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    1. 黑河中游正义峡径流变化趋势及归因分析
    胡广录,陶虎,焦娇,白元儒,陈海志,麻进
    干旱区研究    2023, 40 (9): 1414-1424.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.09.05
    摘要142)   HTML22)    PDF(pc) (5393KB)(398)    收藏

    以黑河中游正义峡水文站的实测径流量数据为基础,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法、Pettitt检验法和累积距平法分析了正义峡水文站1970―2020年径流序列的变化趋势和突变年份,并利用基于Budyko假设的水热耦合平衡方程,对正义峡径流量变化趋势进行了归因分析。结果表明:(1) 研究期内正义峡径流量波动变化,丰枯交替,但整体呈现增加趋势,2004年径流发生突变,突变后的年平均径流量增加了3.08×108 m3,增加率为32.7%。(2) 突变后的2005―2020年,正义峡径流量对降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数分别为1.40、-0.40、-1.57,且各因子对径流的贡献率分别为42.73%、-12.52%、69.79%,表明径流量对下垫面变化最为敏感,气候因子中降水对径流的影响大于潜在蒸发。(3) 在一定的区域气候条件下,植被覆盖、土地利用、流域调水等人类活动引起的中游下垫面变化是正义峡径流量变化的主要原因。研究结果可为流域管理部门制定水资源合理分配及调用方案提供科学依据。

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    2. 中国西北地区太阳辐射时空分异特征
    姚玉璧, 郑绍忠, 董宏昌, 石界, 张民, 夏权
    干旱区研究    2023, 40 (6): 863-873.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.02
    摘要180)   HTML15)    PDF(pc) (7628KB)(342)    收藏

    应用近60 a中国西北169个国家基本气象站气象观测资料,对中国西北总辐射的时域变化、空间分布和次区域时空演变特征进行了研究。结果表明:(1) 青海西北部的柴达木盆地和甘肃西部为太阳能资源最丰富区,陕西南部和甘肃东南部的较小区域为资源丰富区,其余大面积区域均为资源很丰富区。(2) 1961—2020年除新疆西南部、甘肃和新疆接壤区、甘肃北部和陕西北部的小范围区域总辐射呈上升趋势外,西北大部分区域总辐射呈下降趋势。(3) EOF第一模态特征向量场表明,总辐射振荡强度由西向东加强,各分量高载荷区主要集中于中东部,该区域是总辐射易出现异常、振荡强且敏感的地区。(4) EOF第二模态特征向量场自西向东呈双偶极子型;青海全境和甘肃大部为正值区域,也是总辐射异常振荡最强的区域。(5) 依据REOF特征向量不同模态空间分异结构类型,可将研究区域划分为主要受东亚季风影响的“西北东部异常型”、主要受东亚季风影响边缘区的“西北中部异常型”和主要受西风带影响的“西北西部异常型”等 3个次区域。3个次区域总辐射减少的突变点分别出现在1973年、2017年和2008年。

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    3. 双龙沟矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性研究
    王理德, 宋达成, 李广宇, 赵赫然, 郑克文
    干旱区研究    2023, 40 (8): 1294-1303.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.08.10
    摘要96)   HTML6)    PDF(pc) (1270KB)(307)    收藏

    为了探讨矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性,本文运用时空替代法,选择甘肃省天祝藏族自治县双龙沟矸石治理不同年限 (2 a、5 a、10 a )和未治理的矸石作为对照(CK)样地,通过对植被调查,分析研究了植物群落演替特征及物种多样性,并揭示其随着矸石治理年限的增加呈现出的变化规律,为祁连山东段双龙沟及其相似地区矸石治理、生态系统修复及生态环境建设提供科学理论基础。研究表明:(1) 双龙沟矸石治理过程中,4个样地共出现24科40属55种植物,其中有15科是单科、单属及单种,菊科、禾本科、蔷薇科植物种数达到28种,占总科数的12.5%,总物种数达到50.91%。物种构成表现为:多数种属于少数科,大部分植物种为单科、单属。(2) 随着矸石治理年限的增加,群落优势种由一年生或多年生草本植物逐渐转化为多年生草本植物及灌木植物,植物种由对照(CK)的11种,增加到矸石治理5 a时28种,再降到矸石治理10 a的18种,最后垂穗披碱草、早熟禾及沙棘成为该样地的优势种,这三种植物重要值的总和达到48.107。(3) 随着矸石治理年限增加,物种数、Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数从CK到矸石治理5 a时逐渐增加,分别达到最大值28、3.506及2.877;Pielou均匀度指数呈现“下降-上升-再下降”的变化趋势,变化幅度不大。Simpson优势度指数呈现出“上升-下降-再上升”变化趋势,矸石治理10 a时达到最大值0.359;(4) 矸石治理年限对植物种群数量特征影响较大,株高从CK、2 a到10 a显著增高(P<0.05),盖度从CK到治理5 a、10 a显著增大(P<0.05),植物株数从CK到治理10 a显著增大(P<0.05)。综上所述,祁连山东段双龙沟矸石治理过程中,在人工干预下,矸石治理年限对植被演替及物种多样性影响较大,植物群落逐渐变得单一、稳定。

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    4. 西北地区农业干旱脆弱性评估及时空分布特征
    李菲菲, 周霞, 周玉玺
    干旱区研究    2023, 40 (4): 663-669.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.04.15
    摘要239)   HTML27)    PDF(pc) (2441KB)(293)    收藏

