Scenarios of Future Climate Change: Effects on Frost Occurrence and Severity in the Maritime Uplands of Northern England

Changes in annual frost frequency and annual frost accumulation associated with a variety of temperature change scenarios are mapped for northern England. Estimates of future changes are obtained through application of analytical theory to convert predictions of mean daily minimum temperatures and their inter-diurnal variability to accumulated frost degrees and frost frequency. The baseline climate is provided by regression analysis of surface data involving up to ten terrain variables. Future scenarios include warm and cold analogues, maritime and continental airflow scenarios, arbitrary warming and two general circulation model (GCM) simulations: UKHI (United Kingdom Meteorological Office High Resolution GCM Equilibrium Experiment) and GISS (Goddard Institute for Space Studies). Considerable contrasts emerge between scenarios, with substantial reductions in frost frequency and accumulation in the two GCM 2 *CO₂ simulations. This is to be expected in a maritime area where small changes in temperature have a large influence on parameters involving threshold temperatures. Increases in frost occur under the continental airflow scenario. Changes in frost do not necessarily complement those in accumulated warmth, and therefore indices combining possible changes in warmth and frost are helpful.     

Coastal Precipitation Regimes in Kenya

Kenya is under the influence of the seasonal reversal of the Indian ocean monsoons. However, its coastal belt, up to about 50 km inland, exhibits original climatic features. Hierarchical clustering of mean monthly rainfall for a large number of stations, particularly in the south-eastern region, strongly differentiate a maritime climate characterised by enhanced and delayed "long rains" and no dry season in the northern summer. Most of these rains fall at night or in the morning. Using daily rainfall data and twice-daily surface and upper-air wind observations, monsoon-breeze interactions and their role on April–August coastal precipitation are assessed. Rain spells common to the whole Kenya coast are associated to a slight weakening of the sea breeze, a strong easterly or south-easterly wind anomaly over most of Kenya at around 850–700 hPa, and sea surface temperatures greater than air temperatures.     

四川紫色土丘陵区农林系统的水土保持作用

以中科院盐亭紫色土农业生态试验站的历年有关资料为基础 ,研究结果表明 :林地侵蚀模数较草地的高出约 30 % ,径流模数则减少 4 5 % ;林区耕地的侵蚀模数和径流模数较草地耕地的分别减少约 70 %和 2 5 % ,表明农林复合生态系统 (AAS)对耕地有较明显的水土保持作用。农林复合生态系统其年均径流量为非农林复合系统 (NAAS)的 1 2 ,洪峰模数相对后者削减约 4 0 % ,表明该系统对削减流域径流及其洪峰和防洪有明显作用。     

人类干扰对土壤侵蚀及土壤质量的影响——以苏南宜兴低山丘陵区为例

以苏南低山丘陵区茶园土壤侵蚀与土壤质量改变为研究对象，并取自然状态的杂木林为参照，用^137Cs法估算土壤侵蚀速率；以土壤粗化度、土壤有机质含量及土壤含水量描述土壤质量；在绝对数值的基础上，用变化量探讨研究对象的变化方向与幅度。对比耕作土与非耕作土的土壤侵蚀与土壤质量改变及将它们结合起来研究表明，人类活动有可能加剧土壤侵蚀，加快土壤质地粗化；合理的农业措施虽可减缓土壤质量下降，但防治侵蚀方可治本。     

粤北石漠化地区坡地土壤侵蚀模拟试验研究

在粤北山区裸地、草坡地和耕地等3种石漠化土地的坡面上,采用0.3 mm·min-1、0.48 mm·min-1、0.72 mm·min-1、1.08 mm·min-1 4种降雨强度进行了36场人工降雨模拟试验。结果表明,坡面上3种类型石漠化土地的土壤侵蚀特征、强度各不相同。在同一地类上,土壤侵蚀量随降雨过程的进行呈现出波动下降的趋势,且随雨强的增大,土壤侵蚀量亦增大;土壤侵蚀量与雨强之间均呈现极显著的线性相关关系。在任一雨强条件下,都是裸地的土壤侵蚀量最大,耕地次之,草坡地最小。地表覆被对降雨侵蚀产沙过程有重要的抑制作用,大雨强条件下抑制作用尤为突出;而水平沟耕作方式能减少小雨强条件下的土壤侵蚀量,但随着雨强的增大,其影响也随之降低。     

