横断山区水电工程扰动灾害及风险分析

水电作为全球公认的清洁能源,但水电站的大量建设会人为的改变流域水文条件,对流域内地质环境的影响也仍未可知,因此亟需查明水电工程与地质环境之间的互馈作用。以我国水电工程密集区——横断山区作为研究区,首次对横断山区内的水电工程及扰动灾害进行系统的研究,通过遥感解译及现场验证,获得金沙江、澜沧江、岷江、雅砻江、大渡河以及怒江6个流域内的水电工程共计162座,水电工程扰动灾害共计2841处,并对灾害空间分布规律进行分析。结合前人研究和团队最新成果,对水库水位抬升及循环涨落作用下的库水作用,水库滑坡特征开展分析,揭示了水库滑坡失稳原因。在此基础上提出了水电工程扰动灾害风险分析方法,对6个流域分别开展风险评价,获得了各个流域在不同规模灾害下的经济及人口风险分区图。本研究可为横断山区及其周边区域未来水电开发提供指导,这对保障区域工程的安全建设具有重要意义。

ECMWF模式对我国西南环横断山区冬季近地面2m温度的预报评估

从冬季平均温度、温度日变化及日较差等方面入手,基于2021年CLDAS逐小时产品评估了ECMWF全球高分辨率确定性数值预报产品对我国西南环横断山区复杂地形区近地面2 m温度的预报能力,并通过区分高地形区(川西高原)和低地形区(四川盆地南部),对比了不同地形区近地面2 m温度预报的偏差特征。结果表明:(1)ECMWF模式可合理预报我国西南环横断山区冬季平均2 m温度的空间分布特征,但偏差分布与地形高度有关,随着地形高度的增加,预报偏差呈增大趋势。(2)ECMWF模式很好再现了西南环横断山区冬季温度的日变化特征,峰值时刻出现在14:00(北京时);各时刻温度的预报偏差在不同地形高度存在差异,川西高原和横断山区的最大负偏差出现在下午,四川盆地南部的最大负偏差出现在早晨。同时,高地形区各时刻的预报偏差均高于低地形区。(3)ECMWF模式对日内各时刻不同地形处2 m温度的空间分布均有合理预报,但偏差存在日变化特征。特别是在横断山区高地形区,其在各时刻有不同的冷暖偏差特征。(4)在环横断山区温度日较差预报偏差较大的区域(大致为昆明准静止锋线发生频次较高的区域),模式对于温度日较差较大的日数,其2 m温度的预报偏差要大于日较差较小的日数,且在该区域内,温度日较差的预报偏差相对不稳定。

横断山区植被覆盖时空变化及其驱动因素

[目的]探讨横断山区植被覆盖的时空变化特征和影响因子,为掌握横断山区植被覆盖时空变化特征提供科学依据。[方法]采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验法,分析2002-2022年横断山区NDVI的月际和年际变化以及空间上的整体变化情况;运用偏相关分析方法,研究温度和降水对植被覆盖度的影响;最后结合土地覆盖数据,探讨人类活动对植被覆盖的影响。[结果]①横断山区21 a间NDVI呈波动中上升趋势,3月最低,9月最高;②空间上植被覆盖增加的区域占83.78%,主要分布在东南、西南和北部区域;减少的区域占15.87%,主要分布在中部、南部、西北部和东北部,整个研究区呈现出较好的植被增加趋势;③温度和降水与NDVI在月尺度上均为正相关,而在年尺度上,温度与NDVI呈正相关关系,降水与NDVI呈弱负相关关系,且温度与NDVI的相关性强于降水。④21 a间农用地面积大幅度减少,林地面积增加幅度很大,草地面积小幅度减少,城市和建筑用地、水域面积变化不大。横断山区21年间NDVI增加重要原因为林地面积的大幅增长。[结论]横断山区植被覆盖在时间和空间上都存在着较大的差异,温度和降水都是影响植被覆盖的因素,土地利用也是植被覆盖变化的推动力。

