1981-2001年中国西北干旱区NDVI变化分析

采用1981-2001年连续21年的NOAA/AVHRR的NDVI植被覆盖指数,空间分辨率为8km×8 km,时间分辨率是"准半月",分析了中国西北干旱区四个地区(新疆的南疆地区、北疆地区、甘肃内蒙古河西走廊地区和青海柴达木地区)1981-2001年连续21年的NDVI变化.结果显示:1981-2001年中国西北干旱区四个地区的NDVI虽然普遍不高(小于0.3),但是其在新疆的南、北疆处于增大的趋势,北疆1991-2001年的平均NDVI值比1981-1990年的平均值增加了2.48%,南疆的相应增幅较大为8.95%;甘肃内蒙古河西走廊地区的NDVI值年际变化不明显;青海的柴达木地区NDVI值则有减小的趋势,其1991-2001年的平均NDVI值比1981-1990年的平均值减少了2.76%.新疆植被覆盖的增加可能与大面积开荒等人为活动以及这一段时间新疆地区"增温"和"增湿"的自然气候变化有关,而青海柴达木地区植被覆盖的减少则可能存在更复杂的自然和人类活动等多方面的驱动因素.     

西北干旱区的水环境问题

本文在分析西北干旱区的水文气象特征的基础上，讨论了干旱化和沙漠化加剧、水土流失，土壤盐渍化，水质恶化等主要的水环境问题，并提出改善西北水资源环境的措施和对策。     

论我国西北干旱区的可持续发展

中国西北干旱区占国土面积的1／4，该区不仅发展空间广阔，而且资源优势显著，是国家实施西部开发的主战场。文章在充分剖析该区域自然特征的基础上，从生态环境建设、农业、旅游业、城市发展等方面分析了该区域的特点及其优劣势，探讨了持续发展的方向及可行的途径。     

西北干旱区的可持续发展及信息调控

我国西北干旱区是国家下世纪开发的重点区域。本文对西北干旱区可持续发展的问题与特点进行了分析,认为许多问题具有明显的空间分异特征;同时,论述了信息调控的必要性和ＧＩＳ和ＳＤＳＳ方法在区域可持续发展信息调控中的作用。     

中国干旱、半干旱区近千年来沙漠化对气候变化的响应

过去近千年来中国北方干旱、半干旱区沙漠化对气候变化有明显的响应,但响应的时间和幅度均存在区域差异。在中世纪温暖期,西部沙区温暖干旱,沙漠化表现为正过程;青藏高原地区沙漠化对气候变化的响应则不统一;中东部沙区为暖湿气候,发生逆过程。在小冰期,西部沙区寒冷且相对湿润,沙漠化发生逆转;青藏高原区沙漠化的响应并不明显;中东部沙区气候寒冷干燥,沙漠化加速。在20世纪暖期,西部沙区和青藏高原区总体上气候呈现暖干化特征,沙漠化发展;而中东部沙区沙漠化则在逆转,但在末期沙漠化有发展的趋势。总体上,西部沙区在暖期沙漠化发生明显的正过程,冷期逆过程明显;东部沙区在暖期沙漠化发生逆转,冷期正过程加速;青藏高原区沙漠化正逆过程主要表现为振荡形式。     

中国西北干旱区TRMM遥感降水探测能力初步评价

西北干旱区雨量站点稀少且分布不均,为水文过程研究带来一定困难。TRMM遥感降水数据覆盖范围广、时空分辨率高,是很有潜力的降水替代品,但其在西北干旱区应用的可靠性需要评价。对TRMM网格降水量与地面实测降水量在日尺度和月尺度上进行比较,通过FBI（frequency bias index）、POD（probability of detection）、FAR（false alarm ratio）、偏差和相关系数等指标分析TRMM对降水的探测能力。结果表明：TRMM对降水的探测能力因区域、海拔和冷暖季而异,月时间尺度上TRMM对降水事件的发生频率和降水量的估计比日时间尺度更为准确,但二者探测能力都非常有限;76个格点中,日降水的[FBI]值都远离最优值1,POD值和FAR值则分别在0.72以下和0.37以上,离最优值较远,相关系数几乎都在0.4以下,只有14个格点的偏差在±10%之间,其余格点最大偏差高达389%。最多有9个格点的月降水[FBI]值达最优,14个格点的POD值达最优,24个格点的FAR值达最优,67个格点的相关系数在0.4以上,14个格点的偏差在±10%之间,只有极少数格点的全部指标都在可接受范围之内,多数站点是某些指标达最优值,而某些指标在可接受范围之外。总体来讲,TRMM遥感降水数据在西北干旱区难以直接应用,需要进一步纠正处理。     

