极端干旱地区绿洲小气候特征及其生态意义

运用微气象学方法对极端干旱区荒漠绿洲小气候进行了观测,分析我国极端干旱区荒漠绿洲的微气象特征并与林地外进行了对比。同时讨论晴天、阴天和沙尘暴天气的PAR的差异．分析了产生这些差异的原因。结果表明荒漠绿洲具有改变太阳辐射、调节近地层地表及地下温度、缩小温差、降低风速、提高土壤及大气湿度等重要生态作用。绿洲内部的太阳总辐射比林冠层顶部减少49．3％-49．83％：生长季胡杨和柽柳林内的气温均低于林地外．胡杨林平均比林外低1．62℃,柽柳林比林外低0．83℃,而且森林覆盖率越高降温作用越明显：群落上层气温高于群落下层,气温随高度增加而增加;林内大气相对湿度均高于林地外．生长期,胡杨林内比林地外高8．5％,柽柳林高4．2％;胡杨林地平均风速为0．33m／s．比林地外低2．7m／s：柽柳林平均风速为0．72m／s,比林地外低2_3lm／s。在沙尘暴日,PAR明显小于阴天日和晴天日下的值．而ηQ非常大,且变化不稳定,该结论对研究大气层的稳定性有极其重要的意义。     

干旱地区特有的景观——绿洲

在祖国的西北内陆干旱地区,天山南北山麓、祁连山北麓和大型山间盆地及冲积原平上,经过人类的长期生产,形成了一个个人口聚集、林木茂盛、农田阡陌纵横的绿洲。绿洲是人类利用和改造自然的结果,是干旱地区特有的一种景观。     

西北干旱地区绿洲城市土地生态安全动态评价——以新疆库尔勒市为例

土地生态安全是一个地区生存和发展的核心。以新疆第二大城市库尔勒市为研究靶区,运用三角模型,建立评价指标体系,通过熵权法计算各指标的权重,分别计算得到EI、NSI、NREI三组综合指数,在此基础上计算出各指标的影响度。从时间序列上对“十二五”规划期间内库尔勒市土地生态安全状况进行评价,并对其主要影响因子进行分析。结果表明：（1）库尔勒市土地生态安全综合指数呈现极不安全-较不安全的趋势。（2）影响库尔勒市土地生态安全的限制性因子主要是人口城市化水平、一般工业固体废物产生量以及排水管道密度。综上所述,库尔勒市土地生态安全现状极不安全,此研究将为改善生态状况提供科学依据。     

策勒绿洲沙漠过渡带小气候的空间差异

对策勒2011年1—12月4个不同下垫面的风速、温度、湿度、光合有效辐射的月差异进行分析,同时选取夏季晴天天气作为背景,比较沙尘暴、扬沙、浮尘、阴雨天时4个下垫面气象要素的差异。结果标明:与流沙地相比,绿洲-沙漠过渡带半固定沙地、固定沙地、绿洲内部2.0 m高处的6月平均风速依次减少了25.22%、27.93%、65.27%,12月绿洲内部0.5 m高处平均气温分别高于流沙地、半固定沙地、固定沙地1.39 ℃、1.21 ℃、2.70 ℃。5—10月4个下垫面之间温、湿度差异较春、冬季显著,7月流沙前沿2.0 m高处平均气温分别比半固定沙地、固定沙地、绿洲内部高0.35 ℃、1.61 ℃、3.75 ℃。沙尘暴天气下4个下垫面之间的风速差值依次小于扬沙、浮尘、阴雨、晴天天气下;在浮尘和晴天天气下,气温从流沙前沿到绿洲内部逐渐减低,相对湿度逐渐增加;沙尘暴和阴雨天气下各下垫面的气温和相对湿度无明显差异,扬沙天气下各下垫面之间温、湿度差异大于阴天天气,但小于浮尘和晴天天气;4个下垫面之间的光合有效辐射（PAR）在沙尘暴天气下差异最为明显,浮尘和阴雨天气下4个下垫面之间的PAR接近,晴天天气下各点PAR明显大于扬沙天气下,且各下垫面之间差异大于扬沙天气下的差异。     

干旱区绿洲生态研究及其进展

随着干旱区绿洲生态研究的进展,对绿洲内涵的认识和理解也不断得以深入和完善.在归纳总结了众多学者对干旱区域绿洲生态研究状况的基础上,从绿洲的定义、生态系统结构以及绿洲生态研究的主要方向进行了较为详尽的阐述.     

