西北地区一次人工消雨试验效果分析

通过利用人工消雨作业目标区和对比区降水量资料,研究了作业前后降水量的时间变化和空间变化。开展作业后作业区出现了显著的降水低值区,作业影响区出现了延迟降水。说明集中过量播撒作业对抑制云团的发展起到了积极的作用,消雨作业实施后1~3 h内有一定的作业效果。消雨作业实施后,目标区(影响区)的降水量要明显小于对比区的降水量。     

克拉玛依市冬季飞机人工增雪作业效果统计分析

利用克拉玛依区气象站1957-2016年历年12月降水量观测资料,运用序列检验、不成对秩和检验以及t-检验法等统计学方法,对开展冬季飞机人工增雪作业前历史期31 a和作业期29 a的年12月降水量作为统计变量,进行系统性差异分析。结果表明：开展冬季飞机人工增雪作业后克拉玛依市冬季12月降水量明显增加,降水量平均值增加了2 mm。运用非参数性不成对秩和检验显著性水平达到0.025,参数性t-检验显著性水平也接近0.025。选取统计显著性水平0.1置信区间,计算得,冬季开展飞机人工增雪作业后,克拉玛依市平均年12月降水量绝对增加值为1.15 mm,相对增加率为24.5%。从而得出：开展冬季飞机人工增雪作业后,克拉玛依市冬季降水量有了明显增加。     

祁连山及周边降水分布聚类检验和典型流域增雨效果评价

祁连山及周边区域地形复杂,降水分布极不均匀,如何科学地分区分型,对把握研究区域降水分布特征具有极为重要的意义。利用该区域31个国家基本站1961—2020年5—9月降水量资料,采用主成分分析方法（PCA）对该区域降水量进行分析,再通过聚类分析（CAST）对该结果进行显著性检验,最后将分区分型结果应用于人工增雨作业效果评估。结果表明：（1） 祁连山及周边可分成7个区域（Z1~Z7）,累积方差贡献率超过78%。（2） 这7个区域分别以乐都、海晏、野牛沟、武威、高台、临泽、刚察为中心点,划分结果与降水量、地理地形、海拔高度显著关联。（3） 依托区域历史回归统计方法对人工增雨作业效果进行评价,发现1992—2020年石羊河流域5—9月绝对增雨量、相对增雨率分别为8.91 mm、6.51%,其中7月最高（6.30 mm、21.86%）,8月次之（5.44 mm、16.11%）。基于地面降水量的作业效果评价往往受对比区选择的影响,聚类检验方法不仅有助于复杂地形下降水量的分区研究,还为科学选择对比区提供了客观依据。     

金沙江干热河谷植被恢复的思考

金沙江下游沿岸海1300m（阴坡）－1600m阳坡）为干热河谷,根据其环境特点、人工造林成功率低的事实例,分析指出金沙江干热河谷的自然植被恢复应以稀树灌草为主体,因地制宜提出了植被恢复的四个主要途径;（1）建立水土保持人工生态经济林,提高经济和生态效益;（2）封山育草,防治坡面侵蚀;（3）加强沟谷灌草建设,防治沟谷侵蚀;（4）城镇工矿人工生态林草建设,提高环境质量。     

海南岛人工与天然红树林重金属污染、 富集与转运能力比较

以海南岛东寨港、清澜港与三亚河3个红树林自然保护区为研究区,综合比较了人工与天然红树林6种重金属（Cd、As、Cu、Cr、Pb和Zn）的地累积指数、潜在生态危害指数、生物富集系数与转运系数的差异。结果表明：1）研究区红树林沉积物中,Cd呈现强度—极强度污染,As为中度—强度污染,Cr属中度污染,Zn为轻度污染,Cu与Pb表现为无至轻度污染;从区域空间看,Cd污染表现为：东寨港（强度—极强度）＞清澜港（强度）＞三亚河（无污染）,As污染表现为：清澜港（中度—强度）＞东寨港（中度—强度）＞三亚河（中度）;Cr污染表现为：东寨港（中度）＞清澜港（轻度）＞三亚河（无污染）。2）东寨港人工无瓣海桑、天然白骨壤、人工与天然桐花树、人工与天然海莲,清澜港的天然桐花树Cd的值（单一重金属潜在生态危害系数）属较强潜在生态风险,东寨港与清澜港的天然正红树林、清澜港的人工无瓣海桑、天然杯萼海桑和天然海莲Cd的值属中等潜在生态风险,其余红树植物6种参评元素的值与RI值（多重金属总潜在生态风险指数）均属轻微级;综合而言,Cd、As、Pb和Cr似乎更易引发海莲、桐花树与无瓣海桑的健康风险问题。3）人工与天然红树植物各器官对6种参评重金属的富集系数大体表现为：根＞枝＞叶;红树植物植株平均富集系数总趋势为：三亚河人工红树林＞三亚河天然红树林＞清澜港天然红树林＞东寨港天然红树林＞清澜港人工红树林＞东寨港人工红树林。4）人工与天然红树林的重金属转运系数都显示出：叶—枝＞枝—根＞叶—根;植株平均转运系数总趋势：三亚河人工红树林＞三亚河天然红树林＞东寨港天然红树林＞东寨港人工红树林＞清澜港天然红树林＞清澜港人工红树林。5）红树植物与林下沉积物重金属含量之间具有强的正相关关系,这表明控制沉积物重金属含量和减少外源重金属污染是维护红树林湿地生态系统健康重要而有效的环节。6）同一地区同种红树植物在吸附重金属能力上人工林略强于天然林,这可能与人工红树林的营林环境、人为扰动存在一定关联。     

