1976-2017年柴达木盆地湖泊面积变化及其成因分析

高原湖泊是反映气候变化敏感的指示器。利用1976-2017年的多源资料对柴达木盆地湖泊面积动态进行了监测。结果表明：近50多年来,柴达木盆地气候呈现气温升高,降水普遍增加的增暖增湿趋势,21世纪以来这一趋势更为明显,但存在地区差异,年平均气温升温速率自东向西趋于增加,降水增加速率自东向西趋于减小;柴达木盆地外围东部的托素湖面积1956-2017年总体呈弱的减小趋势,减速为0.41 km²·a^-1。但2005-2017年期间湖面以1.34 km²·a^-1的增速呈明显扩张趋势,中部的小柴旦湖面积与过去13年同期平均相比,扩大了19.87 km²,而西部的尕斯库勒湖呈先增加后减小的趋势。柴达木盆地气候变化、植被面积、入湖径流等因子是导致湖泊面积变化的主要原因。     

青海羌塘盆地近期湖泊扩张特征及成因

选取青海羌塘盆地1976-2010年5期遥感影像, 解译了该区域面积大于1 km²以上的67个湖泊面积.结果表明: 1976-1994年, 研究区大部分湖泊呈萎缩状态, 湖泊面积萎缩了446.8 km², 萎缩幅度为12.5%;1994-2001年, 湖泊面积由3 132.6 km²增加到3 395.2 km², 至2007年和2010年, 湖泊持续扩张, 面积分别达到3 641.7 km²和3 836.2 km², 其中2010年的湖泊面积较1994年增加了22.5%, 甚至超过了1976年, 2007-2010年期间湖泊扩张强度最大.同时, 分析了研究区1959-2010年的气候水文变化, 结果显示年平均气温呈显著上升趋势, 年蒸发量在1959-1980年呈下降趋势, 以后趋于稳定, 年降水量、年径流量在1998-1999年间出现了突变上升.湖泊面积对气候、水文的响应关系表明, 近期的湖泊扩张主要由降水、径流偏丰引起, 与气温上升以及蒸发变化的关系并不显著, 气温上升导致冰川退缩所增加的水量对近期湖泊扩张影响较小. 与青海湖、黄河源等地相比, 青海羌塘盆地近期气候、水文、湖泊面积发生转折的时间要提前7 a左右.     

黄河源生态环境变化与成因分析

以７０年代、８０年代和９０年代３个时期的卫星影像资料为基础,结合野外调查,对７０年代以来黄河源区生态环境演变过程及趋势进行了对比分析,并依据时期的气候变化、人为活动强度分析,对该区域生态环境变化的产生原因进行探讨,研究结果表明,与７０年代相比,８０年代和９０年代以高寒沼泽草甸、高寒草罗和高山草原化草甸为代表的主要生态体系均呈明显退化,尤其９０年代中期以来,高寒草原与高寒草甸植被退化剧烈,荒漠化发展     

黄河源区气温变化特征及预估分析

利用黄河源区青海段9个代表性站点1961-2017年逐日气温资料和未来RCP4.5排放情景下的预估数据,分析和预估了黄河源区年平均、年平均最高、年平均最低和极端气温变化特征。结果表明：近57年来年平均最高、年平均、年平均最低气温均呈显著上升趋势且倾向率依次增大。年平均气温和年平均最高气温在1997年存在显著突变。通过分析1961-1997年、1998-2007年以及2008-2017年阶段性变化可知,年平均气温持续上升,年平均最高气温先上升后趋于稳定,而年平均最低气温升温速率在1998-2007年最大,2008-2017年升温速率较1998-2007年有所降低。暖昼日数持续增多,霜冻日数和冰封日数持续减少,冷夜日数在1998-2007年减少速率最低,近10年来减少速率增大。未来33年黄河源区年平均、年平均最高、年平均最低气温和极端暖事件均呈明显的增加趋势,极端冷事件呈减少趋势。对黄河源区过去和未来气温变化规律进行了探讨,将为该区域气温变化对策的制定与实施提供理论依据。     

