近50年人类活动引起的杭嘉湖平原区水位变化

针对杭嘉湖地区洪涝灾害日益加剧的现状,基于1960~2007年日降水和日水位资料,采用Spearman检验、有序聚类分析和线性模拟方法,研究了近50 a来降水和水位变化,在此基础上探讨了降水和人类活动对特征水位变化的贡献率。结果表明,区域近50 a降水变化未见明显趋势,水位呈增加趋势,年最高水位、年平均水位和年最低水位增率分别为0.03 m/10a、0.05 m/10a和0.09 m/10a,且平均水位和最低水位增加达到显著性水平。8个代表站点特征水位均呈增加趋势。空间上沿水流方向,线性坡度值增大。水位降水响应率和平水年水位序列分析显示人类活动是水位变化的重要原因。人类活动对最高水位、平均水位和最低水位变化的贡献值分别为39.0%、56.2%和82.9%。     

1960—2017年太湖流域不同等级降水时空特征

基于太湖流域1960—2017年逐日降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析等方法,分析太湖流域不同等级降水的时空变化特征,并探讨了不同等级降水对年降水的影响。结果表明：1）近60年来,流域小雨发生率最高,为73.55%;年总降水量中,中雨量所占比例最大,为32.05%。小雨发生率呈显著减少趋势,暴雨贡献率呈显著增加趋势。2）太湖流域大雨、暴雨的降水量和降水日数都呈显著增加,小雨日数显著减少,小雨强度、年总降水强度显著增强。3）不同等级降水变化趋势的空间分布存在明显差异。小雨日数与年总降水日数,以及小雨强度与年总降水强度的变化趋势空间格局相一致。中雨日数、大雨日数、暴雨日数变化趋势的空间分布与其对应的降水量变化趋势的空间格局相似。4）R/S分析结果显示,小雨、暴雨、年总降水相关指标（小雨量除外）都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致。5）近60年来,太湖流域年总降水量、降水日数、年总降水强度的变化,分别受中雨量、小雨日数、暴雨量的影响较大。在旱年流域年降水量偏少受大雨量减少的影响较大,而涝年年降水量偏多受暴雨增加的影响较大。     

近50年来人类活动对博斯腾湖水位影响的量化研究

博斯腾湖是新疆最大的湖泊,也是中国最大的内陆淡水湖,其巨大的环境、生态和经济价值一向为人们所关注。近50年来,博斯腾湖水位发生了很大变化,1958~1987年水位持续下降,1988~2002年水位又转为持续上升,目前处于50年来的最高水位。针对其水位变化,利用近50年来的实测数据分析了人类活动对水位变化的影响,定量还原了天然状况下博斯腾湖的水位。研究结果表明,自1958年以来人类活动对博斯腾湖水位变化的影响经历了弱→强→弱的变化过程,其中20世纪70~80年代人类活动对水位变化影响最为显著,90年代以后影响强度有所减弱。     

太湖流域粮食生产格局变化及影响机制研究

太湖流域是中国传统粮食高产区,其粮食生产演变对我国粮食安全意义重大。该文从宏观视角探讨了该区1985-2010年27个县域粮食生产的时空变化及其影响机制,结果表明:该区粮食产量波动较大,但总体呈下降趋势,历经波动发展-急剧减少-稳步增长三阶段,粮食总产变异系数和波动系数均超过全国平均水平,区域粮食安全风险较大;空间分布上高产区不断减少,低产区范围扩大,粮食生产重心移动与人口重心移动方向相反,粮食供需矛盾加大。耕地数量、质量、结构和方式等的变化是驱动粮食生产时空变化的重要机制,其中不同质量水平的耕地数量和耕地利用方式变化是影响粮食生产的重要因子。落实差别化耕地保护政策、避免耕地资源隐性流失、转变耕地利用方式等具有重要现实意义。     

近50年黄土高原侵蚀性降水的时空变化特征

利用黄土高原及其附近地区99个站点逐日降水观测资料,分析了1956～2005年黄土高原年降水量、侵蚀性降水量、暴雨量的变化趋势和空间特征.研究表明:1956～2005年黄土高原降水在波动中呈现下降趋势,尤其自1980年年以来,降水减少趋势显著.黄土高原地区降水变化具有显著的空间差异,降水偏少最为显著区域位于黄河中游的河口-龙门区间,尤以无定河流域、汾河流域和山西中北部最为典型,年降水量和侵蚀性降水偏少10%以上.存在从北向南沿朔州-离石-临汾-三门峡一带的暴雨异常偏少地带,偏少在20%以上.     

