基于SWAT模型的长江源土地利用／土地覆被情景变化对径流影响研究

土地利用/土地覆被变化对流域水资源循环过程及配置影响显著。为了研究土地利用/土地覆被情景变化对径流影响情况,以长江源流域为例,构建了适合该流域的分布式水文模型(SWAT),并模拟了不同土地利用/土地覆被情景下的流域年均径流量和径流深。模拟结果如下:当流域林地和草地面积增加到最大,径流量减少了16.7%,达到304.12m3/s,径流深减少14.02mm;当林地和草地面积减少,并逐步变为沙地、裸地,流域径流量增加16.1%,达到424.32m3/s,径流深也增加了13.49mm;当林地和草地面积减少到无植被覆盖,将使流域径流量增加28.4%,达到469.67m3/s,径流深增加23.88mm;在草地覆被最佳状况下,径流量有所增加,但增加幅度不大,只有5.6%,达到385.98m3/s,径流深增加4.72mm。综上所述,长江源流域林地和草地面积增加,导致径流减少,而沙地和裸地面积增加导致径流量增加。

基于SWAT模型的张家口清水河流域土地利用情景变化对径流影响研究

土地利用是区域气候和环境变化的重要影响因素。以3S技术为依托,分析25年来张家口清水河流域土地利用类型变化特征,建立了流域SWAT模型并评价了其在张家口清水河流域的适用性,通过设置5种土地利用变化情景,定量分析了张家口清水河流域主要土地利用类型对流域径流的影响。结果表明:SWAT模型在张家口清水河流域具有很好的适用性。1990—2015年,张家口清水河流域的土地利用类型以林地、草地和耕地为主,3种土地利用类型面积总和均占流域总面积的96%以上。其中林地对径流量的影响系数为1.908 m^3/(km^2·h),草地对径流量的影响系数为1.836 m^3/(km^2·h),说明林地和草地都具有截留径流的作用,且林地的作用大于草地;耕地对径流量的影响系数为3.168 m^3/(km^2·h),说明耕地对径流起增加作用。因此,合理开发耕地资源,保护林草资源有利于促进张家口清水河流域生态环境质量的改善。

适应情景变化的协同推荐算法

协同推荐的基本思想是相似的用户往往具有相似的用户偏好,现有的个性化协同推荐算法在情景相似的前提下进行协同推荐,无法动态地适应情景变化。针对这个问题,提出一种适应情景变化的协同推荐算法。引入用户情景效用的概念,并给出了计算情景效用的有效方法,对每个具体用户,计算其对情景的效用,在经典算法的基础上,根据当前情景与历史情景的效用调整对用户的预测值,算法不用进行前置过滤,用户数据利用率更高;对每个用户计算情景效用,对用户的针对性更强;能根据情景动态调整预测值。实验表明:算法能动态适应情景变化,并提高了个性化推荐算法的推荐质量。

赣州不同情景土地利用变化对生态系统服务价值影响

城镇发展使得生态系统服务价值发生变化,甚至显著降低,模拟未来土地利用结构,能优化国土空间结构,提高生态系统服务价值。本研究以2010、2020年土地利用类型数据,利用土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型模拟不同情景下2030年土地利用状况。结果表明:4种情景下草地、未利用地都是减少,水体几乎不变,建筑用地栅格数都增加,其中基准和保护林地情景增加最多,均为25.66%,林地除保护农田基本不变外,其他三种情景变化几乎一致,增加均为3.07%;相比2020年,保护农田的生态系统服务价值降低了5.46亿元,其他三种情景的服务价值都增加,保护农田林地最高,为2901.82亿元,其他两种均为2893.07亿元。

