祁连山青海云杉林截留对降水的分配效应

为了评估青海云杉林的水源涵养服务功能,选择祁连山西水林区排露沟流域青海云杉林,定位监测了在2006年中共83次降水事件的截留分配效应,观测期降水总量为394.2 mm,林冠截留、茎流和穿透水量分别是139.1、1.96和253.1 mm,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为35.28%、0.50%和64.22%,当林外降水量>0.8 mm时才观测到林内穿透雨,而大于13.60 mm时,才观测到树干茎流。林冠对降水的截留分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关。冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈正相关,冠层截留率与降水量呈负相关,而茎流率和穿透率呈正相关;林冠对降雪的截留强于降雨,而降雨的穿透量强于降雪,同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加。青海云杉林冠的几何形态结构(枝叶的分布与排列)不利于形成树干茎流。     

半干旱沙地樟子松林降雨再分配特征

森林植被的降雨再分配过程是影响区域水资源利用效率以及生态系统生产力的重要因素.于2018年5—8月观测27 a生樟子松人工林降雨再分配特征,探究降雨再分配的比例变化对林地水分平衡的影响机制,分析、量化林内穿透雨、林冠截留、树干径流、枯落物层入渗部分产生的阈值.结果 表明:樟子松林内穿透雨量占同期降雨量的86.45％,穿...     

1960—2017年太湖流域不同等级降水时空特征

基于太湖流域1960—2017年逐日降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析等方法,分析太湖流域不同等级降水的时空变化特征,并探讨了不同等级降水对年降水的影响。结果表明：1）近60年来,流域小雨发生率最高,为73.55%;年总降水量中,中雨量所占比例最大,为32.05%。小雨发生率呈显著减少趋势,暴雨贡献率呈显著增加趋势。2）太湖流域大雨、暴雨的降水量和降水日数都呈显著增加,小雨日数显著减少,小雨强度、年总降水强度显著增强。3）不同等级降水变化趋势的空间分布存在明显差异。小雨日数与年总降水日数,以及小雨强度与年总降水强度的变化趋势空间格局相一致。中雨日数、大雨日数、暴雨日数变化趋势的空间分布与其对应的降水量变化趋势的空间格局相似。4）R/S分析结果显示,小雨、暴雨、年总降水相关指标（小雨量除外）都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致。5）近60年来,太湖流域年总降水量、降水日数、年总降水强度的变化,分别受中雨量、小雨日数、暴雨量的影响较大。在旱年流域年降水量偏少受大雨量减少的影响较大,而涝年年降水量偏多受暴雨增加的影响较大。     

1997—2017年塔克拉玛干沙漠腹地降水特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站1997—2017年逐日和逐时降水资料,分析塔克拉玛干沙漠腹地降水日变化特征、极端强降水特征及其天气背景。结果表明：1997—2017年研究区降水量呈增加趋势、降水日数呈减少趋势,大雨雨量和雨日明显增加,降水呈增强演变。降水多见于6月,最大雨强为8.4 mm·h^-1。降水量日变化呈多峰特征,降水量最大值出现在23：00,06：00是降水频次最多时刻。降水强度和降水频次对降水量作用不同,午后至前半夜强度大,频次少;而后半夜至清晨频次多,强度小。降水以短历时降水为主,其中1～3 h的短历时降水对总降水量贡献率高达61.76%。日降水和小时降水的99百分位强度阈值分别为15.3 mm·d^-1和6.0 mm·h^-1,大于90百分位极端降水量占总降水量贡献率近半。极端强降水天气发生在南疆盆地受北纬40°以南低槽、切变槽或弱的气旋式风场控制地区,南疆盆地提前增湿,民丰850 hPa比湿接近或超过10 g·kg^-1的背景下,降水连续性较差,多中小尺度引发局地短时降水。     

