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  • 基于EMD-GWO-LSTM模型的新疆标准化降水指数预测方法研究

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-06-12 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 干旱预测一直是干旱研究领域的重大挑战,提高干旱预测的准确性是解决干旱问题的关键。基于1961—2019年新疆34个气象站点月降水和月平均气温数据,计算得到标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),对新疆气象干湿变化进行分析,提出一种经验模态分解方法(empirical mode decomposition, EMD)-灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)-长短期神经网络(long short-term memory network,LSTM)的数据分解型干旱组合预测模型进行预测,并进行模型性能评价。结果表明:(1)干旱周期性变化整体呈现平稳且周期长的特点;(2)EMD能够有效优化数据的平稳性,GWO优化预测模型参数,组合模型的预测精度相较于单一预测模型有明显提高;(3)4个预测模型结果精度由高到低的排序为:EMD-GWO-LSTM、GWO-LSTM、GWO-支持向量回归(Support Vactor Regression,SVR)、LSTM,拟合优度分别为0.972、0.939、0.862、0.830,EMD-GWO-LSTM组合预测模型的预测精度优于其余3个预测模型。EMD-GWO-LSTM组合模型可有效提高气象干旱的预测精度,为新疆地区气象干旱预报及抗旱减灾工作提供了新的方法手段。

  • 宁夏盐池县生态系统水分利用效率时空特征及其影响因素

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-06-12 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 水分利用效率(WUE)是衡量植物光合固碳和水分消耗之间权衡关系的重要指标。研究区域植被WUE的时空变化特征对区域生态恢复、水资源的合理利用与开发等方面至关重要。本研究基于MODIS数据的GPP和ET数据评估2000—2019年盐池县植被WUE的时空变化特征及其主要的影响因子。结果表明:(1)2000—2019年盐池县的ET和GPP分别以7.61mm·a-1和7.23gC·m-2·a-1的速率显著增加,空间上呈西北高东南低的分布特征,具有较强的空间异质性。(2)近20a,盐池县植被WUE变化范围在0.80~1.11gC·kg-1·H2O之间,多年均值为0.91gC·kg-1·H2O,年际变化不显著;从空间上来看,全县WUE存在较强的异质性,高值主要分布在东北部,低值位于西南部。(3)近20a,宁夏盐池县WUE在空间上有54.70%的区域呈上升趋势,主要分布在东北部;45.30%的区域以下降趋势为主。未来,盐池县61.48%区域的植被WUE变化趋势具有较强的同向持续性;而38.52%的区域将会发生逆转。(4)在不同研究时段,各土地利用类型的WUE均表现为:林地>耕地>草地。(5)在年际尺度上,植被WUE与GPP呈显著正相关关系,而与ET不相关;GPP的变化主要与ET、NDVI和降水呈显著正相关关系。这表明盐池县植被恢复在增强植被生产力的同时,也加剧了区域水分消耗,为盐池未来生态植被重建和水资源的合理开发提供了科学依据。

  • 河西走廊潜在发时空格局变化与气象因素的关系

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-03-15 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 蒸散发过程影响因素众多,潜在蒸散发(ET0)与气象变量交互作用复杂,亟需揭示ET0变化对气象变量的响应机理。基于河西走廊及周边21个气象站点气象资料,采用定性定量分析方法,以河西走廊整体及3分区2个空间尺度,揭示ET0时空变化规律,明确ET0对各气象因素变化敏感性及贡献。结果表明:(1) 河西走廊及分区ET0均呈显著波动上升趋势(Z>1.98),线性变化率2.94 mm·a-1,且黑河分区变化最明显。(2) ET0由东南向西北递增变化,中东部石羊河分区(1003.78 mm)、黑河分区(1031.30 mm)较小,西部疏勒河分区(1171.89 mm)较大。(3) 河西走廊ET0对气象因素变化敏感性排序为相对湿度(RH)、日最高气温(Tmax)、日照时数(n)、平均风速(u)、日降水量(P),ET0对RH减少最敏感,对P变化最不敏感。(4) u增大是造成河西走廊ET0增大的主要原因,其次是RH减少、Tmax升高、n增加。(5) 疏勒河分区、黑河分区、石羊河分区ET0呈增加变化,贡献最大因素分别为Tmax(5.13%)、u(8.22%)、Tmax(5.97%),贡献最小因素为n。气候因素中的风速和气温变化是河西走廊地区ET0变化不容忽视的重要影响因素,研究成果对合理规划农田灌溉用水和提高农业水资源利用效率意义重大。

