1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征及其影响因素

基于秦岭—淮河南北气象站点逐日降水数据和全国0.5°×0.5°逐月降水格网数据,选取16个极端降水指数,辅以趋势分析、Mann-Kendall检验和相关分析等气候诊断方法,分析了1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征,探讨了极端降水变化与ENSO事件的关系。结果表明:11960-2013年秦岭—淮河南北除长江下游降水呈增加趋势外,其他区域降水均呈下降趋势;2极端降水变化主要表现为:降水日数减少,降水强度上升,突发性强降水事件增多,连续性干旱事件增多;在空间上,秦巴山地、长江下游和黄河下游以极端降水强度上升为主,关中平原、巫山山区和四川盆地以极端干旱强度上升为主;3在影响因素方面,秦岭—淮河南北极端降水与ENSO事件关系密切。在厄尔尼诺年,秦岭—淮河南北春季极端降水偏多,夏季和全年偏少;在拉尼娜年,春季极端降水偏少,秋季和全年偏多。就各个区域而言,在厄尔尼诺年,黄河下游、关中平原、秦巴山地和四川盆地极端降水呈下降趋势,淮河平原极端降水呈上升趋势,长江下游和巫山山区响应并不明显。     

四川省极端降水事件时空演变特征

极端降水作为极端天气的表征要素,极易引发灾害。为探明极端降水变化特征,本文选择受极端降水事件影响极大的四川省为研究区,基于1964—2016年逐日降水数据,通过构建区域极端降水指标体系,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了极端降水事件的时空演变及影响因素。结果表明:四川省极端降水事件发生频率呈减少趋势,强度逐渐增加;空间上总体呈现出由东南向西北减少,成都平原与川西山区的交错区域作为传统极端降水高发区域,极端降水频率显著下降,而川西山区极端降水频率与强度均呈现出增强的趋势;研究区地形地貌特征决定了极端降水事件的分布特征,四川盆地盆周区域海拔的突变为极端降水特征差异显著的重要原因;极端降水的周期变化呈现25～32 a长周期、13～17 a中周期以及5～8 a短周期的特征,振荡强度由强到弱;极端降水量自1993年下降突变显著,强度自1984年增强突变显著。本研究可为极端降水事件研究提供方法参考,为四川省防灾减灾提供理论与数据支撑。     

中国诱发滑坡的降水极端性特征及变化趋势

极端降水往往会造成滑坡灾害,但关于引发滑坡灾害的极端降水特征量化评估研究仍不足。本文基于近20年(2000—2019年)的中国地面观测站点降水数据和2014—2018年历史滑坡灾害个例数据,运用百分位数、标准化距平和Mann-Kendall方法分析诱发滑坡的极端降水特征,初步揭示了滑坡灾害与极端降水间的关系,探讨了近20年来中国范围内的极端降水与滑坡灾害的时空分布特征及变化趋势。结果表明：(1)诱发滑坡灾害的不同时间尺度降水绝大部分都存在极端性特征,导致滑坡灾害的发生一般是一年之中某个时间尺度内出现了极端性累积降水;(2)异常性降水是滑坡灾害的关键诱发因素,绝大部分滑坡灾害点的前期过程有效雨量均超出气候平均2σ以上,具有明显的降水异常性;(3)近20年以来中国遭遇极端日降水和过程降水事件的次数整体呈现增长趋势,而不同区域内的极端降水变化特征存在较大差异,除了黄淮、云南、华南东部的部分地区存在减少趋势以外,其他大部地区的极端日降水、极端过程有效降水事件发生频次均呈增多趋势。本研究成果揭示了诱发滑坡灾害的触发因素和极端降水事件的变化趋势,可为基于极端降水的滑坡预报预警提供科学依据。     

横断山区泥石流空间格局和激发雨量分异性研究

地形、降雨等环境因子决定了泥石流的时空分布特征,理解泥石流与这些因子的关系有助于区域泥石流灾害风险评估与防灾减灾工作。以横断山区为研究区域,选取降水、气候、地貌、地质、土地覆盖、土壤厚度、高差势能以及湿度指数等因子,利用地理探测器和灰度关联分析等方法,探讨了环境因子与泥石流沟空间分布的关系以及降水特征与泥石流灾害的时间关联性。结果表明,湿度指数是决定泥石流沟空间格局的最主要因子,其次是高差势能和土壤厚度,多年平均分布的降水特征对泥石流沟分布的影响较小。泥石流灾害事件与降水特征的时间关联具有较大的区域异质性。泥石流发生地的激发雨量、湿度指数、高差及土壤厚度的统计分布在不同地貌、地质和气候单元中有明显差异。这表明泥石流预警不仅需要考虑雨量等激发因子,还必须考虑其他影响因素的空间差异性。     

