山地降水垂直分布三参数高斯模式及其应用

针对蒋忠信山地降水高斯模式计算中的问题,提出三参数高斯模式及其非线性回归计算方法,将其应用于我国部分山地降水中,效果较好。     

1980—2017年天山山区不同降水形态的时空变化

利用1980—2017年天山山区35个气象站点的逐日降水资料,分离出3种主要降水形态后,运用线性倾向估计、Mann-Kendall(M-K)突变检验、滑动t突变检验、Morlet小波分析等方法研究了天山山区降水日数及降雨日数、降雪日数和雨夹雪日数的时空分布及变化规律。研究表明:(1)在空间上,天山山区降水日数和降雨日数表现为"北多南少,西多东少"的分布格局,降雪日数"北多南少"明显;降水日数呈现"西快东慢,北快南慢"的增长趋势,西段增长幅度明显,降雨日数普遍增多,大部分地区降雪日数减少,雨夹雪日数也有减少趋势。(2)近38 a来,天山山区降水日数表现为缓慢增长趋势,降雨日数显著增加,降雪日数减少,雨夹雪日数变化并不明显。(3)天山山区降水日数突变年在1986年前后。(4)降水日数、降雨日数、降雪日数及雨夹雪日数均存在明显的10 a左右的振荡周期,此外,降水日数、降雨日数和雨夹雪日数18～22 a周期波动也比较明显。     

大理河流域干旱变化特征及其与极端降水的关系

基于标准化降水指数(SPI)方法,对1971—2017年大理河流域干旱变化特征及其与极端降水的联系进行了分析.结果表明:(1)不同时间尺度SPI对降水量变化的敏感程度不同,SPI1和SPI3适用于短期气象旱涝特征的识别,而SPI6和SPI12对揭示区域长期旱涝影响及持续时间效果较好.2种时间尺度SPI(SPI3和SPI...     

特克斯河流域近236a降水变化及其趋势预测

根据2006年采自特克斯河流域6个采样点的树轮样本研制的树轮宽度年表与气象资料,通过相关普查发现,特克斯河流域树轮标准化年表与上年7月至当年6月的降水存在显著的正相关,最高单相关系数为0.727.用库尔克尔也灭,小白代的树轮宽度标准化年表序列,可较好地重建该地区最近236 a的降水序列,方差解释量达54%,并通过交叉检验表明重建结果是稳定可靠的.近236 a,特克斯河流域上年7月至当年6月降水经历了8个偏湿阶段和8个偏干阶段,同时重建降水序列具有10.3 a、7.5 a、6.0 a、3.0 a、2.1 a的变化准周期,并在1790年,1911年,1929年,1974年发生过降水突变.采用毛毛虫-奇异谱分析法(Caterpillar-ssa)对该地区未来20 a的降水的自然变化进行预测.结果表明,21世纪的最初几年降水量将延续20世纪90年代以来增加的趋势,之后出现下降,并在2013～2016年前后最低值出现.     

1961—2016年锡林河流域降水及平均气温变化特征及趋势

运用累积距平法和时间序列的非参数趋势分析法(ITA法和ITA-CB法),对我国半干旱草原型流域——锡林河流域1961—2016年近56 a降水数据和平均气温数据进行分析,揭示了降水和均温的年内、年际和年代际的变化特征,并且分析了降水和均温的季节、年度的变化趋势.结果显示:1961—2016年锡林河流域的降水分布不均匀,...     

一种基于频率的GCM日降水偏差校正方法改进及其在长江流域的应用

对全球气候模式(GCM)数据进行偏差校正是气候影响评估的前提和基础.通过在等比分布映射(ERCDFm)校正法中引入对降水频率的校正,增补了降水日数偏少情况下的小雨日数,保留了降水频率的长期变化信号,提高降水日数及总降水量的模拟效果.以长江流域1961-2005年的格点化日降水资料作为观测数据,对5个GCM模式历史期以及...     