人类活动及气候变化影响下伊犁河谷生境质量预测研究

生境质量是衡量生态系统服务功能及其健康程度的重要指标,准确预测生境质量的演变对于推动区域生态环境的高质量发展至关重要。耦合系统动力学-斑块生成土地利用模拟(SDPLUS)模型与生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型,预测了2035年不同气候情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5)伊犁河谷土地利用/覆被格局变化,并评估了其生境质量时空演变特征。结果表明:(1)1980—2020年,伊犁河谷土地利用类型呈现“4增2减”的变化趋势。2035年4种气候情景下,伊犁河谷林草地面积降幅较大,建设用地扩张趋势较为明显,挤占了城郊优质耕地资源。(2)伊犁河谷生境质量等级与土地利用/覆被类型密切相关。生境高值及较高值区主要分布在地形崎岖的林草地覆被区,低值及较低值区主要分布在人类活动集聚区及南北天山未利用地覆被区。(3)1980—2020年,伊犁河谷生境质量呈现下降趋势。生境质量退化区主要分布在伊犁河-巩乃斯河流域以及特克斯河流域附近。(4)2035年4种气候情景下,伊犁河谷生境指数持续走低。生境指数均值排序为:SSP1-2.6>SSP2-4.5>SSP3-7.0>SSP5-8.5。伊宁市、边境口岸、农牧业基地等区域生境质量存在退化风险。研究结果可为伊犁河谷地区生态修复政策的制定提供参考依据,为干旱区半干旱区生境质量预测提供新思路。

PRECIS模式对宁夏气候变化情景的模拟分析

使用英国Hadley气候中心区域气候模式PRECIS,分析了B2温室气体排放情景下,相对于气候基准时段1961～1990年宁夏2071～2100年(2080s)地面气温、降水量等的变化。结果表明:PRECIS模式能够很好地模拟宁夏气温的分布特征,对夏季最高气温的模拟效果好于冬季最低气温;较好地模拟出了宁夏降水南多北少的空间差异特征,且对夏季降水的模拟能力明显强于年均降水和冬季降水。相对于气候基准时段,在B2情景下,2080s宁夏年平均、冬季和夏季平均气温均明显上升,宁夏北部和南部的部分地区气温上升幅度最大,夏季平均气温和最高气温上升幅度大于冬季平均气温和最低气温;未来宁夏年、冬季和夏季平均降水较基准时段均有所增加,但降水随年代际却呈减少趋势,由于气温和降水的气候变率加大,2080s宁夏出现高温、干旱、洪涝等异常天气事件的可能性增大。

气候变化情景下宁夏马铃薯单产变化模拟

将DSSAT-SUBSTOR马铃薯模拟模型与PRECIS区域气候模式相嵌套,在25km×25km网格尺度上,模拟未来气候情景下宁夏马铃薯产量变化,分析影响未来马铃薯产量变化的主要原因。结果表明:在目前的品种、种植方式、田间管理不变的情况下,两种温室气体排放方案下,从2020s到2080s宁夏马铃薯单产均降低8.7%～41.3%,A2情景下马铃薯减产幅度大于B2情景,中部干旱带减产幅度大于南部山区。造成马铃薯减产的主要原因是,(1)未来宁夏马铃薯主产区马铃薯生育期内降水量减少,而马铃薯需水量显著增加,马铃薯缺水量加大;(2)马铃薯块茎膨大期气温显著升高,不利于块茎养分积累。

中国21世纪气候变化情景的统计分析

利用区域气候模式系统PRECIS,分析SRESA2、B2情景下21世纪的三个时段中国地面气温和降水的变化,并对B2情景下中国区域地面气温和降水可能的变化趋势进行统计分析。结果表明,未来极端高温和降水事件将会增加,而极端低温事件将会减少。对全国七大区平均地面气温和降水变化的分析显示:未来东北、华北和西北地区夏季增温大而降水增加少,暖干化趋势较明显;华中、华东和华南地区的夏季降水增加明显而冬季增加较少,尤其是华南冬季的降水明显地减少,这表明这些地区夏季的洪涝和冬季的干旱都会加重。

未来不同气候变化情景下我国玉米产量的初步预测

玉米是我国重要的粮食和饲料作物,研究气候变化对我国玉米产量的影响有重要意义。采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法,模拟了基准气候(BS,1961—1990年)和A2、B2两种温室气体排放方案下2011—2100年我国雨养和灌溉玉米产量,初步预测了未来不同气候情景下玉米产量的变化状况。结果表明,如果保持现有的玉米生产状况,气候变化将导致我国玉米主产区的玉米单产普遍降低,总产下降,给玉米生产带来一定经济损失。A2气候变化情景对我国玉米产量的负面影响要大于B2情景。CO2肥效作用可以在一定程度上缓解这种负面影响,其缓解作用对雨养玉米更明显。未来全国玉米主产区的雨养和灌溉玉米的稳产风险及低产出现的概率将会增大,总产的年际波动更剧烈。由于目前研究结果是未考虑农业生产的适应措施而得出的,可能会高估气候变化的负面影响。

