长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征

根据对林冠上方和林下太阳辐射的观测及气象站资料,分析了长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征。结果表明,长白山阔叶红松林区太阳总辐射、直接辐射、散射辐射的光合有效辐射系数有一定的日变化和年变化,年平均值分别为０．４６、０．４３、０．５６。阔叶红松林中不同树种的单叶对于太阳总辐射的反射率、透射率、吸收率的平均值分别为２７．０％、２３．４％、４９．６％。单叶的分光谱反射、透射和吸收的特点是,单叶对紫外辐射     

西安太阳总辐射时空变化特征及对城市发展的响应

根据西安辐射站太阳总辐射资料和周围23个气象台站日照百分率资料,建立1961-2009年西安市太阳总辐射资料时间序列,运用模糊聚类分析法将全市分为3个区,采取滑动t检验法进行突变检验及阶段分析,研究西安太阳总辐射的时空分布及变化特征.同时引用西安历年城区人口数据,对城区太阳总辐射与城市发展进行了相关性分析.结果表明:西安太阳总辐射具有东部多、西部次之、中部少的分布特征;1961-2009年呈波段减少的变化趋势,线性倾向率为-2.01％/10a,其中1977-1991年为显著减少阶段,以中部减少幅度最大;其间出现两次突变,突变年分别为1977年及1992年;城市发展带来大气污染物的增加,造成西安城区太阳总辐射对城市发展有较大的响应,西安城市发展对太阳总辐射季节影响上表现为冬、夏季远大于春、秋季.     

近48a华北区太阳辐射量时空格局的变化特征

以分析华北区太阳辐射量时空格局变化特征为研究目标,应用国家气象局整编的华北地区120个气象站点48a(1961-2008)的气象资料和中国数字高程模型,对48a来华北地区太阳辐射量进行计算及验证,并对空间格局及变异特征进行了探讨,结果表明:(1)华北地区太阳辐射量的年际间变化较大,总体呈下降趋势,线性倾向值为-7.72 MJ · m^-2 · a^-1;(2)太阳辐射量由多到少突变发生在1981年,1981-2008年太阳辐射量平均值较1961-1981年降低了203.92 MJ · m^-2 · a^-1。从1981年突变年开始,华北地区太阳辐射量表现出明显的下降趋势,且在分析期内,下降的态势得到持续发生;(3)1981/1982年度发生的太阳辐射量由多到少突变,大部分地区突变幅度在150 MJ/m²以上。突变严重的华北中部和南部地区,突变值可达300 MJ/m²;(4)突变年后,华北大部分地区均表现出持续下降的态势,下降速度在6 MJ · m^-2 · a^-1以上,其中华北东北部下降严重,下降速度可达15 MJ · m^-2 · a^-1。     

三个日太阳总辐射估算模型的比较

利用东北三省及内蒙古东部13个气象站1982—2012年的数据,分析比较了3个估算日太阳总辐射的模型(-P模型、Thornton-Running模型和刘可群等提出的模型).经交叉验证分析的结果表明:3个模型的平均绝对误差(MAE)分别为1.71、2.83和1.68 MJ·m-2·d-1,表明利用了日照百分率的-P模型和刘可群等提出的模型对于日太阳总辐射的估算效果明显优于没有利用日照百分率的Thornton-Running模型.刘可群等提出的模型对无日照情况的处理起到了很好效果,其无日照情况下的MAE和偏差百分比分别比-P模型小18.5%和33.8%.在有日照情况下利用-P的简单线性模型计算日太阳总辐射即可获得较高精度.-P模型、Thornton-Running模型和刘可群等提出的模型对日太阳总辐射分别高估12.2%、19.2%和9.9%.各气象站MAE随地理位置的变化不大,MAE随年代的推移呈递减趋势,原因可能是1993年更换辐射观测仪器后所导致的观测精度的变化.3个模型在有雨日、无日照和暖季情况下的MAE均远大于无雨日、有日照和冷季,说明利用气象要素推算太阳辐射的模型有待对不同的天气情况进行不同处理.     

