开都河-孔雀河流域水资源承载力水平的综合评价与分析

以新疆开都河-孔雀河流域为例,利用熵值法分析原理建立了流域水资源承载力综合评价指标体系,对其进行了量化分析以及指标客观赋权,并得出研究区水资源承载力水平综合得分值.结果表明:开都河-孔雀河流域各县市的水资源承载力综合水平较低,且出现了下降趋势,而且空间差异显著.影响开都河-孔雀河流域水资源承载力水平变化的动力因子是开都河-孔雀河流域的产业结构和用水结构的双重不合理,并对水资源承载力产生较强的制动效应,用水效益的缓慢提升和水利设施建设投资的减少,也影响着流域水资源承载力水平的进一步提升.为了开都河-孔雀河流域水资源承载力水平提升和流域可持续管理,建议加强水源地和生态保护区建设,发展节水农业和高效用水灌溉技术,优化流域内产业结构和用水结构,提高用水效益,完善流域管理法规、法律条例,加大监督和执法力度,建设统一管理模式,建立科学而严格的管理机制.

典型干旱指数在干旱内陆河流域的适用性分析

以中国西北内陆开都-孔雀河流域(以下简称开孔河流域)为研究区,采用1979~2016年该流域的逐日气象观测资料和逐月径流数据,计算了5种气象水文干旱指数:温度降水均一化指标(TPI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)、径流距平百分比(Ra)、水文干湿指数(d_(i))和标准化径流指数(SRI),在比较了干旱指数评价效果的基础上,分析了不同时间尺度下该流域干旱的特征及气象干旱与水文干旱的关系。结果表明:SPEI反映的气象干旱情况比TPI更为接近实际;与Ra、di相比,SRI的评价结果与历史水文干旱情况更加吻合;SPEI与SRI间的相关性随着时间尺度的增大而先增加后略降低,在12个月时间尺度下达到最大;开孔河流域不同等级水文干旱出现的频率具有一定的稳定性,它不随SRI在不同时间尺度下的变化而显著变化。

新疆孔雀河流域人工绿洲近40年土地利用/覆被变化

区域尺度土地利用/覆被变化(LUCC)时空特征及驱动力是研究大尺度变化乃至全球变化演变过程的基础,而干旱区LUCC对区域水文、生态影响尤为显著,是全球变化研究的重点之一。以新疆孔雀河流域上游作为研究区,基于1977—2015年6期Landsat数据,采用多规则人机交互目视解译的方法完成LUCC制图,并利用LUCC模型从数量变化、空间变化、土地利用集约程度变化等多方面分析了近40年来该区域LUCC特点及演变机制。结果表明:(1)研究区仅有耕地和建设用地面积增加,且增幅均在200%以上,其他土地类型面积则均有不同程度的减少;(2)耕地变化呈现出空间集聚现象,而建设用地的扩张则呈现空间连续性;(3)2000年前后自然植被经历小幅退化—恢复过程;(4)受西部大开发、塔里木河生态综合治理工程等多种因素影响,2000—2005年间,空间变化的综合动态度最高(2.76%);(5)自然因素影响较小,人口增长和政策因素是主要驱动因子。

CMIP5模式对西北干旱区典型流域气温模拟能力评估——以开都-孔雀河为例

西北干旱区水资源问题突出,全球变暖将进一步加剧其水资源短缺,研究未来气候变化对流域水资源合理分配和使用具有重要意义。本文利用CRU(Climate Research Unit)数据和DCHP(Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate and Hydrology Projections)提供的32个经BCSD降尺度的CMIP5(全球耦合模式比较计划第五阶段)模式气温数据,采用线性倾向估计、滑动平均、M-K(Mann-Kendall)检验及滑动T(MMT)等检验法,以西北干旱区典型流域开都-孔雀河流域为例,通过对1950—2005年的年平均气温、年平均最高气温与年平均最低气温3个指标的变化趋势及突变年份进行检测,评估各模式及模式集合平均对气温变化的模拟能力。研究结果表明:①12个模式能够准确模拟出1950—2005年流域内各气温指标的显著增加趋势,8个模式能够模拟出部分气温指标的增温趋势,但均低估了增温速率,集合平均也存在同样问题;②除FIO-ESM与MPI-ESM-MR能够准确模拟出气温突变时间外,绝大多数模式不能够准确模拟出。基于优选模式的集合平均PM-PLS和PM-EE对突变的模拟能力总体上优于单个模式,其中PM-PLS模拟能力更优;③对PM-PLS模式集合平均进一步评价,发现其能较好地再现流域气温线性趋势的时空变化总体特征,但仍存在增温速率低估的问题。采用气候模式进行未来气候预估仍需加强模式优选及多模式集合平均方法的深入研究。

21世纪开都-孔雀河流域未来气候变化情景预估

利用Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate and Hydrology Projections(DCHP)提供的31个CMIP5降尺度数据和CRU逐月气温、降水格点数据集,通过评估PLS(偏最小二乘回归)、RR(岭回归)和EE(等权平均) 3种多模式集合平均预估模型对历史气候变化的模拟能力,确定最优集合方法,进而预估开都-孔雀河流域21世纪气候变化情景。结果表明:(1)所建立的PLS模型对流域的气温和降水具有较好的模拟能力,尤其对气温的模拟,r值均达到了0. 64以上,明显优于降水(0. 19～0. 36),但存在空间异质性;(2) 21世纪开都-孔雀河流域各子区气温呈显著增加趋势,且RCP8. 5情景下的增温速率[0. 58～0. 67℃·(10a)^(-1)]是RCP4. 5情景下[0. 25～0. 31℃·(10a)^(-1)]的2倍以上,21世纪中叶是2种情景产生明显差异的开始。整个流域增温速率由西北山区向东南荒漠区逐渐增大;(3)未来降水在不同排放情景下变化速率的分布状况略有不同,但均呈显著增加趋势,且RCP8. 5情景下的增加速率[1. 22%～1. 54%·(10a)^(-1)]总体上高于RCP4. 5[0. 80%～1. 32%·(10a)^(-1)]。

2001-2017年开都-孔雀河流域植被物候特征及其对气候变化的响应

研究植被物候对气候因子变化的响应对于解析植被与气候的复杂关系至关重要。本文以开都-孔雀河流域为例,基于2001-2017年MOD13Q1数据,结合气温、降水和日照时数,探索流域内植被物候时空变化特征及其对海拔、气候要素变化的响应。结果表明:①流域植物生长季始期(SOS)主要集中在第90~150 d,生长季末期(EOS)主要集中在第270~315 d,生长季长度(DOS)主要集中在120~220 d。随海拔升高,整体上植物SOS呈推迟趋势、EOS呈提前趋势、DOS呈缩短趋势。②近17 a研究区植物SOS、EOS均主要呈提前趋势,提前像元面积分别占研究区植被总面积的60. 81%和61. 83%,DOS主要呈缩短趋势,占比为52. 11%。③4月气温对植物SOS(负相关)提前影响较大;对植物EOS提前变化影响较大的因素是6月降水(负相关)和11月气温(正相关);6月降水对植物DOS(负相关)缩短变化影响最大。总体上植被生长季始期主要受气温因素的影响,植被生长季末期和生长季长度主要受降水的影响。