气候变化下汉江上游林地植被生态需水量的时空演变

研究气候变化下林地植被生态需水量的时空变化,对于保护涵养水源的林地植被系统,合理规划管理流域水资源有着重要作用。以汉江上游流域11个气象站点1971~2010年的气象资料为依据,采用结合[1]土壤含水量与植物类型修正蒸散发量得到植被生态需水量的方式,从时空角度定量研究了在生长季4~10月份流域林地植被生态需水量及其趋势性变化,并且分析了生态需水量对各气象因子变化的敏感性程度。结果表明:汉江上游流域林地植被多年平均生长季生态需水量为6.915 8×109 m3,整体上呈现非显著性增加趋势,在空间分布上具有明显的地带性特征。生态需水量对不同气象因子有不同程度的敏感性:最高温度水汽压太阳辐射风速最低温度,生态需水量对各气象因子敏感程度的地带性分布特征还与各区域的纬度、海拔、植被类型和下垫面情况有关。     

基于贝叶斯平均的非点源污染多模型模拟与不确定性分析

流域非点源污染模型是评价和控制非点源污染的有效工具,但单一模型模拟存在较大的不确定性,使得流域非点源污染的多模型模拟成为必然趋势.选取HSPF、SWAT和GWLF 3个结构不同的非点源污染模型,在单个模型最优模拟序列的基础上,采用最大期望值方法对模型权重计算,基于贝叶斯模型平均(BMA)方法对流域氨氮月负荷和硝态氮月负荷进行多模型模拟并对其90％的不确定性区间进行分析.以伊逊河流域的实测数据为例进行应用,结果表明:BMA多模型模拟方法的模型效率均高于单一模型,单个模型的效率越高,其在BMA多模型模拟中的权重越大,同时BMA的90％置信区间对实测值具有较高覆盖率.这表明,BMA方法不仅可以通过均值模拟得到更好的模拟效果,而且还可以不确定性区间评价多模型模拟结果的不确定性.研究结果为流域非点源污染负荷模拟提供了更多丰富的信息,可以为非点源污染控制提供科学支撑.     

基于AnnAGNPS模型的三峡库区小江流域非点源污染负荷评价

运用AnnAGNPS模型对三峡库区小江流域2002～2004年的径流量、输沙量、氮磷负荷量进行模拟估算，并分别采用宝塔窝水文站（控制范围占流域面积的62%）2002～2004年实测数据对径流和泥沙模拟值进行校准和验证，采用小江流域出口2002～2004年实测年均数据对总氮、总磷模拟负荷进行校准和验证，通过敏感性分析确定了影响流域非点源污染负荷输出的主要因子，结果表明模型模拟结果相对可靠，适合于三峡库区流域非点源污染负荷评价。根据模型预测结果，模型对径流输出的模拟精度高于对泥沙和养分的输出模拟，小江流域多年年均泥沙输出量为26189 万t，总氮输出为8 33523 t，总磷输出为43686 t。研究成果对于AnnAGNPS模型在三峡库区的应用具有很好的示范性     

VIC模型与SWAT模型在中小流域径流模拟中的对比研究

结合GIS与RS技术的分布式水文模型已成为当今水文界研究的重点。从气象与水文水资源学科交叉的角度对分布式水文模型VIC模型与SWAT模型进行研究，并将其应用于白莲河流域，以此探讨该模型在中小流域的适用性。模拟结果表明，VIC模型与SWAT模型在白莲河流域率定期与检验期的模拟效果相差很小。SWAT模型的效率系数与相关系数略高一些，SWAT模型的模拟效果比较平均，每年相差不大；但VIC模型在1995年和1999年模拟效果明显好于其它年份，尤其在2002年，VIC模型模拟的洪峰与实测的相差较大，从而影响总体的效率系数偏低，而SWAT模型模拟的更接近实测值。研究结果表明两种模型对于我国中小流域的径流模拟具有一定的适用性.     

贡嘎山亚高山降水稳定同位素特征及水汽来源研究

为揭示青藏高原东南缘贡嘎山地区的大气降水稳定同位素特征和水汽来源,利用贡嘎山东坡亚高山地区2012年5月至10月实测的大气降水稳定氢氧同位素和气象资料,分析了贡嘎山地区的降水线特征、降水稳定氢氧同位素时空分异特征及其与气候因子之间的关系和氘盈余特征,并运用HYSPLIT模型探讨了该区的水汽来源特点。结果表明:贡嘎山亚高山地区大气降水线方程为δD=9.401 9×δ¹⁸O+28.530 3(‰)(R²=0.983 3,p < 0.001),反映了该区湿润、多雨、气温较低的气候特点;该区大气降水稳定氢氧同位素季节变化明显,雨季先降低后升高;降水中氢氧同位素的高程效应显著且存在季节差异;降水稳定氢氧同位素受温度、降水气象因子影响较大,降水量效应显著并且与温度存在负相关关系;后向轨迹模型模拟结合同位素特征分析表明该地区雨季水汽来源较为复杂,主要有西风输送、东部季风和局地水汽内循环3个来源。研究结果可为区域水汽循环和降水特征提供科学依据。     

