1960—2017年河西地区降水时空变化特征

利用1960—2017年日降水量资料,采用线性倾向趋势分析、滑动分析和泰森多边形法等,对河西地区多年降水时空变化特征及不同量级降水日数及降水强度的变化趋势进行了研究.结果表明:河西地区年均降水量为99.0 mm,呈现明显的逐年上升趋势,平均倾向率为8.72 mm?(10a)-1,月降水量为单峰分布,5—10月夏秋汛期降...     

2000-2005年青藏高原积雪时空变化分析

利用MODIS卫星反演的积雪资料以及同期气象资料,分析了2000-2005年青藏高原积雪分布特征、年际变化及其与同期气温和降水的关系,结果表明:青藏高原积雪分布极不均匀,四周山区多雪,腹地少雪;高原积雪期主要集中在10月到翌年5月;2000-2005年高原积雪年际变化差异较大,积雪面积总体上呈现冬春季减少、夏秋季增加的趋势;气温和降水是影响高原积雪变化的基本因子.冬季,高原积雪面积变化对降水更为敏感;春季,气温是影响高原积雪面积变化更主要的因素.     

1961-2017年青海高原降雪时空变化分析研究

基于1961-2018年青海高原47个台站观测资料,分析了青海高原降雪量、降雪日数的时空演变特征,结果表明：青海高原地区降雪量呈明显的减少趋势,每10年减少3.7 mm,其中1981-1989年、1990-1999年为降雪量偏多期,2000年以来为降雪量偏少期;近57年来青海高原降雪平均日数为11～43 d,青海高原降雪日数及各量级降雪日数总体均无明显趋势性变化,但存在阶段性变化;青海高原降雪量及降雪日数除常年干旱区柴达木盆地均为低值区外,其余地区高海拔地区多于低海拔地区,南部多于北部;青海高原月平均降雪量呈“U”型分布,而月平均降雪日数呈单峰型分布,降雪日数在冬季中末期偏多,春季偏少,其中小雪以上量级降雪日数易发生在秋末冬初,冬末向春季转换的时段内;近57年来青海高原降雪量在2002年前后存在明显的突变现象,其中青南牧区、青海湖地区及东部农业区年降雪量分别在2001年,1996年以及1996年前后存在明显突变现象,柴达木盆地降雪量无明显突变现象;而青海高原降雪日数在2000年前后存在明显突变现象,其中青南牧区1980年、2001年前后存在明显的突变现象,其余3个地区降雪日数无明显突变现象。     

黄河流域宁夏段产水量时空变化分析

基于InVEST模型分析2000年、2010年、2020年的降水、参考蒸散发、土地覆盖状况等变化特征,空间可视化研究产水量时空分布特征及影响因素。结果表明,2000—2020年,宁夏降水量呈年际波动、总体上升,南高北低的特征;潜在蒸散发为南低北高,年际变化不大;耕地面积有所增加,不透水面显著增加,主要贡献来自草地和裸地。研究区产水量变化较为显著,从2000年的7.48亿m3到2020年增加至12.14亿m3,清水河流域以南贡献了全区超过80%的产水量,气候条件变化是影响产水量变化的主要驱动力。空间可视化结果可直接反应产水量的空间差异,在水资源开发保护、高效利用等方面有重要应用意义。     

树轮记录的黄河源区1505~2013年5~9月相对湿度变化

根据采集自青海省玛沁县雪山乡的祁连圆柏建立树轮宽度年表。通过相关分析发现,树轮宽度标准化年表（STD）与黄河源区内4个气象站平均5~9月相对湿度存在显著的正相关关系,相关系数达到0.60（建模期为1969~2013年）。利用标准化年表重建了黄河源区过去509年的5~9月平均相对湿度变化序列,重建方程方差解释量达36.0%,且方程稳定可靠。重建序列在过去509年先后经历了6个湿润阶段和8个干旱阶段：湿润阶段为1655~1697年、1746~1793年、1795~1816年、1898~1916年、1933~1957年和1962~1992年;干旱阶段为1530~1541年、1544~1586年、1590~1634年、1728~1745年、1817~1836年、1856~1886年、1917~1932年和1993~2004年。利用多窗谱分析（MTM）表明,重建序列具有85~256a、3.0~3.6a和2.0~2.8a左右的显著周期变化。通过对比发现,此次重建序列与黄河源区附近及青藏高原东北部其他一些能反映干湿状况的树轮重建序列在低频上具有较好的一致性。