极端干旱区荒漠-湿地生态系统小气候特征与碳通量变化季节对比

甘肃敦煌荒漠-湿地具有极干旱区湿地生态系统和荒漠生态系统的典型性和代表性,在中国乃至世界上都具有重要的特殊性,然而目前关于该区小气候特征以及碳通量变化的研究基本属于空白。利用2012年夏季与冬季甘肃敦煌西湖实验观测资料,从中分别选取资料较好的5个连续晴天,对比分析了该地区荒漠-湿地生态系统冬夏两季局地气候、辐射特征以及碳通量的日变化。结果表明:(1)西湖地区两个季节湍流混合都比较充分,全天以上升气流为主,两季节温差较大,表层土壤温湿度对气温以及太阳加热作用敏感,冬季波动幅度小于夏季;(2)冬夏季辐射各分量具有典型日变化特征,但冬季各分量明显低于夏季,且该地区向下和向上长波辐射比同季节同纬度高海拔地区高;(3)西湖地区生态系统碳吸收的日最大值出现在上午11∶00前后,CO2浓度随着时间的推移逐渐降低,两个季节均表现为"碳汇",冬季的碳汇作用较弱一些。     

夏季不同土壤湿度和天气背景条件下绿洲土壤温湿特征的个例分析

 利用在甘肃省酒泉金塔地区开展的“绿洲沙漠能量和水分循环观测试验(JTEX)”获得的2005年5—7月的补充观测资料,分析了在不同土壤湿度和天气背景条件下的夏季绿洲农田土壤温、湿场特征。结果表明：一般来说,对于5—40 cm深度的土壤,随着深度的增加其湿度也随之增加。5 cm、10 cm的土壤湿度具有明显的日变化,且在中午时最为湿润;20 cm土壤湿度的日变化幅度小于上两层,变化趋势却与5 cm的相反;40 cm土壤湿度的日变化不明显。晴天浅层的土壤湿度日变化大于阴天。晴天个例中,土壤湿度较大时,5 cm土壤在白天比10 cm的湿润;当土壤较为干燥时,全天浅层土壤湿度都小于较深层的。各层土壤温度在一个中心值周围分布, 40 cm深度以上土壤温度均具有明显的日变化;土壤温度的极值出现时间滞后于地表温度,离地面的距离越大,峰值出现的时间比地表温度滞后的越长,且变化幅度越小。晴天的土壤湿度越小,浅层土壤湿度日变化幅度就越大,各层土壤温度也就越高。土壤深层基本不受天气情况的影响,但受灌溉的影响较大。     

西北干旱地区水资源与生态环境保护

西北干旱地区的水资源主要是地表水。地表水具有时空分布不均、河川径流补给来源的多样性和与地下水转换频繁等许多特点。西北干旱地区的生态环境在人工绿洲内部有所改善 ,但在绿洲外 ,正在进一步恶化 ,包括土地沙漠化、冰川退缩、湖泊干涸、下游河道断流、沙尘暴频次增加、天然草地大面积退化、天然植被遭到破坏等。这些问题都需要用水来解决。当前生态环境恶化的典型事例有 3处 :塔里木河下游、黑河额济纳地区和石羊河民勤地区。     

绿洲荒漠过渡带夏季晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征

利用张掖试验基地2006年6月24日至7月17日的加密观测资料,系统分析了夏季典型晴天张掖绿洲荒漠过渡带地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征。结果表明:夏季晴天绿洲荒漠过渡带总辐射值还是比较大的,并且净辐射值也很大,这说明绿洲荒漠过渡带地表具有比较充足的可利用热能,为加热大气和土壤提供了必要的热能条件。在地表能量分配中,晴天绿洲荒漠过渡区主要用于大气运动引起的感热交换,其次是土壤交换,用于水蒸发相变的能量相对较小。近地层空气温度和湿度的变化刚好相反。气温白天随高度的增加而递增,夜晚随高度的增加而递减。近地层大气温度变化要比地表温度缓慢。白天土壤辐射增温,越接近地表增温越快,夜间辐射冷却,地表温度下降最为明显。近地层水平风速在白天较大,夜间逐渐减小。在绿洲荒漠过渡带全天以上升气流为主,水平风速随高度增加明显递增。     

绿洲生态预警信息系统初步设计

绿洲生态预警信息系统是实现绿洲区域生态环境评价、预警及动态监测的先进手段．将为绿洲区域可持续发展提供辅助决策信息。论文对系统的网络拓扑结构、系统总体逻辑结构、系统功能、分级权限等进行了初步设计,以期为绿洲生态保护与社会可持续发展提供一个可行的辅助决策系统实现方案。     

