干旱区研究

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2018 (2): 0-2.

摘要 ( 0 )

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亚洲中部干旱区降水异常的大气环流特征

杨莲梅, 关学锋, 张迎新

2018 (2): 249-259. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.01

摘要 ( 1071 )

PDF(3034KB) ( 1105 )

亚洲中部干旱区(中亚五国和新疆)是地中海气候与东亚季风气候的过渡带,区域天气气候与欧洲和东亚季风区迥异,具有世界独特的干旱区生态气候模式,即山地森林草原—盆地平原绿洲寓于荒漠,并与荒漠共存的生态气候地理格局。天气气候受高、中、低纬环流的共同影响,区域内部差异很大,形成多背景、多因子、多尺度影响下的极具代表性的气象灾害孕育和成灾环境。亚洲中部干旱区光热资源丰富、蒸发量大、气温变化剧烈,而降水稀少,且分布极不均匀,天山山脉的中西段是降水高值区,近百年来整体表现为增暖、增湿趋势。高、中、低纬系统和中亚低值系统的活跃,共同造就了中亚东部(新疆)降水年代际和年际异常增多。西亚西风急流是联系高、中、低纬环流系统相互作用的纽带。目前,该区域气象综合观测网建设不能满足应对气候变化的需求,同时对区域特有的环流系统、灾害性天气气候发生规律和形成机理、高分辨率区域数值模式、地—气相互作用对区域天气气候的影响、气候变化预估等方面的研究也较薄弱,开展上述研究对“丝绸之路经济带”可持续发展具有重要科学意义和战略价值。

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亚洲中部干旱区干湿时空变化特征

胡增运, 胡汝骥, 周启鸣, 陈曦, 殷刚, 钱静

2018 (2): 260-268. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.02

摘要 ( 4 )

PDF(1821KB) ( 0 )

过去一百年,全球增温已成不争的事实,而降水则表现出明显的区域特征。采用全球干旱指数(palmer drought severity index, PDSI),对亚洲中部干旱区1950—2014年干湿变化事件进行分析。结果表明:该区域呈现出变湿趋势,尤其在20世纪80年代后,这种趋势更加明显。对PDSI指数进行经验模态分解 (ensemble empirical mode decomposition, EEMD)得到PDSI具有多周期的非线性特征,其中3~7 a的变化周期为主要周期,这与降水的变化周期一致。中亚五国为变干趋势,而中国西北地区为变湿趋势,并且这种差异在1979年后更加明显,表明“干旱越干旱,湿润越湿润”在亚洲中部干旱区不成立。上述主要结论对全球干旱区干湿变化研究具有指导意义。

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西北干旱区大气水分循环要素变化研究进展

姚俊强, 杨青, 毛炜峄, 刘志辉

2018 (2): 269-276. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.03

摘要 ( 805 )

PDF(941KB) ( 1013 )

西北干旱区是对全球气候变化响应最敏感的地区之一。全球变暖加剧水循环,引起大气水分循环要素发生明显变化。借助最新资料对过去50 a西北干旱区大气水分循环要素变化特征和相关科学问题进行了梳理总结,其主要结论:① 西北干旱区水汽和降水量有一致性变化趋势,在20世纪80年代中后期突变型增多,21世纪初有微弱的减小态势。受季风强度减弱的影响,西北东部地区水汽和降水量减小明显。② 降水量增加站点占到95.9%,形成了天山、祁连山等增湿中心,具有明显的增湿海拔依赖性特征。③ 实际蒸散发量呈微弱的减小趋势,天山山区明显减少,而祁连山地区明显增加。④ 干旱区西部夏季降水以西风带水汽输送为主,但大尺度大降水过程发生时,低纬水汽输送尤为重要。全球气候变暖在影响着大气水分循环要素明显变化的同时,也加剧了干旱区水循环过程和水资源的不确定性。

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东天山哈密榆树沟流域夏季降水的化学特征

王晓艳, 蒋缠文

2018 (2): 277-286. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.04

摘要 ( 621 )

PDF(1663KB) ( 695 )

2013年5—8月按照GB13580.2-92规定的大气降水采样方法,采集了东天山喀尔力克山南坡榆树沟流域32场降水,进行了pH、EC及离子组成的测定,并运用综合描述法、相关性分析、气团来源轨迹、富集因子及端源贡献法探究其来源。结果表明:榆树沟流域夏季降水的pH平均值为6.8,呈弱酸性;电导率在3.79~239 μs·cm^-1,受降水量影响明显;阴阳离子质量浓度的平均值分别是SO^2-₄>NO^-₃>Cl^->F^-和Ca²⁺>NH⁺₄>Na⁺>K⁺>Mg²⁺;SO^2-₄、NO^-₃、F^-和NH⁺₄主要来自于人类活动;Cl^-基本来自海盐源,受地壳源的影响甚微;Na⁺的来源受海盐源和陆源共同影响;Ca²⁺和K⁺来自于非海盐源的贡献。

