基于小波分析的汾河河津站径流与输沙的多时间尺度特征

基于汾河流域19个气象台站1959~2005年的月均降水量、河津站的径流量和输沙量资料,借助小波分析方法研究了降水、径流与输沙序列的多时间尺度特征及它们的耦合关系。结果表明:降水、径流与输沙量具有2~4a、14~18 a左右2个不同尺度的周期变化,且三者的主周期基本一致,即3 a和16 a;3 a尺度上,3个要素曲线的正、负位相交替频繁,突变点较多,且曲线变化除个别时段发生紊乱外基本上保持同步性;16 a尺度上,突变点较少,3条曲线的正、负位相交替相应减少且出现不同步现象。降水、径流与输沙量曲线发生趋势变化及出现不同步现象的原因包括自然因素和人类活动,而后者是其主要影响因素。     

人类活动主导作用下的省域生态环境演变特征

本文分析福建省生态环境在几个不同时间尺度下,由于人类活动的主导作用而引起的演变过程与演变特征.指出大时间尺度的基本演变趋势是原生性生境不断萎缩与农业(农田)、森林、城镇等许多人工生态系统的不断扩张、变化,对自然生态环境造成强烈干扰.     

人类活动主导作用下的省域生态环境演变特征

本文分析福建省生态环境在几个不同时间尺度下，由于人类活动的主导作用而引起的演变过程与演变特征。指出大时间尺度的基本演变趋势是原生性生境不断萎缩与农业(农田)、森林、城镇等许多人工生态系统的不断扩张、变化，对自然生态环境造成强烈干扰。     

建国以来中国洪涝灾害成灾面积变化的小波分析

文章以小波诊断技术为基础,对建国以来中国洪涝灾害成灾面积变化进行了多时间尺度分析。研究表明,建国以来中国洪涝灾害成灾面积变化具有明显的3年左右、9年左右和17年左右的特征时间尺度和相应的周期性变化特征;并且特征时间尺度近年来逐渐缩短,即成灾面积的变化渐趋频繁。根据这几个特征时间尺度上小波系数的演变趋势发现,在未来几年内,中国洪涝成灾面积呈现下降的总体趋势。根据小波方差分析发现中国洪涝灾害成灾面积变化具有显著的3年、9年和17年的主要周期,并以9年和17年的周期尤为显著;同时,根据功率谱的比较分析同样发现,中国洪涝灾害成灾面积同样存在着3年左右、7~9年和17年的主要周期。     

中国海洋旅游安全事故时空特征分析

为预防和减少海洋旅游安全事故,运用卡方列联表分析与残差检验、时间强度指数、地理集中指数和不平衡指数分析中国海洋旅游安全事故的类型、特征与时空分布规律。研究发现：1）中国海洋旅游安全事故类型主要分为溺水、被困、交通事故、自杀、意外受伤、动物咬伤、疾病突发、火灾、食物中毒等9种。2）事故发生的主导因素存在类型差异,涉事旅游者个体特征、旅游活动与事故发生的关联性较高。3）事故在大（年）、中（月）、小（日）时间尺度分布呈现差异性和集中性。事故发生数量呈上升趋势,7―8月为高发期,5―6、10月为次发期,下午（T 14:00―18:00）为一日高发时段,上午（T 08:00―12:00）和晚上（T 18:00―21:00）为一日次发时段。4）事故在大（海洋旅游圈）、小（海洋旅游城市）、微（海洋旅游活动点）空间尺度分布呈现聚集性和不平衡性。其中,大空间尺度集中在闽台海峡西岸区域和环渤海区域,小尺度（闽台海峡西岸区域为例）集中在厦门、泉州和福州,微尺度集中在沙滩、海礁与海上区域。因此,建议从高发事故类型及其发生特征、时空分布规律等方面强化安全防控与监管工作,预防和减少海洋旅游安全事故发生。     

