黄河源区土地沙漠化时空变化遥感分析

通过野外调查与室内分析, 建立了黄河源区沙漠化土地分类分级系统。在此基础上, 通过遥感数据处理与参数反演, 建立了沙漠化遥感监测指数模型, 并利用1986~2000 年 Landsat-TM/ETM+ 遥感数据, 对近15 年来黄河源区土地沙漠化过程进行了定量分析与评价。 研究结果表明, 黄河源区沙漠化土地面积达3519.97 km², 其中以轻度沙漠化土地为主。沙漠 化土地集中分布在玛多宽谷盆地南缘与黑河宽谷盆地北缘之间, 沿西北-东南走向的低山丘 陵展布, 分布于河谷, 湖滨、古河道及山麓洪积扇等地形面上, 呈斑块状、片状和带状分布。 1986~1990 年黄河源区沙漠化土地年增长率为21.87%, 沙漠化土地的变化表现为沙漠化土地 快速蔓延。1990~2000 年沙漠化土地年扩展率为2.73%, 虽然沙漠化扩展速率降低, 但在进一 步扩展的同时, 主要表现为沙漠化程度的进一步加重。总之, 20 世纪80 年代末期以来, 黄 河源区沙漠化过程呈现为正在发展和强烈发展的态势。但在不同时段上沙漠化发展呈现出不 同的特征, 80 年代末沙漠化土地增长率高, 沙漠化过程表现为沙漠化土地的迅速蔓延; 进入 90 年代沙漠化土地增长相对减缓, 但中度沙漠化土地则保持直线增长的趋势, 呈现出以沙漠 化程度的加重为主的发展趋势。     

三江源区MODIS植被指数时空分布特征

利用16天合成的250m分辨率的MODIS数据,对三江源区NDVI和EVI植被指数时空分布特征进行了系统性的研究。结果表明：NDVI和EVI空间分布呈现出由东南向西北逐步下降的趋势。植被指数随季节呈现出规律变化,最高值出现在8月。不同海拔高度两种植被指数对植被覆盖情况的指示作用比较一致。植被类型的NDVI与EVI的差异...     

基于SPEI指数的秦岭南北地区干旱时空变化特征

基于秦岭南北地区47个气象站点1960-2016年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数（SPEI）定量分析了秦岭南北地区不同时间尺度干旱发生频率和强度的时空演变特征,并试图揭示该区域干旱发生的原因。结果表明：SPEI值能够较好的反映秦岭南北地区的干旱特征及干湿演变状况。从时间变化上看,近57 a来秦岭南北地区呈干旱化趋势,以20世纪90年干旱化趋势最为显著,干旱化趋势最显著的区域为秦岭以北地区,但近22 a秦岭南北地区开始出现湿润化趋势;从季节来看,四季大部分区域呈干旱化趋势,秋季干旱化趋势最显著且开始最早,春季次之,冬、夏干旱化趋势相对不显著。从空间来看,秦岭南北地区在年、季、月尺度上均有干旱发生且各地区分布极不均匀;其中秦岭以北地区干旱发生频率较高,其他子区域干旱发生频率的空间分布特征较为复杂。干旱发生强度呈现出中西部强,四周弱的特点,干旱发生强度最强的地方为陕西石泉,为14.7%,最弱的地方为四川阎中,为23.6%。     

