近50年来河西走廊平原区气候变化的区域特征及突变分析

近50年来,河西走廊平原区的气温在20世纪60~80年代偏低,90年代以后明显偏高,其中冬季升温显著,而降水在60年代偏少,70年代最多,80年代又偏少,90年代以后又偏多,2000年以来秋季降水增加显著。在全球变暖背景下,走廊平原区的气温突变明显,而降水突变不明显;区域气温突变比较一致,春、夏、秋季在90年代中后期发生升温突变,冬季在80年代中期发生升温突变,年平均气温在80年代中期和90年代中后期也发生升温突变;降水突变存在一定的区域差异,东、西部降水在60年代中后期发生突变,突变后降水量增多。     

近50年来祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征

利用1960～2009年的日平均气温资料,采用线性趋势、Morlet小波分析、Mann-Kendall法对祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征进行了分析。结果表明:各季节极端高温天气呈显著增多趋势,极端低温天气呈显著减少趋势;各季节极端气温天气的变化周期略有不同,春、夏、秋、冬季极端高温天气的主周期分别为8、14、16、16 a,极端低温天气的主周期分别为14、16、14、6 a;春、夏、秋、冬季极端高温天气分别在2002、1997、1994、1986年突变增多,极端低温天气分别在2002、1997、1987、1986年突变减少,秋、冬季极端气温天气对全球气候变暖的响应比春、夏季早。     

东北地区近百年降水时间序列变化规律的小波分析

利用1905~2005年东北地区哈尔滨、长春、沈阳和大连的降水时间序列资料,采用距平和Morlet小波分析方法,研究了东北地区降水变化的多时间尺度的周期性性变化规律,并对东北地区近期降水状况进行了预测。结果表明:近百年来东北地区年降水量呈现较显著下降趋势,整个东北地区降幅为-5.2mm/10a;长春为-12.7mm/10a;哈尔滨为-7.1mm/10a;大连为-2.7mm/10a;沈阳略为上升趋势为1.3mm/10a。东北地区的年降水量存在着区域性的多重时间尺度下的周期变化特征,2a~3a、5a~6a,10a和50a左右的长期振荡周期具有全域性;长春、哈尔滨年降水的主要控制周期是20a左右;5a~6a的短周期和50年的长周期变化也对年降水有较大影响。     

近50 a来祁连山及河西走廊极端气候的时空变化研究

 在全球变暖背景下,极端气候发生的频率增大,气象灾害造成的损失也随之增加。利用20个气象站1960-2009年的日平均气温和日降水量资料,运用线性趋势法、Spline空间插值法、Morlet小波分析法,对祁连山及河西走廊极端气候的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端高温天数呈显著增加趋势,年际变化率为0.79d/a,20世纪90年代中后期之后极端高温天气发生的频率较高;极端低温天数呈显著减少趋势,年际变化率为-0.54d/a, 80年代中后期以来极端低温天气发生的频率较低;极端降水天数也呈显著增加趋势,年际变化率为0.02d/a,70年代中后期之后极端降水天气发生的频率较高。极端气温和降水的年际变化幅度存在区域差异,南部山区比走廊平原对全球气候变暖的响应敏感。极端高温天数和极端低温天数在8a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;极端降水天数在6a、10a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;从22a的周期变化推测,2010年以后11a左右极端高温天数偏少,极端低温天数偏多,极端降水天数偏少。     

河西走廊近40 a气候生产潜力特征研究

 根据河西走廊20个气象台站1971—2006年4—9月温度和降水资料,采用Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,使用Mann-Kendall检验、EOF经验正交函数、敏感性分析等研究其时空变化特征。分析表明,河西走廊农业气候资源与地理分布显著相关,东南部明显优于西北部。气候变化显著趋暖,气候生产潜力减少趋势明显,减少中心向西偏移,严重限制了西部农业发展。气候生产潜力对温度响应东部比西部明显,特别是祁连山东段增暖增益显著;对降水响应西部比东部明显,尤其是西部及临近沙漠边缘地带干旱区增湿增益显著; 暖湿效应使气候生产潜力普遍增加。在农业集中区降水对气候生产潜力影响比温度显著,从根本上看降水是研究区域农业增产的首要因素。     

河西走廊的水资源问题与节水对策

建立节水型社会是我国的一项基本政策, 也是解决河西走廊水资源问题的战略选择。文章通过对河西走廊水资源开发、利用中存在的主要问题及其原因的分析, 从强化政府的水资源调控功能, 实行水资源的统一管理; 深化水资源产权制度改革, 努力探索水资源市场化管理的运行机制; 建立农民用水者协会, 探索和完善用水户"参与式管理"模式; 不断加大农业产业结构调整力度, 发展高效、节水、特色农业; 发展高新节水技术, 加强节水水利工程建设, 进一步提高水资源利用率; 控制污水排放, 防止水质污染等方面提出了解决河西走廊水资源问题的对策措施。     