     

近三年徐州市土壤墒情时空变化分析

利用徐州市2008～2010年10个站点的土壤墒情观测资料,对该区域土壤墒情的时空变化规律进行了分析,发现徐州市土壤含水量西部和南部相对较高,东部和北部较低,土壤墒情受降水量和土壤质地影响较大,降水偏少是造成2010年徐州土壤墒情较差的主要原因。     

渭河流域1980-2000年LUCC时空变化特征及其驱动力分析

自然资源综合调查作为中国地质调查局2021年的新拓展业务,旨在服务国土空间规划、用途管制及生态保护修复。

本文基于流域2000年、2010年和2020年土地利用/覆被变化监测数据,利用ArcGIS软件对流域的土地利用类型和生态空间用地时空变化特征进行分析。

结果表明：（1）2000—2010年流域耕地转换为草地、林地以及建设用地的面积分别为804.4 km²、350.3 km²、327.6 km²,而草地、林地以及建设用地转换为耕地的面积分别为94.3 km²、10.4 km²、1.2 km²;（2）2010—2020年流域耕地转换为草地、林地以及建设用地的面积分别为16646.8 km²、3024.5 km²、2547.9 km²,而草地、林地以及建设用地转换为耕地的面积分别为16867.7 km²、3103.6km²、2528.82 km²;（3）2000—2020年流域生态空间用地面积转换达48165 km²,其中生态用地→半生态用地面积为20172 km²,半生态用地→生态用地面积为20897 km²,弱生态用地→半生态用地面积为2519 km²,半生态用地→弱生态用地面积为2754 km²,反映流域生态空间用地转换趋于平衡和生态系统服务质量稳中趋增。

以上成果对于促进渭河流域自然资源综合区划和国土空间“三区三线”优化具有重要意义。

     

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。     

1901~2020年中国西北地区干湿变化的时空特征

西北地区是我国西部大开发的主战场和重要的生态安全屏障,研究西北地区在全球变化背景下的干湿演化规律对我国高质量发展具有重要意义。本研究选取0.5°空间分辨率的逐月标准化降水蒸散指数(SPEI)格点数据集,利用Mann-Kendall趋势检验、EOF经验正交函数分解以及小波分析等方法,探索西北地区1901~2020年月尺度、年尺度、4年尺度的干湿变化时空演化特征。研究结果表明,西北地区SPEI值总体上呈逐渐下降的趋势。空间变化上,西北地区干湿变化情况存在明显的空间分异,研究区西南和西北部分表现为湿润趋势,而在中部和东部则表现为干旱趋势,这种反相变化特征在长时间尺度干旱上表现更加明显。时空模态的分解表明,西北地区月尺度干湿演化具有空间一致性,而在较长时间尺度上,区域干湿演化跷跷板模式占据主导地位,且这种空间差异模式在1990年代末期明显增强。在时间变化上,西北地区干旱具有较显著的2~8年短时间尺度的周期性变化规律,同时具有明显且连续的约11年和约22年长时间尺度的周期性变化特征。基于本分析结果,可以推断西北地区干湿变化时空演化特征可能受太阳活动和厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)等因素的影响。研究结果还表明,SPEI指数在中国西北地区干旱分析研究中具有较好的适用性,研究结果可为该地区预防干旱事件和适应气候变化工作提供参考。

     