    西北地区是重要农牧交错区,生态环境脆弱,农业生产对气候变化极为敏感,研究其农业干旱脆弱性时空分布特征是有效应对干旱气候的关键。基于IPCC评估框架,考虑蒸散对土壤含水量的影响,将多时间尺度干旱指数纳入指标体系,研究西北地区农业干旱脆弱性及其时空分布特征。结果表明:2010—2020年该地区农业干旱脆弱性呈现下降态势,其中2010—2015年下降幅度最大,但区域均衡性减弱,出现“两极”现象;2015—2020年脆弱重心逐渐向南部地区转移,形成“辐射”效应。该地区农业干旱脆弱性冷热点区域变化显著,2010年热点区域集中在新疆西南部,冷点区域分布在新疆北部和宁夏;2020年热点区域转移至甘肃和青海南部,且呈现向外辐射现象,冷点区域主要集中在新疆北部地区。

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    5. 疏勒河流域降水变化特征研究
    季宗虎, 孙栋元, 牛最荣, 王兴繁, 武兰珍, 马亚丽, 陈彩苹, 崔艳强
    干旱区研究    2023, 40 (10): 1583-1594.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.10.05
    摘要112)   HTML16)    PDF(pc) (15568KB)(285)    收藏

    基于疏勒河流域5个水文站1956—2020年逐年及其各月降水数据作为基础资料,采用线性倾向、滑动平均、累积距平、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,对疏勒河流域降水量年际变化过程及其突变性、趋势性、周期性、持续性及不均匀性和集中度等变化特征进行研究。结果表明:疏勒河流域各站点年降水量呈现不同程度的增加趋势,并且各站点降水量分别呈现不同程度的突变性特征,整个流域近60 a降水在时间尺度上呈现出较不均匀分布,在空间尺度上呈现上游降水多、下游降水少的特性。其中,昌马堡站和党城湾站年降水量增长趋势明显,潘家庄站、双塔堡水库站和党河水库站增长趋势不明显。分析表明,未来一段时间内,流域降水将继续呈现增长趋势。

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    6. 近35 a新疆天山巴音布鲁克草原退化程度评价
    赵剑, 邓成军, 李文利, 赵金, 公延明, 李凯辉
    干旱区研究    2023, 40 (4): 636-646.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.04.12
    摘要264)   HTML16)    PDF(pc) (2576KB)(269)    收藏

    植被覆盖度和生产力指标作为评价草原生态系统退化已有较多研究,各单一评价指标互相独立难以对不同草原退化程度进行综合评价。本研究以新疆天山中部巴音布鲁克草原为研究对象,提出了一种基于标准化处理分指标耦合的草原退化遥感评估方法。选取草原植被覆盖度、草层平均高度、总产草量3个分指标,通过主成分分析法确定分指标权重,并引入Min-Max标准化方法处理并构建综合评价指标草地退化指数(Grassland Degradation Index,GDI),最终通过Landsat影像反演以及草地退化指数变化率的合理分级评估了1986—2021年新疆天山巴音布鲁克草原的退化程度。结果表明:(1) GDIg与NDVI的相关性最好。(2) 2021年巴音布鲁克草原未退化面积占总面积的比例为60.51 %;不同草地类型的草地退化程度有明显差异;空间分布上表现为由盆地向山地退化加重的趋势。(3) 通过辐射配准方法可以将GDIrs模型应用于其他年份,2000—2009年巴音布鲁克草原退化程度明显改善,2009—2021年草原退化程度轻微波动。研究结果将为指导巴音布鲁克草原退化程度的评价和保护草原生态系统提供一定的数据支撑和理论基础。

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    7. 呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌网络特征
    张颂安, 刘轩, 赵珮杉, 高广磊, 张英, 丁国栋, 柳叶, 任悦
    干旱区研究    2023, 40 (6): 905-915.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.06
    摘要114)   HTML6)    PDF(pc) (9452KB)(269)    收藏

    为揭示呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌相互关系,以呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林(25 a、34 a和43 a)为研究对象,以沙质草地为对照,采用分子生态网络分析法对不同土层(0~10 cm和10~20 cm)土壤细菌群落进行比较分析。结果表明:(1) 从25 a到43 a,土壤细菌网络总边数增多,平均路径长度降低。土壤深度由0~10 cm到10~20 cm,人工林土壤细菌网络总边数减少,平均路径长度升高。与沙质草地相比,人工林土壤细菌网络总边数较少。(2) 25 a人工林关键菌种隶属于嗜酸菌目(Acidimicrobiales)、RB41和MB-A2-108,34 a人工林关键菌种隶属于Gaiellales,43 a人工林关键菌种隶属于Gaiellales、RB41、Subgroup_7、Subgroup_6、和DA101_soil_group,草地关键菌种隶属于匿杆菌门(Latescibacteria)。(3) 全氮、氨氮、微生物碳含量和脲酶酶活性对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌有显著正相关影响(P<0.05);转化酶和过氧化氢酶活性、土壤含水量以及速效磷含量对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌有显著负相关影响(P<0.05);土壤有机质对土壤细菌网络中具有高中介中心性的部分细菌既有显著正相关影响又有显著负相关影响(P<0.05)。樟子松人工林从25 a到43 a,土壤细菌网络愈加复杂和紧密,土壤深度由0~10 cm到10~20 cm,网络复杂性和紧密度降低;与草地相比,人工林土壤细菌网络复杂性较低。43 a人工林土壤细菌网络关键菌种类型数量最多。另外,土壤细菌网络受土壤有机质影响最大。研究结果有助于深入理解呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌群落,并为呼伦贝尔沙地樟子松人工林的可持续经营提供科技支撑。