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北川河流域降水与NDVI变化特征及其对径流的影响

董喆, 贺康宁, 王根柱, 王先棒

2018 (2): 287-295. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.05

摘要 ( 5 )

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采用Mann-Kendall检验等方法,对1961—2013年青海省西宁市北川河流域的降水、径流、NDVI指数进行趋势与突变点分析,采用小波Morlet函数分析方法,对降水、径流数据进行长时间序列的周期性分析,探究降水与植被对径流的调节作用。结果表明:北川河流域53 a的平均降水以0.729 5 mm·a^-1的速度增长,归一化植被指数的斜率以0.005呈不显著增长趋势,径流深以0.490 5 mm·a^-1的速度呈下降趋势;降水与径流的周期变化在不同时间尺度范围有差异性,变化周期为5 a的显著周期和41 a的接近显著水平周期;径流量受降水与NDVI的共同影响,其中7—10月的降水与NDVI对径流的影响显著,径流变化受当月和前一月的降水与NDVI变化控制。

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内蒙古巴拉格尔河径流变化的驱动因素

白勇, 高瑞忠, 王喜喜, 刘廷玺, 王威娜

2018 (2): 296-305. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.06 cstr: 32277.14.AZR.20180206

摘要 ( 982 )

PDF(4760KB) ( 984 )

基于巴拉格尔河流域1959—2015年的水文、气象和社会经济等数据,采用累积距平法、改进的Mann-Kendall趋势检验法和累积量斜率变化率比较法等,定量分析了年代、水文年、季和月尺度下的径流变化规律及主要驱动因素。结果表明:巴拉格尔河流域径流量在各时间尺度均呈现显著减少趋势,而各气候要素的波动变化趋势不明显,流域内社会经济快速发展,人类活动显著;径流量在2000年代最小,相对于1960年代来说减少了74.78%;流域径流变化最显著的突变点为1998年,变化期(1999—2015年)与基准期(1959—1998年)相比,该流域气候波动对径流减少的贡献率仅为28.86%,而人类活动对径流减少的贡献率达到71.14%,因此,人类活动是引起径流量减少的主要驱动因素。

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高寒湿地生态系统水分利用效率研究

吴方涛, 曹生奎, 曹广超, 汉光昭, 林阳阳, 成淑艳

2018 (2): 306-314. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.07

摘要 ( 6 )

PDF(4332KB) ( 0 )

高寒湿地生态系统水分利用效率的研究,有助于明晰高寒地区碳水耦合程度和优化水资源管理。基于涡度相关系统,研究分析了2015年和2016年生长季青海湖高寒湿地生态系统水分利用效率的变化特征和主要环境因子对其的影响。结果表明:生态系统各月水分利用效率日变化都呈先减小后增大的趋势,且生长季中期大于前期和后期的水分利用效率。生态系统水分利用效率季节变化呈生长季中期高,初期和后期低。2015年和2016年总体水分利用效率分别为5.42 g·kg^-1和4.65 g·kg^-1。与环境因子的分析表明,生态系统水分利用效率与温度、叶面积指数、月降水量和土壤体积含水量相关性显著,而与光合有效辐射和饱和水汽压差的相关性较差。

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黄土区坡沟系统容重、饱和导水率和土壤含水量变化分析

甘淼, 贾玉华, 李同川, 毛娜, 赵明阳

2018 (2): 315-324. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.08

摘要 ( 1104 )

PDF(1634KB) ( 893 )

切沟是黄土高原侵蚀沟的重要类型之一,对流域水文、植被、地貌和生态等地表过程具有深刻影响。为明确土壤物理参数对切沟地形、坡位和深度的响应,在陕北黄土高原选择典型切沟,根据其走向设置沟道、沟缘及坡面3条样线,对40个样点按照10 cm深度间隔采集0~30 cm各土层原状土样,利用定水头法和烘干法对土壤容重、饱和导水率和土壤含水量进行测定并分析。结果表明:① 地形对容重、饱和导水率和土壤含水量具有显著或极显著影响,3个参数随坡位自下而上均呈波浪式变化趋势;沟缘和坡面位置容重随坡位上升总体呈微弱减小趋势,沟缘表层坡下土壤含水量较其他坡位明显偏低;② 沟缘和坡面位置不同土层深度饱和导水率及容重的大小变化规律与沟道恰好相反;③ 对于各土层深度而言,沟缘和坡面土壤含水量均与沟道内差异显著,且沟缘土壤含水量总是低于坡面。以上结果表明,切沟分布改变了土壤容重、饱和导水率和土壤含水量在坡面的空间格局,在黄土区坡沟系统内不同地形条件对相关土壤物理参数的影响不应忽视。

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2000—2010年祁连山冰川冰储量变化

高永鹏, 姚晓军, 安丽娜, 李晓锋, 宫鹏, 祁苗苗

2018 (2): 325-333. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.09

摘要 ( 4 )

