干旱区研究

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2019 (3): 0.

摘要 ( 317 )

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青藏高原5—10月地表潜热通量与青海同期降水之间的关系

祁艳, 颜玉倩, 李金海, 陈汶江

2019 (3): 529-536. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.01

摘要 ( 584 )

PDF(1809KB) ( 2391 )

利用1981—2015年ERA-Interim再分析资料和青海省43个观测站气象资料,采用气象经验正交函数分解(EOF)、相关分析法及合成分析等方法,对青藏高原(以下简称高原)5—10月地表潜热通量的时空分布特征及其与青海省同期降水之间的关系进行了分析,结果表明:① 高原地表潜热通量第1模态空间分布主要呈现高原东西部变化不一致的特征,青海东北部、高原西部和南部地区表现为正异常,其余地区为负异常;第1模态时间系数呈现显著下降趋势,并以2001年为界,前正后负,表明青海东北部及高原西部和南部地表潜热通量在2001年以前(后)增加(减少)。② 高原地表潜热通量与青海省东北部降水存在显著的负相关关系,当高原地表潜热通量增加(减少)时,青海省东北部降水减少(增加)。③ 将通过0.1显著性检验的区域作为研究二者之间关系的关键区(35.0°～38.5°N,98°～103.0°E),以1个标准差为依据,挑选潜热通量高值年和低值年。结果表明,关键区内地表潜热通量在近35 a表现为显著下降的趋势,潜热通量高值年关键区降水增加,潜热通量低值年关键区东北部降水减少,其余地区降水增加,且在南部存在大于60 mm正异常中心;在潜热通量高(低)值年,关键区位势偏低(高),风速偏大(小),关键区南部水汽辐合较弱(强)。通过分析100 hPa南亚高压中心强度与300 hPa温度场,在地表潜热通量异常偏高(低)年,南亚高压强度略低(高),300 hPa暖中心略低(高),且南亚高压初上(撤离)高原较早。

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短期增温下青藏高原多年冻土区植物生长季土壤水分的动态变化

李艳萍, 史利江, 徐满厚, 李文刚

2019 (3): 537-545. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.02

摘要 ( 489 )

PDF(1316KB) ( 342 )

以青藏高原腹地典型高寒草甸植被类型为研究对象,采用红外灯加热的方法模拟全球增温,并利用水分探头,于2012年植物生长季(5—9月)获取0~100 cm不同土层深度土壤水分含量数据,并分析其对增温的响应。结果表明:① 短期增温对高寒草甸土壤水分含量有提高作用,但增幅并不显著(P>0.05),平均提高2.85%。② 土壤水分含量随土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势,在10~20 cm土层深度处降为最低值13.8%,在60~100 cm土层深度附近达到了20.57%的最高值;对照组5个月10~20 cm土层深度的土壤水分含量显著低于其他土层,而增温组0~20 cm土层深度的土壤含水量显著低于其他土层深度,表明增温对表层(0~10 cm)的土壤含水量影响较大,对深层土壤含水量的影响则较小,而且短期增温不会对土壤水分的垂直分布趋势产生影响。③ 土壤水分含量随时间的变化,在5—8月呈上升趋势,表明在青藏高原北麓河地区植物生长季,8月是其土壤水分含量最充足的月份,到了9月土壤中含水量开始降低,但5个土层深度降幅均不明显;增温组土壤水分含量随时间的变化趋势与对照组基本一致。

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黄河上游植被覆盖度空间分布特征及其影响因素

裴志林, 杨勤科, 王春梅, 庞国伟, 杨力华

2019 (3): 546-555. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.03

摘要 ( 1319 )

PDF(2831KB) ( 580 )

采用2000—2015年MODIS1M NDVI数据计算黄河上游年最大植被覆盖度(FVC),了解空间分布状况及变化特征;同时,采用了一种基于统计学原理的地理探测器模型,考虑非气候类环境因素、气候类环境因素和人类活动因素,使用相应的代理变量对黄河上游FVC空间分布的影响因素做定量研究。研究表明:① 黄河上游FVC总体上以改善为主,空间分布特征变化不大;② 单因子方面,降水量(q值0.669)是该地区FVC空间分布的主要影响因素,其他因子的影响作用存在区域差异;③ 降水分别和土壤类型、土地利用方式的交互作用(q值0.777、0.775)对研究区FVC空间分布起主导作用,土壤类型和土地利用的影响作用在一定高程、降水条件下才得以体现;④ 总体上,气候类环境因素>非气候类环境因素>人类活动因素,人类活动在与降水等环境因子的共同作用能够更充分地解释FVC空间分布;⑤ 对研究区的生态恢复应重点放在降水的充分利用和土地利用方式改进等方面。

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21世纪开都-孔雀河流域未来气候变化情景预估

李晓菲, 徐长春, 李路, 宋佳, 张喜成

2019 (3): 556-566. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.04

摘要 ( 465 )

PDF(3039KB) ( 357 )