滇西北高原降水量时空变化特征

利用滇西北高原1961-2009年逐月降水量资料,采用多种统计分析方法,研究滇西北高原降水量的时空变化特征。结果表明:滇西北高原冬季、夏季和年平均降水量空间分布的主要特征是一致多雨或少雨型,且均具有经向分布特征,其次为"西北部-东南部"或者"西部-东部"反位相振荡型。冬季、夏季和年平均降水量的两种主要空间分布型所对应的时间系数均以年际变化为主,周期变化主要集中在4年以下的高频振荡时域内,其次是周期为12年的年代际变化。近48年来,滇西北高原冬季和年平均降水量随时间变化总体上均以增加趋势为主,增加趋势不明显,夏季降水量变化则呈减少趋势,其中香格里拉县夏季降水量减少趋势明显。     

2003-2009 年中亚地区湖泊水位变化的时空特征

利用ICESat/GLAS 卫星测高数据产品获取2003-2009 年间中亚地区24 个典型湖泊的水位信息,分析该地区湖泊水位变化的时间过程和空间特征,并结合流域内气象观测数据和冰川、水坝分布图,分析不同类型湖泊的水位变化对气候变化与人类活动的响应。结果表明,湖泊水位变化与湖泊所在流域的年均降水量的变化呈显著的正相关;冰川融水对高山封闭湖泊的变化具有重要作用,其中在青藏高原北部、帕米尔高原和天山中部有大量冰川分布的流域,湖泊水位变化与湖泊补给系数呈正相关,水位主要表现为升高或稳定的状态;而在天山和阿尔泰山高地区无冰川补给的流域,水位随湖泊补给系数的增大而呈现负变化。水利枢纽或拦水坝为人类活动对湖泊的直接影响因子,其空间分布与近年来外流湖和平原尾闾湖的水位变化有关。拦水建坝的外流湖和尾闾湖的水位下降明显,而未建拦水坝或水利枢纽的外流湖水位相对稳定,进一步印证了近年来中亚水资源过度开发造成湖泊水位下降的事实。     

新疆近50a来降水量时空变化及其突变分析

基于新疆53个气象台站1960—2005年逐月降水资料,通过Mann-Kendall非参数趋势检验方法,对新疆近50 a来年降水量和12个月降水量的趋势进行了分析,并计算12个月对年降水量的贡献率,同时通过SequentialMann-Kendall方法分析了27个台站年降水量显著增加趋势发生的时间突变点。结果表明,新疆近50 a来年降水量显著增加,北疆和南疆趋势最为明显;其中冬半年(1、2、11月和12月)这4个月的降水量增加趋势显著,对新疆年降水量的贡献较大;新疆大部分台站年降水量趋势发生突变的时间点在20世纪80年代以后。     

黄土高原地区人类活动强度时空变化分析北大核心CSCDCSSCI

在采用建设用地当量面积占区域土地总面积百分比法计算黄土高原地区各县级单元人类活动强度基础上,从总体变化、类型时空分异、地域单元变化及空间自相关性四方面分析人类活动强度时空变化特征。结果表明:1992年黄土高原地区人类活动强度为12.48%,2000年达到14.49%,2008年仅上升至14.81%,2000年以前增长相对较快,2000年以后增长明显放缓;人类活动强度空间分布格局呈现出西北低、东南高的特点,二者之间的区域则随时间发生一定变化,呈现出较低、中等、较低与中等类型交错分布的变化趋势;除黄土丘陵地区人类活动强度较低、低类型大幅度转化为中等类型外,其他五大地域单元空间分布格局变化不大;人类活动强度具有显著的空间集聚(正相关)特征,高值集聚区主要分布于黄土高原地区东南部的汾渭谷地和豫西北盆地区,低值集聚区大片集中于西北半壁的鄂尔多斯风沙区、黄土丘陵地区以及青东高原山地丘陵区。     

