西北干旱区及高原上卫星遥感非均匀地表区域能量通量研究

介绍了目前利用LandsatTM和NOAA/AVHRR遥感资料进行非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量研究的进展和存在的难点问题,并提出了解决问题的可能途径。

基于可持续发展度的额济纳绿洲生态资源环境定量研究

黑河下游额济纳绿洲作为干旱区绿洲的典型代表,无论在我国还是世界上都具有极其重要的科学研究价值。本文应用层次分析法从可持续发展水平、能力和协调度3个方面对绿洲可持续发展度进行定量评价,结果指出2005年绿洲可持续发展水平较高,能力较低,协调度中等,可持续发展度仍处在弱可持续发展范围内,但非常接近基本可持续发展范围。

中国潜在植被空间分布格局

潜在植被作为一种与所处立地达到平衡的演替终态,反映的是无人类干扰情况下,立地所能发育形成的最稳定成熟的一种顶极植被类型,是一个地区现状植被的发展趋势。潜在植被的研究能够真实反映气候条件对植被形态变化的影响,是植被-环境分类与关系研究的起点,也是全球变化与陆地生态系统研究的关键。以综合顺序分类法为基本理论基础,在GIS研究方法支持下,利用我国2348个气象台站1961～1990年30a的气候资料,对我国潜在植被类型进行了划分,得出以下结论:(1)分布在我国的潜在植被类型有41类,表现出了我国潜在植被的多样性特征;从面积相对比例来看,我国潜在植被在分布面积上很不均匀,面积最大的寒冷潮湿多雨冻原、高山草甸类分布面积达到1526188km2,面积最小的炎热微干稀树草原类分布面积仅为13km2。(2)海拔0～6800m之间,是我国潜在植被主要分布的海拔界限,并且此海拔段植被多样性随海拔变化呈现出一定的规律性,即随海拔增加植被多样性显著下降。(3)我国潜在植被的空间分布很好的体现了三向地带性规律,而决定这种分布的主要原因是太阳辐射的纬度性变化、距离海洋的远近引起水分条件变化以及由海拔高度引起的从基带向上热量和干湿变化。(4)我国潜在植被空间格局在重心分布上,主要表现为空间聚集(P1、P2、P3、P4、P5、P6)和空间线型邻接(L1、L2、L3)两个主要特征。

基于遥感与GIS的朋曲流域冰川及冰湖变化研究

由于全球变暖,冰川正逐年退缩,随之引发的冰湖溃决洪水已不容忽视,但静态和孤立地研究冰湖已不能满足人们对冰湖信息的需求,本文基于20世纪70年代的地形图数据和2000年以来的ASTER遥感影像数据,使用GIS手段矢量化朋曲流域20世纪70年代和近期的冰川及冰湖的空间分布,并进行编目。对于获得的空间数据分析结果表明,在过去30年里该区冰川面积减少近9％,冰湖面积则增加了13％,在此基础上比较二者的联系和变化,识别出了24个可能发生溃决的冰湖,这为朋曲流域建立一套冰湖溃决预警系统提供依据;同时,对于研究其他类似地区的冰湖溃决现象也具有指导意义。

近2000年都兰树轮10年尺度的气候变化及其与中国其它地区温度代用资料的比较

据高分辨率的青海都兰树轮年表 ,将过去 2 0 0 0年的气候变化划分为 2 30’S以前的高温期 ,2 40’S～ 80 0’S冷暖波动强烈的低温期 ,810’S～ 10 70’S显著高温期 ,即中世纪暖期 ,10 80’S～ 1880’S的低温期 ,其中包括 142 0’S～1870’S的小冰期 ,以及 1890’S后的升温期。统计发现 11次极端高温或低温事件 ,以及几次大的突变事件全部出现于中世纪之前 ,指示 15 0’S～ 110 0’S期间气候运行的高度不稳定性。和中国东部、古里雅冰芯和青藏高原南部温度代用资料比较后发现 ,公元初至 3世纪前期的东汉暖期 ,3世纪后期至 7世纪初的魏晋南北朝冷期 (期间约380’S～ 46 0’S暖 ) ,中世纪暖期以及小冰期等几次重大的气候事件在中国东部、都兰和青藏高原南部序列中均存在。古里雅冰芯仅记录了前两次重要事件 ,中世纪暖期以及小冰期在该序列中表现微弱。 2 0世纪的升温在古里雅冰芯最显著 ,都兰、中国东部次之 ,而高原南部似乎不明显。