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监测区域尺度冰川变化,特别是冰川物质平衡变化,对系统认识冰川及水资源变化具有重要价值。基于校正后的SRTM数据与ASTER立体像对数据,利用大地测量法,对2000—2010年祁连山地区冰川冰储量变化进行应用研究,结果表明:① 多源遥感DEM数据经过空间匹配误差和空间分辨率相关误差校正,整体误差较小,适合对大空间尺度的冰川体积变化和物质平衡进行估算研究。② 2000—2010年祁连山冰川厚度平均减薄(5.68±2.76)m,平均冰川物质平衡为(-0.48±0.23)m w.e.·a^-1,冰川储量变化(-1.59±0.72)Gt。③ 疏勒河流域(5Y44)是祁连山地区冰川平均物质平衡和冰储量变化最为明显的区域,平均物质平衡为(-0.80±0.27)m w.e.·a^-1,冰川厚度平均减薄(9.42±3.21)m,冰川储量亏损(-4.08±1.39)Gt。而冰川物质平衡变化最小的地区为黑河流域(5Y42),冰川平均物质平衡为(-0.05±0.21)m w.e.·a^-1,冰川储量亏损最少地区为大通河流域(5J42),冰川储量变化为(-0.12±0.08)Gt。④ 祁连山地区冰川储量变化呈现自西向东增加的趋势,而物质平衡呈现自西向东减少的趋势。气温升高依然是冰川变化的主要因素。

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甘肃瓜州榆林窟历史洪水及其重现期研究

马玲, 王乃昂, 贾鹏

2018 (2): 334-339. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.10

摘要 ( 4 )

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野外实地考察了河西走廊榆林窟1911年历史洪水,对洪水断面进行测量,采用积分的方法恢复其过水断面,分别用比降面积法和水位流量法重建其洪峰流量,并用历史洪水排位法推算其重现期。比降面积法重建洪峰流量结果为879 m³·s^-1,水位流量法重建结果为738 m³·s^-1,两种方法推求结果相差不大,取其均值809 m³·s^-1作为最终流量推求结果。重现期的推算结果表明,榆林窟1911年的历时洪水重现期为105 a。研究结果延长了榆林河的洪水记录尺度,为榆林窟在全球变暖背景下的防洪减灾提供了依据。

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叶圈微生物的群落结构与生态功能研究进展

刘燕, 徐志才, 唐立松,

2018 (2): 340-345. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.11

摘要 ( 705 )

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植物叶圈和根际是两个独特、复杂的生态系统,含有丰富的微生物种类,在促进植物生长,增强植物抗病性、抗逆性等方面有着非常重要的作用。在近几十年内的研究中,根际一直是微生物学家和植物学家研究和关注的焦点,特别是在根际微生物促进植物生长和增强植物抗病性的效果和机理方面取得了重要的研究进展。相对而言,对于叶圈微生物的研究远远滞后于对根际微生物的研究。叶圈微生物最初主要是对植物致病微生物进行研究,但是由于技术条件(主要是采用传统可培养方法进行研究)的限制,叶圈微生物研究进展缓慢。2000年以后,随分子生物学技术的发展,特别是高通量测序技术的发展,叶圈微生物研究进入了快速发展段。研究发现,叶圈微生物中只有少数致病,而大多数能够为植物提供养分、促进植物生长、提高植物抗病性和抗逆性,在植物群落组成和生态功能方面发挥了重要作用。通过介绍叶圈定义的提出及发展过程,阐述了叶圈微生物在研究方法、生物学功能及作用机理方面的研究进展,并对叶圈微生物未来发展方向进行了展望。

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祁连山中段植被群落的时空格局变化

葛丽娟, 党虹, 戎战磊, 高云飞, 赵传燕, 王红义

2018 (2): 346-353. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.12

摘要 ( 604 )

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充分了解植被群落时空格局分布特征是开展生态环境恢复工作的前提。选择祁连山中段寺大隆林场为研究区,对1976、1991、2001、2016年的LANDSAT影像进行地物分类,并利用3种景观指数对植被群落生境破碎化程度进行分析,同时运用CA-Markov模型对植被2031年的分布情况作出预测。结果表明:人为因素是导致植被群落变化的主要原因;1976—2016年,祁连山中段寺大隆林场植被群落的分布面积发生了巨大的变化,乔木和草地分布面积分别减少了91 km²和169 km²;1976—2001年,乔木、灌木和草地群落的平均斑块面积(MPA)分别减少了 1.22 km²、0.14 km²和0.16 km²,聚合指数(AI)分别减少了2.79、0.03和8.77,平均分维数(F_d)分别增加了0.013、0.001和0.005,植被群落生境破碎化严重;2001—2016年,乔木、灌木和草地群落的平均斑块面积(MNA)分别增加了0 km²、0.13 km²和0.02 km²,聚合指数(AI)分别增加了2.38、0.21和6.55,平均分维数(F_d)分别减小了0.005、0.002和0.002,植被生境得到修复;在现行趋势下,预测2031年乔木面积为409 km²,灌木面积为486 km²,草地面积为550 km²,在面积分布上基本与1976年水平相当,植被生境恢复效果显著。

