南水北调西线引水区近50年径流变化趋势对气候变化的响应

选取南水北调西线工程引水区5个水文站与相应气象站近50 a径流、降雨、温度、日照时间序列资料,首先对自相关性显著水平5%的序列进行去白化处理,运用Mann Kendall法进行趋势检验和突变分析,并通过Spearman法和双累积曲线图形法对结果进行验证。此外,运用Pearson方法分析径流与各气候因子间的相关性。结果表明：50 a来,引水区年径流量变化趋势总体不明显,但近10 a来,除直门达水文站外,其余4个站有进一步减少的趋势;雨量和日照时间变化趋势并不明显,温度有较显著升高。总体而言,气候变化是流域径流量变化的主要影响因素,未来径流量变化还需从气温、降水、径流、冰川等时空分布特性综合研究     

LUCC及气候变化对李仙江流域径流的影响

为揭示李仙江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示：(1) SWAT模型在李仙江流域径流模拟中具有很好的适用性,可以用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R2、Ens分别达到0.74、0.73,验证期的模型参数R2、Ens分别达到0.63、0.63;(2) 单一土地利用情景显示,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地＞草地＞林地。(3) 2006~2015年间李仙江流域的LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,李仙江径流的变化由气候变化主导。(4) 在RCP4.5和RCP8.5两种气候情景下,2021~2050年间李仙江流域径流均呈减少趋势,减少的速率分别为3.6和2.15亿m³/10 a,这与1971~2015年间,流域实测径流减速为6.7亿m³/10 a的变化趋势一致,但这两种情景下,径流的减少趋势有所降低,分别为1971~2015年减速的53.7%、32.1%。     

岷江径流变化特征及其对青藏高原气候变化的响应

依据1961~2003年水文气象资料,运用Mann Kendall检验和线性倾向估计方法进行了岷江年径流、青藏高原年气温与年降水长期变化特征分析及其变化趋势显著性检验,利用Pearson相关分析研究了岷江径流变化与青藏高原气温和降水间的相关性。结果表明：(1)在青藏高原年平均气温显著升高而年降水略有增加但不显著的气候环境下,岷江径流量总体呈减少的变化趋势,年变化率分别为上游紫坪铺站-2619 0 m3/s、下游高场站-6538 5m3/s,其中紫坪铺站径流减少趋势十分显著,通过了5%显著水平的信度检验;从季节变化上看,岷江径流减少主要发生在夏季和秋季,而以春季变化最少;从时间变化特性看,在60~80年代,岷江年径流呈现出年代际的周期性波动变化。(2)岷江径流随青藏高原平均气温的升高而减小;青藏高原降水与岷江径流间的相关性在上下游及季节上则表现不同,与春季径流的相关性最强,与上游紫坪铺站径流具有弱负相关性,而与下游高场站径流具有显著的正相关性;同时,岷江径流变化对青藏高原气温和降水变化在时间响应上还表现出季节上的滞后性。     

黑河上游气候变化对出山口径流的驱动分析

将计量经济学中广泛应用的面板数据分析方法应用到自然科学领域,基于黑河上游山区3个站点的气象水文年尺度数据及季尺度数据,对1959~2009年的降水、温度、潜在蒸散发与出山口径流量分别进行单位根检验、协整检验和格兰杰因果检验,讨论了不同气候要素与径流变化的关系。研究表明：面板数据分析方法同样适用于自然科学领域;各检验结果表明降水、潜在蒸散发对径流存在显著的效应,跟温度相比,潜在蒸散发对径流的影响更为显著,能够更好地表征水文特征;季节尺度上的分析更为细致的说明了降水和潜在蒸散发对径流的影响。利用面板回归模型对黑河流域上游气候变化对径流的驱动影响进行不同情景下的分析,以当前气候条件为本底,结果表明,若气温升高,降水增加,则降水对径流的驱动力减弱,降水减少,则降水对径流的驱动力增强;而降水的变化则不影响气温对径流的驱动作用     