雅鲁藏布江流域多源降水产品评估及其在水文模拟中的应用

论文对比分析了1980—2016年基于站点插值降水数据CMA(China Meteorological Administration)和APHRODITE(Asian Precipitation-Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation)、卫星遥感降水数据PERSIANN-CDR(Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Network-Climate Data Record)和GPM(Global Precipitation Measurement)、大气再分析数据GLDAS(Global Land Data Assimilation System)以及区域气候模式输出数据HAR(High Asia Refined analysis)在雅鲁藏布江7个子流域的降水时空描述,利用国家气象站点数据对各套降水数据进行单点验证,并以这6套降水数据驱动VIC(Variable Infiltration Capacity)大尺度陆面水文模型反向评估了各套降水产品在雅鲁藏布江各子流域径流模拟中的应用潜力。结果表明：① PERSIANN-CDR和GLDAS年均降水量最高(770~790 mm),其次是HAR和GPM(650~660 mm),CMA和APHRODITE年均降水量最低(460~500 mm)。除GPM外,其他降水产品在各子流域都能表现季风流域的降水特征,约70%~90%的年降水量集中在6—9月份。② 除PERSIANN-CDR和GLDAS外,其他降水产品皆捕捉到流域降水自东南向西北递减的空间分布特征。其中,HAR数据空间分辨率最高,表现出更详细的流域内部降水空间分布特征。③ 与对应网格内的国家气象站降水数据对比显示,APHRODITE、GPM和HAR降水整体低估(低估10%~30%),且严重低估的站点主要集中在下游(低估40%~120%)。PERSIANN-CDR和GLDAS整体表现为高估上游流域站点降水(高估28%~60%),但低估下游流域站点降水(低估11%~21%)。④ 在流域径流模拟上,当前的6套降水产品在精度或时段上仍无法满足水文模型模拟的需求。⑤ 通过水文模型反向评估,6套降水产品中区域气候模式输出的HAR在流域平均降水量和季节分配上更合理。     

综合自然地理学在山区国土整治中的应用

本文论述了如何运用综合自然地理学的理论,揭示山区的自然结构,为国土整治服务。论文以湖北省山区国土整治的实践为例,在研究自然结构的基础上,分别论述了山区的农业经济、工业经济、小流域生态和旅游地等四方面的规划设计。     

区域优化平均法的改进及其在计算平均温度中的应用

气候重建研究中,重建数据有限的特点对研究造成很大影响。对于解决这个问题,区域优化平均法是一个很有效的重建方法。区域优化平均法可以通过最优权值和有限的温度数据计算目标区域平均温度的一种方法。应用区域优化平均法时,首先利用均方差最小化的优化加权机制和拉格朗日乘子法计算得到最优权值,然后最优权值结合温度数据计算得到区域平均温度。现阶段的区域优化平均在计算大范围区域的平均温度时有其自身弱点。为克服这一弱点,使其可以计算大范围区域的平均温度,例如北半球平均温度,本文对区域优化平均法做如下改进：不再使用网格划分求和的方式求解协方差模式,利用Haar小波函数和矩阵算子求得协方差模式;利用全选主元高斯消去法求解线性代数方程组得到最优权值。结果表明,Haar小波函数和矩阵算子用于计算中,使协方差模式的计算结果更精确。计算所用数据源于气候研究中心（CRU）,CRU被认为是最权威的数据来源之一。以计算北半球1961~1990年平均温度为例,发现改进后的区域优化平均法的计算所得结果与CRU已有结果的相关性较改进之前有所提高。因此,针对古气候重建过程中代用数据记录有限的问题,改进后的区域优化平均法提供了一个更为合理可行的计算方法。     

线性抽样及分形理论在景观异质性研究中的应用

景观异质性是景观生态学研究的核心,对景观格局、动态和功能具有决定作用。将线性抽样与分形理论相结合的方法应用于景观空间异质性的表达中,相比于传统方法,可以定量表达景观类型在空间序列中的组合规律,而该组合规律可以作为指标来测度景观空间异质性的高低。景观类型在空间序列中的组合越复杂,则景观的空间异质性越高。该方法以景观类型空间序列的线形图像为基础,利用分形理论计算线形图像的分维,以分维数值的大小来表达景观空间异质性的高低。但样线的布设方法、分维计算方法以及景观分类系统的不同都会对分维数值产生影响。以妫水河流域为试验区,对该方法的适用性进行验证,结果表明,该方法可以有效表达景观空间异质性的高低。     