河西走廊最近一次强沙尘暴的调查分析

1996年5月29~31日在甘肃河西走廊又出现了一次强沙尘暴天气。从这次强沙尘暴和1993年"5·5"强沙尘暴的比较分析可知,春季在河西走廊周围易形成以沙漠为中心的高温低压区,与西西伯利亚向东南方向移动的高压冷气流形成明显的气压梯度,这就是大风的动力源。大风前期,在气温、压温比等方面有明显的预兆,由此可进行强沙尘暴的预测预报。     

河西走廊绿洲面积动态及其驱动因素

绿洲是干旱区脆弱生态体系中由人类活动与自然因素综合作用形成的、能够为人类生存与发展提供物源基础和生态服务功能的重要地理单元,其动态变化能够反映区域内生态、经济以及社会的演替方向。以第四次和第五次全国荒漠化和沙化监测数据为基础,结合同期气象与人类活动数据,应用转移矩阵与灰色关联度分析法,分析了河西走廊绿洲土地利用类型的转移规律和环境因素对绿洲动态变化的影响程度。结果表明:(1)研究时段内,河西走廊绿洲内部土地利用类型动态转移明显,相互间转化剧烈的地类包括耕地、居民工矿交通用地、有林地、灌木林地和草地;(2)河西走廊5个地级行政区绿洲面积均呈增加趋势,增加幅度最大的为嘉峪关市(51.97%),最小的为武威市(3.68%);(3)驱动河西走廊5个地级行政区绿洲面积动态变化的主导因子与农耕产业关系密切,预示河西走廊水资源利用与农业生产效率仍需提高。     

河西走廊实际水资源及其确定的适宜绿洲和耕地面积

根据河西走廊现有水资源研究工作中被认为比较接近实际的资料,详细地计算了各县市境内河流的实有年径流量以及它们现有绿洲的年灌溉水层厚度和年实际水资源。还根据年实际水资源以及绿洲和耕地的需水量指标,确定了基本能保持各县市自然生态平衡的适宜绿洲和耕地的面积。     

河西走廊绿洲生态前景和承载能力的分析与对策

本文采用灰色计量模型原理与方法，对2010年河西走廊绿洲生态前景和承载能力做了系统分析，并根据分析结果对此区域绿洲生态的保护和建设提出了相应的对策。     

河西走廊水资源利用现状与节水灌溉工程分析

用节水灌溉方式替代落后的大水漫灌方式是降低成本增加效益和解决当地水资源供需矛盾的关键所在。作者依据河西走廊2000年调查资料, 对灌区水资源利用现状进行了分析, 并结合2005年节水灌溉发展规划, 对项目实施后的水资源与农作物产量、经济和区域可持续发展进行了分析和研究。     

绿洲农区土壤生产潜力初步研究——以河西走廊临泽样区为例

根据"中国土壤系统分类中基层分类研究"的要求,以河西走廊临泽样区为例,在前人研究资料的基础上,对河西走廊临泽样区耕地以土系为单元,进行了土壤生产潜力综合评价和初步研究,并得出结果:高潜力地,包括兰家堡系、倪家下营系,面积为8 936.582 hm²,占样区土地总面积的27.33%;低潜力地,包括东三村系、盘石营系、化音系、曹家庄系和五三村系,面积为2 483.251 hm²,占样区土地总面积的6.21%。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

河西走廊水资源与生态环境关系分析

河西走廊受地质构造、气候等条件影响,区内水资源形成与演化有特殊规律性,河流出山口进入走廊平原,地表水与地下水相互多次重复转化,流域水资源系统与生态环境存在着密切的关系。自20世纪50年代以来。由于大规模的水土开发和水利工程建设,导致区内水资源空间格局发生重大变化,由此引发了许多生态环境问题。重点分析研究了河西走廊河流—含水层系统的特征,探讨了水与生态环境的关系。在此基础上,提出了水资源合理开发利用和生态环境保护的对策与措施。     

河西走廊沙产业效益评价初探

选择甘肃河西走廊为研究区域,回顾了河西走廊发展沙产业的历程和采取的对策,探讨了沙产业效益评价的理论基础(包括评价指标体系建立的原则、评价步骤、评价方法以及指标体系的选择),进而对沙产业实施后的生态效益、经济效益、社会效益的评价进行了尝试研究,并将沙产业生态效益评价分为土地资源评价、荒漠化状况评价、植被资源评价、生态系统评价、气象与气候因子评价、地形地貌评价6类。并以有年金龙有限责任公司和甘肃三鑫农林科技有限公司为例,分析了河西走廊及相关企业发展沙产业后取得的效益。还提出沙产业效益评价应同沙产业理论和实践一同作为今后研究的重点。     