  • 新疆气候干湿变化特征及其影响因素

    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: 基于新疆56个气象站1961—2019年逐日地面观测数据,分析了过去59 a间新疆干湿变化特征及其成因,主要结论如下:(1)新疆正经历显著的由干向湿的转变。在1961—2019年期间,区域平均干燥度指数(Aridity In⁃dex,AI)以0.01·(10a)-1的速率上升(P < 0.01),并于1987年前后发生突变。全区呈显著上升趋势的站点占比为57.1%。(2)1961—2019年间新疆年降水量以8.6 mm·(10a)-1的速率显著增加,突变时间与AI突变时间一致。年参考作物蒸散量(reference evapotranspiration,ET0)在1961—2019年可检测到显著的下降趋势,变化速率为-15.7 mm·(10a)-1。但值得注意的是,年ET0在1990年前后发生转变,1990年以前持续下降,1990年后转为波动上升。(3)ET0的变化主要受风速与相对湿度两种气候因子的控制。在1961—2019年间,全区风速基本呈下降趋势,有接近一半站点的相对湿度也呈下降趋势,二者的共同作用导致新疆50%站点的ET0显著下降。而ET0在1990年前后的转变也是由于相对湿度和风速变化趋势在1990年前后的转变引起的。1990年左右,相对湿度由上升趋势转为下降趋势,风速则由下降趋势转为上升趋势。共同导致了ET0在两个时期变化趋势的差别。该结论加深了对新疆干湿变化及其成因的认识,并对新疆水资源的合理开发利用具有一定参考价值。

  • 基于GEE平台渭库绿洲棉花水分生产率遥感估算

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-11-13 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 作物水分生产率的准确和定量化评价是提高干旱区作物产量的基础,对缓解水资源短缺和农业可持续发展具有重要意义。以塔里木盆地北岸的渭干河-库车河绿洲(渭库绿洲)为典型区域,基于Google Earth Engine(GEE)云平台,通过建立20092020年流域SEBAL遥感蒸散发模型、棉花分布识别模型及估产模型,对流域棉花水分生产率进行评价。结果表明:(1) 渭库绿洲棉花产量从2009年的1610.10 kghm-2增长到2020年的1855.05 kghm-2,增长率为13.20%,棉花种植面积逐年向绿洲边缘延伸,棉花产量重心整体自西向东移动2485 m。(2) 棉花生长期2009年蒸散发均值为686.80 mm,2020年为738.66 mm,整体呈上升趋势,其增长率为7.02%,棉花生长期蒸散发最大值为花铃期和吐絮期,蒸散发较高值主要分布在绿洲内部与塔里木河北岸边缘。(3) 2009年水分生产率均值为0.21 kgm-3,2020年均值为0.25 kgm-3,12 a间水分生产率均值增长率为16%。在空间上,渭库绿洲水分生产率重心在红旗镇自东北向西南移动1832 m,年均移动速度为152.67 ma-1。绿洲棉花水分生产率呈现东西方向大于南北方向扩张趋势,空间分布方向趋势增强,空间格局趋向集聚化。(4) 12 a间产量的增长速度超过了蒸散发的上升速度,促使水分生产率提高。其次,水分生产率与棉花种植面积和合理的水量灌溉技术密切相关,水分生产率高值主要分布于沙雅县新垦农场和新和县桑塔木农场,由于农场规模化种植和集约化管理,促进了棉花增产、农业水资源的稳定分配和高效利用。