Estimation of diffuse photosynthetically active radiation and the spatiotemporal variation analysis in China from 1981 to 2010

Photosynthetically active radiation (PAR) is the energy source of plant photosynthesis, and the diffuse component can enhance canopy light use efficiency, thereby increasing the carbon uptake. Therefore, diffuse PAR is an important driving factor of ecosystem productivity models. In this study, we estimated the diffuse PAR of over 700 meteorological sites in China from 1981 to 2010 using an empirical model based on observational data from Chinese Ecosystem Research Network (CERN) and China Meteorology Administration. Then we derived the spatial data set of 10 km monthly diffuse PAR using ANUSPLIN software, and analyzed the spatiotemporal variation characteristics of diffuse PAR through GIS and trend analysis techniques. The results showed that: (1) The spatial patterns of annual average diffuse PAR during 1981-2010 are heterogeneous across China, lower in the northeast and higher in the west and south. The nationwide average value for 30 years ranges from 6.66 mol m^-2 d^-1 to 15.27 mol m^-2 d^-1, and the value in summer is the biggest while the value in winter is the smallest. (2) There is an evident increasing trend of annual diffuse PAR during recent 30 years, with the increasing amplitude at 0.03 mol m^-2 d^-1/10a. But a significant declining trend is shown in the first 10 years, and obvious anomalies can be seen in 1982, 1983, 1991 and 1992. And there is a downtrend in spring and an uptrend in all the other seasons. (3) The spatial distribution of temporal variation rates of diffuse PAR is inhomogeneous across the country, generally decreasing in the north and increasing in the south.     

1981–2010年中国散射光合有效辐射的估算及时空特征(英文)

Photosynthetically active radiation(PAR) is the energy source of plant photosynthesis, and the diffuse component can enhance canopy light use efficiency, thereby increasing the carbon uptake. Therefore, diffuse PAR is an important driving factor of ecosystem productivity models. In this study, we estimated the diffuse PAR of over 700 meteorological sites in China from 1981 to 2010 using an empirical model based on observational data from Chinese Ecosystem Research Network(CERN) and China Meteorology Administration. Then we derived the spatial data set of 10 km monthly diffuse PAR using ANUSPLIN software, and analyzed the spatiotemporal variation characteristics of diffuse PAR through GIS and trend analysis techniques. The results showed that:(1) The spatial patterns of annual average diffuse PAR during 1981–2010 are heterogeneous across China, lower in the northeast and higher in the west and south. The nationwide average value for 30 years ranges from 6.66 mol m-2 d-1 to 15.27 mol m-2 d-1, and the value in summer is the biggest while the value in winter is the smallest.(2) There is an evident increasing trend of annual diffuse PAR during recent 30 years, with the increasing amplitude at 0.03 mol m-2 d-1/10a. But a significant declining trend is shown in the first 10 years, and obvious anomalies can be seen in 1982, 1983, 1991 and 1992. And there is a downtrend in spring and an uptrend in all the other seasons.(3) The spatial distribution of temporal variation rates of diffuse PAR is inhomogeneous across the country, generally decreasing in the north and increasing in the south.     

基于MODIS数据估算晴空陆地光合有效辐射

陆-气圈层物质与能量交换的核心过程是植物的光合作用,而光合有效辐射则是影响光合作用过程的关键因子,在不同的陆地生态系统模型中,都是重要的输入参数。作者以MODIS卫星数据为基础,反演晴空下影响光合有效辐射的大气因子参数大气可降水量、气溶胶,根据辐射传输方程从大气顶层光合有效辐射反演高分辨率陆地光合有效辐射。算法采用查找表替换辐射传输模型,使其能够对大批量、像元级的数据进行处理。将该算法应用于对华北平原的部分区域进行反演,并使用中国生态网络禹城试验站的自动测量数据对结果进行检验,最大误差在10%以内。     