哀牢山亚热带常绿阔叶林与林外草地太阳辐射比较

太阳辐射是森林生态系统的主要能量来源,为探讨亚热带常绿阔叶林对太阳辐射的影响,本研究利用哀牢山亚热带森林生态系统研究站太阳辐射观测数据,对林外草地、林冠上的太阳辐射平衡各分量的年、季节变化特征进行了分析.结果表明:森林辐射的季节变化因随植被的变化而与林外草地辐射有所差异.森林有效辐射占总辐射的比率、反射率均低于林外草地,导致净辐射占总辐射比率高于后者.与我国各地的辐射分配率相比,哀牢山亚热带常绿阔叶林的净辐射占总辐射比率较高,反射率较低.总辐射与相近纬度同植被类型的鼎湖山、鹤山相比,分别高207.7和357.5MJ·m-2,这对生长在海拔2200m以上、温凉潮湿环境下的亚热带常绿阔叶林来说,显得异常重要.     

南方丘陵山地带植被净第一性生产力时空动态特征

基于MODIS数据并结合气象资料和植被参数,利用修正过最大光能利用率的CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型,对国家生态安全屏障区的"两屏三带"之一南方丘陵山地带2000—2010年的植被净第一性生产力(NPP)进行模拟,并对其时空分布格局进行了分析。研究结果表明:(1)研究区2000—2010年期间年NPP的变化范围为406.0—485.6 g C m-2a-1,年平均NPP为445.7 g C m-2a-1,高于全国平均水平;NPP年际上升趋势不显著(P=0.39),平均增加值为2.28 g C m-2a-1;(2)NPP空间分布特征与植被类型具有较好的一致性,单位面积NPP以混交林覆盖区最高(501.0 g C m-2a-1),草地覆盖区NPP最低(390.7 g C m-2a-1);(3)植被NPP的时空变化与气温、降雨和太阳辐射等自然因素的变化有直接关系,而社会、经济、政策等人为因素通过改变土地利用方式来间接影响。     

长江流域潜在蒸散量时空变化特征

根据1961-2011年长江流域116个气象站点的逐日气象资料,应用Penman-Monteith法计算该流域的潜在蒸散量,在此基础上使用反距离加权(IDW)插值、M-K突变检验、Morlet小波分析和R/S趋势分析等方法对该流域潜在蒸散量的时空变化特征进行研究.结果表明:近51年来长江流域潜在蒸散量年际变化倾向率为-0.34 mm· a-1,空间分布上表现为由西向东先减小后增大的趋势;从潜在蒸散量的季节变化来看,除秋季增加趋势比较明显外,其他各季均表现为不同程度的减小趋势,总体表现为夏季＞秋季＞春季＞冬季;通过M-K突变检验和小波分析发现,全年潜在蒸散量的突变发生在1980年前后,年潜在蒸散量出现了准12年左右的第一主周期和准4年左右的第二主周期;R/S分析表明,除了降水量之外,其他气候因子与潜在蒸散量的变化都与过去保持持续的趋势一致性.     

热带季节雨林林窗辐射特征研究

利用不同季节热带季节雨林林窗、林内及旷地不同波长太阳辐射的实测资料,探讨了热带季节雨林林窗不同波长辐射特征。结果表明,热带季节雨林林窗中央和北侧林冠下的不同波长太阳辐射存在“突跃现象”,中午前后各辐射量值迅速达到最大后又急速下降;林窗内不同波长太阳辐射日总量值均大于林内,却小于旷地;林窗中央和北侧林冠下比较可见,在干热季、雨季和雨季后期,林窗中央的各辐射要素总量值高于北侧林冠下,但雾凉季时受浓雾和太阳高度以及方位的影响,各辐射要素总量值较北侧林冠下低;林窗中央的总辐射日总量在雨季太阳高度角最大时最高,雨季后期和干热季其次,雾凉季时最小;林窗中央和北侧林冠下的红外辐射及可见光在总辐射中所占份额随季节的变化而不同,充分显示了林窗辐射环境的异质性;与旷地和林内相比,林窗内各测点的红外辐射在总辐射中所占份额介于旷地和林内之间．高于旷地却低于林内;而可见光占总辐射的比值情况正好相反．另外,林窗可见光分配率的季节变化都大于红外辐射;热带季节雨林林窗育增加红外辐射、减少可见光的特征．     