利用Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate and Hydrology Projections(DCHP)提供的31个 CMIP5降尺度数据和CRU逐月气温、降水格点数据集,通过评估PLS(偏最小二乘回归)、RR(岭回归)和EE(等权平均)3种多模式集合平均预估模型对历史气候变化的模拟能力,确定最优集合方法,进而预估开都-孔雀河流域21世纪气候变化情景。结果表明:① 所建立的PLS模型对流域的气温和降水具有较好的模拟能力,尤其对气温的模拟,r值均达到了0.64以上,明显优于降水(0.19~0.36),但存在空间异质性;② 21世纪开都-孔雀河流域各子区气温呈显著增加趋势,且RCP8.5情景下的增温速率〔0.58~0.67 ℃·(10a)^-1〕是RCP4.5情景下〔0.25~0.31 ℃·(10a)^-1〕的2倍以上,21世纪中叶是2种情景产生明显差异的开始。整个流域增温速率由西北山区向东南荒漠区逐渐增大;③ 未来降水在不同排放情景下变化速率的分布状况略有不同,但均呈显著增加趋势,且RCP8.5情景下的增加速率〔1.22%~1.54%·(10a)^-1〕总体上高于RCP4.5〔0.80%~1.32%· (10a)^-1〕。

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绿洲带地表水与地下水δD、δ¹⁸O特征

郭新, 李升, 余斌

2019 (3): 567-574. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.05

摘要 ( 9 )

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为探明新疆南部地区河流绿洲带地表水与地下水δD、δ¹⁸O特征,于2016年7、8、11月和2017年7、8月在研究区进行δD、δ¹⁸O样品采集。通过对河流绿洲带同一时期不同区域、不同时期同一区域的地表水与地下水δD、δ¹⁸O在大气降水线上的分布特征分析发现:无论是同时期不同区域还是不同时期同一区域的地表水与地下水δD、δ¹⁸O分布特征相似,分布于研究区冬、夏半年降水数据的交汇区域,并没有体现出取样月份的降水同位素特征,并且δD、δ¹⁸O值均处于降水-融雪水-冰川水的δD、δ¹⁸O值范围内,体现出其补给源存在多样性、变化性、累积性和滞后性的特点;同时,结合研究区实际情况分析表明,河流绿洲带水体的δD、δ¹⁸O特征表现出其受到自然因素和人类活动的双重影响。

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SRM融雪径流模型在锡林河流域的应用

王飞, 朱仲元, 张鹏, 王慧敏, 张璐

2019 (3): 575-581. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.06

摘要 ( 16 )

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为了验证SRM(snowmelt-runoff model)融雪径流模型在寒旱区草原流域的适用性,在阐述模型结构、参数意义的基础上,结合锡林河流域上游2014—2016年融雪期(3—5月)的MODIS积雪覆盖数据及实测气象、水文资料,采用WinSRM 1.10版本对2014—2016年锡林河上游年融雪期的径流进行模拟,结果发现:SRM模型可以较好地反映锡林河融雪期径流变化趋势,有效捕捉融雪径流洪峰到达日期及洪峰流量。对模型进行精度评价,得出3 a模拟值的拟合优度确定系数(R²)与体积差(D_V)均优于世界气象组织公布的模型模拟精度均值。所以,SRM融雪径流模型在锡林河流域上游具有较好的适用性,这对合理利用草原冰雪水资源具有重要意义。

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干旱区无覆膜滴灌冬小麦土壤盐分时空演化特征

李源, 耿庆龙, 赖宁, 李青军, 陈署晃

2019 (3): 582-588. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.07

摘要 ( 17 )

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为研究无覆膜滴灌技术在新疆干旱地区密植作物冬小麦上应用的可持续性,以奇台县小麦农田为研究对象,开展了田间连续性定位监测试验。通过采集滴灌带中心到两侧0~80 cm不同深度段土壤样品,利用地统计学分析方法,研究在应用滴灌技术8 a间,小麦地块土壤盐分的运移规律。结果表明:① 各土层土壤盐分符合对数正态分布,随滴灌年限增加,0~80 cm土层盐分含量逐渐降低。在应用滴灌技术8 a后,根区0~20 cm土层脱盐效果较为明显;在应用滴灌技术6 a后,表层0~60 cm的洗盐效果显著,盐分被淋洗至60 cm以下一定区域并积累。 ② 随着滴灌年限增加,盐分由滴灌中心向两侧及深部土层迁移,应用滴灌技术8 a后,盐分逐渐向滴头下方60 cm以下、距滴头水平距离40 cm以外区域集聚。③ 随着滴灌年限的增加,小麦的产量逐渐上升。建议在目前的灌溉制度下,增加滴灌频率并减少单次灌水量。该研究可为规模化推广小麦无覆膜滴灌技术提供一定的理论支持。

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毛乌素沙地不同土地利用类型的土壤粒度及有机质特征

毛丽, 苏志珠, 王国玲, 马义娟, 李想

2019 (3): 589-598. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.08

摘要 ( 770 )

