利用大型蒸渗仪分析潜水蒸发对农田蒸散量的影响

新型称重式大型蒸渗仪为我国首创，国际先进，能够直接测定蒸散量和潜水蒸发量。本文利用此蒸渗仪和相关配套仪器测定的资料，在初步分析蒸渗仪对周围农田水，热及蒸散规律代表性的基础上，估算了潜水农田蒸散的贡献份额，并建立了一定水位变幅内潜水蒸发与蒸散量的比值和地下水位的经验关系式。     

分布式水文模型结合遥感研究地表蒸散发

地表蒸散发是研究土壤-植被-大气系统水热平衡的关键因子。用改进的DHSVM分布式水文模型对汉江上游子午河流域蒸散发进行模拟。根据流域特点,主要进行TM遥感数据的大气校正和几何校正,在此基础上得到叶面积指数和土地覆盖等地表参数;再利用GIS技术基于DEM求出坡度、坡向和地形指数等因子。分析了蒸散发时空分布特征,表明日尺度蒸散发空间分布差异较大。初步验证了结果,表明模型在中国典型湿润区小流域取得较好效果。     

基于SWH模型的青藏高原高寒草甸蒸散发及其组分变化分析

基于Shuttleworth-Wallace Hu（SWH）双源蒸散模型对青藏高原那曲、纳木错、藏东南站蒸散发进行估算,在结果验证良好基础上,对青藏高原蒸散发变化特征及各站主要影响因素进行了分析。结果表明：SWH模型在青藏高原3个草甸站适用性良好;年蒸散发介于388~732 mm之间,年内分布呈先增大后减小特征;3站蒸散发组分差异较大,那曲站和纳木错站土壤蒸发对蒸散总量的贡献分别为53%和56%,藏东南站蒸散发则几乎全部由植被蒸腾贡献,占比高达95%;植被叶面积指数为3站蒸散发最主要的影响因素,饱和水汽压差对藏东南站蒸散发影响也较大。研究结果可对青藏高原蒸散发及其组分时空格局与水循环过程研究提供科学依据。     

蒸散发测定方法研究进展

蒸散发过程是水文循环的重要环节, 也是全球能量交换的重要组成部分, 决定了土壤－植被－大气系统中水、热传输过程, 对其进行定量估算是评价陆地生态系统生产力、水源涵养能力、区域耗水及土壤水分运移的基础, 是全球气候变化研究的重要内容。本文根据蒸散发测定思路和方法的不同, 将蒸散发测定按照实测法和模型法两类方法进行总结, 系统回顾了实测法和模型法的不同算法, 评述不同方法的原理和优劣, 并总结和分析了目前蒸散发测定工作中应重点研究的内容, 指出未来蒸散发估算的发展方向, 以期为相关研究的开展提供参考。     

用微型蒸渗仪测验根灌节水潜力的田间试验研究

本项研究在中国西北塔里木河下游兵团农垦区红枣生态经济林进行,用微型蒸渗仪（MLS）测定了根灌与滴灌条件下的田间土壤蒸发。通过试验研究,初步提出了可用于西北干旱区测定滴灌与根灌土壤蒸发的MLS的最佳长度,同时探索了根灌与滴灌的土壤蒸发规律,对根灌的节水空间进行了分析。根灌与地表滴灌的土壤蒸发对比试验表明,同等气象、灌溉条件下,根灌土壤蒸发损失约为地表滴灌的一半;而根灌与滴灌带的土壤蒸发对比试验则表明,同等气象、灌溉条件下,滴灌带土壤蒸发损失量比流速较大的根灌平均高12%左右。本项研究为根灌技术在干旱区的推广应用提供了依据。     

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。     

中国地表潜在蒸散发敏感性的时空变化特征分析

潜在蒸散发是农田灌溉管理、作物需水量估算、稀缺资料地区水量平衡等研究中的重要参量,分析其对气象因子的敏感性有助于农业水资源优化配置和气候变化对水资源的影响研究.根据中国1960-2007年的653个气象台站的常规气象观测资料.采用优化太阳辐射计算的Penman-Monteith潜在蒸散发计算方法,分析了中国10大流域片...     