干旱荒漠区绿洲边缘典型固沙灌木的降水截留特征

在民勤绿洲边缘,降水对维持固沙灌木持续稳定发挥固沙功能具有重要作用。本文选择民勤绿洲边缘3种主要固沙灌木为研究对象,观测了降雨条件下降水穿透量和冠层截留量,分析了降水穿透量和冠层截留量与降雨量之间的关系以及截留率与降水强度之间的关系,比较了不同灌木群落的降水截留特征。结果表明,不同灌木的降水截留存在明显差异,梭梭、柽柳、生长良好白刺、衰退白刺冠层最大截留量和截留容量分别为0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.3 mm和0.8 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm;在两年总降水量255.3 mm条件下,梭梭、柽柳和生长良好白刺3种灌木群落冠层截留损失分别为44 mm、88 mm和32 mm,占降水总量的16.6%、33.1%和12.0%;当降雨强度<0.8 mm·h-1,梭梭和柽柳降水截留率随降水强度增加均呈递减趋势;当降水强度>0.8 mm·h-1时,梭梭冠层截留量与降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,柽柳在0.3～0.4之间;当降水强度<0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛的降水截留率随降水强度增加呈下降趋势;当降雨强度>0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛截留率基本维持在0.1～0.2之间;降雨强度>0.4 mm·h-1时,衰退白刺截留率稳定在0.05～0.1之间。     

Rainfall partitioning by desert shrubs in arid regions

We measured the rainfall partitioning among throughfall, stemflow, and interception by desert shrubs in an arid region of China, and analyzed the influence of rainfall and canopy characteristics on this partitioning and its ecohydrological effects. The percent-ages of total rainfall accounted for by throughfall, stemflow, and interception ranged from 78.85±2.78 percent to 86.29±5.07 per-cent, from 5.50±3.73 percent to 8.47±4.19 percent, and from 7.54±2.36 percent to 15.95±4.70 percent, respectively, for the four shrubs in our study (Haloxylon ammodendron, Elaeagnus angustifolia, Tamarix ramosissima, and Nitraria sphaerocarpa). Rain-fall was significantly linearly correlated with throughfall, stemflow, and interception (P < 0.0001). The throughfall, stemflow, and interception percentages were logarithmically related to total rainfall (P < 0.01), but were quadratically related to the maximum 1-hour rainfall intensity (P < 0.01). The throughfall and stemflow percentages increased significantly with increasing values of the rainfall characteristics, whereas the interception percentage generally decreased (except for average wind speed, air temperature, and canopy evaporation). Regression analysis suggested that the stemflow percentage increased significantly with increasing crown length, number of branches, and branch angle (R2 = 0.92, P < 0.001). The interception percentage increased significantly with increasing LAI (leaf area index) and crown length, but decreased with increasing branch angle (R2 = 0.96, P < 0.001). The mean funnelling percentages for the four shrubs ranged from 30.27±4.86 percent to 164.37±6.41 percent of the bulk precipitation. Much of the precipitation was funnelled toward the basal area of the stem, confirming that shrub stemflow conserved in deep soil layers may be an available moisture source to support plant survival and growth under arid conditions.     

基于RS和GIS的西双版纳土地覆被动态变化

人口增加、经济发展导致滇南热带地区西双版纳土地利用/土地覆被发生显著变化,这些变化对该区的生态环境及生物多样性保护有着重要影响。基于RS和GIS方法,通过对1976、1988和2003年三个时期遥感影像解译分析,试图了解西双版纳近27 a间土地利用/土地覆被时空变化特征及影响因素。结果表明,近27 a间有林地在西双版纳分布最广、占绝对优势,其中以亚热带常绿阔叶林面积最大;但在研究时段内,有林地面积不断减少、呈现破碎化,尤其是热带季节雨林、山地雨林面积减少最为明显和破碎化最为严重。相应,橡胶园、灌木林面积不断扩大并聚集成片,其中橡胶园在1988~2003年间是面积增长最快、最多的地类,其面积扩张主要来源于对热带季节雨林的砍伐。轮歇地面积在1976~1988年是所有地类中增长最快、最多的,在1988~2003年由于向橡胶园转变而大幅度减小。粗放式的刀耕火种和橡胶种植园的不断扩大是主导本区土地利用/土地覆被变化的主要因素,土地利用变化导致了本区生态环境的退化和生物多样性的丢失。     

