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当期目录

    2011年, 第66卷, 第5期 刊出日期:2011-05-20 上一期    下一期
    气候变化
    中国地表潜在蒸散发敏感性的时空变化特征分析
    刘昌明, 张丹
    2011, 66 (5):  579-588.  doi: 10.11821/xb201105001
    摘要 ( 1018 )   PDF(1091KB) ( 1171 )  
    潜在蒸散发是农田灌溉管理、作物需水量估算、稀缺资料地区水量平衡等研究中的重要参量,分析其对气象因子的敏感性有助于农业水资源优化配置和气候变化对水资源的影响研究。根据中国1960-2007 年的653 个气象台站的常规气象观测资料,采用优化太阳辐射计算的Penman-Monteith 潜在蒸散发计算方法,分析了中国10 大流域片区的潜在蒸散发对最高气温、最低气温、风速、太阳辐射、水汽压的敏感性及其区域分异。研究结果表明:(1) 采用优化后的Penman-Monteith 公式,计算的潜在蒸散发与蒸发皿蒸发量的复相关系数从0.61 提高到了0.75;计算得出的潜在蒸散发在8 个流域片区呈下降趋势,从流域尺度上揭示了“蒸发悖论”在中国的普遍存在。(2) 空间上,海河流域片区、黄河流域片区、淮河流域片区、长江流域片区、珠江流域片区、东南诸河的潜在蒸散发对最高气温最为敏感,松花江流域片区、辽河流域片区和西北诸河对水汽压最为敏感,西南诸河则对太阳辐射最为敏感。全国范围内,潜在蒸散发对气象因子的敏感性为:水汽压>最高气温>太阳辐射>风速>最低气温;且各敏感系数与海拔有一定的线性相关性。(3) 时间尺度上,潜在蒸散发对最高气温和太阳辐射最为敏感的月份是7 月,而对最低气温、风速和水汽压最为敏感的月份是1 月。1960-2007 年之间,潜在蒸散发对最高气温的敏感性呈下降趋势,而对最低气温、风速、太阳辐射和水汽压的敏感性呈上升趋势。
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    华北平原蒸散和GPP格局及其对气候波动的响应
    莫兴国, 刘苏峡, 林忠辉, 邱建秀
    2011, 66 (5):  589-598.  doi: 10.11821/xb201105002
    摘要 ( 767 )   PDF(1222KB) ( 1049 )  
    华北平原水资源不足影响农业和经济的可持续发展,威胁国家的粮食安全。有效地预测区域的蒸散量和用水效率是合理配置农业和生态用水的前提。本文发展了一个基于遥感植被指数的蒸散和植被生产力模型,利用MODIS遥感信息模拟了华北平原2000-2009 年的蒸散和第一性生产力(GPP)。结果表明,年和生长季累积蒸散和GPP的分布具有纬度地带性,冬小麦季则更为明显。水分盈亏分析表明,降水显著低于蒸散的地区主要分布在黄河流域以北,南部地区降水有盈余。年尺度上,黄河以北地区水分亏缺0~300 mm;在小麦生长发育期,几乎全区水分亏缺0~400 mm;在玉米生长发育期,黄河以北地区水分亏缺0~100 mm。此外,蒸散和GPP的年际变化明显,既受气候波动的影响,也受植被的动态响应调节。
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    基于CI指数的江苏省近50 年干旱的时空分布规律
    包云轩, 孟翠丽, 申双和, 邱新法, 高苹, 刘聪
    2011, 66 (5):  599-608.  doi: 10.11821/xb201105003
    摘要 ( 781 )   PDF(1093KB) ( 775 )  