横断山区模式降水预报质量检验——以丽江市为例

为充分了解全球数值预报模式和中国气象局数值业务区域模式(CMA区域模式)在丽江市的预报效果,本研究对欧洲中心全球模式(ECMWF)、中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)、上海数值预报模式系统(CMA-SH9)、广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)、云南区域模式(科研所WRF)、中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)共6种数值预报模式的降水要素进行了晴雨预报与分级降水预报检验。结果显示:1) 欧洲中心全球模式晴雨预报正确率低于国产模式,且国产模式中以科研所WRF和CMA-SH9准确率最高。2) 随着降水量级增大,各模式TS评分和预报偏差显著下降,空报率和漏报率显著上升,且各模式对于小雨量级具有较好的预报效果。随着预报时效增长,各模式检验指标无显著差异,但其变化趋势与降水量级间表现一致。3) 综合多个模式的预报检验结果,丽江市进行晴雨预报和降水预报时可着重参考CMA-SH9、科研所WRF和CMA-GD这3种国产数值模式。

基于自然的横断山区居民基本生计消长效应及其地域类别性征

面对气候变化这一全人类共同的挑战,居民生计必须适应社会生态系统的波动,生计产出才有更高、更强的韧性。动态的社会生态系统对生计的支撑效果监测是一个既复杂又尚待解决的难题,而开展基于自然的生计效应模拟是可持续生计研究的新方向。本文以干湿和用地条件为基础,以横断山区76个县(区、市)为样本,着眼居民日常基本生存状态表征,采用EViews 10软件探讨主要自然变量在居民基本生计维系中的角色和量变关系。结果表明:(1)自然系统主变量对本地居民基本生计的贡献率达到72%,充分体现了横断山区自然系统对居民基本生计支持的鲜明主导性,居民基本生计对横断山区自然系统的高度依赖性。同时,提升耕地量质是有效促进居民基本生计水平的最高优先序,而降低自然灾害风险、弱化生态系统脆弱性能有效收缩对居民基本生计产生的负向作用幅度。(2)在基本生计向富足生计转型过程中,耕地始终是极为关键的生计基础,耕地保护、农业生态系统功能保全直接影响横断山区居民的自然资本及其基本生计保障能力。(3)自然、社会系统对居民基本生计的支撑效应既因地理尺度而异,又因地域类型而别,也因发展阶段而变。着重生态和社会系统的协同配合是生计改进效应最大化的捷径。

横断山区河谷云南松中全氟化合物的历史反演及赋存特征

为研究森林树木对全氟化合物(PFASs)污染的历史变化及积累,采集了横断山区河谷云南松(Pinus yunnanensis)年轮,采用超高效液相色谱-质谱联用仪分析了树木年轮中12种PFASs的浓度水平.分析结果表明,年轮中共有6种PFASs检出,ΣPFASs浓度范围为nd—75.7 ng·g^(-1),其中检出率最高的物质是PFOA(91.8%)和PFPeA(89.8%).以PFOA、PFPeA、PFUnDA和PFHxA为主要标志物的2个主成分可以解释该地区年轮中84.4%的PFASs来源,主要来源于PFASs及其前体物的大气长距离迁移.年轮中PFPeA含量随时间变化不符合其生产使用历史,主要受前体物的生物转化和光化学转化影响.单位面积内云南松树干的积累量在高低海拔分别为91.3 g·km^(-2)和22.6 g·km^(-2),说明云南松已成为PFASs在环境中的重要蓄积库之一,今后应进一步加强对横断山区和高海拔地区森林树木的研究,为环境中PFASs的管控提供基础数据.