气候变化背景下中国沿海地区灾害风险研究与应对思考

沿海地区是城市化水平较高的区域,在全球气候变化背景下,该地区极端天气气候事件频发,灾害风险日益加大,已严重制约了该地区社会经济的可持续发展.论文立足气候变化背景,探讨沿海地区灾害风险变化的新特点,认为:当前极端天气气候灾害的发生仍具较大的不确实性,气候与灾害在时空尺度上呈现多样性变化特征,各气象灾害风险存在较大差异性,...     

横断山区山地灾害的动态风险性评价

对横断山区山地灾害进行科学的动态风险评价,可为区域防灾减灾工作提供重要的科学依据,同时对该区域的社会和谐稳定、经济稳步发展具有重要的现实意义。本文以横断山区为研究区,以五年年际变化为动态变化时间尺度,构建了山地灾害风险动态评价模型。首先选取发育山地灾害的本底因子作为静态危险度评价因子,采用频率比法计算了静态危险度,采用因子叠加法实现了横断山区山地灾害的动态危险性评价;然后选取人口密度、GDP密度和土地利用类型作为动态易损性评价指标,通过简化模型完成了动态易损性评价;最后根据风险评价模型结合动态危险性和动态易损性评价结果,得到了横断山区山地灾害不同年份的风险区划图并完成了动态风险评价。主要结果分述如下:(1)横断山区北部、西北部危险性低,为低和中危险性集中区;南部、东南部危险性高,为高和极高危险性集中区;(2)位于横断山区南部及东北部的高和极高危险区的地区人口较为密集,经济活动性较强,其易损性等级比较高,相应的风险级别同样较高;(3)横断山区受强降雨次数、人口密度、GDP密度和土地利用的动态变化的影响,各年山地灾害的风险性的空间分布范围具有比较明显的差异,横断山区的风险性随时间动态变化。     

芦山地震重灾区地形因子分析

地形条件与山地灾害的发育密切相关,是山地灾害危险性评价的重要因子.以四川省芦山县“4·20”7.0级强烈地震灾区的芦山、宝兴、天全3县为研究区,应用GIS技术计算研究区坡度、地形位指数与地形起伏度,通过流域水文分析方法实现宝兴县子流域划分并提取沟床纵比降,分析灾区地形因子特征,结合灾后崩塌滑坡遥感解译结果,探讨次生山地灾害分布与地形因子的关系.结果表明,研究区坡度大于25°的面积占区域总面积的73.89％,地形位指数大于0.4的区域面积占总面积的85.92％,起伏度大于500 m的占87.41％,各地形因子面积比率最大的区段分别为坡度35°～40°、地形位指数0.648 ～0.666、起伏度500～1 000 m;宝兴县子流域沟床纵比降数值集中于100‰ ～ 300‰范围内.坡度30°～50°的区域为崩塌滑坡的高发地段;崩塌滑坡的优势地形位处于地形位指数0.228～0.246和0.34～0.61之间的区域;起伏度在500～1 000m的区域为崩塌滑坡的集中分布区.研究结果可为灾害评估及灾后恢复重建提供参考依据.     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。     

中国综合气候变化风险区划

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。     

1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水时空变化研究及驱动因素分析

黄土高原水蚀风蚀交错区作为中国北方典型的生态脆弱区,因其独特地形和气候条件,极端降雨事件对其环境和生态系统的影响更加突出。选取水蚀风蚀交错区28个气象站点,结合RClimDex模型计算11个极端降水指数,采用线性相关分析法、Mann-Kendall趋势检验法和小波交叉法,分析了1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水事件时空分布特征,探讨了极端降水事件的驱动因素。结果表明：（1）1970—2020年水蚀风蚀交错区持续干燥日数（CDD）呈下降趋势,其余10个指数呈上升趋势,反映出近50 a研究区极端降水事件的频率、量级和强度不断增加。交错区年降水量增加和极端降水事件增加具有密切关系,且极端降水事件增加主要是由中雨日数（R10）和大雨日数（R20）引起。（2）1970—2020年极端降水事件在全区整体为增加趋势,交错区中部和西南部极端降水事件显著发生,陕西段极端降水量和强度呈显著增加趋势且极端化程度更显著。（3）湿日总降水量（PRCPTOT）、暴雨日数（R25）、5 d最大降水量（R5d）3个极端降水指数,与影响因子厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、东亚夏季风（EASM）和太阳黑子...     