X波段双线偏振雷达不同衰减订正方法对比及其对降水估测影响研究

文中分析了X波段双线偏振雷达衰减订正各种方法的特点,考虑到差传播相移率(KDP)作为衰减订正的一种有效途径,以及由于KDP值较小,数据质量不稳定,往往导致订正误差较大,因此提出了同时利用水平反射率因子ZH与KDP进行衰减订正的ZH-KDP综合法。基于同样的考虑,在随后利用ZH、KDP进行降水估测时,提出了ZH-KDP-R综合估测方法。利用中国科学院寒区旱区环境与工程研究所和成都锦江电子系统工程有限公司,在研制3.2cm波长同时收发式多普勒偏振天气雷达过程中,2005年8月在平凉外场试验取得的一批观测资料,对提出的衰减订正综合法及降水估测综合法的效果进行了分析检验,结果表明,ZH-KDP综合法对ZH、ZDR有稳定的订正效果,并且订正速度快,能够达到实时运行的要求。2005年8月11日15:08:03—22:05:46,间隔5—12min不等,雷达开机取得了连续的观测资料,通过对这次降水过程的对比分析表明,ZH-KDP-R综合估测法比单因子KDP-R法、Z-R关系法,适用估测的降水强度变化范围广,与自动雨量记的观测结果较为吻合。Z-R关系法中,利用订正后的ZH值,比利用订正前的ZH值,降水估测值与雨量记实测值的误差明显减小,说明衰减订正后的雷达数据质量有明显的改善。

深部高承压水地层裂隙岩体冻结温度场实测研究

通过深部高承压水地层冻结法凿井现场实测,获得矿井裂隙岩体各个层位测温孔的温度和盐水去回路干管温度变化规律.结果表明:测温孔实测温度在冻结初期呈线性下降规律;当温度继续降低到岩石的结冰温度以后,降温速率逐步增加;当冻结帷幕达到设计温度时,实测温度变化趋于平缓;外圈管外侧测温孔降温速率最慢,两圈管之间位置的测温孔降温速率最快;位于不同位置不同层位的测温孔降温速率不一致,其中位于92 m深度的卵石层(C1~#测温孔)降温速率为0.54℃·d^(-1),位于209 m深度的砂质泥岩(C3~#测温孔)降温速率为0.9℃·d^(-1);根据实测温度可以预测地层形成冻结帷幕的交圈时间、厚度、平均温度等冻结设计参数.深部裂隙岩体冻结温度实测资料对指导冻结帷幕设计与施工具有重要实践意义.

额济纳绿洲土壤入渗特征与土壤状况的关系研究

土壤水分入渗是自然界水循环中的重要部分,土壤水分入渗与土壤状况有很大的关系,应用Guelph渗透仪测定了黑河下游额济纳绿洲的土壤饱和导水率,并分析比较不同植被覆盖类型下测得的试验结果.结果表明:额济纳绿洲的几种典型土地利用方式下的土壤饱和导水率,其大小关系为:西戈壁>七道桥保护区沙枣林>二道桥胡杨林>林工站棉花地>二道桥柽柳林>梭梭苗圃地;通过因子的KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验,影响土壤入渗的因子被归类为三个主成分,分别为土壤疏松程度因子、土壤水分因子、容重和阴阳离子总量因子,它们的主成分的累计贡献率为80.427%,其中粘粒质量分数因子对于土壤入渗的影响最大,土壤中阴阳离子总量因子和容重因子影响最小.

冻结粉质粘土中锥形桩弹性阶段挤扩效应的研究

20世纪 70年代 ,在原苏联的乌克兰地区 ,用锥形桩作基础建造了大量的多层或高层住宅 ,取得了显著的经济效益 .我国的科技人员于 2 0世纪 80年代初期也开始了这方面的研究 ,并于河北省的保定地区进行了试点工作 .但在冻土中采用锥形桩作基础 ,迄今为止还未有报道 .通过对冻结条件下粉质粘土中锥形桩在竖向荷载作用下弹性阶段挤扩效应的分析 ,根据厚壁圆筒受均匀内压时的弹性理论解答 ,计算出了冻结条件下粉质粘土中锥形桩侧表面在弹性阶段末期的挤扩应力值 ,并根据锥形桩模型在竖向快速加荷条件下的试验资料 ,验证了公式的正确性 ,结果令人满意 .

