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黑河上游径流对极端气候变化的响应研究

高原气象 2020年第1期39卷 120-129页

作者：程文举席海洋张经天中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室/阿拉善荒漠生态-水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

为深入认知黑河上游径流变化与极端气温、极端降水指数间的关联机制,使用1960-2014年黑河上游祁连、托勒、野牛沟3个气象站点的逐日气温、降水资料和莺落峡水文站逐日径流量资料,通过趋势分析、相关分析、多元回归分析和主成分分析等方... 详细信息

为深入认知黑河上游径流变化与极端气温、极端降水指数间的关联机制,使用1960-2014年黑河上游祁连、托勒、野牛沟3个气象站点的逐日气温、降水资料和莺落峡水文站逐日径流量资料,通过趋势分析、相关分析、多元回归分析和主成分分析等方法,分析黑河上游极端气候指数和极端水文事件的变化趋势、极端气候指数与径流的相关关系以及径流对降水的滞后效应。结果表明:(1)黑河上游表征低温的极端气温指数呈下降趋势,表征高温的气温指数呈上升趋势。极端降水指数呈小幅增加趋势。年极端洪水总量呈增加趋势,极端枯水呈显著减少趋势,与黑河上游径流总量增加的变化趋势一致。(2)极端降水指数与极端洪水总量的相关性显著,说明黑河上游极端降水是影响极端洪水总量的主要因素。(3)洪水对祁连站降水量的响应存在1~2天的滞后期,初步分析得出黑河上游降水量的时间和空间差异以及东、西支河流河网密度的差异是产生滞后性响应的主导因子。

关键词：黑河流域径流极端气候响应

河西内陆河浅山区流域蒸散发估算及干旱特性研究

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干旱区研究 2020年第5期37卷 1105-1115页

作者：程文举席海洋司建华李爱林中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室阿拉善荒漠生态—水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 阿拉善右旗草原工作站内蒙古阿拉善750306

为了揭示河西内陆河浅山区小流域的蒸散发及干旱特征,以敦煌西土沟流域为例,利用常规气象数据,通过Penman-Monteith公式计算西土沟流域8个观测站点的潜在蒸散发,再此基础上利用双作物系数法计算出各个观测站点的作物系数,由此计算出实... 详细信息

为了揭示河西内陆河浅山区小流域的蒸散发及干旱特征,以敦煌西土沟流域为例,利用常规气象数据,通过Penman-Monteith公式计算西土沟流域8个观测站点的潜在蒸散发,再此基础上利用双作物系数法计算出各个观测站点的作物系数,由此计算出实际蒸散发,并计算了该流域的SPEI(标准化降水蒸散发指数)。结果表明:(1)西土沟流域年潜在蒸散发量和实际蒸散发量分别为978 mm、258 mm;上游到下游随海拔下降,潜在蒸散发和实际蒸散发随之呈现不同程度的上升趋势;(2)该流域下游干旱持续时间较长,整个生长季都会出现不同程度的干旱,秋季是干旱发生的主要季节;(3)流域上游的降水量大于实际蒸散发量,中下游实际蒸散发量大于降水量;(4)利用NDVI值计算的作物系数Kc值在实际蒸散发的估算中有较好的适用性,在内陆河浅山区小流域的干旱评估中,干旱指数SPEI比SPI(标准化降水指数)和PDSI(帕尔默干旱指数)指数更有优势。本研究计算出了西土沟流域的潜在和实际蒸散发,并评估了该流域的月尺度及季节尺度的干旱特征,为该流域特别是中下游的生产生活用水提供指导,并得到适用于整个河西内陆河浅山区无资料河流的普适性规律。

关键词：河西内陆河蒸散发干旱指数西土沟流域

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基于地下水位变化的荒漠河岸林蒸散估算

高原气象 2019年第1期38卷 179-186页

作者：张经天席海洋王春林李培都中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室/阿拉善荒漠生态-水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

深根植物生长季蒸腾耗水是河岸林消耗地下水的主要方式之一,是荒漠绿洲水分循环的重要环节,因而有效估算荒漠河岸林蒸散对于河岸林管理具有重要的意义。本研究利用地下水位日波动方法对额济纳绿洲荒漠河岸林进行了蒸散估算研究,结果表... 详细信息

深根植物生长季蒸腾耗水是河岸林消耗地下水的主要方式之一,是荒漠绿洲水分循环的重要环节,因而有效估算荒漠河岸林蒸散对于河岸林管理具有重要的意义。本研究利用地下水位日波动方法对额济纳绿洲荒漠河岸林进行了蒸散估算研究,结果表明基于地下水日波动方法估算得到的七道桥胡杨林蒸散量与涡度相关和FAO-PM方法得到的蒸散结果变化趋势较为一致,且显著相关,说明地下水位日波动方法可以用于估算极端干旱的荒漠河岸林下的植被蒸散发量。最后探讨了考虑植物夜间蒸腾的地下水位日波动方法,新方法的蒸散估算较原始地下水位日波动方法的蒸散估算占涡度观测蒸散的比例从70%提高到了90%。

