2005年以来青海湖水位持续回升的原因分析

地处干旱-半干旱过渡带的青海湖现代和历史时期生态环境变化一直受到关注,特别是2005年以来水位和湖面的逆转回升促使我们重新审视全球变暖情形下我国北方气候和环境的变化及其趋势。本文利用高分辨率的河水化学、（次）降水量和径流量等数据,探讨了2005年以来青海湖湖水的来源和水位持续回升的原因。结果表明,1959年以来青海湖水位的变化与降水量和径流量紧密相关;近些年的持续回升则主要取决于全球增暖情形下区域夏季降水强度和降水量的同时增加,地表径流和/或地下水补给起着一定作用,而冰川融水的贡献则十分有限。我们认为2005年以来青海湖水位持续回升是全球增暖情形下区域降雨模式的改变、降水量和径流量增加,以及流域植被生态改善的综合效应。     

青海湖流域浅层地下水补给来源及其水位变化

地下水补给来源及水位变化是干旱– 半干旱地区生态和植被的主要制约要素之一,也是 开展流域生态和环境治理技术与试验示范的关键。通过青海湖流域2000 年8 月和2009 年8 月浅 层地下水埋深的调查,以及地下水、河水和雨水氢氧同位素分析,揭示了青海湖流域浅层地下水 埋深的基本状况,明确了大气降水是青海湖流域浅层地下水的主要补给来源,其水位变化受居民 用水量的影响外,主要与降水量、地形密切相关。     

2001—2018年基于MODIS遥感影像的青海湖湖冰物候变化特征分析及其影响因素

青海湖是青藏高原上最大的咸水湖,研究该区域冬季湖泊冻融时间的变化趋势及其与气候变化之间的关系,可以为预测未来气候对青海湖水情变化提供重要的见解。根据冰的亮度温度值高于水的亮度温度值这一差异,使用2001—2018年MODIS MOD02QKM数据产品和Landsat TM/ETM+遥感影像分别提取了青海湖开始冻结、完成冻结、开始消融和完成消融四个时间点的数据,综合分析青海湖湖冰物候特征变化,并结合气象数据,得出湖冰物候变化对气候的响应。结果表明：青海湖每年11月左右进入冰期,12月开始形成稳定的冰盖,次年3月或4月开始消融。湖冰覆盖时长和封冻期的变化趋势基本相同,整体上呈现出缩短的趋势,湖冰消融期整体上呈现出先缩短后增加的趋势;2001—2018年,平均首日冻结面积为8.15%,平均冻结速率为192.02 km²?d^?1,开始冻结和完成冻结的日期略有延迟,开始消融和完成消融的日期已经大大提前;冬季温度越高,青海湖湖冰封冻时间越短,日照时数越长湖冰覆盖时长越短,对于湖冰消融期来说,降水量越多湖冰消融速度越慢,平均风速越大湖冰消融速度越快。初步认为,气温是湖冰冻融的主要因素,预测未来1—2 a青海湖冬季气温仍会呈现上升趋势,湖冰封冻时长也会出现缩短趋势。     

1960-2006年艾比湖流域冷暖季气候状况分析

运用线性倾向估计、累积距平、小波分析、Mann-Kendall检验等方法对艾比湖流域1960-2006年冷、暖季和全年平均气温、降水量、日照时数的变化趋势、周期性和突变性进行分析。结果表明:①47 a来,艾比湖流域平均气温和降水量均呈增加趋势,其变化率分别为0.43 ℃/10 a、12.02 mm/10 a;而日照时数呈减少趋势,其变化率为-22.30 h/10 a。②从空间分布来看,流域各站年均气温均呈不同程度的增加,其中以托里增幅最大,温泉增幅最小;除托里年降水呈减小趋势外,其他各站年降水量皆表现为增加趋势;冷季日照时数减少趋势明显强于暖季,这也导致研究区大部分站点年日照时数呈减少趋势。③平均气温、降水和日照时数序列在冷季、暖季、全年中都存在着长周期和短周期。其中,降水和日照时数都具有8 a左右的短周期,并分别存在14 a和20 a的长周期;而气温的变化周期较为复杂,且具有较强的波动性,存在11 a和22 a的年代际周期。④流域气候的突变发生在20世纪80年代,1988年流域气温发生了由偏冷时期向偏暖时期的转变;1986年降雨发生了由少雨到多雨的变化,流域气候开始变得湿润;1984年左右日照时数出现由多到少的转变。     