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    8. 古尔班通古特沙漠SMAP土壤水分产品降尺度分析
    薛智暄, 张丽, 王新军, 李永康, 张冠宏, 李沛尧
    干旱区研究    2023, 40 (4): 583-593.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.04.07
    摘要208)   HTML14)    PDF(pc) (5303KB)(263)    收藏

    SMAP(Soil Moisture Active Passive,SMAP)产品空间分辨率低的特征限制了在地表高异质性的干旱区沙漠稀疏植被区的适用性。考虑到干旱区沙漠植被区特殊的环境特征,在地表温度(Land Surface Temperature,LST)、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)等传统降尺度因子的基础上,增加了与荒漠地表土壤水分关联性更强的增强型修改土壤植被指数(Enhanced Modified Soil-Adjusted Vegetation Index,EMSAVI)与比值沙地亮度指数(Ratio Sand Brightness Index,RSBI)分别作为反映研究区植被盖度和裸沙分布状况的降尺度因子,利用随机森林算法(Random Forest,RF),构建了干旱区土壤水分降尺度模型。结果表明:(1) 由相关性分析可知,EMSAVI(r=-0.37,r湿=-0.34)、RSBI(r=-0.42,r湿=-0.25)对荒漠土壤水分均有较好的指示作用且效果优于NDVI(r=-0.21,r湿=0.08);(2) EMSAVI和NDVI重要性分别为18.7%、13.2%,EMSAVI在构建降尺度模型时贡献度更高。(3) 构建的干、湿季干旱区土壤水分降尺度模型得到的结果与SMAP产品的R2分别达到了0.916,0.910,RMSE分别达到了0.0075 cm3·cm-3、0.0063 cm3·cm-3,较传统模型的RMSE均降低了0.0013 cm3·cm-3。(4) 通过计算LBP(Local Binary Patterns)的差值(LBPC)对空间一致性评价,新构建降尺度模型的结果(0.0585)优于传统降尺度(0.0645)。研究结果将短波红外波段引入到植被指数建立的EMSAVI,可较好地应用于干旱区沙漠稀疏植被区土壤水分降尺度研究。

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    9. 基于三维识别的中国干旱事件演变特征分析
    吕潇雨, 郭浩, 孟翔晨, 包安明, 田芸菲, 朱丽
    干旱区研究    2023, 40 (6): 849-962.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.01
    摘要331)   HTML36)    PDF(pc) (20005KB)(238)    收藏

    中国是世界上受干旱影响最严重的国家之一,干旱频发给我国经济社会发展和生态环境造成严重影响。为分析近40 a干旱事件的时空特征,本文结合三维聚类算法,从干旱事件时空联动的本质出发,识别中国1981—2020年间干旱事件并定量分析干旱事件的时空动态演变过程。主要结论如下:三维聚类算法能有效识别干旱事件及其动态变化过程。中国1981—2020年间发生持续2个月及以上的干旱事件102场,空间上,干旱事件空间轨迹倾向于自东向西发展;时间上,干旱事件时间重叠度较高,长历时干旱多具有多峰特点。此外,覆盖范围广且严重度高的干旱事件集中发生于2005—2010年。本文结论有助于发现中国干旱事件的时空演化规律,为我国干旱监测和干旱风险管理提供科学参考。

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    10. 养分添加与干扰对荒漠草原群落组成及构建的影响
    乔静娟, 左小安, 岳平, 王国林, 王景圆, 王泽宙
    干旱区研究    2023, 40 (6): 958-970.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.11
    摘要147)   HTML10)    PDF(pc) (8361KB)(232)    收藏

    运用混合线性模型、主成分分析和零模型方法,以乌拉特荒漠草原草本群落为研究对象,研究了短期养分添加(NPKμ,各10 g·m-2)和干扰对植物群落物种多样性、功能性状、土壤理化性质和群落构建过程的影响。结果表明:(1) 干扰和交互处理显著降低物种丰富度和β多样性,短期养分添加显著降低土壤pH,增加土壤电导率。(2) 干扰和养分添加处理下,优势物种沙生针茅(Stipa glareosa)、骆驼蓬(Peganum harmala)、猪毛菜(Salsola collina)和蒙古虫实(Corispermum mongolicum)的6个性状以及群落功能性状加权均值(Community-weighted mean, CWM)发生显著变化,揭示了干扰和养分添加促使群落优势种从保守型策略向获取型策略转变。(3) 两种零模型结果表明,对照下的草本群落构建趋向于随机性过程,干扰和交互处理下的群落构建趋向于确定性过程,养分添加处理下的群落构建趋向于较弱的确定性过程。荒漠草原草本植物群落通过优势物种和关键功能性状的改变来响应和适应养分添加与干扰。

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    11. 北非埃及地区风蚀沙尘时空变化研究
    薛一波, 张小啸, 雷加强, 李生宇, 王永东, 尤源
    干旱区研究    2023, 40 (6): 896-904.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.05
    摘要136)   HTML17)    PDF(pc) (6449KB)(225)    收藏

    通过分析1990—2020年北非埃及气象观测数据和卫星遥感资料,研究风蚀沙尘的时空变化特点,并阐明主要影响因素。结果显示:埃及近30 a沙尘天气发生频次在20~65 d·a-1之间变化,整体呈现出逐渐降低的变化趋势,总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulates,TSP)年均浓度在400~1200 μg·mg-3之间波动,在全球干旱区处于较高强度水平;扬沙天气发生频率最高,其次是浮尘、沙尘暴和强沙尘暴天气,其中春、夏两季扬沙天气日数占全年沙尘天气总日数的60%以上,环境TSP浓度与沙尘天气发生频次高度相关;近30 a埃及地面风速呈现减小趋势,风力侵蚀作用是影响地区空气质量的关键因素;沙尘天气频率与大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)指数显著负相关,相关系数约为-0.67。本研究为全面了解北非埃及地区风蚀沙尘的时空变化特征和预防沙尘暴灾害提供理论依据和数据支持。

