敦煌绿洲地下水时空变异特征及其对土地利用/覆被变化的响应分析

应用遥感和地统计学方法,分析敦煌绿洲土地利用/土地覆被变化对地下水位时空变异的影响,通过半变异函数模型、克里格插值拟合敦煌绿洲1987年和2008年地下水位时空变异性特征,结合遥感解译生成的1987年和2007年二期土地利用/土地覆被类型分类图,叠加分析不同地下水埋深变化与土地利用类型转移之间的关系.结果表明:人为因素对地下水位空间异质性变化有较大影响,1987-2007年间地下水位的最大自相关距离显著增大,地下水资源的连通性和脆弱性也在增加.耕作区、城建用地和无植被区面积增加,各类草地和灌木林地面积减少,生态环境有退化趋势.地下水时空变化与土地利用与覆被变化具有一定的响应关系.干旱区温度的升高对绿洲地下水位变化具有一定的影响,而耕地的增加、抽水灌溉、渠系衬砌、旅游业蓬勃发展等人类活动加大了耗水量,减少了地下水补给,占用了生态用水,是导致绿洲地下水位持续下降的主要原因.

敦煌绿洲夏季典型晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征

利用“我国西北干旱区陆 气相互作用试验”加强期 (IOP)在甘肃省敦煌绿洲观测的资料 ,系统地分析了夏季典型晴天敦煌地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征 ,结果发现 :敦煌绿洲总辐射特别大 ,其峰值高达10 38.1w·m-2 ;地表净辐射也高于其它地区 ,白天能超过 6 0 0w·m-2 ;在地表能量分配中 ,感热、潜热和地热流量的日积分值的量级相当 ,白天地热流量比潜热要大 ,几乎与感热相当 ;地表反照率除中午比较接近荒漠戈壁的值外 ,其它时候均明显比荒漠戈壁的值小 ;Bowen比在白天 1～ 2之间 ,比一般灌溉地区要大。地表能量不平衡差额较大 ,这可能与水平热通量的影响有很大关系。另外 ,还首次发现了比较可观的下沉气流 ,部分证实了绿洲与荒漠之间存在的热力环流。

河西走廊敦煌绿洲天然胡杨林土壤水分空间变化特征研究

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对甘肃敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量的空间变化规律性进行研究。结果表明:敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量变化趋势总体表现为随深度增加而不断增加的趋势。0-60 cm土壤含水量变化程度较大,再向下各层土壤含水量变化趋于平缓。土壤水分变异系数在不同土壤层有较明显的差异,土层越深,其含水量变化程度越小,这主要与气候、土壤质地及树龄等因素有关。采用GIS的反距离加权(Inverse Dis-tance Weighted)插值法分析表明,研究区土壤含水量存在明显的空间差异和较强的相似性。即各层均表现为自西向东逐渐增加的空间格局,这与西临库姆塔格沙漠和罗布泊东靠绿洲的地貌格局相一致。

敦煌绿洲夏季边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3.6非静力平衡模式,采用三重嵌套方法,模拟研究了沙漠绿洲的环流及边界层特征,并且与无绿洲试验进行了比较。结果表明:沙漠中的绿洲在夏季是一个冷源,地面感热通量和潜热通量与周围的沙漠地区存在较大差异。在绿洲区,感热通量小,潜热通量大;在沙漠区,感热通量大,潜热通量小。绿洲边界层顶低,沙漠边界层顶高。绿洲可以改变沙漠地区的大气稳定度,使得原来大气层结不稳定的沙漠地区出现较稳定的大气层结。沙漠绿洲改变了原有沙漠地区的环流结构及温、湿场的分布,使得在绿洲上空大气下沉,沙漠上空大气上升,从而产生了绿洲上空大气干冷,沙漠上空大气暖湿的边界层特征。绿洲边缘的沙漠形成的较大的湿气柱围绕着绿洲,起到了保护绿洲的作用。沙漠绿洲低空呈现辐散气流,使得绿洲上风方的沙漠地区风速减小,绿洲下风方的沙漠地区风速增大。