互补相关蒸散发理论与应用研究

本文提出和建立了一个计算蒸散发能力和饱和湿润表面蒸散发量的经验公式,并把互补相关模型应用到湖北省十六个流域,江汉平原水网区和东湖的蒸散发估计。模型的计算值同水量估计值以及蒸发的研究和计算提供了另一条简便易行的途径。     

水文循环模拟中蒸散发估算方法综述

为选取基于水文循环估算蒸散发方法提供依据, 首先对常用水文模型中蒸散发估算方法进行回顾, 根据其物理机理的强弱性, 将水文模型中蒸散估算方法分为整体折算法和分类汇总法。当前水文模型中整体折算法占较大比重, 它们之间的差异有两点:一是潜在蒸散发估算方法不同;二是土壤干燥度折算函数不同;研究表明:由于水文模型存在不确定性及Penman-Monteith 方法具有较高资料要求, 致使模拟中使用该方法与使用其它简化经验公式相似或更差的水文循环模拟效果。所以对于不同水文模型, 如何选取与之复杂程度相兼容的潜在蒸散发估算方程和土壤干燥度折算函数来降低模型的不确定性需进一步讨论。在此基础上, 预估基于水文循环估算蒸散发方法朝着复杂机理化和简单实用化两个方向发展。     

两种尺寸蒸渗计测量实际蒸散差异性试验研究

利用试验资料,对蒸散面积2 m²和4 m²两种尺寸蒸渗计测量蒸散量的差异及原因进行了研究。结果表明：2 m²蒸渗计与4 m²蒸渗计所测蒸散量具有很好的一致性,但2 m²蒸渗计所测蒸散量总体要略偏大,日蒸散量平均偏大4%,月蒸散量平均偏大10%,年蒸散量相对偏大5%;典型天气条件下,2 m²蒸渗计和4 m²蒸渗计所测蒸散量的日变化过程基本相同,小时蒸散量的差异表现为晴天时白天显著偏大、夜晚略有偏小,阴天时白天略偏大、夜晚较接近,雨天时白天、夜晚均非常接近的特征。晴天和阴天时,2 m²蒸渗计比4 m²蒸渗计测量日蒸散量分别偏大1.78 mm和0.12 mm,雨天时偏小0.11 mm;2 m²蒸渗计比4 m²蒸渗计测量蒸散量总体偏大的原因,主要是2 m²蒸渗计土壤温度显著高于4 m²蒸渗计和建造时间不同导致土体内部土壤湿度产生差异。     

南海诸岛珊瑚礁可持续发展

珊瑚礁是具有极高生物生产力和生物多样性的海洋生态系统之一,由于受到自然因素（如气候变化、海平面上升和海洋酸化等）以及人类活动（如过度捕捞、沉积物、污染物和区域发展等）因素的影响,珊瑚礁生态系统近年来不断处于退化之中。如何保护珊瑚礁资源,以使其能持续为人类提供产品和服务,满足当代和未来人们发展的需要则成为关注的焦点。文章介绍了珊瑚礁可持续发展的概念和模式,分析了南海诸岛在珊瑚礁国土资源、渔业资源、旅游资源和油气资源等几方面的可持续发展潜力,及其所面临的自然、人为压力,据此给出了珊瑚礁可持续发展的途径。     

The geographical characteristics of Nansha Islands in the South China Sea

As is well-known, Nansha Islands in the South China Sea (SCS) are of important strategic position and invaluable ecological value. Therefore, many attentions are paid to either the political and legal aspects of exposed features that matter in the maritime delimitation, or the physical and geographical characteristics of coral reefs that are the predominant structures of these islands. However, it seems that they consistently lose the connection of sciences and humanities in the research of Nansha Islands in the SCS. In this study, we carry out a combinative research, based on remote sensing data using satellite imagery analysis together with historical materials using literature investigation, so as to reconsider to the geographical characteristics of Nansha Islands from a standpoint of the United Nations Convention on the Law of the Sea (UNCLOS). After thoroughly appraising the statuses of these newly formed sand cays, several high tide features of Nansha Islands are identified. By means of the comparison of satellite images coupled with reference to nautical charting and sailing directions during different time periods, we can conclude that the statuses of these high tide features formed on reef platforms are relatively stable due to the growth of reef-building organisms although their migration patterns are subject to external disturbances, and hence the cursory judgment pursuant to the relevant provisions of the UNCLOS about whether a coral reef belongs to a low tide elevation only based on outdated references or ex parte evidences is not reliable. Moreover, it is accordingly justified to improve further development and perfection of the maritime legislation by eliminating such ambiguities with the growth of coral reefs and the evolution of sand cays being both taken into account.     

