中国降水非均匀性综合评价（英文）

Precipitation heterogeneity has a nontrivial influence on human life. Many studies have analyzed precipitation heterogeneity but none have proposed a systematic graded index for its evaluation, and therefore, its true characteristics have not been expressed. After comparisons of various methods, the precipitation concentration degree(PCD) method was selected to study precipitation heterogeneity. In addition to the PCD, normal distribution functions, cumulative frequencies, and percentiles were used to establish a graded index for evaluating precipitation heterogeneity. A comprehensive evaluation of precipitation heterogeneity was performed, and its spatiotemporal variation in China from 1960 to 2013 was analyzed. The results indicated that(1) seven categories of precipitation heterogeneity were identified(high centralization, moderate centralization, mild centralization, normal, mild dispersion, moderate dispersion, and high dispersion) and(2) during the study period, the precipitation in more parts of China tended to be normal or dispersed, which is beneficial to human activities.     

1960—2012年内蒙古降水集中度和降水集中期时空变化

利用内蒙古46个气象台站1960-2012年逐日降水数据,以表征降水年内分配非均匀特征的降水集中度(PCD)和降水集中期(PCP)指标,分析了内蒙古降水年内时间分配特征及变化趋势。结果表明:(1)近53 a内蒙古PCD平均值为0.70,呈显著减少趋势。PCP平均值为194.65°,呈不显著的提前趋势。(2)PCD高值区在阿拉善高原、锡林郭勒高原东部、呼伦贝尔高平原、大兴安岭以东地区,低值区在大兴安岭北部、乌兰察布高原、鄂尔多斯高原。全区PCP则以192°等值线为界,表现出西晚东早的空间分异格局。(3)PCD普遍呈下降趋势,以呼伦贝尔高平原、乌兰察布高原减小趋势最显著。PCP也以提前趋势为主,贺兰山、乌兰布和沙漠一线以东地区为主要的PCP提前区。(4)各站PCD与年降水量均为正相关,通过显著性检验的站点占到了60.8％。PCP与降水量的相关系数较小,显著相关的地区仅占到全区的34.7％。     

西北地区东部汛期降水季节内分布特征分析

基于西北地区东部1961-2015年54个台站汛期（5~9月）逐日降水资料,通过表征时间分配特征的参数-降水集中度和集中期,对西北地区东部5~9月逐旬降水的季节内非均匀性分布特征进行分析,结果表明：西北地区东部5~9月降水集中度和集中期的平均空间分布存在明显差异,从集中度来看,其东北部降水较集中,西南部较分散,而集中期主要在7月中旬到8月上旬,相比较甘肃陇东地区集中期较晚;从降水集中度与集中期的异常特征来看,第一模态均表现为全区一致性,第二模态均表现西北和东南反向变化特征,而集中度第三模态表现为东北和西南反向变化特征,集中期第三模态表现为东西反向变化特征;从降水集中度与集中期的变化趋势来看,近50 a来降水集中度越来越小,而降水集中期越来越早;另外从汛期降水量同同期降水集中度与集中期的关系来看,其与两者均存在正相关,其中集中度与降水的显著相关区在内蒙古西部以及陕西和宁夏北部,而集中期与降水的显著相关区在陕西和甘肃南部。另外利用前期大气环流指数对降水集中度和集中期建立的预报模型具有一定的预测能力,从而为西北东部汛期降水的季节内非均匀性分布特征的短期气候预测提供参考依据。     

