东亚干旱半干旱区沙漠化与气候变化相互影响研究进展

气候系统主要通过气温、降水及风场等因素影响沙漠化过程,但不同区域其影响机制存在较大差异。目前的研究结果表明,总体上,降水对沙漠化的影响较为明确,降水量增加有利于沙漠化逆转。气温和风场变化对沙漠化的影响存在明显区域差异：在季风带沙漠化区,气温升高及高空盛行西南风有利于沙漠化逆转;在非季风带沙漠化区,一方面气温升高导致蒸发量增加,沙漠化发展;另一方面,其增加了冰川、冰雪融水的补给,沙漠化逆转;在高寒带沙漠化区,旱灾和寒冻灾害是沙漠化的主因。此外,沙漠化过程通过植被、地表及土壤特征等的改变影响气候系统。例如沙漠化过程的发生伴随地表植被覆盖的变化,并通过改变地表反照率、潜热通量、粗糙度等来影响气温、降水等气候因子;还通过沙尘释放量的变化来影响降水的发生。虽然沙漠化与气候系统间存在多种反馈机制,但反照率—气温—降水—植被的正反馈及沙尘—降水—植被的正反馈是其主要反馈机制。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。     

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。     

中国内陆干旱、半干旱区苦咸水分布特征

通过大量野外调查、水样采集和化验分析,对中国内陆干旱、半干旱区的苦咸水和高氟水分布特征进行了初步研究。采集到的地表和地下水样中,分别有51.0%和41.5%属于苦咸水;55%和59%水样氟化物含量超标,属于高氟水。研究区的苦咸水以Cl^--Na⁺和HCO₃^--Na⁺为主要离子类型,SO₄^2--Mg²⁺和SO₄^2--Ca²⁺为次要离子类型。苦咸水和高氟水主要分布在内陆河流域下游尾闾、封闭内流区低洼湖盆低地、北部准平原化干燥剥蚀低山残丘间冲积洼地、沙漠低洼湖盆和黄土高原中西部径流系数较小的河流及部分露头潜水等区域,并具有区域富集性分布特点。季节性降水、季节性河流或渠系灌溉对苦咸水的季节性或年际间变化和空间分布有较大影响。较高浓度基质含盐量、水文地质结构、气候条件和特定的水文地球化学环境是苦咸水和高氟水形成与富集分布的主要原因。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均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年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

中国北方干旱半干旱区沙漠化治理对植被格局的影响

中国北方干旱半干旱区是全球变绿的重要贡献者,生态工程的实施是该区植被恢复的重要原因,作为中国北方重要的生态工程,沙漠化治理对植被年际变异的贡献有待研究。基于1982—2021年长时序植被指数(NDVI)、气象和沙漠化分布等数据,分析了北方干旱半干旱区不同自然单元NDVI时空动态变化及其影响因素在沙漠化区与邻近地带植被对照区的差异。结果显示:(1)1975—2020年研究区域沙漠化总面积先增加后降低,2000年沙漠化面积最大,表明2000年后沙漠化治理成效显著。(2)1982—2021年研究区内44.5%的面积NDVI显著增加,5.8%的面积显著减少,即研究区内植被恢复为主,主要分布在河套平原、科尔沁沙地、库布齐沙漠、毛乌素沙地、新疆南部和准噶尔盆地及天山。沙漠化区显著增加面积比例(45.7%)略高于邻近地带植被对照区(41.7%)。(3)1982—2021年沙漠化区年变绿速率(0.0055)显著大于邻近地带植被对照区(0.0036),该结果在2000年前后存在差异,2000年前沙漠化区年变绿速率(0.0043)显著小于邻近地带植被对照区(0.0056)。2000年后与整体结论一致,沙漠化区年变绿速率(0.0073)显著大于邻近地带植被对照区(0.0067)。(4)降水和空气比湿等水分因素是沙漠化区及邻近地带植被对照区NDVI变化的主导因素,个别自然单元风速影响因素更大,且NDVI与风速相关性较高。沙漠化区NDVI与水分的相关性较邻近地带植被区低,风速则相反。研究结果将为沙漠化治理成效的评估和未来沙漠化治理措施的改进提供科学依据。     

干旱半干旱区土壤水分研究进展

土壤水分调控着陆表-大气相互作用过程,是土壤-植物-大气连续体水分和能量交换的重要影响因子,也是影响生态系统水文、生物和生物化学过程的关键因素,是陆地生态系统中不可或缺的组成部分.本文简要回顾和评述了土壤水分点、面尺度的监测、分析方法,系统阐述了干旱半干旱区土壤水分的国内外研究进展,并结合目前的研究进展,提出了未来干旱...     