横断山区城镇化耦合协调发展驱动机制及时空演化

西南边疆地区的城镇协调发展对实现我国城镇高质量发展、共同富裕具有重要意义。以横断山区为例,探析其城镇化耦合协调发展的驱动机制,从人口、经济、社会、生态四个维度构建城镇化耦合协调指标体系,通过耦合协调度模型、标准差椭圆分析横断山区10个州市城镇化耦合协调发展的时空演化。结果表明:(1)时间上:2010—2020年,横断山区城镇化耦合协调度整体变好,耦合协调度等级从中等协调上升为良好协调。(2)空间上:横断山区西北地区的城镇化耦合协调度显著低于东南地区。(3)演化特征:2010—2020年,横断山区城镇化耦合协调发展有南北向发展趋势,呈现先集聚后分散的特点。实现横断山区城镇化耦合协调发展需加强跨区域合作,优化城镇发展空间,推动产城人融合发展。

横断山区六种八居群鼠尾草属植物的核型分析

鼠尾草属(Salvia)是唇形科(Lamiaceae)最大的属,属下多种为民间常用草药,亦有供观赏的种类。为探究横断山区物种在细胞学水平的进化方式,讨论形态分类学与分子系统学之间的分类关系,该研究通过广泛收集染色体文献资料,采用植物常规压片法对采集自横断山地区6种8居群鼠尾草属植物进行核型分析,并构建了中国地区分布的鼠尾草属植物叶绿体系统发育树。统计结果表明:(1)全世界范围内报道了约23%的鼠尾草属植物染色体数据,其中分布在中国地区的鼠尾草属植物染色体报道率为32.10%,分布在横断山地区的鼠尾草属植物报道率为40.54%,(2)鼠尾草属植物染色体基数以x=8和x=11为主,分布在中国地区的鼠尾草属植物染色体基数均为x=8。实验结果表明:(1)西藏鼠尾草(S.wardii)核型数据为首次报道。(2)雪山鼠尾草(S.evansiana)首次在云南德钦地区发现二倍体居群。将细胞学数据结合叶绿体进化树开展染色体进化关联分析,论证多倍化可能不是鼠尾草属物种适应高海拔环境的主要机制,表明多倍体不是该属物种形成的主要进化途径而是以二倍体水平为主,推测染色体组的加倍可能是物种在形态学与分子系统学上分类关系不一致的原因之一。该研究丰富了横断山区鼠尾草属植物的染色体核型数据,结合区域分子系统树探讨染色体特征的进化关系,为今后深入研究该属物种的核型进化做出了探索,为开展祖先物种染色体基数推演分析补充了基础数据。

基于MODIS的横断山区植被时空演变特征及地形效应分析

合理地评价植被变化的地形效应,可以为横断山区生态稳定和可持续发展、生态保护与生态建设效益评估提供科学依据。基于MODIS植被遥感产品和数字高程模型(DEM)资料,采用Sen+M-K趋势分析并结合地形差异修正方法,分析了2000—2020年横断山区植被与地形因子的变化关系。结果表明:(1)近21年横断山区植被归一化指数(NDVI)呈南高北低、低海拔地区大于高海拔山脉地区的分布格局,随海拔变化规律性显著,存在明显的岭谷差异。64.13%的区域植被稳定,极显著增加和显著增加区域面积占比分别为12.54%和11.77%,平均年际变化速率为0.013(10 a)^(-1)。(2)横断山区植被NDVI分布和变化存在明显的地形效应,植被NDVI在海拔小于3845 m的区域小幅波动,超过3845 m后呈阶梯式减小;不同坡向的植被NDVI差异较小,但北坡大于南坡,西坡大于东坡,西北坡最大;植被NDVI在0~38.9°随坡度增加呈阶梯式增大,而坡度高于38.9°后急剧减小。(3)在海拔小于1919 m、坡度小于3.8°的平地区域植被NDVI年际增加速率较小,显著退化分布明显;在海拔为1919~3162 m,坡度为3.8°~25.1°,坡向为西北坡、西坡和北坡的区域植被NDVI以稳定和增加为主,年际变化速率高;在海拔为2739~3534 m、坡度为22.2°~28.0°、坡向为东坡和西坡的过渡区域植被NDVI易出现波动,是生态治理中需着重注意和加强的区域。