古尔班通古特沙漠南缘荒漠化过程演变的景观格局特征分析

荒漠化过程是荒漠化研究的核心问题。以1977年MSS,1990年、2010年TM和2001年ETM+四个时期为遥感影像数据源,研究了近40 a古尔班通古特沙漠南缘荒漠化过程演变的景观格局特征。结果表明:(1)近40 a古尔班通古特沙漠南缘荒漠化过程演变经历了微弱逆转-加剧-逆转变化,荒漠化处于正逆交替动态变化中,总体上呈逆转趋势。(2)不同时期荒漠化过程演变格局特征呈波动性变化,以2001年为分水岭。近40 a来轻度和中度始终为主导作用,且有增强趋势。(3)年降水量与归一化植被指数(NDVI)相关系数达0.805,有明显正相关关系。年降水量对荒漠化具有显著作用,且其影响明显大于年均气温。(4)荒漠化过程景观格局特征对年降水量有明显响应。不同时期荒漠化过程演变中斑块密度随着降水量的增加总体呈减小趋势,年降水量达到184.4 mm,斑块密度趋于稳定,景观破碎度和景观异质性趋于稳定。随着降水的增加,轻度荒漠化类型破碎度呈逐渐减小趋势;中度荒漠化土地破碎度呈波动式变化;重度荒漠化破碎度波动下降趋势。(5)近40 a来气候变化是古尔班通古特沙漠的荒漠化与景观格局演化主要因素,但人为因素不容忽视,预示着未来干旱区荒漠化处于继续逆转趋势中。     

农田景观空间异质性分析及遥感监测最优尺度选择——以三江平原为例

农情遥感监测需要高时间分辨率的遥感数据,目前这些数据大都为中低空间分辨率影像。在这些尺度下,像元内部往往是异质的,从而影响农情参数反演精度。因此分析和表达农田景观空间异质性和最优尺度选择对遥感农情监测质量的提高具有重要的应用价值。选取建三江农垦区四种典型农田景观为研究点,Landsat/TM NDVI为实验数据,利用实验变异函数对四种景观类型的各向空间异质性进行了分析, 而后通过变异函数模型拟合,定量分析了各个研究点的整体空间异质性,并在此基础上进行了研究区遥感监测最优尺度选择。研究表明:(1) 基于实验变异函数的结构分析方法,可定性地认识空间异质性的大小和方向,进而挖掘出其背后的自然和人为驱动因素。(2) 对实验变异函数进行拟合分析,可定量地刻画不同景观格局各自的空间异质性特性。此外,基于变异函数对空间异质性的定量表达,讨论了利用积分变程A结合Nyquist-Shannon采样定理进行最优尺度选择的方法。     

宁夏近50 a降水集中度和集中期特征分析

 利用宁夏气象台站1961-2010年逐侯降水量序列资料,研究了表征降水量时间分配特征的降水集中度(PCD)和集中期 (PCP)的空间分布与年际变化特征。结果表明：宁夏降水PCP与PCD空间分布特征明显,中北部PCP比南部山区偏早1候,PCD自北向南逐渐减小,北部1年中最大降水出现的时间变率较大,且出现极端降水的可能性比中南部大; 1961-2010年全区PCD与PCP呈微弱的下降趋势,但近20 a PCD明显增大,PCP显著推迟;PCD与PCP显著正相关,PCP出现得越晚,PCD集中度越高;各地的PCD与年降水量、汛期降水量以及年日最大降水量都有非常好的正相关性,正相关中心区位于北部的惠农、陶乐、中卫,中部的盐池、麻黄山和南部山区的大部,上述地区降水越集中,年降水量、汛期降水量以及年日最大降水量越大,导致洪涝灾害发生的可能性将越大;宁夏汛期降水多雨年各地降水更集中,且大降水中北部大部易出现得早,南部出现得晚;中高纬的北极涛动和低纬的南海季风对宁夏降水集中度有着显著的影响,北极涛动偏弱的年份,南海季风爆发偏早的年份,宁夏各地年降水比较集中。     

东北地区冬季降雪的集中度和集中期变化特征

应用1961-2005 年东北地区冬季的台站降水资料,计算并分析了东北地区降雪集中度和集中期的时空变化特征和集中度偏高时的环流特征.结果表明,东北地区降雪集中度呈逐年上升趋势,集中期呈明显下降趋势。从年代际变化上来看,集中期存在着12 年的长周期,在1970 年代中期之后存在8 年左右的短周期。从空间变化的情况来看,东北地区冬季降雪集中度由东向西依次增加,吉林的东部地区出现集中度最低值,辽宁中部、吉林中部存在着集中期的高值中心。对于东北不同区域,东北东部和中部变化趋势一致,集中度呈上升趋势,集中期呈下降趋势。东北西南部和东北北部降水集中度均呈微弱的上升趋势,其中东北西南部地区降雪的集中度上升趋势最弱。东北北部降水集中期的下降趋势最弱。在影响东北降雪集中度偏高时,在高空500 hPa 东北地区均处于东亚大槽控制,东亚大槽在东北西部加深,而在东北东部有高压易于形成并加强,导致东亚大槽东移缓慢。高、低空急流均明显存在,与低空急流相比,高空急流更强,位置偏西南。在太平洋上水汽输送的高值区明显增强,范围也增大,东北地区受沿高值中心北侧向西北向输送的水汽影响。     