黄河流域不同时间尺度干旱对ENSO事件的响应

利用黄河流域1963-2012年逐月气温和降水量数据,计算了各气象站点不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),通过对不同时间尺度SPEI与Niño 3.4区海洋表面温度距平(SSTA)的时空相关性进行分析,揭示不同时间尺度干旱对ENSO事件的响应及ENSO事件对黄河流域不同区域降水量和气温的影响。结果表明:(1)黄河流域1、3、6个月时间尺度的干旱在各时间段均有发生,12、24个月时间尺度的干旱主要发生在20世纪末和21世纪初的近20年。黄河上游和中游地区不同时间尺度的SPEI与SSTA均呈负相关关系,下游地区呈正相关关系。(2)黄河流域不同时间尺度的SPEI与SSTA相关性在空间分布上具有显著的差异性。久治站以上的黄河上游地区、中游地区的宁夏、内蒙古、陕西和山西的北部以及下游地区均呈正相关关系,其余地区呈负相关关系。全流域1、3、6、12个月和24个月时间尺度的相关性系数通过0.05显著性检验的站点占总站点数分别为14%、43%、61%、75%和44%。(3)ENSO事件强度与降水量在黄河上游地区的相关性较弱,在中游和下游地区呈显著的负相关性,强度增大时降水量下降,减弱时降水量上升。全流域ENSO事件强度与气温呈显著的正相关性,强度增大时温度有上升趋势。其中El Niño对气温有抬高的趋势,La Niña对气温有降低的趋势。     

长白山景区旅游安全风险动态评价研究

以长白山景区旅游安全为研究对象,以鱼骨图、动态贝叶斯、GIS技术等为基本研究方法,从研究区自然环境、社会环境及责任人为3个方面出发,筛选景区致险因子,构建景区旅游安全风险危险性评价指标体系,利用动态贝叶斯方法综合构建景区旅游安全风险动态评价模型;并以实测数据及景区统计数据为依据,划分景区旅游安全风险评价的4个动态时段,综合实现景区旅游安全风险动态风险评价。研究结果表明：① 中等以上风险区域呈条带状分布;② 高风险区域与主要景点重合;③ 长白山景区安全风险发生高概率的时段发生在第三个时段（12:00~14:00）;较高概率发生分别在第二个时段（10:00~12:00）与第四个时段（14:00~16:00）;中等概率发生较高的时段在第四个时段（14:00~16:00）;较低概率发生在第一个时段（8:00~10:00）。     

近60年来黄河入海水沙通量变化的阶段性与多尺度特征

以1950-2011年黄河利津站实测水沙资料为基础,利用突变分析和有序聚类分析方法对60年来黄河入海水沙通量变化过程进行了阶段性划分,并利用功率谱、交叉谱和小波分析方法对同期黄河入海水沙通量的多尺度周期性变化特征进行了分析。研究结果表明,1985年为利津站水沙通量显著变化的时间分界点,此后利津站的径流量和输沙量的各种尺度变化都呈现出明显的减弱趋势。入海径流量和输沙量在时间尺度上分别在2.86a、4.44a和13.33a存在显著相关关系。黄河入海水沙通量变化的阶段性特征受流域的降水以及人类活动尤其是水库建设、干流引水、水土保持等工程措施的影响,进入80年代后受人类活动影响越来越大。西太平洋副热带高压的准两年周期振荡和年代际振荡、降水的周期性、太阳活动的年代际周期是影响黄河入海水沙通量周期性变化的重要因素,使得黄河入海水沙通量的周期性变化集中在年代际变化和年际变化上。黄河入海水沙通量的阶段性递变除受年代际尺度周期性变化控制外,还与人类活动的干扰有着密切的关系。     