黄河源区多年冻土空间分布变化特征数值模拟

基于IPCC第五次评估报告预估的气温变化情景,采用数值模拟的方法对黄河源区典型冻土类型开展模拟,推算过去及预测未来黄河源区冻土分布空间变化过程和发展趋势。结果表明：1972-2012年源区多年冻土只有少部分发生退化,退化的冻土面积为833 km²,季节冻土主要集中在源区东南部的热曲谷地、小野马岭以及两湖流域南部的汤岔玛地带;RCP 2.6、RCP 6.0、RCP 8.5情景下,2050年多年冻土退化为季节冻土的面积差别不大,分别为2224 km²、2347 km²、2559 km²,占源区面积的7.5%、7.9%、8.6%;勒那曲、多曲、白马曲零星出现季节冻土,野牛沟、野马滩以及鄂陵湖东部的玛多四湖所在黄河低谷大片为季节冻土;2100年多年冻土退化为季节冻土的面积分别为5636 km²、9769 km²、15548 km²,占源区面积的19%、32.9%、52.3%;星宿海、尕玛勒滩、多格茸的多年冻土发生退化,低温冻土变为高温冻土,各类年平均地温出现了不同程度的升高。到2100年,RCP 2.6情景下源区多年冻土全部退化为季节冻土主要发生在目前年平均地温高于-0.15 oC的区域,而-0.15~-0.44 oC的区域部分发生退化;RCP 6.0、RCP 8.5情景下目前年平均地温分别为高于-0.21 oC以及-0.38o C的区域多年冻土全部发生退化,而-0.21~-0.69 oC以及-0.38~-0.88 oC的区域部分发生退化。     

基于SPEI指数的近53年河南省干旱时空变化特征

干旱在中国发生较为频繁,对农作物的影响较大。基于1961-2013年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数（SPEI）定量分析了河南省不同时间尺度干旱发生频率和发生强度,揭示了该地区干旱发生的时空演变特征及干旱发生的原因。结果表明：SPEI值能较好地反映河南省干旱的变化特征;随着时间尺度的减小,SPEI值波动幅度增加,干旱发生频率增加。近53年河南省干旱发生频率总体呈上升趋势,且各地区之间分布不均匀。周口地区发生频率最高,达35%以上;豫中和豫西地区最低,为26%左右。四季中以春、夏两季干旱发生最为严重,其次为秋季,冬季最弱。在年际变化方面,1966-1968年、1998-2000年和2011-2013年发生了大范围的持续干旱。干旱发生强度呈现豫北和豫西偏东地区高,豫东和豫南北部地区低特点;干旱发生强度最强的地区为安阳,为22.18%,最弱的地区为驻马店,为16.60%。     

2000-2014年黄河源区ET时空特征及其与气候因子关系

黄河源区地处青藏高原东缘,具有独特的自然生境和丰富的自然资源,是中国西南区域经济发展的重要生态安全屏障。以MODIS ET产品作为研究黄河源区地表蒸散发（ET）的数据源,结合黄河源区内部及周边18个气象站数据、全国1∶100万植被类型图和黄河源区DEM数据,利用趋势分析、相对年际变化和相关分析法,研究2000-2014年黄河源区ET时空变化特征及不同土地利用类型下ET的变化规律,重点探讨了ET与气候因子的关系。结果表明：① 黄河源区多年ET区域分异规律明显,北部ET显著弱于中部和东南部,最强ET位于黄河源区的东南部,多年平均ET值为538.61 mm/a,距平相对变化显著,ET年际变化呈先减小后增加的趋势,平均趋势变化率为0.44 mm/a;② 年内ET呈周期性单峰变化趋势,7月达到峰值;2000-2014年黄河源区多年四季ET季节性差异明显,夏季ET最强达到188.14 mm/a,春秋季次之,冬季ET最弱仅97.15 mm/a;③ 研究时段内不同土地利用类型的ET大小表现为沼泽地>林地>草地>其他>裸地,整体上各土地利用类型的ET呈逐渐增加趋势;④ 相关分析结果表明,ET与同期气温、降水呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系,其中降水对ET的影响强于气温;驱动分区结果显示黄河源区ET受气候因子驱动的地区主要表现为降水驱动。     