西北地区山区融雪期气候变化对径流量的影响(英文)

Water resources in the arid land of Northwest China mainly derive from snow and glacier melt water in mountainous areas. So the study on onset, cessation, length, tempera-ture and precipitation of snowmelt period is of great significance for allocating limited water resources reasonably and taking scientific water resources management measures. Using daily mean temperature and precipitation from 8 mountainous weather stations over the pe-riod 1960?2010 in the arid land of Northwest China, this paper analyzes climate change of snowmelt period and its spatial variations and explores the sensitivity of runoff to length, temperature and precipitation of snowmelt period. The results show that mean onset of snowmelt period has shifted 15.33 days earlier while mean ending date has moved 9.19 days later. Onset of snowmelt period in southern Tianshan Mountains moved 20.01 days earlier while that in northern Qilian Mountains moved only 10.16 days earlier. Mean precipitation and air temperature increased by 47.3 mm and 0.857℃ in the mountainous areas of Northwest China, respectively. The precipitation of snowmelt period increased the fastest, which is ob-served in southern Tianshan Mountains, up to 65 mm, and the precipitation and temperature in northern Kunlun Mountains increased the slowest, an increase of 25 mm and 0.617℃, respectively, while the temperature in northern Qilian Mountains increased the fastest, in-creasing by 1.05℃. The annual runoff is also sensitive to the variations of precipitation and temperature of snowmelt period, because variation of precipitation induces annual runoff change by 7.69% while change of snowmelt period temperature results in annual runoff change by 14.15%.     

可变下渗容量模型及其在黄河流域的应用

陆、气耦合是实现气候变化影响评价的关键,首先介绍了土壤-植物-大气输移方案(surface vegetation atmosplletie transfer schemes,简称SVATS)中具有国际可比性的可变下渗容量模型(Variable Infiltration Capacity,简称VIC模型).将黄河流域划分为432个50 km×50 km正交网格,由108个雨量站1960-1970年的逐日降水量资料插补到各个网格,根据土壤、植被分布资料,确定了各网格的土壤和植被参数,基于15个子流域的水文率定,将水文参数移植到相似区域,进而模拟了黄河流域径流量的空间分布;对典型支流及区间径流量的模拟效果表明,VIC模型具有较好的径流模拟能力,可用于分析、评价环境变化对流域河川径流的影响.     

The influence of mountainous relief on the vertical gradient of precipitation and pluvial zoning in the central slope of the Gulf of Mexico

Although variation of air temperature with respect to terrain altitude is widely understood, less is known about the altitudinal behaviour of precipitation. The eastern slope of Mexico is the most contrasting physiographic province of the country due to its relief. This area is also one of the most important regions of Mexico and of the intertropical region of America because of its biodiversity. Due to the vital and ecosystemic value of precipitation, this work seeks to analyse the altitudinal distribution of precipitation as a function of the relief. Our main methodology consisted of analysing the climatological normal of 86 weather stations to determine accumulated precipitation during rainy, dry and annual periods. Precipitation was correlated with the altitude of the relief, which allowed the study area to be divided into groups relative to the degree of accumulated rainfall throughout the year, as well as by the gradient of variation according to the elevation of the terrain. The results indicated that during the year, precipitation was favoured by the humidity of the Gulf of Mexico and decreased at a rate of -3.7 mm/m in coastal areas. Subsequently, precipitation increased with the altitude of the relief at a rate of 0.7 mm/m, between ~700 and ~ 1500 masl, which is where the greatest accumulation of rainfall was concentrated. Thereafter, it decreased by -0.9 mm/m until it reached the highest volcanic watershed. Crossing this watershed, the foehn effect caused rainfall rates to be much lower than on the windward slope, where the central plateau of the country begins.     

