新疆天山北坡气候变化的生态响应研究

通过近40年天山北坡气候、水文、现代冰川、湖泊观测数据和近10年卫星遥感数据, 利用遥感和GIS技术, 从地表覆被生态系统和景观尺度, 提出了一套基于遥感的干旱区生态自然变化信息提取的研究方法, 分析了近40年天山北坡气候的变化趋势和与之相应的生态响应关系. 结果表明: (1) 近40年天山北坡气候变化的总体趋势是气温和降水增加, 特别是20世纪90年代以来的近10年气温、降水与径流量增加幅度较大; (2) 近10年天山北坡各地理分区植被综合指数显著提高, 提高幅度较大的是人工绿洲区和前山带, 其变化趋势有利于植被生态的改善; (3) 干旱区植被生态对气候变化的响应非常敏感, 由于近10年天山北坡气候的变化, 其植被覆盖度和生物量持续增加, 平原区增幅明显大于山区, 后期增幅明显大于前期.     

亚洲中部干旱区植被与土壤碳密度分析

碳密度作为估算陆地生态系统吸收和排放含碳气体数量的关键要素—碳存储能力的重要指标之一,对判定碳源汇、制定缓解全球变化的合理政策措施具有重要意义。干旱半干旱区相关研究的薄弱性与其广大的陆地面积极不相称。通过搜集与中亚五国和新疆生物量或植被碳密度资料有关的文献,整理中亚五国和新疆的土壤剖面数据,对亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度开展研究。结果表明:亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度因区域和植被类型的不同而呈现一定差异。总体而言,林地的植被与土壤的碳密度最高;草地土壤碳密度高于耕地土壤碳密度,中亚五国草地植被碳密度高于该区农田植被碳密度,而低于新疆农田植被碳密度;裸地作为植被覆盖度最低的类型,植被与土壤的碳密度最低。     

奎屯市地下水环境背景值及环境质量评价

运用模糊数学理论方法,依据样品中有关评价因子的实测值.对奎屯市地下水进行背景值统计分析,评价各因子对环境质量的贡献,在单因子模糊评判的基础上,对样品隶属于各级地下水环境程度作出综合评判。     

新疆夏季降水时空分布的适用性评估

新疆气象站点稀疏且分布不均,高精度时空气象数据缺乏。基于数据同化的再分析资料,可成为解决这一问题的有效途径。利用美国国家环境预报中心再分析数据(CFSR)、欧洲中期数值预报中心再分析数据(ERA-Interim)和美国国家航空航天局再分析数据(MERRA)中的降水数据,分别与1979-2007年新疆气象观测数据和日本气象厅高分辨率亚洲陆地降水数据(APHRO)进行数理统计分析,评估了这3套再分析数据在新疆的适用性。3套再分析数据可有效表征新疆大部分地区年内降水的时空分布特征,夏季降水偏差小于100%;但未能捕捉到夏季降水的长期趋势。夏季降水的偏差与高程具有显著的相关性,这可为订正3套再分析数据、提高降水数据的精度提供技术支撑。     

利用TM影像分析天山北坡三工河流域地表反照率的时空变化

下垫面状况是影响地表反照率分布的主要因素之一。利用遥感方法获取地表反照率时空特征是研究地表下垫面状况的有效手段。天山北坡具有典型的山地－绿洲－荒漠景观和山盆地貌格局,这一独特且复杂多样的地表下垫面特征形成了特有的垂直分布的地表反照率。通过对三工河流域TM影像进行地形校正,基于6S(Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型分析地表反照率的时空分布。结果表明:基于中空间分辨率遥感数据的地表反照率反演适合于地表起伏明显的天山北坡地表反照率的分析。由于受到地表覆被类型及地表干湿程度的影响,三工河流域地表反照率呈明显的垂直地带性分布。中山森林带和低山干草原带受地形起伏和阴阳坡作用,其地表反照率表现出有规律的上下波动。绿洲区随着地表覆被类型、作物结构和作物物候的变化,地表反照率波动较大。     

