伊犁河—巴尔喀什湖流域实际蒸散发时空变化特征及其环境影响因子

基于多种遥感数据,运用Mann-Kendall法、Theil-Sen median趋势分析、Pearson相关分析、水量平衡原理,探讨2000—2020年伊犁河—巴尔喀什湖流域实际蒸散发时空变化规律及其主要影响因素,并讨论了流域生态系统水资源供给量的变化。结果表明:(1)流域上、中、下游的多年平均年蒸散发量分别为439.0 mm、317.9 mm、201.1mm;其中上、中游在夏季的日蒸散发量最大,而下游在春季最大;流域上、中游蒸散发量的年内分配均为“单峰型”,峰值分别在7月与6月,下游为“双峰型”,峰值分别在3月与11月。(2)流域上、下游的年蒸散发量均呈现显著的上升趋势,显著区域主要分布在上游的伊犁河谷、天山山脉与下游的伊犁河三角洲附近;相对2000—2010年,2010—2020年伊犁河谷和伊犁河三角洲地区多年平均年蒸散发增加超过10%。(3)流域上、中游蒸散发与气温和NDVI呈现较高的正相关性;流域下游蒸散发与土壤湿度呈现较高的正相关性。(4)流域生态系统的水资源供给服务总量在2000—2020年有所下降,其中上游已多次出现缺口,中、下游在2020年开始出现缺口,需通过控制用水总量、提升用水效率保障水资源供需平衡。

伊犁河⁃巴尔喀什湖流域生态系统水分利用效率时空演变特征及其影响因素

水分利用效率(water use efficiency,WUE)是联系生态系统水碳循环耦合关系的重要指标,探明生态系统水分利用效率时空演变特征及其影响因素,对优化区域水、碳资源综合管理和提升生态系统生产力至关重要。基于MODIS遥感数据、CRU气象数据以及CCI土地利用数据,利用MK检验与Sen趋势分析以及偏相关分析,探讨了伊犁河⁃巴尔喀什湖流域不同时空尺度生态系统WUE的空间分布与时间变化规律,讨论了其影响因素。结果表明:流域春秋两季与多年平均WUE值从东南部至西北部呈现先增后减再增的变化特征,但夏季恰好相反,而冬季绝大部分区域都接近于0;全流域四季的多年平均WUE由高到低依次为夏季、春季、秋季、冬季;全流域年平均WUE呈略微上升趋势,上升区域主要集中在WUE较低的下游;全流域90%以上区域的夏季年平均WUE呈下降趋势,其中巴尔喀什湖、伊犁河谷与天山山脉附近区域下降趋势显著(P<0.05);上中下游年尺度WUE值依次由高到低变化,且它们的年际变化程度和趋势均不明显;上中下游夏季WUE值的排序与年尺度正好相反,且均呈下降趋势,其中上下游的下降趋势显著(P<0.05);不同区域WUE的年内分配极不均匀,峰值均出现在8月;就影响因素而言,总初级生产力和降水对WUE的影响要分别大于蒸散发和气温。

巴尔喀什湖流域水化学和同位素空间分布及环境特征

巴尔喀什湖位于哈萨克斯坦境内,是世界上最大的湖泊之一.伊犁河是巴尔喀什湖的主要补给河流,也是中哈两国重要的跨境河流.通过数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和主成分分析(PCA)等方法,对巴尔喀什湖流域不同水体的化学参数和氢氧稳定同位素(δD和δ18O)进行分析,初步研究了该区域水化学类型和同位素空间分布特征,探讨了其形成原因和环境意义.结果表明,不同水体的水化学类型不同,湖泊水体的主要化学类型为SO4-Na和Cl-Na,入湖河流的水化学类型为HCO3-Ca型,其中伊犁河水化学类型从上游到下游由重碳酸盐型过渡到硫酸化物型、氯化物型;Gibbs图显示湖泊水体离子组成位于蒸发作用区,河流水体离子组成位于蒸发作用和岩石风化作用之间,伊犁河从上游到下游向蒸发控制带偏移,反映了上游河水受降水、冰雪融水的补给影响较大,而下游水体受蒸发作用影响较大;此外,PCA分析指示人类活动对湖泊、伊犁河中下游和其他入湖河流水化学的影响.湖泊和河流水体的氢氧同位素组成变化差异较大,湖泊水体氢氧同位素偏正,位于全球大气降水线和哈萨克斯坦地区蒸发线之间,氘盈余小于全球降水线,反映了较强的蒸发作用导致湖水同位素富集;河流水体的氢氧同位素位于全球降水线附近,河流水体的氢氧同位素关系方程的斜率(伊犁河:5. 7,其他入湖河流:3. 1)均低于全球降水线(8),表明降水和蒸发过程影响河流水体同位素组成.湖泊水体化学参数和同位素显著相关,尤其是东部水体,表明强烈的蒸发作用同时导致水体同位素的富集和水化学离子的浓缩.