1961-2014年黄河源区蒸发皿蒸发量变化的多尺度特征及突变分析

基于黄河源区相关气象站1961-2014年蒸发皿蒸发数据,利用线性倾向分析、滑动平均法、Mann-Kendall法等方法,对黄河源区各分区及整个源区蒸发皿蒸发量变化进行多尺度变化特征及突变分析。结果表明：近50余年来,空间上,黄河源区年平均蒸发量经历了从上游到下游先减小后增加的过程,季节蒸发量变化稍有差异;时间上,黄河源区季节及年平均蒸发量总体呈上升趋势,各分区略有差异,各分区及整个源区蒸发量年代际变化具有较好的一致性。各分区及整个黄河源区年平均及季节平均蒸发量突变点基本一致,均出现在2000年前后,且年与季节平均蒸发量在突变前均值大部分小于突变后的均值。位于源区下游的玛曲-兴海平均蒸发量发生突变的时间较早,且跳跃幅度较小,位于源区中游的达日-玛曲平均蒸发量发生突变的时间较晚,且跳跃幅度较大。对各气象因子的相关分析表明,影响源区年蒸发量变化的主要因子为平均温度。     

黄河源区河流阶地特征及源区黄河的形成

提要：本文通过对黄河源区河流阶地的系统测量和研究,认为黄河源区黄河阶地主要由堆积阶地组成,少量侵蚀阶地,阶地拔河高度低,阶面比较开阔平坦。黄河自源头至入扎陵湖段仅发育一级河流阶地,从鄂陵湖出水口至黄河乡段发育两级河流阶地,从黄河乡以下至久治县东段发育三级河流阶地。结合ESR测年结果,黄河源区河流阶地形成的时间主要为中更新世晚期—全新世,T1河流阶地的形成时代约为1万年;T2河流阶地的形成时代为5.8～1.9万年;T3河流阶地的形成时代为16.1～2.5万年。河流阶地研究表明,黄河在源区形成较晚,可能为晚更新世晚期。     

黄河源区基流变化及其植被响应研究

黄河源区是我国最大的自然保护区之一,但近年来存在一系列严重的生态环境退化现象。来自地下水的基流量的变化正是植被生长环境变化的直接反映,因此开展基流量变化研究对于高寒干旱区的生态环境变化规律认识与环境恢复都具有重要的科学价值。黄河源区地下水位变化对植被生长具有直接的影响,研究结果表明：1956-1998年来自地下水的基流量总体上呈现枯—丰—枯的变化规律,表明了源区地下水位呈现低—高—低的总体变化规律;源区的基流量与地表植被的生长之间具有良好的相关性,汛期降水之后,地下水对植被生长的影响逐渐增大。     

黄河源区基流变化及影响因子分析

利用黄河源区的4个水文站及13个气象站的日系列资料,基于改进的加里宁基流分割法,分析了1956—2000年以来黄河源区基流和以水文站为节点控制的各个子流域的基流变化及其影响因素.结果表明:黄河源区基流比例较大,多年平均基流指数为0.652;黄河沿以上流域基流指数为0.556,黄河沿-吉迈区间基流指数为0.588,吉迈-玛曲区间基流指数为0.649,玛曲-唐乃亥区间基流指数高达0.704.从绝对量来看,黄河源区多年平均基流量为132.46×108m3;子流域中,玛多以上流域基流量最小,为3.92×108m3,吉迈-玛曲区间基流量最大,为68.82×108m3.对于整个研究区,年降水量决定年基流量,气温影响基流,气温升高,基流减少.不同子流域的基流对气候变化响应不同,玛曲以上各个子流域基流随气温升高而减少,而在玛曲-唐乃亥区间年气温对年基流量无明显影响.黄河源区年代尺度基流指数和降水量成反比关系.     

影响黄河源区迳流变化的因素分析

黄河源区生态环境退化，造成上游来水量逐年减少。黄河源区生态体系的脆弱性及高寒环境对气侯变化异常敏感。近几十年来，源区气温呈明显上升趋势，当年平均气温升高1℃时，年蒸发量增加87.6mm，增加幅度为5.2%；地表产水量减小19.25×10     

黄河源区冻土特征及退化趋势

黄河源区位于青藏高原多年冻土区东北部边缘地带,是季节冻土、岛状多年冻土和在大片连续多年冻土并存地带.多年冻土层在垂向分布上有衔接状和不衔接状两大类.不衔接状又可分为浅埋藏(8m)、深埋藏(8m)和双层多年冻土等形式.从20世纪80年代以来,源区气温以0.02℃.a-1增温率持续上升,人类经济活动日益增强,导致冻土呈区域性退化.多年冻土下界普遍升高50～80m,最大季节冻深平均减少了0.12m,浅层地下水温度上升0.5～0.7℃.冻土退化总体趋势是由大片状分布逐渐变为岛状、斑状分布,多年冻土层变薄,冻土面积缩小,融区范围扩大.部分多年冻土岛完全消失变为季节冻土.     