    根据江苏省54 个气象台站1960-2009 年实测气象资料,利用气象干旱复合指数(compositeindex, CI) 对江苏省近50 年的干旱特征进行了时空分析。通过计算各站历年逐日的CI 指数值,统计近50 年各站点出现的干旱过程,分析江苏省各地区干旱发生的频率、范围和强度,揭示了江苏省干旱发生的时空分布规律。研究结果表明:(1) 江苏省全年和各季干旱发生频率都是北高南低,四季中,冬旱发生频率最高,夏旱发生频率最低,秋旱南北差异不显著。(2) 冬季江苏省干旱大范围发生的年份最多,夏季最少;近50 年来,全年和四季干旱覆盖范围的线性变化趋势不明显。(3) 这50 年中,江苏省逐年干旱持续日数和干旱强度虽然存在着明显的年际波动,但线性变化趋势不明显。(4) 江苏省各等级干旱日数总体上呈现冬季多夏季少、北部多南部少的规律。
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    近50年来长江与鄱阳湖水文相互作用的变化
    郭华, HU Qi, 张奇
    2011, 66 (5):  609-618.  doi: 10.11821/xb201105004
    摘要 ( 784 )   PDF(616KB) ( 788 )  
    通过分析1957-2008 年长江与鄱阳湖相互作用的基本特征及其与长江中游、鄱阳湖流域的径流量和气候变化的关系,并用2004-2006 年三峡水库蓄水、放水量的数据,定量地计算和比较了三峡水库运行和区域气候变化对长江与鄱阳湖相互作用的影响程度,得出如下主要结论:1)从年际、年代际尺度上来看,鄱阳湖流域的气候变化和五河入湖流量是鄱阳湖水位和水量变化的主要因素,同时也在很大程度上决定了长江与鄱阳湖相互作用关系及其强弱变化。2) 长江与鄱阳湖的相互作用强度是此消彼长的关系。从季节来看,鄱阳湖对长江的较强作用主要在4-6月,而长江对鄱阳湖的较强作用主要发生在7-9 月。3) 三峡水库运行并没有改变长江与鄱阳湖作用的基本特征,在多数季节三峡水库的影响不足以解释长江径流量变化的10%,但是水库在不同季节的蓄水或放水在一定程度上影响了江湖作用的季节变化和鄱阳湖流域的旱涝机率。4-6月的放水加强了长江作用,由于此时正值鄱阳湖流域的雨季,增强的长江作用在湿润气候的环境下可能增加初夏鄱阳湖流域发生洪涝的概率;7-9 月的少量蓄水则减弱长江对鄱阳湖的作用,降低了湖区洪涝的概率;而10 月份三峡水库的大量蓄水可能增加鄱阳湖流域的旱季干旱发生率。
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    四川省近50年降水的变化特征及影响
    周长艳, 岑思弦, 李跃清, 彭国照, 杨淑群, 彭骏
    2011, 66 (5):  619-630.  doi: 10.11821/xb201105005
    摘要 ( 686 )   PDF(1025KB) ( 1365 )  
    利用1961-2008 年四川省133 个气象站逐日降水资料,研究分析了四川省近50 年大气降水的变化特征及影响。研究发现:四川省年均暴雨日数从西到东呈现“增—减—增”的总体变化趋势:甘孜州、凉山州南部、攀枝花等地区年均暴雨日数主要呈弱增加趋势,四川盆地西部、中部呈明显减少趋势,盆地东北部地区则呈较强增加趋势;除了盆地中部、南部部分地区外,四川省其余地区的暴雨强度主要呈增强趋势,其中盆地东北部加强趋势明显。四川盆地西部、中部地区各量级雨日均主要呈减少趋势,无雨日明显增加,年降水减少明显;盆地东北部地区年均暴雨、大雨日数及强度都呈明显增加、增强趋势,此区域年降水量的增加主要是由于大雨、暴雨量的增加导致。近50 年来四川省大气降水的变化形势给不同的区域带来了不同影响:四川盆地西部和中部地区大气降水明显减少,影响到地表径流以及地下水位,导致水资源紧张;川西高原北部阿坝州降水也明显减少,在一定程度上促进了生态环境恶化;而盆地东北部、甘孜州、攀枝花和凉山州等地区暴雨日数和强度的增多、增强导致部分地区洪涝、地质灾害频发。
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    生态评价
