乌鲁木齐近48a城市化进程对降水的影响

利用1961-2008年乌鲁木齐市区和郊区、山区的降水资料进行对比分析,来揭示城市化进程对乌鲁木齐市降水的影响.结果表明:乌鲁木齐城市化进程有明显的增雨效应,市区呈现出降水量增加、降水强度增强、降水日数增多的趋势,且城市增雨效应在郊区也有较明显表现.48 a来市区年降水量递增率为32.4 mm/10 a,其中冬季和夏季...     

气候转暖及人类活动对北疆中小河流降水-径流关系的影响

利用近40 a来的水文气象资料,分析北疆20世纪80~90年代气候转暖及人类活动对北疆不同地区的中小河流降水-径流关系的影响,主要结论如下:①北疆西部的哈拉依灭勒河、卡琅古尔河,在1980年以后气候转暖的背景下,它们的自然降水-径流关系并无明显改变。②北部额尔齐斯河流域东部产流区平均高程较高的大青河,在90年代气候显著转暖的背景下,其自然降水-径流关系并无明显改变;而位于大青河东侧、流域平均高程较低、山区流域降水量较小的小青河,在90年代气候明显转暖的背景下,其自然降水径流关系发生了变化,所形成的自然地表径流量明显减少。③天山中部北坡的乌鲁木齐河,在80~90年代气候转暖的背景下,其自然降水-径流关系发生了变化,产流量明显偏多。④天山东部北坡的开垦河,在80~90年代气候转暖及人类活动影响的背景下,其自然降水-径流关系发生了变化,产流量减少。⑤乌鲁木齐近郊低山丘陵区的水磨河,在近40 a来的增温及人类活动影响的背景下,其自然降水-径流关系发生了变化,尽管乌鲁木齐年降水量有增加趋势,而其径流却是减少的。     

三江平原沼泽性河流流域降水、径流变化及影响因素研究

以三江平原的挠力河流域为研究区，选用研究区内7个雨量站、3个水文站和3个气象站的降水量资料，2个水文站的水位和径流量资料，应用倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall法和灰色关联分析方法等，诊断分析了研究区20世纪下半叶降雨、径流的变化事实、趋势和可能驱动机制。结果表明：从20世纪50年代至今，研究区沼泽性河流的年降水量和年径流量都有减少的总趋势；年降水量和年径流量分别在50年代和60年代发生一次突变减少现象；近50年来，随着宝清水文站和菜嘴子水文站之间的沼泽湿地不断减少，沼泽性河流流域的滞洪调节作用也发生明显变化，50年代后期至70年代末，研究区出现年最大出流量小于人流量年份的频次是50％，而80年代至90年代，其频次只有35％，表明研究区的滞洪调节作用在逐渐减小。     

挠力河流域龙头桥水库对坝址下游湿地水文过程影响分析

在调查挠力河流域龙头桥水库的设计参数和运行方式的基础上,利用宝清和菜咀子两个水文站实测的水位和流量等观测数据,研究了龙头桥水库建设与运行对坝址下游(宝清水文站和菜咀子水文站之间)湿地的水文过程影响。龙头桥水库对坝址下游湿地水文过程的影响主要为:①使湿地径流量季节性变化幅度减小;②使河流湿地冰封期连底冻现象发生频率增加,特别是从1999年开始,出现了4月份河流连底冻现象,并且1999~2006年期间12月份河流连底冻现象的发生频率高达87.5%;③减少了进入湿地的径流总量;④使河流湿地的地表水位下降;⑤减少了河流湿地的地下水补充量;⑥水库对湿地水文过程影响带来了一些负面生态效应,如进入湿地的营养物质减少,湿地生物的越冬环境受到破坏等。建议在每年4月、9~12月期间,龙头桥水库增加向下游的放水量,并保证水流流量不小于3 m3/s;减少挠力河流域上游水田种植面积,将水库在灌溉和发电方面的功能主要转换为防洪和下游湿地生态水量调节。     