PDF(1787KB) ( 419 )

在毛乌素沙地选择半固定沙丘地、留茬地、翻耕地及草地4种土地利用类型,采集土壤表层(0~5 cm)和亚表层(5~10 cm)实验样品,测试并分析粒度和有机质的含量变化及其二者之间的相关性。结果表明:① 留茬地、翻耕地和草地的优势粒级为粉粒(0.002~0.05 mm)。表层土壤粉粒含量草地(61.06%)>留茬地(53.09%)>翻耕地(48.28%);亚表层为草地(61.25%)>翻耕地(49.43%)>留茬地(48.42%)。半固定沙丘地的优势粒级为细砂(0.1~0.25 mm)。其表层含量52.69%,亚表层含量54.53%。② 土壤有机质含量,表层草地(18.75 g·kg^-1)>翻耕地(12.53 g·kg^-1)>留茬地(11.25 g·kg^-1)>半固定沙丘地(8.13 g·kg^-1);亚表层草地(13.36 g·kg^-1)>留茬地(13.05 g·kg^-1)>翻耕地(12.67 g·kg^-1)>半固定沙丘地(7.73 g·kg^-1)。③ 土壤粒度与有机质的相关性表现为留茬地、半固定沙丘地的有机质与粉粒呈显著正相关,翻耕地有机质与中砂、细砂呈正相关,反映了翻耕地土壤有机质不稳定且易受其他因素影响。

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近57 a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化

阿依努·吐逊, 张青青, 徐海量, 赵新风, 张鹏

2019 (3): 599-605. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.09

摘要 ( 24 )

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利用1958年航片和1976年、1987年、1998年、2006年和2015年5期遥感影像解译数据,运用ArcGIS软件提取矢量化数据,对玛纳斯河流域近57 a的土地利用/覆被变化进行分析。结果表明:① 玛纳斯河流域土地利用/覆被在1958—2015年发生了普遍变化,耕地、未利用地和建筑用地的面积不断增加,占流域总面积的比例分别为15.27%、4.6%和1.53%;而草地、林地和水域不断减少,减少面积占流域总面积的比例分别为13.5%、5.3%和2.55%。② 土地利用动态变化分析表明,玛纳斯河流域近57 a变化速度最快的是建筑用地,年变化率占流域总面积的12.37%;其次是耕地,年变化率占流域总面积的6.01％;此外,未利用地、林地、草地和水域的年变化率分别为0.21%、-0.99%、-0.54%和-1.39%。③ 土地利用变化改变了该流域的景观格局,导致景观结构破碎化。1958—2015年耕地、草地和未利用地的斑块数增加最多,分别增加了8.50×10⁵个、6.54×10⁵个和2.68×10⁵个;而平均斑块面积(MPS)却在不断减小,分别减小1.83 km²、26.11 km²和20.26 km²,其中耕地和草地破碎化增加。玛纳斯河流域土地利用/覆被变化的分析对于深入揭示流域土地利用变化的内部机制,促进流域水土资源的合理开发和维持地区生态安全具有重要的意义。

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基于Ripley’s K(r) 函数的荒漠锦鸡儿种群分布格局

刘旻霞, 夏素娟, 南笑宁, 李全弟, 蒋晓轩

2019 (3): 606-613. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.10

摘要 ( 17 )

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运用点格局分析法中的Ripley K 函数,对甘肃中部地区的皋兰县老虎台不同坡向的典型植被荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)种群不同龄级的空间格局及其关联性进行分析。结果表明:荒漠锦鸡儿Ⅰ、Ⅱ级种群在整个种群中占优势,种群更新状况较好,属增长型种群。在北坡,Ⅰ级荒漠锦鸡儿种群在整个研究尺度内呈聚集分布状态,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级种群呈随机分布状态;在西北坡,Ⅰ级种群呈明显聚集分布,Ⅱ级在小尺度聚集分布,大尺度呈随机分布状态,Ⅲ、Ⅳ级种群在任何尺度均表现为随机分布状态;在西南坡,所有龄级的荒漠锦鸡儿在各个尺度内均呈随机分布状态。不同坡向,Ⅰ、Ⅱ级种群在小尺度表现为负相关,随尺度增加最终呈不相关状态,Ⅲ、Ⅳ级在整个研究尺度内均为不相关,其他龄级种群之间均为负相关状态。荒漠锦鸡儿种群的自然更新不仅受种间、种内竞争的影响,同时也与不同坡向的生境状况有关。在甘肃中部干旱区采用荒漠锦鸡儿对水土流失地进行恢复重建时,灌木间的株行距在西南坡、南坡以4 m为宜;在西北坡、北坡以3 m为宜。

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炭化温度和时间对盐角草生物炭产率及理化性质的影响

毛明月, 赵振勇, 王守乐, 田长彦

2019 (3): 614-620. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.11

摘要 ( 11 )