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    12. 乌拉山废弃矿山生态恢复的近自然植被空间配置模式
    张泽宇, 吴晓静, 梁一鹏, 张晓霞, 查同刚
    干旱区研究    2023, 40 (7): 1164-1171.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.07.13
    摘要105)   HTML3)    PDF(pc) (1600KB)(219)    收藏

    本研究着眼于废弃矿山立地类型与植被群落特征关系的研究视角,以近自然修复理论为基础探究其植被群落空间配置,为废弃矿区生态修复过程中植被恢复提供理论依据和参考。研究区位于内蒙古乌拉山废弃矿山,采用主成分分析、相关性分析和聚类分析的方法划分立地类型,探究不同立地类型下植物群落特征,从而得到近自然植被恢复的最佳空间配置比例。结果表明:坡度、坡位和土壤硬度为主导因子并据此将该区域划分为9个立地类型。其中,缓坡坡中中质土立地类型和斜坡坡中中质土立地类型在生物量、植被盖度、Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数上均大于其他立地类型。就植被配置模式而言,对于生境较差的立地类型如缓坡坡下软质土立地类型,建议配置草本模式(配置比例为多年生草本∶一年生草本=6∶4),对于其他立地条件较好区域,建议配置灌草模式。

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    13. 牧区河岸潜流带硝酸盐氮和氨氮浓度对水文过程的响应机制
    薛栋元, 胡海珠, 张锦宁, 任嘉伟
    干旱区研究    2023, 40 (6): 937-948.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.09
    摘要117)   HTML6)    PDF(pc) (8611KB)(216)    收藏

    在牧区和灌溉农业区,大量含氮的畜禽排泄物和氮肥从土壤进入地表水和地下水,是流域面源污染的主要来源。河岸潜流带是削减氮素污染负荷的有效屏障,厘清河岸潜流带对氮素的迁移转化和去除作用是控制流域氮素污染的关键。本研究选取位于典型草原牧区的锡林河上游河段,开展了夏汛期河水与河岸地下水的水位、氨盐(NH4+)和硝酸盐(NO3-)浓度,以及相关环境因子的连续监测,并利用FEFLOW建立了河岸潜流带水流和氮素溶质反应运移模型。利用实测数据拟合的模型能够准确再现河岸潜流带水位和两种主要氮素浓度的动态变化。结果表明:(1) 夏汛期河岸带氮素污染风险较高,河岸带NH4+浓度从降雨前的0.2 mg·L-1升高到降雨后的7.23 mg·L-1,NO3-浓度从1 mg·L-1升高到8.27 mg·L-1。(2) 实测和模拟结果均显示潜流带中氮素动态与降雨、地表水-地下水交换等水文过程密切相关,且NH4+和NO3-浓度对暴雨事件的响应机制不同。(3) 降雨期间,流动性较强的NO3-在淋滤作用下从河水和地表入渗进入河岸带,导致浓度显著升高。同时,降雨事件加强了河水-地下水的交换作用,通过控制营养物质的输入影响氮素生物地球化学循环,从而调节河岸潜流带NH4+和NO3-浓度的变化。本研究初步揭示了牧区河岸带对于氮素的水文和生物地球化学过程的缓冲作用机制,为牧区氮素污染控制提供了科学参考。

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    14. 非降雨水研究进展
    袁瑞强,李泽君
    干旱区研究    2023, 40 (7): 1075-1084.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.07.05
    摘要135)   HTML2)    PDF(pc) (630KB)(212)    收藏

    非降雨水对干旱和半干旱区的水平衡和生态非常重要。本文归纳总结了非降雨水的测量和模拟方法,分析并综述了研究现状。非降雨水是陆气间较小的通量,时空变异强,直接测定存在困难。利用专门的冷凝器可获得可观的结露量。露水研究集中于干旱与半干旱区的站点尺度,雾水研究集中在沿海和山区,水汽吸附研究主要在旱地。非降雨水的收集利用及其对生态环境的影响是研究热点。然而,露水研究较多,雾水和水汽吸附研究明显偏少。同时,自然表面结露、大空间尺度和长期的研究较少。在非降雨水的时空变化规律认识方面存在明显的知识缺口。

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    15. 基于ICESat-2卫星测高数据的呼伦湖水位变化监测
    刘军彦,王世杰
    干旱区研究    2023, 40 (9): 1438-1445.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.09.07
    摘要155)   HTML15)    PDF(pc) (4715KB)(211)    收藏

    草原湖泊水位变化预示着草原生态环境的变化,是草原生态变化的重要指标。利用2018年11月—2022年1月ICESat-2卫星的ATL13全球内陆水体数据,构建呼伦湖高精度水位变化序列。使用DAHITI、Hydroweb和G-REALM水位数据进行结果验证。依据湖泊面积与水位变化关系,构建水位面积关系模型,分析湖泊水位季节性变化特征及外界因素对湖泊水位的影响。研究结果表明:2018年11月—2022年1月,呼伦湖水位整体呈现上升趋势,年均水位上涨率为0.49 m·a-1;湖泊每年3—6月水位下降,7—10月水位上涨,11月—次年2月水位稳定。通过与DAHITI、Hydroweb和G-REALM水位数据对比验证可知,ICESat-2卫星监测水位数据稳定,水位序列精度高,均方根误差为9.7 cm,结果可靠。ICESat-2卫星水位监测成果结合湖泊水位面积模型,可实现多时段、高精度湖泊水位监测,并计算水位季节性变化时间序列,结果显示,呼伦湖水位季节性特征明显,且年际变化趋势基本稳定,春季至夏季水位下降,夏季至冬季水位上升。湖泊水位变化受外界因素的影响较大,气温升高引起的蒸发量增大是湖泊水位下降的主导因素,气温、蒸发量与水位变化呈现出较强的负相关性;人工注水对湖泊水量的补给使湖泊水位上升,且在2021年注水期内水位上涨趋势明显。