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不同立地条件柠条灌丛内外地面节肢动物群落结构分布特征

刘任涛, 郗伟华, 赵娟, 刘佳楠

2018 (2): 354-362. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.13

摘要 ( 2 )

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以宁夏盐池沙地柠条(Caragana korshinskii)灌丛林地为研究对象,于2012年春、夏、秋季,利用陷阱诱捕法调查了有无流沙覆盖两种立地条件下灌丛内外微生境中地面节肢动物群落组成与多样性分布特征。结果表明:① 灌丛内外地面节肢动物优势类群有鳃金龟科、拟步甲科和蚁科类群的个体数分布,在不同季节不同立地条件生境中均差异较大。② 春季和秋季,相同立地条件中灌丛内外地面节肢动物个体数分布呈现出相似性,而不同立地条件间灌丛内外的分布则存在显著差异性(P<0.05)。但是在夏季,两种立地条件间灌丛内外地面节肢动物个体数呈现出相反的分布规律。③ 地面节肢动物类群数和Shannon指数分布在夏季和秋季两种立地条件均表现为灌丛内外无显著差异性(P>0.05),而在春季不同立地条件灌丛内外类群数分布呈现出较大变化。不同季节两种立地条件对灌丛内外地面节肢动物优势度指数分布格局均影响较大。④ 随季节变化,灌丛内外地面节肢动物群落相似性指数在有流沙覆盖和无流沙覆盖的柠条林地呈现出相反变化趋势。⑤ 立地条件、灌丛微生境和季节变化不仅对地面节肢动物类群个体数产生深刻影响,而且影响到了地面节肢动物群落总个体数和优势度的时空分布。灌丛微生境对地面节肢动物多样性具有聚集作用,同时受到立地条件和季节的调控。

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坡位对群落系统发育多样性的影响——以锡林郭勒典型草原为例

金一兰, 朱羚, 燕亚媛, 丁勇, 张庆

2018 (2): 363-369. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.14

摘要 ( 4 )

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随着分子生物学技术在生态学中的广泛应用,基于物种亲缘关系探讨群落系统发育多样性及维持机制成为生态学研究的热点问题之一。为了揭示内蒙古典型草原不同坡位的群落系统发育多样性及群落构建的差异和驱动因素,选择在锡林郭勒典型草原开展研究,利用线上APGⅢ系统构建了该区域所有物种的系统发育进化树,并利用谱系多样性指数、净亲缘关系指数及最近亲缘关系指数,对不同坡位群落系统发育多样性和结构进行量化探究,同时采集了样地内的土壤并检测土壤养分、含水量、酸碱度及机械组成,分析它们对系统发育多样性的影响。结果表明:① 群落系统发育多样性随坡位的上升显著下降,主导因素是土壤机械组成中的粗粉粒含量。② 群落系统发育结构随着坡位的上升呈现出聚集程度增强的趋势,主导因素是土壤中速效磷含量。③ 整个坡位上的群落净亲缘关系指数均大于零,表明生境过滤是群落构建的主导因素。

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艾比湖自然保护区盐生植物的分布及其水分利用效率

李宏侠, 杨晓东, 吕光辉, 刘卫国

2018 (2): 370-378. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.15

摘要 ( 2 )

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以艾比湖自然保护区内盐生植物为研究对象,采用野外调查与室内实验相结合的方法,揭示土壤盐含量与盐生植物数量分布及水分利用效率之间的关系。结果表明:① 采集的9个土壤样地可划分成高、中和低盐度区3种类型;② 拒盐和泌盐植物的丰富度在土壤盐分梯度上没有显著性差别,稀盐植物的丰富度在高盐度区显著高于中、低盐度区(高>中>低) (P<0.05),拒盐、泌盐和稀盐植物的多度在中盐度区均显著高于高、低盐度区(中>高>低) (P<0.05)。在高、中盐度区,盐生植物的多度和丰富度为:稀盐>拒盐>泌盐植物;相反,在低盐度区,泌盐>拒盐>稀盐植物;③ 稀盐和泌盐植物的δ¹³C值在盐分梯度上存在显著性差异(P<0.05);拒盐植物的δ¹³C值在土壤盐分梯度上无显著性差异 (P>0.05);④ 中盐度区泌盐植物的δ¹³C值显著低于拒盐和稀盐植物外(P<0.05),在高盐度和低盐度区,3种盐生植物的δ¹³C值没有显著性变化(P>0.05);⑤ 拒盐、稀盐和泌盐植物的脯氨酸、可溶性蛋白质、可溶性糖和硝酸还原酶活性在3个土壤盐分梯度上均无显著性差异(P>0.05);⑥ 同土壤盐分条件下,除可溶性蛋白质、可溶性糖和硝酸还原酶活性在少数情况下3种盐生植物间有差别外,大多情况下植物抗胁迫生理指标在3种盐生植物间没有显著性变化(P>0.05);⑦ 抗胁迫生理指标、δ¹³C值、多度和丰富度之间的关系随盐生植物种类迥异。综合以上分析,盐生植物在土壤盐分梯度上的分布、水分利用效率均与盐生植物的类型有关,其变化可能受内部生理调节、盐分的运输规律等多种因素的综合影响。