京津风沙源区干旱时空特征及对植被变化的影响

本文基于京津风沙源区27个站点1960—2014年逐月气温和降水数据,采用标准降水蒸散指数(SPEI),从干旱趋势、干旱面积和干旱频率等方面分析了研究区干旱的时空变化特征;在此基础上,利用SPEI和NDVI指数,分析了干旱对区域植被变化的影响。结果表明:(1)1960—2014京津风沙源区SPEI呈显著下降的趋势,多次严重干旱均出现工程实施的近15年。过去55年京津风沙源区大部分区域SPEI呈下降趋势,显著下降的区域主要集中在内蒙古草原地区。(2)1960—2014年轻度干旱、中度干旱和严重干旱的面积均呈上升的趋势。2001年和2009年严重干旱面积分别占整个研究区的49.00%和41.10%。(3)1960—2014年干旱频率从西北向东南呈递减趋势。1996—2014年干旱频率比1978—1995年和1960—1977年分别增长了7.59%和9.09%。京津风沙源区最长干旱持续时间都接近或超过半年。(4)1982—2014年研究区92.52%的区域SPEI和NDVI呈正相关关系,表明干旱会对区域植被产生重要影响。干旱趋势、干旱面积和干旱频率均表明,京津风沙源区干旱情况加重,尤其治理工程实施的近15年干旱程度更加严重。本文研究结果对京津风沙源区植被恢复重建具有重要的指导意义。     

基于改进型垂直干旱指数的塔里木河流域绿洲与荒漠区干旱时空变化对比

利用2001-2013年8天合成MODIS A1时间序列数据计算改进型垂直干旱指数（MPDI）,应用趋势性分析、重标极差（R/S）分析等方法研究了塔里木河流域绿洲与荒漠区干旱时空变化状况及其可能原因。结果表明：在过去13年,塔里木河流域绿洲与荒漠区总体呈湿润趋势,绿洲稳中转湿,湿润趋势较明显且幅度较大;而荒漠区相对稳定,湿润趋势相对较小。绿洲与荒漠大部分地区未来变化趋势与过去13年变化趋势呈现较高的一致性。塔里木河干流上游、中游部分地区、尉犁县部分灌区等区域出现持续性干旱迹象,应引起相关管理部门的重视。     

黄河源区水资源变化及其影响因子

Taking the source region of the Yellow River as a study area and based on the data from Madoi Meteorological Station and Huangheyan Hydrological Station covering the period 1955-2005, this paper analyses the changing trends of surface water resources, climate and frozen ground and reveals their causes. Results show that there exist frequent fluctuations from high to low water flow in the 51-year period. In general, the discharge has shown a de- clining trend in the 51 years especially since the 1990s. The annual distribution shows one peak which, year on year is getting smaller. （1） Precipitation has a significant and sustained influence on discharge. （2） A sharp rise of temperature resulted in the increase of evaporation and the decrease of discharge, which has a greater effect than on ice-snow melting. （3） Frozen ground tends to be degraded markedly. There is a significant positive correlation be- tween the permafrost thickness and the discharge. （4） Evaporation rates are significantly increasing, leading to the decrease of discharge. 70% of the discharge reduction resulted from climate change, and the remaining 30% may have been caused by human activities.     

石羊河流域极端干旱事件的时空变化特征

本文借助ArcGIS 9.2和Matlab 7.0数据软件平台,运用复值Morlet小波分析和数理统计方法对石羊河流域极端干旱事件在时空上的变化特征进行分析,结果表明:①石羊河流域的平均湿润指数自北向南逐渐增大,其湿润指数与年均降水和海拔高度具有显著正相关性(在0.01置信水平),而与年均蒸发具有显著负相关性(在0.05置信水平)。②在时间尺度上来说,极端干旱事件的频数具有19a、9a、6a、4a、15a的周期,可能是受南亚高压的准3年周期的影响;在空间尺度上来说,极端干旱事件频数与湿润指数的空间分布大体相似,略有不同是两者的最小值不同:即地表湿润指数最小值在民勤,而极端干旱事件发生频数最小值在武威。7-9月份发生极端干旱频数占年极端干旱总频数的60.62%。③年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数都呈略微上升趋势,且年极端干旱频数的线性倾向率较大,即将达到0.3/10a。通过Pettitt突变检验法对年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数进行检测,结果检验到突变点分别为2000年和1983年(在0.01置信水平)。     