中国西北干旱半干旱区近46 a秋季气候变暖分析

 利用中国西北干旱、半干旱区137个测站,近46 a年平均地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了西北区秋季气温对气候变暖的响应。结果表明：①中国西北干旱、半干旱区秋季气温增温明显,近46 a增温率0.36 ℃/10a. 从1971年开始气温呈增加趋势,1988年有一次显著突变,其后达到一个更显著的增暖时期。②秋季气温标准差在青海高原西部、新疆东部—北疆和内蒙古是一个高值区。③秋季区域平均气温单调增温而无明显转型期,全区性的前10个偏热年,80%出现在1990年以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右和22 a的周期,无论从年代际的变化来看,还是从20 a以上的气候变化层次来看,振幅向高温增大,气温趋势仍在居高不下的位置。④秋季气温存在演变的地域差异,新疆区和蒙陕甘宁青区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区秋季气温异常细分为蒙陕甘宁区、北疆区、南疆区和高原区。西部干旱、半干旱区秋季气温的转折大致在20世纪60年代末期至70年代初期,由下降转为上升;各区秋季气温在1987—1988年发生一次突变。     

西北干旱区黑河下游植被覆盖变化研究综述

植被作为干旱区敏感的环境要素， 能直观反映自然环境状况， 任何植被覆盖变化都可揭 示区域环境状况的演化与变迁。因此， 植被覆盖变化研究已成为揭示干旱区自然环境变化及其规 律的重要手段。本文针对干旱区黑河下游这一特殊地域及其植被生态系统存在的问题， 综述了植 被覆盖变化及与其密切相关的地下水、土壤水盐平衡、全球气候变化和人类活动等因素的关系， 目的是全面分析与植被覆盖变化相关的各因素， 为分析植被覆盖变化机理及进一步研究黑河下 游生态环境演变服务。最后总结了目前黑河下游植被覆盖变化研究中存在的问题， 并提出了相应 的解决策略， 为区域植被覆盖变化研究提供了参考依据。     

历史时期西北干旱区生态环境演变规律和驱动力

生态环境演变的基本规律是：山前地带引水增加,人工绿洲扩大,生态环境改善,但盐渍化发展;河流中下游水量减少。古代绿洲衰亡。荒漠化扩大,生态环境恶化。景观格局的变化规律是：“两扩大。四缩小”。即在沙漠与绿洲同时扩大的情况下,而处于两者之间的自然水域、林地、草地和野生动物种群减少。引起生态环境变化的驱动力,主要是社会经济发展改变了水资源的地域分配。同时与气候波动、河流改道、风沙活跃等自然因素有关。     

西北干旱区气候变化对水文水资源影响研究进展

西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一,研究分析全球变暖背景下的西北干旱区水资源问题,对应对和适应未来气候变化带来的影响具有重要意义。本文通过对西北干旱区气候变暖影响下的水资源形成、转化与水循环等关键问题最新研究成果的总结分析,得出如下结论：(1) 西北干旱区温度、降水在过去的50年出现过“突变型”升高,但进入21世纪,温度和降水均处于高位震荡,升高趋势减弱;(2) 西北干旱区冬季温度的大幅升高是拉动年均温度抬升的重要原因,而西伯利亚高压活动和二氧化碳排放是引起冬季升温的重要影响因素;(3) 西北干旱区蒸发潜力在1993年出现了一个明显的转折变化,由显著下降逆转为显著上升的趋势。气候变暖、蒸发水平增大对西北干旱区生态效应的负作用已经凸显;(4) 西北干旱区冰川变化对水资源量及年内分配产生了重要影响,部分河流已经出现冰川消融拐点。在塔里木河流域,冰川融水份额较大 (50%),可能在未来一段时期,河川径流还将处在高位状态波动。全球气候变暖在加大极端气候水文事件发生频率和强度的同时,加剧了西北干旱区内陆河流域的水文波动和水资源的不确定性。     

气候变暖对西北干旱区农作物种植结构的影响

采用年平均气温与冬小麦、春小麦、玉米和棉花种植面积的相关分析得出：年平均气温与新疆冬小麦种植面积呈显著负相关,与西北干旱区大部地方春小麦种植面积呈显著负相关,与西北干旱区大部地方玉米种植面积呈显著正相关,与新疆和甘肃河西棉花种植面积呈显著正相关。气候变暖、热量资源增加,使喜凉的春小麦和冬小麦种植面积呈迅速减少趋势,喜温的玉米和棉花种植面积呈迅速扩大,夏秋作物种植结构发生明显改变。     