    三峡库区重庆段生态与环境敏感性综合评价
    刘春霞, 李月臣, 杨华, 闵婕, 王才军, 张虹
    2011, 66 (5):  631-642.  doi: 10.11821/xb201105006
    摘要 ( 763 )   PDF(792KB) ( 871 )  
    在RS与GIS 技术的支持下,选择研究区比较突出的土壤侵蚀、石漠化、生境和酸雨4 个生态环境要素建立敏感性评价模型与方法,对三峡库区重庆段生态环境敏感性进行综合研究,定量揭示了研究区生态环境敏感性程度及其空间分布规律。研究结果表明:(1) 土壤侵蚀以高度敏感、中度敏感和极敏感为主;东北部是土壤侵蚀最为敏感的区域;土壤侵蚀现状与土壤侵蚀敏感性具有很好的对应关系。(2) 石漠化总体以不敏感为主,其次是高度敏感和中度敏感;高度以上敏感区主要分布东北部地区,中度以上石漠化与石漠化高度和极敏感区具有很好的对应关系。(3) 生境敏感性类型以不敏感为主,其次为高度敏感地区;东北部和南部生境敏感性高,而中西部地区生境敏感性低。(4) 酸雨高度敏感面积和比例最大,其次是中度敏感和轻度敏感区;极敏感区呈块状零星散布、高度敏感区和中度敏感区集中片状分布、轻度敏感和不敏感区沿江河带状分布,部分呈团块状散布。(5) 生态环境敏感性类型以高度敏感为主,其次为中度敏感区和不敏感区;东北部和南部生态环境敏感性高,中西部地区生态环境敏感性低。
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    基于EPIC模型的黄淮海夏玉米旱灾风险评价
    贾慧聪, 王静爱, 潘东华, 曹春香
    2011, 66 (5):  643-652.  doi: 10.11821/xb201105007
    摘要 ( 747 )   PDF(903KB) ( 826 )  
    玉米是中国最主要的粮食作物之一,因其较高的需水量,受气候影响,极易遭受旱灾。因此,以黄淮海夏播玉米区为例,从风险的角度进行玉米旱灾评价,对于农业旱灾预警和保障国家粮食安全具有重要的现实和指导意义。在全面收集研究区气象、土壤、土地利用、农气观测等资料的基础上,基于农业旱灾风险评价的概念框架“致灾因子危险性H评价(Hazard)—承灾体脆弱性曲线Vc 评价(Vulnerability Curve)—作物减产风险性R评价(Risk)”,引入基于物理过程的作物模型EPIC (Erosion Productivity Impact Calulator),采用作物模型模拟和数字制图等技术,分别从全生育期和分生育期角度,对黄淮海夏播玉米区玉米旱灾风险的时空分布进行了定量评价。结果表明:在2、5、10 和20 年一遇致灾水平下,黄淮海夏播玉米区玉米旱灾减产风险总体呈现出从西北向东南方向递减的趋势,这主要由气候环境和下垫面的地形地貌条件所决定。20 年一遇水平时,产量损失风险的高值区(R ≥ 0.5) 集中分布在冀北高原山地和山东省中南部地区,占黄淮海夏播玉米区玉米总面积的7.63%。黄淮海夏播玉米区成灾风险较高的生育期:拔节期—抽雄期、抽雄期—乳熟期、乳熟期—成熟期应加强防范。研究可为高风险区和高风险时段的玉米旱灾风险防范提供理论依据和科技支撑。
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    基于时间序列植被特征的内蒙古荒漠化评价
    殷贺, 李正国, 王仰麟, 蔡福
    2011, 66 (5):  653-661.  doi: 10.11821/xb201105008
    摘要 ( 660 )   PDF(826KB) ( 869 )  
