宇宙射线中子技术的中尺度土壤水研究进展及在荒漠绿洲区的应用

宇宙射线中子技术是观测土壤水分的新方法,通过近地表宇宙射线中子强度反演土壤水分,可以监测百米尺度范围内平均土壤水分状况,为中尺度土壤水研究提供数据支撑。重点综述了快中子强度与氢原子数呈反比的宇宙射线中子技术的观测原理,分析影响中子强度的气压、空气湿度、太阳活动、磁场强度、道路和中子数计量等因素,归纳了剔除非土壤水氢源的中子强度反演土壤水的关系模型,总结了计算土壤水校正点权重的方法,概述了国内外观测应用进展。在此基础上,利用移动式宇宙射线中子技术在河西走廊荒漠绿洲区进行土壤水分观测,观测的均方根误差为0.03 g/g,参数N0为690 counts/30s,该技术较好地实现了该区域中尺度土壤水分测定。荒漠区0～30 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为6.8 mm和19.4 mm;绿洲区0～15 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为50 mm和44 mm,研究为荒漠绿洲区土壤水资源评价和绿水利用提供了科学依据。     

基于气候变化和人类活动影响的土地利用分析——以新疆阿克苏河流域绿洲为例

以1990、 2000、 2010年3期Landsat TM影像为土地利用基础数据, 结合1990年以来的社会经济资料和反映气候变化的气温、 降水数据, 对1990年以来阿克苏河流域绿洲土地利用变化进行了分析. 结果表明: 1990-2010年期间, 耕地、 建设用地以单向转入为主, 耕地对绿洲"扩张"贡献最大, 前期(1990-2000年)的贡献率为129.1%, 后期(2001-2010年)的贡献率提高到142.5%; 草地、 水域以单向转出为主, 草地对绿洲"萎缩"贡献最大, 前期的贡献率是-39.8%, 后期是-34.8%; 其次是水域, 前期对绿洲的贡献率是-1%, 后期是-9.3%; 河漫滩、 林地、 湿地在前期对绿洲的"扩张"贡献率分别是7.5%、 0.3%和5.1%, 后期对绿洲的"萎缩"贡献率分别是-2.4%、 -0.02%和-0.4%. 近20 a来流域绿洲规模整体上持续扩张. 通过分析绿洲土地利用驱动力系统可以看出, 绿洲土地利用类型变化主要受人类活动影响, 气候变化起基础性作用.     

黑河下游绿洲地表辐射平衡及小气候特征分析

利用额济纳绿洲2004年5~10月微气象站观测资料,分析了该地区地表能量平衡及小气候特征.结果表明:在绿洲内太阳总辐射、光合有效辐射、净辐射有明显的季节变化及日变化,日峰值及月总量在7月份达到最高.地表能量平衡季节变化显著,5、8、9、10月份,地面能量交换基本以感热通量为主,Bowen比值在日间>4;6、7月份,潜热蒸发是能量平衡的主要部分,Bowen比基本<1.5~10月土壤热通量值始终较小,约占净辐射的15%~20%.绿洲内近地层风速基本在0~5 m·s^-1之间,夜间风速变化很小,日间风速较大.随着土壤深度的增加,土壤温度变化趋势越来越缓慢,地表温度波动变化最大,而在40 cm深处土壤温度日变化很小.     

绿洲演化与自然和人为因素的关系初探——以克里雅河下游地区为例

以位于塔里木盆地的克里雅河下游地区绿洲为例 ,论述了自然环境要素演变及人类活动对绿洲发育的重要作用。克里雅河下游地区的现代绿洲包括沿河岸分布的带状绿色走廊和河流终端干三角洲上的扇形牧业绿洲。依据对河流沉积物及古河道分析得出的结论是 ,在末次冰期晚期时 ,由于来自昆仑山的大量消融水的出现 ,克里雅河的绿色走廊横穿塔克拉玛干沙漠。类似的情况在距今约2 0 0 0年和小冰期时都出现过。这种大的变化是自然环境演变的结果。但是 ,近百年来特别是近 5 0年克里雅河下游牧业绿洲的严重退化是中游地区集中发展农业绿洲而增加引水量及下游地区过度砍伐所造成的。     

西北干旱区水资源开发与生态环境问题

概述了西北干旱区水资源的特点和水资源开发利用状况，阐述了水资源的开发方式对生态环境的影响和作用，强调应该加强水资源的统筹规划和科学管理，合理开发利用水资源以保护西北干旱区脆弱的生态环境。     

克里雅河绿洲的形成与演变

从８０００年前到现代,克里雅河流域孕育了原始绿洲、古绿洲、旧绿洲和新绿洲。旧绿洲是古绿洲的延续和发展,新绿洲是旧绿洲的扩大和外延。河流的自然改道,气候干旱和社会的长期动荡(战争)是促使河流下游古绿洲消亡的主要原因。在今后一段时期内,克里雅河上游地区的绿洲发展仍将是较缓慢的;中游地区的绿洲将进一步得到巩固和发展;下游地区的绿洲将向着退化的方向发展。     

HEIFE绿洲和沙漠地区大气边界层湍流混沌特性研究

利用“黑河实验”期间张掖、沙漠观测站加强观测期间１９９１年６月２０日０９：００至１９９１年１０月２日０９：００时段内水平风速的观测资料,计算分析了有关测量混沌的特征量：关联维数。Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数和Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｗ熵。     

绿洲与荒漠相互影响下大气边界层特征的模拟

用发展的二维中尺度土壤－植被－大气连续体数值模式模拟了绿洲与荒漠相互影响下的大气边界层特征。得到了绿洲和临近荒漠之间的边界层高度、风螺线、风速廓线、位温廓线和比湿廓线的差别,并给出了绿洲对其上游和下游荒漠大气的不同影响。基本再现了白天绿洲大气逆温和临近绿洲的荒漠大气逆湿。模拟实验研究不仅验证了外场观测结果,而且也使我们对复杂下垫面边界层结构有了一些新的认识。     

黑河中游荒漠绿洲农业适应气候变化技术研究

以我国第二大内陆河流域——黑河流域的中游荒漠绿洲为例,基于长期定位试验成果,研究了绿洲农业适应气候变化的技术及其潜力。结果表明,在田间水平上,垄沟灌溉种植、主栽作物与伴生植物混播种植、优化水肥管理、建立枣粮复合系统是绿洲农业适应气候变化的有效技术;在绿洲水平上,调整农业种植结构、加大农田林网规格和减少农田林网的灌溉次数、降低防风固沙体系中高耗水树种——杨树的比例等技术是应对气候变化的重要途径。综合评价结果表明,在黑河中游绿洲,通过推广上述技术,在不降低绿洲农业产值和不影响绿洲生态系统稳定性的前提下,初步估算每年可节水2.96×108m3,抵消了气温上升大约1℃所带来的蒸散发消耗量。     

不均匀植被分布对地表面和大气边界层影响的数值试验

研究陆地与大气间相互作用的方法之一是建立联系地表面层与大气间各种过程的数值模式进行模拟。本文是建立一个陆面过程与二维大气边界层相耦合的模式,耦合模式中包含了发生在大气边界层、植被冠层和土壤表层各种动力、热力和水文过程。运用这一模式模拟了荒漠环境中一片绿洲的不均匀地表面形成的局地气候。由于绿洲植被与周围荒漠有着显著不同的水份与能量平衡关系,使绿洲表面与边界层较四周荒漠冷而湿,并形成了相应的局地环流,即所谓“绿洲效应”。试验结果表明,模拟的气候状况与观测现象是一致的。模式可以用于陆气相互作用的研究。