末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

青藏高原东北缘黄河上游滑坡与堰塞湖研究进展

随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家战略,滑坡灾害防治成为迫切需要攻克的基础性问题.另外,黄河上游地区因地形高差大、古地震及强降雨事件频繁,诱发的滑坡及滑坡堰塞湖数量多、分布广、危害重,是近年来滑坡发育和演化机制以及滑坡堰塞湖溃决效应研究的热点.本文在综合整理该地区已有研究工作的基础上,结合笔者研究团队近20年来...     

黄河上游径流预报的灰色拓扑方法

以龙羊峡水库年平均入库流量预报为例，根据灰色系统理论的建模方法，利用龙羊峡水库入库水量代表站唐乃亥水文站的实测径流资料，建立了一个ＧＭ（１，１）拓扑预测模型，用于黄河上游径流的长期预报，并取得了较为满意的结果。     

近30 a气温变化对黄河下游凌情影响分析

根据1951－1998年黄河下游代表站冬季气温资料，统计分析了近30a平均气温和气温过程变化特点及其对凌情的影响，并在分析负气温演变特点及其与凌情关系的基础上，建立了气温－凌情关系式，同时利用70年代以来气温、凌情资料，计算分析了气温变化和其它因素对凌情的影响。     

黑河上游土地利用动态变化及影响因素的定量分析

由于特殊的自然地理属性和人类活动方式, 西北干旱区黑河上游的土地利用方式有别于中下游地区, 土地利用格局演变过程对全流域水资源和生态环境的影响巨大.以黑河上游为研究对象, 以1987年, 1999年和2010年的遥感影像为基础数据, 运用转移矩阵法和主成分分析等方法定量分析了林地、 草地、 耕地3种主要土地利用类型的动态变化过程, 揭示了其变化的动力机制.结果表明: 1)黑河上游土地利用变化阶段明显, 林地、 草地和耕地3种土地利用类型在1987-1999年和1999-2010年两个阶段转化显著, 林地持续减少, 草地先减少后增加, 耕地持续增加; 2)单一土地类型分布格局差异大, 林地呈东多西少, 北多南少的分布格局; 草地呈东多西少, 南多北少格局; 耕地集中分布于河谷和城镇居民点周围及山前地带; 3)人为因素是影响黑河上游土地利用动态变化的关键因素.     

Analysis of the Influence of Climate and Vegetation Change on Runoff in the Middle and Upper Reaches of the Pearl River Basin Based on Budyko Hypothesis*

Runoff, which is a key component in the hydrological cycle, is mainly controlled by climate factors and land-surface elements in non-humid regions. The impacts of climate and vegetation changes on runoff based on Budyko hypothesis in the middle and upper reaches of the Pearl River Basin was analyzed in this article. First, the temporal trend of variables in the study area during 1981-2013 was examined by using the Mann-Kendall trend test with trend-free pre-whitening. Second, the relationship of the parameter n in Fu's equation with factors of climate and vegetation coverage was built to reveal the time-variation process of n. Finally, the effects of climatic factors and vegetation coverage on runoff were assessed by analyzing the sensitivity of runoff to each variable. It is found that average temperature (T), maximum temperature (T_max) and minimum temperature (T_min) in the study area present an increasing trend while runoff (Q), precipitation (P), wind speed (u₂) and relative humid (RH) present decreasing trend. The parameter n in Fu's equation is significantly related to both climatic factors (including precipitation (P), average temperature (T), relative humid (RH), sunshine duration (S), wind speed (u₂)) and vegetation coverage index (NDVI). In terms of sensitivity of Runoff (Q) to the variation of each climatic factors and NDVI in the middle and upper reaches of the Pearl River Basin, precipitation (P) and NDVI have the highest sensitivity, followed by other climatic factors. Additionally, the precipitation (P) reduction is the main driving factor to the decline in runoff, while vegetation coverage is another important factor. In general, climate change affects runoff not only by changing the hydrological inputs (precipitation (P) and potential evaporation (PET) but also by altering the watershed characteristics as represented by the parameter n, while the impacts of vegetation coverage on runoff are exerted mainly through the alteration of the watershed characteristics.     