三峡水库消落带优势草本植物对土壤氮磷的吸收富集特征

三峡水库消落带春夏出露,植物生长茂盛,可能拦蓄提取大量库区营养盐,研究消落带植物对氮磷养分的富集特征及其种间差异将为三峡消落带高效截污植被的筛选与重建提供重要基础数据。本文通过三峡水库消落带实地调研,采集典型草本植物,测定生物量和养分含量,计算富集系数和养分累积吸收量,从生态计量角度分析种间差异。结果表明,(1)三峡水库消落带优势植物主要为草本植物,优势草本植物有苍耳、青蒿、籽粒苋、铁线蕨、鬼针草、水蓼、稗草、空心莲子草、狗牙根、牛鞭草等。地上生物量的种间差异显著,苍耳和青蒿的地上生物量最高,铁线蕨地上生物量最低。(2)不同种类草本植物的氮磷吸收富集能力差异显著,苍耳和水蓼的氮富集系数最高;狗牙根和青蒿对磷的富集系数最高,苍耳和青蒿氮磷累积吸收量最高。另据植物对氮磷的富集系数、累积吸收量和其地上生物量,可将消落带草本植物分为5类:强氮磷富集型(苍耳和青蒿)、氮富集型(籽粒苋)、磷富集型(狗牙根)、弱磷富集型(水蓼和空心莲子草)、弱氮磷富集型(稗草、鬼针草、铁线蕨和牛鞭草)。(3)若仅考虑植物对消落带土壤(底泥)的养分吸收,强富集型和富集型植被具有更强的光合吸收提取效率,生态截污能力强,因此,消落带截污植被恢复草本可选苍耳、青蒿、籽粒苋、狗牙根等。     

丘陵区典型小流域地下水化学特征与补给来源分析

川中紫色土丘陵区频发的季节性干旱严重制约区域农村经济和社会可持续发展。地下水是丘陵区农村居民饮用和灌溉的主要水源,但迄今该区域地下水补给循环过程的相关研究报道极少。本研究选取盐亭大兴小流域(480 hm 2)为典型小流域进行综合水文观测与取样,比较了小流域内浅层地下水(2口泉水、14口井水)在不同覆被条件下雨季和旱季的水化学特征(包括D、 18 O)及水岩作用过程,并通过氯离子平衡法和二元混合模型法对比分析区域降水补给地下水规律。结果表明:(1)研究区内浅层地下水水化学类型为HCO 3 ·SO 4-Ca,主要控制因素为岩石风化水解;(2)由地下水同位素峰值响应特征可知该区域浅层地下水对雨季降水补给响应时间约为50~ 85 d;雨季浅层地下水交换作用比旱季强烈;(3)氯离子平衡法受人为干扰较大,计算结果可能偏小,二元混合模型法未包含更多水源,计算结果可能偏大;(4)优化估算结果表明浅层地下水全年接受降水补给率在12%~38%间变化,雨季单次降水补给地下水比例在4.3%~58.0%间变化。本研究通过揭示丘陵区浅层地下水水化学性质变化规律,初步估算了浅层地下水补给来源及比例,可为区域地下水资源评估提供科学基础。     

基于遗传算法的反倾层状岩质边坡极限分析上限解

倾倒破坏是反倾层状边坡主要的失稳类型之一,而当反倾层状边坡内存在软弱夹层、外倾结构面等因素时,传统的纯剪断或纯折断破坏将不再适用,如何有效地建立一种该类型边坡的稳定性分析方法对边坡工程设计显得尤为重要。在此基础上,本文针对反倾层状岩质边坡平动-转动组合破坏问题,利用塑性极限分析上限定理,结合相关联流动法则和变形协调条件建立容许运动场,构建考虑平动加转动的岩质边坡稳定性极限分析理论计算模型,进一步采用遗传优化算法进行全局极值搜索,得到基于遗传算法的平动加转动岩质边坡极限分析稳定性系数上限解和相应的最优折断面。采用该方法与改进的 Goodman Bray方法进行对比,计算结果表明所提方法具有一定的适用性。同时利用该方法,对反倾岩质边坡的稳定性影响因素进行了敏感性分析。     

