基于植被动态的黄土高原生态地理分区

生态地理区划作为自然区划的新分支,近年来受到国内外地理学者的广泛关注,其在认识地理分异规律及区域规划活动中发挥着重要作用。传统生态地理分区多依据自上而下的三级演绎途径,且对于多分区方案的对比与优选缺乏定量化准则。黄土高原作为中国典型的生态脆弱区,植被生长与恢复对缓解当地生态困境十分重要,因此以植被多年动态一致性特征作为分区合理性的评价指标,有助于准确揭示当地生境特点及分异规律。为此,选取热量类、水分类、地形类及地表覆被类共9个指标,采用自组织映射网络（SOFM）与GIS空间分析技术,基于黄土高原近30年来自然本底与覆被状况进行生态地理分区;并依循植被动态一致性准则,依据两步筛选法对多种方案进行优选,最终将黄土高原分为六大生态地理区。研究表明：黄土高原修正6分区方案在12个备选分区方案中效果最好;同时,修正6分区方案多年平均NPP离散系数最低,表明该分区内部离散程度最小。分区方案与既有分区方案相比具有较好的一致性,但由于区划尺度存在一定的差异,整体区域划分更为清晰。对生态地理分区方案优选定量方法的探索,有助于提升自下而上生态地理区划的客观性。     

2007年5～10月黄土高原陆面能量通量特征研究

在稀疏植被区陆面过程遥感参数化基础上,利用MODIS/500m分辨率的资料反演黄土高原2007年5～10月陆面过程的特征参数。分析得出:(1)受多种气候系统的影响,黄土高原降水、植被分布以及土壤湿度等存在南北、东西差异,导致反照率呈现出从东南到西北部逐渐增加的趋势;5～10月,频率峰值所对应的反照率值呈现出先降低后增加的特征,到7月反照率值达到最低。(2)由于土壤湿度和植被覆盖度空间分布的差异,出现了3种反照率和能量分布型,即宽频低峰型、高频窄峰型和多峰型分布。(3)由于2007年8～10月黄土高原降水量比较充沛,大部分区域的土壤湿度都在60%以上,使得净辐射量、感热通量、潜热通量频率分布比较集中。     

黄土高原农户可持续生计评估及未来生计策略——基于陕西延安市和宁夏固原市1076 户农户调查

农户可持续生计问题是黄土高原自实施生态退耕政策以来备受关注的关键科学问题之一。通过构建可持续生计效益评价模型, 对农户可持续生计效益进行了分级评价, 并分析了不同类型农户的可持续生计效益差异。结果表明:① 具有较高可持续生计效益指数的农户生计收入构成趋向于多元化, 不同生计策略收入所占比重也趋向平均化, 而生计效益指数较低的农户主要依赖于外出打工、卖粮菜等个别生计策略;② 各类型农户的人均生计效益指数和人均年收入排序呈现出:发展果园型>做小生意型>外出打工型>大棚种植型>舍饲养殖型。基于可持续生计效益评价并结合主体功能区战略, 提出4 种黄土高原未来生计策略:① 推进人口城镇化, 有序引导生态脆弱地区人口外迁;② 促进农地流转, 扩大农业生产规模;③ 拓展生计策略, 增强收入来源多样性;④ 加强技术培训, 提高农户非农生计可持续性。     

两种土壤温度算法的对比分析

为了定量理解黄土高原土壤的物理特性和过程, 为进一步提高陆面模式对该地区地表能量平衡模拟能力奠定基础, 本文利用2005年黄土高原陆面过程试验中7月22～26日期间裸土地表观测站土壤温度观测资料, 采用热传导（结合数学拟合法)、热传导－对流两种方法分别计算了该地区土壤热扩散率。本文还利用热传导－对流方法计算0.05～0.1 m浅薄土壤层的热扩散率垂直梯度与水通量密度之和, 其值介于0.80×10-6～2.43×10-6m/s之间。在此基础之上, 以0.05 m深度的土壤层为上边界, 分别利用上述两种方法模拟0.10 m深度的土壤层温度, 结果表明: 由于忽略土壤的垂直不均匀性和水分的垂直运动而只考虑热传导过程, 热传导方法不仅高估了土壤温度振幅, 而且高估了位相的延迟。而热传导－对流方法对温度振幅和位相的模拟值与实际观测值吻合较好, 白天 (北京时间08:00～20:00) 的温度模拟值相对测量值的平均误差、 标准差和归一化标准差分别为0.19 K、0.18 K和0.08%。     

晚上新世-早更新世北太平洋和黄土高原的风尘沉积记录的初步对比

保存在陆地、海洋和冰芯中的风尘沉积物与粉尘源区的干旱化历史、过去大气环流模式及其强度的演化密切相关,因而,直接的海陆风尘记录对比一直是古气候研究中的热点.为了获得对亚洲粉尘源区的干旱化波动和东亚季风演化的全面认识,较高分辨率地提取了北太平洋ODP 885站深海沉积物中的风尘组分,进而估算了晚上新世-早更新世时段北太平洋中部的风尘通量变化.结果表明,亚洲内陆粉尘源区的干燥度具有大时间尺度的变化特征,在2.Ma左右急剧增加,随后在2.～1.5Ma时段逐渐减小,自1.5Ma开始又逐渐增加.此外,在2.～0.9Ma时段,粉尘源区经历了多次显著的轨道时间尺度上的干湿波动.通过对北太平洋和黄土高原的风尘记录的直接对比,发现在距今约2.Ma,东亚地区的古环境发生了显著的变动,表现为亚洲内陆干旱化的加剧和大幅度冬、夏季风环流的盛行.然而,自2.Ma开始,尤其是1.5Ma以后,由于北太平洋和黄土高原与亚洲粉尘源区的距离不同,两地的风尘通量所揭示的干旱化趋势和变化幅度存有明显差异.北太平洋远离亚洲内陆,其风尘通量变化基本不受粉尘源区范围变化的影响,因而更能反映源区干燥度的变化.相反,黄土高原由于距离粉尘源区较近,风尘通量的变化可能同时受到粉尘源区干燥度和范围的变化以及携带粉尘的风动力强度变化的影响.显然,海洋和陆地古气候记录的直接对比,可为深入认识过去气候变化提供新的思路.     