雅鲁藏布江流域降水时空变化特征

雅鲁藏布江流域是全球气候变化的敏感区,该流域降水变化对青藏高原的水系统、生态系统和山地灾害系统的演变具有重要影响。本文通过流域水文分析,将雅鲁藏布江流域的三大水资源区细分为9个分区。基于雅鲁藏布江流域1979—2018年降水数据,综合分析了雅鲁藏布江流域及9个分区的年、干湿季、月降水量以及日、小时尺度极端降水的时空变化特征,探讨了降水和典型大尺度大气环流因子的相关性。结果表明：① 1979—2018年间,在流域尺度上,各时间尺度降水整体上均呈上升趋势。其中,年降水量上升趋势最大,为2.5 mm·a^-1;年、干湿季降水量以及典型小时尺度极端降水（Rx3hour、Rx12hour）均在95%信度水平下显著上升。在水资源分区尺度上,各分区不同时间尺度降水的变化趋势呈现更明显的非一致性,所有分区除小时尺度极端降水均呈上升趋势外,其余时间尺度降水的趋势变化方向各异。② 雅鲁藏布江流域降水存在明显的空间分异性,且降水空间分异性会随着降水指标时间尺度的缩短而增强。各时间尺度降水整体上均呈现出自东部向西部逐渐减少的趋势,流域东南部（分区Ⅲ-2）始终是高值中心,流域中西部（分区Ⅰ-2、Ⅱ-1）存在区域性高值中心。③ 北半球副热带高压和北半球极涡对雅鲁藏布江流域降水变化具有显著影响。研究结果有助于掌握当地降水的多尺度变化特征,可为雅鲁藏布江流域和青藏高原地区的水循环研究、水资源开发利用和山洪灾害防治等提供科学基础。     

太湖流域水生态功能三级分区

水生态功能分区是进行流域现代水生态管理的必然要求,是面向水质目标管理控制单元划分的基础。针对太湖流域特征,提出了太湖流域水生态功能三级分区的目的和划分原则,在其指导下构建了太湖流域非太湖湖体区和太湖湖体区水生态功能三级分区指标体系;在GIS技术支撑下,分别以太湖流域非太湖湖体区1100多个和太湖湖体区3500多个水生态功能单元为基本空间统计单位,结合分区指标数据,制作了基于水生态功能单元的各项指标的空间分布图,采用二阶聚类法并结合人工辅助的方法将太湖流域划分为21个水生态功能三级区;分区水生态特征分析结果表明全流域各分区水生生物特征均具有较大的变异性,反映出流域内水生态的空间差异和不均匀性,体现了分区结果的合理性、科学性和可靠性。     

Responses of soil nutrient to driving mechanism in Taihu Lake basin in last 20 years

1 IntroductionPopulation growth and economic development aggrandizes day by day pressure on land resources, which results in serious land degradation and environmental pollution[1]. The status and management of land resources has become one of the highlights of global soil study[2]. Human-induced soil changes and their effects on human lives and eco-environments have received extensive attention[3-7]. Improving soil quality is one of the most important factors for sustaining the global biosphe…     

2002-2010年长江流域GRACE水储量时空变化特征

利用高斯平滑滤波对2002年4月-2010年12月逐月GRACE卫星的时变重力场数据反演得到长江流域大尺度陆地水储量变化,对其时空变化进行研究,并将结果与全球陆面同化数据(GLDAS)模拟结果进行比较。其结论为:根据GRACE数据反演与GGLDAS模拟得到的水储量结果在大多数区域变化趋势相同,两者具有一致性,相关性达到0.89(P<0.05)。GRACE水储量研究结果表明:①2002-2010年长江流域水储量呈增加趋势,平均增长速率为0.43mm/月,相当于约95.04亿m³/年。长江上游增长速率为0.53mm/月,相当于约67.13亿m³/年;中游增长速率为0.51mm/月,相当于25.73亿m³/年;下游增长速率为0.36mm/月,相当于9.14亿m³/年。近9年长江流域水储量共增加约855.33亿m³。②从多年平均水储量空间分布来看,长江流域冬季月份(12、1、2、3月)水储量处于亏损状态,7-9月水储量处于盈余状态,4-6月下游至上游地区由亏损向盈余状态过渡,而10-11月则从上游至下游地区由盈余向亏损状态过渡。③全流域、上游及中游水储量逐月增长速率最大值出现在9月,分别为1.01cm/a、1.37cm/a、1.05cm/a;而下游地区则出现在7月,增长速率为1.62cm/a。     