基于SCS-CN与MUSLE模型的三峡库区小流域侵蚀产沙模拟

传统土壤侵蚀模型模拟次降雨产沙时难以确定泥沙输移系数,分布式的侵蚀产沙模型对数据量需求量大。选择三峡库区宋家沟小流域为研究对象,基于2013年的降雨、植被盖度、地形、土壤等数据,利用SCS-CN和MUSLE模型耦合模拟流域的场降雨的产沙量。结果表明:该模型的模拟值的精确度在可接受范围内,整个流域2013年的泥沙流失量是3 923t,全年中5场较大的降雨贡献了泥沙流失量的80%以上;不同土地利用类型的泥沙输出量差异很大,耕地(面积44.63%)贡献了81.54%的泥沙,有林地(面积47.61%)贡献了17.63%的泥沙;坡度在0~8度的区域贡献的产沙量仅为1.75%,大于25度的区域占流域面积的比例是39.21%,产沙量占55.77%;泥沙模拟值相比实测值偏大,其原因可能是流域中分布的池塘改变了径流过程,发挥拦截泥沙功能。     

基于CLUE-S模型的千岛湖镇土地利用动态模拟分析

基于1993、2004年两期土地利用数据和1〖DK〗∶250000DEM，运用GIS技术，通过Logistic逐步回归分析，在地形、高程、水系、道路交通、城镇和居民点等多种自然和社会经济因素中，筛选出不同时期对千岛湖镇主要土地利用类型空间分布及其变化具有决定作用的驱动因子，并对所得结果进行ROC检验，同时生成相应的土地利用空间分布概率适宜图，然后采用CLUE-S模型，对其2004年的土地利用变化格局进行模拟；并用2004年的土地利用现状图对模拟结果进行检验，结果显示，在基本单元（90 m×90 m栅格）的水平上，模拟的正确率为8471%，Kappa值达到了0825。在此基础上，针对两种政策情景，应用相同模型模拟预测了千岛湖镇2015年的土地利用时空变化。与2004年相比较，变化明显的是城镇工矿用地的扩张和林地的减少，并且城镇工矿用地的扩张多是在原有城镇及工矿用地的基础上向四周扩展，侵占的多是周边的耕地、林地、未利用地。     

南京紫金山马尾松树轮δ13C对气候变化响应敏感性的研究

树木年轮宽度指标在气候重建中发挥了重要的作用，可是在温暖湿润的地区，利用树木年轮宽度重建古气候遇到了困难。因此寻找其他代用指标就成为一项急迫而重要的任务。一些研究发现，树轮稳定碳同位素可以发挥重要的作用。但是，是否所有的树种的树轮碳同位素对气候的响应都同样的敏感，还需要通过大量的研究分析工作来验证。为了了解温暖湿润的亚热带季风区马尾松树轮δ13C对气候响应的敏感性，选取了南京紫金山的两个马尾松树盘，进行了树轮δ13C的分析，建立了1939~2002和1955~2002年两个树轮δ13C变化序列。与降水、温度、相对湿度、光照时数、风速等气候指标进行了相关分析。结果表明：（1）马尾松树轮δ13C对于气候的响应是敏感的，可以作为气候变化的代用指标；（2）坡向对于马尾松树轮δ13C对气候的响应敏感性也有一定的影响，树轮δ13C平均值西南坡比东南坡高，西南坡比东南坡对月平均最低和最高温度的响应更敏感；（3）紫金山马尾松树轮δ13C与该地区生长季（尤其是夏、秋季）的月平均气温、月平均最高气温和日照时数呈正相关，而与月平均最低气温、降水量、空气相对湿度呈负相关     

赣江源头流域植被变化的水文响应模拟研究

应用2个分布式水文模型（SWAT和Topmodel模型），对赣江流域的源头--梅江流域20年内的植被变化所造成的生态水文响应做出了模拟研究。根据2个模型不同的特点，设计了不同的模拟方案，使用SWAT模型模拟径流量的变化，Topmodel模型模拟汇流过程的变化。模拟得到的结果是：排除研究时间段内流域气候变化的影响，仅变换流域下垫面的属性，植被的变化对流域水文特征产生了明显影响，在整个梅江流域的范围内，2000年的年径流总量比1987年增加了146%；在其子流域--琴江流域，1995~2000年的7次洪峰峰值径流出现时间比1987年延迟，峰值径流量减少约5%。这说明从上世纪80年代开始在该流域内进行的植树造林和国土整治工作,即江西省“山江湖工程”，对流域的生态健康具有良好的回馈效应。     

马尾松树轮早材、晚材年表对气候因子响应的敏感性分析

为探究亚热带地区树木年轮早材、晚材宽度指标用于气候变化分析的敏感性差异,及全球气候变暖背景下亚热带不同地区马尾松径向生长可能受到的影响。在马尾松(Pinus massoniana)主要分布区的大致西缘、南缘、中心区、北缘和东缘5个典型的亚热带地区建立起马尾松早材、晚材宽度指标的树轮年表,与各地记录的标准化降水蒸发指数、降水、月均温、月最高温、月最低温5个气候因子多年的单月值及多月值数据进行相关分析。结果发现:(1)所有地点的马尾松早材年表和晚材年表的平均敏感度均较高(0.185～0.273),可用于气候重建工作。(2)同一样区早材和晚材年表的相关性较高,但早材对气候的敏感性高于晚材年表。(3)马尾松树轮宽度对气候要素的响应在不同的地域存在一定的差异与联系。生长季早期的气温升高会对西缘、南缘、中心区和东缘样区马尾松的径向生长产生有利影响,但在较为干旱的北样区,马尾松径向生长则易受到升温造成的水分抑制作用。(4)在不区分上一年或当年条件下,夏季的降水对5个样区马尾松径向生长具有高湿制约作用,秋冬季降水对马尾松径向生长具有有利作用。