干旱区冲洪积扇-冲积平原绿洲浅层地下水质时空变化初步分析--以三工河流域绿洲为例

以三工河流域绿洲为例,分析了干旱区平原绿洲浅层地下水水质的时空变异性。结果表明,该区域地下水质不仅在空间上存在着显著的差异,而且年内及年际差异也很明显：1)冲洪积扇区域地下水质显著优于冲积平原区水质;2)春季地下水质总体好于秋季,且冲积平原区水质恶化程度要快于冲洪积扇区域;3)绿洲地下水质总体呈现下降的趋势,尤其是农业活动强烈且地下水埋深浅的冲积平原区域;4)水文地质条件是造成地下水质时空变异的主要原因,土地利用加剧了其变异性。     

新疆耕地变化对区域碳平衡的影响

基于“Bookkeeping”模型,对1975-2005 年期间新疆耕地变化对区域碳平衡的影响进行了分析。荒漠土地开垦和耕地转移是新疆耕地变化的两种主要方式,1975-2005 年这两种耕地变化方式使新疆碳储量增加了20.6 Tg C,其中土地开垦使区域碳储量增加了51.8 Tg C,而耕地转移则向大气排放了31.2 Tg C。在1975-1985 年期间,新疆耕地大规模转移,区域碳储量的变化趋势受耕地转移的影响较大;1985 年后随新疆土地开垦规模的增加,碳储量变化趋势主要受土地开垦影响。30 年间,新疆碳储量增加主要是由草地开垦为耕地引起,而耕地转移为草地是新疆碳储量减少的主要原因。新疆地区进行合理的水土开发活动有利于区域碳固定,且长期的耕作管理活动会进一步增强耕地的碳汇功能。     

伊犁河三角洲景观结构的影响机制研究

在遥感和水文数据的支持下,根据伊犁河三角洲作为典型的中亚干旱区内陆河流域尾闾区域特点,确定了伊犁河三角洲的景观分类系统。通过采用景观结构梯度分析法、景观干扰度指数和景观Kappa指数等方法,系统地分析了近32 a（1975-2007）伊犁河三角洲景观结构的时空演变特征,并对景观结构的影响机制做了充分地探讨。结果表明：（1）沿着一定的地形梯度和水文梯度,伊犁河三角洲流域景观表现出特殊的纵向结构、横向结构的梯度特征和景观内部特征,与地表水直接关联的景观类型表现尤为明显,如湖泊、沼泽、漫滩。（2）在人为活动和自然环境的双重影响下,近32 a伊犁河三角洲景观结构的空间变化具有一定的周期性和不稳定性,主要体现为景观类型面积和空间位置的变化,其中以湿地景观类型的变化最为显著。（3）生态干扰对景观结构的影响因景观类型的不同存在显著的差异性和时空变异性,以湖泊和沼泽受干扰作用最为明显。高、中、低三种干扰强度区域的空间分布及面积变化同样具有一定的周期性和不稳定性。（4）水利工程建设和自然环境是影响伊犁河三角洲景观结构的主要驱动力。水利工程对伊犁河的拦蓄引起景观结构变化的作用最为深远,它通过改变三角洲上游的水文情势直接影响整个区域的景观结构。而自然环境因素中的地形和水文条件主要影响湿地景观类型的时空分布,气候因子则直接影响河川径流量。     

新疆绿洲变化与资源配置协调性分析

绿洲是干旱区最重要的人地关系地域系统,绿洲面积的扩张给资源配置的协调性带来了巨大的挑战。以新疆各绿洲为研究单元,运用GIS技术和数理统计方法对新疆1990—2015年绿洲面积变化的时序特征和空间差异进行分析,通过计算研究区水资源负载指数、单位面积耕地水资源弹性指数、人口弹性指数和经济弹性指数,探讨新疆绿洲变化的资源配置协调性。结果表明:(1)新疆绿洲面积呈扩大趋势,扩张速度呈现出明显的波动性和阶段性特征。(2)绿洲面积扩张与单位面积耕地水资源变化的协调关系以绿洲扩张为主,各地区单位面积耕地水资源占有量不断减少。(3)新疆绿洲面积扩张与人口增长的协调性指数都小于1,各地区人口增长速度大于绿洲面积扩张速度,绿洲面积扩张与人口增长的协调性较低。(4)新疆4个研究区各个时期的经济弹性指数均大于1,说明新疆经济发展速度高于绿洲面积扩张速度,其中,天山北坡对新疆经济发展贡献最大。