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    16. 新疆气候干湿变化特征及其影响因素
    董翰林, 王文婷, 谢云, 阿依达娜·叶斯那力, 江源天, 徐嘉淇
    干旱区研究    2023, 40 (12): 1875-1884.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.12.01
    摘要195)   HTML36)    PDF(pc) (9015KB)(207)    收藏

    基于新疆56个气象站1961—2019年逐日地面观测数据,分析了过去59 a间新疆干湿变化特征及其成因,主要结论如下:(1) 新疆正经历显著的由干向湿的转变。在1961—2019年期间,区域平均干燥度指数(Aridity Index,AI)以0.01·(10a)-1的速率上升(P < 0.01),并于1987年前后发生突变。全区呈显著上升趋势的站点占比为57.1%。(2) 1961—2019年间新疆年降水量以8.6 mm·(10a)-1的速率显著增加,突变时间与AI突变时间一致。年参考作物蒸散量(reference evapotranspiration,ET0)在1961—2019年可检测到显著的下降趋势,变化速率为-15.7 mm·(10a)-1。但值得注意的是,年ET0在1990年前后发生转变,1990年以前持续下降,1990年后转为波动上升。(3) ET0的变化主要受风速与相对湿度两种气候因子的控制。在1961—2019年间,全区风速基本呈下降趋势,有接近一半站点的相对湿度也呈下降趋势,二者的共同作用导致新疆50%站点的ET0显著下降。而ET0在1990年前后的转变也是由于相对湿度和风速变化趋势在1990年前后的转变引起的。1990年左右,相对湿度由上升趋势转为下降趋势,风速则由下降趋势转为上升趋势。共同导致了ET0在两个时期变化趋势的差别。该结论加深了对新疆干湿变化及其成因的认识,并对新疆水资源的合理开发利用具有一定参考价值。

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    17. 官厅和密云水库水域面积变化及影响因素比较研究
    马振刚,李黎黎,张俊贵
    干旱区研究    2023, 40 (8): 1229-1239.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.08.03
    摘要735)   HTML9)    PDF(pc) (5090KB)(193)    收藏

    以首都水源涵养功能区内的官厅水库和密云水库为研究对象,评估了两个水库1980年以来的水域面积变化,分析了降水量、植被覆盖度和人为用水量三项因素的影响。利用1980—2022年长时序遥感影像提取了水库水域面积,计算了植被覆盖度,使用Pearson相关分析探讨了影响因素相关关系。研究表明:(1) 自2013年以来,两个水库水域面积均持续增加至历史高位,表明水源涵养成效显著。(2) 近40 a来,两个水库的水域面积变化过程同步性明显,均表现为上升期-高位保持期-下降期-地物维持期-恢复期5个阶段。(3) 水库上游张家口段流域年降水量与水库面积之间没有表现出相关性;与解译影像同期的6—7月降水量与水库面积之间也没有表现出相关性。(4) 官厅水库上游张家口段的植被覆盖度整体呈现上升态势,2000年是一个变异点。密云水库上游张家口段的植被覆盖度持续稳定在0.7水平上。相关分析表明,植被覆盖度与水库水域面积之间没有相关性。(5) 永定河流域张家口段人为用水量从2000年来整体上逐年减少0.2×108 m3,与官厅水库水域面积呈显著负相关,有效增加了水库入库水量。(6) 2019年以来流域水库集中输水和引黄补水,对官厅水库水域面积和沿河地区生态补水影响较大,建议对张家口水源涵养成效从地表径流入库量、地下水回升量、生态补水量等方面进行综合评估。

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    18. 西北地区气候暖湿化空间与季节差异分析
    张红丽, 韩富强, 张良, 王莉霞, 孙源, 李富民
    干旱区研究    2023, 40 (4): 517-531.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.04.01
    摘要284)   HTML54)    PDF(pc) (21971KB)(190)    收藏

    对我国西北地区气候暖湿化趋势的进一步探讨,有助于深入理解北半球中高纬干旱半干旱区对全球气候变暖的响应这一重要科学问题。利用西北地区1961—2021年127个台站的气温和降水量资料,结合线性趋势、Kriging插值、非参数Mann-Kendall检验等统计学方法,通过分析表明:(1) 近60 a西北地区整体呈显著暖湿化趋势。区域升温趋势较为一致,为0.32 ℃·(10a)-1,增湿的区域不平衡特征明显,西北西部增湿较东部更早、更稳定和显著,西部主要分布在新疆西北部,而东部增湿主要分布在青海地区;(2) 增温与增湿的年代际波动不平衡性突出,西北的气温和降水分别于1993年和2010年发生了突变现象,突变后的增温增湿气候倾向率分别较突变前高0.08 ℃·(10a)-1和37.60 mm·(10a)-1,突变后暖湿化更为突出,并且以暖湿化东扩为主要特点;(3) 暖湿化的季节不平衡性分析还表明,西北全域60 a以来,以冬季增暖最为显著,春季次之,但突变发生后东部和西部均调整为春季变暖最为显著;西北西部的冬季降水增加显著,西北东部春季与夏季降水增加明显。研究结果可为制定西北地区气候变化应对措施提供理论依据。