  • 1982—2017年典型干旱年的中国GPP变化

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-11-11 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 干旱导致的总初级生产力(GPP)的减少会对陆地碳汇产生重大影响。基于全国618个站点的月气象数据计算的标准降水蒸散指数(SPEI)和2套公开的GPP数据集(EC-LUE GPP和GLASS GPP),系统分析了中国19822017年典型干旱年的GPP在不同时间尺度下受不同程度干旱影响的变化。结果表明:(1) 基于SPEI的5个选取指标,选出19822017年典型干旱的年份为2001年和2011年。(2) 在年和季节尺度上,2001年的GPP受干旱影响严重区域主要在华北、东北和中东部地区的北部,2011年主要集中在西南地区的东南部和中东部地区。月尺度上,2001年5月的GPP受干旱影响最严重,主要集中在华北和东北的大部分区域。2011年1月GPP受干旱影响最为严重,主要集中在中东部地区的大部分区域。(3) 无论是年、季节还是月尺度,随着干旱程度的加重,导致GPP的下降率越大,极端干旱的影响最大。从季节尺度看,2001年夏季极端干旱造成GPP下降率分别为19.96%(EC-LUE GPP)和15.57%(GLASS GPP);2011年春季极端干旱造成GPP下降率分别为14.32%(EC-LUE GPP)和8.75%(GLASS GPP)。研究结果可进一步加深不同时间尺度下不同等级干旱对GPP影响的认识,对了解干旱条件下陆地与大气之间的碳交换具有重要意义。

  • 基于Priestley-Taylor方法的中亚干旱区实际特征及归因

    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%。

  • 中国西北干旱区植被水分利用效率变化对气象要素的响应——以新疆为例

    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。

  • 基于PML-V2数据集的中国发时空动态特征分析

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-07-19 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 陆地蒸散发是陆-气水热交换的重要过程,是全球水分运移及能量转换中重要的一环。识别蒸散发的时空动态特征对研究区域水循环和能量转换具有重要意义。此次研究利用9个通量站观测数据,对比分析了3种全球蒸散发产品(GLEAM、MOD16以及PML-V2)在中国区域的适用性。在此基础上,选取在中国区域适宜性最佳的地表蒸散发产品数据,对20032020年中国地表蒸散发时空动态特征进行了分析。结果表明:(1)PML-V2蒸散发产品在中国区域的适用性最佳。(2)在时间上,中国蒸散发在研究时间段呈增长趋势;空间上,研究时间段由西北到东南总体呈增加趋势。(3)基于Hurst指数分析的未来中国蒸散发变化状况,预期将与过去表现相反趋势,即过去总体呈增长趋势,未来蒸散发会下降。此次研究通过对中国地表蒸散发时空动态特征进行分析,以期为区域水资源利用及优化配置提供参考借鉴。

  • 新疆焉耆盆地农田耗水有效性评价

    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: 西北干旱地区受监测资料匮乏等因素,难以实现区域尺度的水资源消耗效用评价。使用MODIS遥感数据驱动混合双源梯形蒸散发模型(HTEM),对焉耆盆地陆面蒸散发的时空过程进行了连续模拟,并对灌区耗水量进行有效性评价。结果表明:(1)20132020年焉耆盆地灌区多年平均蒸散发为624.4 mm,其中作物生育期410月蒸散发占全年的89.6%。(2)焉耆盆地灌区植被蒸腾与土壤蒸发多年平均分别为508.9 mm和115.5 mm,各占总蒸散发的81.5%和18.5%。(3)焉耆盆地灌区多年平均蒸散发耗水量13.82108 m3,其中高效、中效和低效耗水分别占总耗水量的81.5%、5.6%和12.9%,且耗水有效性与植被覆盖度密切相关。在区域尺度以时空连续的方式揭示了焉耆盆地灌区蒸散发水分消耗的有效性,可为干旱区水资源管控提供可靠的理论依据。