敦煌绿洲不同生境胡杨种群结构与空间格局研究

在敦煌绿洲天然胡杨林内设置5个样地(共计6.25hm2),应用相邻格子法,进行每木调查,结合7种聚集度指标,研究了不同生境胡杨种群的年龄结构与空间分布格局。结果表明:研究区幼苗缺失,幼树极少,年龄结构大体呈倒金字塔型,为衰退种群;林分偏老,十分稀疏矮小。不同生境胡杨种群年龄结构差异显著,其中后坑胡杨种群的年龄结构最不完整,衰退演替速度最快。除大马迷兔外,研究区胡杨表现为聚集分布,这与其自身的生理生态学特性及地形、水资源、气候、土壤等异质性生境密不可分。

近60年来敦煌绿洲耕地动态变化与预测研究

基于敦煌绿洲1949—2004年耕地变化特征、现状及存在问题,选取影响耕地的7个社会经济指标,利用因子分析方法(FA)分析敦煌绿洲耕地变化的驱动力。结果表明农业现代化水平、人口数量和受教育程度是影响绿洲耕地变化的3个主要驱动因子,最后通过GM(1,1)模型对未来25年的耕地和人口进行了预测,以期为敦煌绿洲耕地资源的保护和人地和谐发展提供科学依据。

基于TM数据的敦煌绿洲土壤盐碱化信息提取研究

干旱、半干旱地区的绿洲盐碱化威胁着生态环境.随着空间信息技术的发展,遥感已被广泛应用于土壤盐碱化监测与制图.当前基于遥感技术的盐碱化信息提取方法主要归为基于图像光谱的直接提取方法和基于辅助数据的间接提取方法两大类.间接提取方法精度相对较高,但在缺乏辅助信息时并不可行,此时提高基于图像光谱特征的直接提取精度就尤为重要.本研究提出了一种优化波段组合的盐碱地提取方法,并引入了热红外波段,提高了直接提取方法的精度.以敦煌绿洲为研究区域,基于Landsat TM遥感图像中盐碱地的光谱特征,采用最佳指数因子确定盐碱化信息提取的最佳波段,结合图像变换及数据融合等图像处理方法,利用最大似然分类器进行了图像分类,提取出了敦煌绿洲盐碱地的分布区域.将不同波段组合、不同图像处理方法的分类精度检验结果进行比较得知,陆地卫星TM3,5,6和7波段组合的总体分类精度和盐碱地提取精度最高,增加热红外波段可使总体分类精度提高9%,盐碱地提取用户精度改善最高可达18%.

基于Landsat长时间序列数据的敦煌绿洲动态变化分析

绿洲是干旱区独特的自然景观,是干旱区人们赖以生存和发展的物质基础。以敦煌绿洲为研究区域,基于Landsat TM长时间序列遥感图像,采用最佳指数因子研究最佳波段组合并进行图像分类,基于转移矩阵分析了绿洲主要覆被构成要素的转换特征,并基于土地利用类型动态度模型进行了动态变化分析。结果表明:1975-1998年间敦煌绿洲面积呈缓慢扩张趋势(平均0.35 km2/a);1998-2006年间绿洲面积快速增大(平均3.88 km2/a);2006-2011年间绿洲面积基本稳定。1990-2006年间水浇地和林地的面积总体呈增加趋势;2006-2011年,人工干预加速了土地利用方式的转变。

敦煌绿洲农业发展动态研究

阐述了敦煌绿洲农业发展的现状及存在的问题,在此基础上运用主成分分析法对敦煌绿洲农业发展的驱动力因子进行分析,进而提出相应的发展对策。

拯救敦煌绿洲——敦煌生态保护纪实

三面围城 敦煌西湖国家级自然保护区新闻发言人袁海峰指着正北的一湾湖水说：“这就是盐池湾。过去，水域面积有600公顷，如今就剩下这一湾明水了。”