结缕草种子打破休眠的研究

针对结缕草萌发困难限制该草种广泛利用的问题 ,研究了磨擦处理、不同浓度的硫酸、强碱以及双氧水、激素处理两种结缕草——兰引 号结缕草和青岛结缕草。结果表明供试种子经磨擦处理、一定浓度的硫酸、强碱、双氧水浸种都能提高种子发芽率和幼苗的生活力 ,特别是采用 7%～ 10 %的 Na OH和 KOH溶液浸种 15 min,或处理之后再加入 0 .0 4g/ L～0 .16 g/ L的赤霉素或 1.0 g/ L乙烯利浸种 2 4h的综合处理 ,可使两种结缕草种子的发芽率接近他们潜在的发芽能力 ,并且使发芽天数缩短 5～ 6天。

黑河下游典型植被下垫面与大气间能量传输模拟研究

在分析过去地-气间相互作用的物理过程、研究进展基础上,探讨了土壤、植被、大气系统中水分与能量的传输过程在模型中不同的计算方法。同时对不同计算方法进行对比,确定了分析土壤、植被、大气系统中水分和能量传输方法的优缺点。利用黑河下游额济纳地区绿洲试验区2003年9月的大气资料作为陆面模式的强迫场,研究陆面过程模式(LSM)在极端干旱地区的模拟能力。模拟结果表明,在观测资料的强迫下,LSM能够较好地模拟出地表特征量的变化趋势。根据实际情况,定义额济纳地区绿洲的植被覆盖率为0.7,叶冠高度为1.5 m,位移高度为0.64 h,Karman常数取0.4。通过对比试验发现,采用LSM模型模拟的空气温度和地面蒸发比实际蒸发少,但地表潜热通量、辐射和土壤热通量的模拟结果与实测值的比较吻合。如果地表和植被的参数选择较好,采用LSM模型模拟本地区的陆面过程将有较好的结果。

青海河湟地区水资源综合开发与区域经济发展研究

本文分析了河湟地区水资源特征、开发利用现状及存在的问题,在此基础上,论述了河湟地区水资源开发利用与区域经济发展模式。研究表明:加快开发黄河水能资源,建立以水能资源开采业为主导的产业群发展;浅山地区因地制宜推广雨水集流利用工程,走出“水窑+科技+节水产业+生态”的发展模式;“引大济湟”工程有助于提高水资源可利用量,推进湟水流域全面发展。

Internet下的数字化农业专家系统研究

阐述了在信息化和数字化背景下,国内外数字化农业发展状况和取得的成效。并且结合我国国情,剖析了如何将3S技术、计算机技术、通讯、网络技术与农业专家系统相结合,形成一种基于B/S架构五层体系结构的新型数字化农业专家系统。该系统比起传统的农业专家系统,具有强大的空间信息查询、分析和可视化能力,能够实时、实地地对农作物的生长、灌溉以及田间管理等操作进行询问和决策支持等特点。同时分析了该系统的总体设计思路、实施方案以及各个模块功能的实现。在国家863项目的支持下,分别在甘肃省定西地区和武威地区建立数字化农业专家网络系统,对该地区进行日光温室无公害生产者进行了培训。对该地区无公害生产起到积极作用,受到用户好评。

兰州市南北两山地表植被对气象场影响的模拟研究

本文利用美国NCAR流体非静力平衡中尺度数值模式MM5V3版 ,数值模拟研究大范围改变兰州市周围山体的地表植被状况 ,区域大气的温湿场的变化。模拟结果表明 ,绿化后 ,大气稳定度总体趋势是减小 ,尤其夜间减小幅度很大。因此 ,绿化后 ,随着大气稳定度的变小 ,冬季逆温 ,尤其是夜间逆温的情况会有所减弱。绿化后 ,夜间地表温度增大 ,从而削弱了皋兰山体夜间下滑冷空气的强度 ,山谷城市冷湖效应造成的逆温强度也应有所减弱 ;绿化后 ,白天午后山峰的感热减小 ,地表温度降低 ,山峰加热效应减弱 ,从而也减弱了由于山峰加热效应造成的逆温。另外 ,绿化后 ,近地面及对流层下部相对湿度的增加比较明显 ,以及随着相对湿度地增大 ,大气中污染物湿沉降过程的可能性也有增大的可能。

