SWAT模型在气候变化对水资源影响研究中的应用——以河南省中部农业区为例

为了研究气候变化对水资源的影响,应用具有物理基础的SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,针对河南中部农业区(淮河上游沙河周口水文站上游区域)的特点,构建了该区域气候变化影响水资源(径流)评估模型。通过加载1∶4000000电子河系数据,消除了SWAT在平原区从1∶250000 DEM自动提取河系的误差;在对模型参数敏感性分析的基础上,将1999—2002年作为校准期,2003—2006年作为验证期,对模型的参数进行了校准和验证,模型校准期Nash-Sutcliffe效率系数Ens=0.96,r2=0.95,验证期Ens=0.81,r2=0.87,表明模型应用于该区域的月径流模拟精度较高。将1966—2007年的气象资料应用于模型进行模拟,分析结果表明,地表径流、基流年内变化趋势与降水量变化趋势一致,蒸散发是该地区水量的主要输出项,地表径流是基流的2倍左右,地表径流相对于降水有滞后性,基流滞后于降水3个月时间。     

气候变化对森林演替的影响

森林演替是森林生态动力源驱动下森林再生的生态学过程,自20世纪初建立群落演替理论以来,演替研究成为生态学研究中的热点．客观准确地认识森林演替规律,研究森林演替动力学机理及其模型,是科学管理森林生态系统的需要;对于天然林保护工程与森林植被的恢复重建,具有重要的理论与实际意义．干扰是森林循环的驱动力,导致森林生态系统时空异质性,是更新格局和生态学过程的主要影响因素．它可改变资源的有效性,干扰导致的林隙是森林循环的起点．回顾了目前演替研究的几种方法,即马尔科夫模型、林窗模型(GAP)、陆地生物圈模型(BIOME)和非线性演替模式．介绍了气候变化对森林演替的影响;并在已有成果的基础上,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向．     

长白山地区生长季降水不均匀性特征

利用长白山地区13个台站1960-2007年逐日降水资料,采用降水集中度和降水集中期的概念,提出降水集中时段的指标,并应用这些指标分析了该地区生长季降水特征.结果表明:历年降水集中度平均为0.31,年际、年代际变化特征明显;降水集中度准10年周期波动比较明显;从降水集中度的站间差异看,具有明显的空间非均一性;历年降水集...     

1959—2006年长白山地区降水序列的多时间尺度分析

基于长白山地区松江、东岗、长白、和龙、临江和天池6个气象站1959—2006年的月均降水量和年降水量数据,采用Morlet小波分析方法,对1959—2006年长白山地区植被生长季（5—9月）降水量、降雪季（11月至次年4月）降水量和年降水量序列进行多尺度特征分析,并运用Daubechies小波系中的db5小波对各降水序列进行不同层次的分解和低频重构,对重构序列进行了趋势识别和分析.结果表明：研究期间,长白山地区植被生长季降水量存在3～6 a、10～13 a和24～30 a的特征周期;降雪季降水量存在1～2 a、5～7 a和17～20 a的特征周期;年降水存在8～10 a、16～20 a、25～30 a的特征周期;研究区年降水量序列呈现整体下降的趋势.     

科尔沁草甸草地归一化植被指数与气象因子的关系

利用内蒙古科左后旗草甸草地2000—2006年MODIS的8 d合成归一化植被指数(NDVI)资料和逐日气象资料,分析了研究区NDVI的季节变化和年际变化特点以及NDVI与气象因子的关系.结果表明：季节变化过程中,研究区水汽压与NDVI的相关程度明显大于降水量;积温和累积降水量共同控制着各年草地的返青速度,草地增长期（6、7月）的降水量对NDVI年最大值的影响比年总降水量更显著;时滞分析表明,水汽压对之后约12 d的NDVI有持续的显著影响,平均气温的时滞为11～15 d,降水量对NDVI影响的累积时滞双重效应可达36～52 d.     

1959—2006年长白山地区降水序列的多时间尺度分析

基于长白山地区松江、东岗、长白、和龙、临江和天池6个气象站1959—2006年的月均降水量和年降水量数据,采用Morlet小波分析方法,对1959—2006年长白山地区植被生长季(5—9月)降水量、降雪季(11月至次年4月)降水量和年降水量序列进行多尺度特征分析,并运用Daubechies小波系中的db5小波对各降水序列进行不同层次的分解和低频重构,对重构序列进行了趋势识别和分析.结果表明:研究期间,长白山地区植被生长季降水量存在3～6a、10～13a和24～30a的特征周期;降雪季降水量存在1～2a、5～7a和17～20a的特征周期;年降水存在8～10a、16～20a、25～30a的特征周期;研究区年降水量序列呈现整体下降的趋势.     

降水年内分配不均匀性指标

径流量及其分配过程依赖于降雨特征,它关系到水利设施规模和水资源合理配置。本文借鉴水文界经验,应用降雨集中度、降雨不均匀系数和调节系数概念,并对后2个系数进行修订,使其值域介于0～1。利用中原地区有代表性的4个气象台站1951—2005年的日降雨资料,计算并分析比较了降雨集中度、降雨不均匀系数和调节系数在河南省的适用性。结果表明:降水集中度、降水不均匀系数和调节系数从不同侧面反映了降水量的年内分布特征。3个指标具有一定的可比性,但数值上用同样资料计算的调节系数都要大于不均匀系数;4站候、旬和月的降水不均匀系数有相同的分布规律,随着时段的延长,不均匀系数增大,其变幅也增大,而调节系数则不同,随着时段的延长,降水调节系数减小,而相应的变幅则增大;分别采用候、旬和月的降水资料计算的降水集中度、不均匀系数和调节系数之间具有很好的一致性,最小的相关系数为0.60(P<0.001),说明3个指标间可互为代替;采用候、旬和月计算的降水集中度两两之间呈显著相关,相关系数为0.98;候、旬和月不均匀系数之间的相关系数为0.75;候、旬和月的调节系数之间的相关系数与不均匀系数相当。表明这3个指标在不同时间尺度间具有明显的一致性,在河南区域只应用月降水量就能反应降水的不均匀性。     

河南省旬日照时数的标度不变性分析

利用河南省107个气象观测站1961-2012年逐旬日照时数资料,分析河南省旬日照时数的时空变化特征,并利用去趋势波动分析方法探讨了河南省旬日照时数的标度不变性.结果表明： 研究期间,河南省逐旬日照时数及其站间均方差的平均值分别为57.90和9.18h,其概率分布均不服从正态分布.河南省逐旬日照时数累积离差具有显著上升趋势,而逐旬日照时数站间均方差的累积离差具有阶段性变化特征,在阶段内均具有显著的线性变化趋势.河南省逐站旬日照时数的标度指数均在0.5以上,表明时间序列具有持久性.河南省旬日照时数标度指数空间变异性较小,具有正态分布的特征.