三峡库区典型常绿阔叶林冠层降雨截留模拟研究

为了验证修正的Gash模型对三峡库区内缙云山典型常绿阔叶林冠层截留模拟的适用性,基于2012年4~7月的气象和林分特征资料以及实测的穿透雨和树干茎流等资料,分析缙云山常绿阔叶林林外降雨、穿透雨和树干茎流特征,并应用修正的Gash模型对林冠截留量进行模拟,对比分析周降雨累计截留量和单次降雨截留量的模拟值和实测值,采用敏感性分析法分析模型参数对截留量的影响程度。结果表明:研究期间共34次降雨,总降雨量为522.1mm,平均降雨强度为1.3mm/h,大部分为低雨强、低雨量级、长历时的降雨;穿透雨量、茎流量和林冠截留量的实测值分别为450.9、9.6和61.6mm,模拟值分别为446.1、7.7和68.2mm,模拟的截留量约高出实测值10.8%,模型能够较好适用于缙云山常绿阔叶林场降雨截留总量的模拟。此外,对模型参数进行敏感性分析得出,以林冠郁闭度c对模拟结果影响最大,其次为平均降雨强度R、林冠持水能力S和林冠平均蒸发速率E,而以树干茎流系数pt和树干持水能力St这2个参数对林冠截留总量影响很小。     

长江防护林——樟树林对降雨再分配的影响

林冠对降雨的再分配,是森林生态学和森林水文学研究的一个重要方面,其影响降雨从林冠到土壤的转移以及水土流失的变化,具有突出的生态水文意义。通过对樟树林下穿透雨和树干流的定位监测,旨在揭示林冠水文效应的变化规律,结果表明：林冠对降雨的再分配功能受到降雨量的影响,穿透雨、树干流和截留量与降雨量呈显著的正相关(〖WTBX〗P〖WTBZ〗<005);穿透雨率随着降雨量增加而增加,而截留率随降雨量增加而减小,并且两者在高的雨量下逐渐趋于稳定,但是树干流率随着降雨量增加先升高后降低。同时,降雨强度也影响林冠的水文效应,随着降雨强度的增加,穿透雨率升高,截留率下降。在整个测定期间,樟树林穿透雨率为685%,截留率为292%,而树干流率为23%。在不同雨量和雨强级间,樟树林冠对降雨再分配存在着差异,而且林内雨的组成比例（〖WTBX〗SF／TF〖WTBZ〗）也受到降雨量和降雨强度的影响。樟树林下水分输入存在明显的空间异质性,穿透雨率在不同位置间具有显著性的差异,而且穿透雨的空间变化率,即穿透雨率的变异系数（CV）随着降雨量或降雨强度的增加而减少。     

流域植被水文效应的动态模拟

为了揭示森林植被水文效应的动态变化过程，将简化的简单生物圈模型与动态植被模型和流域地形指数水文模型相耦合进行长江上游梭磨河流域植被及其水文效应的动态模拟。结果表明：植被覆盖和叶面积指数的增加使植被蒸腾和冠层截留蒸发增加而使土壤蒸发减小，植被的水文效应取决于蒸发分量中这两个相反方向变化的净效应。流域主要由草地和灌木覆盖时流域总蒸发大于裸地和林地。与裸地相比较，当单位叶面积指数截留能力取值0.1 mm时，森林减小了流域总蒸发，但当单位叶面积指数截留能力取值0.2 mm时，森林增加了流域总蒸发。森林的水文效应对冠层截留能力敏感，冠层截留能力存在一个控制森林水文效应从减小总蒸发变为增加总蒸发的转折点。植被的水文效应是随时间变化的，对于给定的植被类型其叶面积指数是决定其水文效应的关键因子。     

济南市南部山区降雨特性分析

通过对济南市南部山区50年降雨资料的分析,得出南部山区年降雨量为648mm,降雨季节性明显,降雨量主要集中在6-8月份的降雨特点;采用皮尔逊Ⅲ型曲线拟合了降雨频率曲线,分析了降雨量与频率之间的关系,得出年降雨量在1000mm以上的频率是2%,年降雨量在640mm以上的频率是50%。最后采用一维坡地径流模型对南部山区内的典型丘陵的产流量进行了模拟计算,模拟结果和实测值吻合较好。     

采伐森林与气候

英国和巴西的科学家研究结果指出,热带森林采伐迹地比森林区减少蒸发量10～20%,这意味着大面积采伐森林造成水分蒸发量的减少,将导致降雨量的减少.现在为了研究采伐森林对亚马逊河及世界范围可能产生的后果,已建立了数学模型进行模拟运算.     