伏牛山北坡森林景观变化的地形梯度特征分析

运用景观生态学基本原理,借助地理信息系统技术,利用地形位指数,分析伏牛山北坡森林景观动态变化的地形梯度特征。结果显示:森林景观动态变化与地形梯度有密切关系,1986和2003年,森林景观在地形梯度上的优势分布区间(P_ie>1)分别为9~30和10~30,即在的中高地形梯度上,且有向高地形位略为移动的趋势。森林景观类型保持不变部分、森林景观转化为非森林景观类型部分和非森林景观转化为森林景观类型部分所对应的在地形梯度上的优势分布区间(P_ie>1)分别为10~30,5~12和4~10、18~24。分析森林景观动态变化与地形位指数的相互关系,表明森林景观动态变化与地形位指数有显著相关关系。     

雅鲁藏布江流域径流特性变化分析

本文采用Morlet小波对1956~2000年雅鲁藏布江流域6个站点的径流序列进行了分析,揭示了不同时间尺度下四个季节以及年平均径流量的丰枯交替特性、突变性和周期性,通过小波方差确定各序列存在的主要周期。结果表明:在15年时间尺度上,雅江流域四个季节的径流变化趋势基本一致;发生突变的年份主要在1957、1967、1976、1983、1992年;径流序列第一主周期主要以15年长周期和2年短周期为主,第二主周期以15、6、2~3年的长、中、短周期为主;秋季和冬季径流序列的周期空间分布基本一致,年平均径流序列的周期分布与夏季最为接近;除拉萨河子流域春季在2~3年尺度上处于枯水期外,其他子流域其他时段在任何时间尺度上未来几年里都将处于丰水期。     

榆林地区1970-2010年气候因子变化特征分析

榆林位于陕西省黄土高原和内蒙古毛乌素沙地的交接地带,是我国北方农牧交错带的典型地区,地理环境复杂多样,致使该地区生态环境比较敏感,极易受到气候变化和人类活动的影响和干扰。为探讨榆林地区气候变化的发展趋势和特征,基于1970-2010年气象资料,对榆林地区5个气象指标（平均最低气温、平均最高气温、平均气温、降水量和太阳辐射）进行空间插值,进而分析了各指标的季节和年际变化特征,即趋势变化、周期性变化、突变特征。结果表明,榆林地区气温呈现上升的趋势,春季和冬季的气温增幅对全年的增温贡献较大;降水量波动变化较大,夏季降水量减少比其他季节明显。20世纪80年代的降水量较大,90年代前期和中期降水量减少,而90年代后期降水量出现了回升趋势;41 a来的太阳辐射呈现下降的趋势,夏季太阳辐射的减少对全年太阳辐射的减少贡献较大。5个气象指标的周期性变化在大时间尺度上（如25~32 a）变化比较稳定,在小时间尺度上差异比较明显;降水量和平均最低气温在三类时间尺度（如5~15 a、15~25 a和25~30 a）上的周期比较明显。另外,除春季降水量外,其他季节的气象因子在1970-2010年期间变化频率有增加、时间间隔减少的趋势,说明最近10~20 a榆林地区气候变化比较活跃。对榆林地区气候变化特征进行分析,为进一步揭示气候变化下榆林地区农业生产系统的影响机理提供理论基础,为当地政府制定农业生产政策提供决策支持。     

国家重点生态功能区生态系统服务时空格局及其变化特征

基于遥感数据及地理信息系统平台,利用生态模型,定量分析中国国家重点生态功能区在实施转移支付前（2000~2010年）、后（2010~2015年）生态系统宏观格局及关键生态系统服务的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：在气候变化与转移支付政策的共同影响下,中国国家重点生态功能区生态系统宏观结构总体好转,荒漠化得到有效控制,水体与湿地得到有效恢复,但森林及草地生态系统发生退化,农田与聚落生态系统面积进一步扩大;水土流失及土壤风蚀得到有效遏制,水源涵养及土壤保持服务得到大幅提升,但防风固沙服务整体有所下降,同时人类活动对生物多样性维护功能的威胁程度基本持衡。     