GIS支持下的山东省土壤侵蚀空间特征分析

利用遥感（RS）技术提取土壤侵蚀信息，在地理信息系统（GIS）支持下，借助数据库管理系统（DBMS），建立空间数据库和属性数据库；以县级行政区域为综合分析单元，计算土壤侵蚀强度综合评价指数并进行分级处理，对山东省土壤侵蚀空间特征进行分析。     

河北坝上土地利用方式对农田土壤风蚀的影响

采用集沙仪、风速廓线仪和土壤紧实度仪对河北坝上地区多种土地利用方式的风蚀因子和输沙量进行观测。结果表明：土壤含水率与输沙量相关性最大,是影响风蚀量的关键性因子。回归拟合显示,风蚀因子与输沙量均符合三次函数方程。在各土地利用方式中,退耕地的地表粗糙度、土壤含水率和土壤硬度最大,其次为东西向莜麦留茬地、小麦留茬地、南北向莜麦留茬地,再次为油菜留茬地和弃耕地,最小为翻耕地。输沙量退耕地最小,其次为东西向莜麦留茬地、南北向莜麦留茬地、小麦留茬地,再次为油菜留茬地和弃耕地,最大为翻耕地;输沙量垂向分布随集沙高度增加呈幂函数减少。因此,适宜增加退耕地和留茬地的分布面积,减少翻耕地面积和垄向沿盛行风向分布的地块有利于降低农田土壤风蚀程度。     

黄土丘陵小流域土地利用格局对径流与土壤养分流失的影响--土壤侵蚀控制的意义

Serious soil erosion is one of the major issues threatening sustainable land use in semiarid areas, especially in the Loess Plateau of China. Understanding the effects of land use on soil and water loss is important for sustainable land use strategy. Two sub-catchments: catchment A (CA) and catchment B (CB) with distinct land uses were selected to measure soil moisture, runoff and soil nutrient loss in Da Nangou catchment of the Loess Plateau of China. The effects of land use patterns on runoff and nutrient losses were analyzed based on soil moisture pattern by kriging and soil nutrients using multiple regression model. The results indicated that there were significant differences in runoff yield and soil nutrient losses between the two sub-catchments. With similar land uses, the CA produced an average sediment yield of 49 kg ha-1 and 22.27 kg ha-1 during two storm events.Meanwhile, there was almost no runoff in the CB with dissimilar land uses during the same events.Buffer zones should be established to re-absorb runoff and to trap sediments in catchment with similar land use structure such as the CA. Moreover, land use management strategy aiming to increase the infiltration threshold of hydrological response units could decrease the frequency of runoff occurrence on a slope and catchment scale.     

The effects of land use on runoff and soil nutrient losses in a gully catchment of the hilly areas: implications for erosion control

Serious soil erosion is one of the major issues threatening sustainable land use in semiarid areas, especially in the Loess Plateau of China. Understanding the effects of land use on soil and water loss is important for sustainable land use strategy. Two sub-catchments: catchment A (CA) and catchment B (CB) with distinct land uses were selected to measure soil moisture, runoff and soil nutrient loss in Da Nangou catchment of the Loess Plateau of China. The effects of land use patterns on runoff and nutrient losses were analyzed based on soil moisture pattern by kriging and soil nutrients using multiple regression model. The results indicated that there were significant differences in runoff yield and soil nutrient losses between the two sub-catchments. With similar land uses, the CA produced an average sediment yield of 49 kg ha-1 and 22.27 kg ha-1 during two storm events. Meanwhile, there was almost no runoff in the CB with dissimilar land uses during the same events. Buffer zones should be established to re-absorb runoff and to trap sediments in catchment with similar land use structure such as the CA. Moreover, land use management strategy aiming to increase the infiltration threshold of hydrological response units could decrease the frequency of runoff occurrence on a slope and catchment scale.     

