纵向岭谷区灌溉需水空间变异性及其与“通道-阻隔”作用的关系

利用纵向岭谷及对比区58个典型站点1971-2000年逐月气象资料及逐日降水量,分析各站ET0年值、月ET0最大值（5月份）、月ET0最小值（12月份）、水稻灌溉需水及农业综合灌溉需水定额（年值及4-6月主灌溉期）,以地统计学方法分析了6者的空间变化特性.研究表明：在小范围内,6个灌溉需水变量随距离都有正的自相关性,且绝大多数都在S-N方向的Moran’sⅠ系数最大,空间自相关性最强;受不同季风气候、纬度、海拔及土壤因素影响,水稻灌溉需水的空间自相关性较其他变量更复杂;所有变量都是结构性因素引起的空间变异起主导作用,结构性变异达到60.2%-87.9%,随机成分引起的空间变异只占12.1%-39.8%;受夏季来自印度洋和太平洋两股水汽交汇区的移动轨迹、冬季来自大陆干暖的南支西风作用,ET0年值、5月份及12月份的ET0值都是在NW-SE和NE-SW两个方向的分形维数最小、变异性最大;水稻灌溉需水和农业综合灌溉需水定额（年值及4-6月主灌溉期）在S-N的变异性最大,主要受纵向岭谷走向的影响,水气和能量在南北向的河流通道作用下形成扩散的梯度效应;所有6个需水变量在E-W的空间自相关性都最小,证实纵向岭谷区各个灌溉需水变量在空间分布上受到“通道-阻隔”作用的影响.

“通道-阻隔”作用对纵向岭谷区水稻灌溉需水的影响

通过对纵向岭谷区的保山、景洪、元江及比邻区的昆明等4个典型站的逐日参照作物腾发量分析,发现在低纬度和高原气候的共同作用下,形成逐日ET0变化的“延迟现象”,即在5月份达到年内极大值ET0,max后缓慢下降,在极大值的80％-85％水平上波动并维持到秋季,此后的变化趋势才与内地一致．气象因素导致了研究区普遍种植的中稻作物需水量及灌溉需水的高峰期与水稻生理生长的高峰期错位,实际高峰期出现在雨季到来之前,生育期的需水强度为6．1-8．2 mm／d,变幅较内地小．在“通道-阻隔”作用下,纵向岭谷区水稻灌溉需水量与纬度、经度及海拔都呈现一定的相关性,东经100°的海拔1550m区域内水稻灌溉需水与纬度的相关系数为0．857,水稻灌溉定额为6240-8550m3／hm2;受东南季风和西南季风气候的影响,北纬23．5°的红河大断裂东西两侧地带的水稻灌溉需水量与经度的相关系数分别达到0．878和0．913,水稻灌溉定额分别为7260-7440和5970-7740 m3／hm2;而东经100°条状区海拔高程与水稻灌溉需水量的相关系数为0．636,水稻灌溉定额为6240-8550 m3／hm2．

西南纵向岭谷地形对季风的“通道—阻隔”作用

地形格局对大气环流与区域气候具有重要影响。已有研究认为纵向岭谷区主要受到印度洋季风与太平洋季风的共同影响,二者在哀牢山山脉附近交汇,哀牢山山脉是一条重要的地理分界线。本文从大气环流、水汽输送、区域气候、河川径流以及植物稳定氧同位素等多个方面研究发现:纵向岭谷地区主要受印度洋季风的影响,太平洋季风的影响在8月份有一定的作用,但不够明显;在地形格局作用下,地表水汽、降水以及河川径流在纵向岭谷区表现出明显的纬向差异、经向延伸的特征;大流环流、水汽输送、区域气候以及河川径流等的空间差异,是特殊环境对水热再分配的结果,即"通道-阻隔"作用的效应;这些差异不是地理地带性的表现,而是非地带性作用的结果;这种"通道—阻隔"作用导致地表水热条件的再分配,是该区生态地理格局形成与演化的主驱动力之一。纵向岭谷地形对季风的"通道—阻隔"作用导致了一系列地理要素的空间分异和相关联的生态效应。