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    19. 塔里木盆地沙尘天气日数变化及影响因素
    程红霞, 林粤江, 陈鹏, 梁凤超, 王勇
    干旱区研究    2023, 40 (11): 1707-1717.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.11.01
    摘要117)   HTML11)    PDF(pc) (9322KB)(176)    收藏

    基于塔里木盆地32个气象站点1964—2022年观测数据,采用Sen+M-K趋势分析、重心移动模型、标准化回归系数和空间聚类方法,从空间特征角度着重分析塔里木盆地不同类型沙尘年日数的变化、趋势和移动规律,以及影响因素的贡献率。结果表明:(1) 盆地以浮尘为主,其次是扬沙、沙尘暴,总体呈现南多北少的空间分布格局,且具有显著下降趋势。(2) 盆地不同类型沙尘日数的重心呈向东南部移动的趋势,其中沙尘暴重心移动幅度最大。(3) 气温升高、风速降低和大风日数减少是塔里木盆地沙尘日数减少的主要影响因素,降水量影响最小。(4) 降水量对沙尘变化的贡献率高值聚集在盆地西部,平均气温和平均最高气温分别在盆地南部和西部,而大风日数和平均风速分别在盆地西北部和东南部。研究结果可为塔里木盆地有针对性的制定区域适用性防风固沙措施提供科学依据。

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    20. 祁连山南坡青海云杉林碳密度随海拔分布特征
    邱巡巡, 曹广超, 张进虎, 张卓, 刘梦琳
    干旱区研究    2023, 40 (4): 615-622.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.04.10
    摘要190)   HTML17)    PDF(pc) (2648KB)(175)    收藏

    森林生物量是研究森林第一性生产力的基础,其碳密度是评价森林生态系统结构功能的重要指标。为探究祁连山南坡阿咪东索小流域内青海云杉典型林分密度随海拔的变化特征,按不同海拔,采用生物量模型计算法,选择海拔2900~3200 m调查分析该区域内青海云杉乔木层和土壤层碳密度沿海拔梯度的变化特征,以期为祁连山青海云杉林碳储量估算提供基础数据。结果表明: 研究区总生物量平均值为135.59 t·hm-2,随着海拔升高,总生物量呈递减的趋势。乔木层碳密度平均值为70.51 t·hm-2,0~50 cm土层土壤有机碳密度平均值为154.01 t·hm-2,随海拔升高,乔木层碳密度呈递减的趋势,土壤有机碳密度呈先降低后升高的变化趋势。区内不同海拔青海云杉林生态系统碳密度为224.51 t·hm-2,其中乔木层和土壤层碳密度分别占总碳密度的30.5%和69.5%,随海拔上升呈下降的变化趋势。森林土壤碳库占比较大,加强对森林土壤的保护是维持森林生态平衡的强有力推进方向。

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    21. 两种河道洪水演进方法在新疆山区的应用比较
    汪翔, 吕海深, 朱永华, 郭晨煜
    干旱区研究    2023, 40 (8): 1240-1247.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.08.04
    摘要100)   HTML4)    PDF(pc) (4820KB)(171)    收藏

    以呼图壁河流域石门水文站以上山区河道为研究区域,利用石门站2015—2019年的日流量观测数据和1978—1983年、2008—2019年的年平均流量数据,以GFS降水资料为 WRF-Hydro模型的输入,用其内置的扩散波模式、马斯京根-康吉模式两种河道演算方式进行径流模拟,对比分析模拟径流与实测径流的差异,探讨基于WRF-Hydro模型的洪水演进方法在新疆内陆干旱区的径流模拟效果。结果表明:扩散波模式模拟效果总体优于马斯京根-康吉模式的模拟效果。分析了WRF-Hydro两种河道演算模式模拟洪水的一些特征,其中扩散波模式模拟结果较好,用时较长;马斯京根-康吉模式模拟结果不太理想,但用时短。

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    22. 敦煌太阳总辐射多时间尺度变化特征及影响因素
    王云鹏, 李红英, 姚玉璧, 李栋梁, 范琦玮, 刘香萍
    干旱区研究    2023, 40 (12): 1885-1897.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.12.02
    摘要128)   HTML21)    PDF(pc) (4349KB)(171)    收藏

    采用集合经验模态分解(EEMD)以及M-K突变检验方法,基于敦煌市1971—2020年太阳总辐射、相对湿度、总云量和沙尘日数等气象资料,分析了敦煌市太阳总辐射演变的多时间尺度特征,探讨了影响敦煌市太阳辐射的关键气象因素。结果表明:(1) 1971—2020年敦煌市年太阳总辐射上升趋势显著,线性气候倾向率为49.6 MJ·m-2·(10a)-1,多年平均年辐射量为6354.0 MJ·m-2,属于太阳能资源最丰富区。年辐射在1970年代最少,2010年代最大。敦煌市太阳辐射四季分明,辐射量夏季>春季>秋季>冬季,分别以32.5、13.4、2.9 MJ·m-2·(10a)-1和1.1 MJ·m-2?(10a)-1的速率增加。近50 a敦煌市太阳总辐射以2.9 a和7.1 a的年际变化和16.7 a的年代际变化占主导地位。(2) 月太阳辐射变化呈“单峰型”,从3月开始急剧增加,5月达峰值,6月开始逐渐下降,12月达全年最低值。太阳总辐射小时分布呈单峰型,一天中最大值出现在12:00—13:00。(3) 年、春季和夏季太阳辐射变化的突变时间为1997年、2000年和1982年。(4) 影响敦煌太阳辐射的气象要素可归结为三个因子:大气透明度因子、光照因子和湿度因子,不同季节各气象因子与太阳辐射的相关性有所差异。