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新疆是中国最大盐土分布区,盐生植物资源极为丰富且具有较强的吸盐聚盐能力。以盐角草(Salicornia europaea)为材料,研究炭化温度和时间对盐角草的生物炭产率及理化特性的影响。结果表明:炭化能有效增加盐角草pH、EC(电导率)和灰分含量,其中生物炭pH最高达10.37,生物炭灰分含量与盐角草灰分含量相比增加了57.51%~110.98%。在300~600 ℃,随着炭化温度的升高,生物炭pH、EC、灰分含量显著增加,而产率降低;生物炭水溶性Ca²⁺、Mg²⁺ 含量随温度(≥400 ℃)降低,Na⁺、K⁺等低价离子富集;生物炭全钾、全磷含量随温度逐渐增加,全碳、全氮含量则降低。随着炭化时间的增加,pH、EC及灰分含量逐渐升高,碳含量逐渐降低,且水溶性离子含量增加。根据生物炭理化特性,炭化时间2 h为最适宜的炭化时间。该研究可为生物炭改良酸性土壤原料选择以及植物生物炭制备工艺优化提供新途径。

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沙地樟子松人工林土壤酶活性及其影响因子

于德良, 雷泽勇, 张岩松, 于东伟, 周晏平, 姜吉文

2019 (3): 621-629. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.12

摘要 ( 412 )

PDF(1057KB) ( 595 )

采用通径分析的方法对辽宁省章古台地区10~60 a沙地樟子松人工林的多种土壤理化因子与5种土壤酶活性进行分析。结果表明:5种土壤酶活性与多数土壤理化因子相关性显著,土壤酶活性能够表征该区域土壤综合肥力状况。不同土壤酶活性主要影响因子不同,蔗糖酶主要影响因子综合作用排序为:有机质>黏粒>速效磷>pH;蛋白酶主要影响因子综合作用排序为:碱解氮>速效钾>含水率;磷酸酶主要影响因子综合作用排序为:全磷>速效钾>粉粒;过氧化氢酶主要影响因子综合作用排序为:pH>容重>全磷>全钾;脲酶主要影响因子综合作用排序为:pH>黏粒>全氮>含水率。与简单相关分析相比,通径分析方法能更深入地了解土壤酶活性和土壤理化因子的关系,期望通过对土壤酶活性主要影响因子的研究为樟子松人工林的抚育和土壤改良提供依据。

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基于GF-1/WFV 时间序列的葡萄识别模型——以宁夏红寺堡区为例

赵希妮, 王磊, 刘雅清, 璩向宁, 许兴, 王锐

2019 (3): 630-638. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.13

摘要 ( 3 )

PDF(1642KB) ( 0 )

以宁夏红寺堡区为研究区,基于高分一号(GF-1/WFV)卫星构建葡萄生长季时间序列光谱数据,运用(Jeffreys-Matusita)(J-M)距离分析葡萄地块归一化植被指数(NDVI)时序曲线特征确定了最佳识别时相,将最佳时相的NDVI、相邻时相差值速率和曲线积分训练样本集导入Clementine数据挖掘软件中,利用C5.0决策树分类算法,并结合专家经验法构建葡萄林决策树提取模型。结果表明:构建的识别模型能够满足葡萄的识别需求,但在不同覆盖度的葡萄地块上精度有所差异;基于决策树分类的总体精度为 93.71%,Kappa 系数为 0.91。其中,中低覆盖度葡萄林生产精度为90.82%,用户精度为88.56%;高覆盖度葡萄林生产精度为92.44%,用户精度为91.18%。

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土壤水分胁迫对新疆大叶苜蓿构件生物量分配的影响

柳佳, 罗永忠, 陈国鹏

2019 (3): 639-644. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.14

摘要 ( 12 )

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以新疆大叶苜蓿为试验材料,采用盆栽法揭示不同土壤水分胁迫(田间持水量的85％,65％,45％)下新疆大叶苜蓿构件生物量的变化状况。结果表明:① 轻度水分胁迫下,新疆大叶苜蓿干重生物量最高,主根最长,分枝数、叶片数最多;② 细根数量、干重生物量、构件占比和生长速率均呈现重度水分胁迫＞轻度水分胁迫＞充分供水的规律;③ 不同土壤水分胁迫使构件生物量的分配占比呈现不同规律,充分供水与轻度水分胁迫下遵循:茎构件＞叶构件＞根构件＞花构件的规律,而重度水分胁迫下遵循:根构件＞茎构件＞叶构件＞花构件的规律;④ 轻度水分胁迫下根茎比和地下与地上部分比最佳,植株适应干旱环境且生长健壮。该结果为揭示作物高效用水机制提供科学依据,为干旱、半干旱地区新疆大叶苜蓿的增产提供理论依据。

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2017年与2014年西安极端高温天气及其环流特征对比分析

李博, 陈婷, 王楠, 华灯鑫, 王乾

2019 (3): 645-656. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.15

摘要 ( 745 )

PDF(4051KB) ( 695 )

