西北高寒干旱区哈尔腾河流域植被覆盖变化及其对全球气候变化的响应

基于ArcGIS软件, 对哈尔腾河流域1990年、 2000年、 2010年3期Landsat5-TM遥感影像分6种土地覆盖类型进行解译. 结果表明: 近20 a来, 研究区无植被区面积呈净减少趋势, 减少 2 192.37 km²; 上游高海拔地区草地面积增加明显, 新增1 938.15 km², 新增面积约占流域总面积的10%, 哈尔腾河流域呈显著绿化趋势; 冰雪面积增加210.39 km², 主要是沿原有冰雪的前缘延伸. 各种覆盖类型之间的转换主要表现为无植被区向其他5种类型的转变, 反向转换则比较少; 三种草地之间的转换主要表现为由低向中、 高覆盖类型的转换. 气温的升高与降雨量的增加是该流域土地覆盖变化的主要影响因素. 气候变化明显改善了流域上游的植被覆盖, 但“引哈济党”工程调水1.0×10⁸ m³后将对流域下游大苏干湖的生态系统产生一定影响. 应未雨绸缪, 加强监测和评估.     

三峡库区气候变化特征及其植被响应

为了解三峡库区气候与植被变化现状,利用克里金插值、滑动平均、线性回归分析、MK检验及地学统计方法分析气象数据和MODIS卫星数据.结果表明:库区1961—2014年年均气温显著上升趋势,为0.015?C/a,春、秋、冬3季也呈显著上升,降水量变化不显著. 2001—2014年,库区植被指数(NDVI、EVI)年均值均呈上升趋势,EVI显著上升,四季中NDVI仅秋季为显著上升,EVI春、秋、冬3季均显著上升.年均NDVI、EVI分别有29.74%和45.19%的区域显著增加,重庆主城区植被指数显著降低.春季NDVI、EVI与同季及年均气温为显著正相关,秋季EVI与同季气温为显著负相关,其余相关性不显著.(可见)气温对植被指数的影响大于降水,气候变暖对小区域生态环境具有一定程度的影响,库区实行的相关政策已取得一定成效.     

天山南坡清水河流域径流过程对气候变化的响应

干旱区的高山寒区水文过程对气候变化特别敏感,冰川、积雪和冻土变化产生的水文效应对下游水资源供给具有重要影响.以天山南坡清水河流域为研究区域,通过分析水文站径流变化,结合流域上游山区巴伦台的气象资料,研究了高寒流域在气候变化背景下径流过程的响应特征.结果表明:降水变化决定着径流过程,但气温上升对径流产生额外影响;气温变化产生的径流变化对径流产生延迟效应,冬季径流明显增加.南疆天山地区冬季积雪较少,产生的春季融水径流不明显;夏季降水和径流同期出现,使得高寒山区水文过程对固体降水变化不敏感;冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显.为应对气候变化对水文过程产生的影响,应加强山区水库建设,通过工程措施调节,保障持续的水资源供给和利用.     

涪江流域径流变化趋势及其对气候变化的响应

采用Mann-Kendall非参数检验方法分析了涪江流域实测径流量的变化趋势,根据假定的气候变化情景和HADCM3预估的气候情景,利用考虑融雪的水量平衡模型(SWBM模型)分析了径流对气候变化的响应。结果表明:涪江流域径流量总体呈现递减趋势,但非汛期的个别月份有增加趋势,实测年径流变化主要是由于气候要素变化引起的,流域内的水电开发对径流量的季节分配存在一定的影响。SWBM模型对涪江流域月流量过程具有较好的模拟效果,实测与模拟径流量总体较为吻合,只有个别年份峰值模拟误差相对较大。气温变化固定的情况下,降水变化与径流变化之间的关系接近线性;在降水变化相同的情况下,单位气温变幅引起的径流量变化幅度也基本相当。尽管不同排放情景下涪江流域径流量的变化有一定差异,但总体来看,未来水资源可能以偏少为主,特别是2030年以后,多年平均偏少量将可能超过5%。     