基于不同尺度的湘鄂赣地区传统村落空间分异及影响因素

分析区域传统村落的空间分异及影响因素,可为传统村落的整体保护与分区保护提供理论支撑,也可为制定保护政策提供科学依据。以湘鄂赣地区550个传统村落为研究对象,运用空间分析方法和数理统计方法,从市域、县域两个尺度探讨传统村落的空间分异及影响因素。结果表明:湘鄂赣地区传统村落具有分布广泛、局部集中的特征,分布形态呈集聚型,且县域尺度的集聚特征比市域尺度更明显;江汉-洞庭湖平原为低低集聚区域,传统村落分布稀疏。在两个尺度上,传统村落数量均与平均海拔、年均降雨量呈正相关,与河流密度、年均气温、公路密度、城镇化率、人均GDP、人口密度呈负相关。平均海拔、公路密度在市域尺度对传统村落的分布影响显著,年均气温、年均降雨量、人均GDP在县域尺度对传统村落的分布影响显著。自然地理因素是湘鄂赣地区传统村落形成的环境基础,并通过影响社会经济活动进而影响传统村落的保存。     

基于RS/GIS的武汉市九峰城市森林保护区景观结构特征及规划对策

大型的城市森林绿地是城市生态框架的重要组成部分，其景观结构的优化有助于城市生态系统结构与功能稳定。九峰城市森林保护区是武汉近郊最大的森林绿地。应用快鸟遥感影像并结合实地调查，在RS和GIS的支持下对九峰城市森林保护区的景观结构进行了分析，并探讨了森林景观的规划对策。结果表明：九峰城市森林保护区景观分为林地、农耕地、苗圃地、水域、建设用地、墓地、荒地、草地和裸岩9个景观类型，263个斑块，其中林地最多，占总面积的36.56%，占斑块总数的8.75%，为景观基质，但对景观过程的控制作用不强。建设用地和农耕地斑块形状最为复杂，易造成人类活动干扰的扩散。林地成片分布，破碎化程度较低，连通性较高，有利于其资源保护。九峰城市森林保护区表现出整体结构简单，局部结构复杂的特征。针对这些景观结构特征，提出了大幅提高林地比例，压缩建设用地和其他人类活动明显的景观类型面积，构建聚集间有离析的空间优化格局，加强荒地和裸岩的植被恢复，设置“踏脚石”斑块和建立保护性廊道的景观优化对策，以期为九峰城市森林保护区的规划与管理提供依据。     

上海市降雨变化与灾害性降雨特征分析

降雨是引发城市内涝的关键因素，与公众安全密切相关，分析其特征，能够为内涝防治提供一定参考和依据。上海地区气候条件复杂，深受暴雨、台风等水情灾害影响。依据国家基本气象站-宝山站数据，对上海市近40 a降雨变化和灾害性降雨特征进行了分析。结果表明上海年均降雨量以509 mm/10 a的速率递增。同时，降雨天数的减少较为显著，以3 d/10 a的速率递减。从降雨量和降雨强度的角度，灾害性降雨多为暴雨和短历时强降雨。上海年均暴雨天数为3 d，但雨量可占全年的1/5，大范围暴雨通常由台风引起。近年来，高于排水标准的短历时强降雨出现频次有增多的趋势。汛期作为灾害性降雨的高发期，可作为城市防涝的重点     

基于超阈值取样的中国不同重现期降雨强度空间分异特征及强降雨变化模态(1961～2016年)

不同重现期下的降雨强度对于城市防洪减灾具有重要科学和现实意义。利用中国1961~2016年的535个日值降水站点数据，采用日降雨量的90%、95%和99%分位数阈值，对比分析不同超阈值取样下的中国不同重现期降雨强度空间分异特征和强降雨变化模态。结果表明：（1）3种分位数降雨阈值均呈东高-西低的空间分异特征。相比绝对阈值，日降雨量的95%和99%分位数阈值用于研究大雨和暴雨是相对合理的。（2）3种超阈值样本下的中国不同年遇型降雨强度受区域气候环境和地形条件影响，其空间演变特征具有相似性，均呈现出从东部沿海向西和向北扩张的趋势，但相同年遇型下的降雨强度空间格局在3种超阈值取样方法下差异较大。（3）EOF分析即经验正交函数分解表明在绝对阈值和相对阈值取样下的中国强降雨变化模态具有一致性，前三模态方差解释率可以达到54%以上，且第一、二和三模态的方差解释率均超过10%，分别达到约30%、14%和11%，均表征了中国年际强降雨量的不同变化规律特征，具有明显的气候物理意义。     

