山地绿洲边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V35非静力平衡模式,采用三重嵌套的降尺度方法,通过设计理想的地形和山地绿洲,模拟研究了山地绿洲环流及边界层特征。山地绿洲的地面感热通量和潜热通量与周围沙漠差异较大,对形成沙漠绿洲环流有明显贡献。在无山地绿洲的情况下,地形仅对感热通量有影响,对潜热通量影响不大。山地绿洲可以使绿洲上空的干冷气流通过下沉气流向下层输送,在山地绿洲上空形成下沉干冷气流的边界层特征,它可以抑制由地形形成的向上输送的暖湿气流,改变地形形成的边界层特征。地形引起的环流是低层复合,高空辐散。绿洲引起的环流是低空辐散,高空复合。两种环流呈完全相反的情况。山地绿洲的气候效应可以抑制山地地形的气候效应。

干旱区典型山地-绿洲-荒漠系统中绿洲土地利用/覆盖变化对生态系统服务价值的影响

研究土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要意义。对处于干旱区典型MODS(Mountain-Oasis-Desert System)系统中的新疆南部且末绿洲1989年Landsat TM影像及2004年的CBERS遥感影像进行处理,分析且末绿洲15a来的土地利用/覆盖变化。在此基础上,采用中国陆地生态系统服务价值的测算方法,评估且末绿洲土地利用/覆盖变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,1989-2004年,且末绿洲减少的土地面积有林地、戈壁沙地和盐碱地,增加的土地面积有水域、建筑用地和耕地。林地减少了41.73%,耕地增加了58.04%。1989年且末绿洲生态系统服务价值总额为184 349.88万元,2004年为176 970.72万元,15a间,生态系统服务价值损失了7 379.16万元。林地面积的减少是生态系统服务价值减少的主要原因。保护区域生态环境,恢复和提高区域生态系统服务功能是该区域生态环境建设的重要任务。

干旱区黑河流域山地-绿洲-荒漠草畜耦合及其应用研究——以黑河流域中游段的临泽示范区研究为例

通过对干旱区黑河流域山地-绿洲-荒漠生态系统中草畜业发展现状及问题的认识和研究,就区域草畜耦合相关的理论及其应用方面,如耦合的目的、意义及必要性;舍饲的养畜育肥耦合机制的基础、条件、途径、形式;草畜生产特点及特色;草畜耦合机制的基本模式;草畜耦合的发展演变预测及成效体现;影响耦合发展演变的相关问题等,进行了系统的探讨和阐述。以期为本区草畜业和区域社会经济生态及环境资源的可持续稳定发展,提供有利的科学依据。

中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统及其气候特征——以中国新疆北部和东哈萨克斯坦为例

在中亚干旱区,发育着大量的山地-绿洲-荒漠系统,其中中国新疆北部以及哈萨克斯坦东部是中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的典型区,山地系统是干旱区水资源的形成区,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反应耦合类型的外貌,本文对新疆北部和东哈萨克斯坦山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能进行了分析,并结合典型区近40年气候变化的特点和规律,来探讨中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的特征。

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合系统耦合的景观生态学机制

系统耦合的基础为非生物环境的空间异质性 ,基本条件为具有类型相同并且相互连通的廊道 .系统耦合的景观生态学机制为非生物环境的空间分异和各种干扰导致的景观异质化 ,各种干扰是系统耦合的介质 .系统耦合从本质上可以被看作尺度变大过程中景观组分的融合与性质转换的过程 .系统耦合根据干扰的性质可以分为自然耦合和人为耦合 2类 .自然耦合是人为耦合的基础 。

山地-绿洲-荒漠的系统耦合是祁连山水资源保护的关键措施

祁连山发育的水系,是河西走廊山地、绿洲、荒漠复合生态系统赖以生存的基础,却由于生产的压力和全球气候变化处于危机之中。林、草、苔藓、灌木结合是保护祁连山水源的关键,既能够维持水源的数量,还能保护水源地的环境。河西走廊的山地、绿洲、荒漠是一个整体,任何一个子系统出问题,都会造成整个复合农业系统的灾难,根据草地农业生态系统4个生产层的理论,调整复合农业系统的生产结构,是发展山地-绿洲-荒漠系统耦合的捷径,将构筑祁连山水源保护的农业系统基础。这种模式在我国西北内陆,乃至世界干旱地区具有示范意义。