生态用水的概念界定及其在西北干旱区实施的策略

通过对生态用水的概念进行了界定，并结合西北干旱区的实际提出了以下几点实施生态用水的策略：（1）把生态用水放在西北干旱区经济建设和区域可持续发展的战略高度优先考虑；（2）对天然植被，特别是在干草原和干旱的荒漠草原区域，通过人工降水补充其用水；（3）对人工植被，以引水灌溉为主；（4）对于绿洲，结合生产用水进行合理再分配；（5）充分发挥西北干旱区的廓道效应优势；（6）改变传统的灌溉方式，大力开展节水灌溉；（7）协调好生态用水和生产用水、生活用水之间的关系。     

极地冰区拖曳作业探索与实践

极地海域作为海洋中极具战略地位和影响力的关键地区之一,越来越受国内外科学研究的关注。拖曳作业是开展海洋调查的重要手段之一,但在极地冰区开展拖曳作业往往受天气、海冰、调查装备类型等因素的影响,此外还面临各种突发问题,可能影响考察任务的顺利实施。我国极地考察在开展冰区拖曳作业中经历了从冰区边缘试探到密集浮冰区实践,从结构简单的拖网采样到系统复杂的地球物理综合调查,通过不断的探索试验,积累了丰富的极地冰区考察实践经验。本文总结了我国在极地冰区开展拖曳作业中遇到的主要风险,开展了深入的分析与探讨,同时对比和借鉴国外的相关考察作业经验,并针对性地提出改进措施和建议,以期为今后在极地冰区开展相关调查作业提供参考和借鉴。     

荒漠人工植被区典型生物土壤结皮的固碳模型研究

生物土壤结皮（BSC）是荒漠生态系统组成和地表景观的重要特征,在荒漠系统碳的源-汇功能中发挥着重要的作用。本文以沙坡头人工植被区两种典型的BSC（苔藓结皮和藻类结皮）为研究对象,通过对土壤水分的连续测定,确定BSC光合和呼吸作用的有效湿润时间及其与土壤水分、温度和太阳辐射的关系,建立了土壤水分驱动下的固碳模型。以2012年5月19—25日为例,计算了苔藓结皮和藻类结皮在试验期间的日固碳量,并估算了两类结皮的年际固碳量。结果表明:苔藓结皮和藻类结皮由于自身水文物理性质的差别显著影响到其下层土壤水分和温度的变化;降雨是BSC固碳活性的重要来源,并且苔藓结皮更容易受到非降雨水（如雾水、凝结水等）的影响而使其固碳潜力大于藻类结皮。初步估算苔藓结皮和藻类结皮的年固碳量分别可以达到33.33 g·m-2·a-1和14.01 g·m-2·a-1,其中由非降雨水所引起的固碳量达到了6.58 g·m-2·a-1和2.65 g·m-2·a-1,分别占到了全年固碳量的19.7%和18.9%。充分肯定了BSC在荒漠人工植被区碳汇的功能。     

全国省(市、区)科学院第二届科技交流会在哈尔滨召开

以山区开发为专题的省（市、区）科学院第二届科技交流会，于7月16日在哈尔滨举行。来自广东、广西、河南、河北、陕西、甘肃、贵州、山东、江西、黑龙江十个省（区）科学院的近百名代表参加了会议，代表共提交大会论文196篇，并分组进行了学术交流。     