近58 a中国北方地区极端气温时空变化及影响因素分析

基于北方地区404个气象站1960—2017年逐日最高气温、最低气温资料,应用线性倾向估计法、Mann-Kendall法、滑动t检验法、累积距平法和相关分析法,分析了极端气温的时空变化特征,并探讨了气温指数的影响因素。研究表明:极端气温暖指数和极值指数呈上升趋势,冷指数和气温日较差呈下降趋势;变化幅度中冷指数大于暖指数,夜指数大于昼指数,西北地区极端气温指数变化幅度最大,东北地区最小。突变时间上,极端气温指数突变主要发生在20世纪80年代和90年代,暖指数和极高值指数晚于冷指数和极低值指数,东北地区极端气温指数突变时间最早,西北地区最晚,突变后极端暖事件和气温极值事件进入多发阶段,极端冷事件进入少发阶段。1988—2012年极端气温指数的变化响应了全球变暖停滞现象。多数极端气温指数与经纬度、海拔高度显著相关。北极涛动(AO)指数对极端气温的影响最强,对冷指数影响最明显。气溶胶光学厚度与多数冷指数呈负相关,而与多数暖指数呈正相关。     

Water sources for typical desert vegetation in the Ebinur Lake basin

In arid and semi-arid environments, desert vegetation plays an important role in preventing soil erosion by wind and helps maintain the stability of desert and oasis ecosystems. Four types of typical desert vegetation, namely Populus euphratica, Haloxylon ammodendron, Nitraria sibirica, and Halostachs caspica, corresponding to different habitats (i.e., river bank, sand dune, desert, and salt marsh) were chosen as the model vegetation in this research. The δ²H and δ¹⁸O for rainwater, soil water, and plant water were applied to identify the water sources and quantify the proportions of different water sources used over the entire plant growth period (from March to October). The results showed that the precipitation δ²H and δ¹⁸O in the Ebinur Lake basin varied from -142.5‰ to -0.6‰ and from -20.16‰ to 1.20‰, respectively. The largest δ²H and δ¹⁸O values occurred in summer and the smallest in winter. The soil water δ²H and δ¹⁸O of the four habitats decreased gradually with increasing depth. The δ²H and δ¹⁸O values of water extracted from the stems of the four plants had similar variation trends, that is, the maximum was observed in spring and the minimum in summer. Among the four plants, H. caspica had the highest stable isotopic values in the stem water, followed by N. sibirica, H. ammodendron, and P. euphratica. The water sources and utilization ratios of desert vegetation varied across different growth stages. Throughout the growing period, H. ammodendron mainly used groundwater, whereas the water source proportions used by N. sibirica varied greatly throughout the growing season. In spring, plants mainly relied on surface soil water, with a contribution rate of 80%-94%. However, in summer, the proportion of deep soil water used was 31%-36%; and in autumn, the proportion of middle soil water used was 33%-36%. H. caspica mainly relied on topsoil water in spring and autumn, and the proportion of soil water in the middle layer slightly increased to 20%-36% in summer. P. euphratica mainly used intermediate soil water in spring with a utilization rate of 53%-54%. In summer, groundwater was the main source, with a utilization rate of 72%-88%, and only 2%-5% came from river water, whereas in autumn, the river water utilization rate rose to 11%-21%. The results indicated that there were significant differences in water use sources during the growing period for desert vegetation in arid areas. This research provides a theoretical basis for understanding water use mechanisms, water adaptation strategies, and vegetation restoration and management in arid areas.     

