用小波神经网络耦合模型预测流域年均产沙量

引入小波神经网络耦合模型对流域年均产沙量进行了定量研究。由于流域的地质、地貌、土壤在一定时间尺度内具有相对稳定的特性,选出年降雨量、年均气温、年径流量、大雨降雨量、暴雨降雨量、蒸发量、日照时数和汛期降雨量等8个要素作为模型的气候水文输入因子,而以耕地面积、林地面积、水库库容、修建公路、水土保持面积、裸地面积、年采矿量及年末总人口等8个要素作为模型的人类活动输入因子,对流域年均产沙量进行了定量建模预测。结果表明:小波神经网络耦合模型不仅拟合精度高,而且预测效果好,为流域产沙的定量研究提供了新的途径。     

基于RS和GIS的云南石林县石漠化时空变化特征分析

为探究云南石林县岩溶地区石漠化的时空变化特征, 运用基于RS和GIS的Landsat TM/ OLI 遥感影像数据解译3个时像的石漠化信息, 选取变化方式、变化方向等从时间和空间上揭示石林县2008-2018 年间的石漠化转移变化过程, 结果为: (1)空间上, 潜在和轻度石漠化分布范围最广, 强度、极强度石漠化主要分布在西街口镇东北部、鹿阜街道东部及圭山镇西南部; (2时间上, 2008、2013 和2018 年石漠化面积占全县总国土面积的比例分别为19. 98%、23. 58%和20. 19%, 呈先增加后减少的趋势, 石漠化恶化得到 遏制; (3)变化方式以单变方式为主, 其次是返变方式, 渐变方式最少; (4)变化方向上, 3 个研究时段内已石漠化类型中转移最显著的分别是轻度-中度石漠化、轻度-潜在石漠化和中度-轻度石漠化, 中度及以下石漠化呈现变化速率快并且转移面积多的特点。石漠化改善和恶化同时存在, 恶化面积逐渐少,2008-2013 年石漠化恶化明显, 2013-2018 年石漠化改善明显, 变化面积呈金字塔状并且与变化等级成反比关系。2008-2018 年间石林县石漠化总体变化速度呈放缓趋势。     

龙川江水资源对气候变化的敏感性和适应性分析

龙川江流域是我国长江中上游地区极为典型的生态脆弱区,易受气候变化的影响,研究该地区的水资源脆弱性以及其应对气候变化的适应性对于该地区的水资源合理利用十分关键。从该地区水资源的时空分布规律、水利基础设施建设、水生态环境形势和应对气候变化能力4个方面,分别研究了龙川江流域水资源的脆弱性问题。并结合流域的实际情况,从水资源综合管理、水利工程设施建设、建立节水型社会、调整产业结构和依靠科技等方面,提出了提高应对气候变化能力的举措,及时为国家应对气候变化和防灾减灾提供科学支撑。     

云南高原岩溶区极端降水变化规律研究

利用云南高原岩溶区9个气象站1960-2017年逐日降水量数据,通过MATLAB软件计算了6个极端降水指数,基于反距离加权插值、线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验以及Morlet连续小波变换等技术方法,探讨了云南高原岩溶区极端降水的演化规律。结果表明:云南高原岩溶区1960-2017年各极端降水指数中,CDD、RX1day、RX5day、SDII主要呈缓慢的上升趋势,CWD呈显著的下降趋势,PRCPTOT整体减少趋势不显著;1960-2017年间仅有CDD和PRCPTOT发生了显著突变,突变年份分别为2006年以及2000年,其余4个指数CWD、RX1day、RX5day、SDII无明显突变现象;各极端降水指数周期性震荡较为明显,CDD、CWD、RX1day、RX5day分别存在28~30a、26~30a、27~30a、27~30a的主周期,SDII与PRCPTOT在27~30a时间尺度上周期最为明显;1960-2017年云南高原岩溶区各极端降水指数空间差异较为明显,除CDD表现为由南向北逐渐递增趋势外,其余5个指数表现为由北向南逐渐递增的相反趋势;1960-2017年间,CDD、CWD、RX1day、RX5day以及SDII均与PRCPTOT呈一致的极显著正相关,相关系数均达0.98以上。极端降水的这些变化可为未来岩溶水资源管理、生态环境建设等方面提供参考。     

云南岩溶区降水变化的气候特征

岩溶区面临严峻的水资源形势,为解释云南省岩溶区近60年来降水的历史变化特征并服务现今的水资源管理,以云南省5个岩溶片区1959-2017年的逐日降水量数据为基础,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall非秩次检验法,系统性研究了云南岩溶区降水变化特征。结果表明:自1959年以来,云南省5个岩溶片区的降水量均呈现出减少的趋势,其中滇中和滇东南的减少最为明显,但均未达到0. 05的显著性水平;云南岩溶区降水日数均呈现出减少的倾向,其中滇西、滇中、滇东南片区的减少趋势达到0. 05置信水平,其余区域不明显;小降水级别的降水量在云南岩溶区呈减少态势,而大降水级别的降水量则有所增加; 5个岩溶区多年平均最长干旱时间的变化存在较大的区域差异,其中滇西北、滇西、滇东北和滇东南片区的最长持续干旱时间均有所增加,而滇中则呈现为减少趋势;云南5个岩溶片区的平均最长持续降水时间均呈现出减少趋势,其中滇东北片区的减少趋势变化显著。降水的这些变化趋势给岩溶区水资源利用与生态环境保护提出了新的挑战。     