统计降尺度法对华北地区未来区域气温变化情景的预估

迄今为止，大部分海气耦合气候模式（AOGCM）的空间分辨率还较低，很难对区域尺度的气候变化情景做合理的预测。降尺度法已广泛用于弥补AOGCM在这方面的不足。作者采用统计降尺度方法对1月和7月华北地区49个气象观测站的未来月平均温度变化情景进行预估。采用的统计降尺度方法是主分量分析与逐步回归分析相结合的多元线性回归模型。首先，采用1961-2000年的NCEP再分析资料和49个台站的观测资料建立月平均温度的统计降尺度模型，然后把建立的统计降尺度模型应用于HadCM3SRESA2和B2两种排放情景，从而生成各个台站1950-2099年1月份和7月份温度变化情景。结果表明：在当前气候条件下，无论1月还是7月，统计降尺度方法模拟的温度与观测的温度有很好的一致性，而且在大多数台站，统计降尺度模拟气温与观测值相比略微偏低。对于未来气候情景的预估方面，无论1月还是7月，也无论是HadCM3SRESA2还是B2排放情景驱动统计模型，结果表明大多数的站点都存在温度的明显上升趋势，同时7月的上升趋势与1月相比偏低。

未来气候变化情景下江苏水稻高温热害模拟研究Ⅰ:评估孕穗-抽穗期高温热害对水稻产量的影响

将江苏省气候、土壤、水稻产量、田间试验等相关资料作为CERES-Rice模型的输入文件,通过校准和验证获得江苏水稻品种徐稻2号的遗传参数,利用WCRP耦合模式CMIP3的多模式数据下的A2和A1B两种方案,并结合CERES-Rice模型,模拟分析A2和A1B两种情景下2020s(2011-2040)时段不同高温强度及其持续时间的热害对水稻产量的影响。结果表明,CERES-Rice模型在江苏地区具有较好的模拟能力;A2和A1B两种情景下高温热害会使江苏省水稻产量下降,最高减产率为17%。高温强度一定时,高温持续日数越长,水稻减产率越大。高温持续日数一定时,温度越高对水稻造成的危害越重。可见,未来气候情景下孕穗-抽穗期高温热害将使江苏省水稻减产,研究结果可为合理制定江苏水稻生产防灾减灾措施提供理论支撑。

基于土地利用变化情景的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以深圳市茅洲河流域为例

近年来频发的暴雨洪涝成为威胁城市可持续发展的主要灾害类型,而土地利用变化改变了区域原有的景观结构和水文过程,是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的重要诱因,定量探讨土地利用变化对暴雨洪涝灾害及其风险影响具有重要意义。以深圳市茅洲河流域为例,基于CLUE-S模型、SCS模型及等体积淹没算法等,对12种暴雨洪涝致灾-土地利用承灾情景下的城市暴雨洪涝灾害风险进行定量模拟。研究结果显示,相同土地利用空间格局下城市暴雨洪涝灾害随暴雨致灾危险性增加风险加剧显著;在同等致灾危险性水平下随建设用地面积增加,中等风险和高风险区面积均呈现较为明显的增加趋势,中、高风险区面积与建设用地面积的增加率表现出较高的协同变化特征;以50年遇危险性水平为例,随着建设用地面积由基期的15368.85hm^2增加至近期16076.07hm^2和远期16750.89hm^2,高风险区面积由254.07hm^2增加至276.48hm^2和286.2hm^2。由此可见,尽管暴雨强度的增加是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的根本诱因,但是以建设用地面积增加为表征的土地利用变化对暴雨洪涝灾害风险的影响不容忽视。