1960年-2014年天山北麓气温和降水变化趋势及预测研究

利用天山北麓17个气象站点1960年-2014年的气温和降水资料,采用Morlet小波分析、R/S分析等,研究了天山北麓气温和降水的时间变化.结果表明,(1)天山北麓年平均气温和年降水量分别以0.035℃/a和0.881 mm/a的倾向率呈上升趋势;季节变化明显;(2)年平均气温和年降水量有明显的周期性,年平均气温在55 a尺度内存在13 a的强显著周期,年降水量在55 a尺度内存在8 a的强显著周期.(3)未来一段时间内,天山北麓气温和降水均呈上升趋势,且与过去的变化趋势持续性较强.     

1960-2009年石羊河流域气候变化及极端干湿事件演变特征

利用石羊河流域4个气象站1960-2009年逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型、相关分析等方法分析石羊河流域气候变化特点。结果表明:①1960-2009年气温、降水及湿润指数均在波动中呈较明显的增加趋势,气温、降水和湿润指数变化倾向率分别为0.338 ℃/10 a、4.791 mm/10 a 和0.006/10 a, 1960年代-2000年代石羊河流域经历了相对冷干-冷湿-暖湿3个阶段,暖湿化趋势明显;②冬季是暖湿化趋势最明显的季节,其次是秋季;③从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐减少,湿润指数离散程度由小变大,湿润化速度由快变慢,而增温速度大体上存在逐渐增加的趋势;④1960-2009年石羊河流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,极端湿润事件频率却在波动中呈增加趋势,1960年代和1970年代是石羊河流域极端干旱事件持续频发的年代,上中下游不同地区极端干湿事件持续频发的时间存在差异。降水和风速是影响极端干湿事件变化的主要气象因子。在全球变暖背景下,石羊河流域干旱的气候环境有一定的改善。     

1960~2012年长江三角洲地区雾日与霾日的气候特征及其影响因素

利用1960~2012年长江三角洲地区气象观测资料,对长江三角洲区域雾和霾的时空分布及其影响因素进行了分析.结果表明:长江三角洲地区雾、霾分布不均匀,雾日大值区主要分布在江苏省盐城中部沿海地区、安徽省黄山地区、浙江东部沿海地区,霾日大值区主要分布在以南京、杭州、合肥、衢州为中心的周边城市.时间变化上,城市化水平高的大城市年雾日数在20世纪80年代之前呈增加趋势,之后呈减少趋势;城市化水平低的小城市年雾日数也呈先升后降的趋势,但下降时间滞后于大城市.大城市雾日月平均分布冬季最多,春秋季次之,夏季最少,小城市雾日月平均分布呈双峰型特征,即春季和冬季较多.大城市和小城市年平均霾日数一直呈增加趋势且20世纪90年代之后差距变大.区域气候变化和城市化导致的温度上升,空气污染加剧导致的气溶胶增加,是造成长江三角洲雾日、霾日不同变化特征的原因,但它们之间的相互作用效应复杂,值得深入研究.     

电厂中余热锅炉汽包水位波动的不确定性成分研究与探讨

机噪声两部分的结论。余热锅炉汽包水位波动具有不确定成分,控制系统的性能会受到其成分变化的影响。本文根据相关图表数据对水位波动的不确定成分进行研究,并探讨解决方案。     

气-水两相砂介质中饱和度-毛细压力关系与水位波动之间的响应

利用时域反射仪（TDR）与微型张力计（T5）联用装置,测定气-水两相砂介质中因水位波动产生的连续干燥与湿润循环过程中饱和度-毛细压力（S-p）关系曲线.同时,研究了多重水位波动对S-p关系曲线、孔隙流体运移的滞后性及空气剩余饱和度的作用.结果表明,TDR、T5和数据自动采集器联用装置可较准确测量出气-水两相条件下S-p关系的动态变化.同一介质中不同干燥过程的侵入压值比较接近,与干燥过程的初始水饱和度无关;而干燥或湿润过程的S-p关系曲线和滞后程度则与其初始水饱和度密切相关.在特定的干燥和湿润循环过程中,初始水饱和度大小对空气剩余饱和度的值影响不大,用于预测非湿润相流体剩余饱和度的Land的假设需要修正.本研究结果对进一步研究水位波动条件下地下有机污染物运移具有借鉴作用,可为修正NAPL Simulator 提供实验依据.     

