眉山市晚熟柑橘园土壤水分动态变化及对不同降雨量的响应

基于2023年6—9月眉山市晚熟柑橘智慧气象数字试验基地土壤水分小时观测数据,分析0~40 cm各层土壤水分时空动态变化及其对不同量级降雨的响应,确定各层土壤水分的响应阈值,并构建降雨量与土壤水分增量的对数模型。结果表明,土壤水分随土层深度呈先增加(10~20 cm层)、后减少(20~30 cm层)、再增加(30~40cm层)的趋势。10 cm、20 cm、30~40 cm土层降雨响应的阈值分别为4 mm、12 mm、20 mm,大雨量级及以上降雨事件将明显对0~40 cm各层土壤水分响应。降雨量与0~40 cm各土层土壤含水量均呈极显著相关关系,4个观测层对数函数相关系数R2值范围处于0.436~0.585(R2>0.4)。该研究结果可为晚熟柑橘优质生长、节水灌溉提供技术支持。

近30年西藏雪深时空变化及其对气候变化的响应

积雪深度是表征积雪特征的重要参数，也是气候变化区域响应敏感因素。利用1979--2010年逐日雪深被动微波遥感数据以及同期气象资料，对西藏雪深时空变化特征及其与气候因子的响应关系进行了分析。结果表明：32a来，西藏雪深呈显著增加趋势，气候倾向率为0．26em/1Oa；1999年以后，雪深则表现为下降趋势，气候倾向率为-0．35em/1Oa。四季平均雪深中，春季雪深的变化对年平均贡献最大，二者相关系数高达0．88。高原雪深异常偏多年份主要在20世纪90年代，但并未发生气候突变。周期分析表明，西藏雪深存在准6-7a振荡的显著周期。西藏雪深呈四周山地雪深大，中部腹地雪深小的空间格局，且受海拔影响有明显的陡坎效应，绝大部分地区雪深变化趋势倾向率在-0．08～0．08em/a，百分比达到74．6％；逐像元回归分析表明，雪深呈增加趋势的像元数占全区像元总数的76．9％，有减少趋势的仅占23．1％。西藏雪深与气温、降水、风速和日照时数存在明显的统计和空间相关性，整体表现为雪深与气温、风速、日照时数呈负相关，而与降水呈正相关。多元回归分析表明，春秋季雪深模拟值与实测值的相关系数均达0．6以上，通过了0．01的显著性检验；夏冬季雪深回归模型的复相关系数只有0．4～0．5，且未通过0．05显著性检验。

朱溪流域植被覆盖的时空变化及地形分异特征

分析2003-2011年朱溪流域植被覆盖的时空分布状况及其变化的地形响应特征,为该地区进一步治理水土流失和生态恢复工程提供决策支持。基于RS和GIS技术,采用像元二分法模型计算植被覆盖度,通过植被重心模型、地形响应指数表征其植被覆盖的时空变化规律。（1）朱溪流域植被覆盖度整体呈上升趋势,Ⅳ、Ⅴ类的植被覆盖面积比率已达到区域的62.28%;格局动态上,Ⅰ、Ⅱ类重心向东北方向移动,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类重心向西南方向移动,表现为流域植被中、西部改善,东部零散退化的空间格局;（2）在海拔0-300m、坡度小于5°和大于35°区域各等级植被覆盖面积变化最显著,治理措施有效到位,而海拔450-500m处I类植被覆盖面积增加,应引起相关注意。8年间该流域植被覆盖有明显改善,各等级植被覆盖变化在不同地形条件下差异明显。

清代华北平原灾害赈粮调度数量的时空变化

历史时期政府主持的赈粮调度是水旱灾害背景下社会响应体系中的重要环节,相关研究可为当前及未来应对气候变化及极端事件提供借鉴。以清代华北平原和政府赈粮调度为研究区和研究对象,根据《清实录》中的记载重建华北平原的赈粮数量序列,并结合水旱灾害对赈粮强度进行评价。结果表明,清赈粮调度在时间上存在显著的阶段性变化,可以分为空白期、发展期、兴盛期、衰落期、回升及消亡期;空间差异亦很显著,直隶省获得的赈粮数量超过总数的一半,其后依次为山东、苏北、豫东和皖北;考虑大灾站次,直隶和苏北在赈粮强度方面较为突出。赈粮数量的时空差异,受国家财政状况好坏、区域政治地位高低以及距离大运河等交通干线远近等因素的综合影响。