Formation Mechanisms and Geomorphic Evolution of the Erlian Mudflow Fans,Eastern Guide Basin of the Upper Reaches of Yellow River

Several argillaceous platforms lie along the Yellow River(YR) of the eastern Guide Basin, northeastern Tibetan Plateau, and their compositions, formation processes, and geomorphic evolution remain debated. Using field survey data, sample testing, and high-resolution remote sensing images, the evolution of the Erlian mudflow fans are analyzed. The data show significant differences between fans on either side of the YR. On the right bank, fans are dilute debris flows consisting of sand and gravel. On the left bank, fans are viscosity mudflows consisting of red clay. The composition and formation processes of the left bank platforms indicate a rainfall-induced pluvial landscape. Fan evolution can be divided into two stages: early-stage fans pre-date 16 ka B.P., and formed during the last deglaciation; late-stage fans post-date 8 ka B.P.. Both stages were induced by climate change. The data indicate that during the Last Glacial Maximum, the northeastern Tibetan Plateau experienced a cold and humid climate characterized by high rainfall. From 16–8 ka, the YR cut through the Erlian early mudflow fan, resulting in extensive erosion. Since 8 ka, the river channel has migrated south by at least 1.25 km, and late stage mudflow fan formation has occurred.     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地气候与环境变化研究进展

青藏高原东北部共和盆地气候与环境变化文献分析认为:末次盛冰期(14 C年龄14ka BP或16cal ka BP之前)地层沉积主要为风成砂和黄土,冰缘地貌发育,气候寒冷干燥,植被可能为干旱荒漠或荒漠草原;末次冰消期(14 C年龄14ka BP或16 cal ka BP-Younger Dryas,缩写YD事件)地层发育古土壤,湖泊水位明显上升,并显著的捕捉到冷暖事件(Blling-Allerd,缩写B/A、YD)的信息,气候趋于温暖湿润,对应植被为荒漠草原;全新世8.5ka BP(14 C年龄)之前区域温度和湿度不同程度增加,湖泊水位较高,地层发育古土壤,植被为荒漠草原或干草原;8.5～7.0ka BP(14 C年龄)风成砂出现,古土壤发育中断,气候寒冷干燥,为全新世新冰期第一期;7.0～3.0ka BP(14 C年龄)古土壤显著发育,高水位湖面出现,水热组合达到全新世最佳,植被向干草原方向演化,但期间也存在千–百年尺度的冷事件(全新世新冰期第二期);3.0ka BP(14 C年龄)以来气候向温凉(寒冷)干燥方向发展.太阳辐射等外部因素变化并触发地球系统内部各个圈层之间相互作用是区域气候、环境变化的主要驱动力.同时,对研究现状进一步剖析,阐明其存在的问题,并提出气候、环境变化研究的发展方向.     

气候变化下的黄河流域极端水文现象特征分析

利用黄河流域近50年气象水文资料,开展了黄河流域气候变化和极端水文现象特征研究,研究结果表明:20世纪80年代以来黄河流域的气温显著升高,年降水量呈不明显下降趋势,暴雨、洪水、干旱等极端水文现象更加突出,研究成果为科学规划和水资源优化调度提供了有力依据。     

黄河泛滥平原全新世沙尘暴活动的历史记录——以颖河上游一典型剖面为例

研究了淮河支流颖河上游嵩山东麓一典型全新世黄土-古土壤剖面,获得了较高时间分辨率的磁化率、粒度成分和>0.063mm粒级百分比含量等环境代用指标系列。通过地层对比研究,确定了该剖面的基本年代框架。分析了颖河上游全新世黄土-土壤磁化率、粒度特征,论证了颖河上游全新世黄土-土壤物质粒度成分与黄河泛滥沉积沙尘暴活动关系,揭示了颖河上游全新世黄河泛滥平原沙尘暴活动特征。3100aBP以来气候趋于干旱,黄河下游泛滥频率增加,风沙活动范围显著扩大,沙尘暴活动强烈。     

黄河上游春季径流的特征

本文指出,在唐乃亥以上的黄河上游干流融雪径流是3月下旬至6月上旬期间径流量的主要成份,所占比例在40％以上。据此,对NOAA/TIROS气象卫星云图的积雪遥感信息应用于黄河上游春季融雪径流预报进行了尝试。根据1987年龙羊峡水库实测资料验证,预报精度在80％以上,基本符合业务预报要求。     

近40年黄河中游径流情势变化分析

20世纪60年代以来，黄河中游地区一系列大规模人类生产活动如引水灌溉、水土保持等，使得黄河中下游的径流情势在过去的几十年里经历了较大的变化，造成流域水土流失、生态恶化和经济损失严重。本文以黄河中游的岔巴沟流域为例，研究了1959～2000年黄河中游地区人类活动对径流情势的影响。结果表明：流域径流在1978年受到水土保持活动的显著干扰，年径流量减少了30％以上，且径流年际、年内变化均有所减小。此外，流域径流情势随淤地坝有起有落的发展过程出现了一系列相应的变化。     

