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基于SPEI的锡林河流域干旱演化特征分析

干旱区研究 2020年第4期37卷 819-829页

作者：张璐朱仲元席小康王慧敏王飞内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 陕西省水文水资源勘测局陕西西安710068

以锡林河流域内及周边13个国家气象站逐日气象观测数据为基础,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),借助Mann-Kendall与Mann Whitney Pettitt突变检验、非参数统计检验以及重标极差R/S分析法,深入剖析锡林河地区多年干旱演变趋势及未来干旱预... 详细信息

以锡林河流域内及周边13个国家气象站逐日气象观测数据为基础,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),借助Mann-Kendall与Mann Whitney Pettitt突变检验、非参数统计检验以及重标极差R/S分析法,深入剖析锡林河地区多年干旱演变趋势及未来干旱预测。结果表明:锡林河地区干旱突变开始于20世纪90年代;近60 a来,SPEI表现出显著减小趋势,上游减小趋势较中下游段小,中下游段为旱情多发带,下游西北端是干旱存在的危险区域。在未来,流域旱情将有所缓解,但冬季旱情有持续加重的可能,应加强干旱监测。

关键词： SPEI SPI 干旱变化 Mann-Kendall 锡林河流域

近59a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析

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干旱区地理 2020年第4期43卷 997-1003页

作者：张璐朱仲元张圣微王慧敏王飞席小康内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 陕西省水文水资源勘测局陕西西安710068

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成... 详细信息

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明:流域近59a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加一减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。

关键词：锡林河流域潜在蒸散发地表干湿状况

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SRM融雪径流模型在锡林河流域的应用

干旱区研究 2019年第3期36卷 575-581页

作者：王飞朱仲元张鹏王慧敏张璐内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为了验证SRM(snowmelt-runoff model)融雪径流模型在寒旱区草原流域的适用性,在阐述模型结构、参数意义的基础上,结合锡林河流域上游2014—2016年融雪期(3—5月)的MODIS积雪覆盖数据及实测气象、水文资料,采用Win SRM 1. 10版本对2014—... 详细信息

为了验证SRM(snowmelt-runoff model)融雪径流模型在寒旱区草原流域的适用性,在阐述模型结构、参数意义的基础上,结合锡林河流域上游2014—2016年融雪期(3—5月)的MODIS积雪覆盖数据及实测气象、水文资料,采用Win SRM 1. 10版本对2014—2016年锡林河上游年融雪期的径流进行模拟,结果发现:SRM模型可以较好地反映锡林河融雪期径流变化趋势,有效捕捉融雪径流洪峰到达日期及洪峰流量。对模型进行精度评价,得出3 a模拟值的拟合优度确定系数(R^2)与体积差(D_V)均优于世界气象组织公布的模型模拟精度均值。所以,SRM融雪径流模型在锡林河流域上游具有较好的适用性,这对合理利用草原冰雪水资源具有重要意义。

关键词： SRM模型融雪径流模型变量模型参数模型适用性锡林河流域内蒙古

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锡林河流域草原生物量对环境因子的响应

生态环境学报 2017年第6期26卷 949-955页

作者：席小康朱仲元郝祥云李伟内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 仪陇县水务局四川南充637600 北京禹冰水利勘测规划设计有限公司规划室北京100073

锡林河流域是内蒙古典型草原最具代表性的区域,了解植被群落生物量特征及其与环境因子的关系,对于合理利用草地资源,科学制定合理的放牧政策具有重要的指导意义。以锡林河流域草原为研究对象,基于样方调查和实验数据,运用相关分析、通... 详细信息

锡林河流域是内蒙古典型草原最具代表性的区域,了解植被群落生物量特征及其与环境因子的关系,对于合理利用草地资源,科学制定合理的放牧政策具有重要的指导意义。以锡林河流域草原为研究对象,基于样方调查和实验数据,运用相关分析、通径分析、决策系数分析研究了环境因子对地上生物量、地下生物量以及根冠比的直接与间接影响。结果表明,(1)流域地上生物量、地下生物量、根冠比均值分别为117.60 g?m^(-2)、1 548.69 g?m^(-2)、14.55;变异系数均在50%左右,属于中等变异程度。(2)影响草地地上生物量、地下生物量以及根冠比的环境因子不尽相同,相关分析表明,地上生物量与海拔、生长季降水、生长季平均气温具有显著相关关系(P<0.05);地下生物量与海拔、生长季降水、生长季平均气温、年均温、0℃积温、有机碳含量、全氮含量、饱和含水率、田间持水率、干容重呈显著相关关系(P<0.05);根冠比与土壤有机碳与全氮含量、0~10 cm层土壤饱和含水率和田间持水率均达到显著相关水平(P<0.05)。(3)海拔和4—7月降水对地上生物量具有间接影响,而4—7月平均气温则对其具有直接影响,4—7月平均气温为主要决策变量。(4)4—7月降水量、年平均气温、土壤有机碳含量对地下生物量主要产生直接影响,是控制地下生物量的主要环境因子。

