基于ITPCAS驱动数据集的黄河源区植被变化及其与气候因子相关分析

[目的]厘清近年来黄河源区植被覆盖变化及其对驱动因子的响应,为黄河源区生态环境可持续发展与科学预估气候变化对植被格局的影响提供理论依据.[方法]基于1999-2015年SPOT VGT-NDVI数据集和中国区域高时空分辨率地面气象要素(ITPCAS)驱动数据集,运用趋势分析、Mann-Kendall菲参数统计检验、R/S分析和相关分析等方法,分析了1999-2015年NDVI和气象因子的时空变化特征,并探讨温度、降水量、地表净辐射(Rn)等气象因子以及人类活动对植被覆盖变化的影响.[结果](1)黄河源区多年平均NDVI空间分布呈东南高、西北低的格局,整体上NDVI呈增加趋势,每10年增速为1.6%,其中上升趋势的区域占研究区78.2%;NDVI在2003年附近存在突变;同时期温度和降水为振荡上升趋势,而Rn为振荡下降趋势,并且未来NDVI和各气象因子将持续这种变化趋势.(2)年平均NDVI与年平均温度呈显著正相关关系,与年平均降水量呈不显著正相关关系,而与年平均Rn呈不显著负相关关系;在偏相关分析中,NDVI与年平均温度的相关性最好.(3) NDVI对温度、降水量变化的响应滞后1个月左右,对Rn变化的响应滞后2个月左右.[结论]ITPCAS驱动数据集在黄河源区有较好的适用性;在年尺度和月尺度上,温度都是黄河源区植被生长影响最大的气象要素;黄河源区植被覆盖的增加主要归因于温度上升以及生态保护“综合性”工程的实施.

基于ITPCAS数据集的三江源区气候因子时空变化特征分析

利用三江源区23个气象站实测资料对ITPCAS数据集在三江源区域的适用性进行检验,并利用ITPCAS数据对三江源区1979～2015年气候因子的时空变化特征进行分析。结果表明,ITPCAS数据集精度较高。时间上,三江源区气温与降水均有不同程度增加趋势,气温倾向率为0.6℃/10a,降水变化率为14.79mm/10a;空间上,气温呈现从东南到西北递减的趋势,气温变化率差异较大,既有增幅区又有减幅区,其中秋季气温变化率最大(0.04～0.16℃/a),夏季最小(-0.04～0.06℃/a);降水表现为随纬度增加由东南向西北递减的变化特征,研究区年均降水变化率为-9.73～10.95mm/a,大部分地区呈上升趋势,夏季降水变化率较大(-7.95～6.01mm/a),冬季降水变化率较小(-0.35～0.72mm/a)。

CMADS、ITPCAS和TRMM 3B42 3套降水数据集在玉龙喀什河流域的适用性评价

我国西北地区地形复杂、环境恶劣、气象观测水平有限,在海拔较高的山区缺乏长期观测资料。再分析气象数据集(产品)基于气象卫星、数值模拟等技术,结合站点实测资料制作而成,具有时空分辨率高、可靠性好等优点,越来越多地被应用于大气水文相关的研究工作中。选择西北典型的高寒山区流域为研究对象,首先分析3套具有代表性的再分析气象数据产品(CMADS、ITPCAS和TRMM 3B42)降水资料在研究区年际和年内的分布情况,然后利用3套降水资料驱动SWAT水文模型,将模型模拟的结果与水文站实测径流资料进行比较,并进行参数率定和敏感性分析,从而分析3套数据集在研究区对降水的模拟效果。最终获得以下结论:3套降水资料在流域内的降水量分布情况存在较大差异,CMADS和ITPCAS数据集在降水总量上大于TRMM 3B42数据集,且CMADS数据集的年际降水和年内降水分布与冰川分布较为一致;3套再分析数据产品中,CMADS数据集驱动水文模型的模拟效果最好,逐日、月的NSE系数达到0.53、0.71,ITPCAS和TRMM 3B42数据集的NSE系数较低,径流模拟效果较差。

基于ITPCAS再分析资料中国近地面风速时空变化特征

准确分析中国近地面风速时空变化规律对区域气候变化、蒸散发的估算、雾霾预报等研究具有重要意义。本文利用1979-2015年ITPCAS再分析资料的近地面风速(10 m)与中国110个气象站点的风速资料,分析该数据集在中国区域的适用性,并对2011-2012年风速数据进行修正,分析该区域近地面风速的时空变化特征。结果表明:①ITPCAS再分析数据集风速资料基本满足应用要求,但部分数据需修正。修正后的风速数据模拟精度得到较大提高,具有较好的应用前景,特别是在西北高寒、干旱地区;②1979-2015年中国62.12%的区域风速为下降趋势,全国平均风速每10 a变化速率为-0. 073 m·s^-1,其中东南诸河流域每10 a变化速率最大(-0.202 m·s^-1);③除珠江流域外,其他各流域风速均呈下降趋势。中国各月平均风速呈单峰形,最大值出现在4月,最小值出现在12月;④年平均风速变化主要表现在3-6月下降速率最大,风速变化趋势在各个流域、各月份保持不变。

ITPCAS和CMORPH两种遥感降水产品在陕西地区的适用性

与气象站观测数据相比,遥感降水产品能够更好地反映降水的空间分布特征。利用36个国家标准气象站点以及23个区域气象站点的观测数据,通过对降水事件的探测能力、不同降水量级的捕捉率和不同时空尺度的降水量误差等指标的分析,评估ITPCAS和CMORPH两种高时空分辨率的遥感降水产品在陕西地区的适用性。结果表明：ITPCAS在多年平均日降水误差、空报率、漏报率、中雨及以上降水等级的捕捉率、多年平均年降水的空间分布及站点误差等方面,均显著好于CMORPH,能够较好地体现陕西地区降水的空间分布特征和变化趋势。

四套降水资料在喀喇昆仑山叶尔羌河上游流域的适用性分析

分析了2003-2009年基于卫星观测的降水数据CMORPH、TMPA 3B42v6、中国科学院青藏高原研究所的融合数据ITPCAS和基于地面台站的APHRODITE(2003-2007)四套降水数据集在叶尔羌河上游流域的时空分布特征,并以这四套降水数据为驱动,利用VIC分布式水文模型对叶尔羌河上游流域的降水径流进行模拟.结果表明:在空间分布上,四套降水资料在叶尔羌河上游流域的差异较大,ITPCAS的空间分布与流域冰川的分布较一致,基于冰川区即为大降水区的基本认知,初步认为ITPCAS的空间分布比较合理;其次是TMPA 3B42v6和APHRODITE;在流域的年降水量和季节分配量上,由于缺乏高海拔地区的实测降水资料,无法准确回答各套降水资料在量级上是否合理;在时间序列上,四套降水资料与流域站点降水(库鲁克栏杆站和塔什库尔干站的平均降水)存在着不同程度的差异.但从整体上看,CMORPH数据在一定程度上能够反映流域的月降水变化过程,而APH-RODITE和ITPCAS只能在个别年份对流域的降水描述较好;在径流模拟上,卫星降水数据CMOR-PH显示了作为水文模型输入数据的较大潜力;而其他降水资料在叶尔羌河径流模拟中,与实测径流在量和季节分配上可能存在较大偏差.