1961-2010年西北干旱区极端降水指数的时空变化分析

结合绝对阈值和百分位法定义极端降水事件的优点,提出了一种更灵敏的检测极端降水事件的方法. 该方法不仅能检测出常用降水指数无法检测到的降水量稀少地区尤其干旱区的极端降水事件,同时也能过滤掉其检测到的降水量丰富地区的虚假极端降水事件. 此方法首次被应用于统计1961年1月至2010年2月西北干旱区72个气象站点的年和季节的极端降水指数（大降水和强降水指数）,并分析了极端降水指数的时间变化趋势及其空间分布特征. 结果表明：西北干旱区春（3-5月）、秋（9-11月）、冬（12月至次年2月）三季极端降水指数无显著（P>0.05）变化趋势,夏季（6-8月）大降水的频率和降水量以及大降水降水量占总降水量的比重都显著增加;新疆地区极端降水指数为增加趋势的区域基本都分布在海拔较高（约海拔1 000 m以上）的地区;西北干旱区东部极端降水指数变化趋势的空间分布有明显的季节差异,表现为夏、秋季大部分地区为增加趋势,冬、春季大部分地区为减小趋势.     

干旱生态系统净初级生产力估算及变化探测

针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。     

干旱区盐渍地遥感动态监测及其驱动力研究——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

土壤盐渍化作为主要的土地退化形式之一,已成为一个全球性问题.盐渍地的时空动态变化特征分析研究,是发展研究盐渍地动态监测与预报技术的重要基础工作之一,对于及时掌握盐渍化程度与分布,合理制定土地利用政策与生态改良措施,实现区域可持续发展等方面具有重要作用.针对目前塔里木盆地北缘地区广泛存在的土壤盐渍化问题,基于GIS和遥感变化检测方法,对渭-库绿洲1989、2001、2007年三个时期的盐渍地时空动态变化特征及其驱动力进行了分析.研究结果表明:1989-2007年间重度盐渍地的变化程度剧烈,呈剧烈增加态势;中轻度盐渍地面积减少,主要向重度盐渍地和非盐渍地转化;非盐渍地有所减少,主要向中轻度盐渍地和重度盐渍地转化;绿洲内部盐渍化程度有所降低,而绿洲外围盐渍化程度加剧;盐渍地重心具有向绿洲外围东南方向转移的趋势;通过分析盐渍地时空动态变化特征,表明盐渍地时空变化是一个极其复杂的过程,同时受到自然和人文两大系统的驱动,人为不合理的灌溉是促使土壤盐渍化的主要驱动力.研究为盐渍地时空动态分析与评价提供了普适性较强的实现方法,为构建盐渍地定量监测模型提供了一定科学依据.     

基于支付意愿的干旱区绿洲城市居住区绿地愉悦价值研究

干旱区绿洲城市普遍存在居住区绿地率低、居住环境质量不高的问题,量化居民对居住区绿地的支付意愿及城市居住区绿地的愉悦价值,有利于正确评价城市绿地的价值,科学规划城市空间。基于问卷调查,利用支付卡式条件价值法和Tobit模型测算乌鲁木齐市居民对改善居住区绿地建设与服务的支付意愿,借助计量模型的假设检验对其影响因素进行定量分析,并基于支付意愿得到城市居住区绿地的愉悦价值。结果表明:(1)乌鲁木齐市居民人均支付意愿为148.75元·a-1,远高于东部地区,不同属性居住区的支付意愿为商业小区>单位大院>自建房。(2)受访者性别、收入、家庭结构、需求偏好、认知与意识等特征对其支付意愿有显著影响,且非虚拟变量对决策的影响程度可借助经济学中的"边际理论"度量。(3)乌鲁木齐市居住区绿地愉悦价值为3.31×108元·a-1,利用居民对绿地生态功能和社会功能的认知赋分,发现其生态服务价值略大于社会服务价值。研究可为建立不同尺度绿地支付机制,提升绿洲城市居住区人居环境质量,优化城市空间布局及维护绿洲城市生态平衡提供科学参考。     

半干旱区高效生态农业发展问题及对策研究——以陇东黄土高原环县为例

生态农业是当今农业发展的方向。也是区域农业高效发展的必由之路，环县农业存在结构不合理，产业化进程缓慢，生产基础薄弱，生态环境恶化等问题。欲使生态农业高效发展，应把资源、环境与农业经济发展结合起来，采取调整产业结构、建立高效生态农业发展模式、加快龙头企业的发展、加大资金和科技投入、保护和改善生态环境等措施。     