基于不同方法天山西部山区雪线的确定及其变化规律分析

为了更好的指导天山西部山区冰雪水资源的开发利用,对其雪线变化规律的研究有至关重要的作用。借助2000-2016年MODIS数据、DEM数据以及1959-2015年气象数据,采用遥感监测雪线法、气候雪线法、雪线场法,对喀什河流域雪线时空变化规律进行分析研究,结果表明:(1)基于遥感监测雪线法可以看出,研究区多年平均8日、年均雪线均呈上升趋势;在季节尺度上,春季和冬季雪线呈上升趋势,秋季和夏季雪线呈下降趋势;结合气候数据可知,年均雪线对降水有较好响应,春季雪线对气温有较好响应;(2)基于气候雪线法可以看出,气候雪线要高于遥感监测雪线,仅从气候角度分析,气候变化导致雪线逐年呈上升趋势;(3)采用雪线场分析可看出,雪线场的雪线分布主要受地形影响,以2 000m高度为界限,其上下两部分雪线场对降水有不同的响应。

郑州地区草地土壤水分时空变化特征及对气候的响应分析

在郑州地区进行了8 a的土壤水分定位观测,运用数理统计方法,分析了土壤水分的时空变化特征及其对气候的响应关系。结果表明:(1)土壤水分呈现以年为周期的变化规律,每年5、6月份达到极小值。(2)在土壤垂直方向上,水分变化可以划分为4个层次:表层,急变层,缓变层,相对稳定层。(3)土壤水分与气候(降水量和气温)呈显著相关关系,复相关系数随着深度的增加,呈现先减小后增加的趋势,0~10 cm土层的复相关系数达到最大值(R=0.770),可见降水量和气温是影响郑州地区土壤水分变化的主要气候因素。

1982—2015年中国北方归一化植被指数(NDVI)变化特征及对气候变化的响应

基于中国北方1982—2015年GIMMS NDVI数据及408个气象站点逐日气象资料,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、M K趋势检验、相关分析、趋势分析和极端气候指数,分析了1982—2015年中国北方15个省(自治区、直辖市)植被覆盖时空演变特征及其对气候变化和极端气候的响应。结果表明:1982—2015年中国北方植被NDVI以0.002(10 a)-1速度呈增加趋势(P<0.05),ESMD方法显示生长季NDVI呈波动上升;NDVI显著增加区域包括新疆北部天山及塔里木盆地北缘、甘肃祁连山区及陇南山地、黄土高原和河套平原、辽西低山丘陵一带、吕梁山及太行山区,NDVI显著减少区域主要集中在东北地区大、小兴安岭及长白山一带;从植被类型上来看,植被覆盖增加最多的是栽培植被、草地和荒漠植被;生长季NDVI与温度和降水整体呈正相关且对气温的响应更强烈,NDVI空间分布格局存在异质性;1982—2015年极端气温指数均呈极显著增加或减少趋势,极端降水指数中仅1日最大降水量、异常降水总量呈显著增加趋势;气温极值对NDVI的影响强于降水极值,最低气温和暖夜日数与NDVI关系最密切。

江西省寒露风的时空变化特征及其对气候变化的响应

基于江西省85个气象站1961~2017年的气象数据,采用气候倾向率、Manner-Kendall突变检验、Morlet连续小波分析、相关分析、ARCGIS空间插值等方法,分析了江西寒露风初日、寒露风日数、寒露风站次的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:寒露风初日在西北部早,在南部迟,日数在西部多,在东部少,发生频率在北部和南部低,在中部高;在气候变化背景下,寒露风的初日呈推迟趋势,总日数、总站次、轻度站次和重度站次呈增加趋势,寒露风最严重年代出现在1981~1990年,最少年代是1961~1970年;寒露风初日突变在1999年,寒露风总日数、总站次、轻度站次和重度站次突变在1992年,而中度站次则无突变;9月平均气温与寒露风初日具有明显的正相关关系,而与寒露风总日数、总站次、轻度站次、中度站次和重度站次具有明显的负相关关系。