气候变化情景下黄河天然径流预测研究

1961—2000年黄河天然径流量呈减小趋势,且径流变化与降水量变化过程基本一致。选用IPCC提出的A2、B2两种温室气体排放方案,并采用北京大学在黄河流域未来气候情景研究中的降尺度成果,以黄河流域未来气候情景模式和预测成果为基础,建立黄河水量平衡模型,预测黄河主要断面的未来天然径流量并分析其时空变化。结果表明:黄河径流量2050年将减少29.3亿～61.1亿m3,2100年将减少42.2亿～71.2亿m3;从空间分布来看,上游兰州以上主要产水区的降水量、径流量有较大幅度减小,其他区域产流量有所增加;从径流年内分配来看,冬季、春季略有增加或基本不变,夏季、秋季减少明显。

RCP情景下河南省夏玉米产量的变化及适应措施

【目的】准确预估未来气候变化条件下河南省夏玉米产量的变化,探索保障河南省夏玉米生产可持续发展较为有效的适应措施。【方法】将河南省划分为4个夏玉米主栽区,引入未来气候变化情景数据,分别为基准气候条件(RCP rf,1951-2005)和未来(2006-2050)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径(RCPs)情景。利用CERES-Maize模型模拟未来气候变化对河南省夏玉米潜在产量和雨养产量的影响。以作物模型和气候情景数据为基础,分别模拟改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式3种适应措施的增产效果。【结果】未来不同气候变化情景下,河南各地区夏玉米潜在产量较基准条件降低6.1%~18.1%(RCP 4.5)和14.3%~24.6%(RCP 8.5),其中RCP 4.5情景下豫北减产最高(15.9%),RCP 8.5情景下豫东减产最高(21.1%);夏玉米雨养产量较基准条件降低5.1%~28.5%(RCP 4.5)和8.3%~28.9%(RCP 8.5),豫东减产最高,减产率分别为20.1%(RCP 4.5)和24.4%(RCP 8.5);不同气候变化情景下,夏玉米潜在和雨养产量差在0~2814 kg/hm 2(RCP rf),0~1868 kg/hm 2(RCP 4.5)和0~2132 kg/hm 2(RCP 8.5),豫北产量差最高,豫西南降水较充足产量差最低,豫北和豫西产量差较基准条件降低,豫东产量差略增加。通过改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式等措施,探讨不同适应措施的应用效果表明,种植密度每增加1万株/hm 2,夏玉米潜在产量增加3.8%~4.0%(豫北和豫东)和5.2%~5.6%(豫西和豫西南);雨养产量增加3.2%~3.7%(豫北和豫东)和5.2%~5.5%(豫西和豫西南)。播期推迟10 d,夏玉米潜在产量各区分别提高1.6%~9.5%(RCP 4.5)和2.7%~8.5%(RCP 8.5),雨养产量各区分别提高3.8%~13.2%(RCP 4.5)和5.4%~13.1%(RCP 8.5)。优化灌溉措施更适用于豫北和豫东,最高可分别增产31.4%,19.4%(RCP 4.5)和34.2%,16.9%(RCP 8.5)。【结论】未来RCP情景夏玉米潜在产量、雨养产量较基准气候条件均降低;增加种植密度、播期推迟10 d可实现增产,在播种期和拔节-抽雄期2个阶段同时灌溉,可提高水资源利用效率。

统计降尺度法对未来区域气候变化情景预估的研究进展

由于迄今为止大部分的海气耦合气候模式 (AOGCM)的空间分辨率还较低,很难对区域尺度的气候变化情景做合理的预测,降尺度法已广泛用于弥补AOGCM在这方面的不足。简要介绍了 3种常用的降尺度法:动力降尺度法、统计降尺度法和统计与动力相结合的降尺度法;系统论述了统计降尺度方法的理论和应用的研究进展,其中包括:统计降尺度法的基本假设,统计降尺度法的优缺点,以及常用的 3种统计降尺度法;还论述了用统计降尺度法预估未来气候情景的一般步骤,以及方差放大技术在统计降尺度中的应用;同时还强调了统计降尺度方法和动力降尺度方法比较研究在统计降尺度研究中的重要性;最后指出统计与动力相结合的降尺度方法将成为降尺度技术的重要发展方向。

