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遥感降水产品对黄河源区水文干旱特征的模拟性能分析

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干旱区地理 2023年第7期46卷 1063-1072页

作者：成硕李艳忠星寅聪于志国王渊刚黄曼捷南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044 水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室江苏南京210044 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011

遥感降水产品为稀缺资料地区水文气象灾害机理与预警研究提供了重要的数据资料,但不同遥感降水产品的性能存在较大区域异质性。利用遥感降水产品开展水文气象相关的研究和应用前,需要对其性能进行综合评估。基于此,以稀缺资料的黄河源... 详细信息

遥感降水产品为稀缺资料地区水文气象灾害机理与预警研究提供了重要的数据资料,但不同遥感降水产品的性能存在较大区域异质性。利用遥感降水产品开展水文气象相关的研究和应用前,需要对其性能进行综合评估。基于此,以稀缺资料的黄河源区为研究区,利用1983—2018年的观测降水数据(CMA)驱动并率定ABCD水文模型,并利用标准化径流指数(SRI),评估3套典型遥感降水产品(PERSIANN-CDR、CHIRPS v2.0、MSWEP v2.0)对水文干旱的模拟性能。利用游程理论识别水文干旱事件,阐明遥感降水对水文干旱特征的捕捉能力。结果表明:(1)3套遥感降水产品均能较好地捕获CMA多年均值的时空分布格局。CHIRPS产品的水文模拟性能(纳什效率系数NSE=0.72)高于其他2套产品。(2)CMA和降水产品模拟的4个尺度的SRI(SRI1、SRI3、SRI6和SRI12)均呈显著增加趋势(P<0.01),表明近36 a源区河川径流增加,水文干旱趋缓,但降水产品均高估了SRI,表明对黄河源区降水产品的偏差校正有待开展。基本统计指标方面,MSWEP产品计算的SRI与CMA的最为一致,性能最佳,但在年尺度(SRI12)上,PERSIANN表现最优。(3)3套产品均高估了SRI1和SRI3的干旱历时和烈度,MSWEP产品对SRI6的模拟性能最优,PERSIANN对SRI12的模拟性能最优。研究结果可为黄河源区水文干旱研究的降水产品数据的选择提供科学决策支持。

关键词：遥感降水水文干旱 ABCD水文模型标准化径流指数(SRI) 黄河源区

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伊犁河三角洲景观结构的影响机制研究

干旱区地理 2012年第6期35卷 897-908页

作者：罗格平王渊刚朱磊陈耀亮中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

在遥感和水文数据的支持下,根据伊犁河三角洲作为典型的中亚干旱区内陆河流域尾闾区域特点,确定了伊犁河三角洲的景观分类系统。通过采用景观结构梯度分析法、景观干扰度指数和景观Kappa指数等方法,系统地分析了近32a(1975-2007)伊犁河... 详细信息

在遥感和水文数据的支持下,根据伊犁河三角洲作为典型的中亚干旱区内陆河流域尾闾区域特点,确定了伊犁河三角洲的景观分类系统。通过采用景观结构梯度分析法、景观干扰度指数和景观Kappa指数等方法,系统地分析了近32a(1975-2007)伊犁河三角洲景观结构的时空演变特征,并对景观结构的影响机制做了充分地探讨。结果表明:(1)沿着一定的地形梯度和水文梯度,伊犁河三角洲流域景观表现出特殊的纵向结构、横向结构的梯度特征和景观内部特征,与地表水直接关联的景观类型表现尤为明显,如湖泊、沼泽、漫滩。(2)在人为活动和自然环境的双重影响下,近32 a伊犁河三角洲景观结构的空间变化具有一定的周期性和不稳定性,主要体现为景观类型面积和空间位置的变化,其中以湿地景观类型的变化最为显著。(3)生态干扰对景观结构的影响因景观类型的不同存在显著的差异性和时空变异性,以湖泊和沼泽受干扰作用最为明显。高、中、低三种干扰强度区域的空间分布及面积变化同样具有一定的周期性和不稳定性。(4)水利工程建设和自然环境是影响伊犁河三角洲景观结构的主要驱动力。水利工程对伊犁河的拦蓄引起景观结构变化的作用最为深远,它通过改变三角洲上游的水文情势直接影响整个区域的景观结构。而自然环境因素中的地形和水文条件主要影响湿地景观类型的时空分布,气候因子则直接影响河川径流量。