石羊河下游人工梭梭林土壤呼吸变化特征及其与水热因子的关系

土壤呼吸不仅是反映土壤生物活性的重要指标,也是全球碳循环研究中备受关注的热点问题。在地处典型干旱区的石羊河下游,以流动沙丘和去除土壤结皮人工梭梭林为对照,采用LI-8100土壤碳通量监测系统研究了栽植约40 a、30 a、10 a和5 a的人工梭梭林生长季和非生长季的土壤呼吸日变化,并分析了土壤水分和温度对土壤呼吸的影响。结果表明：（1）不同林龄梭梭林生长季和非生长季土壤呼吸速率的日变化均为明显的单峰曲线,且呈现出一定的波动性,日最大排放速率出现在12:00～14:00时,最小值出现在8:00时左右。（2）梭梭林营造和去结皮处理显著提高了沙漠土壤呼吸速率,而且不同林龄土壤呼吸速率大体上随着种植年限的增加而递增,表现为MC >40 a>30 a>10 a>MS >5 a,非生长季表现为MC >40 a>10 a>5 a>30 a>MS。（3）不同林龄梭梭林土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征,生长季（8 月）的土壤呼吸作用明显强于非生长季（1月）。（4）相关性分析表明,生长季和非生长季土壤呼吸均与0～5 cm土壤水分显著相关,且均呈二次曲线关系,分别为Y =-0.205 8X ²+0.946 5X-0.316 6（R ² =0.506 ²,P= 0.041 7）和Y= 0.118 7 X ²+0.156 3X+0.118 8（R ²=0.675 7,P =0.001 1）;但与10 cm土壤温度的相关性不显著,土壤水分是影响人工梭梭林土壤呼吸的关键因素。该研究进一步证明了人工梭梭林的营造有效改善了沙漠土壤的生物活性,提高了土壤碳通量水平,以土壤结皮破坏为基本特征的人工梭梭林退化和沙漠化必然在短期内加剧碳排放。因此,需要在沙漠地区合理营造人工林,并在造林和林业管理过程中注意保护土壤结皮,以减少CO²排放。     

干旱人工固沙植被区土壤水分动态随机模拟

土壤水分是陆地水循环过程的关键环节,是联系陆地水文过程与生态过程的纽带。随着全球极端气候事件的频繁发生,土壤水分随机模拟逐渐成为当前生态水文学研究的热点。利用2008-2011年生长季土壤湿度连续监测数据及1991-2011年日降水资料,结合Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型,模拟了沙坡头人工植被区生长季土壤水分动态与土壤湿度概率密度函数特征。结果表明：人工固沙植被区生长季土壤水分年际变化与降雨分布一致。2008-2011年生长季植物根际层（0~60 cm）土壤湿度概率分布基本呈单峰状,20 cm处的土壤水分峰的阔度较其他土层相对土壤湿度峰较宽,并且分布也出现了一定程度的跳跃。而随着土层厚度的增加,在40 cm和60 cm的土壤水分概率分布峰的阔度也较小,与Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型模拟结果一致。说明Rodriguez-Iturbe模型在干旱人工植被区也具有很好的适用性,可以对荒漠人工植被恢复区的土壤水分统计特征进行很好的模拟,为以后干旱沙区随机生态水文模型的建立奠定基础。     

半干旱区城市人工森林生态系统服务价值评估——以兰州市南北两山环境绿化工程区为例

基于2005年兰州市南北两山环境绿化工程区的卫星遥感资料,应用生态系统服务评价方法,结合研究区实际情况,对研究区的城市人工森林生态系统服务价值进行评估。结果表明:①2005年研究区的人工森林生态系统总服务价值为15.59亿元·a-1;各项服务价值的顺序依次为:森林游憩＞维持大气平衡＞涵养水源＞林副产品＞固土保肥＞保护生物多样性＞木材＞薪炭材;②城市人工森林生态系统服务价值组成上表现为经济效益（直接价值）与生态效益（间接价值）的比例相差不大,明显有异于自然生态系统,这主要是由人工生态系统的人为性和明确的目的性造成的。研究表明,城市人工生态系统对CO2减排的可持续性和生态安全具有现实意义。对积极探索西部地区的生物减排及水土资源及生态安全问题,对进行城市人工生态系统服务评价具有一定的借鉴意义。     

