金沙江流域实际蒸散发时空分布特征及其影响因子

通过GRACE重力卫星观测数据和GLDAS陆面模式同化数据重构金沙江流域实际蒸散发,采用质量守恒约束降尺度方法提升GRACE重力卫星陆地水储量观测数据的空间分辨率;基于水量平衡方法,重建了金沙江流域2002—2016年的子流域尺度逐月实际蒸散发,分析了金沙江流域实际蒸散发的时空变化特征以及影响实际蒸散发的主要驱动因子。结果表明:重建的实际蒸散发与7种蒸散发产品的可靠性均较高,其中与NOAH产品的平均差和均方根误差最小,与PLSH产品的相关系数较好,为0.82;金沙江流域多年平均实际蒸散发量为447.30mm,空间分布上自西北向东南逐渐增加。2002—2016年蒸散发呈不显著的增加趋势;各土地利用类型蒸散发中,林地蒸散发的增加速率最大,草地的增加速率最小;金沙江流域实际蒸散发主要受降水和气温影响,受风速影响次之,受归一化植被指数和相对湿度的影响较小。     

干旱区牧草蒸散发量变化趋势及其影响因素

基于内蒙古达茂旗的人工饲草料地实验田观测数据,对比分析了2006—2013年天然草地和饲草料地在生长初期、生长中期、生长后期和非生长期蒸散发量的变化趋势,定量分析了影响蒸散发量变化的气象归因。结果表明:历年蒸散发量由大到小依次为天然草地、紫花苜蓿、青贮玉米,蒸散发量主要集中在生长初期和生长中期;在湿润年,生长初期和生长中期蒸散发量变化的显著性具有明显差异;在干旱年,蒸散发量在生长初期和生长中期的逐日变幅都较大。在生长期,天然草地蒸散发量的逐日累计曲线抬升较快,而青贮玉米蒸散发量的逐日累计曲线抬升较慢;在干旱年太阳辐射与作物蒸散发量的相关性较显著,而在湿润年风速和相对湿度与作物蒸散发量的相关性较好。     

近30年甘肃省潜在蒸散发时空变化特征及演变归因的定量分析

蒸散发是地球系统水量平衡和能量平衡中的重要组成部分,研究潜在蒸散发的变化对于更好地理解气候变化对水文循环的影响及水资源配置具有重要意义。本文基于FAO推荐并修订的Penman-Monteith模型,利用1981-2010年甘肃省内及周边的32个气象站点的常规观测资料对甘肃近30年内潜在蒸散发的时空变化特征进行研究,并对潜在蒸散发对气象因子的敏感性及其敏感系数的空间分布进行分析,定量揭示了影响甘肃潜在蒸散发变化的主导因素。结果可为研究甘肃气候变化对水循环的影响、提高农业灌溉效率和调整水资源利用结构及优化配置水资源提供参考。     

植被恢复影响下黄河上游北川河流域蒸散发量变化及成因分析

针对黄河上游水源涵养区植被恢复的水循环影响问题,结合北川河流域的植被覆盖和蒸散发遥感数据以及土壤蒸发野外观测数据,分析植被恢复影响下蒸散发这一关键水循环要素的变化趋势及成因,阐明高寒山区植被恢复对流域蒸散发量变化的潜在影响途径.结果表明:2000-2019年,随着北川河流域植被覆盖度的持续增加,流域年蒸散发量减少了33...     

分布式双源蒸散发模型及其在南广河流域运用研究

鉴于传统蒸散发模型基于单点计算,不能考虑流域下垫面条件对蒸散发影响的局限性,利用卫星遥感数据源,以四川境内的南广河流域作为研究对象,构建基于栅格单元的分布式双源蒸散发模型,实现研究区域蒸散发时空全过程计算。研究表明:基于遥感数据源的区域蒸散发计算值与蒸发站点实测蒸发值具有较好的一致性和相关性,相关系数为0.744,在相似的气象和下垫面条件下,蒸散发能力排序为:林地>灌木丛>水田>旱地>草地,模型研究成果对于流域蒸散发空间计算,以及定量分析土地利用变化对流域蒸散发影响提供一定的参考价值。     