关键词：伊犁河三角洲景观结构干扰度指数影响机制

近30年土地利用变化对新疆森林生态系统碳库的影响

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地理研究 2013年第11期32卷 1987-1999页

作者：陈耀亮罗格平叶辉赵树斌王渊刚韩其飞中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 国家应用软件产品质量监督检验中心北京100193

土地利用及其变化是导致森林生态系统碳库变化最重要的因素。以植树造林面积、森林产品收获产量及林地转移面积为基础数据,采用《LULUCF指南》中数据分层的碳源汇计量方法,分析了1975-2005年期间三种土地利用方式对新疆森林碳库的影响。... 详细信息

土地利用及其变化是导致森林生态系统碳库变化最重要的因素。以植树造林面积、森林产品收获产量及林地转移面积为基础数据,采用《LULUCF指南》中数据分层的碳源汇计量方法,分析了1975-2005年期间三种土地利用方式对新疆森林碳库的影响。1975年新疆森林总碳库估算值为720.02 Tg,其中土壤碳库为528.82 Tg。近30年土地利用变化对其碳库的影响总体表现为碳汇,固碳量为48.15 Tg,与1975年碳库相比,森林碳储量增长了6.69%。植树造林表现出强烈的碳汇功能,总固碳量为54.24 Tg。森林采伐是最主要的碳释放来源,共释放碳5.42 Tg。林地转移呈现微弱的碳释放特征,共排放为0.66 Tg。研究结果表明,土地利用变化对该区域森林碳库具有明显的增汇效应。本研究将有利于进一步深化人类活动对区域碳平衡影响的认识。

关键词：土地利用变化森林生态系统碳库新疆

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干旱区农田排水系统演变的生态效应研究进展

干旱区研究 2013年第6期30卷 1087-1093页

作者：冯异星罗格平许文强韩其飞王渊刚中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100039

在干旱区流域绿洲形成与发展过程中,普遍存在土壤次生盐渍化和不断改进的盐渍化治理过程,这导致在绿洲下部与临近荒漠区广泛形成农田排水系统景观,但其产生的生态效应还不清楚,限制了全面认识人工绿洲生态系统的环境变化过程。利用航片... 详细信息

在干旱区流域绿洲形成与发展过程中,普遍存在土壤次生盐渍化和不断改进的盐渍化治理过程,这导致在绿洲下部与临近荒漠区广泛形成农田排水系统景观,但其产生的生态效应还不清楚,限制了全面认识人工绿洲生态系统的环境变化过程。利用航片和遥感影像数据,基于图论网络分析和景观连通性模型,分析农田排水系统形成与演变的过程与格局;采用缓冲区分析、空间地统计模型、GIS相关性分析和群落多样性测度等方法,研究农田排水系统演变对廊道效应、土壤性状、土地利用和物种多样性的影响;利用经过改进的生物地球化学模型,研究农田排水系统演变对区域碳、水循环的影响,探讨农田排水系统与陆地生态系统的相互作用机制。深化对干旱区人类活动的生态效应的认识,并丰富绿洲生态学的研究内容,对绿洲农业可持续发展具有重要科学意义。

关键词：农田排水系统生态效应绿洲干旱区

近50a玛纳斯河流域土地利用／覆被变化对碳储量的影响

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自然资源学报 2013年第6期28卷 994-1006页

作者：王渊刚罗格平冯异星韩其飞范彬彬陈耀亮中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范——玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期... 详细信息

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范——玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962—2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×105t,土壤碳储量增加3.14×106t,总碳储量增加3.77×106t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。

关键词：土地利用覆被变化碳储量 Bookkeeping模型玛纳斯河流域

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新疆耕地变化对区域碳平衡的影响

地理学报 2014年第1期69卷 110-120页

作者：王渊刚罗格平赵树斌韩其飞李超凡范彬彬陈耀亮中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 国家应用软件产品质量监督检验中心北京100193