借助观测资料与FNL全球分析资料,对比研究2017年与2014年西安高温天气基本特征与有利环流形势,结果表明:① 2 a西安均发生了40 ℃以上的长时间持续高温天气,其中2014年属于常规高温年份,而2017年西安高温则提前1个月发生,高温的提前发生主要是因为南亚高压强于正常年份同期强度;② 不同于我国南方地区的闷湿高温,西安高温属于干性高温,且昼夜温差较小,由此造成24 h对人体的不适;③ 详细描述了西安高温发生的典型环流特征,即南亚高压与西太平洋副热带高压(简称副高)同时增强,并在对流层中高层相互贯通;④ 南亚高压是影响我国西北地区的主要热源基地,在较大经向度的有利环流背景下,强风速可将热气团向南向东深度输送至下游地区(即西安);⑤ 在“上辐合、下辐散”的散度场配置下,西安500 hPa以下高空维持明显的下沉气流,加之有利的局部要素相配合,最终造成该地区高温天气的发生。

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内蒙古西部高频沙尘活动空间分布及其成因

李宽, 熊鑫, 王海兵, 李钢铁

2019 (3): 657-663. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.16

摘要 ( 497 )

PDF(3227KB) ( 526 )

内蒙古西部是东亚及全球重要沙尘源, 为揭示2000年以来该区沙尘活动空间分布特征及其成因,对区域地貌类型,地表沉积物组分,沙尘暴、扬沙和浮尘日数,以及大风日数等数据进行统计分析。结果表明:富粉沙、黏土组分的干盐湖与分布众多盐湖的边缘沙漠及沙地为高频沙尘活动区,如额济纳、拐子湖、腾格里沙漠南缘、毛乌素沙地西北边缘等区域;粉沙、黏土组分含量高, 而地表水分含量或植被盖度较高的地表,沙尘活动的频次较低,如河套灌区及鄂尔多斯高原东南边缘高盖度植被分布区; 地表粉尘含量较高, 且有一定盖度植被覆盖的地表,在较强风力作用下,沙尘事件也频发,如白云鄂博、乌拉特后旗等区域。综上所述,受区域大地貌背景的影响,地表沉积物机械组分、水分、植被以及风力等自然因素的空间差异,导致该区域沙尘活动发生频次具有显著的空间变异性。

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基于图形学的致旱天气系统自动识别技术

邵建, 胡文东, 杨有林, 裴晓蓉, 郑鹏徽

2019 (3): 664-669. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.17

摘要 ( 8 )

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基于图形学分析技术,采用追踪算法、矢量分析法,利用常规MICAPS数据、NECP逐日再分析资料和EC细网格资料,对我国西北地区致旱天气系统进行识别试验。通过试验,得到如下结论:① 依据天气学定义,利用追踪算法能够成功识别高空槽、高空脊等主要系统,并可得到其曲率特征;② 利用该方法识别天气尺度系统,系统中心识别率高达90%以上、平均误差小于0.5°,而高空槽识别准确率为74%～87%,平均识别误差为0.7°～1.4°。利用风场进行订正后,准确度明显提高、误差有所减小,基本可以满足干旱预测、预报业务需求。

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基于SPEI指数的新疆天山草地近55 a干旱特征

郭燕云, 胡琦, 傅玮东, 王森, 刘艳

2019 (3): 670-676. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.18

摘要 ( 11 )

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标准化降水蒸散指数(SPEI)通过标准化潜在蒸散与降水的差值,表征一个地区干湿状况偏离常年的程度,是分析干旱演变趋势的新的理想指标,目前已经广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。利用SPEI和1961—2015年新疆天山山区8个代表站点的月降水量及月平均气温资料,对天山山区55 a以来气温和降水的变化特征、不同时间尺度的干旱变化特征、草地生长季干旱特征及变化趋势进行了分析,结果表明:近55 a,天山山区气温呈现显著的上升趋势;降水量总体呈略微上升的趋势,但年际变化较大,变化趋势不显著;天山山区月、季、半年尺度以及年尺度的干旱事件分别为42个、25个、16个和7个;天山山区草地生长季发生轻度、中度和重度干旱的频率分别为37.5%、7.1%和1.8%;近55 a,天山山区草地生长季降水量有所增加,但由于气温升高带来的蒸散作用加强,气候仍呈变干的趋势。近55 a来,天山山区草地生长季气候存在变干的倾向,且年际间的干旱程度变化剧烈,对草地的年际间生长状况差异存在较大的影响。

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基于多重指标的气候品质量化评价——以河西东部红枸杞为例

郭小芹

2019 (3): 677-683. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.19

摘要 ( 5 )

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量化评价方法是科学评价农产品气候品质优劣的关键所在,利用熵权赋值法和模糊综合评判方法,构建基于多重耦合指标体系的气候品质量化评价模型。以河西走廊东部红枸杞为例,将生长时段内光、温、水等指标作为评价依据,建立适宜条件评价模型;将主要气象灾害阈值指标分级度量,建立极端灾害影响评价模型,实现了基于气象评价和产地评价的气候品质综合评价模型。经业务验证,该方法可以作为枸杞气候品质定量评价的依据。同时,为类似农产品气候品质量化评估提供了参考。