黄河三角洲湿地芦苇和棉田土壤呼吸试验研究

为探究温带河口湿地原生芦苇群落和人工棉田群落的土壤碳通量特征及其与各环境因子的关系,利用Li-8100开路式土壤碳通量测量系统对黄河三角洲湿地棉田和芦苇两种植被覆盖下的土壤呼吸速率进行了监测,同时测定了土壤和大气的温度、湿度,分析了两种不同利用方式的土壤呼吸变化规律及相关影响因子。结果表明:棉花群落和芦苇群落样地的土壤呼吸速率日变化曲线均呈不对称的单峰形式,且变化趋势基本相同,在12时-14时达到峰值,在6时-8时到达谷值,棉田的土壤呼吸高于芦苇地,且平均呼吸速率表现为棉花群落(0.927μmol/(m2·s))高于芦苇群落(0.705μmol/(m2·s)),这证明人为耕作会增加土壤碳通量的释放,导致碳排放量的增加。经相关性分析得出,土壤温度和大气湿度是影响棉花群落和芦苇群落土壤呼吸日变化的主要因素,其中前者对芦苇地影响更大,而后者对棉田的影响更大。     

黄河三角洲湿地土壤呼吸及其环境因子分析

为了给黄河河口湿地生态系统碳收支的动态模拟提供参数,进而为河口湿地优化管理提供科学依据,利用土壤碳通量测量系统LI-8100A对黄河三角洲湿地柽柳、芦苇、碱蓬3种典型植物群落的土壤呼吸速率进行监测,同时测定了湿度、温度等,分析了3种群落的土壤呼吸日变化特征及相关影响因子。结果表明:碱蓬、柽柳、芦苇3种植物群落土壤呼吸速率日变化曲线都呈单峰形式,且峰值出现的时间基本一致,都在14:00左右达到最大,最小值都出现在6:00左右。单因子回归分析表明,各环境因子与土壤呼吸速率间的关系均可用二次多项式模型来拟合。柽柳群落土壤呼吸速率主要受土壤温度变化的影响,碱蓬群落土壤呼吸速率受大气温度的影响较湿度的影响大,而大气温湿度和土壤温湿度对芦苇群落土壤呼吸速率均有较明显的影响。     

基于遥感技术的鄱阳湖湿地蒸散发估算研究

目前,鄱阳湖湿地蒸散发量的监测主要以周边的蒸发站监测为主。受地表类型、土壤湿度等要素空间分布的非均匀性影响,陆地站的观测值难以代表整个鄱阳湖湿地的蒸散发量。基于卫星遥感数据和实测水文气象资料,利用SEBAL模型对鄱阳湖湿地及环湖区蒸散发量进行了估算,分析了鄱阳湖湿地蒸散发量分布及年内变化情况。遥感反演获得的湿地蒸散发量与棠荫站实测资料基本吻合,相关系数达0.8,证明通过遥感技术估算湿地蒸散发量是可行的。     

流域水文气象变化趋势及相关性分析

采用Mann-Kendall趋势检验和线性回归分析法,对松花江流域及水资源二级区1956-2010年的水文气象要素进行趋势分析,并采用Pearson相关系数方法,分析了研究区天然径流与气象要素之间的相关关系。趋势分析结果表明:松花江流域的气温呈显著上升趋势,降水呈不显著的减少趋势,日照时数、相对湿度和风速呈显著的减小趋势,潜在蒸散发呈显著增加趋势,天然径流深呈不显著的减少趋势。相关性分析结果表明,影响天然径流变化的主要因素是降水量,蒸散发变化也对径流有较为显著的影响作用,相对湿度减少和温度升高也在一定程度上通过对蒸散发的影响间接作用于径流变化。     

