黑河流域日降水格局及其时间变化

利用10个气象站1950—2000年日降水资料,对黑河流域的降水及其时空格局进行了研究。结果表明:①降水事件以≤5 mm的降水为主,占全年降水事件的82%,0～10 d间隔期占全年无降水期的40.7％,＞10 d间隔期占59.3％;②年降水日数与降水量之间存在显著的正相关性(r=0.78,P<0.01),＞10 mm降水总量与年降水量呈显著正相关,而≤5 mm降水总量与年降水量的相关性差;③＞10 mm和≤5 mm的降水总量变化范围分别为:0～262.6 mm,20.3～172.7 mm ,变异系数分别为0.25～0.92,0.17～0.25;④近50 d来,黑河流域近50 d降水量的变化总体上呈平稳上升趋势,≤5 mm的降水日呈现小幅下降的趋势,≥10 mm的降水日呈小幅上升的趋势。0～10 d的降水间隔期出现的频率总体保持不变,＞10 d间隔期出现的频率出现明显的下降趋势,年内总降水日数保持不变。     

黑河流域大气降水水汽来源分析

根据黑河流域取得的降水水样和降水气象资料,分析了该区域降水中氢氧同位素的时空差异与水汽输送的关系,定量估算了大陆性局地水汽循环在总降水中所占的比率.研究表明,春夏季降水主要受海洋性水汽来源影响,秋冬季降水受大陆性局地水汽来源影响;受水库水体蒸发水汽影响的附近区域降水氘盈余偏高,受海洋蒸发水汽控制的祁连山区降水氘盈余接近全球平均值10‰;基于氘盈余值估算,局地水循环对区域降水贡献率较大,占全年降水比例至少达31.06%.     

河西走廊春季降水的空间异常分布及年代际变化

利用河西走廊19个气象站建站至2012年3—5月降水量资料,分析了河西走廊春季降水的基本气候特征;通过EOF、REOF、小波分析等方法,对河西走廊春季降水的时空特性进行了研究,用Mann-Kendall检验法检验河西走廊春季降水序列是否存在突变现象。结果表明,河西走廊春季降水空间分布极不均匀,其空间分布特征是东南部为多雨区,西北部为少雨区。河西走廊春季降水在第一空间尺度上为全区一致,在第二空间尺度上可分为2个自然气候区,在第三空间尺度上可分为5个自然气候区。从年代际变化来看,21世纪初10年是近半个世纪来降水最多的10年,20世纪70年代是降水最少的10年;河西走廊春季降水的年际变化十分显著,降水最多的年份是最少年份的6倍多。1961—2012年间河西走廊春季降水发生了明显的突变:1985年出现了一次趋于增多的突变。3年的短周期和19年的长周期是其主要周期。     

基于GPD分布的黑河流域极端降水频率特征分析

采用广义帕雷托分布(GPD)对黑河流域极端降水的频率特征进行了分析。采用百分位数法、Hill图法、年交叉率法选取了极端降水阈值,借助L矩法对GPD分布的参数进行了估计;采用Mann-Kendall和Pettitt方法对超阈值日极端降水序列的平稳性进行了检验。结果表明：① 采用百分位数法和Hill图法得到的日极端降水阈值差别很大,在综合考虑以上两种方法的基础上,结合年交叉率法,最终确定了流域各站点日极端降水的阈值;② 根据Mann-Kendall和Pettitt方法,超阈值日极端降水序列基本满足平稳性假定;通过Kolmogorov-Smirnov检验以及理论频率曲线和经验频率曲线的拟合程度可以看出,GPD分布能够很好地拟合研究区极端降水的分布特征;③ 通过分析理论累积频率达到90%以上的极端降水可以发现,黑河流域20世纪60年代发生极端降水的次数最多,其次是90年代以后,70年代、80年代发生极端降水次数较少;在过去51年间,下游发生极端降水的次数最多,其次是中游和上游。     