城市化发展水平对生态环境压力的影响研究——以西安市为例

运用综合评价法对西安市1991—2007年的城市化水平进行了测度。同时,使用生态环境压力指数法对西安市城市生态环境压力进行了定量评价,并对城市化水平的各相关因子与生态环境压力指数之间进行了相关分析和回归分析。通过分析得出结论:城市化发展水平与生态环境压力之间存在着较明显的相关关系,其中城市现代化水平的发展是产生城市生态环境压力的主要原因,并提出了协调加快城市化进程与缓解城市生态环境压力之间矛盾的几点建议。     

北京市快速城市化对短时间尺度降水时空特征影响及成因

快速城市化对区域降水过程的影响已成为人类活动对不同时空尺度水循环影响研究的热点。基于北京全区2011-2015年20个自动气象站逐小时降水资料,利用Circular统计法等多种方法,在揭示北京市降水总体特征基础上,进一步从日、场次、小时等多种精细化时间尺度来探究北京市不同类型降水特征。研究表明：① 场次暴雨平均降水量、场次降雨持续时间及降水强度高值中心主要位于北京城区,与郊区降水过程相比,城区总体降水过程历时较长、雨量较大。城市雨岛效应可能是上述降水指标在城区具有高值中心的原因之一。② 北京全区降水日分布不均,不同区域降水类型有较大差异。北京市的暴雨雨型主要以午后型为主,占总雨型的47.53%。山区总体及北部近郊、远郊区、南部近郊分别以午后型、正午型、夜晚型降水为主。而城区的暴雨类型显示出主城区的东西两侧有较大的差异,西侧受山谷风环流及热岛环流影响类型较为复杂,东侧以傍晚型为主。③ 场次暴雨的降水峰值出现时间主要集中在12:00-19:00,且城区降水峰值发生时间较郊区降水峰值发生时间推迟。海拔的升高会使日降水峰值的出现时间的不确定性增大。④ 极端降水量指标及持续干燥、湿润指标均在城区显示出高值区,极端降水频率指标高值区位于城区下风向。城市化可能通过人口膨胀、土地利用类型变更等方式间接提高极端降水发生的风险。     

基于遥感数据的叶尔羌河流域水文过程模拟与分析

在西北荒漠-绿洲生态系统中,山区水循环对下游水资源管理具有重要作用。为了准确地理解高寒山区水文过程,以降水、温度和潜在蒸散发的遥感数据为模型输入,建立叶尔羌河流域的MIKE SHE模型。根据模型输出,从径流、积雪和蒸散发三方面探讨了流域的水文过程。结果表明：经校正后的遥感产品在叶尔羌河流域的水文模拟中取得了良好的应用效果,出山口卡群站日径流的效率系数达0.71,相关系数达0.85。河道的年平均径流深为146.66 mm,其中稳定的基流补给占21.3%。流域的年平均降雪231 mm,占总降水的74%左右;73.9%的融雪发生在7-9月,积雪主要分布于5000 m以上区域。蒸散发以7-9月中低山区植被覆盖良好的针叶林和草地为主。选用合适的方法对遥感数据进行验证和率定,有助于提高对资料缺失的高寒山区流域水文过程的认识。对不同水文要素进行分析验证,可更准确地理解水资源的转化、储存方式及其时空分布,以便为下游水资源管理提供依据。     

