农业发展效益评价方法与案例研究

塔里木河流域是典型的绿洲农业区,脆弱的生态环境是农业发展的基础,农业的发展也影响着流域的生态环境,两者相互作用。文中首先构建耦合度函数、耦合协调度模型,制定判别标准,并对耦合协调度D值进行分类,然后以塔里木河流域为研究区,建立指标体系,对塔里木河流域农业发展的社会经济效益与生态环境效益耦合协调度进行了分析,并计算了1980-2008年间农业发展效益的耦合协调度。结果表明,流域内农业发展的社会经济-生态环境效益呈现出波动上升过程;而农业发展效益的耦合协调度呈现出平稳上升趋势,但整体协调度较低,且各地州间差异较大,形成南-北分异格局。     

塔里木河流域生态经济系统耦合态势分析

在过去50 a里,在资源开发和社会经济发展的同时,塔里木河流域生态环境发生了显著变化,生态与经济的矛盾日益突出。基于系统论视角与生态经济学原理,构建评价指标体系,用宏观流域尺度运用耦合态势定量评价模型对塔里木河流域生态经济系统耦合态势进行了评判。研究结果表明,2001—2005年间,在流域生态经济系统内部,生态环境子系统与社会经济子系统综合指数基本呈同步上升趋势;生态环境子系统的演化速度呈上升趋势,但是一直低于呈下降趋势的社会经济子系统的演化速度;生态经济系统耦合态势由2001—2003年的强烈开发不协调状态逐步调整为2004—2005年的协调发展型。     

1961～2006年塔里木河流域冰川融水变化及其对径流的影响

以国家气象台站的月降水与月气温资料为驱动数据、90m分辨率的数字高程模型(DEM)和第一次冰川编目的冰川分布矢量数据为基础,利用月尺度的度日模型重建了塔里木河流域各水系冰川物质平衡、融水径流序列,并应用冰川物质平衡、融水径流和平衡线高度等资料对模型进行了对比验证,表明模拟结果具有较高的可信度.对冰川物质平衡和融水径流的特征、变化趋势以及其对河流径流的贡献进行的分析表明,塔里木河流域1961～2006年平均冰川物质平衡为?139.2mm·a?1,46a冰川物质一直在加剧亏损,同期升温对冰川的影响超过降水增加的影响.塔里木河冰川融水径流的年际变化主要受控于流域内冰川的物质平衡波动,46a冰川融水径流的持续增加主要是由温度升高引起的.1961～2006年整个塔里木河流域年平均冰川融水径流量为144.16×108m3,冰川融水对河流径流的平均补给率为41.5%,并且与多年平均值相比冰川融水对河流径流的贡献在1990年之后明显增大.塔里木河流域出山径流年际变化与冰川融水径流年际变化过程基本一致,总体上呈上升趋势,并且河流径流量的增加约3/4以上源于冰川退缩的贡献.     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据,采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法,分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明:(1)塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势,以2008年为转折存在明显阶段变化。(2)植被分布存在明显地域差异,"北高南低,西高东低",植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3)全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区,植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4)气温和降水量对NDVI的综合影响从东北向西南逐渐增强,且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

20世纪上半叶塔里木河流域夏季干湿的演变特征

利用CRU(Climatic Research Unit)的月Palmer干湿指数资料,研究了1901～1950年塔里木河流域夏季干湿的时空演变特征,结果表明：流域干湿的空间分布为正常或轻微干旱,从西南至东北呈“-+”分布;流域干湿变化的线性趋势从西至东呈“+-+-”分布,整个流域50年变干旱趋势显著,但大部分地区的趋势不显著;变率空间分布为东部正变率和西部负变率;干湿指数在1910之前为正,年际变化较为小,之后,则相反;年代干湿指数值呈年代周期性变化,但干湿等级都为正常。在20世纪0年代后期、10年代中期、30年代初期和40年代初期,流域干湿的年代值与50年均值差异显著。年代线性趋势在20世纪10年代中期至30年代初期,正趋势较多,其余两段时期都为负趋势,年代线性趋势在10年代末期正趋势显著,0年代后期至10年代中期、30年代末期和40年代初负趋势显著。流域变率值在20世纪0年代后期至20年代中期,30年代初期和后期与40年代初期达到显著水平。流域干湿的突变点分别出现在1910年、1919年、1927年和1938年。3.5年和7年是此序列显著周期。本文与之前研究得出的流域干湿总体变化特征相似,而由于数据来源、研究区和研究方法存在不同,两者在具体结果方面存在差异;流域干湿变化与海温变化和大气涛动在不同时期存在显著相关关系。     