近47 a来黑河流域的降水时空特征分析及预报评估

 利用1960—2006年黑河流域13个气象站, 地面气温、降水等观测资料,对该流域降水的气候年代际特征及干旱变化的成因进行了初步分析。结果表明,该流域降水量,由于受地形地貌、海拔高度和不同尺度大气环流的影响,流域内降水分配极不均匀,南北差异很大, 呈现为东南多西北少, 但降水日数的年月分布和流域的地理分布与降水量分布基本一致。总体上变化均呈波动性上升状态。同时,对2000年承担黑河流域分水的预报任务中研制的黑河流域降水预报服务系统输出的24~48 h降水量预报过程的准确率进行了TS评分检验。证明该系统对黑河流域的降水具有较强的预报能力,预报产品在气象服务工作中有重要参考价值,同时也为今后的精细化预报业务工作打下了一定的基础。     

黑河流域中上游地区降水中氢氧同位素与温度关系研究

根据黑河流域中上游地区所取得的降水水样和降水气象资料,分析了该区域降水中氢氧同位素随温度的变化特征,研究了内陆河黑河流域中上游地区降水中氢氧同位素与温度的关系,揭示了降水中氢氧同位素随温度的变化规律。降水中氢氧同位素与温度有很好的正相关关系,且与降雨前后平均气温之间的相关性优于与降雨前和降雨后气温之间的,温度与δ~(18)O之间的相关性优于与δD的。在黑河流域,局地性降水的增加影响降水中氢氧同位素与温度之间的关系,在山前或山前盆地,因局地性降水增加,所以降水中氢氧同位素与温度的关系与山区相比较差。     

黑河流域湿地资源分布特征

黑河流域湿地是丝绸之路文化孕育和发展的摇篮,对河西走廊的天然生态环境和社会经济发展具有十分重要的作用.采用野外实地调查的方法,开展了黑河流域湿地资源的调查,分类统计了黑河流域的各类湿地面积和湿地分布状况.结果表明,黑河流域有2大类13种湿地类型,湿地总面积为170411.62hm2.黑河流域天然湿地面积为159701....     

汾河流域降水变化趋势的气候分析

利用汾河流域39个测站近45 a(1956-2000年)的月降水量资料,采用线性趋势估计、T显著性检验和多项式回归方法分析了降水时空变化。结果表明,汾河流域降水空间分布南多北少、由下游向上游逐渐减少。年、汛期(6～9月)降水量呈逐年减少趋势,且在全流域具有普遍性,平均降水倾向系数-26．1 mm/10 a、-22．2 mm/10 a,流域趋于干旱化。20世纪50、60年代流域降水偏多,70、80年代接近常年水平,90年代偏少最甚。气候跃变参数结果显示,汾河流域汛期降水没有跃变。     

黑河流域气象要素与全球性大气环流特征量的多尺度遥相关分析

黑河流域生态-水文过程集成研究是我国近年来干旱半干旱地区的研究热点,气候变化条件下流域生态-水文过程的响应机制是其中一个重要科学问题。基于1956-2015 年黑河流域气温、湿度、降水观测数据及多个大气环流特征量监测资料,采用小波分析方法研究了流域气象要素与大气环流特征量的周期性及遥相关。结果表明：（1）流域气温与大气环流特征量的遥相关关系最为明显,湿度、降水次之。（2）气温与Niño3.4 SSTA、SOI 的显著遥相关共同周期为12～16 a,与NAO、AO为9～11 a,与WP遥相关周期为5～9 a,与PDO为8～15 a。（3）湿度与NAO遥相关周期为4～5 a,与POL为3～6 a,与WP为9～15 a,与PNA为2～8 a。（4）降水与Niño3.4 SSTA遥相关周期为9～15 a,与NAO为2～4 a,与AO为3～7 a,与POL为11～19 a,与WP为9～14 a。（5）上述各遥相关周期的地域分布、显著时段与时滞特征各有差异。本文研究有助于加深流域气象要素对环流特征量响应机制的认识,为我国干旱半干旱地区内陆河流域严峻的水-生态问题的解决及水资源管理提供依据。     

河西走廊春季透雨日期的变化特征

利用甘肃河西走廊25个测站1971-2007年降水资料,采用EOF、REOF、波谱分析方法,对春季第一场透雨日期的空间特征、时间变化规律进行了诊断分析.结果表明:甘肃河西走廊春季透雨日期在空间场上具有较好的一致性,其第一主分量方差贡献占总体方差的36%.但不同地理条件下透雨日期有所差异,大致可划分为3个区,东南部早,西...     