平原水网地区快速城市化对河流水系的影响

为了揭示平原水网地区快速城市化对河流水系的影响,基于1:50000地形图和30 m空间分辨率遥感影像数据,采用格网化河网密度、支流发育系数和分形维数等水系指标,分析了20世纪80年代至21世纪10年代苏州市河流水系的时空变化特征,探讨了土地城市化水平与河网密度变化之间的定量关系。结果表明：① 苏州市河流长度衰减了10.55%,其中干流长度增加了3.24%,一级支流与二级支流的长度分别减少了18.87%和11.76%;河网密度在空间上以减小为主,其中干流河网密度在空间上以增加为主,支流河网密度在空间上以减少为主。② 支流发育系数由3.36下降至2.78,水系结构趋于主干化;水系分形维数由1.70下降至1.63,水系形态趋于简单化。③ 土地城市化率高于40%时,河流水系衰减趋于明显,且土地城市化水平越高,河流减少的越多。为满足不同的经济社会发展需要,不同等级河流对土地城市化的响应不尽相同：为提高城市防洪排涝能力,一级河流总体上有所增加;土地城市化率小于40%时,部分二级河流被侵占以增加耕地面积,并新开挖了许多三级河流以提高农田排涝与灌溉能力;土地城市化率大于40%时,大量支流被填埋并转换为建设用地,而且等级越低的河流衰减的越严重。     

西安市城市化与都市农业发展耦合关系研究

城市化以其强烈的市场效应与辐射功能带动了都市农业的发展,但同时又对都市农业的水土资源、生态环境造成负面影响;都市农业又通过其生产、社会及生态功能推动城市化发展。揭示两者之间的作用规律,对解决城市经济、社会和生态问题,快速推动都市农业发展,协调城乡关系具有重要意义。本文在构建城市化水平与都市农业发展水平测度指标体系的基础上,通过主成分分析法和相关分析法,探讨了城市化与都市农业发展之间的相互作用机制,并定量分析了两者之间的耦合关系。结果表明：① 近10 年,西安市城市化水平与都市农业发展水平都呈上升的趋势,且二者表现出显著的同步性;② 西安城市化水平和都市农业发展水平呈显著的正相关,相关系数达0.955;③ 西安城市现代化水平因子、城市生活质量水平因子和人口与经济结构因子是推动城市化的3 个主要因子,其中城市现代化水平因子是推动西安都市农业发展的主导因子。     

气候变化对我国东北国际河流的影响研究

利用流域月径流模型分析气候变化对东北国际河流的定量影响。对黑龙江流域边境地区典型子流域呼玛河和绥芬河流域进行月径流模拟计算。应用建立的径流模型丹析了气候变化情景下天然径流的可能响应。计算结果表明,在5种大气环流模式给出的二氧化碳浓度倍增条件(2030年)的气候变化情景下,由于气温、降水的变化,多年平均径流将增加或减少,幅度在-3.72％至 5.81％之间。     

A review of precipitation isotope studies in China: Basic pattern and hydrological process

In the paper, the development of precipitation isotope observation networks in China was reviewed, and recent achievements in isoscape and environmental effect of precipitation stable isotopes were summarized; the hydrological process studies based on precipitation isotopes in China during recent decade were also reviewed. In past decades, the spatial and seasonal patterns of precipitation isotopes have been investigated nationwide, especially after the participation in GNIP (Global Network of Isotopes in Precipitation) and the establishment of CHNIP (Chinese Network of Isotopes in Precipitation), although long-term measurements are still limited; besides the nationwide network, a series of regional networks has been widely established across China. From the traditional manual drawing to the computer- aided mapping, and then to the simulation using isotope-equipped models, the productions of precipitation isoscape have been improved. The main factors controlling precipitation isotopes were summarized, and the potential significances of isotopes in climate proxies were mentioned. The recent studies about influence of raindrop sub-cloud secondary evaporation on isotopes were reviewed; based on the precipitation isotope and other parameters, the contribution of recycled moisture (evaporation and transpiration) in local precipitation can be estimated using three- or two-component mixing models. Finally, some prospects of precipitation isotope studies in China were presented.     