自然保护区景观生态开发研究

依据可持续发展和景观生态学的相关理论,利用地理信息系统(GIS)的空间信息处理技术,采用景观生态格局分析与景观生态适宜性评价相结合的方法,对福建省峨嵋峰自然保护区景观生态开发的关键内容进行了探讨,结果表明:该区域森林景观面积大,斑块数也多,是主导景观类型;但是,由于受到人类的干扰,森林景观出现一定程度的非连续性.居民点、农田景观破碎度较大,不利于自然保护区内物种的繁殖、扩散、迁移和保护.景观的类型面积多样性指数为0.817 25,类型斑块数多样性指数为0.922 34,类型周长多样性指数为0.962 58,该区域须在有效保护的基础上,进行适度的景观改造和利用,提高景观多样性.通过景观生态适宜性评价,确定该区域景观生态保护核心区的面积1771.3.hm2,占保护区总面积的32.69%;景观生态保护缓冲区的面积2 874.06 hm2,占总面积的53.05%;景观生态开发区的面积772.77 hm2,占总面积的14.26%.最后提出了该区域景观生态化设计意见.     

中国不同强度降雨量的多属性时序变化特征及其对ENSO的响应

ENSO是影响全球和区域降雨最显著的海气环流因子之一,且具有明显的周期性发展变化特征。基于1961～2016年中国545个气象观测站的日值降水数据,依据中国气象局中央气象台划定的日降雨强度标准,将降雨分为8种强度类型,诊断其8种不同强度降雨量的多属性时序变化特征,及其在不同时频域上对ENSO的响应。结果表明:(1)1961～2016年中国低强度降雨量以减少趋势为主,高强度降雨量则以增加趋势为主。不同强度降(暴)雨量对总降(暴)雨量的贡献率也有类似变化特征。由低强度降雨向高强度降雨转变过程中,中间强度降雨量及其贡献率呈现出先增后减的现象。说明中国降雨在朝着极端化方向发展。(2)除大雨与总降雨外,其它强度降雨量均存在4年及以内的振荡周期,其与ENSO发生发展周期具有较好的一致性。(3)除小雨外,其它强度降雨量的突变均通过了0.05显著性水平的检验,其中中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、总暴雨和总降雨量分别在1967、1972、1995、1995、1996、1994和1973年发生了突变。上述突变中,低强度降雨量突变多在拉尼娜年发生,而高强度降雨量则多在厄尔尼诺年发生。(4)除小雨外,其它强度降雨量在1961～2016年与ENSO具有良好的相关性,均通过了0.05显著性水平的检验。在不同时频域上,中国不同强度降雨量与ENSO多在4年及其更短尺度上具有较好的一致性变化特征。尤其在低能量波谱区的高强度降雨和总降雨量与ENSO在长期变化上一致性较高。     

三峡山地沟谷不同坡位土壤水分特征及对降雨过程的响应

土壤水分是影响地表植被生长发育及分布格局的重要因子，也是岩石圈-水圈-生物圈-大气圈水分循环的重要环节，其动态变化能够反映土壤水文过程的信息。基于高分辨率时域反射水分探针和小型气象站连续定位监测，获取2018~2019年三峡大老岭地区典型沟谷内坡上、坡中、坡下部位0~80 cm范围内各土层含水量及大气降水数据，分析了不同坡位土壤水分在月尺度，日尺度和小时尺度的变化特征及其对降雨过程的响应。结果表明：（1）月尺度上，土壤水分含量季节性差异明显，春夏季节（5~7月）是土壤水分储蓄期，土壤平均含水率为38.40%，夏秋季节（8~10月）是水分消耗期，剖面土壤平均含水率仅为35.04%。（2）日尺度和小时尺度，不同层次土壤水分含量对降水响应存在差异。0~40 cm深度土壤对降雨响应较快（响应时间<0.5 h），土壤水分与降雨量变化趋势相似；60~80 cm深度土壤对降雨响应存在明显的滞后现象（响应时间滞后0.5~3.0 h），且随深度加深，滞后时间呈阶梯式延长。（3）不同降雨条件下，土壤水分对降水的响应差异明显。随降雨量级由中雨增至大暴雨，土壤水分对降雨的响应加快，含水量变化曲线与降雨过程同步性增强，响应深度也逐层增加，土壤水分增量变大。（4）不同坡位对土壤水分的影响存在差异，上坡位对中雨、大雨响应平稳，中、下坡位对降水响应强烈，土壤水分增加迅速。产生不同坡位间响应差异的原因是各点微地形差异导致集水面积不同。     