气候和人类活动对典型岩溶地下河系统径流年际变化的影响

为揭示气候变化与人类活动对岩溶地下河系统年径流量的影响,以南洞地下河为研究对象,利用其1972-2014年的径流量、降水量和蒸散量数据,分析其年际变化特征。研究结果表明：研究期内径流、降水和蒸散均呈现波动减少的趋势。其中流域内径流整体以0.014亿m³/a的速度减少,降水整体以3.14 mm/a的速度减少,蒸散整体以7.94 mm/a的速度减少。通过有序聚类法和Mann-Kendall法综合确定出径流、降水的突变年份为2002年、2008年。通过累积量斜率变化率比较法,定量分解了不同时期气候与人类活动对径流变化影响的贡献率：综合考虑降水和蒸散因素,以人类活动轻微的T₁（1972-2002年）阶段为基准期,气候变化对径流减少的贡献率在T₂（2003-2008年）、T₃（2009-2014年）时期分别为-86.68%、35.92%,人类活动对径流减少的贡献率在T₂、T₃阶段分别为186.68%、64.08%。可见,人类活动是南洞地下河流域径流量年际变化的主导因素,其中生活、生产的直接耗水和土地利用/土地覆被变化影响下径流过程的变化,共同影响着径流年际变化。     

Climate change and sandy land development in Qinghai Lake Watershed, China

The Qinghai Lake Watershed, containing the largest saline lake in northwest of China, has suffered from severe sandy land development in recent years. This paper analyzes its daily precipitation, temperature, and wind from 1958 to 2001, and the spatial and temporal distributions of sandy land through the interpretation of remote sensing images covering four years (1977, 1987, 2000, and 2004). Results showed that since the middle of the 1960s, the daily precipitation (P) of 0<P⩽5 mm decreased, while the P>20 mm increased significantly (S<0.05) in their annual total amounts and days. The maximum daily precipitation also increased significantly. Both the maximum dry spell and the total dry spell of more than ten days had a significant upward trend. Since the beginning of the 1960s, all the extremely high, extremely low and mean temperatures increased significantly (S<0.01), at a rate of 0.1°C/10a, 0.2°C/10a, and 0.2°C/10a, respectively. The days with extremely high temperature had a significant upward trend, while the days with extremely low temperature had a significant downward trend. The Qinghai Lake was significantly shrinking (S<0.01) and provided abundant sediments for Aeolian erosion. The NNW wind prevailed in the watershed, and the largest scale wind was from the west and concentrated on the dry months. As a result, the sandy land was mainly born on the east bank of Qinghai Lake. The total sandy land area in the watershed had grown from 587.4 km², 660.7 km², 697.6 km² to 805.8 km², accordingly, its area percentage growing from 2.0%, 2.2%, 2.4% to 2.7%, respectively.     

鄱阳湖富营养化时空变化特征及其与水位的关系

为了研究鄱阳湖水体的富营养化状态与水位变化的响应关系,基于2009-2016年鄱阳湖15个长期监测点的调查数据,采用TLI（综合营养状态指数）法评价了鄱阳湖水体的富营养化状态,并应用主成分分析（PCA）探讨了鄱阳湖富营养化状态的时空变化特征及其与水位的关系.结果表明:①从年内变化来看,鄱阳湖除冬季（1月）处于轻度富营养化状态,其余3个季节均处于中营养状态,其中,夏季（7月）富营养化程度最低是由于其水位较高、换水周期快所致,冬季处于轻度富营养化是由于水位降低导致的营养盐浓度升高以及湖泊沉淀物的再悬浮和营养盐的释放;从年际变化来看,除2011年、2012年及2014年鄱阳湖处于轻度富营养化状态外,其余年份均处于中营养状态.②从空间上来看,鄱阳湖湖区整体处于中营养状态,空间差异不大,湖区中部东侧富营养化程度最高.③在年内季节变化上富营养化程度与水位呈负相关,富营养化的空间分布特征与水位关系较小.研究显示,鄱阳湖整体富营养化程度不高,但有向富营养化湖泊发展的趋势,建议通过控制湖区污染源来减轻其富营养化程度.      