新疆水循环变化机理与水资源调蓄

干旱区水资源紧缺,研究气候变化与人类活动双重营力作用下水循环变化机理,制定合理有效的调蓄对策,是应对全球变化的重要任务。新疆作为全球极端干旱区之一,近期水循环发生了显著变化。作为中国最西端及中亚地区的水资源发源地,天山发挥了中亚水塔的作用,其周边干旱区广泛分布,人类生存与生态系统受水资源变化影响十分强烈。近十年来,笔者在天山山区及其周边的塔里木盆地、准噶尔盆地等地开展了大气-地表-地下的多尺度水循环研究。本文从降水形成条件、地表水变化、地下水对地表水变化的响应等不同视角对水循环进行系统分析,探讨在气候变化与人类活动影响下水循环发生变化的机理及其水资源效应。在此基础上,提出干旱区水资源的调蓄途径。研究表明,青藏高原和天山隆升在新疆产生雨影效应,新疆大气降水的水气来源以西风带水气为主,本地再循环水气在降水构成中仅占8%,区域造雨能力低下。双重因素长期作用导致新疆地区干旱化。天山山区与盆地相比,更有利于形成降水,加上冰雪储备丰厚,因此在区域水循环中占主导地位。在气候变化的影响下,气温升高、降水增加、冰川融化加速、主要河流出山径流平均增加约10%,对于气候变化敏感的一些冰川河,增加可达40% 以上,造成洪水灾害。下游荒漠中的绿洲,基本上没有降水,水循环由地表水主导,河道断流导致地下水位下降,引发生态退化。塔里木河调水,在流域尺度上证明了这一点。天山山前地带的绿洲农业,是区域用水最多的环节,因而,也是调蓄水资源的有利位置。利用山前戈壁带有利的地质结构和快速循环的地下水,地下水库工程符合干旱区水循环基本规律,相对于平原水库具有明显优势。天山南北符合条件的储水构造很多,可调蓄水量可观。这一地表水地下水联合调蓄的模式,将成为干旱区应对环境变化带来的水资源问题的重要途径。     

基于FSDAF模型的干旱区典型绿洲城市夏季地表热岛效应时空演变研究

全球城市化进程加快引起的干旱区绿洲城市热岛效应变化及其生态环境问题已成为当前国内外城市气候、环境和生态等领域的研究热点之一.基于遥感热红外通道反演的地表温度(Land surface temperature,LST)是开展城市地表热岛(Surface urban heat island,SUHI)效应监测研究的关键参数...     

基于系统动力学的干旱区植被生态需水量预测算法

针对传统的植被生态需水量预测算法中因果关系混乱导致的算法可靠性差的问题,提出基于系统动力学的干旱区植被生态需水量预测算法.利用系统动力学建立水资源动力模型,根据土壤测定数据计算生态需水量相关参数,预测出植被生态需水量.实验结果表明:设计的植被生态需水量预测算法经济效益高、污染负荷小,该算法可靠性高.     

干旱区一次春季沙尘过程的大气气溶胶垂直分布结构及其特征

采用微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对干旱荒漠代表站张掖站上空一次春季沙尘暴过程的边界层和自由大气的气溶胶分布和大气环境进行了观测。结果表明,气溶胶的垂直廓线可分为高、中、低3层,高层气溶胶出现在5～9km,主要是通过上风方向的高海拔区域或低层气溶胶通过对流等过程突破边界层顶进入自由大气输送而来,其分布高度在一天中随着时间的推移逐渐降低;中层气溶胶位于2.5～4.5km,其消光特性随高度的增加没有明显的变化,具有垂直混合现象;低层气溶胶在2.5km以下,其消光特性随着高度增加反而降低;中、低层气溶胶主要来源于外部源区或当地沙尘源区和沙壤土起沙。气溶胶垂直分布表现出3种形式:在大气稳定条件下,气溶胶随高度增加呈单峰型减小趋势;不稳定条件下随高度增加指数型降低;混合层中随高度增加而保持稳定。由于受边界层日变化的影响,气溶胶分布的上界出现单峰型日变化特征,具体表现为下午较高,早晨较低。     

绿洲环境形成机制和干旱区生态环境建设对策

绿洲生态环境建设对我国西北干旱地区的经济可持续发展有着特殊的战略意义。本文总结了绿洲小气候的一系列研究结果。根据绿洲小气候的形成机制和绿洲稳定性状态，提出了我国西北干旱区生态环境建设对策及提高绿洲的稳定性和抗干扰能力的建议。指出绿洲生态环境保护和建设对策应充分利用绿洲冷岛效应小气候特点，把有限的水资源与丰富的光热资源结合起来，发展独特的气候生态类型。对于不同稳定状态绿洲生态环境建设应采取不同对策。并指出良性绿洲生态环境建设应发展耐旱喜阳生态农业，提高水资源利用效率；低效绿洲生态环境建设应尽量调整绿洲格局，将破碎绿洲连通成片，力图减小晒衣绳效应；“退化绿洲”生态环境建设的对策是在足够水资源供给的条件下修复生态系统，限制地下水开采和农牧业的发展，抑制生态系统的进一步恶化。