不同郁闭度天山云杉林林冠截留量及穿透雨量特征研究

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。选取天山森林生态系统定位研究站不同郁闭度天山云杉林作为研究对象,研究了不同郁闭度条件下天山云杉林冠截留量及穿透雨量的月变化特征、林冠截留量及穿透雨量与总降雨量间的数量关系,通过研究得出结论:林冠截留率与郁闭度表现出显著正相关关系,而穿透雨比率与郁闭度表现出显著负相关关系;穿透雨量、穿透雨比率及林冠截留量的月变化与总降雨量基本一致,林冠截留率则相反;郁闭度为0.8和0.6、0.4和0.2之间的穿透雨量无显著性差异,0.8和0.6与0.4和0.2之间差异明显,林冠截留量相邻郁闭度间均无显著性差异,而不相邻郁闭度之间均差异显著;建立了穿透雨量及林冠截留量与总降雨量间的数学关系,用以定量评价该地区天山云杉林水文生态效益。     

Climatic patterns in a tropical rainforest in Brunei

Meteorological parameters were monitored on an hourly basis over ten months during 1991–2, from altitudes of 45 and 913 metres in an undisturbed tropical rainforest in Brunei, near the north-west coast of Borneo. In general, the observed characteristics of the climate accorded with the regional meteorological systems and with published results from other studies in northern Borneo, although a greater degree of temporal variability was apparent. The seasonal variability was probably enhanced by the El Niño Southern Oscillation event of early 1992. Rainfall events were typically highly variable in nature, although storm intensity profiles were broadly similar. High magnitude and high intensity events are common among the large total number of events. More rain, of generally higher intensity, fell on the mountain. The total daily solar energy receipt was similar at both altitudes owing to greater cloud cover on the mountain. Temperatures varied significantly with season at both altitudes and the mean lapse rate was 4.5°C/km. Relative humidity at 913 metres tended to be significantly higher during the day and significantly lower at night than at 45 metres. Wind directions were dominantly controlled by local mountain and valley wind systems. Wind speeds were significantly higher during the dry seasons and at the higher altitude. Previous studies have shown that small but significant variations in meteorological parameters can have distinct ecological responses, and rainfall characteristics are important controls on geomorphological processes.     

1960~2010年西北干旱区极端降水特征研究

基于中国西北干旱区1960~2010 年70个台站逐日降水资料,采用欧盟组织(STARDEX)定义的降水极值指数,分析结果表明: ① 研究区近51 a来强降水发生频次、湿期平均长度表现出增多和增长趋势,干日数和干期平均长度表现出减少和变短趋势; ② 单次强水的强度在增加,表现为：湿日数减少,而降水的总量却显著增加。③ 湿日数减少主要是0~6 mm强度的降水日数减少,12~24 mm强度的降水日数显著增加,后者对降水总量的增加贡献较大。④ 绝大部分站点强降水（>12 mm）的雨日（量）都以上升趋势为主,表现为下降趋势的站点极少。     