关键词：生物量环境因子通径分析决策系数

典型草原群落特征及种群生态位对土壤类型响应研究——以锡林河流域为例

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生态环境学报 2019年第12期28卷 2364-2372页

作者：王慧敏朱仲元张璐内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

土壤类型对植物群落特征、种群生态位以及对资源的利用状况有着极大的影响,有关于典型草原不同土壤类型对植被生长影响的研究鲜见报道。为明晰锡林河流域不同土壤类型中种群生态位特征、物种的分布和生长状况,以及对有限资源的利用情况... 详细信息

土壤类型对植物群落特征、种群生态位以及对资源的利用状况有着极大的影响,有关于典型草原不同土壤类型对植被生长影响的研究鲜见报道。为明晰锡林河流域不同土壤类型中种群生态位特征、物种的分布和生长状况,以及对有限资源的利用情况。以12种土壤类型下植物群落为研究对象,利用TWINSPAN群落分类法对研究区植被进行群落分类,运用经典生态位理论,探讨其群落组成的数量特征和各群落中的主要种群(各群落中的建群种+优势种)生态位特征。结果表明,研究区内草原主要划分为5个群落类型,依次为大针茅(Stipa grandis)+羊草(Leymus chinensis)+黄囊苔草(Cares korshinskyi)、羊草+大针茅+糙隐子草(Cleistogenes squarrosas)、羊草+黄囊苔草+灰绿藜(Chenopodium glaucums)、羊草+糙隐子草+灰绿藜、糙隐子草+灰绿藜+猪毛菜(Salsola collina)。群落高度、密度、地上以及地下生物量的最大值分别出现在潜育黑土、石灰性黑钙土、石灰性黑土以及淋溶型栗钙土,其值分别为15.003 cm、707.667 plant·m−2、146.217 g·m−2以及15700.18 g·m−3。不同土壤类型中,植物高度的差异性最小。羊草占有绝对优势,淋溶型栗钙土中种群比较丰富,普通栗钙土中物种个体占比大,群落间共有种较少。其他土壤类型中,群落间共有种较多,物种个体所占比例较小。羊草和大针茅的生态位总宽度较大;灰绿藜的生态位重叠指数较高,双齿葱(Allium bidentatum)的较低。较高生态位宽度物种之间具有较高的生态位重叠,但在个别环境中,较窄生态位物种也会出现较大生态位重叠。

关键词：锡林河流域 TWINSPAN分类法生态位宽度生态位重叠

基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例

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干旱区研究 2019年第1期36卷 95-103页

作者：王慧敏郝祥云朱仲元内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

利用锡林河流域逐月气象数据,分析了历年降水与气温的最值变化;计算了标准化降水指数(SPI)与综合气象干旱指数(CI)并用其对研究区干旱状况进行表征;利用主成分分析法对锡林河流域的干旱情况进行评价。结果表明:1981-2016年的最高气温变... 详细信息

利用锡林河流域逐月气象数据,分析了历年降水与气温的最值变化;计算了标准化降水指数(SPI)与综合气象干旱指数(CI)并用其对研究区干旱状况进行表征;利用主成分分析法对锡林河流域的干旱情况进行评价。结果表明:1981-2016年的最高气温变化呈微弱的升高趋势,最低气温的变化趋势基本持平。最大降水量的变化趋势是减小的,各月的最小降水量基本趋于0。CI指数表明,36 a中只出现过轻旱事件,且春季最多,其次为秋季,夏季发生的最少。SPI指数表明,36 a中出现了重涝、中涝、轻涝、重旱、中旱、轻旱事件,且事件的危害程度越高发生的概率相对越小,冬季发生的旱涝事件大多危害程度相对较高。主成分分析结果表明,研究区气象因素的第一主成分主要反映水分胁迫对干旱的影响,第二主成分主要反映日照对干旱的影响,第三主成分主要反映气温对干旱的影响;综合得分结果表明,各地的干旱情况排名为:扎鲁特>巴林左旗>翁牛特旗>多伦县>化德>西乌珠穆沁>锡林浩特>林西县>东乌珠穆沁>朱日和>阿巴嘎旗>二连浩特>苏尼特左旗。

关键词：气象因子干旱指数 CI SPI 主成分分析锡林河流域

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雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性评价