天山北坡内陆河流域山地-平原绿洲和荒漠气候变化差异分析——以三工河流域为例

对中国天山北坡三工河流域山地、绿洲、荒漠不同下垫面区域1961-2007年气象资料序列进行了分析,结果表明:近50a平原绿洲区平均温度以0.3℃.(10a)-1趋势上升;流域山区增温趋势较慢,平均每10a以0.17℃的趋势增温,但本世纪初增温速率加快,绿洲区和山区分别增加0.7℃和0.5℃.流域CO2浓度和CH4浓度持续上升,且高于全球平均水平.原绿洲区1987-2007年比1961-1986年平均降水量偏多35%;山区降水量平均每10a增加速率和绿洲区基本一致,但波动较大,20世纪80年代降水增加较显著,90年代降水量减少到70年代水平,本世纪初降水量显著增加.气候变化序列用Mann-Kendall方法检验认为,山区温度和降水没有达到突变水平,平原绿洲区降水在1984年发生了由低向高的突变,温度在1995年发生了由低向高的突变.夏季荒漠空气相对湿度、太阳辐射量均小于绿洲,但温度却始终高于绿洲,绿洲"湿岛效应"和"冷岛效应"特征明显.荒漠-绿洲温差有3h、20h的主要周期,温差突变一般发生在凌晨.

河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统的景观要素及其成因类型

利用GIS技术分析了河西走廊山地-荒漠-绿洲复合景观生态系统的景观要素及其成因类型。研究结果表明:1)复合景观生态系统、山地景观生态系统、绿洲景观生态系统、荒漠景观生态系统分别由5、10、10和4种景观组分组成;荒漠景观、山地草原、耕地、砾漠分别为基质;水系和道路起廊道的作用;其余景观要素均为斑块。2)景观要素的成因类型包括引入型、环境资源型、残留型、干扰型。与草原类型、植被类型的高级单位相比,景观生态系统类型具有最高的概括性;每一级景观生态系统类型中相互区别的异质性区域不是景观生态系统类型,而是景观生态系统的结构组分,根据形状、面积大小和连通程度的不同,分别充当基质、斑块或廊道的角色。

山地—绿洲生态系统耦合模式与效益

以肃南作为山地类型 ,临泽作为绿洲类型 ,从肃南四季草地草畜系统动态模型出发 ,通过对山地 -绿洲子系统的能流分析 ,为进一步提高经济效益与生态效益 ,山地系统应施行草畜种间耦合 ,并与绿洲系统耦合。同时提出了山地—绿洲生态系统耦合的 3种模式及产生的经济效益。指出了冬季补饲还可减小草地牧压强度 ,提高生态效益。

新疆山地-绿洲-荒漠藕合系统的一般特征

在位于中国西北内陆干旱区的新疆,孕育着大量的山地——绿洲——荒漠系统,山地系统是干旱区水资源的形成区,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反应耦合类型的外貌,作者通过对新疆山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能的分析,此探讨了中亚干旱区山地——绿洲——荒漠系统的特征。

1982-2006年新疆山地-绿洲-荒漠系统植被覆盖变化时空特征

植被覆盖变化在新疆山地-绿洲-荒漠系统(MODS)共存、平衡演变机制中扮演着重要角色。基于1982—2006年G IMMS/NDVI数据,提取新疆地区年最大植被覆盖指数(fvc),针对新疆MODS的基本格局,通过先地理分区再因海拔而异讨论,划分出山地、绿洲、荒漠子系统,对比分析不同分区不同子系统下fvc变化趋势、变率、变幅、变异性等时空动态特征。结果表明:新疆植被覆盖总体呈显著上升趋势,可分为1982—1995年的剧烈波动期和1996—2006年的相对平稳期,不同分区和子系统差异显著;在变幅和变异性上,东、南疆地区>北疆、伊犁地区,荒漠>山地>绿洲,植被覆盖度低的地区>植被覆盖度高的地区;显著改善的地区位于绿洲内部、绿洲的周边地区及部分山地,显著退化的地区大多位于东、南疆的荒漠区;不同植被覆盖度下植被覆盖变化具有不同特征,植被覆盖度低的地区,植被退化趋势明显,植被覆盖度高的地区,植被改善趋势明显。