基于层次分析法与GIS相结合的岩溶塌陷地质灾害易发性分区评估——以云南省师宗县为例

以岩溶地貌发育的云南省师宗县作为研究实例,通过层次分析法确定岩溶塌陷评估因子及其权重值,并划分岩溶塌陷评估因子的等级.在此基础上,利用GIS空间分析技术对岩溶塌陷空间数据进行处理和分析,按地质灾害综合危险性指数R值将研究区域划分为三大地质灾害易发程度不同的区域,并通过实例验证分析地质灾害综合危险性指数R值求取的可行性,实现了基于层次分析法与GIS技术相结合的云南省师宗县岩溶塌陷地质灾害易发性分区和评估.结果显示:师宗县岩溶塌陷高易发区(4≤R≤5)集中分布于研究区域的北部和中部,占总面积的39.22％;中     

近42 年来青藏高原年内降水时空不均匀性特征分析

根据青藏高原1967-2008 年逐日站点降水资料,定义了高原降水集中度(PCD) 和集中期(PCP)。并运用EOF、相关分析等方法分析高原PCD和PCP的时空分布特征、PCD与高原强降水的关系以及PCP前期强影响信号。结果表明：高原大部分地区PCD处于0.4~0.8 之间,PCP则处于36~41 候之间。高原PCD以全区一致型的空间分布为主;而PCP 则以南北反向型分布为主,全区一致型分布次之。整个高原PCD均呈减弱趋势,而PCP均表现为提前特征。除高原南侧个别地区,高原PCD 无论与高原强降水日数还是强降水量均呈显著正相关。同时,高原南北部PCP对应的水汽输送存在显著差异, 高原南部PCP主要受孟加拉湾季风爆发的影响。     

1959-2008 年黄土高原地区年内降水集中度和集中期时空变化特征

本文基于黄土高原地区1959-2008 年51 个地面气象台站的逐日降水资料, 计算了降水集中度(PCD)和集中期(PCP), 并结合EOF、趋势分析以及相关分析等方法对我国黄土高原地区年内降水不均匀性特征及其趋势进行了分析。结果表明:①黄土高原地区PCD在0.53~0.75 之间, 自东南向西北逐渐增加, 而PCP变化不大, 主要集中在7 月中旬和下旬;②近50a 黄土高原地区PCD主要以南北反向型分布为主;③从变化趋势来看, PCD增加趋势较明显的区域主要分布在宁夏的同心和山西的五台山等地, PCD减小比较明显的区域主要分布在山西的阳泉以及青海的门源等地区;而PCP整体上呈现提前趋势, 只有青海的门源站附近有小幅推迟趋势;④年降水量与PCD有较好的相关性, 大部分地区都通过了显著水平为0.05 的检验;而年降水量与PCP的相关性并不显著, 通过显著水平0.05 检验的区域仅分布在山西的兴县、陕西的洛川以及宁夏的固原等地。     

经济快速发展城郊区土壤重金属空间分布及潜在生态危害评价—以慈溪市横河镇为例

以浙江省慈溪市经济快速发展城郊区横河镇为研究区域,应用地统计学方法和GIS空间分析技术,探讨横河镇农田土壤重金属分布状况、空间异质性及其来源,运用Hakanson潜在生态危害指数法评价了区域生态危害程度.结果表明:横河镇土壤中的重金属含量均已超出当地的背景值,呈现中等变异特征.依据空间变异函数模型及参数判定重金属的空间...     