不同苔藓斑块对亚高山针叶林土壤呼吸和有机碳累积的影响

苔藓植物作为森林生态系统最常见的地被植物之一,对生态过程起着重要调控作用。为探明不同苔藓植物对亚高山生态系统碳循环过程的影响,本文以封闭式动态气室法,对川西贡嘎山东坡峨眉冷杉生态系统赤茎藓(Pleuroziu schreberi)和星塔藓(Hylocomiastrum pyrenaicum)两种苔藓斑块土壤以及裸地斑块土壤CO_2排放速率进行了定位观测,同时探讨了不同苔藓斑块对土壤有机碳累积的影响及潜在途径。结果显示:(1)苔藓植物显著改变了亚高山针叶林土壤CO_2排放速率及其季节变化特征,但不同苔藓植物的影响程度具有差异:赤茎藓和星塔藓作用下土壤CO_2排放速率分别增加了28.5%和46.8%,星塔藓与赤茎藓相比其对土壤CO_2排放的促进作用更显著;(2)苔藓斑块对土壤有机碳(SOC)和溶解性有机碳(DOC)的影响具有物种特异性,两种苔藓中,赤茎藓能够显著促进SOC和DOC累积,但星塔藓的影响不显著。该结果反映了亚高山生态系统不同苔藓物种在促进生态系统碳循环方面的生态功能的差异,由此,在开展亚高山生态系统碳循环以及土壤有机碳储量研究时,应充分考虑苔藓物种对土壤碳过程/碳平衡的作用机制和生态功能差别。     

山区聚落与耕地空间耦合关系研究——以北川县为例

探究山区聚落与耕地间的耦合关系,对山区聚落重构与农业发展具有重要意义。本文采用核密度法、局部空间自相关、Ripley k函数和聚耕比指数等方法定量分析了北川县山区聚落与耕地在数量与质量上的空间特征。结果表明:1)北川县聚落属于典型的山区农业聚落,且多为离散型或小规模群体性聚落,加之受地形因素影响,多属于平行于等高线的台阶式聚落。2)由多距离空间聚集指数可看出,小尺度下的聚落聚集特性并不明显,多数聚落呈离散性。3)北川县域聚落与耕地空间分布关系密切,聚落分布呈显著的“耕地指向性”,聚耕比指数差异明显,呈由西北向东南逐渐增大的分布趋势。4)北川县域耕地质量等级较低,但耕地分布空间同质性较好,“高高”质量耕地,与“低低”质量耕地具有明显的聚集特性。本文在传统的以分析聚落与耕地数量关系为中心的基础上,加入耕地质量分析,较全面地反映聚落与耕地的空间耦合关系,为聚落与耕地关系的整体认知提供了新的思路。     

基于DEM分形特征的坡度尺度变换模型

利用DEM提取坡度具有明显的尺度依赖性,探求DEM在不同尺度下表现出的规律关系,建立多尺度变换模型,以实现不同尺度间的转换是地形分析研究的热点和难点。本文阐释了DEM表面与地表粗糙度分形维数值的地学意义及内在关系,并利用分形对象的自相似性原理,建立了一种基于DEM分形特征的坡度尺度变换模型。选取四川丘陵地区某小流域为研究区,进行坡度尺度变换实验和误差分析,结果表明该模型能有效实现坡度尺度变换:在非平坦地区(坡度>1°)一般重采样方法变换得到的坡度误差为该方法的1.86倍;从信息熵理论分析,经该方法转换后的坡度信息得到了显著恢复。对于无1︰1万及以上精度地形数据的西南山区,利用该方法获取高精度坡度数据具有重要的理论价值和现实意义。     