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    23. 巴丹吉林沙漠东缘天然梭梭种群结构与动态特征
    毛毛, 蒙仲举, 党晓宏, 赵飞燕, 王德慧, 柴享贤
    干旱区研究    2023, 40 (6): 971-978.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.12
    摘要140)   HTML11)    PDF(pc) (5909KB)(169)    收藏

    为探究巴丹吉林沙漠天然梭梭林的种群结构以及动态特征,揭示梭梭建群种的更新过程和未来发展趋势,编制其静态生命表、生存曲线、数量动态变化指数及时间序列预测模型。结果表明:(1) 梭梭种群年龄结构属于“J”型,且梭梭幼苗数量较多;(2) 梭梭种群存活曲线属于Deevey-Ⅱ型,龄级越大数量越少,消失率和死亡率变化趋势一致,均在第ⅩⅦ和Ⅳ龄级出现极大值和极小值;(3) 梭梭种群结构与动态变化指数大于零( V p i V p i '>0),为增长型种群;(4) 时间序列预测分析结果表明,梭梭各龄级个体数量呈增加趋势。研究显示,巴丹吉林沙漠东缘天然梭梭种群为稳定增长型种群。针对该种群幼龄成活率较低的情况,建议人工干预,以提高存活率。

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    24. 中亚五国水-能源-粮食-生态耦合关系及时空分异
    吴玥葶, 郭利丹, 井沛然, 黄峰, 王浩轩
    干旱区研究    2023, 40 (4): 573-582.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.04.06
    摘要210)   HTML9)    PDF(pc) (4079KB)(169)    收藏

    针对中亚复杂的跨界水问题,从地区和国家层面基于系统耦合视角开展水-能源-粮食-生态(WEFE)系统协调性研究。首先构建了WEFE耦合协调评价指标体系,然后运用耦合协调度模型对中亚地区WEFE协调发展水平及其时空演变特征进行定量评价。结果表明:(1) 近20 a中亚地区WEFE系统耦合度保持较高水平,耦合协调度呈现缓慢增长趋势但处于勉强协调;(2) 各国耦合协调发展水平差异较大,哈萨克斯坦耦合协调水平最优但处于初级协调,塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦为勉强协调,土库曼斯坦和乌兹别克斯坦为濒临失调;(3) 对比多系统的发展水平发现,塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦粮食存在明显滞后,土库曼斯坦属于水资源滞后型,哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦属于能源滞后型,子系统间未能达到良好匹配,一定程度上影响地区协调发展。研究成果可为中亚地区的WEFE协同发展及国家间跨界河流开发合作提供决策依据。

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    25. 冰雹天气的环境参量及预报模型
    衣娜娜, 苏立娟, 郑旭程, 辛悦, 蔡敏, 李慧, 靳雨晨
    干旱区研究    2024, 41 (1): 13-23.   DOI: 10.13866/j.azr.2024.01.02
    摘要80)   HTML23)    PDF(pc) (8198KB)(164)    收藏

    利用1959—2021年内蒙古119个国家站的冰雹观测记录与ERA5再分析数据,对比分析冰雹与非冰雹层结、水汽、特殊温度层高度、垂直风切变及云微观物理量的差异,建立冰雹预报模型,为冰雹的潜势预报提供客观定量的依据。结果表明:冰雹、非冰雹K指数、假相当位温差、垂直风切变、比湿及云微观结构差异不显著。总指数(TT)>50 ℃,850 hPa与500 hPa温度差≥28.4 ℃,大气可降水量≤24 mm,-20 ℃层高度<7.05 km,-20 ℃距0 ℃高度≤3.15 km,以上环境参量阈值可以判别超过70%的冰雹样本,同时,反向条件能判别超过70%的非冰雹样本。基于环境参量的分析,采用Fisher判别方法,利用TT、850 hPa与500 hPa温度差、-20 ℃距0 ℃高度、大气可降水量建立冰雹预报模型,模型判别准确率超过80%。

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    26. 基于FY-4A QPE的中亚五国降水时空分布特征
    陈爱军,张寅,楚志刚
    干旱区研究    2023, 40 (9): 1369-1381.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.09.01
    摘要265)   HTML46)    PDF(pc) (14655KB)(163)    收藏

    FY-4A定量降水估计产品(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)为深入研究中亚五国降水的时空分布特征提供了数据源。本文首先采用全球降水观测(Global Precipitation Measurement, GPM)多星集成降水终级产品IMERG-F(Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM Final run)评估FY-4A QPE,然后利用FY-4A QPE分析中亚五国的降水特点及时空分布特征,结果表明:(1) FY-4A QPE能够精细地反映中亚五国降水的空间分布差异,降水估计结果比较合理且与IMERG-F的时序变化具有较好的一致性。(2) 中亚五国年平均降水量的空间分布差异大,且与海拔高度有关,高海拔地区的年平均降水量超过500 mm,但面积占比不足10%;低海拔地区的年平均降水量不足350 mm,但面积占比却超过90%。(3) 中亚五国降水的空间分布有明显的季节性,夏季降水范围最广,平均降水量超过50 mm;秋季平均降水量最小,绝大部分地区平均降水量不足40 mm。吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦四季降水相对充足,部分区域季节平均降水量超过480 mm;哈萨克斯坦中西部、乌兹别克斯坦中西部和土库曼斯坦北部季节平均降水量不足40 mm。(4) 根据月平均降水量超过40 mm区域的聚集度,中亚五国月平均降水的空间分布可以大致分为点状离散分布型、干旱型、半干半湿型和三明治型四种分布形态。(5) 中亚五国夏季降水多发区的逐小时平均降水量具有“准三小时”周期性日变化特征,午后至前半夜是降水多发时段之一,降水类型以小雨为主,其次是少量的中雨。

