分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 为了评估沙漠公路防护林林带裸露与沙埋处理下的凋落物分解和养分动态特征,以梭梭(Haloxylon am⁃modendron)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)同化枝、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)叶凋落物为研究对象,用凋落物分解袋法进行分解试验。结果表明:(1)3种凋落物的质量损失在2种处理下均存在显著差异,沙埋处理下凋落物质量损失大于裸露处理,至分解试验结束,裸露处理下梭梭、乔木状沙拐枣和多枝柽柳的失重率分别为7%、6.8%、18.1%;沙埋处理下梭梭、乔木状沙拐枣和多枝柽柳的失重率分别为23.7%、9.7%、21.9%;(2)分解过程中,2种处理下凋落物C、N、P含量变化不太一致,梭梭与乔木状沙拐枣同化枝的N与P含量均呈净富集状态,而C含量则呈现净释放状态;多枝柽柳叶的N和P含量分别呈净富集、净释放状态,C含量为富集-释放状态;(3)分解速率k值与相关因素分析表明,凋落物初始N、P、C:N与C:P含量对分解速率影响显著(P<0.01)。这些结果说明,在极端干旱区,沙埋对凋落物的分解过程有显著的积极影响。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 木质部结构性状是植物适应不同水分条件的基础,也是植物响应环境条件变化的核心属性之一。以西北荒漠区的典型灌木琵琶柴(Reaumuria soongarica)和沙拐枣(Calligonum mongolicum)为研究对象,对其木质部结构和水力功能性状进行对比分析,以期了解同一生境中不同物种的差异性或相似性,以及同一物种在不同环境条件下的木质部结构性状的可塑性。结果表明:(1)琵琶柴和沙拐枣的木质部结构性状存在显著差异,沙拐枣平均导管直径、脆弱性指数显著高于琵琶柴,而导管密度、导管分组指数则相反。(2)琵琶柴和沙拐枣的木质部结构性状随气候变化的规律具有差异,随年均降水量和干旱指数的增加,沙拐枣的平均导管直径与导管厚跨比显著下降,而琵琶柴的平均导管直径与导管厚跨比与之无关,仅理论导水率与年均降水量和干旱指数呈显著正相关关系。(3)琵琶柴木质部导水系统存在效率与安全的权衡,而沙拐枣中没有表现出效率和安全的权衡关系。(4)性状网络分析结果表明,琵琶柴和沙拐枣的中心性状均为平均导管直径,平均导管直径的变化介导了性状网络的变化。琵琶柴和沙拐枣的木质部结构性状存在显著差异,相对于沙拐枣,琵琶柴水分利用策略更加保守。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 通过分析石羊河流域降水量、径流量、输沙量等水文参数,统计沙漠化土地面积变化,揭示流域水文与水资源特征和沙漠化土地变化规律,为流域沙漠化土地防治提供科学依据与理论基础。研究表明:2005—2021年,石羊河流域降水量呈增加趋势,但变率大且维持在较低水平,多年平均降水量仅234.70 mm;1993—2004年,蔡旗水文站年径流量下降,年输沙量上升;1999—2021年,杂木寺水文站年径流量增加,年输沙量减小;2005—2021年,石羊河流域水资源总量年均减少0.24×108 m3,多年平均用水量和耗水量分别为24.70×108 m3和17.07×108 m3,且农业和林果产业用水量和耗水量偏高。1975—2014年流域沙漠化土地总面积减小,表明区域生态治理工程取得一定成效,但不同时段和不同沙漠化类型土地变化仍有较大差异。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 本文通过野外观测、室内分析计算、CFD数值模拟方法,对敦格铁路沙山沟特大桥东西两侧风动力环境特征进行研究分析。结果表明:(1)沙山沟特大桥东西两侧春夏季起沙风主要以NW和WNW风向为主,秋冬季起沙风向主要以SE、S风为主;沙山沟特大桥西侧全年输沙势为284.19 VU,属于中等风能环境,合成输沙势为27.4 VU,合成输沙风向为124°,方向变率指数为0.10,属于小比率,风向多变。(2)沙山沟特大桥东侧年输沙势为31.24 VU,属于低风能环境,合成输沙势为8.97 VU,合成输沙风向为91°,方向变率指数为0.29,属于中比率;沙山沟特大桥西侧平均风速、起沙风频率、输沙势、合成输沙势较大,应加强高架桥西侧沙害监测与防治;根据高架桥西侧风动力环境特点并结合流动沙丘进行模拟,分析得出桥底架空区域及桥面风速均大于起沙风速,输沙能力较强,不易产生积沙。但随着沙丘的前移,桥底架空区域产生积沙及风沙上轨可能性增大。