    荒漠化是中国北方干旱、半干旱地区面临的主要生态环境问题。从植被特征着手,关注其年际动态变化特征,已经成为国内外荒漠化评价的发展趋势。选取遥感反演的高时间分辨率的植被降水利用率作为评价指标,利用时间序列分析方法,评价了内蒙古自治区1999-2009 年的荒漠化发展态势,并对荒漠化逆转问题进行了初步讨论。结果表明:内蒙古自治区11 年来生态环境总体趋于改善,荒漠化发展态势并不明显。其中,鄂尔多斯高原的东部至大青山南麓、大兴安岭及燕山北部余脉是内蒙古自治区生态环境改善最为明显的地区,反映出该区的植被保护政策发挥了积极的作用;荒漠化土地空间分异特征表明,降水因子和植被恢复有着密切的联系,300mm以上降水量的地区,其植被恢复能力要明显大于降水稀少的地区;干旱、极干旱地区的荒漠界限极不稳定,对荒漠化是否逆转的判断必须在特定的时间尺度,结合当年的气候条件进行综合分析。
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    自然地理
    巴丹吉林沙漠湖泊及地下水化学特征
    邵天杰, 赵景波, 董治宝
    2011, 66 (5):  662-672.  doi: 10.11821/xb201105009
    摘要 ( 1002 )   PDF(948KB) ( 799 )  
    通过对巴丹吉林沙漠丘间湖泊和古日乃、雅布赖、阿拉善右旗等地及其周围浅层地下水离子化学成分分析,探讨了沙漠地区湖水与地下水化学成分特点、水化学类型、空间变化和湖水补给来源。结果显示,巴丹吉林沙漠湖泊水的pH、盐度、TDS和电导率均远远大于地下水。湖水样品中Na+和Cl-含量占绝对优势,大多数盐度较高的湖泊属于Na(K)-Cl-(SO4) 型,个别盐度较低的微咸湖属于Na-(Mg)-(Ca)-Cl-(SO4)-(HCO3) 型。地下水的化学类型多数为Na-(Ca)-(Mg)-Cl-(SO4)-(HCO3)型,属微咸水,个别为Na-Cl-SO4型的咸水。沙漠东南部湖群水的pH值、盐度、TDS和电导率比较低,呈微碱性,属微咸湖;而北部湖群水的pH、盐度、TDS和电导率远远大于东南部湖群,呈中等碱性,为盐水湖。湖水离子化学特征显示沙漠东南部湖群自南向北的演化趋势为:微咸湖→咸水湖→盐水湖。湖水离子化学成分短时间序列变化指示,近9 年宝日陶勒盖、巴丹东湖、巴丹西湖、诺尔图、呼和吉林湖水中的大多数离子的含量有所降低,表明其近9 年来淡水补给量增多。湖水化学成分与湖水位高度显示,巴丹吉林沙漠湖群湖水流向是由东南流向西北。水化学成分和水位分布高度表明,该区沙漠湖水主要来自当地降水补给和来自沙漠东南缘雅布赖山和南缘的黑山头山地降水的补给,而来自祁连山区来水补给的可能性很小。
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    盐碱地可持续利用研究综述
    王佳丽, 黄贤金, 钟太洋, 陈志刚
    2011, 66 (5):  673-684.  doi: 10.11821/xb201105010
    摘要 ( 839 )   PDF(619KB) ( 1478 )  
    盐碱地资源的开发利用对粮食生产具有重大贡献。但水资源的缺乏、气候变化使盐碱地开发利用工作更具挑战性。文章系统总结了近年来盐碱地可持续利用研究取得的重要进展:(1)盐碱地可持续利用的技术研发、排盐水环境安全处理及技术配套管理研究;(2) 盐碱地可持续利用的农户技术选择行为研究;(3) 盐碱地可持续利用的科学研究方法。提出盐碱地可持续利用进一步研究的建议:加强多学科交叉融合的研究;强调农户技术选择行为研究;增强研究方法的科学性。
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    中原地区4 ka BP前后异常洪水事件的沉积证据
    张俊娜, 夏正楷
    2011, 66 (5):  685-697.  doi: 10.11821/xb201105011
    摘要 ( 812 )   PDF(955KB) ( 990 )  