气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明:近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。     

荒漠化对全球气候变化的响应

荒漠化对气候的影响是通过干扰干旱地区的地 -空能量交换平衡机制而产生效力的。旱地对全球温室气体的贡献率估计在 5 %～ 10 % ,其中旱地退化的贡献率小于 5 %。温室气体的积累将导致 2 1世纪全球升温 1～5℃。利用NOAA -AVHRR卫星影像监测到 ,Sahara半干旱区边缘的植被变化与年降雨变率有关。 1980～ 1990的十年间 ,Sahara地区 2 0 0mm年降雨量的南界有较大的波动。     

基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应

汉江流域未来的气候变化趋势和对水资源的影响,将直接关系到南水北调工程和引江济汉工程的使用和效益。因此,分析研究汉江流域水资源对气候变化的响应特点,可为地面调水、空中水资源开发、应对气候变化的不利影响和更好地保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据。以1971～2000年为基准期,应用SWAT模型对汉江流域基准期内的逐月径流进行了模拟;在30 a基准期径流模拟的基础上,以全球变化背景下可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,模拟出各假设气候变化模式下汉江流域水资源状况,获得了各气候变化模式下汉江流域水资源相对于基准期的变化率,研究了汉江流域水资源对气候变化的响应程度。结果表明：模型模拟精度高于评价标准（〖WTBX〗Ens>05,r2>06〖WTBZ〗）,SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟;不同气候变化情景下,汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显;降水对地表径流、基流的影响要大于气温;气温对实际蒸散发的影响大于降水;降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸散发的增加.     

抚河流域径流对土地利用变化时空响应

为了揭示近十几年抚河流域径流对土地利用变化时空响应过程,通过2003、2010和2017年三期遥感影像图进行监督分类得到土地利用图,基于SWAT模型,定量分析和研究土地利用变化对径流的影响.结果 表明:(1)2003～2010年和2010～2017年土地利用变化规律一致,林地和城镇用地面积不断增加,其余类型则呈现减少的趋势;(2) SWAT模型在抚河流域径流模拟中适用性好,李家渡水文站率定期和验证期结果R2和ENS均大于0.85,沙子岭水文站除了验证期ENS为0.77外,R2和ENS均大于0.80,两处站点相对误差| Re|均小于20％;(3)在气象数据同为2010～2016年及其他阈值设置相同的条件下,仅改变输入的土地利用图,发现林地面积的增加,耕地和草地面积的减小导致了2010年比2003年的多年平均月径流量降低0.65 m3/s,2017年的多年平均月径流量较2010年相比降低0.41 m3/s,后段时期的差异与前者相比较小与林地的增长减缓和城镇用地快速增长有关;(4)在第一阶段2003～2010年和第二阶段2010～2017年,流域内大部分地区径流系数都处于降低状态,林地和草地面积的增加对径流系数有降低的效果,而径流系数升高一般是因为耕地、城镇用地面积增加或者林地面积减少导致的.     

基于景观格局的喀斯特山区流域生态风险评估——以贵州省乌江流域为例

以小流域为采样单元开展流域景观生态风险评估,对建立流域景观生态风险预警机制、改善流域生态环境、构建生态安全格局具有重要意义。以2000～2015年土地利用数据为基础,基于景观格局法构建景观生态风险评估模型对贵州省乌江流域景观生态风险及时空特征进行评估与分析。结果表明:(1)15年来,乌江流域景观格局变化显著,其中林地面积增加了2.85%,湿地增加了0.13%,耕地减少了4.52%,其它用地增加了0.02%;(2)乌江流域2000、2005、2010、2015年的景观生态风险度块金值与基台值的比值分别为11.81%、12.05%、13.29%、14.04%,变程分别为10.9、22.8、10.7、12.8 km;(3)15年来,不同景观生态风险等级在面积上表现出不同变化趋势,其中高、极高风险区面积分别增加了8.46%、5.57%,弱、低风险区面积分别减少了6.28%、7.28%。由此可见,由于频繁的人类活动强烈干扰使得流域内景观生态风险整体呈现上升趋势。     