基于RUSLE模型的土壤侵蚀时空分异特征分析——以辽宁省朝阳市为例

以数字高程模型(DEM)、降雨量、土壤、遥感影像等为基础数据,运用GIS与遥感技术,结合RUSLE模型研究辽宁省朝阳市2001~2010 年的土壤侵蚀时空分异特征。研究结果如下:① 2001~2010 年土壤侵蚀模数总体呈下降趋势,其中2009 年的平均土壤侵蚀模数为254.02 t·hm^-2·a^-1,为10 a 间最低值;② 微度土壤侵蚀面积总体呈上升趋势,但以上2 个指标在2010 年均出现了不同程度的反弹;③ 朝阳县是土壤侵蚀最严重的地区,土壤侵蚀模数的平均值最高,为747.33 t·hm^-2·a^-1,中度以上土壤侵蚀面积分别为29.2%、32.67%、34.57%、31.41%。     

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型（坡长、坡形、坡度）和植被组合进行野外土壤采样,利用¹³⁷Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现：① 坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,“直-凹”组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到“汇”的作用;但“凹-直/凸”组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到“源”的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、“直-凸”和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。② 坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合（自坡顶至坡脚）为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定“汇”的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面（无水土保持措施）具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的“源”区。     

长江上游侵蚀、滑坡和泥石流典型区土体特性及微形态学研究

长江上游地区的侵蚀、滑坡和泥石流发生普遍而严重。选择典型区对侵蚀、滑坡和泥石流土体的微形态及与之紧密相关的土性进行比较研究,有重要意义。在贡嘎山东坡、川中丘陵盐亭、三峡库区云阳、云南东川蒋家沟分别采集代表性侵蚀、滑坡和泥石流土体剖面进行了研究。主要取得下述研究结果：(1)不同侵蚀强度的研究区土体特性有所不同,但共同特征是发育浅、颗粒粗、易分散等,有利于侵蚀形成;也相应形成一些侵蚀土体的微形态特征,如粗骨颗粒聚积状微形态、细土物质微区淋蚀现象、埋藏土层微形态特征等。(2)在滑坡土体,发现一些有利于滑坡形成的土体特性和微形态特征,如骨骼颗粒细化和蚀圆化、吸水性强的指纹状微结构等。在滑塌面上形成特殊的土体微形态,如拉张微裂隙、强光性定向粘粒集合体、玻璃质形成物、铁锰分离物等。(3)泥石流土体土性特殊,并形成了一些特殊的土体微形态特征,如湖泥状基质、骨骼颗粒泥质包裹体、错断微裂隙等。结果表明：在不同的环境条件下,三类土体的土性和土体微形态也有异同。对侵蚀、滑坡和泥石流的形成机制、活动性等都有一定的诊断意义。     

基于优化GeoCA模型的土壤侵蚀时空变化模拟——以福建省长汀县为例

土壤侵蚀动态监测是侵蚀研究体系中的重要内容, 目前研究主要集中在强度评价以及趋势预测两方面, 其中, 地理元胞自动机(Geo-Cellular Automata, GeoCA)是最常用的土壤侵蚀趋势模拟模型, 但是现有研究主要基于邻域计算规则, 强度模型的数学意义, 而忽视了元胞自身发生变化的可能性, 不能完全体现土壤侵蚀演变的复杂性, 这些问题不仅降低了模拟的精度, 而且使得趋势预测与侵蚀评价两者间的融合性降低, 不利于完整的研究体系形成。本研究认为土壤侵蚀时空变化趋势是其自身侵蚀状态、自然条件以及邻域转换规则共同作用决定, 从而设计元胞侵蚀强度指数算法、元胞侵蚀强度函数以及元胞邻域转换函数, 对传统GeoCA进行了优化, 并在GIS与遥感技术支撑下, 以福建省长汀县为研究区, 设计了上述算法的整合模型, 对福建省长汀县30 年来土壤侵蚀时空演替过程进行了测算与分析。研究结果显示: 长汀县土壤侵蚀最严重的地区主要分布在以河田镇为中心的汀中地区, 20 世纪90 年代以来, 土壤侵蚀治理工作成效显著, 改善趋势明显加快, 至2000 年以后有所放缓。预计至2020 年, 土壤侵蚀区的比重将从1990 年的约40%下降至约20%。通过比较, 整合算法的精度达到72.7%, 高于单纯的侵蚀强度评价算法以及传统GeoCA模型, 证明优化GeoCA不仅是进行土壤侵蚀时空演变模拟研究的有效手段, 更为土壤侵蚀这一复杂地理系统的元胞表述规则研究进一步深入提供了思路。     