黑河流域NDVI与环境因子的空间关联性（英文）

The Heihe River Basin is located in the arid and semi-arid regions of Northwest China.Here,the terrestrial ecosystem is vulnerable,making it necessary to identify the factors that could affect the ecosystem.In this study,MODIS-NDVI data with a 250-m resolution were used as a proxy for the terrestrial ecosystem.By combining these with environmental factors,we were able to explore the spatial features of NDVI and identify the factors influencing the NDVI distribution in the Heihe River Basin during the period of 2000–2016.A geographical detector(Geodetector) was employed to examine the spatial heterogeneity of the NDVI and to explore the factors that could potentially influence the NDVI distribution.The results indicate that:(1) the NDVI in the Heihe River Basin appeared high in the southeast while being low in the north,showing spatial heterogeneity with a q-statistic of 0.38.The spatial trend of the vegetation in the three sub-basins generally increased in the growing seasons from 2000 to 2016;(2) The results obtained by the Geodetector(as denoted by the q-statistic as well as the degree of spatial association between the NDVI and environmental factors) showed spatial heterogeneity in the associations between the NDVI and the environmental factors for the overall basin as well as the sub-basins.Precipitation was the dominant factor for the overall basin.In the upper basin,elevation was found to be the dominant factor.The dominant factor in the middle basin was precipitation,closely followed by the soil type.In the lower basin,the dominant factor was soil type with a lower q-statistic of 0.13,and the dominant interaction between the elevation and soil type was nonlinearly enhanced(q-statistic = 0.22).     

黑河流域干旱生态系统红砂荒漠空间斑块结构及其生态适应策略（英文）

In many arid ecosystems,vegetation frequently occurs in high-cover patches interspersed in a matrix of low plant cover.However,theoretical explanations for shrub patch pattern dynamics along climate gradients remain unclear on a large scale.This context aimed to assess the variance of the Reaumuria soongorica patch structure along the precipitation gradient and the factors that affect patch structure formation in the middle and lower Heihe River Basin(HRB).Field investigations on vegetation patterns and heterogeneity in soil properties were conducted during 2014 and 2015.The results showed that patch height,size and plant-to-patch distance were smaller in high precipitation habitats than in low precipitation sites.Climate,soil and vegetation explained 82.5% of the variance in patch structure.Spatially,R.soongorica shifted from a clumped to a random pattern on the landscape towards the MAP gradient,and heterogeneity in the surface soil properties(the ratio of biological soil crust(BSC) to bare gravels(BG)) determined the R.soongorica population distribution pattern in the middle and lower HRB.A conceptual model,which integrated water availability and plant facilitation and competition effects,was revealed that R.soongorica changed from a flexible water use strategy in high precipitation regions to a consistent water use strategy in low precipitation areas.Our study provides a comprehensive quantification of the variance in shrub patch structure along a precipitation gradient and may improve our understanding of vegetation pattern dynamics in the Gobi Desert under future climate change.     