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罗布泊腹地人工植被梭梭的光学特性及其对干旱胁迫的响应

杨司睿, 范井伟, 孙永强, 李从娟, 徐新文, 范敬龙, 王世杰, 张恒, 翟志忠

2018 (2): 379-386. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.16

摘要 ( 7 )

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在罗布泊高温、高盐碱、干旱的极端环境条件下,研究植物的光合进程以及植物对环境的适应性,对于评价植物的耐旱性有重要意义。研究设置3个干旱处理,轻度干旱、中度干旱以及重度干旱。结果表明:① 重度干旱处理中,梭梭的光补偿点(LCP)为118.75 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点(LSP)为 6174.79 μmol·m^-2·s^-1,是3个处理中对光能利用范围最广的。说明在重度干旱情况下,梭梭通过增大可利用光能的范围来提高对环境资源的利用率。② 在轻度和中度干旱处理中,灌水后梭梭的最大净光合速率分别为35.06 μmol·m^-2·s^-1和49.51 μmol·m^-2·s^-1,比灌水前增加了48.81%和22.83%,可见水分状况是影响植物生长的一个重要因素。③ 在3个干旱处理下,梭梭均出现光合午休现象,且持续时间较长,这可能是梭梭对罗布泊腹地环境的一种适应。④ 轻度干旱与中度干旱处理间的光合日过程差别不大,且灌水后各项光合生理指标均迅速回升,故考虑到节水灌溉,在确立灌溉制度时可以选择中度干旱时所使用的灌水制度。

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柴达木盆地干旱时空变化特征

尹文杰, 张梦琳, 胡立堂

2018 (2): 387-394. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.17

摘要 ( 520 )

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利用柴达木盆地气象站收集的降水和气温数据,计算了SPI和SPEI两种干旱指数,并用于评价研究区不同时间尺度的干旱特征。然而,由于测站分布稀疏,两种指数在区域干旱评价方面存在不足。在此基础上,基于全球范围内的scPDSIpm数据集,并用PDSI指数分析了干旱演变特征及时空分布规律,研究发现:① 温度在年际尺度对研究区的干旱情况影响较大,而在月尺度和半年尺度上对研究区干旱情况影响不明显;② PDSI指数与SPEI和SPI干旱指数的相关系数较高(0.7以上),与两者具有较好的一致性,PDSI更适宜于无资料地区的干旱评价;③ 研究区中部干旱状况最为严重,东部边缘和西北部干旱频次相对较少,但2000年以来这种趋势得到改善。本研究对评价不同干旱指数的适用性及资料缺乏地区的干旱评价具有重要的指导意义。

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基于TRMM卫星数据的蒙古高原降水精度评估与季节分布特征

秦福莹, 贾根锁, 杨劼, 那音太, 侯美亭, 包玉海

2018 (2): 395-403. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.18

摘要 ( 5 )

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采用蒙古高原134个气象站点的降水量数据作为地面验证数据,对新一代TRMM卫星降水产品(3B43 V7)进行了精度评估,并分析了最近19 a蒙古高原降水的空间和季节分布特征。结果表明:月尺度TRMM 3B43数据与站点数据之间呈显著正相关,拟合优度R²达到0.88(P<0.01),具有较好的一致性;近19 a,基于TRMM的年均降水量总体上呈显著上升趋势,上升速率为32.1 mm·(10a)^-1(P<0.05),但存在一定的空间差异,其中,高原东北部、中北部和西南地区降水量呈增加趋势,高原西部、东北部大兴安岭以西和东南部降水量呈减少趋势;季节分布上,除了冬季呈略微减少趋势外,其他季节都呈增加趋势,且四季降水量的年际变化也具有明显的空间分异。

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河西走廊东部主要相态降水日的气候特征

杨晓玲, 汪宗成, 杨梅, 王鹤龄

2018 (2): 404-411. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.19

摘要 ( 4 )

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根据1960—2016年河西走廊东部5个气象站逐日降水观测资料,采用气候统计学方法分析了该区域雨、雪日的时空变化和异常性等特征,揭示河西走廊东部雨、雪日变化规律。研究表明:受海拔高度、地形地貌以及天气系统的影响,河西走廊东部年平均雨、雪日的空间分布从东北向西南呈增多趋势。各地月雨日的变化比较一致,高峰值在7—8月;各地雪日的月变化相对一致,高峰值在3月。各地雨、雪日年及年代变化有所不同,但总体呈增多趋势,年雨、雪日的时间序列分别存在着5～7 a、6～8 a的准周期变化。各地年雨、雪日的异常性比较一致,正常年份发生概率分别在64.9%～70.2%、66.7%～73.7%,依次迅速向两端递减。