基于GCM模型的塔里木河流域未来降水与气温变化规律研究

为研究塔里木河流域未来降水、气温变化,提出了GCM下RCP2. 6、RCP4. 5、RCP8. 5三种情景与分布式水文模型SWAT相对接的研究方案。采用气候模式输出的降水、气温等资料作为SWAT模型输入数据,分析未来2020-2050年流域降水、气温变化规律,结果表明:在RCP2. 6情景下,各子流域降水大多表现为增加趋势,在RCP4. 5情景下降水表现出减少趋势,在RCP8. 5情景下降水趋势性不明显;在不同RCP情景下,各子流域温度均呈现明显上升趋势,且升温情况随着RCP情景对应辐射强迫的增加而增加。研究结果为流域水资源规划和管理提供了重要参考。     

塔里木河流域气候与径流变化及生态修复

从20世纪90年代中期开始,塔里木河流域气温上升、降水增加,阿克苏河、开都河等主要河流几乎同步进入持续的丰水周期时段,为塔里木河流域生态修复创造了绝好的“天时”和历史性机遇.这种大区域的气候异常变化现象引起了国内外广大学者的广泛关注,区域气候异常变化是全球气温上升影响盆地气候向温湿转型,还是一个世纪性的水文周期变化现象,一时间成为了学术界的热点议题.系统分析了塔里木河流域山区水文气象站近50 a来的气温、降水、河川径流以及塔里木河来水量变化,并系统评价了利用开都河丰水期的有利时机,向塔里木河下游应急输水及其生态修复情况.     

近50 a塔里木河流域生长季大风日数变化特征及对特色林果业的影响

大风是塔里木河流域特色林果业的主要气象灾害. 在对塔里木河流域44个气象站大风资料进行质量控制基础上, 统计分析了1960-2011年作物生长季节(3-10月)月大风日数. 结果表明: 近50 a来塔里木河流域生长季节内各月大风日数的长期变化具有显著的递减趋势, 递减速度为0.8~2.6 d·(10a)^-1, 趋势系数为-0.37~-0.8, 通过了95％的秩检验; 但二次和三次系数为正, 反映出生长季节大风日数近期呈现回升的趋势. 周期分析发现, 生长季节大风日数存在11~15 a左右的中期振荡, 5~8 a的短周期振荡, 以及5 a以下的小扰动. 虽然从更高的20 a频域尺度看, 20世纪80年代中期之后是大风的少发时期, 但从15~16 a周期上看, 生长季节大风日数亦开始有回升的趋势. 尤其是在春末及夏秋(4-9月)塔里木河流域特色林果业的关键生长时期, 大风日数占整个生长期(3-10月)的89%. 虽然, 近10 a平均每年大风日数只有20世纪60年代的一半, 但每年平均也有7 d之多, 并没有脱离大风的威胁, 而且近期大风日数还有回升的趋势. 因此, 春末及夏秋(4-9月)是塔里木河流域特色林果业的重点防风时期. 从空间分布上看, 南疆东部平均每年大风日数1~2 d, 是塔里木河流域生长季节防风重点地区.     

初读《中国塔里木河治水理论与实践》

由新疆水利厅邓铭江总工程师撰著的《中国塔里木河治水理论与实践》于2009年3月由科学出版社正式出版发行。中国工程院院士、中国水利水电科学研究院教授级高级工程师王浩、中国工程院院士、清华大学教授雷志栋分别为此书作序,并对专著的出版给予了高度评价。     

塔里木河流域夏季降水年际和年代变化的环流异常

基于1961-2020年夏季（6-8月）NCAR/NCEP再分析资料和塔里木河流域（简称“塔河”）38个气象站降水资料,使用5年滑动平均分离出塔河夏季降水年代际和年际变化,选出了典型的年际变化的干年和湿年与年代际变化的干期（1963-1986年）和湿期（1989-2018年）,分析了与这两种时间尺度变化相关联的大气环流异常。结果表明,两者的变化不同,影响两者变化的大气环流不同。影响年代际变化的大气环流异常主要表现在欧亚大陆对流层从西北至东南交替出现正负位势高度异常中心,在湿期塔河东部和西部分别出现明显的东风和西南风异常,水汽主要由西北太平洋和印度洋输送至塔河,在干期则与之相反;影响年际变化的大气环流异常主要表现为在塔河东部和西部对流层分别为反气旋异常和气旋异常,在多雨年从南北方向向塔河输送的水汽增多,北风水汽通量异常向流域输送较多,南风水汽通量异常向流域输送较小且主要集中在流域西部,水汽主要由北冰洋洋和印度洋输送至塔河。在干年则与之相反。