 mm左右。（4）SEBS模型在干旱区流域具有较高应用价值。     

河西走廊草地荒漠化动态及驱动因素

草地荒漠化是河西走廊面临的主要生态问题。探究河西走廊草地荒漠化的现状与变化,是维持地区生态安全、确保经济社会健康稳定发展的关键。本研究以2009、2014、2019年全国荒漠化监测数据为基础,结合同时期的气象和年鉴数据,利用趋势分析、灰色关联及结构方程模型等方法,分析了河西走廊草地荒漠化的动态变化规律,在此基础上,量化了驱动草地荒漠化的因素。结果表明：（1）河西走廊草地荒漠化威胁持续存在,2019年,荒漠化草地面积为371.93万hm²,占河西走廊草地总面积的43.7%,荒漠化程度以中度为主,占比为65.58%。（2）2009—2019年,荒漠化草地面积减少134.68万hm²,草地荒漠化得到有效遏制。根据草地荒漠化程度综合性评价指数,除金昌市外,酒泉市、嘉峪关市、张掖市和武威市草地荒漠化呈逆转趋势。（3）驱动草地荒漠化动态变化的各类因素中,年降水量增加有助于荒漠化逆转,年均气温、农作物播种面积、大牲畜存栏数、常住人口数与草地荒漠化呈正相关,其中常住人口数通过影响农作物播种面积间接导致草地荒漠化加剧。     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

2004－2014年河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值估算

草地是干旱、半干旱区面积占优势的生态系统,在时间尺度上对其进行生态系统服务价值评估是判断区域生态系统处于改善或退化的主要途径。基于野外调查和遥感分类解译划分的河西走廊荒漠化草地基础数据,首次建立了河西走廊不同类型、不同程度荒漠化草地生态系统服务价值计算和修正方案,评估了第三次（2004年）、第四次（2009年）和第五次（2014年）荒漠化监测期河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值动态变化及服务价值结构。结果表明：（1）2004—2014年间河西走廊草地荒漠化呈现轻微逆转趋势,荒漠化草地面积由519.7万 hm²减少至357.7万 hm²;（2）10年间河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值以损失为主,损失量达209亿元;（3）河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值在时空分布、荒漠化类型和程度方面存在显著差异;（4）河西走廊荒漠化草地生态系统服务倾向于气候调节、净化环境和水文调节功能。     

基于MOD16的山西省地表蒸散发时空变化特征分析

基于MOD16全球蒸散发产品和气象站点实测数据,运用变异系数法、Sen趋势法等研究了山西省2000—2014年地表蒸散发ET、潜在蒸散发PET的空间分布特征、变化趋势及影响因素。结果表明：① MOD16蒸散产品与气象站点实测蒸散发之间具有良好的时空相关性(R ²=0.90),其产品精度可以满足山西省蒸散发时空分布研究的要求;②山西省多年平均ET、PET分别为816.77、1608.46 mm,年内变化表现为先增高后下降的“单峰”型分布,二者差值在5月、6月最大,此时山西省最为干旱;③ 全省年平均ET呈现西北低、东南高的分布特征,PET呈西南高、东北低的分布特征,二者差值整体上较大,表现为全省地表水分比较缺乏,其中忻州、吕梁西部最为严重;④ 全省近15 a来ET和PET的年际变化都比较小,整体上全省PET在增加,ET在相对减少,意味着近15 a来干旱情况在加剧;⑤ ET、PET的时空变化与诸多气象因子相关,在空间尺度上与降水、相对湿度密切相关,在时间尺度上与气温、降水关系最为密切。     

黄土高塬沟壑区绿水变化趋势及驱动因素分析

绿水是维持黄土高原陆生生态系统用水的重要水源,它与植被的生长密切相关,分析绿水的变化特征并探讨影响其变化的因素有助于解决干旱半干旱地区水资源短缺以及生态环境安全问题。以黄土高塬沟壑区典型流域——砚瓦川流域为研究对象,采用傅抱璞模型评价了该流域1981—2016年的绿水资源量,利用Mann-Kendall统计检验和滑动F检验法对绿水量进行了趋势分析和突变检验,并用弹性系数法对影响绿水量的气候因素和下垫面因素进行了敏感性分析,最后基于水热耦合平衡方程对流域绿水变化进行了归因分析。结果表明:(1)流域多年平均绿水资源量为503.7 mm,呈小幅上升趋势,2003年发生突变,突变之后绿水量呈波动增长趋势;(2)在气候影响因素中,绿水对降水最为敏感,潜在蒸散发次之;(3)在气候变化和土地利用综合影响时,绿水对降水最为敏感,其次是下垫面参数,而对潜在蒸散发的敏感度最小;(4)气候变化和土地利用变化对绿水变化的贡献率分别为:74.42%和25.58%,表明气候变化是导致绿水变化的主要因素,其中降水和潜在蒸散发变化对绿水变化的贡献率分别为75.63%和-1.21%。     

30年来武昌湖湿地退化过程与原因

湖泊湿地是敏感脆弱的生态系统,极易受气候变化和人类活动的影响。通过对长江中下游沿岸武昌湖湿地1980-2010年生态系统变化进行分析,具体包括：(1) 选择Landsat MSS影像进行遥感解译,结合GIS技术分析武昌湖集水区的景观变化情况;(2) 统计研究区1980年以来的气象水文数据,分析湿地生态系统主要气候因子的变化趋势;(3) 结合气候因子和土地利用变化,初步分析武昌湖湿地生态系统变化的自然-人工原因。结果表明,1980年以来,湿地景观发生较大程度的变化：湖域面积减少了近40%,尤其是下湖青草湖水域面积从52.76 km²减少为13.92 km²,萎缩约73.62 %。跨湖公路建成以后,集水区内与人类活动关系密切的建设用地面积显著增加。武昌湖湿地温度呈明显的上升趋势,而降雨、蒸散发等气候变量变化趋势均不显著。建设用地、气温与湿地退化的相关性显著,降雨和蒸散发与湿地退化无明显相关性,公路的跨湖修建加速了湿地的退化速度。     