基于"Bookkeeping"模型,对1975-2005年期间新疆耕地变化对区域碳平衡的影响进行了分析。荒漠土地开垦和耕地转移是新疆耕地变化的两种主要方式,1975-2005年这两种耕地变化方式使新疆碳储量增加了20.6 Tg C,其中土地开垦使区域碳储量增加... 详细信息

基于"Bookkeeping"模型,对1975-2005年期间新疆耕地变化对区域碳平衡的影响进行了分析。荒漠土地开垦和耕地转移是新疆耕地变化的两种主要方式,1975-2005年这两种耕地变化方式使新疆碳储量增加了20.6 Tg C,其中土地开垦使区域碳储量增加了51.8 Tg C,而耕地转移则向大气排放了31.2 Tg C。在1975-1985年期间,新疆耕地大规模转移,区域碳储量的变化趋势受耕地转移的影响较大;1985年后随新疆土地开垦规模的增加,碳储量变化趋势主要受土地开垦影响。30年间,新疆碳储量增加主要是由草地开垦为耕地引起,而耕地转移为草地是新疆碳储量减少的主要原因。新疆地区进行合理的水土开发活动有利于区域碳固定,且长期的耕作管理活动会进一步增强耕地的碳汇功能。

关键词：土地利用变化碳平衡 Bookkeeping模型新疆

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亚洲中部干旱区植被与土壤碳密度分析

干旱区地理 2014年第2期37卷 239-249页

作者：王渊刚罗格平王玉辉韩其飞范彬彬陈耀亮中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

碳密度作为估算陆地生态系统吸收和排放含碳气体数量的关键要素—碳存储能力的重要指标之一,对判定碳源汇、制定缓解全球变化的合理政策措施具有重要意义。干旱半干旱区相关研究的薄弱性与其广大的陆地面积极不相称。通过搜集与中亚五... 详细信息

碳密度作为估算陆地生态系统吸收和排放含碳气体数量的关键要素—碳存储能力的重要指标之一,对判定碳源汇、制定缓解全球变化的合理政策措施具有重要意义。干旱半干旱区相关研究的薄弱性与其广大的陆地面积极不相称。通过搜集与中亚五国和新疆生物量或植被碳密度资料有关的文献,整理中亚五国和新疆的土壤剖面数据,对亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度开展研究。结果表明:亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度因区域和植被类型的不同而呈现一定差异。总体而言,林地的植被与土壤的碳密度最高;草地土壤碳密度高于耕地土壤碳密度,中亚五国草地植被碳密度高于该区农田植被碳密度,而低于新疆农田植被碳密度;裸地作为植被覆盖度最低的类型,植被与土壤的碳密度最低。

关键词：植被土壤碳密度干旱区中亚

天山北麓不同土地覆被下土壤有机碳垂直分布特征

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干旱区研究 2013年第5期30卷 913-918页

作者：王渊刚罗格平冯异星李超凡韩其飞范彬彬中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

利用全国第二次土壤普查数据,对天山北麓不同土地覆被类型下的土壤有机碳分布特征开展研究。结果表明:在0～100 cm土层天山北麓不同土地覆被类型的土壤碳密度差异显著,其均值处于3.65～35.73 kg.m-2。不同土地覆被类型的土壤碳密度垂直... 详细信息

利用全国第二次土壤普查数据,对天山北麓不同土地覆被类型下的土壤有机碳分布特征开展研究。结果表明:在0～100 cm土层天山北麓不同土地覆被类型的土壤碳密度差异显著,其均值处于3.65～35.73 kg.m-2。不同土地覆被类型的土壤碳密度垂直分布差异明显,其中耕地表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的32.2%,其相邻土层的土壤碳密度占其总量比例的差值较小,最大差值仅为8.1%;高山亚高山草甸、森林和隐域植被表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的40%以上;荒漠植被、裸地和稀疏植被表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的比例低于37%,其中裸地与稀疏植被最低,仅为25.4%,其相邻土层土壤碳密度占其总量比例的最大差值低于4.0%。

关键词：土地覆被土壤有机碳垂直分布天山北麓

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

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干旱区地理 2012年第6期35卷 909-918页

作者：韩其飞罗格平白洁李均力李超凡范彬彬王渊刚中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD,DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区... 详细信息

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD,DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型:耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。

关键词：中亚土地利用土地覆被变化全球土地覆被数据集遥感