长江流域不同时间尺度下农业干旱恢复时间的量化及其影响因素分析

为了减少由农业干旱引起的相关损失,基于总初级生产力(GPP)制定了干旱恢复标准,并以此量化了不同时间尺度下的农业干旱恢复时间.通过随机森林算法分析了农业干旱恢复时间的影响因素,明确了不同时间尺度下影响农业干旱恢复时间的最主要因素.结果表明,长江流域在1、6、12、24个月时间尺度下的平均干旱恢复时间分别为5.7、3.9、3.8和3.0个月,随着时间尺度的增加干旱恢复时间会逐渐降低.从空间分布状况来看,干旱恢复时间较长的地区主要分布于长江流域的西部和东南部地区.对影响因素的分析结果表明,在短时间尺度下气象变量是影响干旱恢复时间长短的最主要因素,但对较长的时间尺度而言,干旱恢复时间的长短则更多受干旱发生季节的影响.

西南地区气象干旱向水文干旱传播的特征

为了解西南地区气象干旱向水文干旱传播的特征,采用西南地区1968—2017年101个气象站观测资料和8个水文站月径流资料,计算了标准化降雨蒸散发指数(SPEI)和标椎化径流指数(SRI),基于皮尔逊相关系数(PCC)确定了干旱响应时间并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,构建了线性干旱传播模型并确定了西南地区部分流域气象干旱向水文干旱传播的触发阈值。结果表明:西南地区干旱响应时间为2~7月;水文干旱敏感度分布与气象干旱传播率分布较为一致;干旱烈度传播阈值较小的流域,水文干旱事件历时更长。

人类活动影响下塔里木河流域气象干旱向水文干旱传播的规律

为了解人类活动影响下塔里木河流域气象干旱向水文干旱传播的规律,基于标准化降水指数(SPI)和径流干旱指数(SDI)分析了气象、水文干旱的变化特征,探讨了人类活动对气象干旱向水文干旱传播规律的影响。研究结果表明:源流区气象、水文干旱均呈减弱趋势,干流气象干旱呈减弱趋势,水文干旱与之相反;随时间尺度增大,干旱历时延长;源流区气象、水文干旱以及干流气象干旱的发生频率受人类活动影响后(1993年后)均降低,仅干流水文干旱的发生频率升高;受人类活动影响后,源流区不同季节气象干旱向水文干旱的传播时间均变长,干流干旱传播时间除春季外均缩短;源流区干旱传播时间延长与气候变化有关,而干流干旱传播时间缩短主要是受人类活动的影响。

干旱胁迫时间对6份饲用燕麦种质萌发期生理指标的影响

为研究干旱胁迫时间对不同燕麦(Avena sativa L.)材料萌发期生理生化的影响,采用15%聚乙二醇对6份饲用燕麦种子分别进行干旱胁迫0,24,48,72和96 h后测定生理生化指标。结果发现:胁迫时间对各指标的影响不尽相同,丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和可溶性糖(Soluble sugar,SS)含量均随胁迫时间延长而增加,72 h时达到峰值;可溶性蛋白(Soluble protein,SP)和脯氨酸(Proline,Pro)含量的变化因供试材料不同而异;超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性多在24 h和48 h时达到最大;过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性在24 h和72 h时达到峰值;各抗旱性指标间具有较强的相关性,相关系数最高达0.893。渗透调节物质、膜脂过氧化特性、抗氧化酶活性可作为燕麦萌发期响应干旱胁迫的主要生理指标;6份供试材料中,‘DA92-2F4’和‘蒙燕1号’耐旱性较强,‘甜燕麦’最弱。

干旱胁迫下红砂幼苗非结构性碳水化合物动态变化特征

该试验以荒漠区主要建群种红砂幼苗为研究对象,设置适宜水分(CK)、轻度干旱(MD)、中度干旱(SD)和重度干旱(VSD)4个胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、40%和20%),采用盆栽控水试验,分别测定干旱胁迫15、30、45和60 d时红砂幼苗的叶、茎、粗根和细根中非结构碳水化合物(NSC)及其组分的含量,分析不同胁迫强度下不同干旱持续时间红砂幼苗NSC的动态变化及各组分差异,以揭示红砂NSC对干旱胁迫的响应机制。结果表明:(1)干旱胁迫强度和胁迫持续时间对红砂幼苗不同器官NSC及其组分均有显著影响,其中胁迫持续时间对NSC动态变化的影响尤为显著。(2)干旱胁迫初期,红砂叶中的NSC含量呈下降趋势,而茎中的NSC含量呈上升趋势,粗根和细根中NSC含量在各胁迫处理下基本保持稳定。(3)干旱胁迫后期,红砂叶和茎中的可溶性糖、淀粉和NSC含量逐渐增加,而粗根和细根中的淀粉和NSC含量呈下降趋势(中度干旱除外),且这一时期重度干旱处理下各器官可溶性糖和NSC的含量明显高于CK。研究发现,重度干旱胁迫能显著诱导提高红砂幼苗不同器官中的NSC含量,并通过分解根中淀粉和增加叶片中可溶性糖含量的方式来调节细胞渗透势平衡,以维持细胞活力,进而保持红砂在干旱胁迫后期的存活。