敦煌绿洲胡杨林土壤含水量空间变化特征

本文以敦煌绿洲西湖自然保护区胡杨林土壤为研究对象,采取保护区内土壤样本,通过室内试验分析,对该区土壤含水量空间变化特征作了初步研究。

近54a来敦煌绿洲日照时数的变化特征分析

利用敦煌绿洲1952～2005a逐月日照时数实测资料,采用一元线性回归、Mann-Kendall等方法,对敦煌绿洲日照时数的气候变化特征进行了分析。结果表明:54a来敦煌绿洲年日照时数呈增加趋势,其变化倾向率为2.7h/10a,增加的幅度不明显;在四季中,春、夏、秋季日照时数呈增加趋势并以春季增加最为显著,变化倾向率为5.5h/10a,对年日照时数的贡献率最大,冬季略呈减少趋势。通过Mann-Kendall检验得出,敦煌绿洲年日照时数在20世纪80年代的增加是突变现象,突变点发生在1987a;各季的日照时数在80年代后期和90年代初期是突变的多发期,这与年日照时数的突变时期基本一致。因此,各季日照时数发生突变是导致年日照时数发生突变的原因。

绿洲植被覆盖度遥感信息提取——以敦煌绿洲为例

以敦煌绿洲为研究区,利用Landsat TM遥感数据,通过归一化植被指数(NDVI)和混合像元分解两种方法,提取了敦煌绿洲的植被覆盖度信息。在基于NDVI提取植被覆盖度时,选取了基于NDVI的像元二分模型;在混合像元分解过程中,对遥感影像进行波段反射率归一化处理和最小噪声变换(MNF),确定了3个类型端元:植被、不透水表面/土壤、水体/阴影;最后利用高分辨率遥感影像验证对比了两种提取方法的精度。结果表明:混合像元分解更能准确地提取敦煌地区植被覆盖度信息,其线性相关系数为0.8915,均方根误差为0.0882,而且提取结果更符合实际情况,可以为敦煌植被状况监测及生态环境保护提供科学建议。

敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐空间变化特征研究

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对甘肃敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐的空间变化特征进行研究。结果表明：敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量变化趋势总体表现为随深度增加而增加的趋势;0~60 cm土壤含水量变化程度较大,再向下各层土壤含水量变化趋于平缓。土壤全盐含量变化具有表浅层较高,平均含盐量达9.24%;从40~60 cm以下各层土壤全盐含量的变化均随深度增加而逐渐减少。土壤水盐含量的变异性在不同土壤层有较明显的差异,土壤含水量的变异性均属于中强度变异,土层越深,其含水量变化程度越小;而土壤全盐含量的变异均属于中度变异性,其变异程度由表层向下各不相同。采用ArcGIS的反距离加权（Inverse Distance Weighted）插值法分析表明,研究区土壤水盐含量存在明显的空间差异和较强的相似性,即各层土壤水盐均表现为西南低、东北高的空间分布规律。

敦煌绿洲近54a气候变化特征研究

利用敦煌气象站1952-2005年气温和降水的观测资料分析表明:54a来,敦煌绿洲年平均气温总体呈上升趋势,其变化倾向率为0.173℃/10a,并以冬季增暖最显著,最低气温增温最突出,其变化倾向率分别为0.384℃/10a,0.331℃/10a,对全年气温变化的贡献最大。年平均降水量则在波动中微有增加,其变化倾向率2.398mm/10a,且以夏季增湿最多,冬季略有减少,气候变化具有明显的区域特征。

敦煌绿洲1955年至2010年胡杨年生长季对气候变化的响应

利用敦煌绿洲气象站1955年-2010年日平均气温资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall检验、相关分析及Morlet小波功率谱等方法分析了研究区胡杨生长季对全球气候变化的响应。结果表明：近56a来,研究区胡杨年生长季有开始日提前,终止日推后,年生长季天数延长的趋势;展叶始日有提前趋势,叶黄初日有推后趋势。胡杨生长季开始日、展叶始日分别与3月和4月平均气温呈负相关关系,胡杨生长季终止日、生长期天数及叶黄初日分别与10月、3月-11月及8月-9月平均气温呈正相关关系。胡杨生长季开始日、终止日、生长季天数、展叶期及叶黄初日均具有多个突变,存在3.77~8.33a的短尺度周期,这反映出研究区胡杨生长季对气候变化响应十分敏感。