五台山高山带植被对气候变化的响应

根据五台山高山带草本群落特征种的生长、分布和高山林线树种的年轮分析,揭示了近20年来气候变暖对高山植被的影响。高山草甸和林线过渡带的某些植物种向上爬升的趋势与同期区域气温升高密切相关。草本群落及其特征种沿垂直梯度的爬升与五台山高山带近年来的增温趋势相符合,进一步说明了高山带植被对气候变暖的响应较为敏感,可作为气候变化的指示体。树木年轮宽度序列分析和响应函数表明夏季降水对五台山的高山带木本植物生长有较大影响。由于夏季温度较高,冻土融化,提高了降水的利用效率,促进了树木生长。根据树轮宽度指数与7月份降水量的相关关系,重建了20世纪五台山地区7月份的降水量,基本反映了其间降水量变化的规律。结果表明:五台山20世纪20年代、30年代中期至40年代是相对比较干旱的时期,30年代初期和50年代是相对湿润期,近年来,降水量有下降趋势。     

黄淮海流域植被覆盖变化对径流的影响

植被是流域水循环过程的重要环境因子之一,植被变化对径流的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以全球变绿最突出的黄淮海流域为研究对象,基于1982-2016年水文气象观测资料及归一化植被指数（NDVI）数据,利用Mann-Kendall等趋势检验方法检测NDVI的时空变化特征。基于Budyko-Fu公式构建黄淮海流域水热耦合模拟模型,分析模拟径流对Budyko-Fu模型参数ω的敏感性;基于参数ω与气候、植被等要素的统计关系,建立利用气候季节性指数和NDVI计算参数ω的经验公式,利用弹性系数法,识别参数ω对NDVI变化的响应,利用复合函数链式求导法则研究NDVI变化对黄淮海流域径流的影响。结果表明:1982-2016年黄淮海流域NDVI呈显著增加趋势;NDVI增加会使模型参数ω增加,进而导致径流量减少;NDVI每增加10%,黄淮海流域径流量平均减少8.3%;植被变化对径流的影响具有显著的空间差异性,气候越干旱、植被条件越差地区的NDVI变化对径流影响越显著。     

植被净初级生产力模型估算及其对气候变化的响应研究进展

近年来随着遥感和地理信息系统技术的广泛应用,植被净初级生产力研究经历了从小范围的传统测量阶段到大范围的模型估算阶段的重要转变,并参与全球变化研究。其研究手段和研究内容大大拓宽,在植被净初级生产力模型估算以及对气候变化（如温度、降水、ＣＯ₂浓度等）的响应等方面的研究取得了可喜的进展。     

海河流域河川径流对气候变化的响应机理

利用可变下渗容量(Variable Infiltration Capacity,VIC)模型,在海河流域选取了6个典型流域来率定VIC模型的参数。通过模型参数移植技术,建立了全流域的径流模拟平台。根据假定的气候变化情景,分析了海河流域河川径流对气候变化的响应机理。结果表明:在年平均气温升高2℃时,海河流域的径流量将减少6.5%;当年降水量增加或者减少10%时,海河流域的径流量将分别增加26%和减少23%;当汛期降水占年降水量的比例分别增加或者减少10%时,全流域的径流量将会增加12%或者减少7%;在空间上,在年平均气温升高和年降水量变化的情景下,海河流域西北部的河川径流比东南部更敏感;在降水年内分配变化的情景下,海河流域东南部的河川径流比西北部更敏感。总体上,年降水量越大,径流量对降水量的敏感性越小,对平均气温的敏感性也越小,而对降水年内分配的敏感性越大。     

中大流域水沙耦合模拟物理概念模型

根据黄河中游、北方干旱地区流域的超渗产流水文特征和冬季积雪的累积及融化机制,提出了中大流域水流模拟模型,结合黄土地区小流域坡面产沙、汇沙和沟蚀产沙、汇沙计算公式,构成了中大流域水沙耦合模拟物理概念模型。该模型较好地处理了北方干旱地区中大流域用下渗曲线计算地面径流中存在的观测资料缺乏、数据处理量太大两大难题;考虑了大流域气候、下垫面因素空间的不均匀性和雨洪径流产沙与融雪径流产沙间的差异。经流域实测资料的模拟检验表明,模型结构较合理,模拟结果较好。     