疏勒河径流量与绿洲面积、农业产值及生态效益的关系

基于1954-2010 年疏勒河干流出山径流量、2000-2010年流域内灌区水资源供应量、灌区农作物种植类型、农作物及林草地面积等资料,通过建立系统动力学模型,探讨了气候变化背景下疏勒河径流量对绿洲的影响。结果表明:绿洲受径流量变化影响显著,若出山径流量按1954-2010 年变化趋势增加,绿洲面积、农业产值、生态效益将有不同程度增加; 若出山径流量减小,绿洲面积、农业产值、生态效益亦相应减小。2020年出山径流量较2010年分别减少5%、10%、15%时,绿洲面积和农业产值相应减小4.5%、8.9%、13.4%。在径流量不变情况下,若普及常规节水,林、草地面积均增加16%以上; 若普及高效节水,林、草地面积均扩大54.7%; 若提高渠系利用率到0.70,林草地面积扩大5%以上,总产值增加5.4%; 若提高渠系利用率到0.75,林草地面积增加12%以上,总产值增加12.2%。     

云南金沙江流域水土流失直接经济损失测算方法与区域特征分析

应用环境经济评价理论与方法,定量地测算了云南金沙江流域水土流失(包括坡面侵蚀和重力侵蚀2个方 面)的直接经济损失,包括养分流失损失、水分流失损失和泥沙流失损失3项内容,并分析了水土流失直接经济损失 的区域特征,为该流域水土流失防治提供了基础依据。     

大柴旦盐湖采卤区地层剖面盐渍土基本类型及其抗剪强度试验研究

选取柴达木盆地大柴旦盐湖采卤区作为试验区,对区内地层剖面盐渍土的基本类型进行划分,即通过测定Na+、Mg2+、Cl-等易溶盐离子的方法,得出区内采卤区地层剖面盐渍土的主要类型是以亚氯盐渍土为主。在此基础上,对盐渍土进行扰动试样的室内直剪试验研究,以获取抗剪强度指标粘聚力c值与内摩擦角φ值。试验结果表明,该区盐渍土的含盐量由地表开始向下呈逐渐降低趋势,即由地表的6.89%降到地下4.5 m处的1.11%。粘聚力c值主要受试样含水量大小的影响,表现出随着含水量的增加,粘聚力c值呈降低现象,即当含水量由19.8%上升至23.3%时,粘聚力c值由35.4 k Pa下降至24.9 k Pa,下降率约为29.7%;而当含水量由23.3%下降至17.4%时,粘聚力c值则由24.9 k Pa上升至34.1 k Pa,上升率约为36.9%。内摩擦角φ值则受试样粒径影响相对较为明显,随着试样中粘粒含量的增多,粗粒含量相对减少,内摩擦角呈逐渐增大的趋势,即由24.1°上升至33.3°,增加率约为37.3%。随着试样中含盐量的增加,粘聚力c值和内摩擦角φ值均呈线性增加趋势。该研究成果将有助于进一步探讨含水量、颗粒大小以及含盐量对盐渍土试样抗剪强度变化的影响,且对区内盐田及其相应的基础设施建设有一定的理论指导意义。