近50 年来祁连山及河西走廊降水的时空变化

利用1960-2009 年的日降水量资料,采用线性趋势、5 年趋势滑动、IDW 空间插值、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 突变检验等方法,对祁连山及河西走廊地区不同等级降水日数和降水强度的时空变化特征进行了研究。结果表明:不同等级降水日数和降水强度的多年平均在空间上既表现出东西分异,也表现出南北分异;不同等级降水日数的年际变化在绝大部分区域呈增多趋势,且自东向西增幅减小,大雨强度的年际变化在绝大部分区域呈增大趋势,其它等级降水强度为部分区域呈增大趋势,部分区域呈减小趋势;小雨、中雨日数的年际变化呈显著增多趋势,大雨日数呈明显增多趋势,暴雨日数呈不明显增多趋势,小雨、大雨强度的年际变化呈不明显减小趋势,中雨、暴雨强度呈不明显增大趋势;不同等级降水日数变化的周期集中在2a、5a、8a、11a、19a,不同等级降水强度变化的周期集中在2a、5a、11a、15a、25a;除小雨强度突变减小外,其它等级降水日数均突变增多,降水强度均突变增大,降水量的增加主要是降水日数的增多造成的,其中小雨、中雨日数的增多贡献最大。     

乌鲁木齐1991-2010年降雨特征分析

 利用1991—2010年5—9月乌鲁木齐市气象站降水量资料,分析了乌鲁木齐近20 a降雨特征。结果表明,逐小时降水量和降水频次呈现较为一致的日变化特征,均以20时以后至翌日11时左右为高值区,在下午16时达最低值;1 h降水频次最多的是量级≤1.0 mm的降水,其次是1.1 mm≤R1≤3.0 mm,但1.1 mm≤R1≤3.0 mm量级的降水贡献率最高,其次是R1≤1.0 mm。不同量级降水过程均有较为明显的年际差异,小雨过程发生的频次最多,其次为中雨、大雨和暴雨过程。前半夜为小雨、中雨和大雨过程最易发生时段,下午为暴雨过程最易发生时段。小雨、中雨、大雨和暴雨过程发生最多的时段分别为7月中旬、5月中旬、5月中下旬、5月上中旬与7月中旬及8月下旬。短时性降水(1~3 h)主要集中在前半夜,持续4~6 h和7~9 h降水多集中在前半夜到后半夜,持续10~12 h及以上的降水多发生在下午至后半夜。20 a来雨日年际变化不明显,后10 a和前10 a相比,暴雨日数有所增加,而其他量级及总雨日均减少。     

高寒河谷灌丛冠层降雨再分配特征及影响因素

通过植被冠层的降雨被分割成冠层截留、穿透雨和树干茎流3个部分,这个过程（冠层降雨再分配）是高寒河谷灌丛生态演变的关键驱动因子之一,对于认识高寒河谷灌丛的水文循环过程及水分收支规律也具有重要意义。选取青海湖流域最重要的河谷灌丛--具鳞水柏枝作为研究对象,通过野外定点观测,深入分析了冠层降雨再分配特征及影响因素\.结果显示:①穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例平均为48.40%、4.04%和47.56%,并在不同降雨量等级之间存在显著差异;②冠层降雨再分配各组成要素（穿透雨、树干茎流、冠层截留）与降雨特征参数存在高度相关性,伴随降雨量和降雨历时的增加,穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例均逐渐趋于稳定,极限稳定值分别介于60.45%～61.07%、6.45%～7.42%、33.11%～34.17%;③产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为1.10 mm和1.87 mm,表明2 mm以下的降雨对土壤水分的补给基本没有贡献。因此,高寒河谷灌丛冠层降雨再分配与其他林木类型存在明显差异,需要深入研究其内在机制及水分利用规律。     

黄土丘陵区雨强对水流含沙量的影响

以黄土丘陵区的3个典型小流域为重点对象,基于不同时期实测的1300多对雨强和含沙量数据,分析了不同空间尺度情况下的雨强—沙峰含沙量关系。结果表明：在峁坡尺度上,含沙量总体上随雨强的增大而增大;但在既有峁坡、也有沟坡的各级流域尺度上,无论流域层级高低或面积大小,雨强对含沙量的影响均存在明显的阈值现象,当雨强超过该阈值后,洪水含沙量不再随雨强增大而增大。雨强阈值随林草覆盖程度增大而增大,如研究区在1956-1969年下垫面情况下的雨强阈值为10~15 mm/h、1990-1997年为20 mm/h,目前估计达40 mm/h。由于流域尺度上雨强大于10~15 mm/h的降雨几乎每年都有发生、20世纪50-80年代的林草植被变化不大,加上黄土丘陵区产沙主要靠坡面水流对地表土壤的冲刷,而贴地表水流的流速不会随流量的增大而无限增加等原因,形成了20世纪90年代以前黄土区支流的年最大含沙量基本稳定的现象。     

