利用区域尺度气象模式模拟黑河地区地表能量通量的研究

应用中尺度区域模式RAMS (the regional atmospheric model system), 在40余组不同参数的条件下模拟中国干旱半干旱黑河地区的地表能量通量和土壤温度特征, 并以此探索模式在干旱半干旱地区的适用性。为了证明模拟结果的准确性和模式的稳定性, 模拟连续运行30天, 其中包含晴好和阴雨的天气过程。模拟结果表明: 即使使用较为可靠的NECP再分析气压层资料和实地探测资料, 进行初始场和参数的输入, RAMS的默认设置也很难较为合理地反演出地表能量通量, 只有合理地调整好其土壤特征参数, RAMS才能得到与实测资料符合得较好的结果。土壤特征参数对模拟结果影响较大, 影响因子的重要性依次为: 土壤含水量、 土壤层总厚度、 土壤温度。     

近50年来黑河山区汇流区温度及降水变化趋势

利用有关水文气象观测资料、史料和树轮资料,对黑河山区汇流区降水近50年来的变化特征及其与全球气候变暖的对应关系、变化的可能成因及变化趋势进行了分析。结果表明：黑河山区汇流区降水对全球气候变暖响应比较明显,近50年来黑河山区汇流区降水随全球气温升高呈缓慢增加的趋势。由于西太平洋副热带高压与全球气温变化有着密切的关系,而西太平洋副热带高压的增强和扩大有利于东亚夏季风向北推进至更北,从而使祁连山中西部降水增加。因此,总体来说,全球气候的变暖有利于黑河山区汇流区降水的增加。目前,黑河山区汇流区正处于1980年代开始的历史上有资料记载以来的第5个温暖期和第3个暖湿期,预计在相当一段时期内,黑河山区汇流区降水将随着全球气候的进一步变暖,继续维持这种缓慢增长的状况。     

祁连山及黑河流域降雨量的分布特征分析

利用祁连山及其周围42个气象站的降水资料,采用EOF,REOF等方法,分析了祁连山区年降雨量的空间变化趋势,并将其分为3个部分。进而采用网格分析法和GIS技术结合的方法,针对黑河流域所在的祁连山中东部的降水分布,进行年降雨量分布的拟合研究,着重分析了模拟雨量场在空间上的复杂变化。结果表明,应用该方法对黑河流域的祁连山区局地降水分布能够很好地模拟,局地降雨量和气象站观测资料基本吻合,同时网格场的降水分布更能反映出山区的复杂地形,其雨量分布为黑河流域的用水分配提供了一定的科学依据。     

黑河下游额济纳绿洲现代荒漠化过程及其驱动机制

额济纳绿洲是发育在黑河下游内陆河三角洲上著名的天然绿洲。20世纪50年代以来,额济纳绿洲现代荒漠化过程加剧,绿洲萎缩,生态恶化。绿洲现代荒漠化过程是由水环境恶化过程、土壤干燥化过程、植被退化与生物多样性衰减过程、土地沙漠化过程和土壤盐碱化过程构成的地表动力学过程。导致额济纳绿洲荒漠化的驱动力是区域气候暖干化、强盛的风蚀侵蚀力、上中游过度开发水土资源的人为活动和额济纳绿洲内的“三滥”活动等。荒漠化驱动力的第一主成分与第二主成分的贡献率分别为59．276％和28．083％,反映出绿洲荒漠化驱动因子的多面性和综合性,绿洲内外过度的人为活动是其主导驱动因素。内在、外在驱动力在时间与空间上的耦合性是绿洲荒漠化的区域机制,驱动力因子团的互动-激发作用形成荒漠化的动力机制,驱动力与荒漠化土地间的响应形成正反馈机制,三种作用机制组合成绿洲现代荒漠化过程的复杂的驱动机制。     

黑河流域降水统计——动力降尺度问题研究

依据区域气候模式RIEMS2.0输出的3 km高分辨率数据和站点降水记录分析了中国西北黑河流域降水的动力降尺度和统计—动力降尺度问题,检验了多种因子组合下多元线性回归（MLR）和贝叶斯模式平均（BMA）降尺度模型,评估了降尺度降水的均方根误差、相关系数、方差百分率及“负降水”偏差率等方面的统计特征。结果表明,动力降尺度降水相关系数最高,误差也最大,降水方差达到观测值的1.5～2倍;除相关系数外,统计—动力降尺度模型的几个统计特征均最优,纯统计模型次之。检验表明,仅用700 hPa位势高度场、经向风和比湿等构建的统计降尺度模型估计的站点降水相关系数较低,均方根误差也较大。当在统计降尺度模型中引入模式降水因子后站点降水的估计得到明显改善,其中MLR类模型的降水相关系数和方差百分率均明显高于BMA类模型,均方根误差二者相当,但前者“负降水”出现频次明显大于后者,“负降水”偏差主要出现在降水稀少的冬半年及黑河中、下游干旱或极端干旱区,上游出现频率较低,其中MLR类模型“负降水”出现频次明显高于BMA类模型,后者仅出现在黑河中、下游地区。包含模式降水因子的统计—动力降尺度模型能减少“负降水”出现...     