树轮重建的过去千年横断山区干旱变化及其与强火山喷发的关联

为了探讨强火山喷发与横断山区干旱变化之间的关系,利用国际树轮库(International Tree-Ring Data Bank,ITRDB)资料集成区域年表,重建了横断山区过去1100多年的春季干旱变化序列,并通过时序叠加法分析了强火山喷发对其影响作用。结果表明:横断山区树木径向生长包含了干旱与火山信号,信号之间关联为强火山喷发后的4年间对该区域造成干旱影响,影响因素包括火山喷发强度、喷发位置纬度等。中纬度强火山喷发造成的影响更为显著,而低、高纬度强火山喷发影响较弱,影响差异的产生与横断山区干季降水形成的大气环流因素有关。

川西横断山区高寒草甸生态治理与畜牧产业发展现状及建议

川西横断山区气候寒旱,生态环境脆弱,水土流失严重,绝大多数草本植物返青晚、生长慢,人工草地资源匮乏,冬春季节牲畜饲草贮备不足。该文在对区域内牧草缺乏和生态问题现状进行阐述和分析的基础上,探讨如何利用高产牧草品种保护和恢复天然草地的新模式来缓解和释放天然草地载畜压力,对川西横断山区脆弱生态系统恢复和提高该地区草牧业市场竞争力具有一定意义。

横断山区2004-2014年植被NPP时空变化及其驱动因子

横断山区是我国长江上游重要的生态屏障区,对周边区域乃至我国中西部地区气候和生态环境有着深刻的影响。NPP作为碳收支和气候变化研究的核心内容,是判定生态系统健康状况和可持续发展水平的重要指标。基于MODIS C6的NPP数据、1∶100万植被类型图、气象数据和地形数据,采用趋势线分析法和相关分析法对横断地区2004—2014年植被NPP时空格局、变化规律以及驱动因子进行了研究。结果表明:(1)2004—2014年横断山区植被年NPP总量的介于183.768—223.239 Tg C之间,多年平均为208.498 Tg C,单位面积下的植被年NPP均值为463 g C m^(-2)a^(-1)。整体上,植被NPP呈增加趋势,但局部差异明显。(2)植被NPP平均值的年际变化率在-53—97 g C m^(-2)a^(-1)之间,NPP呈增加趋势的区域分布在北部与中部的东侧以及南部的东、西两侧地区,而减少趋势的区域主要集中在西北部、中部的汶川—映秀一带以及南部攀枝花地区。(3)横断山区植被NPP变化受气候因子驱动影响的区域占比8.42%,主要集中在中部的大雪山-沙鲁里山地区,而非气候因子占比91.58%,分布在北部的阿坝地区以及南部的低海拔广大地区。该研究将对横断山区生态环境建设和可持续发展起到指导作用。

云南横断山区小型兽类物种多样性与地理分布趋势

以云南横断山区的高黎贡山、怒山和云岭等重要山脉的 7个山系作为样区 ,进行小型兽类的垂直分布调查并参考有关资料 ,采用不同山系样区各垂直带小型兽类物种多样性指数的平均值作为指标 ,对横断山区小型兽类的地理分布趋势、规律和相关影响因素进行了研究。结果表明 :小型兽类物种多样性的地理分布趋势是由南向北 ,由西向东呈递减的趋势。与此趋势变化密切相关的主要因素是纬度的影响 ,其次是水湿条件 ,另外还与小型兽类的密度 ,物种丰富度、地理环境 (坡向 )和垂直带的影响等因素有关。此外 ,对横断山区不同区域小兽物种密度高峰问题作了分析和讨论。