长江上游重庆段径流变化归因分析

近年来,受气候变化和人类活动的双重影响,长江上游重庆段的年径流量持续减少。首先利用MASH移动窗口滑动平均法分析重庆市长江干流寸滩、北碚和武隆3个主要水文站的径流变化特征,然后运用弹性系数法和回归分析法进行径流模拟,定量评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:(1)与基准期(1961~1990年)相比较,影响评价期(1991~2011年)气候变化和人类活动对3个水文站年径流减少量的贡献率分别约为25.2%~35.2%和64.8%~74.8%。(2)气候变化对月径流量的影响幅度有限,导致7月汛期径流量有一定程度的增加,8~10月的径流量普遍减少;人类活动对月径流量影响明显,导致7月份实际径流量减少,并进一步加剧了8~10月径流量减少的幅度。(3)两种方法都指示人类活动已经成为径流减少的重要原因。定量阐明径流变化的成因有助于科学制定应对措施,协调重庆市以及长江上游水资源开发利用。     

基于MODIS数据的堵河流域生态指数变化及与气候因子的相关性分析

堵河流域是南水北调中线工程的重要水源区,流域的生态环境决定着南水北调的经济效益和水质状况.基于MODIS影像(2001～2017年)、数字表面模型(DSM)与气象数据,采用均值统计法、一元线性回归趋势法和相关分析法对堵河流域总初级生产力(GPP)、归一化差异植被指数(NDVI)、和蒸散发(ET)等生态指数的时空变化特征及其与气象因子的相关性进行研究,探讨堵河流域生态环境演变规律及其气候响应特征.结果 表明:(1)堵河流域多年月均GPP、NDVI和ET分别为1868.67 gC/(m2·month-1)、0.605和959.975 mm/month,植被覆盖率较高;多年年均GPP、NDVI和ET呈现相似的空间分布规律,堵河南岸值均高于北岸,竹溪河流域值均最低,最高值均位于神农架林区在内的高海拔区域.(2)年均GPP、NDVI和ET值总体呈波动上升的趋势,表明堵河流域的生态环境在向好的趋势发展;年内呈周期性单峰变化趋势,7月达到最大值;具有较强的季节性,夏季GPP、NDVI和ET值最大,冬季最小.(3)流域月均NDVI、ET和GPP之间均具有较强的正相关性,其中月均NDVI与月均GPP\ET的相关系数R2均为0.65,月均ET与月均GPP的R2为0.70.(4)流域月均GPP与月均降水的相关性强于月均气温,而NDVI、ET与气温的相关性均大于降水;GPP、NDVI和ET的变化与气温、降水呈现同期变化规律,NDVI、ET和GPP的变化对气候因子的响应不到一个月的滞后性.     

近40年阿克苏河流域径流变化特征及影响因素研究

利用1961—2000年近40a的气温、降水、冻土深度等逐月资料及年蒸发量资料和20世纪50年代初或中期建站起到90年代中期径流逐月实测资料．分析20世纪下半期阿克苏河流域径流变化特征及其与气候变化的关系．同时分析人类活动对径流变化的影响作用。研究表明：阿克苏河流域普遍存在升温的变化趋势，尤其是冬季升温明显；同时导致冻土层温度的升高和冻土退化；流域内降水增加趋势明显。1990年以后径流增加趋势更加明显．从年内变化分析来看。流域内各水文站春、夏季径流有明显的增大趋势；秋、冬季径流减少明显；分析径流的变化特点．主要还受到流域地表状况变化、大面积开荒及上游水库调节等人类经济活动作用的影响。     