天山北坡不同景观区域土地利用与生态系统功能变化分析

本文以1989年、2000年两期土地利用/覆被数据为基础,对天山北坡山地、绿洲、荒漠3个带状区域的土地利用与生态系统服务功能价值变化及其空间差异做了对比分析。结果表明:①1989年到2000年,绿洲带土地利用变化强度明显高于山地带与荒漠带,草地处于3个区域土地利用变化的核心,山地带的耕地与林地、荒漠带的未利用土地、绿洲带的未利用土地与耕地是参与变化较多的类型;②草地在3个地带中一致减少,水域、建设用地、耕地一致增加,尤其是建设用地在山地带、绿洲带的增加幅度较大,林地在山地带、荒漠带增加,绿洲带减少,未利用土地则呈现出与林地相反的变化特征;③山地带、绿洲带、荒漠带生态系统系统服务功能都在增加,增幅分别为0.78%、2.44%、0.57%;研究区整体生态环境保持了相对稳定,但局部地区恶化,绿洲带受到了最强烈的扰动,山地带相对稳定,荒漠带扰动最轻。基于3个地带在整个区域承担的不同生态功能,不同区域的开发利用要采取不同的发展政策。

三工河流域山地—绿洲—荒漠系统降水空间变异性研究

山地—绿洲—沙漠系统（MODS）是中国内陆干旱区最基本、也最典型的地理景观格局,以天山北麓中段、准噶尔盆地南缘的三工河流域为典型区,设置降雨量监测网,获取2007-2014年5-8月份降雨量数据,利用（旋转）经验正交函数分解（REOF/EOF）、分形理论及克里金法（Kriging）等方法探讨流域尺度干旱内陆区MODS多地貌单元复合情况下降水的空间结构型及异质性特征,为深入了解MODS生态系统植被演变规律及其恢复提供借鉴。主要结论为：依据第一特征向量（对总体方差贡献82.4%）0~30 km、30~70 km及70~150 km的3个荷载区段,将研究区划分为山地区、绿洲区及沙漠区;其夏季降水场以＂整体一致＂型为主,表现为降水一致全流域整体增加,且增幅自山地—绿洲—荒漠依次减小。山地区半变异函数曲线符合高斯模型,绿洲区符合球状模型变程为15.3 km,荒漠区5月、6月及其它时段分别符合高斯模型、指数模型及球状模型,变程58.6 km比山地和绿洲大。随机因素引起的空间异质性占0.01%~9.57%;绿洲区降水空间变异性最大,山地次之沙漠区最小;6月份降水空间异质性最显著,8月最小;在南北方向（0°）和东南—西北方向（135°）变异性最强。

干旱区农牧结构优化模式探讨——以黑河流域中上游为例

分析了黑河流域中上游农业的现状和问题,认为积极调整农业产业结构、优化农牧结构是今后发展的必然趋势,它不仅可以促进农区和牧区两大经济生产系统全面健康发展,繁荣区域经济,而且在资源合理配置、改善生态环境方面都有很大作用。结合现有基础提出了农牧耦合的发展模式:一是绿洲子系统内部的耦合,即中游绿洲农区舍饲畜牧业与种植业的耦合;二是山地系统与绿洲系统的耦合,即山上繁殖,山下育肥模式与向山区放牧基地提供精细饲料,在牧区直接育肥模式。

干旱区生态系统耦合关系的特征分析

干旱区生态系统耦合关系的特征差异表现在水热状况、景观带谱、小气候效应以及人为活动等方面。在特定的区域上,经度、纬度、海拔以及下垫面的特征是决定系统耦合特征最为基本的要素;而自然地理要素的变化,则是区分和判定耦合关系及其类型的重要因素。依据自然地理学与景观生态学等学科的理论与方法,结合相关原则,对具有典型意义的MODS耦合关系____昆仑山-和田绿洲-塔克拉玛干沙漠系统,以及天山-阜康绿洲-古尔班通古特沙漠系统的耦合关系的特征进行了比较,并分析了MODS耦合关系的一般规律。