广西植被净初级生产力(NPP)时空演变及主要影响因素分析

利用2001-2010年EOS/MODIS17A3卫星遥感资料,对广西植被净初级生产力(NPP)时空特征及其影响因素进行分析.结果表明：(1)NPP 表现出明显的年际变化,2005年植被年均 NPP 最小为625 gC??m-2??a-1,2003年最大,为714 gC??m-2??a-1,十年间广西植被年NPP平均值为662 gC??m-2??a-1;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、灌木、农作物的NPP 平均值分别为834、614、517 gC??m-2??a-1;(3)十年间广西区年均NPP为显著下降趋势,且年均气温和降水对NPP时间变化作用显著,而日照时数对 NPP 时间变化的作用不显著;(4)广西区NPP空间格局形成主要影响因素为坡度,其次为经度,再次为地貌特征、纬度和降水;(5)非喀斯特区域北热带季雨林、南亚热带季雨林化/季雨化常绿阔叶林年均 NPP 大于喀斯特地区,相反,喀斯特地区中亚热带常绿阔叶林,农作物年均NPP大于非喀斯特地区.整体而言,广西非喀斯特地区植被NPP为683 gC??m-2??a-1,喀斯特地区植被NPP为620 gC??m-2??a-1.     

三峡库区降雨侵蚀力时空分布特征

基于1976-2005年三峡库区及周边25个气象站点的日雨量资料,对三峡库区降雨侵蚀力（R）值的时空分布特征进行了研究,并重点分析了库区境内7个主要站点降雨侵蚀力的年内分配及年际变化规律.结果表明：1976-2005年,三峡库区年均R值在4389.0～8021.0 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,从库区东北向西南方向,R值先是逐渐递增,至库区中部达最大值后又开始递减;三峡库区7个主要站点的年内降雨侵蚀力主要集中在4-10月,R值从4月开始逐步增大,一般在6、7月出现最大值后又逐渐减小,其中连续3个月的最大累计降雨侵蚀力值占年值的54.2%～60.7%;研究期间,三峡库区7个主要站点年降雨侵蚀力的变异系数在0.278～0.387,属中等程度变异,倾向率的变化范围在-431.1～263.5 MJ·mm·hm^-2·h^-1·(10 a)^-1,但趋势系数均没通过0.05显著水平的信度检验,年降雨侵蚀力变化存在一定随机波动性;月降雨侵蚀力的变异程度明显大于年降雨侵蚀力,但也仅是部分站点的少数月份存在显著气候趋势.     

河西内陆河流域参考作物蒸散量的时空特征

基于河西内陆河流域17个气象站1961-2008年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式计算了逐日参考作物蒸散量(ET₀),利用GIS空间分析功能,采用反距离空间插值方法研究了年和季节ET₀的时空特征.结果表明：1961-2008年,河西内陆河流域年均ET₀（700～1330 mm）由东南向西北逐渐增加;黑河流域和疏勒河流域年均ET₀高值区呈显著下降趋势（P<0.05）,其气候倾向率在-53～-10 mm·（10 a）^-1,石羊河流域年均ET₀低值区呈微弱增加趋势;研究区各流域ET₀年际波动较大,并以临泽为较大的波中心,分别向西北和东南两个方向降低.春季和夏季是河西内陆河流域ET₀的集中季节,且疏勒河流域一直是四季ET₀值最高的地区.研究区ET₀气候倾向率依次为夏季>春季>秋季>冬季.影响河西内陆河流域ET₀变化的主要气候因子是风速和最高温度,其中风速是引起疏勒河和黑河流域ET₀呈现减少趋势的主导因子,最高温度和日照时数是引起石羊河流域ET₀呈现增加趋势的主导因子.     

北部湾防城河流域水源涵养格局及其对降雨的响应特征

评估南亚热带季风气候影响下流域水源涵养量的时空格局及其对降雨的响应特征,可为揭示不同时间尺度流域降水变化下水源涵养演变规律提供科学依据。本研究以北部湾防城河流域为研究对象,基于水量平衡原理,应用SWAT模型探究水源涵养量的时空格局及其对降水的响应特征。结果表明：防城河流域水源涵养量为1637.4 mm·a^-1,占年均降水量的50.7%。不同子流域的水源涵养变化量的差异明显,其中,森林植被覆盖度高、坡度较陡的子流域水源涵养量大,而其他土地利用类型(如田地、草地)、坡度较缓、人类活动强度大的子流域水源涵养量较低。在月尺度上,水源涵养量和水源涵养变化量均与流域降水呈现相似的变化特征。水源涵养变化量对次降水量的响应呈现两种类型：短期降雨(降雨持续时长≤2 d)与水源涵养变化量呈线性变化,中长期降雨(2 d<降雨持续时长≤10 d)与水源涵养变化量呈非线性曲线变化,且主要受到蒸散发等过程的影响。高频次短持续时间的降水事件相对于长持续时间的降水事件更有利于增加生态系统水源涵养。     