基于广义互补原理的嘉陵江流域实际蒸散发时空分布特征及影响因素

为深入了解嘉陵江流域实际蒸散发特征及其变化原因,基于1956—2000年嘉陵江流域13个气象站点逐日观测资料以及流域逐年径流数据,运用广义互补相关原理模型,分析嘉陵江流域实际蒸散发量E_Ta时空分布特征,通过分析Pearson相关系数研究实际蒸散发量和气象因子的相关性,探讨其变化原因。结果表明:①广义互补相关原理理论模型适用于嘉陵江流域,且E_Ta估算精度高,平均绝对误差为6.79 mm,平均相对误差仅为1.42%;②1961—2000年嘉陵江流域实际蒸散发量时间分布上呈现缓慢降低趋势,下降速率达-5.3 mm/(10 a),空间分布表现为北高南低、东高西低,最大值649.86 mm,出现在甘肃省迭部县;最低值188.26 mm,位于四川省松潘县;③1961—2000年嘉陵江流域日照时数和日较差的下降导致辐射能量项的降低,致使实际蒸散发量减少,日最高温、日最低温、实际水汽压的增加以及2 m风速的下降造成空气动力学项的减少,缓解了实际蒸散发量的减弱。首次将广义互补相关原理理论模型运用到嘉陵江流域E_Ta的计算,取得了较好的估算精度,为嘉陵江流域的水资源评价、制定正确的水资源规划及未来实现水资源持续发展提供科学依据。     

土壤温湿度对常绿阔叶林土壤呼吸的协同影响——以重庆缙云山国家自然保护区为例

为了分析土壤温度和湿度与土壤各组分呼吸速率的关系及其动态变化,并探讨土壤温度和湿度对土壤呼吸的协调影响,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,于2012年4~9月(生长季)对重庆缙云山常绿阔叶林土壤总呼吸、自养呼吸、异养呼吸和凋落物呼吸进行定位研究,同时实地测定土壤5 cm深处的温度和湿度。结果表明:除凋落物呼吸外,其他组分呼吸速率的月际变化均呈"单峰型"曲线,都在7月达到峰值;土壤温度与土壤各组分呼吸之间呈显著指数相关关系,土壤湿度与土壤各组分呼吸之间用二次曲线模型拟合较好,但相关性不显著;土壤温度和湿度与土壤各组分的综合关系用双因素指数模型拟合效果更好,说明该模型明显优于单因素模型。     

长武塬区实际蒸散发变化及驱动因素分析

以大型称重式蒸渗仪系统的实测农田蒸散量数据为基础,分别从年、月、日和生长季4个尺度分析长武塬区农田蒸散量的变化特征,采用相关分析和主成分分析法探究其影响因素,建立实测蒸散与影响因素之间的定量关系。结果表明:农田蒸散的变化特征与作物生长进程一致,高蒸散期均出现于作物生育旺期,且受到降水、气温、风速、太阳辐射、日照时数、空气相对湿度和土壤含水量的共同作用,其中,气温和太阳辐射是蒸散的主要驱动因素。     

基于降雨-径流试验的高寒草甸产流机制研究

对黄河源区高寒草甸产流机制进行研究,为河源区生态环境保护、水资源科学规划管理提供基础水文理论认知。基于野外降雨-径流试验,通过回归分析构建考虑坡度和覆被因子的暴雨和中小雨产流计算模式,精度良好,能够反映暴雨和中小雨2种降雨模式下高寒草甸产流的一般特征。试验结果表明,因草甸土-植体系蓄容能力较强,高寒草甸区地表产流主要发生在暴雨模式下,中小雨模式下的地表产流量一般很小。模式应用表明,草甸发生退化后,暴雨和中小雨入渗均有减少,暴雨模式下退化草甸比高覆草甸入渗减少约12%,中小雨模式下减少约3%。     

北庙水源地土地利用变化对水文要素影响的研究

选用保山市日气象观测数据和北庙水源地水库坝上径流资料,结合北庙水源地内的土地利用数据、土壤数据和DEM数据,构建其SWAT分布式水文模型,研究水源地三期不同土地利用方式变化对水文要素的影响。结果表明:在模型率定期和验证期,R2数分别为0.70和0.72,模型效率系数均大于0.55,径流模拟值与实测值相对误差在15%以内,SWAT水文模型在北庙水源地有较好的适用性。1986-2009年,北庙水源地土地利用类型以林地、耕地、草地为主;草地面积减少,耕地、未利用土地和居民用地增加是这一时期土地利用方式变化的主要特征。水源地水文要素发生相应的变化主要表现为坡面径流深、径流深和土壤侵蚀模数增加,而实际蒸散减少。     

