黑河流域生态系统服务的价值

生态系统服务的价值评估研究是可持续发展评估研究的关键内容和焦点 ,是生态经济学、环境经济学和生态学的前沿研究领域 ,是开展环境 经济综合核算的基础工作 .以黑河流域 1987年和 2 0 0 0年的 1∶10 0 0 0 0LandsatTM图像解译数据为基础 ,在分析黑河流域土地利用和土地覆盖变化状况的同时 ,对黑河流域生态系统服务的价值进行了评估 ,结果表明 :按当前价计算 ,1987年黑河流域生态系统服务的年价值为 2 1.6 2 3× 10 8＄ ,相当于 178.82 2× 10 8元人民币 ;2 0 0 0年黑河流域生态系统服务的年价值为 17.6 74× 10 8＄ ,相当于 146 .16 4× 10 8元人民币 .与 1999年黑河流域的国内生产总值 (GDP) 10 2 .5 4× 10 8元人民币相比 ,2 0 0 0年黑河流域生态系统服务的年价值相当于GDP的 1.42 5倍 .由于缺乏对盐碱地、永久积雪 /冰川、建筑用地、沙丘 /戈壁、裸岩 /裸土地等服务价值的相关研究信息 ,该结果是对流域生态系统服务价值的保守估计 .     

青藏高原疏勒河上游不同类型冻土可培养细菌多样性特征研究

在气候变暖及人类活动的双重干扰下,疏勒河上游冻土发生了显著退化,如活动层厚度加大、植被退化等,而冻土退化对微生物的影响一直是科研人员关注的热点话题。以疏勒河上游不同季节（4月、6月、9月）、不同退化程度冻土为研究对象,研究了可培养细菌多样性特征。通过16S rDNA基因测序及构建系统发育树表明,研究区域可培养细菌归类为27个属,分属于α-变形菌门,γ-变形菌门,放线菌门,厚壁菌门和拟杆菌门,其中放线菌门为优势类群。从属水平来讲,可培养细菌以节杆菌属和微球菌属为主,其含量随冻土退化程度加深分别呈下降和升高趋势。土壤细菌多样性与环境因子的相关性分析表明,可培养细菌多样性与土壤含水量、总氮极显著正相关,与有机碳显著正相关。这些结果表明,伴随着冻土退化而发生的地上植被逆向演替过程中,青藏高原不同类型冻土间已产生较大的环境异质性如土壤碳氮及含水量,进一步可能导致冻土微生物多样性分异。研究结果为利用微生物综合评价青藏高原不同类型冻土的生态环境提供了数据基础。     

基于分位数映射法的黑河上游气候模式降水误差订正

区域气候模式降水弥补了高寒山区气象站点稀少的缺陷,是水文模拟的重要驱动变量。然而,高寒山区模式输出降水的总量和频率都存在较大不确定性。因此,改进了用于降水频率纠正的分位数映射法(Quantile Mapping,QM),对中尺度数值预报模式(Weather Research and Forecasting model,WRF)模拟的黑河上游日降水输出数据进行误差订正。选取第95分位和第98分位降水量为阈值,选择2004-2009年为建模时段,2010-2013年为验证时段,使用分段拟合的方法建立传递函数,侧重于对极端降水进行单独订正。研究结果表明:该方法不仅对降水空间分布有明显的改善,对极端降水也有很好的订正效果。订正前模式模拟日降水与台站之间的均方根误差为3.41 mm·d^-1,绝对偏差为115.67 mm·y^-1,订正后均方根误差减少为3.11 mm·d^-1,绝对偏差有明显改善,为60.3 mm·y^-1。订正后流域内年降水空间分布更加合理,年降水量也更接近于观测降水插值结果,其空间相关系数由0.74改善为0.94。春、夏季订正效果优于秋、冬季,其中夏季订正效果较为明显,订正前降水偏差百分比在-0.1~0.1以内的区域面积仅占流域总面积的28%,而订正后占比增加至66%。同时,该方法对极端降水有较好的订正效果,减小了日降水强度(SDII)和极强降水量(R99p)的模拟偏差,订正后的第95分位模拟降水与观测降水插值的相关系数由0.15提高到0.48。本研究为站点稀少的黑河上游提供了一种更有效的误差订正方案,有利于为寒区水文研究获取更精确的降水数据。     

冬季青藏高原上游西风模态与中国降水及NAO的关联

利用ERA40再分析资料和中国区域站点降水观测资料分析了冬季北大西洋至青藏高原上游地区上空西风变率的EOF主要模态(简称高原上游西风模态),并考察了这些模态与中国区域降水及北大西洋涛动(NAO)之间的联系。研究结果表明,冬季高原上游最主要的两种西风模态(EOF1和EOF2)都和北大西洋涛动(NAO)显著相关,却与中国冬季降水的关系明显不同:EOF1对应着整体位置偏北、南侧活动中心偏东的NAO型,并与高原西南侧及长江中下游地区冬季降水存在显著正相关;而EOF2对应着整体位置偏南,南侧活动中心位置偏西的NAO空间型,与中国冬季降水却没有显著的相关关系。进一步研究指出,在偏强的EOF1中,低纬异常西风带可向东伸展到位于亚欧大陆中南部的高原上游,造成高原西南侧中下层气流的爬升运动增强,导致高原西南侧降水异常偏多,同时,该西风异常可绕过高原形成异常西南风,与异常偏高的西太平洋副热带高压南侧湿润的东南风异常汇合于长江中下游地区,产生异常辐合上升运动,从而引起长江中下游地区冬季降水增强,反之亦然;而EOF2较EOF1位置偏东、偏南,低纬纬向风东伸较弱,对中国冬季降水影响不明显。这表明冬季高原上游西风异常分布的形态对下游中国区域降水的影响至关重要,而西风EOF1模态是NAO通过上下游效应影响中国冬季降水的一个重要媒介。     