近55年来敦煌绿洲最高、最低气温的变化特征

利用敦煌绿洲1951～2005年的逐月平均最高、最低气温资料,采用一元线性回归、Mann-Kendall等方法,对敦煌绿洲的年、季平均最高、最低气温的变化特征进行了分析。结果表明:近55年来,敦煌绿洲年平均最高气温、平均最低气温均呈增暖趋势,但平均最低气温的增暖幅度明显大于平均最高气温的增幅;最低气温的升温速率约为最高气温升温速率的13.24倍,故气温升高受最低气温升高的影响更显著。敦煌绿洲春、秋和冬季平均最高气温均呈上升趋势,夏季平均最高气温略有降低,而四季平均最低气温均呈上升趋势。敦煌绿洲年平均最低气温的增加是突变现象,突变点为1994年。

敦煌绿洲地下水微量元素分布特征及其成因

采用多元统计和水文地球化学分析对中国西北地区敦煌绿洲地下水微量元素分布特征及其成因进行了研究。结果表明:地下水中大多数微量元素含量较低,水质总体良好。地下水微量元素具有明显的地带分布规律,从山前洪积扇扇顶补给地带,到中下游细土平原径流排泄区,多数金属元素含量增加,部分在中游出现极大值。蒸发浓缩作用和水岩相互作用控制了研究区地下水中Sr、V、Cu、Zn、Ni和Cr等多种金属元素的溶解迁移;工农业生产对Be和Sc有明显的影响;Pb的分布体现了降水的元素输入特征;地下水中的氧化还原环境一定程度上控制了地下水中的Ba。

敦煌绿洲边缘植物群落与土壤养分互馈关系

植物群落与土壤性状相互作用研究对于认识生态系统结构与功能有着重要的意义。通过对敦煌绿洲边缘典型植物群落21个样地(20m×20m)的植被和土壤系统取样调查,在分析植物群落及其土壤养分特征的基础上,采用CCA典范对应分析法研究了土壤养分对植物群落物种分布的影响。结果表明:调查区域植被群落共出现植物27种,隶属于15科,26属,以藜科(Chenopodiaceae)植物居多,占总物种数的29.6%。柽柳(Tamarix chinensis)群落的物种丰富度最大,胡杨(Populus euphratica)群落的物种丰富度最小。植被0~80cm土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量排序为柽柳>黑果枸杞(Lycium ruthenicum)>梭梭(Haloxylon ammodendron)>沙拐枣(Calligonum mongolicum),全磷、全盐、速效氮含量排序为柽柳>黑果枸杞>沙拐枣>梭梭,全钾含量排序为黑果枸杞>柽柳>梭梭>沙拐枣,pH值排序为梭梭>沙拐枣>黑果枸杞>柽柳。不同植被覆盖各养分指标之间差异显著。随土层深度的增加,柽柳和黑果枸杞群落土壤全氮、有机质、全盐、速效氮、速效钾含量逐渐降低,表聚效应明显,土壤全磷、全钾、速效磷含量逐渐增大后减小,梭梭与沙拐枣养分层次特征不明显。4种植被群落土壤pH值随土层深度的增大呈波动的趋势。CCA排序结果表明植被群落物种分布的土壤环境调控因子重要性排序为全氮>pH>全钾,土壤全氮是植物群落物种分布的最重要调控因子。

今天的绿洲较古代绿洲大大缩小了吗——对于历史时期绿洲沙漠化过程的一些新认识

通过对历史时期河西走廊敦煌绿洲和石羊河下游绿洲的研究 ,认为沙漠化过程的发生并不一定意味着流域绿洲总面积的缩小 ,而在很大程度上则表现为一种绿洲的转移 ;由于绿洲水资源的移动和重新分布而导致的绿洲的转移过程 ,并非绿洲的不断缩小或消失 ;伴随着这种迁移过程 ,造成原有绿洲的荒废和新的绿洲的出现 ,此处发生沙漠化 ,彼处可能又有新的绿洲的形成 ,因为绿洲乃水资源作用的产物。只要大的气候环流形势和流域总水量无大变化 ,则其所发育形成的绿洲总面积就不致发生大的改观。因而所谓今天的绿洲较古代绿洲大大缩小了的说法是缺乏理论根据和历史依据的。