Rainfall interception by sand-stabilizing shrubs related to crown structure

On the edge of the Tengger Desert in northern China,revegetation has changed the landscape from moving dunes to stabilized dunes covered by shrubs,which further modifies the pattern of rainfall redistribution.To study rainfall interception loss by shrubs and its relationship to rainfall properties and crown structure,throughfalls passing through crowns of Artemisia ordosica Krash.and Caragana korshinskii Kom.were measured using nine PVC cups under the canopy of each of the two shrubs during 73 rain events over a three-year period,with total rainfall of 260.9 mm.Interception losses of gross rainfall by A.ordosica and C.korshinskii account for 15% and 27% of the total on a crown area basis,and 6% and 11% on a ground area basis,respectively.Individual throughfall(T) and interception(I) were significantly related to rainfall amount(Pg),duration(D),and intensity(R).Ratios of throughfall to rainfall(T/Pg) and interception to rainfall(I/Pg) were not only significantly related to Pg,D,and R,but also to shrub species,and interactions of species with crown volume(CV) and leaf area index(LAI).Under most rain events,interceptions by C.korshinskii with greater CV and LAI were significantly higher than those by A.ordosica,and more rainfall interception occurred at locations closer to the stems of the two shrubs.For C.korshinskii,I/Pg had a significant positive linear relation with CV and LAI,while T/Pg had a significant negative linear relation with them.CV has a greater influence on T/Pg and I/Pg than does LAI.Using a regression method,canopy water storage capacities are estimated to be 0.52 and 0.68 mm,and free throughfall coefficient to be 0.62 and 0.47 for A.ordosica and C.korshinskii,respectively.     

云南松林的林冠对土壤侵蚀的影响

研究发现滇西北高山峡谷区云南松也具有通过林冠截流减少有效雨量和降低雨滴对地表的滴溅能量,减少降雨对土壤的侵蚀程度,产生较大的直径的叶工引起的林冠滴溅效应,云南松林冠在整个雨季截留率平均达３６．２９％,使林下有效降雨仅为降雨量的６３．７１％,松林在整个雨季的林下溅蚀累积总量为４．９４ｋｇ／ｍ＾２,裸地为６．１２ｋｇ／ｍ＾２,表明松林减少１９．２８％,的溅蚀全量,但林地在雨季中后期的各阶段溅蚀全量却高     

天津夏季降水演变规律及其城市效应

利用1956~2005 年天津25 个雨量站的月降水数据, 借助累积距平、相关分析、Mann- Kendall 秩次相关检验 法等, 分析了夏季降水的时空演变规律。在此基础上, 结合ARCGIS 空间分析功能, 研究了天津雨岛效应的时空特 征。结果表明: 25 个站点的年降水量70%以上集中在夏季, 夏季降水倾向率均为负, 60%的站点通过了显著水平检 验。从加权平均得到的全市夏季降水序列得出1956~2005 年倾向率为- 24.7mm/10a, 其中1956~1988 年倾向率为 7.6mm/10a, 1989~2005 年倾向率达- 28.6mm/10a, 由此可见天津夏季降水减少主要发生在近17 年。又比较其不同 历史时段的空间演变规律发现, 夏季降水减少趋势北部山区大于南部平原, 南部平原的市区大于市郊, 呈现城市雨 岛效应, 特别是在20 世纪70 年代初期之后雨岛效应更加明显, 且受降水的丰枯影响较大, 丰水年雨岛现象明显, 枯水年雨岛消失。     