1951—2018年中国年降水量及气象干旱的时空变异

探求降水量及干旱时空变化特征及规律是当前水文学研究的重要课题。基于中国619个气象站1951—2018年的降水量数据,采用距平百分率法和Morlet小波分析等方法,揭示年降水量及干旱的时空变异。结果表明: 研究期间,中国年降水量空间上呈东南至西北阶梯递减的特征,多年降水量变化剧烈程度反之;地势二、三阶梯分界线左右区域降水量呈下降趋势,且多于20世纪60—70年代发生突变,其余地区呈上升趋势,大多数突变发生于20世纪90年代;温带大陆和温带季风气候区降水量主周期小。20世纪60年代至21世纪10年代,中国干旱区面积减少,半干旱区面积增加,特别是近10年干旱和半干旱区面积减小,半湿润区面积增大。在30°—40° N之间发现一条干旱南北差异分界线,分界线以北干旱次数远多于以南;干旱的主体区域在年代际的转移方向为西北中部→华北南部→华北北部,发生次数及分布范围逐渐减小。     

汾河流域植被净初级生产力的驱动因素及梯度效应

基于CASA模型估算了2000—2015年汾河流域植被净初级生产力,采用趋势分析、相关分析等方法对汾河流域NPP的驱动因素进行研究,并对汾河流域不同梯度的NPP进行分析。结果表明:2000—2015年汾河流域植被NPP呈现波动上升趋势,年均增长6.62g C·m-2·a-1,均值为291.57 g C·m-2·a-1,整体呈现中部低两翼高的空间分布特征;不同地类的年均NPP为林地草地耕地其他用地建设用地水域用地; NPP与气温、降水量之间均为正相关;棕壤区植被NPP最大,栗褐土区植被NPP较小; NPP受地形和人为因素的影响,高值出现在海拔高、坡度大、人类活动较少的山区,低值主要在海拔低、坡度小、人类活动密集的沿河盆地;在汾河流域的东西条带上,距离汾河越远的梯度带NPP越大,在南北条带上,煤炭开采严重、城市化率高的梯度带NPP相对较低。     

基于CASA模型的藏北地区草地植被净第一性生产力及其时空格局

基于1981-2004年遥感监测和气象数据,采用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟分析藏北地区草地植被净第一性生产力(NPP)及其时空变化特征.结果表明:受水热条件的制约,藏北地区草地植被NPP空间分布规律呈水平地带性分布,由东南向西北逐渐由230g C.m-2.a-1减少到接近0.藏北地区草地植被NPP整体水平较低,年均草地植被总NPP为21.5×1012g C.a-1,多年平均值仅为48.1g C.m-2.a-1,明显低于青藏高原和其它草原区.藏北地区坡度小于1°平地和平滩地,以及南坡的草地植被年平均NPP相对较低.藏北主要高寒草地7-9月NPP占全年NPP的64.0%~70.0%.1981-2004年间,藏北地区草地植被总NPP的年际变化较大,并有进一步下降趋势.     

青海省东部农业区植被覆盖时空演变遥感监测与分析

基于象元二分模型,利用MODIS植被指数产品定量估算研究区2000—2009年生长季(4—9月)植被覆盖度,采用相关系数法和有序聚类分析方法对植被覆盖度时空变化趋势及突变进行了分析,并结合DEM分析其对地形因子的响应。结果显示:1)研究区2000—2009年整体植被覆盖度在波动中呈不显著增加趋势,其中2001年是显著突变年份,表明研究区植被覆盖度发生比较显著的变化;2)通过对地形因子的响应分析,植被覆盖度在高程2500m和4100m,坡度4°和26°发生突变;对各高程带、坡度带植被覆盖度年际变化趋势及突变年份进行分析,获得了各带的变化趋势及其突变年份。对研究获得的结果进行讨论,结果表明:研究区降水量的变化及退耕还林措施是植被覆盖度变化的重要影响因素,其中退耕还林措施对植被覆盖度变化的影响较大。     