基于SPEI指数的近53年河南省干旱时空变化特征（英文）

Drought is one of the most complex natural hazards affecting agriculture,water resources,natural ecosystems,and society.The negative societal consequences of drought include severe economic losses,famine,epidemics,and land degradation.However,few studies have analyzed the complexity of drought characteristics,both at multiple time scales and with variations in evapotranspiration.In this study,drought occurrences were quantified using a new drought index,the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index(SPEI),based on observed data of monthly mean temperature and precipitation from 1961 to 2013 in Henan province,central China.Based on the SPEI values of each weather station in the study,the frequency and severity of meteorological droughts were computed,and the monthly,seasonal,and annual drought frequency and intensity over a 53-year period were analyzed.The spatial and temporal evolution,intensity,and the primary causes of drought occurrence in Henan were revealed.The results showed that the SPEI values effectively reflected the spatial and temporal pattern of drought occurrence.As the time scale decreased,the amplitude of the SPEI increased and droughts became more frequent.Since 1961,drought has occurred at the annual,seasonal,and monthly scales,and the occurrence of drought has increased.However,regional distribution has been uneven.The highest drought frequency,35%,was observed in the Zhoukou region,while the lowest value,~26%,was measured in central and western Henan.The most severe droughts occurred in the spring and summer,followed by autumn.Annually,wide-ranging droughts occurred in 1966–1968,1998–2000,and 2011–2013.The drought intensity showed higher values in north and west Henan,and lower values in its east and south.The maximum drought intensity value was recorded in Anyang,and the minimum occurred in Zhumadian,at 22.18% and 16.60%,respectively.The factors with the greatest influence on drought occurrence are increasing temperatures,the Eurasian atmospheric circulation patterns,and the El Ni?o effect.     

黄河源区径流量与区域气候变化的多时间尺度相关

采用交叉小波变换方法,分析了黄河源区实测径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区径流与区域气候变化之间的多时间尺度相关.结果表明,黄河源区径流和区域气候变化具有多时间尺度结构,两者都存在准2a、4a、6～8a、12～14a和20a以上尺度的显著变化周期,不同尺度周期振荡能量的强弱和时域分布的位相差异是两者相关不稳定和存在时延相关的重要原因.径流与区域降水量之间正相关振荡的凝聚性最强,区域降水量对径流变化起主控作用,前期降水异常对后期径流变化具有持续性影响.径流变化与区域蒸发量存在显著负相关振荡,年际尺度相关存在不稳定和时延现象.年代际尺度上径流与最高气温的负相关比其与最低气温的正相关凝聚性更强,最高气温升高对增大流域蒸发量导致径流补给的减少作用大于最低气温升高引起冰雪融水补给的增大作用;两者年际尺度相关不稳定,径流对气温变化的响应时间不同.分析认为,区域降水量是黄河源区径流变化的主导因子,最高气温是重要因子;在区域降水量逐年减小的背景下,气温升高进一步加剧了径流量的减小.区域蒸发量和最低气温变化对径流量也有不同程度的影响,气候因子的综合作用是黄河源区径流变化的根本原因.     

黄河源区地表水资源变化及其影响因子

利用1955~2005 年黄河源区玛多气象站和黄河沿水文站气象、水文资料, 分析了该区域地表水资源、气候及冻土演变规律, 揭示了地表水资源变化的成因。研究表明: 近51 年黄河源流量丰枯转化频繁, 但在总体上特别是进入20 世纪90 年代以来黄河源流量呈减少趋势, 流量年内分配表现为单峰型; 降水量对流量有着较为显著的影响, 且具有一定的持续性; 黄河源区气温的显著升高对于加大流域蒸发量导致流量补给的减少作用要大于其升高致使冰雪融水的补给作用, 其中春季气温回升的这一效应更为显著; 黄河源区冻土呈现出显著的退化趋势, 冻土厚度与流量总体上呈显著的正相关关系, 其不断减小削弱了自身天然隔水层的作用; 黄河源区蒸发量呈现出显著的增大趋势, 并导致流量的减少; 气候变化导致流量的减少量占总减少量的70%, 其余30%可能是由人类活动加剧造成的, 气候及冻土因子对流量的作用大小依次为冻土、降水、蒸发和气温, 显然多年冻土对于黄河源区地表水资源的形成和发育有着至关重要的作用。     

黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征

为探讨黄河源区玛多盆地风沙沉积物分异特征,采集玛多盆地不同沙漠化程度、不同地貌部位、不同动力条件的沉积物样品进行粒度分析。结果表明：（1）玛多盆地沉积物随沙漠化程度增加,平均粒径增大,粗颗粒组分增多,分选性变好,偏度向负偏靠拢,峰态逐渐转向平坦,频率分布曲线也由双峰态转变为单峰态。（2）流动沙丘以中沙和细沙组分为主,分选性好,偏度近对称,峰度为中等尖锐。各个沙丘不同地貌部位沉积物粒度参数分异受风向改变的影响,变化规律不明显。流动沙丘沉积物相较于流动沙地沉积物的粒径更粗,分选性更好,可能是沙丘形成过程中风对沉积物颗粒的再次分选所致。（3）河流阶地剖面沉积物的主要粒级为中沙和细沙,分选中等偏差,偏度为正偏,峰尖锐,河流阶地沉积物的粒度组成与周围风成作用形成的流动沙丘（地）的粒度组成高度相似,极有可能是当地风沙活动的主要物源。     

汾河源区生态系统服务价值的时空变化

运用GIS和遥感技术分析了汾河源区宁武县1990、2000、2010年的土地利用/覆被时空变化特征,并参照中国不同陆地生态系统单位面积服务价值,分析了该区域生态系统服务价值的时空变化。结果表明:1990-2010年,研究区生态系统服务价值共损失0.34×10⁸元,且损失量和损失幅度呈增加趋势;研究区东北到西南方向上的大片低海拔区域生态系统服务价值减幅较大,主要与该区域频繁的人类活动有关,而高海拔山区减幅较小或略有增加。气候暖干化、过度放牧和建设用地增加引起的草地和水域减少是导致研究区生态系统服务价值减少的主要原因。     

黄河源区基流估算

河川基流在水安全、粮食安全、非点源污染评价、水资源评价和调查、水资源配置、工农业供水和降雨-径流关系模拟中有着重要的应用。黄河源区(唐乃亥水文站以上区域)的产水量占黄河流域的35%以上,是黄河流域的重要产水区,对黄河源区基流的估算就显得尤为重要。根据研究区域的气候特征,对加里宁法在本区域的应用提出了改进,并提出了新的计算程序。在此基础上,和电子滤波法进行了对比分析。结果表明,电子滤波法非常敏感,滤波参数β控制了基流在总径流中的比例,β与基流成负相关关系,对于不同的来水年份,其敏感性分析图形的形态都很相似;改进的加里宁法基流划分过程强烈地依赖于日过程线的起伏情况,基流一般随着退水系数的增加而增大,加里宁法分割的基流对于参数的变化并不敏感。     

黄河源区土地利用/覆被变化及其生态环境效应

应用1989年TM影像和2005年ETM+影像提取黄河源区两期土地利用/覆被数据,并利用GIS的空间叠加分析对两期土地利用图进行土地利用动态信息的提取。在建立黄河源区土地利用数据库的基础上,采用生态环境质量指数模型建立各土地利用类型与生态环境质量之间的数量关系,定量的分析土地利用变化对生态环境质量的影响。结果表明:①黄河源区1989-2005年间,土地利用变化缓慢而匀速,存在着生态环境的恶化和改善两种相反的趋势。在大尺度范围内,生态环境质量相对稳定,有轻微的恶化,但是在研究区局部范围内,生态环境质量变化显著;②植被是影响黄河源区生态环境质量的主要因素,其中草地对环境质量的影响处于主导地位;③利用生态环境质量指数模型不仅可以从整体上了解研究区生态环境质量,也可以发现影响区域环境质量的主要驱动力。     