近30 a甘肃省河东地区极端气温指数时空变化特征及趋势预测

基于甘肃省河东地区61个气象站点1988—2017年逐日气温数据,利用Mann-Kendall检验,Sen’s斜率估计方法分析甘肃省河东地区极端气温指数的时空变化趋势,并探讨极端气温指数与其影响因素之间的关系,最后利用NAR神经网络结合Hurst指数对甘肃省河东地区极端气温指数变化进行预测分析。结果表明:(1)从时间上看,冷极值相对指数呈下降趋势,冷极值绝对指数、暖极值以及气温日较差、作物生长期呈上升趋势。(2)从空间上看,对冷极值变化反应最为敏感的是高寒湿润区,对暖极值变化反应最为敏感的是温带半湿润区和北亚热带湿润区,除北亚热带湿润区外各区域作物生长期的变化都达到了显著水平,而气温日较差仅在温带半湿润区达到了显著水平。(3)多数极端气温指数与经纬度、海拔之间有显著相关性,但受区域自然特点影响,经度与海拔对其影响实为一类。(4)亚洲区极涡强度、北半球极涡强度以及青藏高原指数B与极端气温指数变化有密切关系,而太阳黑子等只与个别指数之间存在显著的相关性。(5)预测出的极端气温指数冷极值相对指数仍呈现下降趋势,冷极值的绝对指数、暖极值以及气温日较差、作物生长期仍然呈现增加趋势,但大多数指数与...     

秦岭以南地区降水量变化及其灾害效应研究

近年来气候变化诱发的灾害效应损失严重。利用秦岭以南地区1951-2001年28个站逐月降水资料,计算了降水量的线性趋势值及降水距平变化,分析了降水量的时间和空间演变特征。受地形影响,秦岭南北与东西降水量变化差异较大,西部大于东部,南坡多于北坡,季节性降水过程差异也很明显;年平均最大降水量为1 254.6 mm,出现在镇巴,最少降水量为690.7 mm,出现在丹凤;50年来降水量变化呈减少趋势,平均递减率为56.5 mm/10 a。分析表明,降水突变是触发其它灾害的主要因素。由强降水及连阴雨诱发的干旱、洪涝及地质灾害效应损失严重,在降雨强度达200 mm/d以上的区域成为泥石流、滑坡灾害,水土流失的多发区,主要分布在秦岭以南多暴雨中心的米仓山、大巴山、佛坪、商南及洛南一带。降水诱发的灾害效应与人类活动也密切相关,这些研究为未来防灾减灾和环境治理提供了依据。     

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。     

Temporal and spatial changes of suspended sediment concentration and resuspension in the Yangtze River estuary

A detailed analysis of suspended sediment concentration (SSC) variations over a year period is presented using the data from 8 stations in the Yangtze River estuary and its adjacent waters, together with a discussion of the hydrodynamic regimes of the estuary. Spatially, the SSC from Xuliujing downwards to Hangzhou Bay increases almost constantly, and the suspended sediment in the inner estuary shows higher concentration in summer than in winter, while in the outer estuary it shows higher concentration in winter than in summer, and the magnitude is greater in the outer estuary than in the inner estuary, greater in the Hangzhou Bay than in the Yangtze River estuary. The sediments discharged by the Yangtze River into the sea are resuspended by marine dynamics included tidal currents and wind waves. Temporally, the SSC shows a pronounced neap-spring tidal cycle and seasonal variations. Furthermore, through the analysis of dynamic mechanism, it is concluded that wave and tidal current are two predominant factors of sediment resuspension and control the distribution and changes of SSC, in which tidal currents control neap-spring tidal cycles, and wind waves control seasonal variations. The ratio between river discharge and marine dynamics controls spatial distribution of SSC.     

长江口水域悬沙浓度时空变化与泥沙再悬浮

A detailed analysis of suspended sediment concentration (SSC) variations over a year period is presented using the data from 8 stations in the Yangtze River estuary and its adjacent waters, together with a discussion of the hydrodynamic regimes of the estuary. Spatially, the SSC from Xuliujing downwards to Hangzhou Bay increases almost constantly, and the suspended sediment in the inner estuary shows higher concentration in summer than in winter, while in the outer estuary it shows higher concentration in winter than in summer, and the magnitude is greater in the outer estuary than in the inner estuary, greater in the Hangzhou Bay than in the Yangtze River estuary. The sediments discharged by the Yangtze River into the sea are resuspended by marine dynamics included tidal currents and wind waves. Temporally, the SSC shows a pronounced neap-spring tidal cycle and seasonal variations. Furthermore, through the analysis of dynamic mechanism, it is concluded that wave and tidal current are two predominant factors of sediment resuspension and control the distribution and changes of SSC, in which tidal currents control neap-spring tidal cycles, and wind waves control seasonal variations. The ratio between river discharge and marine dynamics controls soatial distribution of SSC.