南海西沙海域甘泉海台的阶梯状地形

通过多波束水深资料,研究了南海西沙海域甘泉海台地形特征。甘泉海台顶面平坦,坡度通常＜1°,但存在3级阶梯状地形,水深范围介于550~700 m,这3级阶梯状地形总体向南西倾斜。在600~850 m水深范围内,甘泉海台普遍发育水下阶地,识别出的水下阶地多达5级,其中西侧阶地发育程度优于东侧。初步认为：甘泉海台顶部和周缘阶梯状地形是冰期―间冰期旋回尺度上全球海平面变化和南海地壳沉降共同作用的结果,这２个因素可能也控制着南海其他珊瑚礁的发育演化。在850~1 300 m水深范围内,甘泉海台周缘存在倒石堆状地形,推测主要是珊瑚礁碎屑从礁顶搬运沉积的产物,甘泉海台西北侧比东南侧倒石堆地形更加发育的现象估计与甘泉海台顶面向南西倾斜直接相关。     

近50余年来南海西沙海域冬季风强度的变率

采用南海西沙永兴岛海洋观察站1958~1997年12~2月实测的北东向冬季风风速的平均值作为冬季风强度指数 (WMI),与南海北缘滨珊瑚的相应年月份的实测δ18O平均值进行相关分析,得到线性回归方程WMI (m/s) = - 4.913- 2.138δ18O (‰),r = 0.83, n = 40。在计算(后报) 所得的1944~1997年代际变化序列中,WMI在40~60年代呈下降趋势,70年代略有上升,而80~90年代又呈下降趋势。在年际变化序列中,WMI呈显著的下降趋势,所得线性回归方程为WMI = 79.67-0.0377 Year, r = 0.68, n = 54。由斜率看出,WMI每10年平均下降约0.4 m/s。用Daniell功率谱法分析,近54年来WMI的变化存在2.5~7年的周期,与季风的QBO周期为2~2.4年,以及ENSO活动的3~8年周期密切相关。WMI连续下降的趋势是与全球持续变暖相映,南海海域冬季风强度的变化受到了全球变化的制约。     

北部湾典型红树林岛群生态系统的结构特征与碳储量研究（英文）

通过研究北部湾海域龟仙岛和背风墩红树林岛群生态系统的结构特征与碳储量,为红树林保护及生态补偿提供科学依据。本文以无人机遥感影像和样地调查为数据源,采用面向对象的多尺度分割算法提取红树林群落类型信息,借助单因素方差分析、优势种分析、多样性分析等方法来分析红树林群落的结构特征,基于红树植物的异速生长方程,得出了不同海岛红树林生态系统碳密度和碳储量。(1)龟仙岛和背风墩岛屿群落约 27.10 ha,其中,红树林面积约 11.20 ha,占岛群总面积的 41.32%,红树林群落广泛分布于岛屿周围的浅海滩涂区域;(2)主要群落类型有桐花树群落、秋茄+桐花树群落、白骨壤+桐花树群落和白骨壤群落,物种多样性指数较低;(3)在红树林的生物量中,白骨壤最高(18.52 kg 株^–1),秋茄次之(7.84 kg 株^–1),桐花树最小(3.85 kg 株^–1);(4)红树林碳密度差异显著,秋茄的碳密度最高(148.03 t ha^–1),其次是白骨壤(104.79 t ha^–1),桐花树最小(9...     

西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料,通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代;同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m层段δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数,以U-Th年龄为基础,结合δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数均在16~17 m之间明显降低这一特点,得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a前,不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka）之上,全新世礁体的厚度为16.7 m。考虑研究区域新构造活动相对稳定,以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致,琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m,推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m,即西沙群岛海域7 900 a前的海平面在现代海平面以下约13.8 m,近7 900 a以来海平面上升了至少13.8 m。这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。     

多目标珊瑚岛礁地貌遥感信息提取方法——以西沙永乐环礁为例

南海珊瑚岛礁资源极为丰富,实时、快速、高效、准确地获取大范围珊瑚岛礁地貌遥感信息具有现实意义.研究提出了一种双尺度转化下的模型与数据混合驱动的岛礁地貌信息提取框架,并设计了珊瑚岛礁地貌分类体系及相应技术流程:首先采用自上而下模型驱动的GVF Snake模型进行宏观地理分带的粗分割,然后采用自下而上数据驱动的云影极值抑制下多阈值OTSU分类算法进行微观地貌类型的精细分类,最终利用区域生长算法提取离散分布的暗沙、暗滩等浅水地貌单元.针对西沙永乐环礁利用CBERS-02B数据进行实验,精度验证表明:珊瑚岛礁地貌遥感信息提取方法总体精度优于经典数据驱动的监督分类算法,且具有抗噪能力强、顾及空间拓扑关系、自动灵活等特点.     