GPM和TRMM卫星日降水数据在黄河源区的适用性分析

通过评估GPM计划三种日降水产品（IMERG-E、 IMERG-L和IMERG-F）和TRMM卫星、 两种日降水产品（TMPA 3B42和TMPA 3B42RT）在黄河源及其周边区域38个台站的适用性, 探究了五种产品探测精度和海拔高度及雨强的相关关系, 结果表明： 在与实测资料的一致性和偏差方面, GPM卫星产品要全面优于TMPA产品。在TRMM卫星产品中, 3B42产品明显优于3B42RT。五种产品的相关系数均表现出明显的从东南到西北递减的趋势, 均方根误差北部普遍低于南部。IMERG产品的探测率（POD）和探测成功率（CSI）都要普遍高于TMPA产品, 而误报率（FAR）则是TMPA 产品更低, 表现更好。五种产品均在个别台站出现了严重误报的情况, 这些台站主要分布在研究区的西北部。IMERG三种产品对于海拔高度的依赖程度具有很强的一致性, 而3B42RT产品对海拔高度几乎没有依赖。除3B42RT产品外, 其余四种产品的偏差均随雨强的增加而增大。在探测率方面, IMERG产品对小雨、 中雨和大雨的探测能力均优于TMPA产品。     

气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率研究

根据1961-2015年黄河源区有关台站的观测数据,利用差积分法、累积距平法对黄河源区径流量和气候变化趋势进行了分析,并基于累计量斜率变化率分析方法评估气候和人类活动对黄河源区径流量减少的贡献率。结果表明：黄河源区年径流量、年降水量、年平均最大冻土深度呈减少趋势,源区蒸散量呈增大趋势;与基准时期1961-1989年相比,在不考虑气温影响的情况下,气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率在1990-2008年分别为33.12%和66.88%,在2009-2015年分别为73.61%和26.39%;两个时段相比,气候对径流量减少的贡献率上升,而人类活动的贡献率下降,这与气候变暖及2005年黄河源区启动的三江源自然保护区生态保护和建设工程有关。     

1996—2015年黄河源区植被覆盖度提取和时空变化分析

研究黄河源区植被覆盖度时空变化对于深入理解青藏高原多年冻土区在气候变化和人类活动双重作用下的植被响应,以及为黄河源区生态环境保护和治理提供决策具有重要的意义。以陆地卫星（Landsat）影像为主要数据源,利用多端元混合像元分解模型（Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis,MESMA）,完成了1996—2015年黄河源区4.4万km²、7个时相的植被覆盖度提取,并基于转移矩阵和一元线性回归趋势法分析了植被覆盖度变化情况。结果表明：黄河源区东南部植被覆盖度较高,西北部植被覆盖度较低,且植被覆盖度在空间上由东南向西北呈递减趋势。1996—2004年植被覆盖度整体呈下降趋势,2004—2015年植被覆盖度呈增加趋势。1996—2015年植被覆盖度呈增加趋势的区域占57.25%,基本不变的区域占16.02%,植被覆盖度呈下降趋势的区域占26.73%。植被覆盖度下降的主要原因是黄河源头及一些河谷地带、环湖地区受人类影响较大,且东南部海拔较低地区受到过度放牧的影响。尽管黄河源区1996—2015年植被覆盖度总体呈改善趋势,但毒杂草的面积也由1996年的16 060 km²增加到2015年的22 942 km²,20年间增加了6 882 km²,毒杂草面积的增加对黄河源区局部地区畜牧业的发展有不利影响。     

黄河源地区的河谷地貌特征及其对黄河上游形成和演化的启示

黄河的形成与演化对于认识我国宏观地貌格局的形成、青藏高原及黄土高原的区域构造活动历史、华北平原及黄渤海陆架的形成和演化等问题具有重要意义。目前对黄河演化历史的研究主要集中在龙羊峡以下的河段,对于黄河源段的关注较少。文章基于黄河源地区河谷地貌的实地考察,并利用SRTM1-DEM数据,分析了黄河源段干流及支流河谷橫剖面的地貌特征,并与该区典型的冰川谷和兰州附近黄河的河谷横剖面进行了对比。结果表明:黄河源地区的河谷规模巨大,并呈现出谷底开阔、河床窄小、阶地不明显、谷坡陡立、河谷横剖面左右对称的U型谷特征。这些特征与该区冰蚀谷的特征相似,但与兰州段黄河成型河谷的特征相差甚远,且其河谷规模更大。我们推断,黄河源地区的河谷可能主要为冰期时的冰蚀作用所塑造,而非单纯的流水侵蚀形成。由于冰蚀作用的存在,该区早期的河流阶地可能被随后冰期的冰蚀作用所破坏,当前基于黄河源地区现存河流阶地年代的研究很可能低估了该区水系的发育历史。此外,反复的冰川进退也可能导致黄河源水系自上而下贯通,而非溯源侵蚀形成。     