黄河源区冻土分布制图及其热稳定性特征模拟

以黄河源区多年冻土分布现状和热力特征为研究目标,通过野外调查及实测数据,分析了黄河源区不同地形地貌、不同地表覆盖条件下的冻土形成、分布特征和以地温为基础的热学特征,探讨了不同尺度因素对多年冻土分布的影响。结果表明,在高程低于4 300 m的平原区,多年冻土多不发育;在高于4 350 m的山区,局地地形对多年冻土的形成与分布作用显著。除阳坡地形外,多年冻土均比较发育;介于4 300~4 350 m的低山丘陵和平原区,局地地形、地表植被、土壤湿度等因素共同决定着多年冻土的形成和分布格局。以年均地温指标为基础,构建了以纬度、经度和高程为自变量的回归模型,并对阳坡地形进行微调和校正。结果表明,以0oC作为划分季节冻土和多年冻土的标准和界限,多年冻土面积2.5×10⁴km²,约占整个源区面积的85.1%;季节冻土面积0.3×10⁴km²,约占整个源区面积的9.7%。进一步以0.5oC或1.0oC为分类间隔绘制了黄河源区多年冻土热稳定性空间分布图。     

1960—2016年黄土高原干旱和热浪时空变化特征

基于1960—2016年黄土高原49个气象台站日最高气温和月降水数据,论文利用百分位高温阈值和标准化降水指标对黄土高原干旱和热浪时空变化特征进行了分析,识别并探讨了干旱和热浪同时发生事件的演变规律。结果表明：① 黄土高原热浪频次整体呈增加趋势,日高温热浪增加趋势最大,增速达到0.29次/a,1995年之后增加趋势更为明显,显著增加区域集中在山西东北部、青海省东部和甘肃中南部;② 1960—2016年黄土高原旱涝指数呈下降趋势,即表现为由涝转旱,20世纪90年代初为旱涝变化的转折点,年旱涝指数下降趋势显著区占整个研究区的62%,其中黄土高原沟壑区南部、陕北南部、山西南部、甘肃东部干旱趋势较为明显;③ 干旱和热浪同时发生事件总体呈现增加趋势,增速为0.66次/10 a,其中1960—1979年呈下降趋势,降速为-0.26次/a,1980—2002年呈增加趋势,2003年之后变化趋势较为平稳;空间上,山西东部、陕北南部和甘肃东南部发生频次较高,并且显著增加区主要位于山西东北部、甘肃中东部和宁夏北部。     

黄河源区径流量的季节变化及其与区域气候的小波相关

采用交叉小波分析方法,分析了黄河源区达日站四季径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区河川径流的季节变化及其与气候要素之间的多时间尺度相关。结果表明,黄河源区径流量具有明显的年际和年代际变化,存在着2~4 a、6~8 a和12~22 a尺度的显著变化周期。夏秋季径流变化与区域降水量之间年际和年代际尺度正相关振荡的凝聚性最强,秋季两者相关程度更高;夏季径流与区域蒸发量、最高和最低气温的年代际尺度相关凝聚性高于秋季,径流变化对区域蒸发和气温异常的响应时间也不相同。冬春季径流变化与最高、最低气温的高凝聚性相关表现在年际尺度共振周期上,春季径流与最高气温的负相关程度高于冬季,冬季径流与最低气温的正相关高于春季。分析认为,区域降水量是黄河源区丰水期径流变化的主导因子,最高、最低气温对枯水期径流变化具有重要影响;不同季节气候要素对河川径流的影响机制不同,径流变化对区域气候异常的响应时间存在差异,黄河源区径流变化是气候要素综合作用的结果。