1960-2018年中国西南地区旱涝急转的时空变化特征

基于 1960—2018 年的逐日降水观测数据,采用日尺度旱涝急转指数（DWAAI）计算方法,以生态地理区为框架,识别并分析了西南地区旱涝急转事件的时空变化特征。结果表明：西南地区旱涝急转事件的发生次数在 1960—2010年有增加趋势,在 2011—2018 年快速减少;旱转涝事件多发生在春夏季（4~8 月）,涝转旱事件则跨越了春、夏、秋季（5~11 月）;在云南高原常绿阔叶林、松林区（VA5）,西双版纳山地季雨林、雨林区（VIIA3）,闽粤桂低山平原常绿阔叶林、人工植被区（VIA2）,旱涝急转事件主要发生在夏季,而在湘黔高原山地常绿阔叶林区（VA3）和四川盆地常绿阔叶林、人工植被区（VA4）,旱涝急转事件主要发生在春季;旱涝急转事件发生次数的空间分布呈现东北多、西南少的格局;2000 年以来旱涝急转事件在滇中南亚高山谷地常绿阔叶林、松林区（VIA3）和闽粤桂低山平原常绿阔叶林、人工植被区（VIA2）发生次数减少,但有加重趋势,呈现极端化特征。     

滇中一次人工防雹过程的雷达回波对比分析

为了研究滇中地区冰雹云的回波特征及防雹效果情况,本文基于昆明新一代天气多普勒天气雷达资料,对2016年8月11日发生在马龙、双柏的作业回波和峨山县的强对流回波演变特征进行了对比分析,结果表明:当回波强度出现跃增、强中心高度保持在4km以上,同时30dBz回波高度与回波强度和强中心高度的跃增相对应,回波顶高超过16km,垂直液态含水量VIL达到20kg以上时,是冰雹发生的重要物理量临界指标。本次过程中,马龙、双柏在最佳时机开展了人工防雹作业,有效抑制了回波的发展。峨山县由于未进行人影作业,产生了降雹天气,致使烤烟受灾。此次对比分析发现,中尺度特征等部分冰雹云共性指标时效性较差,其他地区的冰雹预报指标并不完全适用,本地总结得出的多普勒雷达指标实用性更高,30dBz回波高度代表了冰雹云的过冷水区中大粒子的发展情况,其与回波强度和强中心高度的跃增对应关系较好。对于强对流回波,人工防雹作业的开展与否其结果截然不同,这表明人工影响天气是目前防灾减灾的重要手段之一。     

克拉玛依夏秋季地面火箭增水作业效果的区域回归分析

利用1990—2017年克拉玛依市克拉玛依区气象站、百口泉气象站及1994—2017年石化场气象站6—9月月降水资料,采用统计学的区域回归分析法,将百口泉气象站作为对比站点,克拉玛依区气象站和石化场气象站作为目标站点,对克拉玛依在2015—2017年夏秋季开展的地面火箭人工增水作业效果进行统计分析。结果表明:(1)距作业点约9 km的石化场气象站作业效果好于距作业点约4 km的克拉玛依区气象站,说明作业效果较好的区域应位于距作业点适当的距离处;(2)2016年7月和2015年7月各作业了13次和9次,作业次数多的相对作业效果好些,作业效果与月作业次数成正相关;(3)每次作业火箭弹数量5—7枚相对作业效果好些。因此,地面增水作业效果好的位置应位于作业点下风方一定的距离处。每次人工增水作业的火箭弹用量应适当,作业量太大会造成减少降水,作业量太少可能又达不到催化效果。通过对克拉玛依市近年来开展的夏秋季地面火箭人工增水作业效果进行分析讨论,初步得出了地面火箭人工增水作业效果与作业方法之间的关系,为更好地科学设计实施地面火箭人工增水作业提供了参考依据。     

荒漠人工固沙植被区浅层土壤水分动态的时间稳定性特征

试验在地表由生物土壤结皮覆被的荒漠人工固沙植被区进行,通过对0.45 hm2试验样地浅层（0—15 cm,0—30 cm）土壤水分连续动态（2005年4—10月）测定,基于经典时间稳定性理论分析,来揭示荒漠人工固沙植被区浅层土壤水分动态的时间稳定性特征。结果表明,无论在干旱或湿润条件下,浅层土壤水分都具有明显的时间稳定性特征,并且在土壤剖面30 cm深度表现得比剖面深度15 cm更为显著;在干旱条件下,两种土壤剖面深度的土壤水分时间稳定性特征均比湿润条件下显著。根据研究结果,初步确定了试验样地平均土壤水分含量的代表性测点。     