Snow depth simulated by BATS-SAST model and its improvement

A BATS-SAST model was employed to simulate the snow processes in four snow cases of Sk_OJP 2001/2002, 2002/2003, 2003/2004 and Sk_HarvestJP 2003/2004 of Canada. At Sk_OJP site we modified the long-wave radiation and precipitation schemes. Considering the different interceptions between rain and snow and the effect of wind and canopy temperature on snow download, we improved the canopy interception model. At Sk_HarvestJP site we modified the snow cover fraction scheme. Results show that the model reasonably simulates the basic processes of snow cover. The modified model, which considers the part of the long-wave radiation and precipitation transmitted through the canopy at Sk_OJP site, can increase the simulation of snow depth which is closer to the observations. The improved canopy interception model, which influences the variation of snow depth under the canopy by changing canopy interception, is a great improvement on simulation of snow depth, especially on the ablation of snow cover. At Sk_HarvestJP site, there are obvious improvements on simulation of snow depth on the ablation of snow cover.     

科尔沁沙地降雨特征分析——以奈曼旗为例

了解降水的当前特征及未来的变化趋势对理解气候变化对区域生态系统的影响具有重要的意义。科尔沁沙地是中国北方农牧交错带的典型区域,年降雨量300~500 mm,对气候变化(特别是降水的变化)非常敏感。对科尔沁沙地沙漠化较为严重的奈曼旗1971-2013年的降水资料进行了分析研究。结果表明:(1)该地区多年平均降水量为338.8 mm,5-9月降雨量占全年降水量的(85.32±7.71)%,5-9月降雨量,年降水量1971-2000年经历了先增加后减少的趋势,2001-2013年有缓慢增加的趋势;同时降水量的年际变异性近10年也呈增加的趋势。(2)5-9月降雨量呈先增大后减小的趋势,在7月最大,为104.2 mm,5月和9月最小(分别为32.7 mm和32.8 mm),月降雨量的年际变率均大于49%;生长季内降雨主要以<10 mm的事件为主,占总降雨事件的64.41%,却仅占总降雨量的16.95%;≥30 mm的降雨事件占总降雨事件的10.96%,占到总降雨量的45.93%,且对总降雨量具有决定性的影响。(3)≥5 mm降雨的平均间隔为9.4 d,以1~10 d为主,占到69.5%,10~20 d(19.5%)的次之;≥30 d的发生频率最小,为3.81%,降雨间隔的年际变异性均呈增加的趋势。(4)生长季降雨日数呈减少的趋势,降雨事件降雨量的变异性与生长季降雨量的变化具有相似性,从2001年开始呈增加的趋势。该地区的降雨量年际变异性强,降雨日数的减少和降雨事件降雨量变异性的增加将提高极端干旱事件发生的频率,可能对该地区的生态系统产生严重影响,加剧该地区的沙漠化发展方向。因此,加强气候变化对生态系统影响的研究,可为合理利用土地资源及调整土地管理方式提供理论依据。     

基于TRMM数据的鄱阳湖流域降雨时空分布特征及其精度评价

基于1998-2007 年热带测雨卫星(TRMM) 3B42 V6 降雨数据分析鄱阳湖流域降雨时空分布特征, 并利用40个气象站观测日降雨数据对TRMM数据在不同子流域、不同降雨强度及不同季节里的精度进行了对比分析, 弥补了以往只评价整体精度的不足。结果显示:鄱阳湖流域北部地区修水、饶河子流域较易出现暴雨, 导致雷达信号衰减, 使TRMM对大雨强降雨的探测出现较大偏差;流域内降雨以10~50 mm为主, 其雨量占到总雨量的60%;流域降雨在年内1-3 月中旬为干旱少雨期, 3 月下旬-9 月初为湿润多雨期, 9-12 月再次进入干旱少雨期;而空间分布呈东、西部大, 中部小的格局;同时发现, 在赣南山区TRMM降雨较观测雨量低300~400 mm, 这可能受高程和坡度的影响, 使TRMM对山区降雨的探测精度也出现较大偏差。