控制灌溉的水稻气孔限制值变化规律试验研究

根据国家“863”节水农业重大专项江西示范区的现场试验资料，分析了晚稻叶片气孔限制情况的日变化、全生育期变化规律及其与外界影响因子包括土壤水分和叶气温差的相互关系，分析了控制灌溉条件下水稻气孔限制值对蒸腾速率、净光合速率以及叶片水分利用效率的影响。结果表明：气孔限制值在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律，较低的土壤水分导致了较高的气孔限制；全生育期气孔限制值随土壤水分降低而升高，灌水后出现降低；气孔限制值随叶气温差的增加而增加；适度水分控制条件下气孔限制值的增加带来了净光合速率的增加，气孔限制值超过0.2后，净光合速率增加趋势变缓，蒸腾速率出现一定的下降趋势，而叶片水分利用效率持续增加。     

怒江源区小唐古拉山冻融过程水源解析

高寒地区径流的补给水源有冰雪融水、降水、地下水、土壤冻融水等类型,为了识别不同时期水源类型对水循环过程的影响,根据小唐古拉山一年野外气象观测资料与采集水样检测的同位素结果,运用统计学方法,分析研究了土壤温、湿度的变化特征以及相互之间的关系,并揭示高寒流域不同冻融过程中的水分来源。结果表明: ( 1) 土壤温度呈近似正弦曲线的周期性变化特征,与气温和相对湿度均呈极显著正相关,土壤湿度与土壤温度和气温均呈显著的正相关关系; ( 2) 依据活动层的土壤温度和土壤湿度的变化,将该区域的冻融过程划分为完全冻结期、融化过程期、完全融化期和冻结过程期; ( 3) 完全冻结期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) ; 融化过程期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 和冰雪融水; 完全融化期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 、大气降水、冰雪融水和土壤冻融水; 冻结过程期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 。本研究成果可为高寒流域径流演变机理识别及适应气候变化提供支撑。     

基于SEBS模型的老哈河流域蒸散发研究

基于表面能量平衡系统(SEBS)模型,结合NOAA/AVHRR数据,估算半干旱的老哈河流域实际日蒸散发量,并将估算结果与结合FAO-Penman模型和作物系数法计算的参考作物蒸发量进行比较,最后综合分析了老哈河流域蒸散发与土地利用、归一化植被指数(NDVI)以及地表温度(LST)的关系.结果表明:SEBS模型在老哈河流域有较好的适用性;老哈河流域实际日蒸散发时空差异较大,其中7、8月份流域蒸散发量较大,9、10月份蒸散发量逐渐减小,流域西部山区的蒸散发量较大,中部和流域出口所在的平原区相对较小;流域不同土地利用类型蒸散发量不尽相同,其中林地的日平均蒸散发量最高,其次为耕地、灌丛和草地;流域实际蒸散发量与NDVI呈线性正相关,与LST呈线性负相关.     

黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析

为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。     

Improvement to the Thornthwaite Method to Study the Runoff at a Basin Scale Using Temporal Remote Sensing Data

Most of the popular hydrological models are intensive data driven hence, it has become a constraint in computing runoff of river basins where the meteorological data availability is scant. Studying environmental impact assessment on runoff has also become complex in many basins due to non-availability of sufficient historic meteorological data. Directly or indirectly, major components of hydrological cycle such as evapotranspiration and soil moisture are dependent on land use pattern at basin scale. Keeping in view of this, in this paper, an attempt was made to propose modification to simple monthly water balance model by integrating potential evapotranspiration with land use coefficients that were derived from the temporal satellite remote sensing data to compute runoff at basin scale. Godavari Basin, India was selected as study basin to demonstrate the approach. Monthly land use coefficients of all land use classes were computed during the calibration process of the model by matching the computed runoff with field runoff. Runoff during the last 18 years (1990–91 to 2007–08) was computed using the developed methodology. Four years datasets were used for model calibration and the rest of the data for model validation. Spatial annual groundwater flux, reservoir flux and domestic water consumption grids were computed using the field data and integrated with the model in computing runoff. From the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient, it is found that computed runoff is very well matching the field runoff. The demonstrated approach is found to be more accurate and simple in computing runoff at basin scale in absence of high intensity meteorological data.