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沙区光伏电场的风沙流输移特征

陈曦, 高永, 翟波, 刘湘杰, 程波

2019 (3): 684-690. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.20

摘要 ( 7 )

PDF(1568KB) ( 0 )

以乌海市晟辉能源技术公司沙区太阳能光伏电场为研究对象,对光伏矩阵内光伏板的前沿、后沿及光伏阵列行道处风沙输移情况进行观测,研究沙区光伏电站的风沙流输移规律。研究表明:① 各观测点输沙量均随着高度的增加呈降低趋势,光伏板前沿、后沿、行道处各观测点输沙量随高度增加的最佳拟合方程均为多项式函数,且R²均大于0.95,拟合结果可信。② 光伏板前沿、后沿处风沙流结构特征值大于1,风沙流呈非饱和状态,地表表现为风蚀。电场矩阵行道处风沙流结构特征值均小于1,风沙流为饱和状态,地表表现为堆积。由于光伏板对风沙流的导向作用,导致光伏板下方形成气流加速区,光伏板下方出现掏蚀现象,因此光伏板下方为场区内部风沙防治的重点区域。③ 光伏矩阵内部各观测点的输沙量均低于旷野处,且随着深入电站内部输沙量逐渐降低。沙区光伏电站控制沙害的关键位置为电站迎风边缘处。

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内蒙古荒漠草原降水有效性分析——基于苏尼特右旗过程降水量的监测

方婷婷, 闫勇智, 刘庆福, 朱羚, 韩芳, 张庆

2019 (3): 691-697. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.21

摘要 ( 524 )

PDF(1050KB) ( 376 )

研究选取内蒙古苏尼特右旗,通过分析2015年5月至2016年12月日降水数据和同期不同深度土壤(0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm,30~40 cm和40~50 cm)含水量日连续观测数据,探讨降水事件对荒漠草原土壤含水量的影响。结果表明:① 降水量对表层土壤(0~10 cm,10~20 cm)含水量影响最剧烈,且2层土壤含水量与降水量存在显著的正相关关系,其余3层土壤含水量对降水事件响应不显著。② 0~10 cm、10~20 cm土壤层的最小有效降水量分别为6.4 mm和8.33 mm。③ 结合最小有效降水量进一步推导0~10 cm及10~20 cm土壤层的有效降水转化率发现,0~10 cm土壤最大有效降水转化率可达到95%,但是大部分都是在70%左右;10~20 cm最大有效降水转化率可达90%,但是大部分都是在50%左右。

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基于比湿订正拉格朗日模型的新疆短时强降水的水汽来源

张亚宁, 张明军, 王圣杰, 杜铭霞, 马荣, 周苏娥, 孟鸿飞, 余秀秀

2019 (3): 698-711. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.22

摘要 ( 9 )

PDF(5880KB) ( 1 )

基于中国地面气象站逐小时观测资料、GDAS气象数据及2016—2017年NCEP/NCAR再分析资料,利用拉格朗日后向轨迹模型,结合比湿变化对新疆短时强降水的水汽来源进行订正。结果表明:① 新疆的水汽主要来源于包括里海、黑海、地中海、大西洋、北冰洋和附近的内陆地区;新疆常年受西风影响,偏南西风影响较大;② 阿尔泰-塔城森林草原自然区和准噶尔盆地荒漠自然区水汽路径总体偏北,伊犁-巴音布鲁克(中天山)自然区和哈密-吐鲁番荒漠自然区受陆地水汽源的影响更大,而塔里木盆地极端干旱荒漠自然区水汽路径总体偏南。聚类分析结果显示,阿尔泰-塔城森林草原自然区的水汽来自于欧洲,准噶尔盆地荒漠自然区的水汽主要来自于中亚、里海和蒙古高原,塔里木盆地极端干旱荒漠自然区水汽主要来自塔里木盆地、西亚、中亚和黑海;③ 经过比湿判断水汽补给情况后,气团回溯路径普遍变短,水汽主要来自中亚、黑海、里海和附近的陆地;从主要水汽源地的传输水汽平均需要3.5 d左右,季节上表现为夏季的水汽源地最近,秋季的水汽源地较远,区域上阿尔泰-塔城森林草原自然区水汽源地最远,哈密-吐鲁番荒漠自然区水汽源地最近;④ 新疆各起始高度上的降水主要受偏北和偏南的西向气流影响,且从对水汽的贡献来看,偏北的西向气流大于偏南的。

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基于卫星遥感的祁连山及甘肃中部地区云宏观特征

宋琦明, 张武, 苏亚乔, 陈艳, 杨昆, 赵桂清, 曹刚

2019 (3): 712-722. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.23

摘要 ( 13 )