1.5 Ma以来黄土高原风尘堆积的岩石磁学记录与中更新世气候转型

通过对黄土高原中部朝那剖面黄土-古土壤序列系统的岩石磁学分析,建立了1.5Ma以来黄土高原高分辨率岩石磁学指标演化序列。岩石磁学记录表明本区1.5Ma以来以0.93和0.62Ma为界经历了3个不同的气候演化阶段。在1.5～O.93和0.62～0Ma期间各种磁学参数大致呈同步变化趋势,能较好地与深海氧同位素（MIS）曲线相对应,而在0.93～0.62Ma期间（相当于L9底到L6顶,MIS24-MISl6）,尽管磁化率、饱和剩磁强度（Mr）、饱和磁化强度（Ms）与剩磁矫顽力（Bcr）、矫顽力（Bc）曲线的峰谷能与MIS的峰谷相对比,但该阶段的磁学参数变化幅度和形式明显不同于1.5～0.93和0.62Ma以来的两个演化阶段。磁化率、Mr和Ms在0.93Ma突然降低,此后变幅很小,反映夏季风较弱且相对稳定,一直维持到0.62Ma前后。在0.9Ma前后Bc、Bcr突然增大,可能反映了冬季风突然增强,然后宽幅波动下降。这种变化可能是黄土高原风尘堆积对中更新世气候转型事件的响应。黄土高原岩石磁学记录的中更新世气候转型事件发生于0.93Ma,结束于0.62Ma。造成这次气候转型事件的原因除了与全球冰量和太阳辐射变化有关之外,还可能与中更新世青藏高原急剧隆升而激发的亚洲内陆干旱化加剧,从而导致亚洲内陆沙漠的形成与扩张有关。     

近50年陕西黄土高原云量和气温年际变化

利用陕西黄土高原24个气象站1957年以来的气温、总云量和低云量观测资料,分析了它们的年际及年代际演变趋势及相关关系。结果表明:近50年区域年平均气温波动升高,尤其是1987年以后;北部风沙区气温的年际变化较大,增温幅度由北向南递减;1957年以来区域年平均总云量呈逐渐减少趋势,低云量下降趋势较总云量更为明显,2000年以后总云量有所增加。相关分析表明:陕西黄土高原年平均气温与年均总云量及低云量呈明显的负相关,均通过了0.001显著性水平检验,且低云量的相关更为显著;总云量和低云量与降水量呈显著正相关;不同区域和不同季节总云量和低云量与气温的相关系数有明显差异,但与降水量的相关非常显著。     

遥感技术在黄土高原土地利用现状调查中的应用研究

本研究选取黄土高原典型丘陵沟壑区——陕西省米脂县为试验区,用TM磁带、TM假彩色合成影像、SPOT多光谱影像和彩色红外航空像片同时对试区进行土地利用现状分类与制图的比较研究。通过对土地利用现状分类系统、TM图像计算机增强处理与自动分类、TM最佳波段组合、三种影像的目视判读与制图、以及遥感信息源的综合评价等多方面的试验研究,为遥感技术在黄土高原1:5万土地利用现状调查制图中的应用提供了一套技术数据及可行的方法。     

近15 a黄土高原植被覆盖时空变化及驱动力分析

研究黄土高原地区植被覆盖变化及其驱动因素可以揭示研究区气候变化和人工生态调节过程对植被变化的影响。基于500 m分辨率的MODIS-NDVI数据和同期气象数据,运用均值法、斜率分析法、相关分析法及残差法,分析了2001-2015年黄土高原的植被时空演变变化特征及其驱动因素。结果表明：近15 a黄土高原植被在季度上总体都呈现增加趋势且存在一定差异,夏、秋季植被增加最为明显;黄土高原植被覆盖在空间上呈现自东南向西北递减的分布特征;植被NDVI变化在不同季节上都存在明显的空间差异;黄土高原植被NDVI对气温、降水的响应关系有明显的季节差异,并在空间上与降水的相关性显著,与温度相关性不明显;人类活动对植被覆盖变化有双重影响,其中生态恢复工程是黄土高原中部地区植被覆盖快速增加的重要因素。     

洛川黄土剖面中矿物固定态铵的分布

对洛川黄土中的固定铵进行了初步分析。结果表明,在所测定的黄土古土壤层中,固定铵态氮含量在130-1之间变化。黄土中的固定铵态氮含量明显低于古土壤。13万a以来洛川黄土剖面中固定铵的分布呈～210现三次大的低高值的振荡特征,即末次间冰期S1古土壤中固定铵态氮含量最高,其次为冰后期的S0古土壤层,末次冰期形成的马兰黄土中固定铵态氮含量最低;在马兰黄土中同样体现出三次小的低高值的波动特征。黄土与μm组分的分布具有相似性,这些特征反映了洛川黄土中固定铵态氮的含量变化与气互层的古土壤中固定态铵的分布与黄土高原区气候的冷暖变化有较好的一致性,并且13万a以来洛川黄土剖面中固定铵的分布与磁化率和<2候条件有紧密的联系,揭示了黄土中固定铵的变化在一定程度上能指示黄土高原区古气候的演变。