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 表碛覆盖型冰川在我国西部分布广泛,由于该类型冰川消融区域不同程度的被岩石碎屑所覆盖,消融状况与非表碛覆盖型冰川有较大差异,因此,开展表碛覆盖型冰川的消融模拟研究至关重要。本文以冰面气象数据为驱动,使用表碛覆盖型冰川能量平衡模型对天山托木尔峰青冰滩72号冰川表碛区进行能量和消融模拟。基于热传导过程和能量平衡方程,模型计算了表碛表面温度以及表碛层内部温度,并通过表碛内部温度估算下覆冰的消融量。结果表明:2008年夏季期间模型模拟的消融量为0.39 m w.e.,与消融花杆数据进行验证取得了较高的模拟精度(R2=0.92, RMSE=±0.03 m w.e.),表碛表面温度和内部10 cm深处温度的模拟值也与实测数据拟合较好(R2分别为0.91和0.60)。在表碛区的能量交换过程中,净短波辐射是唯一的能量收入项,感热通量是最大的能量支出项(49.7%),其次分别为传导热通量(消融耗热)(25.8%),净长波辐射(19.8%)和潜热通量(4.6%),降水热量不足1%。云量对表碛区的气象和能量特征有着显著的影响,阴天条件下表碛区的入射短波辐射峰值从晴天的854 W·m-2降至587 W·m-2,下行长波辐射和相对湿度增加,平均消融量比晴天减少了12%。此外,对表碛关键参数的敏感性分析表明,模拟的消融量对导热系数的变化最为敏感,反照率和表面粗糙度的变化量同样不可忽视。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 本研究基于巴里坤县国家级山地草原监测站10 a植物群落观测数据,探究了长期不同放牧管理方式(长期禁牧M0、冬季放牧M1和全年放牧M2)对新疆山地草原植物群落特征值、植物多样性及多样性与地上生物量之间关系的影响。结果表明:M0、M1和M2对优势种沙生针茅重要值无显著影响,M1和M2提高了非优势及草地退化的指示物种芨芨草、醉马草的重要值;随着放牧强度的增加,群落高度、盖度、密度、地上生物量及其响应比显著下降;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在各放牧处理下均无显著差异,但Margalef丰富度指数随放牧强度显著增加;M0处理地上生物量与Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数负相关,M1处理地上生物量与Margalef丰富度指数负相关。随着处理时间的增加,长期禁牧有利于退化草地的恢复,提高了群落特征值,在一定程度上有利于草地生产力的提高和群落稳定性的维持;放牧会影响生态系统中资源的再分配,导致物种多样性的增加,但是全年放牧管理方式下草地则退化加剧。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-09-19 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 土壤盐结皮对干旱区土壤演化和生态水文过程具有重要影响,目前的研究对于盐结皮土壤的水盐分布特征涉及较少,并且未考虑盐结皮厚度的影响,导致研究结果存在较大差异。因此,通过室内模拟试验,设置4种初始盐分浓度(0 gL-1、10 gL-1、150 gL-1和250 gL-1)以获取不同盐结皮厚度(4.5 mm、6.6 mm和7.3 mm),采用部分重复逐步退出的方法对比分析土壤剖面水盐的动态变化。结果表明:(1) 对比无盐处理,含盐处理盐结皮越厚,土壤剖面含水量越大,含盐量变化幅度越小。(2) 试验结束时,4.5 mm厚度盐结皮土壤含水量分布特征和无盐处理相似,6.6 mm和7.3 mm厚度盐结皮土壤剖面含水量显著大于无盐处理(P<0.05)。(3) 试验结束时4.5 mm、6.6 mm和7.3 mm厚度盐结皮土壤剖面最小含盐量相比初始含盐量分别减小了90.5%、46.3%和32.1%。研究结果验证了盐结皮厚度会对土壤水盐分布产生较大影响,因此建议未来对于盐结皮土壤水盐分布特征的相关研究需综合考虑盐结皮厚度的影响。
分类: 地球科学 >> 水文学 提交时间: 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 蒸散是水能碳循环之间的纽带,了解蒸散的动态过程及其驱动因素对中亚干旱区水资源稳定、生态环境安全及农业水资源管理等方面具有重要意义。本研究基于Priestley-Taylor方法,估算并分析了20002019年中亚干旱区蒸散的时空变化,采用Lindeman-Merenda-Gold方法定量评估了不同驱动因素对蒸散各组分的绝对贡献,并以各组分对蒸散变化的贡献加权,评估了各驱动因素对蒸散的贡献。结果表明:中亚干旱区蒸散整体以1.45mma-1的速度波动上升,其变化趋势呈东升西降的空间分布;植被蒸腾、蒸发、冠层截留蒸发的变化趋势分别是2.46 mma-1、-1.03 mma-1、0.02 mma-1,三者对蒸散变化的贡献分别是70.09%、29.34%、0.57%;植被蒸腾和冠层截留蒸发的主导因素是NDVI,蒸发的主导因素是气温;总体上,NDVI是中亚干旱区蒸散变化的主导因素,其绝对贡献为28.16%。