云南红河流域径流的时空分布变化规律

利用红河流域32个气象站1960-2000年逐月降水、气温、蒸发等实测资料,元江、李仙江和盘龙河1956-2000年径流量资料,使用GIS技术支持以及Kendall检验法、方差分析法、累积距平法,分析云南红河流域径流的时空变化规律,重点探讨径流时空分布变化与红河流域河谷与山脉的"通道—阻隔"作用的关联,得出如下结论:(1)在红河流域河谷与山脉的"通道—阻隔"作用的影响下,降水量和径流深等值线在空间上呈西北-东南向分布,分布模式与河谷/山脉的走向基本一致,并在哀牢山北段和李仙江下游地区形成两个高值区。(2)在多年平均尺度上,红河流域河谷与山脉的"通道—阻隔"作用对径流变化的地域差异影响最大,其次是降雨,对气温则不明显:李仙江的降水量明显大于哀牢山东部的元江和盘龙河区,其降水量变化的相对偏差则小于它们,反映出哀牢山的阻隔效应;三个区的平均气温差别不大,反映出在较大的时间尺度上受该区特殊环境格局的"通道—阻隔"作用不明显;多数降雨、径流和气温特征值及其出现时间的变化,在盘龙河与元江及李仙江都明显不同,反映出红河流域山脉的阻隔作用明显。(3)在区域气候变化及红河流域河谷与山脉"通道—阻隔"作用的叠加影响下,红河流域的径流变化在东西方向上差异明显:沿红河断裂发育的元江流域的径流量表现出上升的趋势,而西部的李仙江和东部的盘龙河径流量呈现出减少的趋势;元江和李仙江的年径流有一个准5年的变化周期,而盘龙河则有一个准8年的变化周期;三个区域的径流量变化表现出不一致的阶段性。

红河流域NDVI时空变化及其与气候因子的关系

纵向岭谷区的"通道-阻隔"作用及其生态效应多年来一直是山地生态学研究的热点。位于纵向岭谷区东侧的红河流域,其地表关键生态水文要素的时空格局及变化也受到"通道-阻隔"作用的极大影响。利用红河流域1981～2006年GIMMS数据和2006年SPOTVEGETATION数据以及42个气象站点1981～2001年逐日降水、温度数据,使用GIS方法和地统计学方法,探讨河谷和山脉地形的"通道-阻隔"作用下红河流域NDVI时空变化及与气候因子的关系。研究表明:(1)红河流域植被指数在不同方向的空间自相关程度分异明显,植被指数分布总体上受地形、水热分布格局等因素的结构性影响,但在各个方向存在差异:在哀牢山的阻隔作用下,西南-东北向和东西向的植被指数分维数较低,随机部分引起的植被指数空间分异较小,而结构性变异较大;在河谷的通道作用下,西北-东南向和南-北向的植被指数分维数较高,均匀性程度较好。(2)红河流域NDVI对温度和降水变化的响应具有"时滞效应",滞后时间属于30～165 d,NDVI对降水变化的响应在时间上先于对温度变化的响应;在河谷和山脉的"通道-阻隔"作用下,NDVI对温度和降水变化的滞后时间和敏感程度有明显的空间差异。(3)红河流域NDVI总体上没有明显的增加趋势,但存在区域差异性和空间异质性;占流域面积66.77%地区的NDVI有增加的趋势,33.23%的地区有减少的趋势,年NDVI变化率在-15.23%～23.16%间。

岭谷组合地形的植被空间变异性对比及成因

滇西南山地纵向排列着老别山、邦马山、无量山、哀牢山,其对气候因子及植被生态的影响一直是我国山地生态学的主要研究内容之一。采用moran系数(MC)度量了植被主要气候因子的空间自相关程度,通过构建半变异函数研究了EVI各向异性及其气候因子的空间变异特征。结果显示:4山地气候因子的空间分异特征与地形走向吻合,表现出南-北方向的自相关程度较大,东-西方向自相关程度最小,表明山地延伸方向上"通道"作用明显而山地排列方向上"阻隔"作用显著;哀牢山和老别山的"阻隔"作用较大、景观异质性复杂,邦马山和无量山的"阻隔"作用较小、景观变化方向性不鲜明。总之,各纵向山地的"通道-阻隔"作用与各山地走向、规模大小密切相关。