气候变化情景下的地下水潜在补给变化影响分析——以栾城试验站为例

了解气候变化影响下的地下水潜在补给变化对于地下水资源的科学管理与评价是非常必要的。以栾城生态试验站为典型研究区,联合应用ClimGen天气发生器和地下水补给Visual HELP模型,对未来气候变化情景下的地下水潜在补给速率进行了评估。结果显示:在降水减少10%(P)、温度上升2℃(T)以及两者同时发生(P&T)三种情景下,未来(2011年-2040年)地下水多年平均补给速率相比基准(1961年-1990年)分别下降了23.33%、4.42%、26.01%,其中降水的减少对地下水入渗补给的影响尤为明显。该项研究对于指导地下水资源的科学管理与可持续开发利用具有重要意义。

PRECIS模式对内蒙古气候变化情景的模拟与分析

利用英国Hadley气候中心研制的区域气候模式系统PRECIS,嵌套全球环流模式HadCM3,模拟了气候基准时段1961—1990年内蒙古平均气温。通过模拟结果与实测值的对比分析,预测并分析了在B2温室气体排放情景(SRES)下,2071—2100年内蒙古气温的变化情景。结果表明:PRECIS模式较好的模拟出了内蒙古1961—1990年30年平均的气温分布,特别在模拟从东北向西南温度递增趋势上表现了良好的能力,尤其是在锡林浩特以东地区,模拟的高低值中心位置和范围与实况比较吻合,且对夏季温度的模拟能力明显强于其他季节。在B2排放情景下,未来2071—2100年内蒙古气候继续向暖的方向发展,年平均气温、冬季和夏季平均气温均呈显著上升趋势,全区增温3.5～5℃,升幅最大的地区在阿拉善中西部。

小升初过渡期间情景变化及其教育分析

初中阶段是学生从幼稚过渡到成熟的关键阶段,小升初阶段作为九年义务教育的关键转折点,一些与学生成长发展密切相关的关键因素都发生了变化,例如学校环境、同伴关系、学生自身适应能力、教师教学风格、家长期望程度等等情景变化都给学生带来了一定的不适应,从以往的教学经验来看,有些学生甚至在小升初的转折阶段发生个人发展滑坡的现象。所以本文通过小升初的情景变化进行调查和研究,探寻帮助学生顺利度过过渡期的措施,提出相应的教育策略。

未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析

基于海南岛主岛19个气象站点连续40a(1980-2019年)逐日气象数据及地形等要素,建立空间分析模型,综合确定海南岛绿橙种植气候适宜区指标。在气候适宜度模型基础上构建海南岛绿橙种植温度、日照、降水以及综合适宜度模型,采用地理信息系统(GIS)技术综合分析,利用自然点断法对绿橙种植气候适宜性进行精细化区划,并利用RCP4.5未来气候情景模式模拟数据探讨未来30a(2020-2049年)气候变化情景下海南岛绿橙种植适宜区变化趋势。结果表明:现阶段海南岛绿橙种植最适宜区主要分布于中部地区,面积0.87×10^(4)km^(2),气候适宜度为0.9~1.0;适宜区主要分布于东部局部地区及中西部大部地区,面积1.83×10^(4)km^(2),气候适宜度为0.7~0.9;次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高地区,面积0.51×10^(4)km^(2),气候适宜度为0.4~0.7;不适宜区主要分布于中部山区,面积0.17×10^(4)km^(2),气候适宜度为0~0.4。未来气候变化情景下海南岛气温、降水分布呈较大变化,温度适宜区由四周向中部逐渐缩小,降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区主要分布于琼中、屯昌和保亭县大部分地区、万宁市西部及白沙县中东部等地。

气候变化情景对柑橘木虱潜在地理分布的影响

为柑橘木虱检疫检验和有效防控提供参考,选用MaxEnt软件研究不同气候变化情景下柑橘木虱在中国的适生地理分布。结果表明:1970-2000年气候条件下,柑橘木虱高适生区主要集中在长江以南地区,面积为129.13×10^4km^2;中适生区主要分布在高适生区北部,面积为44.81×10^4km^2。1970-2000年至2061-2080年,在温室气体浓度情景RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,高适生区面积呈先减后增趋势,而高适生区和总适生区的几何中心均呈向东北方向移动趋势。