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-08-25 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 通过分析19902020年北非埃及气象观测数据和卫星遥感资料,研究风蚀沙尘的时空变化特点,并阐明主要影响因素。结果显示:埃及近30 a沙尘天气发生频次在20~65 da-1之间变化,整体呈现出逐渐降低的变化趋势,总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulates,TSP)年均浓度在400~1200 gmg-3之间波动,在全球干旱区处于较高强度水平;扬沙天气发生频率最高,其次是浮尘、沙尘暴和强沙尘暴天气,其中春、夏两季扬沙天气日数占全年沙尘天气总日数的60%以上,环境TSP浓度与沙尘天气发生频次高度相关;近30 a埃及地面风速呈现减小趋势,风力侵蚀作用是影响地区空气质量的关键因素;沙尘天气频率与大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)指数显著负相关,相关系数约为-0.67。本研究为全面了解北非埃及地区风蚀沙尘的时空变化特征和预防沙尘暴灾害提供理论依据和数据支持。
分类: 地球科学 >> 地质学 提交时间: 2023-08-23 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 为落实习近平总书记在加强荒漠化综合防治和推进三北等重点生态工程建设座谈会上的重要讲话 精神,文章以打好河西走廊塔克拉玛干沙漠边缘阻击战为主要目标,深入开展了河西走廊塔克拉玛干沙 漠边缘风沙形势与防治任务研究工作。依据河西走廊塔克拉玛干沙漠边缘沙化土地特征和风沙活动形势, 以流沙不再漫延,尘源有效防控为目标指向,以防风、阻沙、控尘为核心课题,确定河西走廊塔 克拉玛干沙漠边缘阻击战的思路。通过系统梳理风、沙、尘的源区和路径,瞄准沙漠边缘防沙治沙关键 带和突出沙害治理重点,提出了河西走廊塔克拉玛干沙漠边缘防沙治沙重点任务区和重点任务,以期为打 好、打赢河西走廊塔克拉玛干沙漠边缘阻击战提供科技支撑。
分类: 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间: 2023-08-23 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 公众对气候变化的认知、态度、情绪、情感等心理反应是其参与气候变化减缓与适应的重要先决因 素。追踪并监测公众的气候变化心理对气候变化教育、大众传媒宣传沟通、气候政策制定与实施具有至关重 要的作用。文章系统论述气候变化与公众心理反应的相互影响,梳理影响气候变化心理的多维度因素,从气 候变化心理对气候治理实践价值的角度提出发展建议,以期提高我国心理学、气候相关学科和政府有关部门 对公众气候变化心理的关注和应用,助力全民参与的气候适应型社会构建。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-08-01 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 水分利用效率(WUE)通过联系陆地生态系统碳水循环过程,成为理解植被生态系统对气候变化响应的一个重要指标。结合19902020年的遥感影像与再分析数据产品,基于光能利用效率(CASA)模型反演净初级生产力(NPP)和实际蒸散发(ET)系统分析了19902020年新疆植被WUE的时空变化规律,讨论并探究了影响植被WUE变化的驱动力因子。结果表明:过去31 a新疆植被WUE整体呈下降趋势,但以2003年为转折点,转折点之前呈波动下降趋势,之后呈波动上升趋势。31 a来新疆植被WUE的空间格局没有发生明显变化,高值集中在平原区,特别是绿洲及荒漠-绿洲过渡带,低值集中在山区。通过分析发现,新疆植被WUE变化主要归因于降水、蒸散发及水汽压等气候因子影响。研究结果对于筛选出结构合理、节水性强、生产力高的人工和天然植被结构类型,实现干旱和半干旱地区植被建设的可持续发展具有参考价值,特别是对新疆生态系统安全与农牧业可持续发展具有现实意义。