洪泽湖区域气候变化与水位的灰色关联度分析

利用泗洪洪泽湖湿地自然保护区1979-2009年逐年逐月平均气温、降水量、蒸发量、湿度和日照一系列气象资料,分析了该地区年和四季的气候特征以及气候变化趋势,并用近年泗洪洪泽湖区域水位的动态数据与气象数据相对变化进行比较处理后,基于MATLAB软件灰色关联度计算的实现,进行水位因子与气象因子的灰色关联度分析,从而得到他们之间的关联度。研究表明:近31年来泗洪洪泽湖湿地自然保护区表现出气温升高、降水量增多、蒸发量减少的暖湿趋势。近年泗洪洪泽湖区域水位的年变化与湿度、降水呈正相关关系,与气温、蒸发量、日照呈负相关关系;水位高低与气候要素中的气温、湿度相关性较大,高达0.997 8、0.946 6;与降水量也有一定的相关性,与蒸发量和日照的相关性较小。     

博斯腾湖水位变动对湿地生态环境的影响

根据1955-2002年博斯腾湖水位历史观测记录统计资料,对博斯腾湖水位变动情况进行了分析。有实测资料以来,博斯腾湖水位和面积变动大概有2个主要阶段:1971-1987年,博斯腾湖水位持续下降,平均每年下降0.2m,水面面积减少11.8km₂;1987-2002年,博斯腾湖水位持续上升,平均每年上升0.32m,水面面积增加30.3km₂。分析表明,博斯腾湖水位变动主要原因是开都河径流量的变化引起的,博斯腾湖流域农业用水及出流量对博斯腾湖水位的变动也有一定的影响。利用相关分析方法,深入探讨了博斯腾湖水位变动对湿地生态环境的影响,结果表明:博斯腾湖水位的大幅度变动,对湿地水质、湿地各项资源及湿地功能的充分发挥和利用带来严重的负面影响。针对博斯腾湖水位变动对湿地生态环境的影响,提出了可持续发展管理的对策。     

青海湖流域及周边地区浅层地温对全球变化的响应

利用青海湖流域及周边8 个气象站1961~2007 年的0~20 cm 浅层地温资料,采用气候倾 向率等气候统计学分析方法,对青海湖流域及周边地区近47 a 来年、季平均地温的变化趋势及气 候突变进行了研究。结果表明,区域内0、5、10、15 和20 cm 浅层地温均呈现升高的趋势,升幅分别 为0.30~0.60℃·(10a)^-1、0.22~0.51℃·(10a)^-1、0.28~0.58℃·(10a)^-1、0.30~0.59℃·(10a)^-1 和0.32~0.59℃ ·(10a)^-1;近47 a 来四季平均浅层地温整体均呈现升高趋势,升幅为0.35~0.52℃·(10a)^-1,以冬季 升幅最小,春季和夏季升幅最大,平均浅层地温升温幅度有增大的趋势;绝大部分站点的年、季 平均浅层地温均呈现显著的升高趋势,升幅接近甚至高于同时期的平均气温增温幅度;年平均浅 层地温除都兰站在20 世纪60~80 年代呈现出波动性的升高趋势以外,其它各站点均呈逐年代升 高的趋势,20 世纪60 和70 年代的平均浅层地温明显偏低,80 年代相对正常,90 年代偏高,进 入21 世纪初后,各站的平均浅层地温均偏高0.6℃以上;天峻、都兰和海晏的年、季平均地温均 没有发生突变,其它各站浅层年、季平均地温的突变时间绝大部分站点都发生在El Niňo 年或La Niňa 年,说明青海湖流域及周边地区浅层地温的变化受ENSO 事件的影响比较明显。     

基于EOS/MODIS数据的近10a青海湖遥感监测

选取青海湖周边地区气候资料及青海湖近10 a MODIS遥感资料,通过分析水体面积和水位、 年均气温和年降水量的变化揭示青海湖面积的变化趋势。对青海湖近10 a遥感监测以及青海湖周边地区气候要素的分析研究结果表明:在2001-2010年10 a来青海湖周边地区年平均气温显著增加,平均每年升温0.12℃,年降水量在波动中呈上升趋势。青海湖水位虽然在近50 a内持续下降,而在2001-2010年呈现逐年增加的趋势,且增加趋势非常明显。从MODIS遥感资料对青海湖10 a来4月和9月的湖水面积监测结果显示,4月和9月青海湖面积在2001-2010年呈现波动上升趋势,且与4月和9月的水位呈极显著相关关系,相关系数分别为0.818和0.875(P<0.05)。近年来由于气候变化导致的青海北部一些地区降水量增多或气候变湿,而暖湿型的气候导致的降水量增多最终可能是水位升高的主要原因,且这种气候变湿的趋势使10 a来青海湖面积增大趋势明显。