东南沿海前汛期降水极值变化特征及归因分析

选取东南沿海五省(市)(上海,浙江,福建,广东和海南)79个站点1960-2012年前汛期(4-6月)的降水极值序列,将广义可加模型(GAMLSS)引入非平稳降水频率分析中,分析了降水极值的变化特征;运用主成分分析法分别构建综合气候指数和以温室气体排放量为代表的人类活动指数,同时考虑两类指数对降水极值序列变化特征的影响,运用贡献分析法和GAMLSS模型分析了气候因子和人类活动因子对降水极值变化的影响机制.结果表明:① 东南沿海降水极值增加趋势显著,变异性明显增强的区域主要集中在浙江东北部,广东中北部和西部沿海,福建东部等地区;② 人类活动的加剧与降水极值的变化显著相关,尤其在社会经济发达地区,在社会经济快速发展阶段(1986-2012年)人类活动对极端降水的贡献要明显大于发展缓慢阶段(1960-1985年),浙江和广东两省尤为突出;③ 浙江省东北部,福建省大部,广东西部沿海以及中北部地区是极端降水的高风险区,需加强对极端降水及其次生灾害的风险防范.     

基于多种高分辨率卫星数据的TRMM降水数据降尺度研究——以内蒙古地区为例

利用内蒙古地区2001~2010年42个站点实测降水数据作为“真值”,采用LOO（Leave-One-Out）交叉验证、多元逐步回归等方法,构建TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）降水数据与地形及气候等要素之间的多元回归关系,在此基础上,利用回归值+残差值的方法,获得空间分辨率为1 km×1 km的TRMM年降水数据,并对降尺度TRMM数据进行精度检验。研究表明：① TRMM数据可用于区域年降水量估计,且与实测年降水量呈显著线性关系;② 通过建立不同年份、不同空间分辨率TRMM数据与其它遥感数据的多元统计模型,研究发现在中尺度下TRMM与观测年降水数据拟合效果较好,且在空间分辨率为0.50°×0.50°时的拟合效果最好;③ 降尺度分析提高了TRMM数据对研究区降水时空特征的描述能力,确定性系数、标准误差和偏差均有明显改善,表明降尺度算法在将TRMM降水数据空间分辨率提高到1 km×1 km的同时,并能提高降水数据的精度。     

1961—2009年新疆极端降水事件时空差异特征

选用1961—2009年新疆61个测站的逐日降水资料,根据百分位值方法定义不同台站的极端降水阈值,用一元线性回归、M-K突变检验及EOF分析等方法分析各区域50年来极端降水的时空分布特征及变化趋势。结果表明：（1） 过去50年新疆极端降水事件总体表现出了波动上升的趋势,但各区域的极端降水量相差悬殊,极端降水量受地形因素影响大;（2） 阿尔泰山区、准噶尔盆地和天山山区的极端降水量分别在1986年、1983年和1989年发生显著的上升突变;（3） 极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度呈现山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域,极端降水对年降水量的贡献越大。     

河西内陆河流域水生态安全评价研究

水安全评价相关研究已有较多成果,但绝大多数采用P-S-R(压力-状态-响应)及其扩展模型,且评价指标体系的优化校准几乎从未提及.本文将W-SENCE(与水有关的社会-经济-自然复合生态系统)模型引入水生态安全评价领域,从水生态安全的自然属性和社会经济属性方面构建水生态安全评价指标体系,结合模糊系统分析及改进生态位理论对...     

中国西北干旱区自然保护区生态脆弱性评价——以甘肃西湖、苏干湖自然保护区为例

依据中国西北干旱区生态环境的特性和演化规律,从气候条件、土地资源、生境状态及人为干预4方面筛选12个指标,构建西北干旱区自然保护区生态脆弱性评价指标体系,并对各指标进行分级.采用层次分析法确定指标权重,建立生态脆弱性综合评价模型.在甘肃敦煌西湖自然保护区和苏干湖自然保护区应用表明,指标体系合理,模型适用.评价认为,西湖自然保护区目前总体状态为中,高度脆弱,苏干湖自然保护区为轻,中度脆弱.在原生脆弱性方面,两者等级相当,但西湖更脆弱;在次生脆弱性方面,西湖已受到显著影响,次生脆弱性严重.     