  • 无定河流域土地覆被空间分异机制及相关水碳变量变化

    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。

  • 青海湖沙柳河流域发时空变化特征

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 蒸散发(Evapotranspiration,ET)是植被和地面整体向大气输送的水汽总通量,其作为能量平衡及水循环的 重要组成部分,不仅影响植物的生长发育,还可通过影响大气环流从而调节气候。本研究基于MODIS影像数据,结 合数字高程模型(DEM)数据和气象数据,采用ArcGIS空间分析和数理统计方法对20002019年青海湖沙柳河流 域近20 a的蒸散发时空特征进行了研究,并探究了流域蒸散发和气象因子的相关关系及其地形和海拔效应。结果 表明:(1)青海湖沙柳河流域年均蒸散量在379.7~575.4 mm,平均蒸散量为501.9 mm,年均蒸散量呈显著的增加趋 势(P高山寒漠带>高山草原带。蒸散量较显著增加的区域主要分布在流域下游河口三角洲地区,占流 域面积的9.7%,较轻微增加的区域占据流域主体,占流域81.2%。(3)年均蒸散量与年均气温、年均降水量呈显著正 相关关系,与年均相对湿度呈不显著负相关,气候变暖是蒸散量增加的根本动力。(4)多年平均蒸散量随坡度的增 大呈现增减增趋势,但坡度间总体差异不明显。多年平均蒸散量在不同坡向除了平面蒸散量最小外,其余坡向 的差异较小。多年平均蒸散量随海拔升高,呈先急剧增加后趋于平缓的趋势。以上结果说明,近20 a来青海湖沙 柳河流域气候的暖湿化导致了流域蒸散量增加,其增幅主要集中在海拔较低的高山草原带,海拔较高的高山草甸 带和高山寒漠带增幅较小。

  • 干旱区绿洲膜下滴灌棉田

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-03-13 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 蒸散发是干旱区农田水循环过程中水分消耗的主要途径,对研究气候变化下干旱区农田耗水规律和制定 科学的灌溉制度有重要作用。连续3 a利用大型称重式蒸渗仪监测滴灌棉田蒸散发,设置覆膜与不覆膜对比试验, 研究蒸散发过程,分析覆膜和气象因素对蒸散发的影响。结果表明:(1)在棉花整个生育期内,覆膜与不覆膜滴灌 棉田的平均蒸散量分别为292.15 mm和429.22 mm,膜下滴灌的种植方式可以降低31.93%的蒸散量。(2)蒸散量和 蒸散强度在不同生育阶段的大小关系:花铃期>蕾期>吐絮期>苗期。(3)滴灌棉田在00:0008:00进行凝结,在 08:0023:00进行蒸散发,蒸散量在午后达到最大值,苗期最大值出现最早,花铃期最大值出现最晚。(4)蒸散发与 风速、辐射、气温呈正相关;与湿度和气压呈负相关。(5)降雨会促进滴灌棉田蒸散发。总体而言,覆膜可以减少水 分蒸散发,有助于提升农业生产过程中的水分利用效率。

  • 基于Hargreaves-Samani 回归修正的作物参考发 计算适用性研究

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-02-02 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 为提高Hargreaves-Samani(H-S)模型计算参考蒸散发的精度,利用西北黄河流域与长江中下游平原共128个气象站点19612010年的逐日气象资料对H-S模型进行回归修正,以Penman-Monteith(P-M)模型为标准,评价了H-S改进模型H-SCORR模型的计算精度,并且以第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)气候模式来对H-SCORR模型进行了未来适应性评价。结果表明:修正后,在验证期内,长江中下游平原4个分区的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)的平均值分别下降了6.21 mm月-1和6.38 mm月-1;西北黄河流域4个分区的MAE和RMSE的平均值分别下降了9.26 mm月-1和9.23 mm月-1,2个研究区域修正后的决定系数(R2)比修正前最少提高1%。在CMIP6气候模式的未来气候情景下R2均达到0.98以上,具有良好的适应性。该研究修正的模型方法可为仅有气温数据的地区提供较高精度的参考蒸散发估算方法,为高频灌溉提供较为准确的数据基础。