乌鲁木齐河源467年春季降水的重建与分析

通过相关分析发现,乌鲁木齐河树轮宽度年表与大西沟气象站4-5月降水相关性较好,最高单相关系数为0.490(α=0.001),且具有明显的树木生理学意义。本文使用逐步回归分析方法筛选出哈熊沟C点和波尔钦沟标准化年表建立重建方程,交叉检验结果显示该方程具有较好的稳定性,利用该方程重建了乌鲁木齐河源大西沟气象站467年春季(4-5月)降水的变化序列,解释方差达41.6%。对该序列的特征分析表明:(1)467年来乌鲁木齐河源4-5月降水经历了13个偏湿及12个偏干阶段;(2)467年来乌鲁木齐河源4-5月降水变化中,出现276个正常年、86个偏干年、98个偏湿年、5个干旱年、2个湿润年,最长的偏湿阶段为1646-1687年(42年),最长的偏干阶段为1704-1733年(30年),最湿的偏湿阶段为1694-1703年(平均降水量为86.9mm,比最近41a平均偏多18.7%),最干的偏干阶段为1635-1645年(平均降水量为60.0 mm,比最近41年平均偏少18.0%),最湿润年为1697年(98.2 mm, 34.2%),最干旱年为1951年(42.6 mm,-41.8%);(3)467年的重建春季降水长序列具有2.04-2.15年、2.25-2.31年、2.38年、31年、34.44年、51.67年和62年的变化准周期,并且在1635年、1704年、1758年、1781年、1832年和1915年发生过降水突变。     

贫困山区旅游扶贫与生态环境耦合协调关系研究

贫困山区生态环境比较脆弱,为探寻旅游扶贫与生态环境二者之间的耦合协调关系,以贵州西部乌蒙山集中连片特困地区六盘水市为研究对象,建立旅游扶贫与生态环境耦合协调驱动机制框架模型和评价指标体系,以熵权法求出各评价指标的权重值,采用耦合协调度模型对六盘水市2003-2017年旅游扶贫与生态环境的综合发展水平和二者之间的耦合协调关系及变化趋势进行了研究。结果显示：旅游扶贫效率和生态环境保护效率分别对旅游扶贫系统和生态环境系统的贡献份额最大,六盘水市旅游扶贫与生态环境的耦合协调从“严重不协调”类型发展到“基本不协调-旅游扶贫滞后”类型,再发展到“基本协调-生态环境滞后”类型。在旅游扶贫高速发展驱动下,生态环境滞后问题已开始出现。因此,在以后制定旅游扶贫发展战略时应强调生态环境保护,改善生态环境质量,促进旅游扶贫开发,实现二者高度协调发展。     

石羊河流域主汛期降水日变化特征

利用石羊河流域2009-2013年主汛期(6-8月)有完整资料的32个区域气象站和5个自动气象站共37个站点逐时降水资料,运用常规的气候统计方法,采用逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度和不同持续时间降水4个指标对石羊河流域主汛期降水日变化特征进行了研究。结果表明:石羊河流域主汛期降水总量及日数的空间分布总体上与其地理位置、海拔、纬度以及影响系统密切相关,表现为自上游向下游呈递减趋势,降水强度空间分布较复杂。石羊河流域主汛期小时降水量、降水频次及降水强度呈三峰型分布,主要集中出现在20:00-23:00、01:00-09:00、14:00-20:00,其中强降水呈现双峰分布,基本都出现在20:00-23:00、14:00-20:00;石羊河流域主汛期持续1～3 h短时降水的降水量和降水次数大于持续10 h以上降水过程的降水量和降水次数,且持续1～6 h的短时降水多发于午后到傍晚,持续时间超过6 h的长持续性降水的最大降水量通常出现在夜晚-凌晨和午后-傍晚。     

分布式水文模拟汇流方法及应用

对于必须考虑汇流过程的分布式水文模型而言 ,其汇流模型可以分解为三个层次来讨论 :第一个层次是单元划分 ;第二个层次为汇流路径 ;第三个层次则是基于该汇流路径的汇流演算模型。基于栅格的分级运动波汇流模型是根据栅格DEM的网格单元水流流向来划分栅格等级 (汇流带 ) ,然后应用运动波模型进行逐级汇流演算。文中从可操作性的角度对栅格分级方法和运动波汇流模型进行了分析讨论 ,最后根据潮白河流域 1 981～ 1 990年资料进行了日径流过程模拟分析 ,说明该方法在理论上是合理的 ,并在应用中取得良好的模拟效果。     