太湖流域平原河网降雨时程分布变化的洪水响应

近年来太湖流域平原河网地区洪涝灾害频发,居民的人身及财产安全受到了严重危害。降雨是导致本区域洪水的主要因素,其中最具代表性的降雨类型为梅雨和台风暴雨,由于二者时程分布特性有较大差异,其致洪机理也有所不同。以探究降雨时程分布对洪水过程的影响为目的,以太湖流域武澄锡虞水利分区为研究对象,采用MIKE 11与MIKE 21构建一、二维耦合水动力模型,利用实况洪水过程对模型进行率定验证,采用该模型对研究区域进行不同设计工况的模拟,讨论了次雨量、降雨历时以及降雨时程分布变化对太湖流域平原河网地区洪水过程的影响。结果表明:降雨时程分布对平原河网河道洪水过程有显著影响,其中长历时降雨对雨峰位置的后移较为敏感,短历时暴雨则受到降雨时间变差系数变化的影响较大,而次雨量变化则对二者都有显著影响。

科尔沁草原NDVI时空变化特征及其对气候的响应

利用2000~2019年4~9月(生长季)MODIS 13Q1的16d合成NDVI数据集与同期气象数据,采用趋势分析法、相对年际变化率、Mann-Kendall突变检验以及相关分析法对科尔沁草原NDVI的变化特征及其与气候因子的响应进行研究。结果表明:1)近20a科尔沁草原年均NDVI具有明显的空间分异特征,主要呈现西中部低,西北部高以及南部较高的空间分布格局;2)2000~2019年科尔沁草原NDVI值以0.045/10a的变化倾向率增加,增加显著的面积占科尔沁草原总面积的68.1%;同时,Mann-Kendall突变检验显示科尔沁草原NDVI在2011年后出现了突变性的上升,增加约0.017;3)科尔沁草原NDVI与气温呈现弱负相关关系,与降水呈现显著正相关关系,进一步对偏相关统计分析得到,NDVI与气温呈负相关的区域约占科尔沁草原总面积的59.03%;与降水呈正相关的区域约占科尔沁草原总面积的96.89%,表明降水对科尔沁草原NDVI的贡献率大于气温的影响。通过构建驱动机制,科尔沁草原生长季NDVI变化总体上受气温降水的共同驱动影响,共同驱动面积约占科尔沁草原总面积的78.6%,其中共同强驱动面积占53.4%。

贵州省水资源脆弱性时空变化特征分析

对水资源脆弱性的时空变化分析可为水资源的规划管理、缓解水资源脆弱程度提供重要依据。通过压力-状态-响应模型,用组合权重法分析贵州省2004-2017年的水资源脆弱状况。结果表明:2004-2017年间贵州省水资源脆弱指数总体呈波动下降的趋势,全省脆弱指数平均值为0.486,属于中度脆弱;基于PSR模型计算结果为:压力指数>状态指数>响应指数;脆弱指数存在明显的空间差异性,各市(州)面临的水资源脆弱性问题仍十分严峻;导致全省脆弱指数部分地区偏高的原因主要是水资源面临的压力过大,现阶段水环境状况较差;废污水排放总量、农用化肥施用量、降雨量和水资源总量是影响全省水资源脆弱性的重要因素。总体而言,贵州省水资源属于中度脆弱,脆弱性空间差异明显,水资源脆弱性的形势较为严峻。因此,研究贵州省水资源脆弱性可为贵州水资源的保护和管理提供理论依据,也为喀斯特地区水资源脆弱性的探索提供参考。

1982—2015年科尔沁沙地植被时空变化及气候响应

基于1982—2015年GIMMS NDVI3g.v1数据,结合站点气象数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数及偏相关分析等方法,探讨了科尔沁沙地植被覆盖的时空特征、气候响应及未来趋势。结果表明:(1)科尔沁沙地34 a植被覆盖呈缓慢增加趋势,每10 a增速为0.23%。植被覆盖变化整体上可分为“三升”(1982—1999年、2000—2004年、2008—2012年)和“三降”(1999—2000年、2004—2007年、2012—2015年)的趋势,其中最大值出现在1999年,最小值出现在2009年。(2)科尔沁沙地植被覆盖格局呈“南北高,中间低”的分布特征。以“西拉木伦河—新开河”为界线,北部地区植被变化趋势以退化为主,南部地区以改善为主。(3)科尔沁沙地变异系数西高东低,地域性差异明显。低波动变化区域主要分布在北部海拔较高地区(占5.52%),其植被类型主要为针阔混交林。(4)科尔沁沙地植被变化的同向特征强于反向特征,持续退化和持续改善区域分别占61.48%和37.03%。降水是影响研究区植被变化的主要因素。