中国农业气象 2019年第2期40卷 76-85页

作者：王飞朱仲元郝祥云宋海清韩冬冬内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古自治区生态与农业气象中心呼和浩特010015

利用欧洲中期预报中心(ECMWF)提供的1981-2010年ERA-Interim全球再分析积雪资料和ERA Interim/Land陆面模式积雪资料(简称ERA-Land),以锡林浩特地区(锡林浩特、阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、正蓝旗、多伦县、那仁宝力格、克... 详细信息

利用欧洲中期预报中心(ECMWF)提供的1981-2010年ERA-Interim全球再分析积雪资料和ERA Interim/Land陆面模式积雪资料(简称ERA-Land),以锡林浩特地区(锡林浩特、阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、正蓝旗、多伦县、那仁宝力格、克什克腾旗)共8个国家气象台站的观测资料为标准,计算其与再分析资料的相关系数、平均偏差、标准差比等统计参数。结合线性变化对比及质量指数和Brunke排名法,综合评估雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性。结果表明:ERA-Interim、ERA-Land资料均能很好地再现研究区积雪深度的季节变化趋势,但锡林浩特及其以东站点较西部站点再现能力更强;ERA-Land资料的模拟效果更优,且具有很好的稳定性,其在包括锡林浩特的研究区北部站点较南部吻合度高,质量较好;ERA-Land资料在锡林浩特地区大部分站点有质量变好趋势,那仁站最明显,在锡林浩特以南的正蓝旗站、多伦县站呈现变差趋势,但变率很小;ERA-Land资料在东乌珠穆沁旗站排序结果最优,正蓝旗最差。

关键词：锡林浩特积雪深度再分析资料适用性评估

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锡林河流域水文干旱演变特征及影响因素分析

水土保持学报 2020年第4期34卷 178-184,192页

作者：张璐朱仲元王慧敏王飞内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018

利用1982—2018年锡林浩特气象站和水文站的降水、气温、径流等数据,通过计算气象水文干旱指数,并采用交叉小波分析、累积距平、游程理论等方法探究锡林河流域水文干旱演变特征及主导因素。结果表明:1982—2016年,锡林河流域降水量与潜... 详细信息

利用1982—2018年锡林浩特气象站和水文站的降水、气温、径流等数据,通过计算气象水文干旱指数,并采用交叉小波分析、累积距平、游程理论等方法探究锡林河流域水文干旱演变特征及主导因素。结果表明:1982—2016年,锡林河流域降水量与潜在蒸散发量呈逐年增加的趋势,而径流深则呈现逐年减小的趋势;锡林河流域上游区域夏季和冬季的旱情等级较高,自2000年以来,甚至出现夏季与冬季连旱的情况,故高温和低温均是可能引发锡林河流域干旱的重要原因;交叉小波分析发现,气象干旱与水文干旱的滞后关系会有所改变,不是所有区域都表现出水文干旱滞后于气象干旱;人类活动和气候变化在1990—1998年、1999—2016年对出现水文干旱的影响程度分别为67.7%,55.6%和32.3%,44.4%,呈逐年减小的趋势。

关键词：水文干旱人类活动流域径流变化

半干旱草原型流域土壤水分变异及其影响因素分析

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农业工程学报 2020年第13期36卷 124-132页

作者：张璐朱仲元张圣微王慧敏内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室呼和浩特010018 内蒙古自治区农牧业大数据研究与应用重点实验室呼和浩特010018

土壤水分是岩石圈—生物圈—大气圈—水圈间水分循环的重要环节,是半干旱草原型流域植物生长的主要限制因子。该研究基于内蒙古锡林郭勒盟锡林河流域野外实测土壤水分数据,利用主成分分析和冗余分析等方法,对不同土壤类型垂直剖面土壤... 详细信息

土壤水分是岩石圈—生物圈—大气圈—水圈间水分循环的重要环节,是半干旱草原型流域植物生长的主要限制因子。该研究基于内蒙古锡林郭勒盟锡林河流域野外实测土壤水分数据,利用主成分分析和冗余分析等方法,对不同土壤类型垂直剖面土壤水分变化特征及其潜在环境影响因子进行了对比分析。结果表明,黑土、红砂土、栗钙土、盐土间土壤水分含量呈依次增大趋势;随着土层深度加深,土壤水分变异性减弱,且各层土壤水分变异性随时间变化受到土壤类型的影响较大;主成分分析表明海拔、植被高度和坡度等包含了解释土壤水分变异68.50%的信息;冗余分析识别出海拔和植被高度是土壤水分变异的关键潜在环境驱动因子。该研究可为半干旱草原型流域生态水文过程研究提供数据和理论支持。

关键词：土壤干旱水分草原锡林河流域