近60 a河西走廊极端气温的变化特征分析

选取河西走廊具有代表性的11个气象站1953年1月～2013年2月逐月极端最高、最低气温观测资料,运用趋势拟合、小波分析和Mann-Kendall方法,对近60 a来河西走廊年、季极端气温进行了趋势拟合,分析了年和季节的变化规律,并对其时间序列进行了小波及突变分析。结果表明：近60 a来、季极端最高和最低气温都是增高的。极端最低气温的增温幅度明显高于极端最高气温,且秋、冬季极端最高、最低气温增温最强。年极端最高气温演变呈现为二次曲线;年极端最低气温线性递增趋势显著0.337 ℃·（10 a）^-1。年、季极端最高、最低气温空间分布存在差异,夏季最炎热的地区分布在安敦盆地和民勤等与沙漠接壤的地域,偏暖时段更容易出现极端最高气温的极值,冬季最寒冷的地区位于马鬃山区。年极端最高气温存在着5 a左右的主周期性变化,50～60 a超长周期尺度较为明显;夏季极端最高气温的周期变化与年极端最高气温的周期变化有相似之处。年极端最低气温的变化表现为3 a、6～8 a、10～12 a周期和50～60 a超长周期尺度;冬季还存在40 a超长周期尺度。年极端最高气温暖突变出现在1996年,夏季极端最高气温暖突变出现在2006年;年极端最低气温暖突变出现在1993年;冬季极端最低气温暖突变出现在1977年。     

干旱区水资源对城市化约束强度的时空变化分析

水资源对城市化的约束力已经成为干旱缺水地区决定城市化发展速度, 进而决定城市化和社会经济发展规模的重要外营力之一, 科学度量并探讨其时空变化, 对水资源可持续利用与城市化正常推进具有重要意义。以定性与定量分析相结合的方法建立了水资源对城市化 约束强度的综合测度指标体系, 采用熵技术支持下的层次分析法构建出水资源对城市化约束强度的综合测度模型, 并对1985-2005 年河西走廊水资源对城市化约束强度的时空变化进行了分析。结果表明, 河西走廊水资源对城市化的约束强度在空间上总体表现为自东向西逐渐减小, 在时间上表现为由较强约束类型变为强约束类型, 总体呈不断增加态势, 但近年来略有缓解。虽然河西走廊水资源开发利用潜力综合指数与城市化系统综合发展指数都较低, 面临缺水和发展的双重矛盾, 但目前河西走廊大部分地区水资源对城市化的约束强度仍属于较强或强约束类型, 仍然能够通过合理调控实现可持续发展。     

近50 年来祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化研究

利用1960~2009年的日降水量资料,选用13项极端降水指数,采用线性趋势、10年趋势滑动、Mann-kendall等方法,对祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端降水日数呈增多趋势,极端降水强度呈减小趋势,极端降水总量呈增加趋势,连续干旱日数、连续湿润日数呈减少趋势,一日最大降水量、五日最大降水量呈增大趋势;极端降水变化存在一定区域差异,走廊平原中西部的降水明显增加,降水变率在减小,走廊平原中部极端降水的日数在增多,降水极值在增大,走廊平原祁连山东部的降水在增加,降水极值在增大,但连续极端降水的总量在减少,祁连山中部的降水在明显增加,降水的极端性在明显增大,对气候变暖的响应最敏感;不同极端降水指数分别在20世纪60年代中期、70年代中期、80年代初期、80年代中后期、90年代中期发生了突变,这些突变点与东亚季风、南亚季风、西风环流等大尺度环流系统强弱变化的时间点是一致的。     

清代河西走廊的水利制度和技术

清代河西走廊年降水量平均约200 mm,靠天然降水不能满足农业生产,农业灌溉主要依靠石羊河、黑河和疏勒河三大内陆河。为了高效利用水资源,实行了一些较为合理的水利制度,如四级负责制、农闲时的修渠制、浇地时的红牌制、计粮均水制、计亩均水制、计工均水制、奖罚严明制和流域统一管理制,并总结出了一些先进的水利技术。如引水时凿洞通水,飞槽渡水,偃水上流;行水时衬砌防渗,植树固沙;灌溉时串灌、漫灌、块灌、畦灌、沟灌综合运用,灌溉不足时相地移坵;验苗察土晴晒泡水法;保护水源涵养森林等。总结历史的经验和教训,今天河西走廊应实行全流域管理制,在不适宜水利开发的地区,坚决实行退耕还林或退耕还草,争取建立一个“资源节约型,环境友好型”的河西社会。