基于GIMMS NDVI 3g.v1的近34年青海省植被生长季NDVI时空变化特征

在气候变化和人类活动的综合影响下,青海省生态环境发生了明显变化。在此背景下,以GIMMS NDVI 3g.v1为数据源,采用Sen+Mann-Kendal方法研究青海省1982-2015年植被覆盖区域NDVI时空变化,将趋势分析和R/S(rescaled range analysis)分析叠加,研究植被生长季NDVI变化的持续性特征,并揭示植被对气候变化及人类活动的响应规律。结果表明:1)近34年青海省植被NDVI整体呈从西北到东南的增加趋势;且变异系数显示,波动性较大地区集中在柴达木盆地周边和青南牧区西北部等植被NDVI较低的区域,波动性较小地区集中在祁连山东部、东部农业区和青南牧区东南部等植被NDVI较高的区域。2)近34年青海省植被NDVI整体呈增加趋势,增长率为0.38%·10a^(-1);且NDVI变化具有明显的阶段性,存在1994年和2000年两个突变点。3)近34年青海省植被改善区域(75.4%)远大于退化区域(24.6%),其中显著改善面积占植被覆盖区域面积的40.9%,退化区随时间变化在空间上表现出明显的转移现象。4)Hurst指数表明,青海省植被变化反持续性较强,趋势分析与Hurst指数叠加得出,由退化转为改善的区域占植被覆盖区面积的13.7%,由改善转为退化的区域占植被覆盖区面积的44.3%,另41.5%的区域无法确定未来变化趋势。5)青海省植被生长季NDVI受气候变化和人类活动的双重影响,且不同植被类型对气候变化的响应存在较大差异。

呼伦贝尔草原NDVI时空变化及其对气候变化的响应

利用2001—2016年MODIS NDVI数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔草原NDVI的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明,呼伦贝尔草原NDVI整体呈上升趋势,平均倾向率为0.041·(10 a)-1,其中新巴尔虎右旗西北部、新巴尔虎左旗中部和陈巴尔虎旗西部等地增加显著;NDVI的年变化主要受降水驱动,两者呈极显著的正相关;生长季内,5月气温和5、6月总辐射与NDVI普遍呈正相关,北部草原达到显著或极显著水平,但之后逐渐转为负相关。NDVI与降水普遍呈正相关,5月下半月开始有台站达到显著或极显著水平,7月达到显著或极显著的台站数量最多,并存在明显滞后。生长季内,典型草原NDVI与降水显著或极显著正相关的台站次数明显多于草甸草原。

基于VCI的内蒙古生长季干旱变化及对气候响应

为有效开展内蒙古干旱监测及抗旱减灾工作,基于2000—2021年5—9月逐月MODIS植被长势产品,计算植被状态指数(vegetation condition index,VCI),结合内蒙古118个气象站的生长季气温、降水数据,利用Sen趋势分析法、偏相关系数法等分析内蒙古生长季干旱时空变化及其与气象要素的关系.分析结果表明,研究期内内蒙古生长季的VCI整体呈上升趋势,主要上升区位于内蒙古的东南部农牧交错带和西部草原与荒漠过渡区,在人类的正向干扰下这些地区的植被抗旱能力明显提升.变异系数分析可知,春末夏初内蒙古东部地区的干旱风险相对较高,随着夏季到来,干旱高风险区向西移动至内蒙古中部地区,秋季干旱风险范围增大但强度相对减小.降水偏少是内蒙古干旱发生的决定性气象因素,而高温主要与草原干旱的发生密切相关.基于VCI的干旱分析可有效反映区域抗旱能力的提升,为干旱的精细化管理提供科学参考.

黑龙江省多年冻土区植被NDVI时空变化及其与地温的响应

利用1982—2006年NOAA AVHRR-GIMMS NDVI和2002—2010年MODIS NDVI这2种数据并结合周边13个气象站的地表温度数据,分析1982—2010年黑龙江省多年冻土区生长季植被NDVI在时间和空间上的尺度变化及其与地表温度的响应关系。结果表明,黑龙江省多年冻土区生长季GIMMS NDVI和MODIS NDVI对植被NDVI具有很好的指示作用;1988—2004年植被波动较大,2004年以后植被增长趋势逐渐放缓,趋于平稳;在1982—2006年,植被NDVI与地表温度5月为显著正相关,6月相关性很弱,7、9、10月呈低度相关,8月则相关性显著。在2002—2010年,5、10月为低度相关,6月为显著相关,7—8月相关性较弱,9月为显著相关。总体来看,植被覆盖度不断变好;植被NDVI与地表温度具有较强的相关性,年际变化总趋势较为相似,具有同期性。