基于不同卫星降雨产品的澴水花园流域径流模拟比较研究

卫星降雨产品作为缺资料或无资料地区估算流域降雨径流的一种途径，适用性尚需大量实验研究。以澴水花园流域为研究区，综合评估了TRMM(3B42V7)、TRMM_RT(3B42V7)、PERSIANN CDR和CMORPH 4个卫星降雨产品在流域平均雨量计算与径流模拟中的精度，设置多方案与多种水文模拟情景全面检验各降雨产品的可靠性与适用性。研究表明：(1)在研究期2002~2013年，没有一个卫星降雨产品对所有精度评价指标均表现最优，PERSIANN始终表现为最差；(2)各卫星降雨产品对于不同年代和不同统计时段的精度差异明显，且一般汛期精度高于全年精度。各年代精度最高的卫星降雨产品在年与汛期尺度上与实测雨量相关系数均超过0.9；(3)各卫星降雨产品对有雨日降雨探测能力较强，但空报率较高，所有卫星降雨产品对于年最大1 d、3 d和7 d降雨估算误差较大，无法达到可利用精度；(4)采用卫星降雨产品进行径流模拟时，以相应的卫星降雨进行水文模型参数率定可获得更高的模拟精度。TRMM_RT与CMORPH日径流模拟精度较好，CMORPH月径流模拟精度较好。总体而言，CMORPH更适用于径流模拟。对于典型的3场大洪水模拟结果表明，TRMM_RT和CMORPH对洪峰与洪量（径流深）的模拟精度相对较高。     

云南省降雨量时空变化及其对水资源量分布格局的影响研究

利用2000—2014年云南省逐月降水量数据和水资源量数据,基于克里金插值、回归分析模型等方法,分析云南省降雨量时空分布特征、水资源变化趋势及空间分异和降雨量对水资源量变化的影响。结果表明:(1)2000—2014年云南省多年平均降雨量为957mm,年际波动幅度不大,有轻微的下降趋势。各季降雨量对全年均降雨量的贡献率分别为:53.8%、22.1%、19.1%和4.7%,夏季降雨量最多,冬季降雨量最少。且降雨量地域分异明显,有西南向东北递减趋势。(2)云南省平均水资源量为1 958.23亿m~3,且空间分布不均匀,总体趋势是自西北、西部、西南部向中部逐渐递减。(3)相关分析表明,云南省水资源量和降雨量呈正相关关系,二者的相关性系数为0.91,降雨是影响水资源量的关键因素。     

中国南方地区近60 a来降雨量与降雨侵蚀力时空变化研究

基于南方地区9个省份41个气象站点1956~2015年共60 a逐日降雨量资料,采用线性回归、Kriging插值等方法分析了南方地区降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明:南方地区降雨以侵蚀性降雨为主,且比较集中,区域强降雨事件出现的频次在增加。南方地区年均降雨侵蚀力变化范围在3 477.30~24 878.65 MJ·mm/(hm~2·h·a)之间,平均值为9 919.93 MJ·mm/(hm~2·h·a),总体由南往北逐渐减少的分布规律。在季节分布上降雨侵蚀力主要集中在夏季。60 a来南方大部分地区年降雨侵蚀力均呈上升趋势,其中海南、浙江、江西3省上升趋势较为明显,说明这些地区面临较大的土壤侵蚀潜在压力。     