黑河流域上游融雪径流时间变化特征及成因分析

以黑河流域上游莺落峡水文站和札马什克水文站1959-2008年及祁连水文站1967-2008年的天然径流序列为基础数据, 通过计算水文站的流量质心时间来表示融雪径流时间, 研究了黑河流域上游融雪径流时间变化的特征. 结果表明: 莺落峡站和札马什克站自20世纪70年代起, 融雪径流时间表现为提前的趋势, 祁连站自20世纪80年代起融雪径流时间提前.野牛沟站和祁连站10月至次年4月降水量增加或4-7月气温升高, 会使得莺落峡站融雪径流时间提前, 札马什克站融雪径流时间的提前与野牛沟站10月至次年4月降水量的增加具有较高的相关性, 祁连站融雪径流的提前与祁连气象站4-7月气温升高的相关性较强.通过分析莺落峡站融雪径流时间与年径流及各季节径流的相关性, 可知如果融雪径流时间提前, 莺落峡站观测到的年径流量和夏秋季的径流量均会减少, 而同时冬春季的径流量会增加, 这对合理安排流域水资源配置和管理具有重要的指导意义.     

气候变化对黄河源区水资源的影响

利用气候模型结果和大尺度分布式水文模型评估黄河源区未来的水资源.根据IPCC DDC的13个系列的GCMs成果,结合黄河源区的实测气象资料,分析了该地区气候在未来100 a内的可能变化;建立了考虑融雪和冻土影响的分布式水文模型,经验证该模型能够适用于黄河源区.计算出了相应的径流情景,分析了黄河源区水量尤其是水资源特性(径流的年内、年际分布)的可能变化;对南水北调西线工程的需水量进行了简单评估.     

黄河源区气候变化的环境效应研究

以黄河源区气象台站的降水和气温资料以及玛多、达日、玛曲、唐乃亥和兰州水文站的径流资料为基础, 分析研究了该区降水、气温、水文变化趋势, 并对研究区的土地利用现状变化及原因进行了探讨. 结果表明: 在年代际变化趋势上, 黄河源区气温总体上呈升温态势, 降水呈减少趋势, 径流量也表现为减少趋势.土地利用现状的变化表明人类活动对研究区生态湿地的干预增强.自然因素和人类活动的综合作用, 使得黄河源区生态环境进一步恶化, 亟需进行人工干预, 保护和改善黄河源区生态湿地环境.     

1960-2004年金沙江径流量特征及其对气候变化的响应

基于金沙江流域内1960-2004年的水文、气象站观测数据,分析了区域内径流量的年际、年代际变化以及气候因素(如降水量、平均气温)对径流变化的影响.结果表明:近40 a来径流量呈现逐渐增加趋势,并且支流雅砻江为金沙江径流量的主要产流区;干流与支流均存在年代间丰枯转移,20世纪60年代、90年代偏丰,70年代偏枯;干流夏...     

祁连山疏勒河上游高寒草甸CO2通量变化特征

采用涡动相关法对疏勒河上游高寒草甸生态系统2009年CO2通量进行连续观测.结果表明:疏勒河上游高寒草甸CO2通量呈明显的日和月变化特征.生长季CO2通量具有明显的日变化过程,其中吸收峰值从5月的10:00时逐步推后到7月的12:00左右,CO2通量排放峰值则出现在21:00-22:00.其中,最大吸收和排放速率均出现...     

1965-2010年白龙江上游径流变化特征研究

根据白龙江上游白云水文站1965-2010年46 a的月年实测径流资料,用径流的年际变化、年内各月占年径流的百分比、年内不均匀系数、集中度以及变化幅度等不同指标,分析研究了白龙江上游径流年际变化和年内分配的规律.研究表明:白龙江上游年径流量受气候变化和流域天保工程的实施,年际变化趋势逐步减小,径流重心位置基本未发生变化...     

青藏高原典型高寒草甸植被生长发育对气候和冻土环境变化的响应

利用青藏高原河南县典型高寒草甸生态系统群落结构、地上生物量、发育期及其气候、冻土环境观测资料,系统研究了高寒草甸植被生长发育特征及其对气候变化和冻土退化的响应机理.研究表明：20世纪80年代后期以来,随年代进程高寒草甸植被出现了牧草返青初期无明显变化,而黄枯初期显著延迟,致使生长期延长,覆盖度总体下降,但自2004后开...     

黄河首曲草地气候变化及生态效应

利用黄河首曲草地气候资料和生态观测资料,分析了黄河首曲草地气候变化特征及其生态效应.结果表明:黄河首曲大部分区域降水量年际变化呈下降趋势,存在2～4 a、6～7 a和10～11 a的年周期振荡特征.气温年际变化呈上升趋势,增温速度均大于全国增温速度.1983年之前气温距平以偏冷为主,1984年之后持续偏暖.草地年干燥指数变化呈显著上升趋势,20世纪80年代末至2004年明显趋于干旱化.气候变化是草地生态退化的自然诱发因素,而超载过牧,滥采乱挖,人为破坏,生物链失衡等环境蠕变是造成生态退化的人为因素,二者共同作用导致黄河首曲草地水资源锐减、生物多样性减少及生态退化.