基于GIS的西安市雨水收集潜力估算

随着城市化进程的加快,城市地表水污染的加重,地下水超量开采引发的一系列问题,城市用水量严重不足,开发利用雨水资源已经成为解决城市缺水问题的一个重要的途径。定量研究城市雨水资源可供收集利用量可为开展城市雨水资源化利用提供理论基础。以西安市绕城高速以内为研究区域,把其汇水面划分为九类,以GIS为工作平台,计算出每种类型汇水面的面积,并确定了各自的径流系数。通过对西安市近45年降雨量的分析,结合降雨总量、理论可收集雨水量和实际可收集雨水量的计算公式,在降水保证率为50%和75%的条件下,估算出西安市绕城高速公路内1年可收集的雨水量分别为1.11×108m3和0.93×108m3,大约相当于西安市2005年用水量11.4×108m3的9.7%和8.1%。     

近20 a呼和浩特市城市化对植被物候的影响

了解植被物候与城市化之间的关系对于认识人类活动对生态系统的影响至关重要。基于呼和浩特市近20 a MODIS的两种植被指数数据,利用动态阈值法提取了植被物候,结合城市化指标,研究了2001—2020年呼和浩特市植被物候对城市化的响应。研究表明:森林和灌木地返青期(Start of growing season,SOS)发生较早(平均值第132 d),但其枯黄期(End of growing season,EOS)也较早(第265 d)。SOS较晚的是耕地(第168 d),EOS较晚的是草地(第275 d),表明研究区木本植物SOS和EOS均早于草本植物。人造地表植被物候年际变化较大,在SOS和EOS的物候变化率分别为每10 a提前4.1 d和推迟0.7 d。此外,以人造地表比率和城乡梯度信息(即从城市核心到周边农村地区的同心环)为城市化指标,探讨了呼和浩特市中心城区植被物候对城市化的响应。研究发现SOS随人造地表比率上升而提前,EOS则出现相反的趋势。从城乡梯度上看,在特定范围内,远离城市中心SOS波动上升,即距城市中心越远植被SOS越晚,而EOS逐渐下降,即距城市中心越远植被EOS越早。总之,不同的城市化指标显示了植被物候对城市化的非线性响应。     

西安沙尘天气特征及其对空气质量的影响

利用1971-2003年西安市常规气象观测资料、2001-2003年西安市区主要污染物日均浓度资料和2002年3月一次重度污染事件逐时的PM₁₀浓度资料,分析了西安市沙尘天气的时间分布特征及其对主要空气污染物浓度的影响。结果表明:西安市沙尘天气近30多年来总体呈波动式明显减少的趋势,但2001-2002年有所增多,2003年又减少。沙尘天气主要出现在春季,4月最多,占全年天数的22.6%。沙尘天气对西安空气质量影响显著,可使3~4月PM₁₀月浓度平均提高12.1%,在分析的一次强沙尘暴个例中,一小时内PM₁₀浓度最高增加了0.585mg·m^-3,达到0.970mg·m^-3,从而造成严重的空气污染事件。     

北京地区汛期降雨时空演变特征及城市化影响研究

近年来伴随着城市化的快速发展,世界各大城市汛期极端降雨事件频发,洪涝造成的社会经济损失日益严重,在此背景下,分析中国首都北京各城市化阶段汛期降雨变化显得非常有必要。论文基于30个雨量站1963—2012年汛期降雨资料,运用线性回归、滑动平均以及ArcGIS空间分析等方法对北京汛期降雨时空特征进行分析,通过对比城区和近郊区汛期降雨之间的差异来研究城市化对汛期降雨特征的影响,同时利用北京不同城市化阶段土地利用数据分析了城市下垫面变化对降雨的影响,得出以下主要结论：① 北京各区域汛期降雨时间上整体呈现下降趋势,空间上整体表现为由东向西呈逐渐减小的趋势。② 北京山区最容易发生小雨和中雨;城区则更容易发生中雨以上等级降雨事件,特别是暴雨和大暴雨;近郊区发生小雨和中雨概率与城区接近,但大雨以上等级降雨事件发生可能性小于城区;远郊发生各等级降雨事件的可能性均较大。③ 相对于北部近郊而言,在不同城市化发展阶段,城区降雨比南部近郊更大,但城市化增雨效应在城区与北部近郊之间也有所体现。④ 随着城市化的发展,北京城区和郊区城镇建设用地面积持续增长,原有下垫面条件被改变;由于城区城市化进程比近郊区更快,下垫面条件的改变使得城区汛期降雨量大于近郊区,且更易发生大雨以上等级降雨事件。     