干旱对生态系统脆弱性的影响研究——以长江中下游地区为例

将干旱作为定性事件，以长江中下游地区为研究对象，基于生态系统过程模型的动态模拟，根据IPCC有关脆弱性的概念，以生态系统功能特征量偏离多年平均状况的程度及其变化趋势分别定义生态系统对降水变化的敏感性和适应性，在生态系统的尺度上评估其对干旱的脆弱性。结果表明，长江中下游区域生态系统对降水脆弱性的空间分布有较为明显的区域差异。轻度脆弱及以下的生态系统占区域总面积的65%，主要分布在区域的中南部。重度脆弱和高度脆弱区域约占20%，主要分布在长江中下游的西北部。区域内生态系统对降水变率的平均脆弱度为轻度脆弱。干旱会显著增加研究区生态系统的脆弱性，具体表现为干旱导致原本不脆弱的生态系统脆弱度增加，而对脆弱度较高的生态系统的脆弱性影响不大。不同类型生态系统对干旱的响应稍有差异，干旱导致森林生态系统和农业生态系统的脆弱性均有所增加，但农业生态系统对干旱的脆弱性更高于森林生态系统。在研究区内，干旱对生态系统的影响会持续一段时间，但在干旱过后一年，不论是农业生态系统还是森林生态系统的脆弱性均有进一步上升，但相对多年平均水平没有显著差异     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区，土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一，退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测，分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子，结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制，退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%，泥沙流失量则比农田降低了97%以上，其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想；（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系，随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外，各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著；（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著；（4）各土地利用类型地表径流的80%以上，泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下，暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素；（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素，各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析

为研究云南省及5个子区域年降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,基于云南120个站点近43a逐日降水资料,利用Man-Kendall趋势检验、Morlet连续复小波变换分析等方法进行系统分析。结果表明:各区域大雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中起主导作用;年内各月降雨侵蚀力滇西北基本以大雨侵蚀力为主,其余区域干季以中雨侵蚀力为主,雨季以大雨侵蚀力为主;各量级降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,季节性越强,集中程度越高的特征;各区域中雨侵蚀力相对变化呈减少趋势,其余量级降雨侵蚀力变化趋势以减居多;暴雨侵蚀力相对变化程度最强,大雨和中雨侵蚀力相对较缓;滇西北年降雨侵蚀力、大雨和中雨侵蚀力以9a左右时间尺度为主震荡周期,其余区域主震荡周期多为18~21a左右,暴雨侵蚀力主震荡周期在各区域存在一定差异。     

湖北丹江口水库库区降雨侵蚀力特征

降雨侵蚀力(R)指数是估算土壤侵蚀量的一个基本因子，但如何利用气象站常规降雨统计资料估算R值具有重要的实践意义。利用湖北丹江口水库库区4个观测站(丹江口、十堰、郧县、郧西)的多年逐日降雨资料，通过比较分析多个经验模型对该地区的降雨侵蚀力的计算结果，优选出了表现最佳的估算模型，并用其计算结果分析了库区年降雨侵蚀力的空间分布和时间变化特征。结果表明，湖北丹江口库区丹江、郧西、十堰、郧县的年均降雨侵蚀力分别为3 331.94、3 272.40、3 501.21、3 187.94 MJ·mm/hm²·h·a，4个测站的均值为3 323.37 MJ·mm/hm2·h·a，空间分布比较均匀，与多年平均降雨量分布类似；降雨侵蚀力主要集中于5～9月份，占全年的88.60%以上；库区4个测站年降雨侵蚀力值波动较大，以郧西和十堰为甚，其最大单次降雨侵蚀力分别占其研究时段内总降雨侵蚀力的6.94%和4.87%。离差系数Cv(0.45～0.58)和趋势系数r(绝对值0.05～0.08)计算结果表明研究年限内年均降雨侵蚀力整体趋势保持平稳。
     

秦巴山区降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力时空变化特征的研究对区域土壤侵蚀风险评估及水土保持规划具有重要的意义。利用秦巴山区及周边地区共63个气象站1961~2016年的逐日降雨量数据计算各站的降雨侵蚀力，借助Kriging空间插值法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验等方法分析了秦巴山区降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明：秦巴山区年均降雨侵蚀力为3 696 MJ·mm/(hm²·h·a)，年内变化呈单峰型，7月最大，占全年的26.6%；四季中，夏季最大，冬季最小。代际间，20世纪80年代的降雨侵蚀力最大，90年代最小。年际间，年降雨侵蚀力存在明显的阶段性，但未表现出显著的趋势性和突变性特征。秦巴山区多年平均降雨侵蚀力呈南高北低的分布格局，不同地区年均降雨侵蚀力变化于787~8 858 MJ·mm/(hm²·h·a)之间；整体而言，年降雨侵蚀力随纬度增加而减小，随海拔升高而减小。