2005—2018年浙江省植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子的响应

基于MODIS MOD 13Q1数据,通过趋势分析和相关分析研究了浙江省2005—2018年植被生长季归一化差异植被指数(NDVI)的时空动态变化规律及其与气候因子的关系。结果表明,2005—2018年研究区植被覆盖度整体较好,高覆盖区域多在山地;浙江省生长季NDVI多年均值为0.6541;生长季NDVI年际变化呈极显著上升趋势(P<0.01),年均增速为0.0016,研究区NDVI显著增加的区域面积达23.1%(P<0.05);全省植被覆盖变化程度稳定,低波动(CV≤0.05)和较低波动(0.05<CV≤0.10)区域面积达85.8%。相关分析结合多元回归分析发现,气温与生长季NDVI呈极显著正相关(P<0.01),为主要影响气候因子;生长季中期植被对气温和降水量的响应更为敏感。

青藏高原积雪覆盖时空变化及其对气候的响应

针对青藏高原积雪覆盖的时空变化及其影响因子存在诸多不确定性的问题,基于MOD10A2积雪产品、DEM数据及相应的气象站点资料,综合利用积雪信息合成、积雪时间指数及相关性分析等方法,分析2003～ 2012年高原积雪覆盖的时空变化特征及其对气候因子的响应.结果表明：时间上,高原积雪面积年内变化显著,有明显的积雪和融雪季;年际变化波动不大,近10 a总体呈现小幅下降的倾向.空间上,高原积雪分布极不均匀,高积雪覆盖区主要集中在山区地带,而中部腹地,积雪分布较少;积雪覆盖率随海拔的增高而升高,且不同高程带上的积雪面积随季节更替的变化差异明显;积雪覆盖率随坡向变化差异较大,西北坡积雪覆盖率最高,南坡积雪覆盖率最低.气候响应上,高原积雪覆盖的变化与温度呈负相关,与降水呈正相关,但对温度因子更敏感,主要受到温度变化的影响.

甘肃祁连山自然保护区草地时空变化及其对气候的响应

及时掌握祁连山草地植被生长状况、演变趋势及其与气候的关系,对区域复合生态系统功能的科学评估具有参考价值.本研究采用MOD13Q1 与Landsat 数据,运用趋势分析法、相关性分析法等,分析了甘肃祁连山自然保护区2000-2018 年的土地利用变化与不同草原类型的NDVI 时空变化及其对气候的响应.结果表明:1) 2000-2015 年草地面积减少,主要转出为林地、耕地和水域;2) 2000-2018 年祁连山自然保护区夏季草地植被NDVI 的改善状况最佳,其他季节均以轻微改善为主;3)不同草原植被NDVI 均呈现增加的趋势,以荒漠草原的增加速率最大,其次是典型草原与高寒草原和高寒草原;4)祁连山自然保护区降水量变化对不同草原植被NDVI 的影响高于气温.

石羊河流域参考作物蒸散发时空变化及其对气候变化的响应

基于石羊河流域8个气象站点1984—2019年逐日气象资料,分析参考作物蒸散量(ET_(0))时空变化规律,多种定性与定量分析方法结合,揭示ET_(0)变化与气象因素间的相关关系,确定主导气象要素,探明ET_(0)变化对主导因子敏感程度及贡献。结果表明:石羊河流域ET_(0)上升趋势显著,流域大部分区域达到0.05显著性水平;空间上呈现由南向北逐渐增大,高值区(1148.89~1246.91 mm)位于民勤县,低值区(775.30~864.07 mm)位于张掖市肃南裕固族自治县、武威市天祝藏族自治县一带;ET_(0)四季变化排序为夏季(409.35 mm)>春季(303.36 mm)>秋季(184.84 mm)>冬季(85.6 mm),除冬季外空间分布由南向北逐渐递增;聚类分析及灰色关联度分析结果显示日平均温度(T)、平均相对湿度(RH)、日照时间(n)、降水量(P)、风速(u)为5个关键气象因素,通径分析结果显示T是最主要因素,P作用忽略不计。ET_(0)对气象因子T、n、u、RH变化的敏感性不同,RH是影响ET_(0)变化最敏感因素,且T、n、u与ET_(0)呈同向变化,RH与ET_(0)呈反向变化,贡献率分别为13.61%、0.48%、2.34%、2.86%。石羊河流域ET_(0)呈现增大趋势,是由于RH多年降低和T升高、n增加、u增大等共同作用,T升高是造成ET_(0)增加的主要原因。