黑河实验区非均匀地表能量通量的数值模拟

利用三维非静力RAMS模拟研究了黑河实验区非均匀地表能量通量，模拟结果表明：绿洲地表净辐射通量较沙漠戈壁大；绿洲及沙漠戈壁下垫面上的Bowen比分别为0．4和4．0；夜间绿洲上整晚维持蒸发，并有负感热通量。模拟结果与测站实测结果与卫星反演值的对比研究指出，RAMS对绿洲下垫面潜热通量的模拟和沙漠戈壁下垫面感热通量的模拟与实测值基本一致。卫星遥感反演及数值模拟方法对净辐射的估算与实测较吻合，绿洲地表感热通量的卫星反演值较数值模拟结果更接近于实际，但潜热通量的模拟值则较卫星估算值更接近于实际；沙漠戈壁地表则是感热通量的模拟值较卫星反演值更接近于实际。上述分析为今后结合卫星遥感改进RAMS陆面过程参数化，使使用于模拟研究干旱区非均匀下垫面地气相互作用提供了可靠依据。     

黑河流域中西部子水系水资源分布特征研究

根据研究区的气象、水文、地质和冰川等资料,结合野外调查,研究了黑河流域中西部子水系的降水资源、冰川资源、地表水资源、地下水资源、水资源总量及其时空分布特征.山区水资源主要由祁连山南部的降水、冰雪融水等形式补给,以冰川、地表水、地下基流形式存在,冰川融水补给量为0.5532×108m3,地表水资源量为11.64×108m3,出山口基流量为5.264×108m3.河流进入山前平原后,地表水与地下水多次重复转化,南盆地地下水资源量为8.74×108m3,北盆地地下水资源量为2.06×108m3.中游耗水量的增加,加剧了中游和下游地区用水矛盾.对河流水质现状进行了分析评价,中、下游受生活污水、工业废水、农业退水的影响,河流水质较差.随着张掖市节水型社会建设和黑河流域综合治理的逐步推进,黑河流域中西部子水系的水资源问题日趋突出,研究水资源的分布特征,可为区域水资源的管理调度、可持续利用提供科学的决策依据.     

黑河流域观测通量的空间代表性研究

地表湍流通量包括显热通量和潜热通量,它的准确测定对天气气候预报、农业节水和水资源管理等意义重大。目前应用较为广泛的通量测量技术有涡动相关仪(EC)和大孔径闪烁仪(LAS),前者是单点观测,观测范围通常只有几百米;后者近年来得到长足的发展,可以观测从几百米到十几公里尺度上的区域湍流通量。建立了EC和LAS通量解析足迹模型,详细介绍了足迹模型的理论依据和建立方法,并对二者模型的异同进行了阐释。在黑河流域遥感—地面观测同步试验中,以高寒与干旱区伴生的黑河流域为试验区,包括寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,使用足迹模型分别分析了临泽草地站、阿柔冻融观测站的EC、LAS观测通量的源区,结合风向变化规律,对二者通量观测差异进行分析解释;分析了盈科灌区绿洲站、大野口关滩森林站的EC观测数据,以及阿柔冻融观测站的EC、LAS观测数据,选择具有代表性的月份,进行观测站点的空间代表性分析。结果表明:对通量观测站点进行空间代表性分析是十分必要的,可得到观测站点通量源区的时空变化特征,同时足迹模型在通量观测数据的分析中有很大的实用价值,可为今后通量观测数据的应用提供参考。     

近30年来黄河上游荒漠化时空演变及成因研究

黄河上游地区是中国土地荒漠化的重灾区之一,是中国荒漠化监测和治理工作的重点区域。本文采用MSS、TM、ETM、CBERS四期数据,基于RS和GIS技术,主要采用人工目视解译方法,辅助野外调查验证,得到四期解译数据。对三个阶段的数据进行空间分析,研究1975年到2007年黄河上游荒漠化的时空分布特征,探索演变成因,并结合该区域气温和降水数据,着重分析了其与荒漠化演变进程的关系。结果表明:1975—2007年,从整体变化趋势看,黄河上游地区土地荒漠化面积共增加了3 499.76 km2,其中沙质荒漠化面积增加3 407.62 km2,盐碱质荒漠化面积增加了92.14 km2。从三个阶段的变化趋势看,呈现先增加后减少的发展趋势,2000年之前是荒漠化的增加时期,2000年之后是荒漠化的减少时期。结合气温和降水量数据叠加分析得出,气候变化是黄河上游荒漠化发展的重要原因;地质背景是内因,人类活动起催化作用。     

潮白河上游土地利用的时空变化特征与驱动力分析

本文以1990年和2000年两期土地利用数据和社会经济数据为基础,采用变化率、土地利用转移矩阵、动态度等指数分析方法,对潮白河上游1990~2000年间土地利用的变化及驱动因子进行了分析。结果表明,在1990年到2000年10年间,由于生态保护和植树造林,潮白河上游土地利用发生了很大变化,突出表现为草地与耕地往林地的转移。从变化的空间差异看,赤城县以及几个县的交界地区土地利用变化最剧烈。从土地利用变化的原因看,生态建设和农业结构调整对土地利用影响深刻,是区域土地利用变化最重要的驱动因子。