渭河流域1980~2010年土地利用变化的时空异质性研究

土地利用变化是地球关键带地表过程演变的重要表征。本研究基于渭河流域1980年、1995年和2010年3期土地利用数据、地形数据及河流汇演关系将研究区划分为渭河上游段、泾河段、北洛河段和渭河中下游段4个空间区域,综合利用土地利用动态度、类型动态趋势和土地利用转移矩阵的方法,定量分析了该流域的土地利用变化时空异质特征,并结合地形分布分析了其变化规律。结果表明：渭河上游段地形以丘陵为主,中下游段以山地和平原为主,而泾河段和北洛河段均以丘陵和平原为主。各空间区域土地利用类型均以耕地、草地和林地为主,土地利用转移也主要发生于这3种类型之间。1980~2010年间,渭河流域的耕地面积整体呈减小趋势,草地和林地面积整体上呈增长趋势,而建设用地面积持续增长。其中,耕地面积减少以渭河中下游段最为明显,减少498km²,草地面积在渭河上游段与北洛河段减少,而在中下游段和泾河段有所增长,林地面积在4个区域中均呈增长趋势。在研究时段内,地形分区影响着土地利用类型的转化特征：山地区以耕地向林地和草地的转化为主;丘陵区以草地和耕地向林地的转化为主;平原区则主要以耕地向林地、草地和建设用地三者的转化为主,其中建设用地为主要转入类型。

     

1959-2017年天山乌鲁木齐河源1号冰川流域径流及其组分变化

冰川是气候变化的指示器,气候变化对冰川及其径流的影响研究是目前国内外关注的热点和前沿领域之一,目前的研究以模拟为主,实测资料十分有限且不确定性很大。以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称“1号冰川”）流域为例,基于中国科学院天山冰川观测试验站1959-2017年观测数据,研究了中国西部典型小型冰川流域径流及其组分长期变化以及对气候变化的响应,为冰川径流长期变化过程的认识提供重要参考。结果表明,1号冰川流域径流主要由冰川径流和非冰川区降水径流组成,分别占70%和30%。其中冰川径流又可分为冰川区降水径流和冰川融水径流,分别占44%和26%。59年间,冰川径流整体呈上升趋势,在1992年之后出现了一个阶梯式的上升,与气温升高和降水的增加有关,1997-2007年达到高峰,2008年以后出现波动下降趋势,其原因除了与该时段的降水有所减少有关之外,冰川面积减小的影响也不可忽视。另外,还利用实测径流和冰川物质平衡值,通过水量平衡模型,检验了模型使用的冰川区和非冰川区径流系数。     

塔里木河流域水文气象要素时空变化特征及其影响因素分析

本文首先应用非参数Mann—Kendall检验法和线性趋势统计检验法对塔里木河流域各水文气象要素的时间序列变化趋势进行显著性检验。根据Mann-Kendall计算的倾斜度值分析了该流域水文气象要素的空间变化趋势,进而探讨了研究区水文气象要素的时空分布特征。然后采用非参数Z统计量检验法分析其时空变化特点,特别是对降雨、径流、日照时数和平均气温变化趋势的对比分析。判识了影响塔里木河流域水文气象要素时空变化规律的主导因素。研究结果表明：流域内降水、平均气温呈较为明显的上升趋势,径流量则表现出明显的减少趋势,说明人类活动的影响在部分水文气象要素的变化趋势中可能占据了主导地位。     

新安江流域2000—2021年NDVI时空变化特征及其影响因素分析

新安江流域是长三角地区重要的生态屏障,对该流域的植被覆盖情况进行监测并掌握其动态变化特征,对该区生态环境保护具有重要意义。以新安江流域为研究区,利用2000—2021年MOD13Q1数据,针对归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征及其变化的持续性,使用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和Hurst指数等方法进行分析,探讨了NDVI的变化趋势与岩性建造、土地利用类型之间的关系。结果表明:二十多年以来,新安江流域的年平均NDVI为0.5~0.9,总体呈波动上升趋势,最大值出现在每年7—9月,最小值出现在每年1—3月,呈现     