云南横断山区蚤类物种多样性的地理分布趋势与重要环境因素的关系

根据云南横断山区具代表性的 7个山系共 9个样区山地蚤类及其宿主动物的垂直分布调查结果 ,并参考以往的部分调查资料 ,对所获数据进行统计学处理 ,应用不同山系样区各垂直带蚤类物种多样性的平均值作为指标 ,就云南横断山区蚤类物种多样性的地理分布趋势和规律 ,与宿主动物和重要环境因素的关系等问题进行了分析和探讨。结果显示 ,蚤类物种多样性的地理分布趋势是由西北→南→东→北呈递减的趋势。与此变化趋势密切相关的重要因素是水湿条件 ,其次是经度的影响。另外还与蚤类的丰富度、地理环境、垂直带和人们的生产活动等因素有关。研究认为 ,形成蚤类与宿主动物间多样性地理分布趋势上的差异的主要原因是对环境的适应性不同 ,其中水湿条件就是很重要的因素之一。研究还发现 ,横断山蚤类在我国蚤类区系中是多样性最高的地区 ,它充分地反映了横断山区栖息地异质性对物种数的重要影响 。

TRMM降水数据在横断山区的精度

利用相关系数法和散点斜率法对横断山区1998—2011年之间月尺度的TRMM3843降水数据精度进行了检验。研究表明，TRMM3843降水数据与实测数据相关性很强，但是比实测降水量偏大33．9％。在横断山北部大雪山以东地区和南部香格里一贡山一德钦一带三江并流区TRMM3843数据误差较大。各个季节TRMM3843降水与实测值误差的空间分布有较大区别，但是都表现为北部沿经向分布，南部沿纬向分布的趋势；横断山区高海拔地区气象站点稀少和复杂的下垫面环境是产生观测误差的主要原因。

云南横断山区蚤类物种丰富度与区系的垂直分布格局

为探讨横断山区蚤类物种丰富度与区系垂直分布格局的基本规律以及影响它们分布的主要生态因子,本文以云南西部横断山区18个山峰为主体,对海拔高度在1000–5000m之间已知分布的9科43属142种(亚种)蚤类的垂直分布资料进行综合整理和统计分析。结果显示:(1)蚤类的属丰富度、物种丰富度、特有种丰富度和特有度以及不同区系成分物种丰富度的垂直分布都呈现随海拔先增高后降低的单峰分布格局,最大峰值出现在中山海拔2500–3800m之间;(2)东洋和古北两区系成分物种构成比的垂直分布格局截然不同,前者随着海拔梯度的升高基本递减,后者则随着海拔的升高递增,垂直分布格局反映了它们沿纬度梯度分布的一般规律;(3)聚类分析将横断山9个不同海拔带的蚤类归为6个生态类型,反映出海拔高度、气候环境和森林植被等重要因素对蚤类分布的影响以及蚤类群落的组成、分布沿海拔梯度变化的一般规律,表达了蚤类分布与环境条件的统一性;(4)β多样性沿海拔梯度呈现为双峰形分布格局,两高峰值都反映出蚤类的组成和分布在不同气候环境和植被带之间的过渡与转变,说明β多样性垂直分布格局与海拔梯度上的气候和生境的变化程度有关。研究认为,中山地段物种丰富度高峰的形成主要是由于两大动、植物区系过渡区的边缘效应和山地水湿条件的影响。影响该区域蚤类垂直分布格局的综合因素有山体海拔高度、动植物区系过渡区的边缘效应、山地雨量分配特征、气候环境条件以及人们的生产活动等。