基于水文变异诊断系统的黑河流域上中游径流序列变异

目前黑河流域的水文气象要素的时空变异分析已经有了较多研究,但各种水文序列检验方法的特点与优势不同,得出的结论也不尽相同。本文采用水文变异诊断系统将数理统计分析与物理成因相结合,对黑河流域莺落峡、正义峡水文站1960—2008年的年径流序列的趋势和跳跃变异进行综合诊断,并分析黑河流域上中游7个气象站点对应的年降水、气温序列的变化趋势,以寻求年径流序列变化的物理成因。结果表明:在趋势和跳跃变异分析方面,黑河上游莺落峡水文站和中游正义峡水文站的年径流序列分别在1980和1990年发生跳跃变异,各气象站点降水序列和年均气温均呈现一定的上升趋势;在径流序列变化的物理成因方面,气候条件的改变是上游径流量变化的主要原因,1990年后中游地区年径流量减小,则很大程度上与中游耗水量大幅增加有关。     

1965-2018年广西西江流域参考作物蒸散量时空演变及其影响因子

估算参考作物蒸散量(ET0)有助于揭示流域的水热平衡和水循环过程,为合理利用与开发流域水资源提供基础。本研究通过重新拟合研究区的净短波辐射系数,使用改进后的Penman-Monteith模型,计算1965-2018年广西西江流域的ET0,使用Mann-Kendall法对ET0进行趋势分析与突变点检测,用反距离权重法插值后分析ET0时空演变特征,根据气候因子的贡献率判断ET0的影响因子。结果表明:在空间上,ET0呈现随海拔降低而增加的趋势,其高值主要位于流域中部地区,而低值位于西北侧的云贵高原边缘及斜坡带,春季ET0呈现出经度梯度性,夏季ET0与年际的空间格局类似;在时间上,流域年均ET0为637.2mm,增长率为-0.018 mm·a^-1,整体呈微弱的下降趋势。除春季(0.053 mm·a^-1)呈上升趋势外,夏季(-0.053 mm·a^-1)、秋季(-0.011 mm·a^-1)和冬季(-0.007 mm·a^-1)ET0均呈现出下降趋势,ET0的下降主要体现在夏季;影响流域ET0的主导因子是相对湿度(贡献率为39.0%)、平均风速(贡献率为27.2%)、日照时数和平均气温;平均相对湿度对ET0是负贡献(r=-0.673),日照时数、平均风速和平均气温均是正贡献;影响ET0的因子组合和贡献率在流域的不同区域有一定差异。     

不同植被条件下实际蒸散的变化特征及其影响因子——以淮河流域为例

基于遥感-过程耦合模型开展淮河流域2001—2012年实际蒸散(ET)的模拟研究,并对其时空变化特征、不同覆被类型下的区域实际蒸散特征及其主要影响因子进行定量分析.结果表明: 研究期间,研究区年均ET在空间上呈现由东南向西北逐渐递减的趋势;时间上呈现逐年增加趋势,月际波动为双峰变化曲线.不同植被类型下ET的差异性表现为: 农田对研究区域实际蒸散总量的贡献最大;混交林的年均单位面积实际蒸散量最大,裸地的年均单位面积实际蒸散量最小;除裸地以外,其他土地覆被类型年均实际蒸散都呈增长趋势,其中常绿阔叶林实际蒸散增加趋势最明显.平均温度等热力学因子是影响淮河流域实际蒸散的主导因子,其次是辐射因子和水分因子.     

长白山地区散射辐射与云的关系

根据中国科学院长白山森林生态系统定位站1982—2001年太阳辐射和云的观测资料对散射辐射及散射比进行了分析,探讨了散射辐射及散射比的日、季节、年际变化特征以及云量、云状、太阳高度角与散射辐射及散射比的关系。结果表明：1)散射辐射日变化特点是,中午最大,早晚较小;季节变化特点是,7月最大,年初和年末较小;年际变化特点是从1982—2001年呈减少趋势;散射比1 d中中午最小,7月达到最大值,年际变化为0.38～0.55;2)散射辐射及散射比均随高云量或低云量增加而呈增加趋势;散射辐射日平均量及散射比与总云量和低云量的日平均值均呈线性正相关关系,且与总云量的关系比与低云量的关系更密切;3)不同云相比较,散射辐射和散射比最大的是高积云（Ac）,卷云（Ci）次之,较小为对流性积云(积雨云Cb、积云Cu),碧空时散射辐射及散射比最小;4)散射辐射随太阳高度角增加而增大,呈二次函数关系;散射比随太阳高度角增加而减小且呈二次函数关系。