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1961—2015年青海沙尘天气时空变化特征

李璠, 徐维新, 祁栋林, 严应存

2018 (2): 412-417. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.20

摘要 ( 3 )

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利用青海省50个地面气象站1961—2015年逐日沙尘暴、扬沙、浮尘资料,采用趋势分析、Mann-Kendall突变检验、IDW插值法,分析了青海省沙尘天气的年、年际、季节动态变化趋势及空间分布格局。结果表明: ① 1961—2015年青海省沙尘日数整体呈波动下降态势,减速为3.42 d·a^-1(P <0.01),浮尘日数减速最大,其次是扬沙日数,沙尘暴最小。期间不论强度大小,均表现为先上升后下降的过程,沙尘日数以1976年为转折点开始减少,到1994年发生突变,且人口剧增、土地利用加剧的20世纪70年代为多发年代。② 沙尘日数的季节变化从春季到冬季呈“V”字形变化,春季＞冬季＞夏季＞秋季,沙尘暴、扬沙、浮尘日数在11月至次年7月减少趋势达到0.01显著性水平,8—10月达0.05显著性水平。③ 青海省沙尘暴和浮尘频发中心位于柴达木盆地,扬沙频发中心位于昆仑山以南的五道梁地区,全省沙尘天气主要为扬沙。

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科尔沁沙地西部蒸发皿蒸发量变化及其影响因子分析

曹静, 阿拉木萨

2018 (2): 418-424. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.21

摘要 ( 3 )

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以科尔沁沙地西部为研究区域,利用其1981—2016年气象观测资料,采用线性趋势法、Mann-Kendall 趋势检验和Sen坡度估计法,对蒸发皿蒸发量及其主要影响因子的变化趋势进行了分析。运用偏相关、主成分分析及多元回归分析方法,探讨了蒸发皿蒸发量变化的成因。结果表明:在过去的36 a,蒸发皿蒸发量和风速均呈显著的下降趋势(P<0.001),总云量与低云量则显著增加(P<0.001)。不同季节蒸发皿蒸发量及风速均呈显著下降趋势(P<0.001),而低云量呈显著增加趋势(P<0.001),蒸发皿蒸发量春季、夏季的下降速率较秋季、冬季大。风速下降及云量的增加是蒸发皿蒸发量下降的主要影响因素。

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基于GCM和冰芯的天山地区降水同位素的水汽来源影响机制

杨森, 张明军, 王圣杰

2018 (2): 425-435. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.22

摘要 ( 4 )

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利用GISS-E(MERRA)、GISS-E(NCEP)、isoGSM(NCEP)、LMDZ(free)、LMDZ(ECMWF)和MIROC(free)6种GCM模型数据以及庙尔沟冰芯δ¹⁸O数据,对比分析了各模型和冰芯中δ¹⁸O的年际变化特征。并用6种模型数据分别与庙尔沟冰芯δ¹⁸O数据进行相关性分析,通过观察冰芯δ¹⁸O数据与距离冰芯最近模型数据的变化趋势,选出最适用于分析天山地区降水中δ¹⁸O的GCM模型,分析该模型中水汽的来源情况。结果表明:在年际尺度上GCM模拟的结果中存在“温度效应”,只是年际尺度上比年内尺度上的相关性略弱。MIRCO(free)模型模拟的倾向率变化与庙尔沟冰芯的倾向率变化一致(α=-0.01)。MIROC(free)模型的输出结果在天山地区最接近实测结果。水汽来源的方向与比例决定着降水中δ¹⁸O值偏正/偏负的程度。依据连续小波变换方法得出,在1990—2001年能量最强,1990—2001年降水中δ¹⁸O值虽然多次的波动偏正,但整体偏负。研究水汽来源轨迹发现,当降水中δ¹⁸O偏负时,主要是由来自北冰洋的水汽增多引起的,出现多次偏正波动时,主要是由于中纬度大西洋的水汽增加增多造成的。

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干旱区典型城市云对太阳辐射的影响

陈春美, 钟珂, 陈勇航, 秦榕, 辛渝, 陈彬, 刘琼, 周黛怡

2018 (2): 436-443. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.23

摘要 ( 4 )

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太阳辐射变化对气候和环境至关重要,而云可以对太阳辐射造成显著影响。为研究干旱区典型城市云对太阳辐射的影响,以乌鲁木齐为例,采用NASA地球观测系统(EOS)“云与地球辐射能量系统(CERES)”的SSF数据集的云和辐射资料,分析了该地区2006年1月至2015年12月云物理属性、云辐射强迫的年变化特征。结果表明:云对大气层顶和地面的短波辐射强迫均为负值,分别为-253.7 W·m^-2和-249.0 W·m^-2,产生冷却效应,且大气层顶冷却效果更显著,时间变化波动较小;10 a均呈现降低趋势;年内变化接近对称单峰分布,峰值出现于7月,分别为-391.3 W·m^-2和-355.0 W·m^-2。季节分布为夏季大,冬季小,春秋季居中,且春季略大于秋季。该地区各云物理属性参量的年变化特点与云短波辐射强迫具有不同程度的相似性。