震区植被恢复初期土壤理化性质与土壤呼吸间的关系

为了解地震灾区不同恢复方式下土壤理化性质和土壤呼吸间的关系,选取2种典型气候区(干旱河谷气候区与亚热带季风气候区)为研究区,设置人工恢复、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,定期测定土壤呼吸与土壤理化性质(有机碳、全氮、全磷、速效氮、有效磷、容重、孔隙度、电导率和pH值),并分析各因子间的相关关系。结果表明:气候类型显著影响土壤全氮、容重、孔隙度、电导率以及土壤呼吸,表现为干旱河谷气候区显著优于亚热带季风气候区;恢复方式显著影响土壤呼吸速率、有机碳、全氮、全磷、速效氮、有效磷含量、C:P、N:P、容重、孔隙度和电导率,基本表现为未受损样地优于人工恢复样地优于自然恢复样地;二者交互作用显著影响土壤呼吸、土壤物理性质和除全磷、有效磷外主要土壤养分的流失。两种气候区土壤呼吸的影响因子不同,干旱河谷气候区主要为土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、pH值、容重和孔隙度,亚热带季风气候区主要为土壤有机质、全氮、速效氮、容重和孔隙度。本研究为评价和优化西南地区灾后恢复治理措施提供一定科学依据,对其生态安全维护和生态屏障建设提供帮助。     

第五届青藏高原国际学术研讨会在北京召开

The 5th International Symposium on the Tibetan Plateau/The 24th Himalaya - Karakorum-Tibet Workshop Joint Conference was held on August 11-14 in Beijing, China. The Joint Conference was hosted by Chinese Academy of Sciences (CAS), The Ministry of Land and Resources of China (MLR) and People's Government of the Tibet Autonomous Region (TAR). Organized by Institute of Tibetan Plateau Research, CAS (ITPCAS), Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences (IGCAGS), The China Society on Tibetan Plateau (CSTP), Department of Science and Technology, TAR, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS (IGSNRR), International Centre for Integrated Mountain Development (ICIMOD).     

滨海人工林土壤呼吸各组分对台风强降雨的响应

根据预测,随着全球变暖,极端降水将更加频繁和剧烈,可能对土壤呼吸及其组分产生重大影响。然而目前对极端降雨如何影响土壤呼吸各组分的认识仍是缺乏的。因此选取亚热带滨海湿地松和尾巨桉人工林土壤为研究对象,于2015年8月在设置去除根系和对照处理一年后,应用Li-8100土壤CO_2通量测定系统,对2次台风强降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子进行原位监测,分析2次台风前后土壤呼吸各组分对强降雨的响应规律。结果表明:(1)2次台风强降雨显著改善了土壤的水分状况,促进了土壤呼吸各组分。2种人工林土壤总呼吸、异养呼吸均呈现出快速上升、后逐渐下降的趋势,而土壤自养呼吸的上升不明显。土壤总呼吸与异养呼吸的峰值与土壤湿度的峰值同步,而自养呼吸峰值要滞后1天。(2)第一次降雨,湿地松和尾巨桉土壤异养呼吸对总呼吸的贡献率分别是自养呼吸的5.15和6.28倍。相比于土壤自养呼吸(R_a),异养呼吸增加的幅度更大且响应更快。(3)第一次降雨湿地松土壤总呼吸、异养呼吸及尾巨桉土壤异养呼吸与土壤湿度的二次曲线关系存在拐点,而第二次降雨促进了2种人工林土壤异养呼吸、总呼吸速率。2次台风强降雨湿地松和尾巨桉人工林的土壤自养呼吸均和土壤湿度无显著相关性(P>0.05)。综上,研究结果强调了极端降水对土壤呼吸及其组分的显著影响,应该将其纳入模型中,以提高对碳-气候反馈的预测。     

1992–2015全球耕地时空变化（英文）

人口和人均食物需求的增加对全球耕地产生了显著的影响。利用欧空局提供的精度为300m的最新土地覆被产品,文章分析了1992-2015年全球耕地的时空变化趋势和耕地转化特征。结果显示:1)在1992-2004年间全球耕地面积增长迅速,而在2004-2012年间耕地增长缓慢,2012年后耕地有缓慢减少的趋势。2)在洲尺度上,非洲耕地有一直增长的态势,而其他洲耕地都经历了耕地转型,有先增长后下降的趋势;在收入较高的国家,耕地多有下降的趋势。3)全球耕地增长的热点区域主要分布在亚马逊林地、欧亚大草原和撒哈拉沙漠边缘。全球耕地减少的中心从欧洲转移到亚洲。由于迅速的城市化,亚洲耕地扩张侵占了大量农田。