全球变化下中国南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所研究

选取第五次耦合模式比较计划(CMIP5)模式中较适宜于南海海表面温度(SST)模拟的加拿大地球系统模式(CanESM2),并获取其在IPCC RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5温室气体排放情景下模拟的2006-2100年南海SST数据。基于南海诸岛珊瑚礁和线性回归方法分析了RCPs情景下的珊瑚礁区夏季SST上升趋势,并基于热周指数(DHW, Degree Heating Weeks)及年白化时间指数分析了RCPs情景下的南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所,主要得出以下结论:①RCPs情景下,明显变暖的珊瑚礁海域均为南沙群岛;②年白化时间不晚于全球珊瑚礁平均年白化时间的珊瑚礁像元占南海诸岛总珊瑚礁像元的比例,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下分别为17%、29%和42%,均分布在南沙群岛;③RCPs情景下,较高纬度的西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛北部为未来南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所。     

全球气候变化下南海诸岛保护优先区识别分析

全球变化下,珊瑚礁保护区是保护生物多样性、增强珊瑚礁对气候变暖抵抗力的有效方式,而维持珊瑚礁弹性是其核心内容。针对珊瑚礁最具有威胁性的热压力因子,基于南海1982—2009年卫星观测海表面温度（SST）数据和CMIP5加拿大地球系统模式CanESM2模型预估的2006—2100年南海SST数据构建热压力强度模型,从维持珊瑚礁弹性的角度识别IPCC RCP 4.5和RCP 8.5情景下南海诸岛保护优先区。结果表明：RCP 4.5和RCP 8.5情景下13%左右的南海诸岛珊瑚礁识别为保护优先区。根据热压力强度与珊瑚抵抗力及避难所关系,西沙群岛七连屿和晋卿岛近年观测与未来预估的热压力强度均比较低,在保障其服务功能的基础上建议实施完全保护;东沙群岛东沙环礁和中沙环礁排洪滩近年观测急性热压力强度较高但未来预估热压力强度较低,建议实施50%禁止利用保护;中沙群岛黄岩岛近年观测和未来预估的急性热压力强度均比较低,建议实施50%多用途保护。南沙群岛有14%左右的珊瑚礁识别为保护优先区,根据其热压力强度可实施30%~100%禁止利用保护或30%~50%多用途保护。RCP 4.5和RCP 8.5情景下的南海诸岛保护优先区及保护对策,可为维持珊瑚礁生态弹性及应对全球气候变化提供重要的参考价值。     

南海珊瑚礁人工岛淡水透镜体形成过程及影响因素

中国目前在珊瑚礁上建设人工岛的目标是建成生态宜居岛屿,人工岛地下海水在降雨入渗驱替作用下逐渐淡化,形成的淡水透镜体是支撑岛屿生态系统的重要水源。本文针对南海珊瑚礁普遍存在的上土下岩的二元地质结构,考虑不同测量方法得到的南海人工岛填筑所用珊瑚砂渗透系数存在较大差异,建立了珊瑚礁人工岛淡水驱替海水形成淡水透镜体的动态模拟模型,对南海某珊瑚礁人工岛开展了系列数值模拟研究。结果表明,人工岛礁二元地质结构不同的渗透性对人工岛淡水开始形成时间无明显影响,填岛完成2年左右的时间可观测到淡水,估计（或理论计算）在10~20年内可形成相对稳定的淡水透镜体;在人工岛面积达到一定规模的前提下,全新世珊瑚砂沉积物渗透性是控制人工岛礁淡水透镜体的主要因素,能够形成的淡水透镜体体积随渗透系数增大而呈对数减小,并且淡水透镜体体积随全新世沉积物渗透性增大而减小的速率较淡水透镜体厚度更加显著;淡水透镜体越过不整合面进入更新世礁灰岩后,由于含水层渗透系数突然增大,淡水透镜体向水平方向扩展,在礁灰岩顶界形成“髭”状淡水体。