基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析

以年际同期归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为评价指标,分析极端干旱气象对西南地区生态系统影响的时空分布特征,提出旱灾可能造成的生态影响及应采取的管理和科研措施. 结果表明:2009年8月—2010年3月,西南地区的生态系统受极端干旱天气影响显著,威胁程度呈上升趋势;贵州、广西和云南三省(自治区)受干旱影响的生态系统面积先后超过各省份生态系统总面积的80%,生态系统强度变差区集中在云南的中东部、贵州西南部和广西西北部等地区;农田生态系统受损严重,农作物大面积枯死或绝收;大量水库、池塘干涸,河流水位明显下降,部分河流断流,危及水生生物生存;自然植被影响明显,植被生长明显受到抑制,干热河谷地带和岩溶地形区域植被大面积退化,威胁当地生物多样性.      

重庆暴雨、热浪、干旱时空格局及聚类特征

基于1966—2021年重庆区域34个气象站观测日值数据,选择暴雨、热浪、干旱3种典型气象灾害,依据国家标准、采用Mann-Kendall和Sen趋势法分析了3种灾害的时空变化特征,采用SaTScan时空扫描统计法研究了3种灾害的时空聚类特征。结果表明：1966年以来重庆平均热浪频次呈增加趋势,2001年以来暴雨和热浪明显增多、干旱总体减轻;重庆大多数地区暴雨、热浪变化以上升为主,特别是热浪,44%的区县热浪显著上升。暴雨和热浪事件易在东北部偏东地区和西部、西南、中心城区三区交界处聚集,热浪和干旱事件易在西南、中部、东南三区交界处和典型年份聚集。暴雨和热浪灾害在20世纪80年代及以后东北部聚集增多,热浪和干旱灾害在20世纪90年代及以后聚集区向东北迁移;暴雨、热浪和干旱灾害在20世纪80年代以前主要在东南部和西部地区聚集、在20世纪80年代及以后聚集范围明显缩小。基于时空扫描统计法揭示的研究区暴雨、热浪、干旱灾害时空聚类特征与灾害发生事实及Moran’s I方法结果基本一致,该方法和结论对重庆区域多灾种并发的诊断和综合风险防范具有一定参考价值。     

基于SPEI的西南农业区气象干旱时空演变特征

干旱已成为西南农业区的具有一定破坏力的自然灾害,研究干旱的时空变化对该区干旱的评估、预测具有重要的现实意义。根据西南农业区1962~2012年月气象资料,利用Penman-Monteith公式计算蒸散发和标准化降水蒸散指数(SPEI)值;采用线性回归、Mann-Kendall方法、小波分析和旋转经验正交函数(REOF)等方法分析了西南农业区干旱时空变化。研究结果表明:(1)西南农业区整体呈干旱化趋势;2000年以来年、四季变干趋势更加明显;秋季变干趋势显著;年均SPEI指数不存在显著突变点;年和四季干湿变化均存在2~8 a左右的振荡周期。(2)根据REOF分解的前6个空间模态,将西南农业区划分成6个干湿特征区域:云南高原东部区、汉中盆地区、东部山地区、云南高原西部区、四川盆地区、贵州高原区;其中云南高原东部区变干趋势显著,汉中盆地区和东部山地区有变湿润趋势,但并不明显;6个分区干湿变化普遍存在2~6 a左右的振荡周期。研究结果可为西南农业区防旱、抗旱提供科学参考。     

近60多年来滇池流域干旱特性及重现期分析

根据滇池流域3个气象站、3个水文站、2个水位站、14个水库站建站(1950 s)至2014年的逐月(日)气象、水文观测系列,采用标准化降水指数(SPI)、标准化径流指数(SRI)以及干湿指数(Ia)三类干旱指标,按游程理论识别干旱事件、确定干旱历时和干旱烈度两个特征变量;通过小波分析揭示干旱历时和烈度的周期性规律;运用Gumbel Copula函数构建干旱历时和烈度的联合分布,计算干旱联合、同现重现期,及前一场干旱影响下的后一场干旱发生的条件重现期。结果表明,滇池流域干旱趋于严重;气象、水文、农业3类干旱的干旱历时或烈度,均具有100年以上变化周期;近期的干旱(2012-02~2013-04)为1950 s以来最严重干旱,联合、同现重现期分别达120.48和224.41 a,受上一场特大干旱(2009-05~2010-03)的影响,条件重现期高达271.82 a,持续干旱的叠加效应加剧了旱情和灾害程度。从滇池水位变化、区域大气环流异常、三类干旱规律、干旱史料文献及湖泊沉积物等多方面对比分析,印证了成果的科学合理性。     

冬小麦旱灾风险评价的指标体系构建及应用——基于2009年北方春旱野外实地考察的认识

2009年2月初,我国北方冬麦区遭受了数十年未遇的严重干旱。基于野外实地考察,判断本次干旱对冬小麦造成的实际影响比气象统计与遥感监测结果要轻,同时因纬度、地貌类型、微地貌和田间管理水平的不同而呈现出明显的区域差异。在此基础上,提出应在已有的旱灾致灾指标（气象干旱）基础上,综合考虑地带性、地貌、水库等孕灾环境指标和田间管理水平等灾害适应指标来构建冬小麦旱灾风险的综合评价指标体系。并以北方冬麦区为例,选取SPI、地貌类型、DEM和水库缓冲区等指标得到的旱灾综合风险等级与实际旱情存在较高的吻合性。研究可为高风险区的冬小麦旱灾风险防范提供理论依据和案例支撑。     