1981-2010年中国散射光合有效辐射的估算及时空特征分析

光合有效辐射（Photosynthetically active radiation,PAR）是植物光合作用的主要能量来源,其散射组分能够增强植被冠层光能利用率,从而增加碳吸收。因此,散射PAR是生态系统生产力模型的重要驱动因子。本文尝试估算我国1981-2010 年的散射PAR,通过空间化得到近30 年月尺度10 km分辨率的散射PAR空间数据集,并分析了其空间分布特征和时间变化趋势。结果表明：（1）1981-2010 年散射PAR多年平均值的空间分布具有明显的空间异质性,总体上东北部较低,南部和西部较高。全国范围内的多年平均值在6.66~15.27 mol m^-2 d^-1之间,且夏季散射PAR最大,冬季最小。（2）1981-2010 年全国所有像素散射PAR年平均值表现出明显的上升趋势,上升幅度为0.03 mol m^-2 d^-1/10a;但前10 年下降趋势明显,且1982、1983、1991 和1992 年存在明显异常。春季的散射PAR呈现微弱的下降趋势,其他季节均呈上升趋势。（3）1981-2010 年散射PAR时间变化率的空间分布具有明显的季节变化和区域差异,我国大体呈现南部区域上升,北部区域下降。     

荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

基于遥感-生态过程的绿洲-荒漠生态系统净初级生产力估算

针对干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对于旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被光能吸收的估算问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以ERDAS IMAGINE为平台,实现了模型可视化模型界面,可用于中国西部干旱区山地-绿洲-荒漠生态系统年净第一性生产力的估算.由于考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结构与原理更加合理完善,为引入其他生态模型应用或移植到干旱区提供借鉴,从而为中国干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径.     

Landuse/landcover changes in Zhangye oasis of Hexi Corridor

Taking two false color composite Landsat 5 TM (Thematic Mapper) images of band 4,3,2 taken in 1995 and 2000 as data resources, this paper carried out study on LUCC of Zhangye oasis in recent five years by interpretation according to land resources classification system of 1:100,000 Resources and Environmental Database of the Chinese Academy of Sciences. The results show that great changes have taken place in landuse/landcover in Zhangye oasis since 1995: (1) Changes of landuse structure show that cropland and land for urban construction and built-up area increased, on the contrary, water area and grassland decreased. These changes reflect the deterioration of eco-environment and the acceleration of urbanization, and also indicate the problems existing in the arrangement of water and land resources between the upper and lower reaches of the Heihe River. (2) Regional differences of landuse/landcover are evident, characterized by following aspects: in Sunan County located in Qilian Mountain area, unused land and grassland decreased, but cropland and land for urban construction and built-up area increased. In Minle and Shandan counties located in foothills, unused land, water area and cropland decreased, but grassland and land for urban construction and built-up area increased. In Zhangye City, Linze County and Gaotai County located in plain area of the middle reaches of the Heihe River, unused land, water area and grassland decreased, while woodland, cropland and land for urban construction and built-up area increased.     

环南海区域发展特征与一体化经济区建设前景

《区域全面经济伙伴关系协定》（RCEP）合作框架正催化全球经济版图格局发生剧烈演变,为应对“百年未有之大变局”,中国需要以“一带一路”倡议为契机,以环南海区域为战略基点,在深入研究区域发展特征的基础上,探讨建设“中国+东南亚”战略性一体化经济区的可能性并付诸实施。本文以环南海区域为重点,结合区域发展重点指标描述了其整体发展特征,利用产业结构相似度指数和贸易结构重合度指数,对环南海区域产业与对外贸易的结构性特征进行了剖析,并刻画了环南海区域核心增长区域的空间网络特征,最后讨论了环南海区域构建多元一体化经济区的前景并提出政策建议。结果表明：① 2000—2017年环南海区域主要发展指标增长态势强劲,发展速度和质量远超全球同期平均水平。② 在全球产业转移周期阶段与空间路径的双重驱动下,环南海区域形成了“澳新港—粤闽台文马—滇桂琼泰印菲越—缅老柬”四大梯级发展格局。③ 环南海区域11个国家间产业结构相似度指数和贸易结构重合度指数均处于较高水平,兼具“横向一体化”和“纵向梯级化”复合特征;产业结构与全球贸易商品结构呈现出“高端化”和“低端化”并举的态势。④ 环南海区域已经形成九大核心增长区域,增长极的极化与扩散效应使得不同区域之间的优势产业和出口商品类型呈现相似性和互补性。⑤ 展望未来,新一轮全球产业转移及其引致的全球价值链重组将构建起深度匹配地区资源禀赋特征的区域一体化生产—消费网络,而城市群、高速交通等空间实体所构建的“点—轴”空间网络和“内—外”开放合作政策平台也将更好保障一体化经济区的构建与发展。     

河西内陆河流域绿洲面积对地表径流的响应

利用NASA AVHRR NDVI 3g遥感资料计算得出河西内陆河流域植被归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),将NDVI＞0.20区域视为绿洲,通过计算绿洲区NDVI的变差系数和线性斜率分析1982-2013年绿洲面积变化,并进一步分析其对地表径流的响应...