PDF(2592KB) ( 0 )

利用2007—2010年CloudSat和CALIPSO卫星遥感资料以及中国国家气象信息中心(CMDC)提供的地面降水资料(1996—2016年),对祁连山区、甘肃中部及石羊河流域的不同云类型宏观特征进行了分析。结果表明:各研究区域总云分数的季节变化较一致,较大值出现在春夏季,均超过70%。总云分数的高值区主要集中在祁连山南坡,与降水量高值区分布一致。积状云云分数最大值出现在夏季,积状云降水频率高于层状云。云层以单层云为主,云厚度均超过2.0 km,春季甘肃中部的单层云厚度最大达3.0 km;2层云夹层比3层云的夹层厚度要厚。产生降水的云中积状云和单层云的发生频率较高。各区域云频率随高度分布趋势大致相同,层状云出现的高度在距地表0.5 km到12.0 km,云频率峰值均在高度6.0 km左右出现;积状云云频率随高度分布较层状云明显偏低,峰值出现在1.5 km左右高度。

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哈萨克斯坦阿尔泰山树木径向生长及其对气候要素的响应

刘蕊, 王勇辉, 姜盛夏, 张瑞波, 秦莉, Bulkajyr T. Mambetov, Nurzhan Kelgenbayev, Daniyar Dosmanbetov, Bagila Maisupova, 张同文

2019 (3): 723-733. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.24

摘要 ( 896 )

PDF(1866KB) ( 422 )

针对哈萨克斯坦阿尔泰山南坡西伯利亚云杉(Picea obovata)和西伯利亚落叶松(Larix sibirica)开展树轮研究,建立树轮年表,计算年平均树轮宽度值和年平均断面积生长量(BAI),并分析在1988年发生升温突变前后,这2个树种树轮宽度指数变化趋势,及其树木径向生长对气候因子的响应。结果表明:在升温突变前后,2个树种树轮宽度指数变化趋势一致。但是,在升温突变后,其变化趋势均由不显著增加转为显著下降。即树木径向生长减缓;升温突变后,2个树种树木径向生长对降水的响应有所减弱,而对气温的响应有所增强,并且发生了树轮指数和气候因子间相关性“正负转换”的情况。

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奎屯市大气环境中O₃与VOC_s、NO_x的关系

郭宇宏, 朱俏俏, 杨春, 王海林, 张小啸, 刘文江, 杨荣江, 田青

2019 (3): 734-742. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.25

摘要 ( 9 )

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以“奎屯—独山子—乌苏”区域重点城市奎屯为研究区域,利用2013—2015年O₃、VOC_s、NO_x监测数据,探讨奎屯市大气O₃与VOC_s、NO_x之间的关系。结果显示:2013—2015年依次出现33 d、14 d、10 d O₃超标现象,最大日均值分别为0.457 mg·m^-3、0.396 mg·m^-3、0.385 mg·m^-3,夏季O₃污染较重,冬季和夏季O₃浓度值相差近2.5倍;O₃浓度日间变化呈现倒“U”形分布,峰值出现在17:00左右;冬季和夏季VOC_s浓度相差近3倍,VOC_s小时值没有较明显的日变化规律,冬季VOC_s浓度最高而O₃浓度最低,两者反向作用不明显,但NO_x浓度与O₃呈现对称的反向作用,说明冬季奎屯市O₃的生成处于NO_x敏感区而非VOC_s敏感区;夏季VOC_s与NO_x变化趋势基本相同,O₃浓度水平处于高位,两者呈现对称的反向作用,说明夏季奎屯市O₃的生成同时处于VOC_s和NO_x敏感区,O₃生成受VOC_s及NO_x的交替控制。

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基于生态服务价值机会成本的沙漠电灌工程生态补偿研究——以景电高扬程电力提灌工程为例

赵建林, 董志洋, 常兆丰

2019 (3): 743-751. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.26

摘要 ( 3 )

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以景电高扬程提灌工程为例,以因子当量计算了灌区对祁连山生态移民的生态服务价值,用余弦距离公式计算了灌区对消减下风向地区沙尘暴的生态服务价值,并计算了其机会成本,进而探讨了沙漠电力提灌工程的生态补偿问题。结果表明:① 景电灌区生态移民对祁连山植被恢复的生态服务价值为4.01×10⁹元,灌区绿洲对消减灌区下风向沙尘暴的生态服务价值为7.09×10⁷元。祁连山生态移民的机会成本和灌区下风向防风固沙的机会成本分别为2.05×10⁸元和3.63×10⁶元。② 景电灌区生态移民对祁连山植被恢复的受益主体是石羊河流域各县市和祁连山东端黄河流域的景泰县,国家也是受益主体之一;受偿主体是甘肃省和甘肃省景泰川电力提灌管理局。③ 防治沙漠化及沙尘暴和保护国家生态公益林是我国生态环境建设的重点,生态补偿有利于带动和促进相同或类似的生态公益事业发展,有力推进国家生态环境建设。