元谋干热河谷区森林消长与生态环境变化研究

在元谋干热河谷区,森林覆盖率1950年为12.8%、1973年为6.3%、1985年降至5.2%、1993年升至5.8%。而人类的社会、经济活动,是导致森林面积消长的主要原因。森林面积增减,是生态环境向良性或恶性方向转变的关键所在,针对森林减少和生态环境恶化的原因提出了恢复森林植被改善生态环境的对策。     

黄河中下游地区降水变化的周期分析

根据利用清代雨雪档案重建的黄河中下游及其4 个子区域1736~2000 年的逐年降水序列, 采用小波变换方法, 分析了该区降水变化的周期特征, 探讨了影响降水周期变化的可能 驱动因子。结果表明: 黄河中下游地区的降水, 具有2~4 年、准22 年及70~80 年等年际与年代际的振荡周期。其中, 2~4 年周期与El Nino 事件关联, 在El Nino事件发生的当年或第二年, 黄河中下游地区的降水比常年偏少; 而准22 年及70~80 年的周期, 与wolf 太阳黑子相对数的周期变化及太平洋年代际振荡(PDO) 信号有关。但在70~80 年的周期尺度上, 太阳活动与降水变化的对应关系在1830 年以前表现为太阳活动偏强(弱) 时, 降水偏少(多); 1830 年以后, 太阳活动的周期演变为80~100 年的更长周期, 因这一阶段可能受到由于人类活动加 强而致的温室气体浓度升高等因素的干扰, 太阳活动与降水之间的关系明显减弱; 而PDO 与降水的对应关系则表现在全时域上, 且在近100 多年, PDO 与降水之间的相关关系逐渐加强, 特别是在1940s 以后达到最大。     

气候变化和人类活动影响下澧水流域径流及其不同组分的变化

目前径流变化相关研究较少涉及径流的不同组分。利用湖南省澧水流域4个水文站点长序列观测资料,不仅分析了2007-2011年相对于1985年以前径流总量及其历时曲线的变化,也分析了地表径流和基流及其历时曲线的变化。与1985年以前比,流域年降雨量保持不变,最显著的变化为森林覆盖率的增加和大量水库的修建。这些人类活动没有造成年径流总量、年基流量和年地表径流量的显著变化,但在日时间尺度上对径流过程产生了重要影响。地表径流和地下径流对人类活动存在差异性响应,2007年以后地表径流在洪峰期流量变小而其他时段变大,而地下径流汇水受人类活动影响较小,基流流量除枯水期外与1985年以前基本一致。本文所揭示的规律可能在中国南方具有一定的代表性。     

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。     

南亚热带全新世火灾记录的气候变化及人类影响

选取华南沿海丘陵山地3个南亚热带不同地点及海拔的钻孔岩芯进行了微炭屑统计分析,结合孢粉分析结果,揭示全新世以来的植被变化与火灾历史,并探讨火灾事件与季风变化和人类活动的关系。结果表明：从8 000―3 500 cal. a B.P.,3个钻孔的微炭屑浓度均极低,证明该时段森林火灾频率很低,同时高木本含量的孢粉分析结果反映了亚热带阔叶林的繁盛,并指示全新世大暖期湿润和降雨丰沛的气候特征。加上早中全新世南方人口稀少,无“刀耕火种”等大面积农业活动。从3 500 cal. a B.P.开始,多个钻孔显示出微炭屑含量的迅速增加并持续高值,这与华南地区夏季风减弱导致降雨减少、气候变干,以及华南地区人类历史从新石器晚期进入商周时代的转折期密切相关。同时,孢粉指示的阔叶类木本植物含量显著减少,表明火灾对森林破坏逐渐严重。2 000 cal. a B.P.以后,人口出现第一次增长高峰,考古出土的器物证明牛耕和铁器农具开始广泛使用,农业快速发展。这一时期低海拔的GY1和中海拔的LTY钻孔微碳屑含量维持高值,禾本科以及芒萁属等次生植物孢粉含量快速增加。这反映了秦或南越国以后在华南地区较低海拔山地和平原农业活动得到迅速发展。此外,位于海拔1 600 m以上的钻孔GT-2的微碳屑记录显示：高海拔山区在800 cal. a B.P.以后才开始出现频繁的森林火灾,反映人类农业活动和人口增加扩张到高海拔山区。     