  • 基于SWH模型的青藏高原高寒草甸发 及其组分变化分析

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-02-02 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 基于Shuttleworth-Wallace Hu(SWH)双源蒸散模型对青藏高原那曲、纳木错、藏东南站蒸散发进行估算,在结果验证良好基础上,对青藏高原蒸散发变化特征及各站主要影响因素进行了分析。结果表明:SWH模型在青藏高原3个草甸站适用性良好;年蒸散发介于388~732 mm之间,年内分布呈先增大后减小特征;3站蒸散发组分差异较大,那曲站和纳木错站土壤蒸发对蒸散总量的贡献分别为53%和56%,藏东南站蒸散发则几乎全部由植被蒸腾贡献,占比高达95%;植被叶面积指数为3站蒸散发最主要的影响因素,饱和水汽压差对藏东南站蒸散发影响也较大。研究结果可对青藏高原蒸散发及其组分时空格局与水循环过程研究提供科学依据。

  • 伊犁河—巴尔喀什湖流域实际发时空 变化特征及其环境影响因子

    分类: 地球科学 >> 水文学 提交时间: 2022-12-20 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 基于多种遥感数据,运用Mann-Kendall法、Theil-Sen median 趋势分析、Pearson相关分析、水量平衡原理, 探讨20002020年伊犁河巴尔喀什湖流域实际蒸散发时空变化规律及其主要影响因素,并讨论了流域生态系统 水资源供给量的变化。结果表明:( 1)流域上、中、下游的多年平均年蒸散发量分别为439.0 mm、317.9 mm、201.1 mm;其中上、中游在夏季的日蒸散发量最大,而下游在春季最大;流域上、中游蒸散发量的年内分配均为单峰型, 峰值分别在7月与6月,下游为双峰型,峰值分别在3月与11月。( 2)流域上、下游的年蒸散发量均呈现显著的上 升趋势,显著区域主要分布在上游的伊犁河谷、天山山脉与下游的伊犁河三角洲附近;相对20002010年,2010 2020年伊犁河谷和伊犁河三角洲地区多年平均年蒸散发增加超过10%。( 3)流域上、中游蒸散发与气温和NDVI呈 现较高的正相关性;流域下游蒸散发与土壤湿度呈现较高的正相关性。( 4)流域生态系统的水资源供给服务总量在 20002020年有所下降,其中上游已多次出现缺口,中、下游在2020年开始出现缺口,需通过控制用水总量、提升用 水效率保障水资源供需平衡。

  • 两种不确定性来源对干旱指数SPEI 及干旱评估的影响

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2022-10-21 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 全球气候变暖背景下,干旱问题更加频繁、持久,影响范围也逐步扩大。采用干旱指数进行 干旱评估与研究时,受多种因素影响,干旱评估结果往往存在一定的不确定性。以黑河流域为研 究区,分析概率分布模型和参数估计误差这两种不确定性来源对标准化降水蒸散指数(Standard⁃ ized precipitation evapotranspiration index,SPEI)和干旱特征变量(干旱强度、干旱峰值和干旱历时) 的影响。结果表明:这两种来源均会对SPEI和干旱特征变量产生影响,且SPEI越极端,其影响越 大,二者对于极端和严重干旱的影响程度远大于对轻度和中度干旱的影响;对于极端和严重干旱, 概率分布模型导致的干旱强度和干旱峰值的不确定性更大,参数估计误差导致的干旱历时的不确 定性更大。研究结果可为干旱的准确评估提供支撑,在防旱减灾工作中为制定更加准确有效的抗 旱决策提供理论支持,以避免可能造成的减灾能力不足或抗旱资源的浪费。