西北干旱、半干旱区区域可持续发展综合评价模型研究

以西北干旱、半干旱区为研究背景,针对区域可持续发展评价问题,运用Fuzzy数学方法,建立了二级层次结构的综合评价模型。其中,一级评价模型建立在各评价因素子集上,它着眼于各评价因素子集中每一个具体的评价因素,建立隶属度矩阵以及最理想与最不理想单元,计算各区域可持续发展的隶属度。二级评价模型建立在整个评价因素集合上,它着眼于各评价因素子集,在一级评价模型评价计算的基础上,建立综合评价模型,计算各区域可持续发展的隶属度。应用该模型对三西地区某11个区域进行评价,计算出了每一个区域可持续发展的隶属度。     

近50年来西北半干旱区气候变化特征

选用西北半干旱区33个气象站1951-2004年温度、降水、相对湿度、风速、蒸发量等气象观测资料,分析主要气候要素变化规律,揭示了近50年来西北半干旱区气候变化的一些新特征.结果表明,西北半干旱区降水量近50年来年际变化趋势除个别地方外绝大多数地区呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-59.168～-1.143 mm/10 a之间,秋季降水量减少最多,春季次之,而夏季部分地区和冬季大部分地区降水量呈略增趋势.降水量存在3年、6～8年的周期振荡特征,3年周期振荡在1962-1966年为中心的局部时段内最强,之后逐渐减弱.6～8年振荡在1980-1985年为中心的局部时段内最强.气温距平呈上升趋势,气温距平变化曲线线性拟合倾向率在0.074～0.507 ℃/10 a之间,大部分地区呈先降后升型,转型时间为20世纪60年代后期至70年代前期.冬季气温增高最多,秋季、春季次之,夏季陕、甘、宁交界区及陇中地区气温增高而其余地区气温距平略呈下降趋势.相对湿度近50年来年呈波动变化.平均风速近50年来年际变化趋势除个别地方略增外,其余各地均呈下降趋势.蒸发量近50年来年际变化趋势除个别地方呈上升趋势外,其余各地蒸发量呈下降趋势.     

干旱半干旱区集雨绿化系统研究现状及其发展趋势

从集雨绿化系统的原理及其发展历史、设计技术参数出发,综述了国内外集雨绿化的经验和研究现状,通过兰州皋兰农业生态站的近几年的试验结果,详细讨论了集雨绿化系统的技术方法,改进集雨绿化系统各个组成部分的措施和开展集雨造林技术要点。同时,针对目前在干旱半干旱地区进行生态环境建设,建议采用微型集雨绿化系统,提高雨水利用效益,并指出今后需要开展的研究和在推广应用中需要解决的主要问题。     

中国干旱区绿洲化、荒漠化调控区划(纲要)

中国干旱区绿洲化的发展一直伴随着荒漠化的威胁。为了维持绿洲化的稳定,控制荒漠化的蔓延,实现区域社会-经济-生态和谐与可持续发展,我们通过大量野外实地考察、观测和调研,基于干旱区绿洲化、荒漠化的环境与社会-经济基础分析、成因与过程研究、绿洲与荒漠化土地时空演变的动态评估等,确立了“生态保护优先、合理开发利用、统筹协调发展”的绿洲化、荒漠化调控主导思想。综合整个干旱区主要自然要素、人文社会经济要素特征,基于大地理单元功能主导性原则、地理单元相对完整性与地域特征差异性原则、区域开发保护方向相对一致性原则等,采用定性分析与图层叠加综合分析的方法,在GIS软件分析平台上,将中国干旱区分为绿洲化、荒漠化调控三大功能类型区、18个区、60个亚区,有望为中国干旱区有针对性地实施绿洲可持续发展战略、荒漠化防治与生态文明建设提供理论依据。     