太湖西苕溪流域径流变化归因分析

气候变化与剧烈的人类活动正深刻地影响着全球水循环系统,河川径流作为水循环系统中的重要组成部分,也因此发生了显著的变化。为此,以太湖上游西苕溪流域为典型,应用累积距平、线性趋势分析及流量历时曲线等方法,分析1972~2015年流域内的水文气象变化趋势;基于累积量斜率变化分析方法与气候弹性模型,定量揭示降水与人类活动对流域径流变化的贡献率。研究结果显示:(1)1972~2015年间流域年径流量呈减小趋势,并且在1999年发生突变,以此将时间序列划分为基准期与变异期两个阶段。变异期流域年均径流量减少约11.76%,减少幅度较大。(2)流域降水量年际变化趋势并不显著,与基准期相比,变异期年均降水减少约1.43%,减少幅度较小,但流域径流对降水变化敏感。汛期降水量占年降水量比重减少,降水的年内分配逐渐坦化,一定程度上使得产流减少。(3)根据累积量斜率变化率分析方法,降水与人类活动对西苕溪流域径流减少的贡献率分别为26.45%和73.55%,由气候弹性模型计算得出二者的贡献率分别为23.52%与76.48%。两种计算方法结果较为接近,均表明人类活动是导致西苕溪流域径流减少的主要因素。     

流域土地利用变化的水质响应研究进展

探讨流域土地利用变化的水质响应,有利于从源头上控制水污染。不同学者在多种边界条件下研究了流域土地利用变化的水质响应,发现流域土地利用变化是造成河流水质发生变化的重要原因。根据是否可以将土地利用活动概化为点状,流域土地利用变化的水质响应研究可分为点状土地利用的水质响应和非点状土地利用的水质响应。准确边界土地利用的水质响应一般是研究流域土地利用空间特征和土地利用结构与水质变化的关系。对于用全流域尺度还是用缓冲区的尺度分析土地利用的水质响应更准确仍存在争论。水域边缘几何形状影响了土地利用与水质的关系。     

2000～2019嘉陵江流域植被覆盖时空变化特征及气候响应分析

嘉陵江是长江水系流域面积最大的一条支流,近年来嘉陵江流域出现严重水土流失,在生态保护工程的实施和气候变化的共同作用下植被覆盖发生了明显变化,研究植被覆盖时空变化特征、未来趋势和影响因素,可为嘉陵江流域生态环境治理提供参考依据.基于MODIS-NDVI时序数据和地面气象数据,借助3S技术和线性趋势分析、Hurst指数、变异系数等方法多角度分析了嘉陵江流域植被覆盖的时空演变特征及未来趋势,并结合Mann-Kendall(M-K)检验与偏相关系数研究气候因子对植被覆盖的影响.结果 表明:(1)近20年来嘉陵江流域植被覆盖总体呈上升趋势,增加速率为2.9％/10a,且空间分布上具有显著差异,表现为上中游偏高,下游偏低;(2)嘉陵江流域植被覆盖呈增加趋势和减少趋势的面积分别占88.68％和11.32％,具体表现为陇南陕南地区及中下游东部地区显著增加,流域西北部与南部各市县城区减少;(3)流域北部地区植被覆盖变化的波动性强于南部地区,中东部地区波动最小.(4)嘉陵江流域植被覆盖变化反向持续性较强,植被变化呈持续退化趋势的主要在碌曲县南部与流域南部各市县城区,呈持续改善趋势的主要在广元市剑阁县与苍溪县,其余区域呈由退化到改善的趋势;(5)气温对嘉陵江流域植被覆盖变化的影响最大,且植被NDVI对气温和降水的响应均存在一定的滞后现象,人类活动对植被覆盖变化的影响具有两面性.     