岩溶区植被覆盖变化与气候波动的相关性——以云南石林为例

应对气候变化与植被恢复是岩溶区亟需解决的现实问题。以云南石林岩溶区为对象,采用1987-2017年的长序列植被指数和气象站点数据,融合Sen's斜率分析、Morlet小波分析、偏相关分析与Mann-Kendall非参数检测等手段,从时间序列变化的匹配性视角研究岩溶区植被覆盖变化与气候因子波动的相关性。结果表明:研究时段内4种植被类型呈现出减少趋势,均存在约21、11和6a的时间周期,常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林的突变年份发生在2009年,而石漠化灌草丛发生于2004年;植被NDVI与降水量间呈现为正相关关系,与气温呈现为负相关关系,1987-2017年植被NDVI的趋势性变化、周期性变化是降水韵律所控制,阔叶林、针阔混交林和针叶林3种植被类型的突变由降水量的突变引起,而石漠化灌草丛的突变则由气温的突变引起;石漠化灌草丛较其他植被类型稳定性最差,常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林在气候变化的背景下较石漠化灌草丛更稳定,应对气候变化的能力更强。本研究成果可以为我国南方岩溶区植被恢复与保护提供科学依据。     

龙川江流域主要气象要素及径流变化趋势分析

采用Mann-Kendall非参数检验法对金沙江一级支流龙川江流域1970年-2009年逐月气温、降水及1961年-2008年径流资料进行趋势检验,并运用R/S方法分析流域的年平均气温、降水、径流时间序列的持续性,估算各项指标的Hurst指数,以定量估计未来气候及径流的变化趋势。结果表明:(1)过去几十年来,流域内降水呈上升趋势但不显著,未来降水将持续增加且元谋站降水的增长趋势持续性较强;(2)几十年来,流域气温呈显著上升趋势,未来气温将会持续过去的上升趋势;(3)几十年来,流域径流呈减少趋势,但不显著,未来继续呈下降趋势,但持续性不强。     

金沙江下段植被NDVI变化趋势及其归因

基于MODIS NDVI数据及标准气象站数据、退耕还林资料,辅以空间统计、叠置分析和趋势分析等方法,研究了金沙江下段植被NDVI时空变化特征及其影响因素,结果表明:从年内来看,金沙江下段植被NDVI变化呈单峰型,3月份为最低值0.55,而9月份为最高值0.75,年际上10年以来植被覆盖总体呈现出增长趋势,且这种增长存在显著的空间异质性;研究区植被覆盖较好,植被NDVI平均值为0.65,海拔3 850m以下植被覆盖随海拔上升而增加,超过3 850m后随海拔升高呈降低趋势;年内植被NDVI受降水量的影响较气温更为明显,对两者均有2个月的滞后期,而年际上植被NDVI则受气温变化的影响较降水量更为突出,且大规模的植被恢复工程对金沙江下段植被覆盖的增加有重要贡献。     

龙川江流域土地利用方式与土壤侵蚀关联分析

土地利用方式变化直接改变土壤侵蚀的方式和强度。以长江上游龙川江流域作为研究对象,讨论了土地利用方式变化的土壤侵蚀环境效应。结果表明：龙川江流域土地利用内部转化以林地转化最为突出,导致了土壤侵蚀面积的减少或增加;其它土地利用类型向林地的转化均有利于减少土壤侵蚀,而向耕地的转化则会增加土壤侵蚀;耕地向林地、草地、水域的转化使侵蚀强度指数显著降低,林地向耕地、草地转化,水域向其它土地利用类型的转化,均使侵蚀强度指数显著增加。     

横断山区典型干旱河谷干湿状况演变特征及影响因素研究

利用1959～2015年6个气象站点的连续监测数据,基于Vyshotskii模型、线性倾向分析、Hurst趋势预测等方法,研究了横断山区典型干旱河谷干湿状况演变特征及影响因素,发现干湿状况在年际与年内尺度上的变化均表现出明显的非同步性,除巴塘和西昌有暖干化趋势外,其余河谷均呈现出暖湿化趋势,年内春季与秋季的干湿变化规律性较明显;年际尺度上雷波未来演变为暖干化的概率较大,而其余河谷仍将维持历史时期的变化趋势,年内尺度上夏季、冬季的未来趋势倾向规律明显;随着海拔升高及纬度增加,干旱河谷暖干化程度越突出,而越偏东的河谷,暖湿化的演变趋势越突出;干湿状况与降水量、相对湿度和降水日数呈正相关,与平均气温、积温、日照时数及平均风速呈负相关,降水量的变化状况直接影响着干湿状况的波动及演变趋势,而特殊地形与人类活动间接影响干旱河谷区的干湿度演变。横断山区干旱河谷的干湿变化以暖湿化趋势为主,气候变化尤其是降水变化是该趋势的主控因素。