不同耕地类型对流域水沙过程的影响研究

常用的水土保持措施是退耕还林,但淮河流域是中国重要的农业产区,大规模实行退耕还林并不现实,所以通过调整耕地类型来减少水土流失可能是解决社会经济发展和生态保护矛盾的好方法。为研究不同耕地类型对流域水文要素及产沙的影响,考虑水田和旱地两种耕地类型对淮河息县水文站上游流域构建SWAT模型,构造A(实际耕地利用方式)、B(所有耕地为水田)和C(所有耕地为旱地)三种耕地类型情景,比较不同耕地类型情景下流域水文要素及产沙的变化情况。研究结果表明:所构建的SWAT模型在息县流域径流及泥沙模拟中具有良好的适用性,R2和NSE(Nash Sutcliffe Efficiency)均达到0.75以上;水田和旱地两种不同耕地类型对流域多年年均蒸散发及多年平均径流量影响较小,但对流域产沙量影响较大,在汛期更为明显,模拟期内每平方公里水田每年最多比旱地少产沙491.8t,平均每年少产沙约208.7t。采取水田耕种比旱地耕种更有利于减少息县流域内的水土流失。     

不同规模山谷冰川及其径流对气候变化的响应过程

以天山伊犁河流域为背景,通过冰川动力模型模拟,研究了统计意义上不同规模冰川及其径流对气候变化的响应过程的差异性.结果表明,不同规模冰川对气候变化的敏感性有较大差异,冰川径流变化与气候的变化亦不一致.在气温变暖、冰川退缩的过程中,冰川径流有一个增大的过程,冰川径流的峰值大小和出现时间取决于冰川大小和升温速率.根据径流峰值出现时间与升温过程的一致与否,提出冰川径流增大的临界升温速度概念.     

不同规模山谷产川及其径流对气候变化的响应过程

以天山伊犁河流域为背景，通过冰川动力模型模拟，研究了统计意义上不同规模冰川及其径流对气候变化的响应过程的差异性。结果表明，不同规模冰川对气候变化的敏感性有较大差异，冰川径流变化与气候的变化亦不一致，在气温变暖，冰川退缩的过程中，冰川径流有一个增大的过程，冰川烃流的峰值大小和出现时间取决于冰川大小和升温速率。根据径流峰值出现时间与升温过程的一致与否，提出冰川径流增大的临界升温速度概念。     

Spatiotemporal Changes of Vegetation Cover in Response to Climate Change on the Tibetan Plateau

The Tibetan Plateau is one of the most important ecological barriers in China.Resolving the internal relations and dynamics ruling the association between regional vegetation and climate change is important to understand and protect the regional ecosystems.Based on vegetation,temperature and precipitation data of the Tibetan Plateau from 2001 to 2010,we analyze the spatial and temporal variations of vegetation cover over the past 10 years and discuss the vegetation response to climate change using empirical orthogonal function and singular value decomposition.Our results reveal the following：（1） vegetation cover gradually decreases from the southeast to the northwest of the Tibetan Plateau; （2） vegetation cover has increased on the Tibetan Plateau over the past 10 years,mainly in the central and eastern zones; and （3） a significant positive relationship was suggested between vegetation cover during growing season and the temperature in the entire region and with precipitation in the central and southern zones.     

气候变化对径流影响的模拟

建立了气候-陆面单向连接模型,通过降尺度模型处理GCMs的输出结果,连接到分布式水文模型计算径流,以山西省为例进行了不同情景下未来径流变化趋势的分析.不仅使用了分布式的产汇流,而且提出了在网格上使用回归分析的植被系数综合反映该单元与蒸发有关的下垫面状况.简要验证了5个GCMs输出结果在山西省的适应性:气候模型对气温的模拟较好,对于降水更多的具有定性的揭示长期演变趋势的性质.比较分析了不同气候模型在不同排放情景下径流的状况,未来50a山西省径流的最可能的变化趋势是径流随气温的升高将逐步减少.     

气候变化和人类活动对孤山川流域次洪径流量和输沙量的影响

利用有序聚类法、MWP检定法分析出1979年为孤山川流域天然时期和人类活动影响时期水沙的转折点,采用1979年之前的资料建立模型,并将该时期的次洪水量和沙量作为基准,分析了气候变化和人类活动对1979年后次洪水量和沙量的影响.     