  • 内蒙古半干旱区估算和归因分析

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2022-08-08 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 蒸散(Evapotranspiration,ET)是生态系统水循环中的重要一环,决定了生态系统水分和热量传输。从区域尺度对蒸散及其蒸腾(Transpiration,T)和蒸发(Evaporation,E)组分进行量化,认识环境因素对其的影响机制,有助于合理利用、分配水资源,为研究气候变化对区域生态系统水文循环的影响提供参考。基于生态系统生产力模拟(Boreal ecosystem productivity simulator, BEPS)模型,验证模型在研究区域的适用性,量化19812018年内蒙古半干旱区的ET及其组分的变化情况,并对其进行归因分析。结果表明:经不同数据验证,BEPS模型计算结果能够精确反应研究区域ET及其组分的分布情况和变化趋势。19812018年研究区草地、农田和森林多年平均ET分别为278.22 mm、362.50 mm 和308.81 mm。E、T 和ET 多年呈显著上升趋势,上升速率分别为0.42 mma-1、0.63 mma-1和1.05 mma-1。ET与T 在全区域内空间分布格局相似,与E 相反,ET年际波动主要受到T 年际波动的影响。综合影响因子的变化和E、T、ET对因子的敏感性,研究区域草地和农田T 和ET以及森林的ET主要受到饱和水汽压差(VPD)和平均气温(TEMP)变化的控制。农田和森林归一化植被指数(Normalized difference vegetable index, NDVI)都呈减小趋势,但森林环境T 对NDVI的变化更加敏感,因此负贡献更大。

  • 基于SPEIbase v.2.6 数据集的内蒙古旱灾危险性评价

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2022-06-07 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 为明确内蒙古地区不同时间尺度旱灾危险性分布特征,选取内蒙古地区19492018年SPEIbase v.2.6数据集,利用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall检验法分析气象干旱时空演变特征,并基于干旱多年平均强度与加权综合评价模型,对研究区年、季节尺度的旱灾危险性进行了评价。结果表明:无论是年际变化还是在空间上,内蒙古年尺度和春、夏、秋3个季节尺度的气候整体呈显著干旱趋势;研究区以中等及以上等级的年尺度旱灾危险性为主,占总面积的71%。其中,高、极高危险性区域主要位于呼伦贝尔市和锡林郭勒盟东部;在春、夏两季,内蒙古干旱灾害危险性空间分布呈北高南低,高等级的危险性主要位于锡林郭勒草原和地处干旱区的阿拉善盟;秋、冬两季的高等级危险性区域显著减少,尤其是冬季,以东北地区的低、极低危险性为主要特征,与其干旱趋势变化特征较为一致。研究结果可为内蒙古地区干旱灾害风险管理提供参考依据。

  • 西藏地区潜在量变化特征及灰色模型预测初探

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2021-12-14 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 基于西藏地区 38 个气象站点 1981—2019 年逐日气象资料,采用 Penman-Monteith 模型、趋 势分析、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 检验、经验正交函数法(Empirical orthogonal function,EOF) 和灰色模型探究潜在蒸散量(ET0)的时空演变规律以及未来 ET0 的变化趋势。结果表明:在时间尺 度上,西藏地区 ET0 平均为 597.12 mm,1981—2001 年呈显著的减少趋势、2002—2019 年呈显著的 增加趋势(P<0.01);西藏全区及五大气候区年均 ET0 均呈现增加趋势(除东南部),且均以 33 a 的周 期震荡为第一主周期。在空间尺度上,年 ET0 主要呈现由中部中心向西南和东南逐步递减的分布 特征,高值中心集中在沿江一线,低值中心位于南部地区。年 ET0 发生突变的站点主要分布在南部 边缘地区、沿江一线和东北部,发生时间集中在 20 世纪 80 年代。构建的 GM(1, 1)预测模型预测精 度均值为 87.85%,可用于西藏年均 ET0 日期序列的中长期预测,预测结果显示,除东南部年 ET0 的预测值有明显下降,其他区域均呈现上升态势。