Hydrological effects of alpine permafrost in the headwaters of the Urumqi River, Tianshan Mountains

Against the background of climate change, alpine permafrost active layers have shown a gradual thickening trend and the hydrothermal conditions have undergone significant changes in the Tianshan Mountains and the Qinghai-Tibet Plateau, China. At the ice-free cirque basins in the headwaters of the Urumqi River(hereafter referred to as the Ice-Free Cirque) in eastern Tianshan, China, the hydrological effects of the alpine permafrost active layers appear to have also exhibited significant changes recently. The increasing trend of local precipitation is clear in May and June. The onset of winter and spring snowmelt runoff clearly lags behind increases of air temperature, and the runoff peak appears near the beginning of the melting season, which results in the spring runoff increasing. In summer, runoff decreases strongly and the maximum runoff occurs earlier. In our analysis of meteorological and hydrologic data from 1959 to 2010, the runoff and precipitation changes are significantly correlated. In the initial stage of runoff, the runoff-producing process is mainly under the control of the soil water content and soil temperature in the 0–30 cm active layers. Spring precipitation and snowmelt water are mainly involved in the processes of infiltration and evaporation while some melt water infiltrates into the seasonal thawed layer and stays above the frozen layers. During the strong ablation period in summer, the runoff-generating process is mainly controlled by soil water content in the active layers deeper than 60 cm. In the active layer, precipitation and seasonal snowmelt water infiltrates, migrates, collects, and then forms runoff.     

基于地理探测器的喀斯特不同地貌形态类型区土壤侵蚀定量归因（英文）

The formation mechanism and influencing factors identification of soil erosion are the core and frontier issues of current research. However, studies on the multi-factor synthesis are still relatively lacked. In this study, the simulation of soil erosion and its quantitative attribution analysis have been conducted in different geomorphological types in a typical karst basin based on the RUSLE model and the geodetector method. The influencing factors, such as land use type, slope, rainfall, elevation, lithology and vegetation cover, have been taken into consideration. Results show that the strength of association between the six influencing factors and soil erosion was notably different in diverse geomorphological types. Land use type and slope were the dominant factors of soil erosion in the Sancha River Basin, especially for land use type whose power of determinant(q value) for soil erosion was much higher than other factors. The q value of slope declined with the increase of relief in mountainous areas, namely it was ranked as follows: middle elevation hill> small relief mountain> middle relief mountain. Multi-factors interactions were proven to significantly strengthen soil erosion, particularly for the combination of land use type with slope, which can explain 70% of soil erosion distribution. It can be found that soil erosion in the same land use type with different slopes(such as dry land with slopes of 5° and above 25°) or in the diverse land use types with the same slope(such as dry land and forest with a slope of 5°), varied much. These indicate that prohibiting steep slope cultivation and Grain for Green Project are reasonable measures to control soil erosion in karst areas. Based on statistics of soil erosion difference between diverse stratifications of each influencing factor, results of risk detector suggest that the amount of stratification combinations with significant difference accounted for 55% at least in small relief mountain and middle relief mountainous areas. Therefore, the spatial heterogeneity of soil erosion and its influencing factors in different geomorphological types should be investigated to control karst soil loss more effectively.     

黔桂喀斯特山区植被变化及其地形效应

为科学认识喀斯特山区植被变化及其地形效应,基于MODIS NDVI数据,采用统计学方法,系统分析2000-2016年喀斯特山区植被变化的时空特征及其与海拔、地形起伏度、坡度、坡向的关系。研究表明,黔桂喀斯特山区植被绿度中部高,西北及东南较低,年均NDVI随海拔和地形起伏度的增加呈单峰曲线变化,峰值位于400~600 m,NDVI随坡度和坡向的变化不明显;2000-2016年大部分地区NDVI呈增长趋势,其中超过20%的地区呈显著增长（P<0.05）,年均增长率约0.0018。西部和东南部绿化趋势最为显著,仅在东北和中东部,NDVI呈下降趋势;NDVI呈增长趋势的比例随海拔的增加而增加,说明该喀斯特山区近年来植被恢复向着良性化方向发展,高海拔植被恢复速率更快,低海拔缓坡处的植被生态建设需要进一步加强。