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    27. 第40卷第8期封面与目录
    干旱区研究    2023, 40 (8): 0-.  
    摘要41)      PDF(pc) (2170KB)(160)    收藏
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    28. 昆仑山冰湖分布时空特征及驱动力
    孟乘枫, 仲涛, 郑江华, 王南, 刘泽轩, 任祥源
    干旱区研究    2023, 40 (7): 1094-1106.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.07.07
    摘要130)   HTML13)    PDF(pc) (9009KB)(159)    收藏

    探究昆仑山冰湖变化特征对区域生态环境和发展至关重要。基于Google Earth Engine(GEE)遥感云平台进行监督分类,研究昆仑山近20 a的冰湖分布面积和数量变化情况,并结合气温、降水和冰川面积进行驱动力分析。结果表明:(1) 2000—2020年昆仑山地区冰湖数量增加39.25%,面积增加81.35%,呈西多东少的分布特征。(2) 昆仑山地区面积小于0.1 km2的冰湖对气候变化更敏感,增长速度最快;昆仑山冰湖主要集中在海拔4600~5600 m,冰湖数量和面积分别占总量的71.58%和70.51%。(3) 2000—2020年昆仑山地区气温降低3.45%,降水减少6.27%,冰川面积减少了21.15%,冰川融化产生的冰川融水是冰湖增长的主要原因。研究结果可为干旱区水资源的保护和利用、灾害预警等方面提供科学支撑。

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    29. 1960—2020年黄河流域气候生长季时空演变及成因分析
    张志高, 孙梓欣, 张秀丽, 郭可欣, 李卓娅, 郝海姣, 蔡茂堂
    干旱区研究    2023, 40 (10): 1537-1546.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.10.01
    摘要164)   HTML50)    PDF(pc) (7583KB)(158)    收藏

    基于1960—2020年黄河流域89个气象站点资料,采用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析和相关分析等方法对黄河流域生长季始期(GSS)、生长季末期(GSE)、生长季长度(GSL)、生长季内≥10 ℃活动积温(AT10)和≥10 ℃活动积温天数(DT10)的时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)1960—2020年黄河流域GSS显著提前[-2.04 d·(10a)-1],GSE呈推迟趋势[0.85 d·(10a)-1],GSL显著延长[2.88 d·(10a)-1],但区域差异较大,下游GSS开始最早(2月23),上游最晚(3月30),上游GSE结束最早(10月24),下游最晚(11月30),下游GSL最长为334.03 d,上游最短为297.33 d。(2)近61 a黄河流域GSL的显著延长主要源于GSS的显著提前。(3)近61 a来黄河流域生长季指标存在28 a左右的周期变化,GSS、AT10和DT10于1998年发生突变,GSL于2002年发生突变。(4)黄河流域上、中、下游地区生长季指标变化趋势一致,下游地区变化幅度最大,上游地区次之,中游地区变幅最小。(5)相关分析表明,近61 a来黄河流域GSS提前主要与春季升温有关,GSE延迟主要源于秋季增温,上游和下游地区GSL延长主要源于春季增温,中游地区GSL延长主要与秋季变暖有关。

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    30. 降雨频率对甘南尕海湿草甸土壤碳氮磷化学计量特征的影响
    关宇淇, 李广, 潘雪, 徐国荣, 魏星星, 刘昊, 吴江琪
    干旱区研究    2023, 40 (6): 916-925.   DOI: 10.13866/j.azr.2023.06.07
    摘要94)   HTML3)    PDF(pc) (7282KB)(156)    收藏

    降雨是湿地水资源补给量和土壤呼吸的重要扰动因子,全球气候变化导致的未来极端降雨变率增大对湿地生态系统有着重要影响。为探究极端降雨频率下青藏高原湿草甸土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及化学计量比的变化特征,本文以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象,设置空白对照(CK:0 mm)、每周浇灌一次(DF1:25 mm×19次)、每两周浇灌一次(DF2:25 mm×9次)、每三周浇灌一次(DF3:25 mm×6次)和每四周浇灌一次(DF4:25 mm×4次)5种处理,分析极端降雨频率下0~40 cm土层土壤SOC、TN和TP化学计量特征的变化规律。结果表明:在不同降雨频率下,土壤SOC含量随降雨频率增加而增加,TN和TP含量则与之相反。在土壤垂直剖面上,SOC和TN含量均随土层深度增加而降低,TP含量随土层深度增加无显著变化;C:P和N:P均随土层加深有所降低,而C:N随土层加深无显著变化;C:N、C:P和N:P在不同降雨频率间差异不显著;此外,随着时间的推进,土壤SOC含量在生长季不同月份呈现先增后减的变化趋势,TN含量则呈现先减后增的变化趋势,而TP含量呈“M”型变化趋势。因此,随着全球降雨格局变化程度持续增加,较高的降雨频率会加剧高寒湿草甸浅层土壤氮磷含量的流失,造成高寒湿草甸水环境富营养化的危害加剧。

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