长江上游森林生态系统稳定性评价与空间分异特征

长江上游森林生态系统是长江流域的重要生态屏障。以长江上游为研究区域,采用RS、GIS技术,通过建立“干扰-响应”(D-R)生态系统稳定性评价框架和指标体系,开展大尺度森林生态系统稳定性评价研究,并深入分析其空间分布特征。结果表明:①长江上游森林生态系统稳定性整体处于中等偏差的状态,稳定性一般、较差及极差区占整个森林生态系统面积的50.09%;其中,稳定性极差区占6.63%,较差区占19.29%,一般区占24.17%,良好区占26.29%,较好区占23.62%。②长江上游森林生态系统稳定性表现为西北强东南弱的空间分布特征,稳定性与海拔呈近似正相关关系,稳定性较差的区域主要分布在10°-25°坡度区间,25°以上坡度区域稳定性较好。本研究可为长江上游森林生态系统的保护与恢复提供科学依据,进而为长江上游生态环境保护和生态屏障建设提供决策参考。     

基于USLE和GIS的水土流失敏感性空间分析——以河北太行山区为例

以USLE方程为理论指导,遥感影像为主要数据源,基于ArcGIS 进行水土流失敏感性空间分析。选择降雨侵蚀力、土地利用类型、坡度、植被覆盖度等影响因子构建水土流失敏感性评价指标体系,在考虑不同因子影响作用大小的情况下,运用空间分析的方法按标准将水土流失敏感性分为五级;并以河北太行山区为例进行研究,利用危险性指数表征研究区水土流失敏感性大小,分析研究区在不同地理背景下的水土流失敏感区的空间分布特征。研究表明：河北太行山区的水土流失敏感性危险性指数为3.97;空间上水土流失敏感性分等级呈现明显的条带状分布;中度敏感区所占面积比例最大,为39.2%;整体水土流失敏感性中度偏重。     

地形位指数模型改进及其在植被覆盖评价中的应用

地形作为影响植被覆盖的重要因素,对植被恢复评价以及生态修复规划意义重大。地形位作为测度地形因子综合效应的指标,具有单一地形因子难以比拟的优势。然而,现有地形位指数算法以整个研究区为参照,未考虑空间异质性,难以反映植被生长的局部环境特征。基于地理学第三定律对地理环境相似的强调,融合“空间位置邻近”和“环境特征相似”,对传统地形位模型进行改进：(1)引入局部窗口算法,以突出局部地形特征;(2)在不同生境因子组合下测算地形位指数,以排除环境差异对地形位作用的干扰。案例研究表明,新模型有效提升了地形位指数对植被覆盖水平的解释力度;当考虑生境因子组合,且采用最优窗口时,局部窗口地形位指数与植被覆盖度之间的相关性最高。此外,通过观察不同生境组合下的地形位指数发现,在高热少水阴坡和高热少水阳坡条件下,植被覆盖度与局部窗口地形位指数具有更高相关性;可见,越是水资源相对匮乏区域,植被覆盖对局部窗口地形位的响应越敏感。本文有望为植被恢复评价与规划提供新的指标。     

地形异质性对天山山区气候的影响分析

地形具有高度的空间异质性,同一区域不同地形对该区的气候变化有着显著的影响,分析研究地形异质性对气候的影响具有十分重要的意义。基于天山山区DEM栅格图像资料和61个气象站点1961-2014年的气温和降水资料,运用空间分析、反距离权重插值法、偏最小二乘法和统计分析等方法,对该区域的地形异质性及其对气候的影响进行了相关研究。结果表明：（1）天山山区整体坡度大,其中中部与西南部的地形异质性指标值较高,其它地区的地形异质性值偏低。（2）从气候的空间分布来看,天山中部的气温较低,降水量丰富,其他区域的气温较高,降水量较少。（3）在地形异质性对气候影响方面,坡度对研究区气候的影响贡献最大,而地表粗糙度对研究区气候的影响最弱。