利用多源数据估算黑河流域总初级生产力

总初级生产力(GPP)决定了进入陆地生态系统的初始物质与能量,但由MODIS GPP产品获取的GPP在地表覆盖复杂的黑河流域却不足以准确的反映生态系统物质与能量的分布。因此,利用MODIS影像数据、ASTER GDEM数据、30 m分辨率土地利用覆被数据和中国区域地面气象要素驱动数据,驱动VPM模型模拟黑河流域2015年5～10月的总初级生产力,并据此揭示黑河流域GPP在生长季的时空格局,时间分辨率为8 d,空间分辨率为500 m。研究结果表明:VPM模型估算结果的精度高于MODIS GPP产品,判定系数增长了45.5%,总均方根误差降低了57.0%;黑河流域生长季累积GPP总体呈现出中游最高、上游其次、下游最低的显著空间分布梯度格局;全境与局部有植被覆盖区域的日GPP均呈先增加后减少倒U型变化规律,且前者在7月下旬达到最高值;植被覆盖率极低的地表区域生长季内的日GPP在基本稳定中上下波动,稳定值处于1 gC·m^-2·d^-1附近。     

Spatial associations between NDVI and environmental factors in the Heihe River Basin

Journal of Geographical Sciences - The Heihe River Basin is located in the arid and semi-arid regions of Northwest China. Here, the terrestrial ecosystem is vulnerable, making it necessary to...     

Spatial patch structure and adaptive strategy for desert shrub of Reaumuria soongorica in arid ecosystem of the Heihe River Basin

In many arid ecosystems, vegetation frequently occurs in high-cover patches interspersed in a matrix of low plant cover. However, theoretical explanations for shrub patch pattern dynamics along climate gradients remain unclear on a large scale. This context aimed to assess the variance of the Reaumuria soongorica patch structure along the precipitation gradient and the factors that affect patch structure formation in the middle and lower Heihe River Basin (HRB). Field investigations on vegetation patterns and heterogeneity in soil properties were conducted during 2014 and 2015. The results showed that patch height, size and plant-to-patch distance were smaller in high precipitation habitats than in low precipitation sites. Climate, soil and vegetation explained 82.5% of the variance in patch structure. Spatially, R. soongorica shifted from a clumped to a random pattern on the landscape towards the MAP gradient, and heterogeneity in the surface soil properties (the ratio of biological soil crust (BSC) to bare gravels (BG)) determined the R. soongorica population distribution pattern in the middle and lower HRB. A conceptual model, which integrated water availability and plant facilitation and competition effects, was revealed that R. soongorica changed from a flexible water use strategy in high precipitation regions to a consistent water use strategy in low precipitation areas. Our study provides a comprehensive quantification of the variance in shrub patch structure along a precipitation gradient and may improve our understanding of vegetation pattern dynamics in the Gobi Desert under future climate change.

     

黄河流域上游降水时空结构特征

黄河兰州以上区域水资源量占黄河流域水资源的一半以上,研究黄河上游兰州以上区域降水时空结构变化具有重要意义。本文利用黄河兰州以上19个降水站点1959~1998年系列数据,采用EOF技术分析了黄河上游降水的时空结构特征与变化。结果表明：黄河上游兰州以上区域降水存在四种典型降水类型,即“全部一致型”、“南北型”、“东西型”和“相间复杂型”。但第一特征向量为主导,其时间变化系数与年降水量基本一致,说明黄河流域兰州以上降水主要受青藏高原大尺度气候影响,具有降水偏多（少）一致性特征。从时间尺度上降水有减少的趋势;并伴随3、6、和11年的周期变化,而且在1986和1991年发生突变。     

张掖市黑河流域湿地资源调查与分类

通过对典型的干旱半干旱区内陆河流域(张掖市黑河流域)湿地综合分类研究表明:①张掖市黑河流域湿地共有2个大类4个类型13个类别,总面积为210420.42hm2,占全市国土总面积的5.02%;②湿地类型和面积从大到小依次为:高山湿地、永久性河流、灌丛湿地、草本沼泽、泛洪平原、内陆盐沼、季节性河流、蓄水区、灌溉区、盐田、永久性淡水湖、池塘、季节性淡水湖;③在行政区域内,肃南县、高台县、临泽县、山丹县、民乐县、甘州区湿地面积分别占全市湿地面积的73.71%、8.29%、5.14%、4.87%、5.54%和2.44%。