气候波动和土地覆盖变化下的黄河源区水资源预测

以黄河源区为研究对象,以分布式水文模型SWAT为研究工具,建立不同气候波动和土地覆盖变化情景,模拟和预测未来水资源的变化。针对黄河源区特殊的下垫面条件,着重冰雪和冻土的水文过程调试,对模拟结果的评价显示,SWAT模型能够较好地模拟黄河源区的水资源变化。不同情景下演算得出的水资源量数据可信,具有一定的实用意义,随着认识的深入和模型结构以及参数的优化,模型在寒区水资源研究和管理中会发挥更大作用。     

气候变化对玛纳斯河的径流量影响预测模拟分析

山区积雪和冰川融水径流是内陆干旱区的重要水资源, 研究全球变暖情景下温度对融雪径流的影响具有重要意义. 以典型的内陆河玛纳斯流域上游为例, 利用基于度-日因子算法的SRM(Snowmelt Runoff Model)融雪径流模型, 根据当前变化趋势和年内分配模拟出20种假定来模拟未来气候情景(气温上升1 ℃、 2 ℃、 3 ℃、 4 ℃和降水变化率为0、 ±10%、 ±20%的随机组合情况)下的河道径流量, 从而计算出径流量的变化率, 分析了温度和降水变化对径流量的影响. 结果表明: 对于以雪冰融水为主要补给的玛纳斯河, 随着温度和降水的增加, 径流量也会增加, 并会使融雪径流提前. 假定降水量不发生大的变化, 温度增高1 ℃, 径流量增大13%~16%; 在气温一定时, 降雨量增加10%, 径流量增加2%左右, 说明气温和降水都对干旱区内陆河山区径流形成具有重要影响. 该研究对制定气候变化情景下的水资源适应对策具有重要指导意义.     

三大自然区过渡地带近50年来气候类型变化及其对气候变化的响应

The transition area of three natural zones (Eastern Monsoon Region, Arid Region of Northwest China, Qinghai Tibet Plateau Region) is influenced by the Asian monsoon and middle latitude westerly circulation because of its special geographical position. And it is more sensitive to global climate change. The Koppen climate classification, which is widely used in the world, and the accumulated temperature-dryness classification, which is usually used in China, were used to study the climate zones and changes in the region of longitude 97.5°~108°E, latitude 33°~41.5°N, from 1961 to 2010. The changing areas of each climate zone were compared to the East Asian Summer Monsoon index, the South Asian Summer Monsoon index, the Summer Westerly index, the East Asian Winter Monsoon index, the Plateau Summer Monsoon index, the North Atlantic Oscillation index, the Southern Oscillation index, NINO3.4 index, to explore the response of the transition area of three natural zones to each climate system. According to the results, this region will become wetter when the Summer Westerly or the East Asian Winter Monsoon is relatively strong. When the East Asian Summer Monsoon or the South Asian Summer Monsoon becomes strong, the climate in low altitude region of the study area will easily become drier, and the climate in high altitude region of the study area is easily to become wetter. When the Plateau Summer Monsoon is relatively strong, the climate in the study area will easily become drier. When the North Atlantic Oscillation is relatively strong, the study area will easily become wetter. And when the El Niño is relatively strong, or the Southern Oscillation is relatively weak, the study area will easily become drier. In general, the moisture status of this region is mainly controlled by the middle latitude westerly circulation. The enhancement of the Asian summer monsoon could increase the precipitation in the southeast part of this regional, but, according to the degrees of dryness and the types of climate change in this paper, warming effects could offset precipitation increasing and make the area drier. The transition area of three natural zones is influenced by multiple interactions of climate systems from East Asia. A single climatic index, such as air temperature or precipitation, can not completely represent the regional features of climate change. As a result, areas of climate zones can be used as an important index in the regional climate change assessment.     

1960-2004年金沙江径流量特征及其对气候变化的响应

基于金沙江流域内1960-2004年的水文、气象站观测数据,分析了区域内径流量的年际、年代际变化以及气候因素(如降水量、平均气温)对径流变化的影响.结果表明:近40 a来径流量呈现逐渐增加趋势,并且支流雅砻江为金沙江径流量的主要产流区;干流与支流均存在年代间丰枯转移,20世纪60年代、90年代偏丰,70年代偏枯;干流夏...