近16年金沙江流域植被覆盖时空特征及其对气候的响应

植被覆盖度是生态系统变化的主要指标之一.改善植被观测的时空尺度和植被动态变化及其驱动因素的方法,能够为我们提供更多植被变化的信息,有利于更好地了解该地区生态环境的特征和变化.基于MODIS-EVI数据,使用Sen和Mann-Kendall模型,结合偏相关分析和灰色关联分析(GRA)等方法,探索了金沙江流域近16年植被覆盖的时空演变特征及其气候驱动力.结果表明:(1)在近16年中,金沙江流域的植被覆盖总体上呈增加的趋势,EVI增速为0.011/10a;(2)植被覆盖改善区和退化区面积分别占总面积的55.53％和28.95％;(3)植被覆盖受气温和降水驱动的区域分别占总面积的32.627％和28.265％.在半干旱区,植被覆盖变化主要受降水的影响,而在半湿润和湿润区主要受温度的影响,但地形和植被类型会改变气候与植被覆盖之间的相关性;(4)半干旱区植被覆盖对气候的响应不明显,在半湿润和湿润区植被覆盖对温度的响应要慢于降水,响应时间也随海拔和植被类型的不同而变化.高海拔地区的植被对气候因素的响应要快于低海拔地区,农作物和草地对气候的响应更快,针叶林和混交林对温度的响应要快于降水.     

Cognition Research on Global Climate Change

Researchers are looking for an effective solution to mitigate climate change along with the growth of global average temperature and the frequent occurrence of extreme climate disasters. However, after the ratification of Kyoto Protocol, which is the international agreement dedicated to solve the problem, climate change is getting more serious in the recent decade. It is considered that the ultimate reason is not from the limitation of current technology or policy instrument but from the cognition part, which is the basis guiding people to comprehend problems and search for solutions. Until now, the research on the climate change issue is consistently based on a deficient assumption that climate change is a kind of “the tragedy of the commons.” This phenomenon could be considered as the “Pluto phenomenon” and directly cause the inefficiency of current solution. Therefore, the cognition's reconstruction is vital to guide researchers and relevant stakeholders to search for an efficient approach to mitigate climate change.     

对目前全球气候变化问题认知程度的思考

随着全球增温以及各种异常气候灾害的频繁发生。人们越加关注对全球气候变化问题的研究,并一直努力寻找解决该问题的最有效的方案。然而自《京都议定书》这份唯一的国际范围签署的旨在减缓温室气体的协议制定以来的10年时间。气候变化问题有增无减。没有得到实质改善。这不仅是科技水平和政策手段上的局限所至,更为根本的原因是现有对全球气候变化问题的认知仍存在缺陷。全球气候变化长期被默认为“公地悲剧”的现象是一种典型的“冥王星现象”。这种认知上的缺陷导致了当前缓解全球气候变化的方法难以行之有效。要找到缓解全球气候变化的有效途径,完善人们对全球气候变化问题的认知是重要的前提条件。     

应对气候变化的碳足迹研究综述

由温室气体引起的全球变暖问题已引起国际社会的普遍关注,随着全球变暖成为社会关注的热点,碳足迹成为一个新的研究方法并迅速得到学术界的认可。本文从碳足迹的起源和各种定义入手,系统阐述了碳足迹的概念,并从不同角度探讨了碳足迹的各种分类。本文重点介绍了碳足迹的计算方法,主要包括投入产出分析方法、生命周期评价法、IPCC计算方法和碳足迹计算器等四大类,并总结和比较了四种方法的优缺点。在此基础上,对国内外相关研究系统地进行了归纳和总结,客观分析和评价了当前碳足迹的研究现状和存在的问题。本文还介绍了目前国际上四个主要的碳足迹评估标准:英国的PAS2050:2008标准、世界可持续发展商业协会和世界资源研究院共同发起制定的GHG议定书、日本的标准仕样书TS Q0010标准和ISO14067标准,并以GHG议定书和PAS2050两个标准为例分析了进行碳足迹评估的重要前提———边界界定问题。最后对碳足迹研究的重点领域和发展方向进行了展望。