干旱半干旱地区土壤微生物结皮的生态学意义及若干研究进展

土壤微生物结皮广泛存在于干旱半干旱地区，且具有重要的生态学意义。文章对微生物结皮的形成、发育过程的特点，以及它对微生境的影响，包括对土壤理化性质、风蚀水蚀的抗性、土壤水分时空分布特点、养分及微量元素地球生物化学循环等土壤学过程和对植被的影响与作用等方面的国内外研究进展进行了综述，并对一些有争议研究结论进行了分析；探讨了土壤微生物结皮在中国干旱沙漠地区生态恢复中的地位及作用。     

中国北方干旱半干旱区表土的有机质碳同位素、磁化率与年降水量的关系

古土壤和湖泊中的有机质碳同位素与磁化率指标被广泛应用于古气候的重建。但由于各地自然条件的差异,其气候意义具有一定的区域性。通过对中国秦岭到内蒙古北部的中蒙边境(34°N～43°N)连续剖面上的102个采样点的表层土壤样品的有机质碳同位素和磁化率进行测定,并搜集了该区域部分站点的降水资料。研究表明有机质碳同位素波动在-22‰～-30‰之间,其碳同位素值与降水量存在显著的线性负相关关系。磁化率与年均降水量也存在显著的函数关系,总体上磁化率随着年降水量的增加而增加。研究进一步证明,在中国干旱和半干旱区,表土中的有机质碳同位素δ13C和磁化率对年降水量具有显著的指示作用,因此可以用古土壤中的有机质碳同位素和磁化率作为代用指标,来反映古降水的变化。     

基于GIS西北干旱区荒漠化危险度的研究

研究区为我国西北干旱区,在行政区划上包括新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏和陕西6个省、自治区,涉及西北6省的213个县、市、旗,其面积约占西北六省的71．8％．采用的数据包括气象数据、各类环境统计数据、社会、经济人口数据、1：400万的基础地理数据及NDVI数据。在吸取前人研究成果的基础上,结合研究区的实际情况,确定了影响西北干旱区土地荒漠化危险度的评价指标体系。根据这一评价体系,建立了荒漠化危险度综合评价模型,从自然气候条件、内在危险性、土地现状和社会经济活动四个方面对研究区土地荒漠化危险度进行了评价。结果表明,整个研究区荒漠化程度较为严重——研究区内以中度荒漠化、荒漠和轻度荒漠化为主,其中轻度和中度荒漠化在研究区内均有广泛分布：重度和极重度荒漠化主要分布在荒漠的周围：潜在荒漠化主要分布在阿尔泰山、天山等高大山系的山麓以及内陆河流域流经的地方。     

西部干旱、半干旱地区小城镇发展模式的探讨

从西部干旱、半干旱区小城镇发展现状入手,以该地区城镇化进程和水平为出发点,通过将该地区小城镇与全国其他地区小城镇的对比,总结出当前西部干旱、半干旱地区小城镇的不足及其发展模式,并提出新时期小城镇的发展模式为：以带动农村现代化,促进大城市的发展为目标,逐步完善自身职能结构。最后详细阐述了小城镇的多元化发展模式,并以张掖市为例,分析了小城镇发展模式的选择,为西部干旱、半干旱地区小城镇的发展提供思路。     

干旱区绿洲化、荒漠化研究的进展与趋势

  干旱区绿洲化、荒漠化是两个反向发展而又相互联系的过程。近60 a来,我国绿洲化面积从20世纪50年代后期的2.5万km²扩大到10.4万km²,沙漠化土地面积由5.3万km²扩大到11.4万km²,受盐渍化危害的耕地面积达到1.5万km²,占总耕地面积的30%。绿洲化优化了局地生态环境,扩大了人类的生存空间,但绿洲低水平、无序的开发使绿洲稳定性下降,同时引发包括荒漠化在内的一系列生态环境问题。通过对绿洲化、荒漠化研究进展的综述,提出了围绕几个关键科学问题近期需要开展的主要研究内容和总体思路,努力在全面认知人类活动与气候变化作用下水、土、气、生过程及其相互作用的基础上,揭示绿洲化、荒漠化过程及其演变机理,为综合评价环境变化趋势和效应以及调控对策与管理模式的研究,提供科学依据。     

论我国半干旱草原地区沙漠化防治战略的转型

我国的治沙事业虽已取得很大成就, 但总体而言, 依然是点上治理、面上扩大, 治理速度赶不上沙化速度。针对我国北方半干旱地区的环境特点, 通过分析、比较, 提出应将生态建设的重点从强烈发展中的、严重的沙漠化土地转向正在发展中的和潜在的沙漠化土地。