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-06-28 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 从中国北方农牧交错带粮食安全和粮食单产的重要性出发,利用空间自相关分析揭示带内粮食单产的空间分异及演化特征,作为划分农牧业发展地域的依据,进而利用地理探测器模型揭示控制单产分异的主导因子及其交互作用,藉此探讨提高带内粮食单产、保障粮食安全的对策。结果表明:(1)20002020年带内粮食单产呈现相对稳定的集聚分布态势,自然环境分异大势是其基础性控制因素,社会生产条件及其耦合水平则强化了粮食单产的空间分异特征。(2)单产热点区主要集中在带内东北部平原地区和西南部河湟谷地,冷点区分布在中部水土流失区和丘陵地区,次热和次冷点区则围绕热、冷点形成圈层结构;依据该格局可将热点区划分为宜农区,将次热和次冷区划分为农牧耦合区,将冷点区划分为生态修复区,以因地制宜地促进带内农牧业协调发展。(3)20002020年带内粮食单产的增长模式从以劳动力为主导转变为以现代农业技术为主导,但出现了劳动力与耕地、现代农业技术之间过度解耦,以及各种现代农业技术之间的耦合性不足等问题,因而提出了以人-地-技耦合发展促进粮食单产健康增长、提高粮食安全保障能力的建议。
分类: 地球科学 >> 海洋科学 提交时间: 2023-05-31
摘要: 涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于有效扩散理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关系。研究结果表明,在地转流场的搅拌下,示踪物的等值线会被迅速拉长,并产生丰富的精细结构。这种分形式的增长可达原长度的10-20倍,是混合效率提高的主要原因;而涡丝和锋面伴随的梯度增强虽然也有贡献,但为次要因素。另一方面,在示踪物模拟过程中,小尺度扩散会通过不可逆混合对示踪物进行均匀化,从而抹平等值线的精细结构,抑制等值线的增长,限制混合效率的提高。基于数盒子算法计算了等值线的分形维度,其数值在1.4到1.6之间,介于一维和二维之间。但由于地转湍流数据分辨率的限制,无法考虑更小尺度(次中尺度过程)的搅拌作用,可能低估了等值线的分形长度和混合效率。本研究将海洋混合与等值线几何特征联系了起来,初步得到了分形长度和混合效率两者的经验关系式,未来可以利用图像识别等成熟遥感技术将海洋示踪物等值线的几何特征直接转换为混合效率,为诊断分析海洋混合及其参数化提供了一种新的思路。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-05-30 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 基于长江源区19802020年12个站点日降水及直门达站年径流及泥沙等数据,利用中国土壤流失方程、偏最小二乘结构方程和累积距平等方法,分析源区土壤侵蚀、河道水沙变化及长时间尺度下与降水的耦合作用机制。结果表明:(1)长江源区年土壤侵蚀模数呈显著增加趋势(P
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-05-30 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 2018年11月3012月3日中国西北新疆地区发生了罕见的冬季雨雪风沙强降尘天气事件,基于气象观测记录、环境监测和大气降尘连续观测数据,分析研究了此次异常天气过程的大气污染物的时空变化特点及其环境影响。结果显示:该天气过程造成新疆90%以上的绿洲城市遭受大气颗粒物污染,污染组分主要以粗颗粒污染物为主,环境PM1(0 空气动力学直径10 m的颗粒物)最大浓度高达4745 gm-3;大风天气与PM10浓度以及空气质量指数(Air Quality Index,AQI)高度正相关;首府乌鲁木齐市大气颗粒物总沉降量约90104~152104 t,大气降尘强度均值为85 gm-2,超过城市年均值的60%。此次冬季异常雨雪风沙天气过程导致环境空气重污染和高降尘量,风蚀沙尘颗粒物在大气环流场急流作用下传输到绿洲区域,对城市大气环境质量的恶化影响显著,塔克拉玛干沙漠是造成此次西北新疆地区大范围强降尘事件的主要源地。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-05-30 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 无定河流域是黄土高原生态恢复工程实施的重点区,探究其土地覆被的空间分异机制及相关水碳变量的变化特征,对支撑区域水土资源保护与规划以及服务区域生态文明建设等工作具有重要作用。