气候变化对青藏高原水环境影响初探

利用Penman-Monteith公式和干燥度指数公式,计算并分析了青藏高原65个气象站1972-2011年间记录的气候变化趋势,同时在总结国内外有关气候变化对青藏高原水环境各要素影响研究的基础上,通过简单线性相关统计方法,分析了研究区域气候变化与水环境变化的相关性。结果表明：（1）青藏高原整体升温显著,降水显著增加,最大可能蒸散（ET₀）显著降低,暖湿化趋势显著;高原北部和西部降水显著增加、ET₀显著降低、干燥度指数显著下降,东部和南部ET₀显著降低、干燥度指数显著下降;（2）受升温影响,青藏高原的冰川消融,尤以东部地区变化显著;湖泊因其补给条件不同而分别呈现出扩张、萎缩和基本稳定3种状态,总体上,高原西部的湖泊以扩张为主,东部的湖泊基本稳定,而萎缩的湖泊分布较为分散。水环境的改变对于高原区水循环过程及生态系统都将产生重要影响。     

1982—2019年中国陆地蒸散发变化的归因分析

蒸散发(ET)是水循环的关键变量之一,其长期变化直接影响区域水资源的时空分布格局。近几十年来,中国气候和下垫面特征发生了显著变化,但这些变化如何影响ET的时空分布仍缺乏清晰的认识。本文基于Penman-Monteith-Leuning模型和驱动要素去趋势实验定量揭示了降水、净辐射、水汽压差、风速和叶面积指数对中国陆地ET变化的贡献。研究结果表明,1982—2019年中国陆地ET呈显著增加(p <0.05)趋势,趋势值为1.25 mm a^-1。水汽压差、降水和叶面积指数主导了中国陆地ET变化,三者对ET趋势的贡献度分别为44%(0.54 mm a^-1)、29%(0.36 mm a^-1)和25%(0.31 mm a^-1)。ET变化的主导因素具有明显的区域分异规律,西北地区(干旱和半干旱区)ET变化受降水主导,长江大部以及东北北部(湿润区)受水汽压差主导,而黄土高原、华北平原和东北部分地区受叶面积指数主导。本文研究结果可为气候变化背景下中国水资源的差异化管理和规划提供参考。     

基于遥感和SEBAL模型的塔里木河干流区蒸散发估算

运用1985 年、2000 年和2010 年遥感资料与SEBAL 模型估算了塔里木河干流区蒸散发。结果表明：该区蒸散发量较大,介于0~5.11 mm/d之间;靠近河道区蒸散发明显大于远离河道区;各土地利用/覆被类型蒸散发大小依次为：水体> 耕地> 林地> 草地> 未利用地> 居工地,主要与其植被覆盖度和水分供给条件有关;而日总蒸散发大小顺序为：草地> 未利用地> 耕地> 林地> 水体> 居工地,这与各土地利用/覆被类型面积密切相关。在1985-2010 年间,塔里木河干流区日总蒸散发量先减小后增大;上游平均日总蒸散发量为中游和下游的1.27 倍和1.42 倍。2000 年塔里木河干流区日总蒸散发比1985 年减少了6.80×10⁴ m³,原因是中游和下游日总蒸散发减小,而上游日总蒸散发量却增加了3.02×10⁵ m³。2010 年干流区日总蒸散发比2000 年高6.78×10⁵ m³,其中上游和中游日总蒸散发量增加了1.19×10⁶ m³,而下游却降低了5.16×10⁵ m³,主要受中上游地区绿洲耕地面积扩张,水资源开发量过大,下游来水量减少的影响。     

基于MOD16的汉江流域地表蒸散发时空特征

基于MOD16遥感产品,在数据精度验证的基础上,运用GIS统计法、线性趋势法等研究了2000~2014年汉江流域蒸散发的年际和年内变化规律及不同土地覆被类型下的蒸散发特征。结果表明：① 2000~2014年,潜在蒸散发(PET)多年平均值为1 476 mm,呈东南向西北递减态势;实际蒸散发(ET)多年平均值约654 mm,ET呈东低西高,南高北低态势。不同土地覆被类型下年均PET和ET大小顺序相反。② PET年际变化率为13.63 mm/a,呈弱增加趋势;ET年际变化率为-2.3 mm/a,呈弱减少趋势,表明汉江流域水资源呈减少趋势。PET空间上呈东增西减趋势,ET呈东减西增趋势,东北部具有干旱化倾向。③ 年内PET和ET呈单峰型。PET在6月最大,ET在7月最大,二者均在12月最小。二者在4~6月差距最大,形成春旱。不同土地覆被类型下PET和ET呈单峰型,植被生长季节ET差距大,林地增长速度最快。④ PET和ET具有较强的季节性。ET季节性空间差异非常显著,在于林地的植被蒸腾作用对全年ET贡献较大。流域西部山地ET季际增加趋势明显而东部呈减少趋势,整体上冬季年际变化最明显,春季最弱。