我国天山北坡地区景观生态格局变迁及生态建设与保护规划对策研究——以昌吉市为例

以昌吉市为例研究了天山北坡地区景观生态格局的特征及其变迁情况,提出了"空间层次划定与目标分解—关键性生态空间区域识别—生态空间管制区域划定—基于生态空间划定的政策措施设计"的生态建设与保护规划技术路线,以此为指导,以昌吉市为例对天山北坡地区生态建设与保护进行了研究,提出了该地区独特的"市域、绿洲区、中心城区"3个空间层次的城镇生态建设与保护的生态空间管控策略。最终提出大尺度区域生态建设与保护规划编研的3个核心问题:空间尺度和层次、地域性特征、多学科交融。

山地-绿洲-荒漠系统耦合关系研究的新进展

依托西部干旱区自然地理背景,提出了山地-绿洲-荒漠系统(MODS)耦合关系的概念及原理,分析了典型MODS的时空特征与动态变化,以及三者之间的物质循环、能量转化和信息传递的过程,阐述了MODS相互作用及协调共生机制。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反映耦合类型的外貌,土壤状况制约耦合类型的功能,人为活动影响耦合类型的演变过程。MODS界面过程与水分、土壤、空气等介质密切相关,而水是自然界物质循环和能量转化以及信息传递的主要媒介。以水为核心的水盐、水热以及水土关系的紊乱,制约了水域生态系统的稳定性。

干旱区绿洲、山地、荒漠系统耦合效应及其功能定位——以玛纳斯河流域为例

山地、绿洲、荒漠是干旱区三大地理景观,三者通过生态资源耦合层、生态经济系统耦合层、农业产业系统耦合层及生态地理耦合层的叠加作用,最终可使绿洲系统功能放大。提出了山地,绿洲,沙漠各子系统应给予重新定位,才能合理高效发挥山盆系统的整体功能。进一步确定山盆系统不同生态-经济分区的功能定位:即山地-基础资源的维持保护功能(突出对山地的生态保护作用);绿洲-特色资源的经济高效功能(突出对绿洲要充分发挥资源优势,并进行经济高效转化);沙漠-特殊资源的开发保护功能(突出要发挥沙漠特殊的热量资源功能,并加以利用)。

新疆植被物候时空变化特征

基于MODIS-NDVI数据,提取新疆2001—2016年典型植被物候期,分析新疆不同生态分区的山地-绿洲系统植被物候期的时空演变趋势和空间分异特征,并结合同期气象数据,探讨植被物候与气候变化的响应关系。结论为:(1)新疆植被物候具有明显的纬向分布和垂直地带性分布特征,海拔在物候的地域分异中扮演着重要作用。新疆植被生长季开始时间(Start of season,SOS)集中于3月中旬至5月上旬,生长季结束时间(End of season,EOS)集中于10月中旬至12月下旬。(2)与全球大背景下典型植被物候特征变化趋势相反,新疆植被SOS呈推迟趋势,推迟幅度为1.9d/10a;EOS呈提前趋势,提前幅度为3.66d/10a;生长季长度(Length of season,LEN)呈缩短趋势,缩短幅度为5.6d/10a。除东疆地区外,全疆及不同分区均呈现出绿洲及平原SOS较早,山地区域较迟;全疆及不同分区均呈现出山地EOS结束较早,绿洲结束较迟;除东疆地区外,全疆及不同分区的LEN均为绿洲及平原区域>山地,同样显示出垂直地带性分布的特征。(3)通过冗余分析(Redundancy analysis,RDA)解释了物候特征与气象因子关系的绝大部分信息,生长季开始时间受春季气温、前一年冬季降水量和日照时数的显著影响。夏季和秋季降水量是新疆植被生长季结束时间的重要影响因素,在总体上受气温和日照时数的影响较小。

西北干旱区山水林田湖草沙系统治理研究实践——以塔里木河重要源流区为例

西北干旱区具有独特的山地-绿洲-荒漠耦合生态系统(MODS)自然地理特征,维护MODS生态安全是西北干旱区生态文明建设和社会经济可持续发展的重要基础,统筹山水林田湖草沙系统治理是实现西北干旱区MODS生态安全的重要路径。文章鉴于西北干旱区独特的MODS特征,运用定性分析与案例分析相结合的方法,尝试探讨MODS视角下的西北干旱区山水林田湖草沙系统治理导向框架与实施路径,并以塔里木河重要源流区为例进行实践论证,通过全面分析生态本底特征、识别诊断关键生态问题,提出MODS系统治理思路与策略,构建适用于干旱区MODS特征的“一核心、两源头、三阶梯”系统保护修复理念模式。