黑河中游地区耕地景观演变及社会经济驱动力分析

选取1987~2010年的土地利用数据,运用变化轨迹分析方法以及景观指数表征黑河中游地区耕地景观的演变过程,采用偏最小二乘回归模型分析耕地景观演变的驱动力。结果表明：从耕地的变化轨迹来看,研究期间耕地的扩张是黑河中游地区耕地景观演变的主要趋势;从空间上来看,扩张型耕地和缩减型耕地分布趋向集中,主要集中在稳定型耕地边缘,同时耕地扩张的方向趋向河流;从驱动因素分析来看,总人口、城市化、产业发展、机电井数等是促使耕地景观演变的主要社会经济驱动因素,但是各个驱动因素的驱动作用均有差异。     

黑河上游天涝池流域典型灌木生态参数研究

祁连山自然保护区是河西地区重要的水源涵养区,而灌丛作为祁连山主要植被类型之一,对该区水源涵养功能具有举足轻重的作用。以黑河上游天涝池流域两种典型亚高山灌木为研究对象,基于2014、2015年野外观测和ArcGIS10.1分析功能,获得灌木生长季期间生态参数（叶面积、叶面积指数和比叶面积）的变化;同时,结合分辨率为0.5 m×0.5 m的LiDAR数据和Geoeye-1影像数据,估算研究区灌木叶面积指数的空间分布。研究结果表明：灌木在生长季期间比叶面积值在一定范围内波动;叶面积、叶面积指数变化较大。其中,在6、7月份增加最明显,8月份趋于稳定,9月份叶片开始凋落。其次,随海拔梯度水热条件的不同,流域灌木叶面积指数空间异质性较大,以海拔3 400 m为节点,在3 200~3 400 m海拔带叶面积指数呈递增趋势,在3 400~3 750叶面积指数呈递减趋势。     

Evapotranspiration of a Populuseuphratica Oliv. forest and its controlling factors in the lowerHeihe RiverBasin, Northwest China

Evapotranspiration (ET) within an ecosystem is crucial for the water-limited environment that currently lacks adequate quantification in the arid region of Northwest China, mainly covered by phreatophytes, such as the Populus euphratica Oliv. tree and the Tamarix ramosissima Ledeb. shrub species. Accordingly, ET was measured for an entire year using eddy covariance (EC) in P. euphratica stands in the lower Heihe River Basin, Northwest China. During the growing season, the total ET was 850 mm, with a mean of 4.0 mm/d, which is obviously more than that observed at tree-level and standlevel scales, which was likely due to the different level of soil evaporation induced by irrigation via water conveyance. Factors associated with ET fall into either environmental or plant eco-physiological categories. Environmental factors account for at least 79% variation of ET, and the linear relationship between ET and the groundwater table (GWT) revealed the potential water use of P. euphratica forests under the non-water stress condition with the GWT less than 3 m deep. Plant eco-physiological parameters, specifically the leaf area index (LAI), have direct impact on the seasonal pattern of ET, which provides a valuable reference to the wide-area estimates of ET for riparian forests by using LAI. In conclusion, P.euphratica forests have high water use after water conveyance, which may be the result of long-term adapting to local climates and limited water availability.     

情景基础的水资源承载力多目标分析理论及应用

根据水资源承载力分析的结构特点,在传统多目标分析决策技术的基础上,结合黑河流域的具体情况,阐述了一种新的水资源承载力分析框架－情景分析。在承载力分析决定过程,情景分析主要扮演２个角色：提供供决策者决策分析的情景;帮助不同的利益团体在决策过程中辨潜在的折衷解。相比传统的多目标决策分析技术,情景分析方法更注重基础模型（后台情景）的建立和决策过程中决策者偏好的反映。详细介绍了黑河流域水资源承载力情景分析     

流域水文年及丰枯水期划分方法

研究流域水文年及丰、枯水期划分方法,为水文水利计算提供科学依据。通过分析流域径流变化特点,提出径流累计距平法。将该方法用于黑河上游流域,结果表明:该方法为黑河上游流域确定了合理的水文年及丰、枯水期;在不同水文年起讫日下,黑河上游流域年径流时间序列的统计特性和典型年的径流年内分配特征发生显著变化。因此,径流累计距平法可用于划分流域水文年及丰、枯水期,统一水文年划分方式对水文水利计算十分必要。