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近35 a锡林河流域积雪变化及其对气候的响应

郝祥云, 朱仲元, 张圣微, 宋海清, 席小康, 刘丹丹, 韩冬冬

2018 (2): 444-450. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.24

摘要 ( 2 )

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利用锡林浩特站及周边阿巴嘎旗、林西和克什克腾旗气象站1981—2016年逐日气象数据(降水量、气温等)、逐日雪深数据,分析了锡林河流域近35 a雪深、积雪日数的变化特征,以及气象因子与雪深、积雪日数之间的相关性。结果表明:近35 a来锡林河流域年平均雪深及年平均积雪日数在时间序列变化均呈微弱的上升趋势。在时间转折上,年平均雪深在1984年发生突变,而年积雪日数并没有发生明显的突变。从周期变化来看,年平均积雪10~30 a的周期变化最明显,而年平均积雪日数在12~30 a的时间尺度上的周期变化最为明显。研究区气象因子与积雪的相关性表明,雪深、积雪日数与气温、平均风速、日照时数、>0 ℃有效积温在整个积雪期均呈极显著的负相关关系,而相对湿度与积雪深度及积雪日数变化之间呈极显著的正相关。运用通径分析发现,气温对积雪变化的影响,无论是通过直接作用,还是通过间接作用,均大于其它因素的影响。由此可见,相比其它气象因子,积雪对气温的变化更加敏感。研究积雪动态变化及其对气象因子的响应对寒旱区草原合理利用水资源、农牧业发展和灾害防御具有重要的现实意义。

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干旱区荒漠下垫面能量通量观测误差对能量闭合的影响

杨宾, 左洪超, 董龙翔, 杨海龙, 陈伯龙, 戴临栋

2018 (2): 451-460. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.25

摘要 ( 2 )

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利用内蒙古微气象观测试验(IM-MmOE)资料,分析干旱区荒漠下垫面近地层能量传输特征,探究观测仪器的一致性问题及其对地表能量平衡的影响。结果表明:干旱区荒漠下垫面的能量传输以感热和地表土壤热通量为主。大多数辐射仪器的观测相关系数大于0.98,地表土壤热通量和感热通量的观测相关系数大于0.97,潜热通量观测相关性最差,为0.92,其中地表土壤热通量、感热通量和潜热通量的均方差分别为14.3 W·m^-2、8.9 W·m^-2和8.0 W·m^-2,各仪器之间观测数据比较一致,观测误差较小。非一致性引起的观测数据偏差直接影响能量闭合率,试验中湍流通量(感热通量和潜热通量之和)的观测偏差造成地表能量闭合率1%～3%的不确定性,有效能量(净辐射与地表土壤热通量之差,仅考虑地表土壤热通量的观测偏差)造成5%的不确定性,湍流通量和有效能量两者数据的总偏差造成地表能量闭合率6%～8%的不确定性。

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干旱区地膜覆盖玉米农田地表反照率动态参数化方法及其模拟效果分析

陆莎, 左洪超, 苗文辉, 陈继伟, 郭阳, 王士新

2018 (2): 461-470. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.26

摘要 ( 458 )

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利用2015年6月1日至7月24日干旱区地膜覆盖玉米农田下垫面的观测资料,分析地表反照率在植被生长期间的变化特征及其与土壤湿度的关系。与未覆盖地膜情形的下垫面相比,地膜覆盖农田下垫面地表反照率的变化特征及其与土壤湿度的相关性具有显著性差异。为此建立了相应的地表反照率动态参数化方案,并将修改的地表反照率动态参数化方案应用到陆面过程模式CoLM中进行了3组模拟试验,分析和检验新方案在地膜覆盖农田下垫面的准确性和适用性。数值模拟结果表明:3组试验都能很好地反映陆面过程特征的日变化趋势,但是相比较而言,利用新建立的地表反照率动态参数化方案模式的模拟效果最好,明显提高了模式对向上短波和长波辐射的模拟能力,使浅层土壤温度和湿度的模拟效果有了一定的改善。因此,地表反照率动态参数化方法对干旱区地膜覆盖农田下垫面陆面过程的模拟效果有一定的改进,对今后陆面过程模式的发展和完善有较好的参考价值。

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中国主要沙漠(沙地)的氧同位素含量特征

霍俊澎, 郭浩, 郭翠萍, 辛智鸣

2018 (2): 471-476. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.27

摘要 ( 2 )

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为了解中国主要沙漠(沙地)的石英氧同位素分布特征,分别在各个沙漠(沙地)进行采样,采用同位素质谱技术分析样品的石英氧同位素组成。结果表明:中国主要沙漠(沙地)的石英δ¹⁸O变化范围为7.8‰~14.9‰;各个沙漠(沙地)内部物质均质化程度差异较大,其中塔克拉玛干沙漠均质化程度最低,巴丹吉林沙漠均质化程度最高;中国主要沙漠(沙地)石英氧同位素空间变化特征明显,从中国北方沙漠(鄂尔多斯高原和阿拉善高原)至准噶尔盆地,到塔克拉玛干沙漠,再到柴达木沙漠,最后到乌兰布和沙漠呈现出依次增高趋势。