基于Palmer指数的朝阳地区1952-2015年干旱演变特征研究

利用辽宁省朝阳市6个地区的气象站1952-2015年期间64年的逐日降水量、气温等气象数据计算其Palmer干旱指数,并应用小波分解对PDSI指数进行多分辨率分析,从而探究了该地区干旱发生等级、频次、覆盖范围、周期、突变等时间演变特性及发生规律,将为农业生产、抗灾预警、救灾措施制定等工作提供理论依据。研究结果表明,朝阳地区年干旱变化呈明显的5年小周期和10年大周期重复,夏季和秋季发生多次干旱突变,1980s突变较为明显;秋季的干旱情况最为严重、夏季的干旱次之、冬季和春季的干旱程度较轻;年、春、夏、秋、冬干旱发生频次分别为5.72、1.3、1.59、1.56、1.41个月;干旱覆盖范围分别为82.6%、38.0%、48.2%、47.9%和37.0%。

1980年夏季华北干旱时期东亚阻塞形势的位涡分析

本文用准地转位涡对1980年夏季(7月1日—9月10日)华北干旱时期东亚阻塞形势的平均特征及其维持机制进行了诊断分析。发现东亚阻塞高压是一个具有异常低位涡的深厚暖性反气旋系统。它的维持一方面与上游乌拉尔长波槽的涡旋强迫输送有关,另一方面,更为重要的与来自青藏高原上空的低位涡空气输送有关。准地转位涡的收支计算表明,涡动强迫作用与平均气流的平流作用基本上相平衡,因而涡动对位涡的输送是使阻塞区维持异常低的平均位涡,阻止阻塞高压向下游平流的重要机制。

华北地区1972年和1997年干旱特征及其影响系统分析

利用华北地区实测的月降水量资料,美国NCAR/NCEP 850 hPa的矢量风5、00 hPa和850 hPa的位势高度等再分析资料,分析了华北地区1972年和1997年这2个干旱年干旱的空间分布、强度分布和持续时间,以及西太平洋副热带高压变化、季风进退和欧亚大气环流异常情况.结果表明:1972年是季风正常年,但该年亚洲大陆高压偏强且持续存在、西太平洋副热带高压持续偏弱,导致了干旱的发生与持续;而1997年由于持续偏强的亚洲大陆高压、持续偏弱的季风和西太平洋副热带高压造成该地区严重干旱.

灰色理论在干旱预测中的应用

介绍灰色系统理论及其建模原理,利用珊溪水库雨量站40多年的实测降雨量资料建立灰色预测GM(1,1)模型,对干旱灾害进行预测,经残差、关联度检验等分析,模型精度较高,并对实测资料进行检验,效果较理想,为水库发电、供水提供必要的预测信息.

黄河流域农业干旱时空演变规律及其自然恢复期特征

以黄河流域为例,基于1970—2014年气候数据,构建了修正的帕默尔干旱指数(sc_PDSI),探究了不同气候区农业干旱的时空演变规律;其次,以0.25°×0.25°栅格为响应单元,耦合农业干旱诊断和陆地水储量数据精准识别了农业干旱自然恢复期,并利用全局和局部Moran’s I指数,探明了农业干旱自然恢复期的空间分布格局。结果表明:(1)黄河上游农业干旱化程度得以缓解,而下游干旱化程度加剧,且21世纪初期尤为凸显;(2)黄河流域农业干旱恢复时间介于136个月,干旱恢复时间小于4个月对应的栅格数占整个黄河流域的42.68%,反之,大于4个月的响应单元面积比重为57.32%;(3)农业干旱恢复时间在空间上存在显著的空间自相关性,且在99%置信水平下显著。研究结果可为流域水管理机构旱涝保收工作的顺利开展提供理论依据。

改进的径流—水质非点源污染预测模型研究

在分析现有的径流—水质预测模型基础上,考虑污染物的累积与冲刷并引入雨前干旱时间参数,提出了改进的径流—水质非点源污染预测模型。将该模型应用于实例中,模拟效果较好,可用于湿润和半湿润地区的非点源污染预测。