基于降水条件的城镇化与植被覆盖协调发展研究

为探讨城镇化发展与植被覆盖状况的协调发展关系,本文以黄河中上游的144个县域单元为研究对象,基于2000、2005、2010及2015年4期的县域经济发展数据及MODIS-NDVI数据,通过门槛回归模型,以影响研究区域植被覆盖最主要的降水因素作为门槛变量,具体分析不同降水条件下城镇化发展对植被覆盖的影响,并提出以保护植被覆盖为基础的差异化城镇化发展策略。结果表明：①随着城镇化的推进,植被覆盖会进一步遭到破坏,但降水因素在城镇化影响植被覆盖的过程中可发挥显著的正向调节作用,从而促进城镇化与植被覆盖的协调发展;②实现城镇化与植被覆盖的协调发展,不仅取决于自身的降水条件,还依赖于当地的生态工程建设及产业结构优化升级等多种因素。其中,退耕还林(草)政策的实施可加速植被覆盖的修复进程,提高区域环境的生态承载力,有效缓解城镇化发展带给植被覆盖的负面影响;③第二产业在经济发展中的比重增加会给植被覆盖带来严重威胁,阻碍城镇化与植被覆盖的协调发展,尤其是在年均降水量较少且生态脆弱的地区。     

基于GFI模型的西安市能源消费碳排放因素分解研究

基于2000-2015年西安市能源消费量数据,采用碳排放模型和GFI模型,分析区域能源消费碳排放量的变化趋势及影响因素,探讨西安市能源消费碳排放的拉动与抑制要素的互动关系及影响。结果表明：（1）西安市能源消费碳排放量总体呈现上升趋势,煤炭、原油消费为主要碳源。（2）能源利用结构正在发生转变,低能耗低碳排的能源消费量逐年上升,传统能源利用量正日趋减少。（3）经济发展要素和人口要素是西安市能源消费碳排放的主要拉动因素,能源结构要素拉动效应不显著,短期内不易改变;能源强度对能源消费碳排放具有抑制作用,且呈现增强态势,但效果不明显。最后提出西安市能源消费碳排放减排建议。     

时域组合模型与西安市城区地下水污染预测

基于系统层次性的分解与综合,将区域环境质量的时间序列变化概括为趋势项、周期项和随机项,提出了用于环境预测的时域组合模型及其检验方法;以20年来西安市地下水污染预测为例,在电子表格软件Lotus1-2-3forWindows的支持下,完成了西安市地下水总固体、总硬度、硝酸盐、氯化物、氟化物、六价铬6种污染及样本超标率、平均污染指数和超标区面积3个指标的数学建模。该方法事物变化规律清晰,预测精度远高于传统方法,同时也为西安市地下水污染的预测防治提供了科学依据。     

西安市土地利用空间分异研究

如何有效、合理、可持续利用有限的土地资源,成为当今社会研究的热点。通过对西安市土地利用多样化程度、动态度,建设用地信息熵、均衡度,各类用地变化速度,耕地占补平衡的研究,分析西安市土地利用及变化情况,以探寻最合理有效的土地利用空间分异研究方法。研究表明,西安市土地利用类型分布是以林地、耕地和居民点及工矿用地三大用地类型为基本框架,大量土地正在被激活,建设用地将大幅增加。将多种参数结合起来分析土地利用空间分异情况,能够更有效地预测土地利用的发展趋势,为土地利用分区提供数据基础。