祁连山地区大气水循环研究(Ⅰ):空中水汽输送年际变化分析

通过与探空站资料比较,在分析NCEP I、NCEP II和ECMWF再分析资料整层相对湿度变化趋势和显著性水平的基础上,应用NCEP I再分析资料和1960-2010年气象台站观测资料,研究了祁连山地区过去51 a来空中水汽输送变化特征,分析了水汽输送发生变化的原因,并探讨了该地区夏季降水与东亚季风、南亚季风、南海季风、西风带和副热带高压等季风指数之间的关系.结果表明:祁连山地区的空中整层水汽含量在1960年代下降趋势明显,之后近40多年基本保持稳定,总体表现为下降趋势.水汽净收支整体表现为明显的下降趋势,说明过境水汽留在祁连山地区的数量在减少.其中,经向水汽整体表现为北风输送,为\"+\"值,对水汽净收支的贡献为\"正\",呈下降趋势;纬向水汽整体表现为西风输送,为\"-\"值,说明对水汽净收支的贡献为\"负\",表现出的下降趋势说明纬向流失的水汽在减少.进一步分析显示,祁连山地区水汽净收支减少的直接原因是由风速减小导致流入本区域的水汽输送量减少引起的.地表到300 hPa平均风速显示,纬向风速率1990年代比1960年代减小了13.2%,经向风速率1990年代比1960年代减小了10.5%.夏季降水量与各季风指数的相关性表明,祁连山西部、中部和东部降水均未与各季风指数有较好的相关关系,该地区特殊的地形作用和环流条件及该研究关注的季节和时间尺度是产生这一结论的主要原因.     

1961—2017年南极冰盖近地面风时空变化研究

基于19个人工气象站1961—2017年风速风向实测数据对南极冰盖近地面风速时空变化和风向进行了分析。结果表明：近50年来,南极冰盖近地面各季节平均风速和年平均风速变化的空间模式基本一致。东南极0°~120° E沿海地区风速呈显著上升趋势;南极半岛气象站风速变化趋势各异,且变化速率相差甚大,但从区域平均结果来看,南极半岛年和季节平均风速均呈上升趋势。这与近几十来局地气温、气压变化及南半球环状模趋向于正位相发展有关。东南极受下降风和绕极东风影响,大部分地区盛行偏南风或偏东风,且频率较高风向稳定;而受天气活动影响,南极半岛风向复杂,主风向频率低,风向多变。     

1956—2017年河西内流区冰川资源时空变化特征

基于修订后的河西内流区第一、 第二次冰川编目数据及2016—2017年Landsat OLI遥感影像, 对河西内流区1956—2017年冰川时空变化特征进行分析。结果表明： ①河西内流区现有冰川1 769条, 面积976.59 km², 冰储量约49.82 km³。冰川面积以介于0.1 ~ 10 km²的冰川为主, 数量以<0.5 km²的冰川为主。祁连山是该区域冰川集中分布区, 其冰川数量、 面积和冰储量分别占该区域冰川相应总量的98.47%、 97.52%和97.53%。②疏勒河流域（5Y44）冰川数量、 面积及冰储量最多（最大）, 冰川平均面积为0.81 km², 石羊河流域（5Y41）最少（最小）。从四级流域来看, 宁掌等流域（5Y445）冰川最为发育, 冰川数量、 面积及储量均最大, 宰尔莫合流域（5Y446）冰川平均面积最大（1.80 km²）, 夹道沟-潘家河流域（5Y422）最小, 仅有0.05 km²。③近60年河西内流区冰川数量减少556条, 面积减少417.85 km², 冰储量损失20.16 km³。面积介于0.1 ~ 0.5 km²之间的冰川数量与面积减少最多（457条和 -117.49 km²）, 海拔4 400 ~ 5 400 m区间是冰川面积集中退缩的区域（98.55%）, 北朝向冰川面积减少最多（-219.92 km²）且冰川退缩速率最快（-3.61 km²·a^-1）。④1956—2017年河西内流区各流域冰川面积均呈退缩态势, 区内冰川变化呈自西向东逐渐加快的趋势, 但有3条冰川在1986—2017年出现不同程度的前进, 气温升高是该区域冰川退缩的主要原因。     