玛纳斯河流域冰川变化及水资源研究进展

玛纳斯河流域地处西北内陆干旱区,由于水资源制约社会经济发展和生态环境建设,近年来也取得了很多高水平的研究成果。按流域上游产流区和中下游消耗区对以往研究进行总结,以期对流域冰川变化及水资源方面有更清晰的认知,主要从冰雪覆盖变化、河川径流变化特征及其对气候变化的响应、径流变化的模拟预测、地下水、同位素、水资源的开发利用等方面综合概述了研究区水资源的研究进展。近半个世纪以来,玛河流域上游区开展了一些冰川野外考察工作,对流域冰川的形成、作用有了初步的认识,但缺少冰川变化方面的实测数据。在全球变暖的影响下,研究区冰川面积出现了不同程度的缩减,并导致冰川生态系统服务功能价值下降;近60年来研究区气温和降水都呈递增趋势,流域年径流变化受水文年降水量、夏季温度、永久性冰川雪地面积变化等综合影响,其中径流量波动上升与气温和降水呈正相关,流域主要依赖冰雪消融和地下水补给;流域水资源承载力呈现良性发展的态势,能够维持生态系统的正常功能。但研究区由于资源性缺水和生产生活用水不断加剧,水资源日益成为区域经济社会发展的制约因素,众多学者从不同层面提出了水资源开发利用和管理方面的对策和建议。但目前的研究中仍存在一些问题和不足,重点可以在流域冰川水资源的系统研究、建立冰川变化的定位观测体系和开展详细的流域冰川模拟预测研究,要在中下游区加强社会经济用水和生态用水的科学调配等方面展开进一步研究。

卸载过程中型煤损伤特性研究

基于固定轴向位移卸载围压的卸载力学路径,利用CT扫描试验对塑性较强的型煤进行了卸载过程损伤特性研究,得到了各扫描层CT值、CT损伤及CT图像。结果表明:由于煤样的非均质性及制样误差,同一应力状态下,不同扫描层及相同扫描层距离扫描层中心不同区域CT值存在一定的差异;卸载过程中CT值逐渐减小,随着损伤的逐渐累积,发展到一定阶段时,CT值出现大幅度减小,宏观裂纹出现;卸载初期的CT损伤变化不明显,出现宏观裂纹时,CT损伤大幅度增加;卸载过程中,型煤内部低密度端会出现环状松弛,高密度端出现普通裂纹,同时煤样宏观裂纹首先出现在低密度段且在轴向上呈倒锥形分布,进而向密度相对高的区域发育。试验结果对于理解型煤的渗透特性及工作面瓦斯涌出有很好的指导作用。

黑河流域地下水研究进展综述

本文在分析和总结前人研究成果的基础上,综述了地下水研究的主要技术手段与方法,详细介绍了黑河流域地下水研究的主要内容与现状,包括地下水特征及成因分析、地下水资源变化储量、地下水与地表水之间的转化关系、地下水变化对生态环境的影响、地下水模拟方面的研究进展。最后,概述了此方面研究存在的主要问题,并展望了今后的研究方向。

基于MODIS数据的干旱区土壤水分反演

为了更好地研究内蒙古额济纳盆地的土壤水分时空分布及动态变化,基于MODIS数据,利用热惯量模型,计算了表观热惯量,并与实测数据进行回归分析建模,反演了内蒙古额济纳盆地的土壤水分。结果表明,利用MODIS数据产品,反演参量获取简单,可降低反演土壤含水量的复杂性,有利于大、中尺度的实际应用;砂土对应的表观热惯量均值较大,粘土次之,壤土最小;相比粘土,壤土和砂土的表观热惯量值比较大且分散;绿洲区表观热惯量值比戈壁和沙漠区大;热惯量模型在20 cm左右深度土壤水分反演效果最好,可有效反演干旱区土壤水分。

基于能值分析的青海省生态经济系统研究

在青海省能值指标体系构建及赋值的基础上,通过对近20年青海省生态经济系统各能值指标的分析研究表明:青海环境负荷率低、废弃物占总能值使用量的比也较低,人口承载力目前略高于下限,远远低于上限,说明近20年青海省经济发展引起的环境污染相对较低,人口压力相对较小,人类活动引起的生态环境演变处在可以接受的范围内。青海省净能值产出率、能值投入率、能值使用强度、能值/货币比率等指标的变化趋势表明:青海省工业化和信息化水平低,经济开发强度和发展水平低,且系统运行主要依赖本地资源,是一个资源输出型的省份;很高的可持续发展指数表明青海省经济不发达,开发程度很低,但同时也说明青海省是一个有较大开发潜力的地区。

黑河流域地下水监控研究

在黑河流域 ,随着经济增长 ,人民生活水平的提高和社会结构的改变 ,对水的数量要求越来越多 ,对水的质量要求越来越高。但水量相对来说不但没有增加 ,反而有所下降。这就要求如何把有限的水更有效、更科学的运用让其发挥最大的效益。另外 ,由于地下水在流域水循环中占居举足轻重的地位——人们利用的地表水几乎都要经过地下水的转变〔2〕,故对该流域地下水的数量和质量的了解必不可少。本文在阐明黑河流域地下水监控的必要性的基础上 ,用系统的观点 ,从整体着眼提出黑河流域地下水的监控办法。