生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响

微生物量碳是土壤有机碳的重要组成部分,是判别退化系统生态修复的重要指标之一。为了探明生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响,以腾格里沙漠东南缘的人工固沙区不同生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,根据固沙年限的不同将样地分为4个不同的区进行采样(1956、1964、1981年和1987年固沙区),并以流沙区为对照。与流沙区相比较,54龄、46龄、29龄和23龄固沙区的真藓结皮和藻结皮的存在均可显著提高其下土壤微生物量碳（P<0.05）,且固沙年限与结皮下土壤微生物量碳存在正相关关系;真藓结皮和藻结皮对其下土壤微生物量碳的影响仅限于0~20 cm的土层,随着土层的加深,其影响逐渐减弱,到20~30 cm土层与对照相比已无显著差异（P>0.05）。因此,对生物土壤结皮的干扰可能会造成土壤微生物量碳的损失。     

人工生物土壤结皮对草本植物群落组成与多样性的影响

人工生物土壤结皮（Biological Soil Crusts, BSCs）指通过人工培养加速形成的BSCs,可用于沙化土地治理。目前关于人工BSCs的研究多在藻种选择与培养、接种方法优化及野外拓殖等方面,缺少其对荒漠生态系统功能恢复作用的研究。为探讨人工BSCs对草本植物多样性等荒漠生态系统功能恢复的影响,以腾格里沙漠东南缘人工BSCs与流沙为研究对象,对人工BSCs属性以及草本植物的组成、生长和多样性进行了研究。结果表明：人工BSCs样地共有9种草本植物,隶属于4科9属,其中苋科（Amaranthaceae）种数最多,其次为禾本科（Gramineae）,优势种为砂蓝刺头（Echinops gmelini）。对照组流沙的草本植物总盖度8%、生物量11.63 g·m^-2、丰富度0.71、多度1.00;人工BSCs草本植物的总盖度11%—19%、生物量80.00—179.70 g·m^-2、丰富度1.67—3.67、多度4.33—16.78。人工BSCs盖度与草本植物盖度为二次函数关系,而人工BSCs属性与草本植物的盖度、生物量、丰富度、多度均呈显著正相关关系。因此,人工BSCs形成与发育有利于草本植物的生长和多样性的恢复,加快了荒漠生态系统功能恢复。     

吐鲁番盆地人工增水作业区域与作业时机选择

利用吐哈盆地2011-2015年逐时FY-2E静止气象卫星红外云图资料,吐鲁番市1976-2015年5个国家气象站和2013-2015年26个区域气象站降水资料,采用卫星资料反演和统计分析方法,首次定义T_K（地面气温与云顶亮温的差值）来规避地面辐射对卫星接收辐射的影响,分析吐鲁番盆地各级别TBB（-10~-20℃、-20~-30℃、-30~-40℃、-40~-50℃）云的分布状况及其与降水的关系、降水的时空分布特征和变化趋势。结果表明,吐鲁番盆地TBB各级别云覆盖度与海拔高度显著正相关,云量从盆地平原区向山区递增;T_K的月变化同月降水具有较好的正相关性,TK正值时段4~8月与盆地汛期相对应,T_K极大值对应月降水量最大的6月;降水与海拔高度显著正相关,降水先随海拔高度增加而增多,1 400~1 900 m区域是降水量和降水垂直变率最大的区域,之后降水随海拔高度增加而减少;降水高度集中在夏季与秋季,6月降水最多（占3~4成）;降水集中出现在白天,平原地区集中在早晨至中午,山区集中在下午至傍晚。综合分析得出吐鲁番盆地人工增水作业区域、作业月份、作业"时间窗"选择的参考依据,其中最佳作业区域在1 400~1 900 m,最佳作业月份为6月,最佳作业"时间窗"为上午的06~10时与下午的14~18时。     

荒漠人工植被区浅层土壤水分空间变化特征分析

研究土壤水分的空间变异及时间动态特征有助于在水文过程与生态格局之间建立定量的联系,由于土壤水分对整个地球系统的重要性,它的时间和空间变化日益引起水文界的广泛关注。干旱荒漠区年降水量稀少,土壤水分在整个生物过程中的作用就显得尤为重要。试验于2005年4月到10月在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站人工植被区进行,主要观测1956年植被区表层（0—15 cm）和亚表层（15—30 cm）土壤水分的空间格局与动态分布及其相关影响因素。结果表明:人工植被区表层土壤水分含量明显高于亚表层,其空间变异程度为中等,空间分布的时间差异性显著;降雨是引起干旱沙地表层土壤水分空间变异的决定因素,植物根系是引起亚表层水分空间变异的重要因素。从不同微地形来看,土壤水分含量值表现为丘间低地＞背风坡＞迎风坡,变异程度丘间低地小于迎风坡和背风坡;地形是决定背风坡表层和亚表层以及迎风坡亚表层土壤水分空间分布的主要因素,而迎风坡表层土壤水分变化受风力等环境因子的影响较大。