基于RS和GIS的玛曲高原土地沙漠化时空演变研究

基于RS和GIS空间分析技术,以玛曲高原多期Landsat遥感数据为主要信息源,监测分析了1977—2014年玛曲高原沙漠化土地的时空演变规律。结果表明:近40年来玛曲高原的土地沙漠化经历了迅速发展—缓慢发展—急速逆转—缓慢逆转—快速逆转的变化过程。1977—1995年玛曲高原沙漠化处于快速扩张阶段,年均扩张速率为3.01%;1995—2014年沙漠化扩张趋势出现逆转,年均逆转速率为4.14%。沙漠化土地的发展和逆转区域主要分布在东北部欧拉秀玛乡和尼玛乡黄河沿岸、东南部采日玛乡和曼日玛乡沼泽区、西南部齐哈玛乡和中部阿万仓乡黄河支流两岸。玛曲高原沙漠化土地的发展和逆转过程并非逐级递增或递减,而是在15—20年内交替出现,不同等级沙漠化土地之间的转移也存在明显的跃变。从整体来看,玛曲高原土地沙漠化呈现逆转趋势,区域生态环境得到明显改善。

1964-2014年玛曲高原土地沙漠化驱动力定量分析

[目的]对玛曲高原土地沙漠化的驱动因子进行定量分析,为黄河上游地区沙化草地恢复及生态环境治理提供科学依据和理论基础。[方法]以多期玛曲高原遥感数据和近50a气象及社会经济资料为数据源,采用主成分分析等方法开展研究。[结果]1964—2014年,玛曲高原沙漠化土地的扩张是综合贡献率高达57.18%的自然因素和人为因素共同作用的结果。在不同时段,玛曲高原沙漠化土地扩张的驱动因素不同;1964—1980年,沙漠化土地的扩张以自然因素为基础,人为因素为主导,它们的贡献率分别为33.95%和47.66%;1981—1997年,玛曲高原沙漠化程度的加剧是受自然因素和人为因素共同作用,综合贡献率为42.75%;1998—2014年,玛曲高原沙漠化土地的逆转以人为因素为主导,其贡献率为44.97%。[结论]玛曲高原沙漠化土地的演化是在高寒脆弱不稳定的大自然背景下,人为因素尤其是人口数量和牲畜数量辗转变化的产物。人为因素在短期内对区域沙漠化的影响更为显著,甚至决定着沙漠化的演变方向。

东昆仑活动断裂带玛曲段活动特征及其东延

东昆仑活动断裂是青藏高原东北缘一条重要的NWW向边界断裂。通过野外观测和遥感解译,发现东昆仑活动断裂带玛曲段主要由玛曲、迭部-武都和迭山-舟曲3条左阶斜列的活动断裂组成。该断裂带晚第四纪的活动性非常强烈,晚更新世晚期以来的平均左旋走滑运动速率达(10.15±0.34)mm/a,与该断裂带在西大滩、东大滩、花石峡和玛沁等地的运动速率基本相同,说明东昆仑活动断裂带延伸到玛曲段并没有逐渐消亡,而是继续向东延伸,最终与秦岭南缘活动断裂相接。

东昆仑断裂带东段玛曲断裂新活动特征及全新世滑动速率研究

东昆仑活动断裂是青藏高原东北部一条重要的NWW向边界断裂。玛曲断裂位于东昆仑断裂带的最东段。根据野外考察结果认为玛曲断裂全新世以来活动强烈，主要表现为左旋走滑运动，并伴有正倾滑运动性质。断错地貌特征明显，断裂过玛曲县城以后，沿黑河南岸穿过若尔盖草地向东，直至岷山北端求吉附近。通过两处断错地貌的全站仪器实测和测年资料讨论了玛曲断裂新活动特征和全新世滑动速率，玛曲断裂全新世早期以来的平均水平滑动速率为6．29～5．71mm／a，全新世晚期以来的平均水平滑动速率为4．19～4．03mm／a。

玛曲高原区潜水水化学和氢氧同位素特征

玛曲高原区地下水是黄河的重要补给水源,然而其水化学特征及形成机理认识还十分有限。通过采集玛曲潜水、河水和黄河河道沉积物,系统研究了玛曲高原区地下水水化学、同位素特征以及水文地球化学过程。结果表明:河水和潜水的溶解性总固体含量低,分别为72~195 mg/L和207~459 mg/L,水化学成分以Ca2+和HCO3-为主,水样中砷浓度为0.46~17.7μg/L。氢氧同位素结果表明,地下水和河水补给来源为当地大气降水,河水相对潜水富集δ18O和δD。河水水化学组成主要受蒸发浓缩作用的影响,而潜水主要受碳酸盐岩溶解作用的影响。潜水水样SI白云石小于0的占68%,表明潜水中白云石处于不饱和状态。某些潜水砷含量超标的原因可能是沉积物铁锰氧化物矿物的还原性溶解,而砷的来源可能是玛曲河道和浅层松散沉积物中吸附态砷。研究成果有助于揭示黄河上游玛曲段地下水的来源及地下水化学成分的形成机理。