中国西部干旱区生态环境演变过程

根据湖沼沉积、黄土沉积和冰积等地质记录，运用地理信息系统、遥感、生态景观学等方法．从万年、千年和百年及百年以下四个时间尺度对中国西部干旱区生态环境演变过程进行研究。结果表明，全新世以来，中国西部干旱区的气候变化经历了多次的相对暖干和相对冷湿交替变化，变化历程较为复杂。早全新世、中全新世、晚全新世气候特点因地因时而异，但总体特征以干旱化为主，280～350a来，降水量有明显的减少趋势，并表现出显著的周期性。但在近半个世纪以来，中国天山地区的气候变化特征表现为气温升高，降水量增加。总的来说，从20世纪80年代以来，新疆的气候趋于好转，植被覆盖状况改善明显，山地森林、草甸、人工绿洲的面积均呈增加趋势。研究结果还表明，在一定尺度的气候背景条件下，地表的植被覆盖对调节绿洲区域气候有着积极的作用，可增加局部地区的降水。     

论西北干旱气候的若干问题

在考虑干旱气候系统的前提之下,总结了西北干旱气候的形成和演化规律,对西北干旱气候的预测理论和方法作了一些定性讨论。初步提出了西北气候干旱化的一些基本对策,特别强调了开发绿洲气候资源和提高西北水资源利用效率在干旱化对策中的作用。粗略估计了当前可实现的干旱化对策措施对西北水资源供求矛盾的缓解能力。指出了研究我国西北干旱气候系统所面临的困难和存在的不足,以及今后需要重点研究的科学问题。     

气候暖干化背景下甘肃旱作区玉米气候适宜性变化

运用甘肃旱作区5 个农业气象试验站及农业气象观测站1981-2008 年的玉米平均物候资料及相同地点气象站1971-2008 年的逐日气象资料,建立了玉米各个气候因子适宜度及综合气候适宜度计算模型,对1971-2008 年玉米全生育期及各主要玉米生育阶段的气候因子及综合气候适宜度进行了计算分析。结果表明,自1971 年以来,玉米全生育期温度、光照适宜度呈上升趋势,降水适宜度呈下降趋势。各气候因子组合效果趋好。全生育期内,以播种-出苗期及抽雄期-乳熟期各气候因子的组合效果较差,拔节期-抽雄期及乳熟期-成熟期各气候因子的组合效果较好。播种-出苗期光照、温度适宜度随年份线性变化不明显,降水适宜度逐年线性降低,综合气候适宜性逐年变差。出苗期-拔节期、乳熟期-成熟期光照适宜度随年份呈上升趋势,降水适宜度呈下降趋势,综合气候适宜度呈下降趋势。拔节期-抽雄期光照、温度适宜度随年份呈上升趋势,降水适宜度随年份线性变化不明显,综合气候适宜度呈上升趋势。抽雄期-乳熟期光照适宜度随年份呈下降趋势,降水适宜度呈上升趋势,温度适宜度线性变化不明显。综合气候适宜度呈上升趋势。出苗期-拔节期、拔节期-抽雄期及抽雄期-乳熟期的光照适宜度与产量相关性比较显著,播种-出苗期及抽雄期-乳熟期的温度适宜度与产量相关性比较显著,拔节期-抽雄期及抽雄期-乳熟期的降水适宜度与产量相关性显著。未来温度适宜性变好,气候变化利于玉米生长发育     

2001−2018年西北地区植被变化对气象干旱的响应

基于2001?2018年逐月的MODIS NDVI数据,以归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）和植被状态指数（Vegetation Condition Index, VCI）作为植被生长状况指标,结合2001?2018年的月降水和月均温数据计算的标准化降水蒸散指数值,分析西北地区植被状况和气象干旱指数的变化趋势及其空间分布特征,以及多时间尺度下植被对气象干旱的响应。结果表明：2001?2018年西北地区植被的生长状况整体呈好转趋势,但空间分布上差异明显,东部植被改善状况高于中西部地区。近18 a西北地区5种不同时间尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）均值整体上均呈增加趋势,表明干旱程度降低;空间上,干旱化趋势整体上表现为中西部高,东部低。植被生长状况在大部分区域均与SPEI呈现不同程度的正相关,总体表现为,西北地区东部植被对气象干旱的响应程度最高,西部次之,中部最低;不同植被类型中,草地对SPEI-12的响应最强,耕地次之,而林地的响应最弱;各植被类型在生长季的多数月份中对SPEI-3和SPEI-12的响应普遍较高。     