气候变化和人类活动影响下澧水流域径流及其不同组分的变化简

目前径流变化相关研究较少涉及径流的不同组分。利用湖南省澧水流域4个水文站点长序列观测资料,不仅分析了2007-2011年相对于1985年以前径流总量及其历时曲线的变化,也分析了地表径流和基流及其历时曲线的变化。与1985年以前比,流域年降雨量保持不变,最显著的变化为森林覆盖率的增加和大量水库的修建。这些人类活动没有造成年径流总量、年基流量和年地表径流量的显著变化,但在日时间尺度上对径流过程产生了重要影响。地表径流和地下径流对人类活动存在差异性响应,2007年以后地表径流在洪峰期流量变小而其他时段变大,而地下径流汇水受人类活动影响较小,基流流量除枯水期外与1985年以前基本一致。本文所揭示的规律可能在中国南方具有一定的代表性。     

近60年来西南地区旱涝变化及极端和持续性特征认识

利用1953~2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化旱涝指数,从旱涝的年代际、年际、季节内变化以及极端和持续性特征等方面进行了分析,结果表明：从旱涝的空间趋势变化来看,西南近60 a来秋季和年变化呈显著的一致变旱趋势,而春、夏、冬3季旱涝变化趋势表现出一定的区域性特征;从旱涝的时间演变来看,在温度与降水双重因子驱动下春、夏、秋、冬均表现为干旱化趋势,相比较秋季的干旱化程度最强,而春季的最弱,夏、冬两季相当,而全年的干旱程度比四季的程度更强;从极端旱涝的多时间尺度来看,在年代际和年际尺度上,极端洪涝发生频次逐渐减少,而极端干旱发生频次逐渐增多,从季节尺度看,春、冬两季极端干旱发生频次较多,而夏季最少,极端洪涝发生频次夏季最多,春季次之,秋季最少。从旱涝的持续性特征来看,持续性干旱事件的持续时间有增长趋势,发生频率有增多趋势,发生强度有增强趋势,并且主要发生在冬春两季,而持续性洪涝事件的持续时间、发生强度没明显变化趋势,发生频率有减少趋势,发生的季节也没明显差异。     

中国不同气候区基于火险气象指数的火险概率模型

目前,森林火险气象指数被广泛用于世界多个国家和地区.本研究目的为,基于火险气象指数,在中国不同气候区建立火险概率模型.本文在中国4个气候区,使用1998-2007年的气象及火灾数据,以位置变量、月份、海拔、加拿大、美国及澳大利亚的气象火险指数、植被指数为自变量,建立了半参数化Logistic回归模型,分析各自变量与着火概率及大火发生概率之间的非线性关系.在不同区域,模型所选自变量组合不同,这与各气候区不同气象及植被状况有关.通过模型模拟数据和实际观测数据散点图、火险概率图、大面积火灾数量预报曲线图,分析了模型的预测能力.研究结果表明,在4个气候区,海拔和NDVI指数对着火概率影响显著.模拟可燃物含水量的气象火险指数由于反映出了植被的季节变化特征,在中国北部成为火险概率模型中的重要因子.模拟土壤有机层可燃物状况的火险气象指数在中国南部(东南、西南)成为火险概率模型的重要因子.在中国4个气候区,应用半参数化Logistic回归模型,可以有效模拟月时间尺度着火概率及大火发生概率,并为分析火险气象指数的预报能力提供了有效途径.本研究为进一步分析气候与火险之间的动态关系提供了理论基础.