    国内外考古学和第四纪地质学研究的大量证据表明,4000 a BP前后是史前洪水频发的时期,这次史前洪水事件的性质、规模、起因以及它对人类文化演进的影响一直是国际学术界关心的问题。我国有关4000 a BP前后史前洪水的研究始于20 世纪90 年代,在随后的十几年间,先后在青海喇家遗址、河南新寨遗址、锉李遗址、孟县遗址、山东尹家城遗址等处发现了这次洪水事件的地质和考古遗迹。这些古洪水遗迹的发现,受到国内外学者的高度重视。中原地区是华夏文明的发祥地,尽管这一地区4000 a BP前后洪水事件的遗迹已有发现,但数量偏少,研究程度不够深入,远不能满足人们对古洪水、古气候研究的需求,也不能满足对华夏文明起源研究的需求。为此,在过去工作基础上,结合最新的考古发掘,我们近年来继续在中原地区开展4000 a BP古洪水的研究,相继发现了多处这次洪水事件的地质和考古记录,其中以河南西部的偃师二里头遗址、河南北部的焦作西金城遗址和山西南部的绛县周家庄遗址最具代表性。这三处遗址分别位于不同的地貌部位,研究表明,以上三处出现的史前洪水,都与当时比较湿润的气候环境有关,同时,受地貌条件的影响,它们又具有不同的洪水过程,对人类的影响也存在一定的差异。
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    河套盆地西山咀凸起区湖相地层的发现及其测年
    范天来, 范育新, 魏国孝
    2011, 66 (5):  698-708.  doi: 10.11821/xb201105012
    摘要 ( 534 )   PDF(1069KB) ( 611 )  
    在位于河套盆地内部的西山咀凸起区发现了典型的湖滩岩、湖蚀平台和一套较完整的湖相沉积地层。基于海拔高程的推断,地貌和地层沉积记录指示西山咀地区曾经存在过一个海拔达到1080 m上下的古湖面。完整的沉积地层反映西山咀凸起区经历了深湖相—滨湖相—冲洪积相—风成堆积的演变过程。光释光测年结果表明,在距今65 ka 前后,“吉兰泰—河套”古大湖在西山咀地区曾经连通;但在距今约50~30 ka 湖面再没有上涨。这一研究表明:在MIS 3 阶段某一时期,该地区的古湖面发生衰退。随后,再没有发育高于“吉兰泰—河套”古大湖最高湖面的湖泊。
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    GIS应用
    栅格化属性精度损失的评估方法及其尺度效应分析——以四川省1:25 万土地覆被数据为例
    白燕, 廖顺宝, 孙九林
    2011, 66 (5):  709-717.  doi: 10.11821/xb201105013
    摘要 ( 554 )   PDF(713KB) ( 648 )  
    选择在600 m~30 km 16 个尺度上,在ArcGIS 中利用常用的面积最大值法(Rule ofMaximum Area,RMA) 对2005 年四川省1:25 万土地覆被矢量数据进行栅格化,并采用两种属性精度损失评估方法:传统的常规分析方法和一种新的基于栅格单元分析方法,来对比分析在这两种评估方法下RMA栅格化的属性(这里是指面积) 精度损失随尺度的变化特征。结果表明:(1) 在同一尺度下采用基于栅格单元方法分析所得的研究区平均属性精度损失大于常规分析方法分析得到的平均属性精度损失,且二者之间的差异在1~10 km内很明显,当栅格单元大于10km时,两种方法得到的平均属性精度损失的差值稳定,且其随尺度的变化曲线趋于平行;(2) 基于栅格单元分析方法不仅能够准确地定量估计RMA栅格化的属性精度损失,而且能客观地反映属性精度损失的空间分布规律;(3) 对四川省1:25 万土地覆被数据进行面积最大值法(RMA)栅格化的适宜尺度域最好不要超过800 m,在该尺度域内数据工作量适宜,且RMA栅格化属性精度损失小于2.5%。
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