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新疆博斯腾湖表层沉积物粒度空间分布特征

蒲佳, 马龙, 吉力力·阿不都外力, 刘文, 葛拥晓

2018 (2): 477-485. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.28

摘要 ( 2 )

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结合数理统计学方法,通过对新疆博斯腾湖表层沉积物的粒度组成、粒度参数、粒度频率曲线等粒度特征的分析,探讨湖泊表层沉积物的粒度空间特征及其影响因素。结果表明:在博斯腾湖表层沉积物粒度组分中,细粉沙质(4~16 μm)组分为优势粒级,含量为19.2%~62.1%,平均值为40.1%。粒度组成空间特征总体表现为:以湖泊西北角为中心的环状分布,表明受清水河、黄水沟等的影响以及顺反时针环流的影响,由西北部向西南部和东南部延伸,细颗粒组分含量逐渐增加,粗颗粒组分含量逐渐减少,南岸堆积大量黏土组分。沉积物样品可分为两类,指示不同湖区的沉积环境:① 开阔湖区:沉积物粒度频率曲线虽以多峰为主,但是形状大体一致,存在显著的众数粒径为6~20 μm的主峰,在500 μm和1 μm左右各有一个低峰,为负偏态,表明沉积物处于悬移搬运作用为主的静水低能沉积环境;② 河口区:沉积物粒度频率曲线为多峰型,表现为众数粒径为70~100 μm的主峰,部分还存在2~10 μm的次峰,以及在500 μm和1 μm左右各有一个低峰,表明此区处于滨岸湖浪和河流混合作用的高能沉积环境。通过分析粒度特征的空间分布,揭示不同湖区的现代沉积环境和水动力条件的差异,为进一步研究湖泊污染物输入、扩散等反映现代生态环境的研究提供科学参考。

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土地利用变化对盐池县碳储量及其价值影响

刘淑琴, 王荣女, 夏朝宗, 侯瑞平, 陈建, 张克斌

2018 (2): 486-492. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.29

摘要 ( 3 )

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LUCC对陆地生态系统碳收支的影响是当前全球气候变化研究领域的重要内容之一。根据土地利用、土地利用变化与林业碳汇计量监测数据,对盐池县2005—2013年土地利用变化与其碳汇效应进行了研究。结果表明:① 盐池县土地利用水平位于我国平均水平以下,其转移活动主要发生在其他土地、农地、草地和林地之间。② 2005—2013年,该县植被碳储量增加了23.96%,土壤碳储量减少了0.30%,总碳储量价值下降了5.00×10⁸美元。③ 林地的增加是盐池县碳储量增多的主要原因,草地的变化与管理是影响土壤碳储量的重要因素。④ 从土地利用变化和碳储量及其价值驱动分析可以看出,对盐池县碳储量影响最大的是其他土地的转入转出活动。因此,在今后的发展中该县可以考虑从其他土地出发以此来提高该县碳储量。同时,草地和林地的经营管理也是该县碳源/碳汇变化的重要原因。

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基于PSR模型的新疆县域耕地集约利用时空演化特征

程兰花, 杨德刚, 张新焕, 张豫芳

2018 (2): 493-502. doi: 10.13866/j.azr.2018.02.30

摘要 ( 3 )

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科学合理地提高耕地集约利用水平,是保证地区粮食安全和促进地区可持续发展的有效途径。以新疆83个县域为研究单元,基于PSR模型构建指标体系,采用熵权法确定指标权重,以综合加权求和模型确定耕地集约利用程度,并构建耕地PSR系统协调度模型评价耕地PSR子系统的协调性,同时引入纵向比较系数和综合比较系数,借助ArcGIS 10.2空间分析工具来揭示和分析2000—2013年新疆县域耕地集约利用时空演化特征,利用多元回归分析对造成新疆县域耕地集约利用时空演化特征的影响因素进行深入探讨。研究发现:2000—2013年新疆整体耕地集约利用压力指数(P)平稳上升,状态指数(S)波动变化最终有所下降,响应指数(R)波动变化最终有所上升,且S与R在不同时段变化趋势相反;耕地集约利用程度(F)较平稳上升,耕地PSR系统协调度(D)波动下降;83个县市中F提升的县市多于降低的县市,D降低的县市多于提升的县市,仅15个县市F和D均提升,多数县市耕地集约利用不尽科学合理;耕地集约利用程度具有明显的空间差异,表现为由空间聚集向空间均衡发展;各县市农业科技发展情况、人口、自然条件和经济发展水平均不同程度地影响着县域耕地集约利用程度,但年际间各影响因素与耕地集约利用程度的关系又略有不同。

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