云南岩溶区降水变化的气候特征

岩溶区面临严峻的水资源形势,为解释云南省岩溶区近60年来降水的历史变化特征并服务现今的水资源管理,以云南省5个岩溶片区1959-2017年的逐日降水量数据为基础,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall非秩次检验法,系统性研究了云南岩溶区降水变化特征。结果表明:自1959年以来,云南省5个岩溶片区的降水量均呈现出减少的趋势,其中滇中和滇东南的减少最为明显,但均未达到0. 05的显著性水平;云南岩溶区降水日数均呈现出减少的倾向,其中滇西、滇中、滇东南片区的减少趋势达到0. 05置信水平,其余区域不明显;小降水级别的降水量在云南岩溶区呈减少态势,而大降水级别的降水量则有所增加; 5个岩溶区多年平均最长干旱时间的变化存在较大的区域差异,其中滇西北、滇西、滇东北和滇东南片区的最长持续干旱时间均有所增加,而滇中则呈现为减少趋势;云南5个岩溶片区的平均最长持续降水时间均呈现出减少趋势,其中滇东北片区的减少趋势变化显著。降水的这些变化趋势给岩溶区水资源利用与生态环境保护提出了新的挑战。

深圳绿色屋顶雨水滞留效应变化及其影响因素

绿色屋顶可滞留雨水削减径流,已被广泛应用于城市雨水管理.绿色屋顶雨水滞留效应会随降雨场次及月份降雨条件的变化而波动.基于中国深圳市洋竹草、太阳花、卧地延命草和佛甲草4种不同植被绿色屋顶18个月共58场降雨的连续水文监测和植物覆盖度监测,分析了绿色屋顶雨水滞留效应的波动规律及其影响因素,结果表明,绿色屋顶对场次降雨的雨水滞留量为0.4~37 mm,雨水滞留率为2%~100%;绿色屋顶月雨水滞留量为13~148 mm,月雨水滞留率为29%~70%;绿色屋顶全年总雨水滞留量为610~660 mm,雨水滞留率为44%~49%.雨水滞留率和雨水滞留量与降雨量分别呈显著负相关和正相关,二者都与雨前日间干旱时间呈显著正相关;此外月均太阳辐射和植被类型及其覆盖度变化也对月份间雨水滞留效应有较大影响.不同植物由于其滞水能力、蒸散发能力和植被生理活性等的不同,在不同月份表现出不同的雨水滞留能力.研究结果可为绿色屋顶的性能评估和推广应用提供科学指导.

以电导法配合Logistic方程确定5种景天属植物耐旱性

以5种屋顶绿化景天属植物为试验材料,采用电导法测定干旱胁迫处理下其叶片的细胞质膜透性,并通过拟合Logistic方程计算干旱半致死时间,以确定不同植物的耐旱性。结果表明,八宝景天和凹叶景天耐旱性强,佛甲草耐旱性中等,金叶景天和红叶景天耐旱性较弱,这与5种植物的实际耐旱趋势一致。

基于CI指数的辽宁省气象干旱特征分析

采用综合气象干旱指数,利用辽宁省22个气象站点1958年-2008年逐日降水和气温资料,从干旱强度、干旱持续时间和干旱频率三方面对辽宁省近50年年际和季节干旱特征进行分析。研究结果表明:辽宁省冬季无干旱事件发生;年际、夏季和秋季干旱程度均呈现显著增加趋势,春季干旱程度略微增加;年际、春季、夏季和秋季干旱程度分别在2000年、2001年、2000年和1999年最强;辽宁省年际干旱分布特征较集中,辽东不易发生年际干旱且持续时间短,辽南发生年际干旱频繁且持续时间长;季节干旱分布特征较分散,辽东春季不易发生干旱且持续时间短,辽南和辽西夏季发生干旱频繁且持续时间长,辽宁省普遍发生秋旱较轻。研究结果与实际情况基本相符,可为辽宁省相关部门根据本地区干旱特征制定相应抗旱对策提供理论依据。

以径流污染为指标的降雨重要性分类

根据径流冲刷污染量,对场次降雨重要性提出划分标准,可以有重点地开展降雨径流污染监测工作,也可降低实际工程中对多年详细场次降雨资料的依赖。在长时间序列降雨资料的基础上,根据降雨径流污染程度的不同对降雨分类,找出径流污染较大的降雨(即重要降雨)。根据各类降雨特征参数(干旱时间和场次降雨量)的不同,用模糊C均值聚类法把降雨分为3类,分别为重要降雨、一般降雨和不重要降雨。研究提出降雨重要性分类方法,并应用于深圳市WH河流域案例。结果表明,绘制重要性不同降雨分布图,可以相对划分各类降雨分布区域,建立分类标准,处于模糊区域的降雨则需结合其他因素判别。