本文使用线性倾向法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、地理探测器等方法分析无定河流域土地覆被时空变化特征及空间分异驱动因素,并从地-水-碳耦合的角度探析流域总初级生产力(GPP)、实际蒸散发(ET)和水分利用效率(WUE)等关键水碳变量的变化特征。研究表明:(1)19902019年期间,流域整体草地、林地、建设用地显著增加,耕地、荒地显著减少,其中林草面积增加区域主要集中在流域下游及无定河沿岸地区;(2)人口密度、降水、气温等对流域土地覆被空间格局具有重要影响,整体而言社会经济因素的影响大于自然因素,但以降水、气温为代表的自然因素的影响在增强;(3)流域水碳变量的变化与土地覆被变化具有较好的对应关系,空间上,以耕地、林地、草地为主要覆被的流域东南部的GPP、ET、WUE相对偏高,以草地、荒地为主要覆被的流域西北部的GPP、ET、WUE相对偏低,时间上,20012019年间,流域整体GPP、ET、WUE均呈增加趋势,其中GPP、WUE在流域绝大部分区域均显著增加,而ET主要在流域中下游地区显著增加。在退耕还林还草生态恢复工程的实施与气候变化背景下,无定河流域林草得到恢复,生态环境转好。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-05-17 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 古尔班通古特沙漠作为中国最大的固定、半固定沙漠,是中国境内受西风环流影响最为明显的沙漠之一,其全新世环境演变过程及其对全球气候变化的响应和反馈,对理解该区现代地表过程与未来环境演变趋势具有重要的科学意义。古尔班通古特沙漠及周边区域全新世环境演变研究的结果明显不同,存在中晚全新世和中全新世降水/湿度变化最优期的分歧,成因机制存在季风深入内陆和西风总体控制的争议。以目前区域已发表的多载体记录为基础,通过降维和集成分析重建了该区全新世气候/湿度变化背景,梳理区域风沙沉积地层年代学时空分布,集成了该区全新世风沙活动历史,进而探讨区域风沙活动与湿度变化的耦合关系。结果表明该区早中全新世(12~6 ka)气候干旱,风沙活动强烈;中晚全新世以来湿度逐渐增加、风沙活动逐渐减弱。通过区域及半球尺度的对比分析,发现该区环境演变过程主要受西风环流的控制。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-04-07 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 土壤风蚀是沙漠化的首要环节,评估其发生的可能性和潜在风险对区域风蚀防治具有重要意义。现有风险评估模型缺乏表征土壤可蚀性的力学参数。鉴于此,通过野外实测土壤硬度和抗剪强度,比较了河套平原不同土地利用类型的土壤可蚀性,采用抗剪强度、气候条件、地形地貌和植被特征等影响因子,建立了土壤风蚀风险评估模型。结果表明:(1)沙地土壤硬度和抗剪强度的中值分别为2.05 kgcm-2和10.00 kPa,远小于其他土地利用类型,土壤可蚀性极高。(2)土壤风蚀风险具有明显的空间分异性,在空间上大致呈西部、南缘高,中、东部较低的特征,风蚀风险以轻险型和危险型为主,土壤可蚀性和植被盖度是影响土壤风蚀风险的重要因素。(3)风蚀极险型和强险型约占研究区总面积的27.51%,主要分布在磴口县大部、黄河两岸、托克托县以及乌拉特前旗境内的乌梁素海东部,该区沙源物质丰富、风沙危害剧烈,是土壤风蚀的重点防护区域。
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-03-15 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 作为高山淡水生态系统主要载体,高山湖泊生态系统具有生态环境原始、环境承载力低、自净能力弱以及生物群落结构单一等特点,对于气候与环境变化响应敏感。围绕气候变化背景下高山湖泊生态系统结构与功能变化这一主线,系统分析了山区海拔依赖性增暖对高山湖泊热力特性、溶解氧分层以及生物过程的影响,阐述了辐射增强背景下高山水生生物适应对策及水下辐射特征变化,揭示山区降水变化对高山湖泊跨生态系统物质补贴及生物地球化学循环的影响机制。在今后研究中,需完善多气候因子变化下的湖泊生境综合响应实验,建立对高山湖泊生态系统全要素的系统监测与整合,以加强高山湖泊生态系统对气候变化的响应过程及适应机制的认知。