西北干旱区阿克苏河径流对气候波动的多尺度响应

基于阿克苏河流域1960~2010年的气象、水文观测数据,利用集合经验模态分解（EEMD）方法,对研究期内阿克苏河径流时间序列进行多尺度的分析,并探讨其在不同时间尺度上的振荡模态结构特征及其对气候因子的多尺度响应。结果表明：① 近50年来,阿克苏河年径流整体上呈现出显著的非线性增加趋势,且其变化在年际尺度上表现出准3 a和准6~7 a的周期性波动,在年代际尺度上表现出准13 a和准25 a的周期性变化;② 各周期分量的方差贡献率表明,年际振荡在径流长期变化中占据主导地位,年代际尺度在径流变化过程中也起着重要作用。重构的径流年际变化能够较为详细地描述原始径流序列在研究时期内的波动趋势,重构的径流年代际变化则有效揭示了阿克苏河径流在不同年代丰、枯水期交替出现的状态。③ 在年际尺度上径流与气温、降水和潜在蒸发都表现为不显著的正相关关系,而在年代际尺度上,径流量与气温和降水均表现为显著的正相关关系,与潜在蒸发表现为显著的负相关关系,且在年代际尺度上相关性和显著性明显强于年际尺度,表明年代际尺度更适于评价径流对气候波动的响应。结果表明EEMD是一种甄别非线性趋势和尺度循环的有效方法。     

三江平原NDVI时空变化及其对气候变化的响应

基于2000-2014年生长季MODIS NDVI数据和同期降水、平均气温的格点数据,采用趋势分析法、SPEI指数、相关分析法,对三江平原NDVI时空变化特征和对气候变化的响应进行了分析。结果表明:近15年三江平原区生长季的NDVI以0.017/10a的速率呈缓慢上升趋势。其中NDVI显著增加和极显著增加的面积占比分别为13.43%和12.55%,NDVI变化趋势轻度改善的面积较大,占比为25.52%;三江平原地区生长季的多年平均气温总体呈下降趋势,降水量呈上升趋势,总体上生长季标准化降水蒸散指数(SPEI)数值呈上升趋势,干旱化逐年减弱,中等干旱状况得到缓解,渐渐过渡到轻微湿润状态,对植被覆盖面积的增加有促进作用,也为该区域的生态环境恢复提供了有利条件;三江平原地区生长季NDVI与生长季气温、降水量及SPEI主要呈正相关,与降水呈正相关面积占72.64%,与SPEI呈正相关的面积占70.51%,与气温呈正相关的面积占56.73%。NDVI与降水的相关性最高,说明降水是三江平原植被生长的主导气候因子。     

中国内陆热带地区近40年气候变化特征

用西双版纳6个气象站40余年观测资料,探讨中国内陆热带地区气候变化特征及趋势。结果表明:西双版纳地区的平均气温、平均最低气温、平均最高气温总体上呈逐年增暖的趋势,其中平均气温上升率0.016 5～0.033 4℃/a,平均最低气温上升率0.008 6～0.038 7℃/a,平均最高气温上升率-0.001 4～0.018 6℃/a;降水长期变化特征则较复杂,规律不如气温明显,但总体趋势减少,年降水量变化主要决定于雨季降水量变化;相对湿度呈现逐年降低趋势。说明该地区气候向干热型转变。     

2000～2007年辉河湿地面积变化及其与局地气候的关系研究

辉河湿地作为内蒙古辉河国家级自然保护区的主体,在维护区域生态平衡方面发挥着极其重要的作用。以辉河湿地为研究区,利用2000～2007年每一年的第97天至第289天的250m分辨率16天合成的MODIS归一化植被指数（NDVI）数据,以及90m分辨率的研究区DEM数据,根据典型地物第97天至第289天期间的NDVI变化曲线特征,构建典型湿地地物信息提取模型,对辉河湿地面积进行提取。利用距研究区最近的鄂温克旗气象站2000～2007年的气温、降水量和蒸发量数据,用灰关联分析法分析了湿地面积变化与气候因子的关系。研究结果表明,2000～2007年期间,辉河湿地面积波动变化,2000年辉河湿地面积最大,为651．75km2,2006年面积最小,为441．19km2;5—9月降水量对辉河湿地面积影响最大,它们之间的灰关联度为0．82,即当地植物生长期的降水量是影响辉河湿地面积变化的主导因子。