1963—2012年新疆棉花需水量时空分布特征

研究基于新疆地区54个国家基本气象站1963—2012年的逐日气象资料,采用联合国粮食与农业组织FAO推荐的Penman-Monteith公式及作物系数法,计算了近50年来新疆棉花全育期和各生长阶段需水量。并利用线性趋势估计、MK检验、空间插值法对农作物全育期及各生长阶段需水量年际变化趋势和空间分布特征进行分析。结果表明:1)1963—2012年,新疆54个气象站棉花全育期平均需水量为759 mm,各站变化范围为555—1205 mm,差异明显。其空间分布整体呈现西北向东南递增、南疆大于北疆、东部大于西部的趋势。2)1963—2012年,在棉花的生长初期与发育期,全疆需水量空间分布总体由北向南增大并呈带状。在棉花的生长中期与生长末期,需水量空间分布表现为由西向东增大的格局。3)近50年棉花不同生长阶段需水量总体呈现下降趋势,并且除了生长中期下降趋势较显著外其他都不太明显。其中,生长中期下降速率最大为6.1 mm/10a,发育期及生长末期下降速率次之分别为2 mm/10a和1.3 mm/10a,生长初期下降速率最小,需水量以0.6 mm/10a的速率递减。4)新疆1963—2012年棉花全育期需水量总体呈下降趋势,递减速率平均约为5.3 mm/10a,并在1981年开始发生突变。5)全育期年需水量下降倾向率总体呈现与全育期平均需水量相同的空间分布特征,总体呈现北疆小于南疆、东部大于西部、由西北向东南递增的空间分布特征。

水贫困评价问题研究进展

总结了国内外关于水贫困评价研究的现状,指出了水贫困评价中存在的问题,并对今后水贫困研究进行了展望。水贫困的现有研究成果存在以下问题:(1)水贫困的概念不确定,从而使其形成的原理机制也不明确;(2)水贫困测度模型尚不完善;(3)对评价结果的分析只限于考察评价对象在各子系统的优劣势,对进一步基于地理信息系统分析评价对象水贫困与经济贫困等方面的耦合关系及空间分异研究较少。综合目前研究进展看,未来水贫困理论在研究尺度上将向区域(流域)、社区发展。研究干旱区和半干旱区水贫困与产业结构的影响机理,对缓解水贫困程度、提高水的利用能力、探求产业最优布局具有非常重大的理论和现实意义。

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地(州)主要农作物的生产水足迹情况。结果表明:新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8 650 m3·hm-2、4.82 m3·kg-1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93.31%,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2 049.31×107m3,其中蓝水足迹为1 651.65×107m3,绿水足迹为186.88×107m3,灰水足迹为210.78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。

近50年新疆小麦需水量时空特征及气候影响因素分析

基于新疆地区54个国家基本气象站1963—2012年的逐日气象资料,利用FAO Penman-Monteith公式和作物系数法,得到近50a来新疆小麦全育期和各生长阶段需水量,并利用线性趋势估计、MK检验、空间插值法分析了小麦全育期及各生长阶段需水量的年际变化趋势、空间分布特征及气象影响因素。结果表明:近50a新疆小麦全育期平均需水量空间分布总体呈现南疆大于北疆、东部大于西部、由西北向东南增大的格局,生长初期和发育期需水量空间分布表现为南多北少,而生长中期和生长末期则为东多西少。小麦全育期年需水量平均以7.8mm/10a的速率呈极显著的下降趋势,并于1978年开始发生突变。小麦全育期内风速降低、日照时数减少是导致小麦全育期需水量下降的主要原因。

基于SPEI的新疆干旱时空变化特征

基于新疆地区54个气象站1963—2012年的逐月气象资料,计算得到近50 a来新疆12个月时间尺度的标准化降雨蒸散指数（SPEI）序列,并利用线性趋势、经验模态分解（EMD）及经验正交函数（EOF）等方法,对新疆近50 a干旱时间和空间变化特征进行了分析。结果表明：新疆地区以1987年为界,由普遍干旱期转型为相对湿润期,但近10 a又出现显著的变干趋势,预示着新疆有可能会重新进入干旱期。新疆干旱变化存在2、6、24 a左右的主要振荡周期以及3～4 a的次振荡周期,其中6 a振荡周期最为突出。EOF展开的第一模态反应的是西风系统控制下,新疆全区干旱变化的平均状态。EOF展开的第二模态则反映出由于天山山脉阻隔及地形差异,导致的南北疆干旱呈现反相位变化的空间分布特征。新疆近50 a干旱时空变化整体上存在一致性,局域上又具有异质性。

基于Landsat8遥感影像和SEBS模型的呼图壁县蒸散量时空格局分析

利用Landsat8影像,采用SEBS模型,结合呼图壁县气象站观测的温度风速、日照时数等气象数据,对新疆昌吉回族自治州呼图壁县2013年4月22日、6月9日、8月28日10月15日的蒸散发量进行了估算。从时间上看,估算结果存在明显的季节变化规律:夏季最大,春季次之,秋季最小,以耕地为例四天蒸散发量分别为:1.938,3.136,2.641和1.314 mm·day^(–1)。从空间上看,县域蒸散发量整体变化趋势为:北部荒漠区<中部平原区<南部山区。四天当中最大值出现在南部山区6月9日达到了4.128mm·day^(–1)。对SEBS的估算结果与呼图壁县气象站的观测结果和利用彭曼公式计算的结果进行比较,表明SBES模型的结果是合理的,可以在实践中用来反映天山北坡典型县域蒸散量的时空变化特征。

基于Landsat 8与GEOEYE-1数据融合的天山北坡县域蒸散量计算——以呼图壁县为例

基于Landsat 8与GEOEYE-1遥感数据,使用多尺度遥感方法,以新疆呼图壁县为例,利用SEBS模型计算天山北坡县域蒸散量,服务小流域和县域为管理单元的最严格水资源管理。针对军塘湖河流域耕地、呼图壁河流域耕地和北部荒漠-绿洲过渡带,应用2m分辨率GEOEYE-1影像计算得NDVI和基于NDVI-TR法模拟的地表温度。将获得的地表温度和NDVI作为SEBS模型的重要参数计算地表蒸散量,采用自制小型蒸渗仪观测数据对估算结果进行评估。结果表明:在使用中分辨率影像Landsat 8估算地表蒸散量过程中加入GEOEYE-1反演的个别参数,大部分估算结果更加接近自制微型蒸渗仪测定值,估算绝对误差最大值出现在裸地,为28.5%,远低于使用Landsat 8影像的54.8%,说明高分影像的参与有助于提高模型估算效率。

基于ZigBee和GPRS积雪数据监测系统设计

利用ZigBee技术,将各个积雪监测设备及传感器进行组合构成自组测量网络,以通用分组无线服务(GPRS,General Packet Radio Service)方式与监测中心通讯,从而构建一个基于ZigBee和GPRS的积雪数据实时监测系统。该设计将新一代无线网络通信技术ZigBee与GPRS移动通信相结合,应用于积雪数据监测,与传统人工监测方法相比,具有非常重大的意义和应用前景。