我国西南纵向岭谷区环境与发展问题初步研究

我国西南纵向岭谷区是我国西南与东南亚极为重要的生态走廊,生态变化直接影响我国跨境生态安全及资源保障。该区南北方向"通道"和东西方向"阻隔"作用的形成主要是由于大气环流、南北走向山脉对季风的阻挡作用和人为作用的影响。其生态效应主要表现为植被分布的三维地带性规律;干旱河谷发育,生态脆弱;生态系统类型多样,格局复杂。"通道-阻隔"作用的形成因素和生态效应亦作用到社会经济活动上。研究表明该区跨境生态安全研究中的重要科学问题:纵向岭谷区生态系统的变化趋势及主驱动力:纵向岭谷区重大工程建设的生态效应;纵向岭谷区的跨境生态安全及调控。为了适应该区跨境生态安全和社会经济发展的需要,必须有一个生态-经济综合区划作为研究基础。本文以生态地理地域系统为基础,引入社会经济指标,对研究区进行生态-经济分区,共划分为三个温度带,7个自然地带,19个自然区和55个经济小区。

纵向岭谷区植被景观多样性的空间格局

基于中国1∶100万植被类型数据,采用GIS空间分析方法,分析了纵向岭谷区主要植被景观多样性指数的空间格局及其与环境因子之间的关系.结果表明:研究纵向岭谷区植被景观多样性的理想粒度是2000m;纵向岭谷区植被景观多样性指数的空间格局具有明显的区域分异特征,表现为南北方向延伸、东西方向分异的"通道-阻隔"空间格局;植被景观多样性与环境因子的相关性较好,环境因子在空间上的分异格局是影响植被景观多样性指数在空间格局上变化的主要因素.纵向岭谷特殊地形的"通道-阻隔"作用对该区的水热空间分布进行了再分配,是该区植被景观多样性的特殊空间格局的主要成因.

纵向岭谷区降水量时空变化及其地域分异规律

利用纵向岭谷区内36个气象观测站1960-2001年逐日观测降水量,根据纵向岭谷区典型南北走向山系河谷特点,选取区内7个典型剖面,通过系统分析区内降水量纬向、经向的时空变化特征及其地域分异规律,探讨降水变化与纵向岭谷特殊环境格局中＂通道-阻隔＂作用的关联.分析结果表明：由于受到纵向岭谷特殊地形的影响,研究区水热条件的分布格局及其变化具有独特的＂通道-阻隔＂多重效应,区内北部（〉26°N）大部分地区降水量的年内分配状况出现具备＂桃花汛＂小雨期的＂多峰型＂;至26°N,＂桃花汛＂小雨期渐趋消失,降水量年内分配由＂多峰型＂逐渐过渡为＂单峰型＂;24°-25°N地区,降水量年内分配均为单峰型、且峰型相似,至纵向岭谷区南部,年内分配出现了具备＂后雨期＂的＂准双峰型＂,且随着经度增加,这种双峰型特点更突出.由于干季该区大气环流较为单一,纵向岭谷＂阻隔＂作用对干季降水年际变化的空间影响并不明显,区内干季降水变化趋势较为一致;湿季降水量年际变化趋势的空间分布则更复杂,空间分异也较大.

纵向岭谷区地表大气水汽含量的气候学计算

基于1976-2005年30年的高空气象逐月资料,分析了地表大气水汽含量与实际水汽压之间的统计关系,构建出基于地表水汽压的大气水汽含量气候学计算模型;结合地面气象资料,计算得到纵向岭谷区各站点的地表实际水汽压;采用ANUSPLIN气象要素插值模型,对站点地表水汽压进行空间化处理,实现地表水汽压的栅格化;最后,将地表水汽压格网数据输入构建的气候学模型,基于GIS地理空间分析平台,得到纵向岭谷区地表大气水汽含量的空间格局,实现大气水汽含量的空间化模拟。讨论纵向岭谷区地表水汽压与大气水汽含量的空间分布特征及其主要成因,认为纵向山系对水汽输送的东西向阻隔作用导致了地表水汽压与大气水汽含量的东西差异,南北走向深切河谷是季风水汽输送的重要通道;地形的"通道-阻隔"作用形成了大气水汽含量的特殊空间分布格局。