云南干旱的气候特征及变化趋势研究

以Thornthwaite水分平衡干燥度指数为主和自定义的反映短期降水有效性和异常性特征的有效降水指数为辅构建单站干旱综合指数,并定义了定量描述云南省受旱程度的干旱面积指数和干旱强度指数。采用变率和变差系数作为长期气候特征的定量指标,用云南省1959-2005年的资料,分1-3月、4-6月上旬、6-8月、9-10月、11-12月5个时段对云南省的干旱气候特征及变化趋势进行定量分析研究。结果表明：云南1-3月干旱最严重,平均每年有约2/3的土地受旱;其次是11-12月,有约50%的土地受旱;再次是4-6月上旬,有22%的土地受旱;9-10月干旱较轻,有约5%的土地受旱;6-8月平均受旱面积不到1%,基本不受干旱的影响。云南4-6月上旬和9-10月这两个时段干旱有发展加重的气候变化趋势,且9-10月加重的趋势更明显;1-3月干旱有减轻的趋势;11-12月和6-8月干旱变化趋势不明显。     

东北地区干旱强度频率分布特征及其环流背景

考虑到气候变暖对干旱加剧的可能影响,利用1951-2007年中国东北地区17站的月降水量和气温资料,定义了表征该地区各站干旱强度的指数.在此基础上分析了干旱强度的周期变化和频率分布特征,以及夏季干旱强度变化与同期水汽输送异常的联系.结果表明,东北地区干旱强度变化具有显著的2～3年的周期变化.近57年来东北地区的干旱变化经历了4个气候阶段,近期的1996-2007年是近57年来干旱发生频次最多的时期,平均每年有4.1月会出现不同程度的干旱,发生干旱的频率为34%.东北地区夏季发生干旱的频率最高,达34.5%, 春季次之,为32.25%, 秋季为27.5%, 冬季发生干旱的频率最小.夏季蒙古高压增强,副热带高压偏弱,位置偏南,同时西风带水汽输送和孟加拉湾西南水汽输送异常减弱,是导致东北地区夏季发生干旱的主要环流背景.     

农业干旱灾害关系函数研究

自然灾害Ｄ由孕灾环境（Ｅ）、致灾因子（Ｃ）和承灾体（Ｓ）三大因素共同作用产生,其关系函数为Ｄ＝ｆ（Ｃ,Ｓ,Ｅ）。农业干旱亦是如此,因此,要深入掌握农业干旱的机理,就必须对农业干旱中的这三大因素进行研究。本文对农业干旱三大因素进行了分析,经过数值简化并应用一定技巧后,提出了量化求解此关系函数的方法。对此关系函数进行进一步分析可以看出,该方法实质亦为区域农业干旱脆弱性评价的一种间接方法。有关澜沧江下游     

蔷薇属植物在干旱河谷生态恢复中的应用

植被恢复是干旱河谷生态建设的重点和难点,而物种的选择是植被恢复的基础和关键.就目前干旱河谷区植被恢复研究存在的问题进行总结,并从生物学特性、资源概况、利用现状以及生态价值4个角度阐述蔷薇属植物在干旱河谷区的独特优势,为干旱河谷生态恢复过程中物种的选择研究提供新思路.从生长习性来看,蔷薇属植物作为干旱河谷区的优势乡土灌木,适合在极端贫瘠的土壤中种植,其庞大发达根系、丰富的生物量有利于改良区域土壤结构、提高土壤肥力、保持水土和增加生物多样性.通过文献调研发现,该属植物资源丰富,用途广泛,可在生态修复的同时利用其独特的花色、花香发展当地生态旅游,亦可为化工产品的生产提供原料.因此,蔷薇属植物的生态经济景观效益俱佳,是治理干旱河谷脆弱生态环境的有效植物材料,在植被恢复与重建方面具有较好的研究价值和应用前景.未来,应将植被恢复与改善生态和发展经济相结合,与乡土资源和传统景观相结合,兼顾生态、经济和社会三大效益,实现筑牢生态屏障与群众致富共赢.（图1表2参106）     

成兰铁路干旱河谷段边坡创面不同恢复阶段的植物多样性

成兰铁路工程岷江上游干旱河谷地带是生态环境最为脆弱、植被恢复最为困难的特殊地域单元.以成兰铁路岷江上游干旱河谷区一个典型的边坡创面恢复样地（约2.5年）为对象,对其不同恢复阶段植物群落的物种组成及多样性进行研究,以期为未来干旱河谷地区工程建设的边坡创面植被恢复提供理论依据和借鉴.结果显示：（1）各恢复阶段草本植物物种数差异不大,但灌木植物（2—8—12）和草灌（18—22—29）总的物种数表现出明显的依次增多,物种主要以菊科、唇形科、蔷薇科和豆科植物为主;（2）人工播撒的豆科草本物种在恢复后期重要值和优势比大大降低（紫苜蓿）或者消失（大花野豌豆和地角儿苗）;（3）各恢复阶段草本植物的多样性指数已没有显著性的差异,恢复后期的灌木和草灌总平均物种数还显著地低于原始植被群落阶段,但Pielou均匀度指数显著高于原始植被群落阶段.本研究表明人工播撒一些广用性豆科草本以及胡枝子（Lespedeza bicolor）（豆科）、苦蒿（Eschenbachia blinii）、香青（Anaphalis sinica）等本地物种种子可促进岷江上游干旱河谷区工程建设中边坡创面植被群落的恢复进程,但要完全恢...