1961—2017年基于地面观测的新疆积雪时空变化研究

选取新疆89个气象站1961—2017年逐日积雪深度观测资料, 分析近60 a新疆冬季最大积雪深度及积雪日数的时空变化特征。结果表明： 新疆冬季最大积雪深度以天山为界, 天山以北多于南部, 北疆北部和伊犁河谷最大达60 ~ 100 cm, 天山山区及天山北坡30 ~ 60 cm, 南疆大部地区不足20 cm; 新疆北部最大雪深多出现在1996年以后, 也是新疆气候由暖干转为暖湿的阶段。近60 a新疆区域尤其是北疆、 天山山区冬季最大积雪深度呈显著增加趋势, 南疆略有增加; 89个气象站中87.6%呈增加趋势, 20个显著增加, 主要分布在天山以北地区。分析不同积雪深度出现的日数, 新疆区域、 北疆地区、 天山山区≤10 cm积雪约占积雪总日数的48% ~ 58%, 10 ~ 20 cm积雪占24% ~ 32%, 20 ~ 30 cm积雪占12% ~ 15%, >30 cm积雪约占5%左右; 南疆地区以≤5 cm积雪为主。新疆区域、 北疆地区以及天山山区积雪日数总体呈减少趋势, 其中≤10 cm积雪日数减少, 尤其北疆显著减少, >20 cm积雪日数显著增加, 南疆变化不明显; 空间变化趋势分布基本与区域变化一致。     

北疆地区积雪时空变化的影响因素分析

利用新疆北部地区2000-2007年观测的积雪资料分析北疆地区积雪开始时间、积雪结束时间、积雪日数、年最大雪深、积雪期平均雪深和年平均雪深随海拔、经纬度、坡度、坡向和植被的变化. 结果表明：随着海拔增加,积雪各变量变化明显,温度在海拔变化中起着关键作用;植被对积雪各变量有影响,但影响程度不明显. 在北疆区域范围内,纬度变化及温度差异不大,对积雪各变量影响很小;经度对积雪各变量的影响是由空间差异造成的;坡度对积雪变量的影响主要通过空间分布及坡度产生的阴影造成,进而影响太阳直射;坡向对积雪各变量的影响主要由水汽运动方向和太阳光照造成. 因此,在北疆区域内,对积雪各变量的影响程度为海拔>坡向>坡度>植被>纬度>经度.     

1951-2010年洮河流域水文气象要素变化的时空特征

采用M-K检验、小波分析和Sen斜率等方法, 对1951-2010年60 a来洮河流域不同地理-生态区间水文气象要素变化的时空特征进行了综合研究.结果表明: 洮河流域水文气象要素呈现多种周期不同尺度的振荡特性, 气温、降水和径流的年代际变化周期以9~13 a和2~5 a最为常见.气温从1990年代中期开始明显上升, 突变的时间北部略早于南部, 西部明显迟于东部;除上游草原牧区外, 降水总体于1990年代初期开始减少;受降水变化影响, 流域河川径流量1990年代发生明显减少.过去60 a, 洮河流域气温以0.18 ℃·(10a)^-1的速率增温;降水以0.03 mm·(10a)^-1的速率减少;河川径流量以11.36 mm·(10a)^-1的速率减小;近30 a来洮河流域以0.63 ℃·(10a)^-1的速率增温, 降水以8.86 mm·(10a)^-1的速率减少, 径流以21.00 mm·(10a)^-1的速率减少.降水和径流变化在不同时期和不同生态-地理区间差异明显, 与区域气候和下垫面因素变化所致的流域能水通量过程的变异有关.