黄河源区冻土对植被的影响

黄河源区由于近年来气候变化的影响,打破了高寒植被与冻土环境之间稳定的适应性关系,由此引发了一系列生态环境退化的现象.在黄河源区多年野外工作的基础上,定量分析了冻土与植被之间的关系.研究表明:多年冻土埋深通过影响浅层土壤含水量影响植被生长的,多年冻土的埋深与浅层土壤含水率和植被的覆盖率具有良好的相关性规律.冻土埋深<2 m时,冻土埋深决定浅层土壤含水率,成为影响植被的生长主要因素;埋深>2 m时,冻结层上水水位低、补给量少,冻结层上水水量小,毛细上升高度不能达到植被根系分布的浅层土壤中,植被生长环境干旱化,多数植被生长受限制,这时只有少量根系发达的耐旱植被存活,覆盖率小,一般不超过35%.因此,2 m的多年冻土埋深为“生态冻土埋深”.近20 a来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化,形成深埋的或少冰的冻土等现象;部分地带完全融化消失,连续多年冻土变成不连续冻土或岛状冻土.多年冻土退化后,土壤含水量减少,导致植被物种更替、“黑土滩”等退化现象.     

2009/2010年黄河源区高寒草甸下垫面能量平衡特征分析

以青藏高原黄河源玛多为实验区, 基于TRM-ZS1气象生态环境监测仪2009年11月1日至2010年10月31日辐射及能量通量观测数据, 采用波文比能量平衡法, 进行了该区域潜热和感热通量的估算, 分析了黄河源区高寒草甸下垫面辐射收支, 潜热、 感热和土壤热通量在不同季节的分配, 对该区域冬季地面加热场强度的变化进行了研究.结果表明: 该区域总辐射、 净辐射较强, 总辐射平均日积分值为18.06 MJ·m^-2·d^-1, 净辐射平均日积分值5.95 MJ·m^-2·d^-1, 曾观测到高达979.5 W·m^-2的净辐射通量.全年地表平均反射率为0.30, 接近于荒漠和半荒漠下垫面的反射率.植物生长季土壤湿度和冬、 春季地面积雪是影响该区域地表反射率的两个最主要因素.该区域感热通量年积分值为742.68 MJ·m^-2·a^-1, 潜热通量年积分值为1 388.58 MJ·m²·a^-1, 全年中地表以潜热方式传递热量为主.分季节分析, 冬季感热潜热强度相当, 春季以感热为主, 夏秋季则以潜热为主.土壤热通量年积分值为38.06 MJ·m^-2·a^-1, 全年热通量在热量平衡中约占1.8%, 但季节分配不平衡, 在冬季, 有|G|>H+LE, 土壤热通量是热平衡最大的分量.该区域地表全年向大气释放热量, 地表对大气而言是热源.     

1956-2012年黄河源区流量演变的新特征及其成因

利用黄河源区唐乃亥水文站1956-2012年的逐月流量实测资料,通过趋势分析、小波分析以及不均匀系数和贡献的计算,分析了1956-2012年57 a来黄河源区流量的趋势、年内双峰型变化新特征及其主要成因.结果表明：近57 a来黄河源区流量演变包括2个上升时段（1956-1967年和2002-2012年）、1个下降时段（1989-2002年）和1个振荡调整时段（1967-1989年）.流量年内分配不均匀性最大的是1980年代,最小的是1990年代.流量年内分配主要表现为双峰型,峰值点主要出现在7月和9月,但出现月份存在年际、年代际变化,且峰值点的月份也随着丰、枯水年存在着变化.降水对流量的正贡献呈7、9月双峰型,温度的负贡献则使9月峰值消失.当夏季高原附近区域,尤其是高原北侧低层600 hPa位势高度场降低,高原夏季风偏强时,有利于黄河源区降水增加、流量增大,出现流量年内分配的峰值点,且夏季高原高度场的变化对流量年内分配第二个峰值点（秋季）的出现有一定的指示意义.