横断山区东部四种林型地表甲虫的物种多样性

20 0 1年 7月 8～ 1 4日在横断山区东部选择皆伐后经过管理的人工次生林 (MSF)、无人管理的农耕区次生林 (USF)、邻近天然的冷杉林 (NAF)和杜鹃矮曲林 (NRF) 4种林型 ,共设置样地 2 0块 ,以巴氏罐诱法收集地表甲虫的物种组成和数量数据 ,并以地表甲虫的种类和数量分布为属性做主成分分析和聚类分析 ,研究森林皆伐和管理行为对地表甲虫物种多样性的影响。共采集地表甲虫标本 4 2 92号 ,步甲科、觅葬甲科和隐翅虫科分别占总数 4 6 8%、 1 3 1 %和 1 1 4 % ,是数量最多的类群 ;金龟科、象甲科和拟步甲科的数量也各在5 %以上 ,为常见类群。其中 ,步甲科的个体数量在NRF显著多于其他林型 ,在USF显著少于其他林型 ;觅葬甲科在两个天然林显著多于两个次生林 ;拟步甲科在NRF显著多于其他林型 ;花萤科在MSF和NAF显著多于USF ;叩甲科在USF显著多于MSF和NAF ;象甲科在NRF和MSF明显多于USF ;叶甲科在NRF明显多于USF。地表甲虫的个体数量从USF、MSF、NAF到NRF逐渐增多 ,而均匀度指数则逐渐降低 ;MSF内物种丰富度和多样性指数分别显著高于USF和NRF。主成分分析和聚类分析表明 ,除了USF与其他林型有明显差异外 ,其他林型间有一定的相似性 ,但MSF与天然NAF间相似性较低。以上结果表明 。

横断山区气温和降水年季月变化特征

为详尽分析横断山区气候变化过程,利用横断山区内90个气象站点的1961—2011年气温和降水资料,采用线性趋势、Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、反距离加权插值法等方法研究了横断山区气温和降水年、季、月的多时间尺度下的变化规律和变化趋势的空间分布情况。结果表明:1961—2011年横断山区气温以0.16℃/10 a的速率显著升高,降水以11.41 mm/10 a的速率呈现不显著的递减趋势,说明横断山区呈现变暖变干的趋势,2000年以后暖干趋势尤为明显。从气温和降水的变化趋势的空间分布来看,气温升温趋势北部比南部剧烈,西部比东部更为剧烈,降水减少趋势呈现南部比北部更剧烈。1961—2011年横断山区春夏秋冬四季气温分别以0.09、0.14、0.16和0.27℃/10 a的速率显著升高。夏、秋、冬季降水分别以-7.88、-8.90、-2.61 mm/10 a的速率呈不显著减少的趋势,春季降水以7.34 mm/10 a的速率显著增加。1961—2011年横断山区全年12个月的气温都呈升高趋势,1—5月降水呈现增加趋势,6—12月减少。分析表明在大气环流发生异常(北极涛动、南极涛动、东亚夏季风、西太平洋副高、南亚高压和海温)和人类活动的共同影响下,横断山区气候呈现暖干的趋势。研究结果为把握横断山区对全球气候变化的响应程度,水资源的合理开发利用提供依据。

基于GIS的横断山区地形起伏度与人口和经济的关系

地形起伏度是影响山区人口分布和经济发展的关键因素.以横断山区大尺度ASTER GDEM为数据源,基于GIS的窗口递增分析原理,采用均值变点法科学分析平均地形起伏度的最佳统计面积并对其进行分级和相关性分析,得出实验区最佳分析窗口面积为0.202 5 km2,省域之间地形起伏度差异明显,省内差异不明显,相关性较高.同时,采用空间分析技术、统计学方法以及PCA排序法,分析地形起伏度与人口、经济的关系.研究结果表明:随着地形起伏度的增大,人口密度逐渐降低,当达到3.7以后人口密度趋于一个固定值;地形起伏度与第三产业占GDP比重的负相关性最大,与城镇化率的负相关性较小,与人均GDP的负相关性最小.

横断山区土壤相对湿度时空分异

以1992～2010年横断山区16个观测站土壤相对湿度资料为基础,通过Kriging插值法分析土壤相对湿度季节分异和空间分异特征。结果表明:横断山区年土壤相对湿度自1992年以来整体呈波动增加趋势,年际变化倾向率为0.51%/a;横断山区土壤相对湿度表现为西南和东北部较高,东南和西北部较低,中部土壤相对湿度增加趋势强于边缘,深层土壤的相对湿度整体大于浅层土壤。春、夏季土壤相对湿度增加趋势比秋、冬季明显。