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伊宁市道路土壤重金属污染现状及其环境质量评价

吴珊珊, 孙慧兰, 周永超, 周玲

2019 (3): 752-760. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.27

摘要 ( 3 )

PDF(3099KB) ( 0 )

以伊宁市城区主干道旁表土层为研究对象,共采集52个土样,应用分光光度仪测定6种重金属(Hg,Cr,Ni,Pb,Cu和Zn)元素含量。基于地学统计法应用单项污染指数(CF)和污染负荷指数(PLI)研究道路重金属污染近况和解释环境质量问题。结果表明:① 表土层中Hg、Ni、Pb和Cu的均值各超出新疆土壤背景值的2.75、1.48、2.60倍和1.52倍,Cr和Zn均未超其背景值。除Pb以外,其余元素含量均未超过国家土壤环境质量Ⅰ级标准(mg·kg^-1)。② 道路表土中6种元素均呈点和面状分布格局,各元素在研究区内均有高值,表明经济生产、工业发展、道路交通等人为活动对道路土壤生境具有消极影响。③ Hg、Pb表现为区域性严重污染,Ni和Cu均呈不同水平的轻度污染等级,Cr和Zn的轻微污染和无污染等级分别占17.31%、82.69%和23.08%、59.62%。④ 研究区各元素CF均值从大到小顺次为:Pb、Hg、Ni、Cu、Zn、Cr。重金属PLI平均值为1.20,表现为轻度污染。土壤中Pb较其他重金属污染严重。

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泥石流易发性评价模型的构建——以白龙江流域石门乡羊汤河段为例

王高峰, 杨强, 田运涛, 叶振南, 陈宗良, 高幼龙, 郭宁, 邓兵

2019 (3): 761-770. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.28

摘要 ( 1 )

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以白龙江流域石门乡至羊汤河段为例,采用松散物质面密度、地层岩性、构造断裂密度、地震密度、坡向、土壤可蚀性、土地利用类型、坡长坡度、沟床比降、流域沟壑密度及年均降雨量等11项评价因子的归一化值,在GIS平台下运用层次分析法建立泥石流易发性评价模型,将研究区泥石流易发性评价栅格图划分为4个等级。研究表明:泥石流中高易发区域占整个研究区面积的51.04%,区内发育的泥石流流域面积占中高易发区面积的68.71%,其分布特点具有沿大型活动性断裂呈带状分布,在次级断裂和小型褶皱密集区集中发育;沿易崩易滑地层呈片状展布,在沟壑密集带分区块集中发育;在坡面侵蚀强的区域多为泥石流高易发区,呈串珠状连片分布。利用研究区泥石流数据库对评价结果进行检验,检验曲线表明分区效果良好,检验曲线下面积即AUC值为62.13%,说明易发性评价结果较为可靠。

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基于无人机影像的荒漠地表类型信息提取

彭佳忆, 王新军, 朱磊, 赵成义, 徐晓龙

2019 (3): 771-780. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.29

摘要 ( 6 )

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基于无人机可见光影像对古尔班通古特沙漠地表类型信息进行提取,运用面向对象的多尺度分割,在提取样本的光谱、形状、纹理、植被指数特征的基础上,建立规则提取地表类型信息。结果表明:① 荒漠地表类型不同,最佳分割尺度不同;② 不同荒漠化程度地表类型特征相似,无法运用单个特征进行区分,需选用多种特征组合提取地表类型;③ 面向对象的多尺度分割方法相对于基于像元的最大似然法分类有明显提高,面向对象轻度沙漠区总体分类精度为93.00%,中度沙漠化区为91.83%,重度沙漠化区为93.50%,较基于像元的最大似然方法分别提高了10.34%、11.86%和12.50%。表明针对无人机可见光影像,面向对象的多尺度分割方法能高精度地提取荒漠地表类型信息。

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基于GF-1/WFV时间序列的绿洲作物类型提取

刘雅清, 王磊, 赵希妮, 璩向宁, 许兴, 王锐

2019 (3): 781-789. doi: 10.13866/j.azr.2019.03.30

摘要 ( 8 )

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当前基于中等空间分辨率时序数据的农作物种植结构提取成为研究热点,但农作物季相节律特征在不同气候背景下存在较大差异,绿洲作为干旱区具有明显小气候效应的生态景观,其农作物种植结构的遥感提取具有较强的典型性和代表性。选取宁夏河套平原绿洲典型区域,通过构建高分一号(GF-1/WFV)时间序列数据,结合不同作物耕作方式及生长物候,分析不同作物在整个生长季内的归一化植被指数(NDVI)和归一化水体指数(NDWI)的时间序列特征,构建不同决策树提取研究区农作物种植结构信息,并验证了不同方法的适用性。结果表明,对具有明显小气候效应的干旱区绿洲,利用时间分辨率和空间分辨率都较优的GF1-WFV时间序列数据,对其农作物种植结构进行遥感提取具有较强的实用性和代表性。

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