甘南牧区草地承包前后公共服务供给变化

公共服务供给作为政府的主要职能之一,是实现社会发展和提高民众福利水平的重要保障。通常,生产方式的改变会影响公共服务的供给。20世纪90年代,甘南牧区开始推行草地到户责任制度。在这一制度背景下,该区原有的公共服务体系随之发生变化。同时,传统的牧业生存方式(集体游牧)被单户放牧和联户放牧取而代之。为了解草地承包前以及承包后单户和联户之间公共服务的差异,2016年,采用入户问卷调查和访谈方法,对该区(玛曲县和碌曲县)教育、医疗、防灾、饮水、通信设施、用电设施、道路设施和集体活动等公共服务进行了对比研究。结果显示,该区草地承包后,教育、医疗、防灾、交通和通讯等服务水平较之前有了明显的提高,但牧道、饮水和集体活动等服务水平有所下降;与联户相比,草地承包后,单户的饮水、牲畜疫情防治和抵御冻灾及集体活动等问题较为突出。因此,在继续完善该区基础设施并提高公共服务水平的基础上,应对居住分散的单户的生产生活条件给予更多关注。

2018年7月6日玛曲局地暴雨天气过程分析

2018年7月6日玛曲局地暴雨天气过程,中高纬度为两槽一脊环流形势,亚洲中低纬度受副热带高压控制,副热带高压比较强,甘南恰好处于副热带高压内部,受西南气流的影响,584 dagpm线西伸到青藏高原西部地区,青藏高原东部有低涡生成,巴湖槽东移到90°E附近时,槽后冷空气分裂南下进入低涡与低涡相结合形成北槽南涡形势,且低涡一直维持在高原东部,使河西中部到高原中部出现暴雨天气。这种形势下,过程以阵性天气开始,以非阵性天气结束,过程雨强不强,但持续时间较长。本次暴雨过程作为汛期暴雨的特殊典型,应当引起预报员的注意。

常量元素氧化物含量及其比值揭示的中晚全新世以来玛曲高原的环境演变

对玛曲高原具有代表性的黄土-古土壤-风成砂剖面(OL剖面)常量元素氧化物含量及其比值的地球化学特征分析表明:(1)常量元素氧化物总含量为91.93%且SiO2(67.93%)】Al2O3(11.2%)】Fe2O3(3.97%)】CaO(3.76%)】K2O(2.16%)】Na2O(1.81%)】MgO(1.1%);(2)玛曲高原处于较弱的脱Ca、Na初级风化阶段,并伴有碳酸盐的淋失;(3)玛曲高原的气候经历了冷干-凉润-温湿-凉干的冷暖旋回。依据常量元素氧化物含量及其比值揭示的环境特征并结合14 C测年将玛曲高原中晚全新世以来的环境演变划分为4.6ka BP以前的风沙活动强烈期、4.6~4.3ka BP的风沙活动较弱期、4.3~0.3ka BP的固结成壤期和0.3ka BP至今的风沙活动增强期4个阶段。

中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程演变

在对玛曲高原东南部具有代表性的黄土-古土壤-风成砂沉积剖面进行常量、微量元素及地球化学风化参数分析的基础上,结合14 C测年结果,探讨了中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程。结果表明：（1）不同地化学元素在剖面中的化学活性表现出明显的差异性,常量元素Ca、Si、Na以强烈迁移淋失为主,Fe、Mg则表现为明显富集;元素活动性及迁移顺序为Ca〉Si〉Na〉Al〉K〉Fe〉Mg;常量元素的迁移特征表明玛曲高原处于脱Ca、Na的初期化学风化阶段;微量元素除Sr迁移淋失显著外,Cu、Mn、Zn均呈现出强富集特征。（2）根据典型地化学元素记录的冷干-凉润-凉干-温湿的气候变化过程,结合化学风化指标将玛曲高原中晚全新世以来的化学风化过程划分为3.8ka BP以前的风化较弱期、3.8~3.5ka BP风化较强期、3.5~1.6ka BP风化减弱期和1.6ka BP以来的风化增强期4个阶段。