关键词：荒漠河岸林蒸散地下水位地下水位日波动法

荒漠河岸林地下水位时空动态及其对地表径流的响应

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干旱区地理 2020年第2期43卷 388-397页

作者：张经天席海洋中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室/阿拉善荒漠生态—水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

荒漠河岸林是干旱地区重要的生态系统之一,受间歇性河流补给的浅层地下水是河岸林植物生存的主要水分来源。基于额济纳荒漠河岸林地下水位观测断面具有高时空分辨率的地下水位数据,分析了荒漠河岸林浅层地下水的时空变化及分水事件中河... 详细信息

荒漠河岸林是干旱地区重要的生态系统之一,受间歇性河流补给的浅层地下水是河岸林植物生存的主要水分来源。基于额济纳荒漠河岸林地下水位观测断面具有高时空分辨率的地下水位数据,分析了荒漠河岸林浅层地下水的时空变化及分水事件中河水对地下水的补给特征。结果表明:额济纳绿洲河岸林地下水位在季节尺度上具有植物生长季下降,非生长季上升的变化特征;在植物生长季内,地下水位具有白天下降,夜间上升的日周期变化特征,且日波动幅度主要受不同植被类型及植物不同生长期地下水蒸散速率的影响。黑河下游河水的河道渗漏是沿岸浅层地下水的主要补给来源,在分水过程中,距河道不同距离的地下水位对河水补给的响应时间随距离增加而增大,分水结束时的地下水位上升幅度随距离增加而减小,分水总径流量、分水持续时间和日均径流量是影响地下水补给宽度的主要因素。河道径流渗漏水量的绝大部分都通过蒸散发过程损失,从2013-2015年6次分水事件结束后,地下水估算补给量占其与蒸散量总和的平均比例为23.6%。

关键词：荒漠河岸林地下水位河道渗漏地下水补给

黑河下游胡杨林土壤碳空间分异特征及其影响因素

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干旱区地理 2024年

作者：殷一丹鱼腾飞韩拓谭天逸陈小玲中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院大学中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院阿拉善荒漠生态水文试验研究站额济纳旗林业和草原局

荒漠河岸林土壤碳的分布受到多重因素的影响。以黑河下游额济纳绿洲为研究区域，通过采集20个胡杨林样地0～100 cm土层土壤样品，研究了土壤有机碳（SOC）、土壤无机碳（SIC）的空间分异特征及其影响因素。结果表明：（1）0～100 cm SOC... 详细信息

荒漠河岸林土壤碳的分布受到多重因素的影响。以黑河下游额济纳绿洲为研究区域，通过采集20个胡杨林样地0～100 cm土层土壤样品，研究了土壤有机碳（SOC）、土壤无机碳（SIC）的空间分异特征及其影响因素。结果表明：（1）0～100 cm SOC和SIC均值分别为2.90 g·kg-1和10.79 g·kg-1，SIC为SOC的5.94倍。（2）垂直方向上SOC和SIC随土壤深度增加而减少，水平方向上从河流上段至下段SOC递减，而SIC递增，说明SIC是干旱区内陆河下游土壤碳的主要赋存形式。（3）土壤理化性质对SOC的解释程度较高，而对SIC的解释程度较低。其中，土壤化学性质(EC、Na+、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+)对SOC的影响程度最大。综上，黑河流域下游荒漠河岸林土壤碳库是以SIC为主，且在水平和垂直方向存在明显的空间分异，土壤理化性质对SOC和SIC空间分异的影响存在差异。其中，碱性阳离子是影响SOC的主要因素，而土壤砂粒含量和容重是影响SIC的主要因素。

关键词：河岸胡杨林土壤碳分布特征影响因素黑河流域

内陆河流域浅山区土壤水热时空动态及其对气象因子的响应

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高原气象 2022年第6期41卷 1435-1445页

作者：程文举席海洋司建华陈雨晴中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室甘肃兰州730000 阿拉善荒漠生态-水文试验研究站内蒙古阿拉善735400 中国科学院大学北京100049

内陆河流域浅山区土壤水热变化过程对整个内陆河地区有着重要的意义。本研究采用实地监测的气象数据和土壤水热数据,分析了内陆河浅山区西土沟流域土壤水热的时空变化特征和对气象因子的响应关系。结果表明:(1)上游山区土壤含水量在不... 详细信息

内陆河流域浅山区土壤水热变化过程对整个内陆河地区有着重要的意义。本研究采用实地监测的气象数据和土壤水热数据,分析了内陆河浅山区西土沟流域土壤水热的时空变化特征和对气象因子的响应关系。结果表明:(1)上游山区土壤含水量在不同深度均有变化,而中下游仅在土壤表层或次表层有变化,浅山区灌丛草地、林地和荒漠草地的土壤水分年内变幅大于其他下垫面。土壤温度与土壤水分的年内变化和空间变化趋势一致,海拔越高,土壤温度越低。(2)不同海拔和下垫面状况下,土壤水分对降水的响应存在较大差异,上游山区降水量可以解释至少88%的土壤含水量变化,而中下游单次降水量低至4 mm以下时,仅能对表层0~20 cm的土层产生影响,当单次降水量不足2 mm时,无法对土层含水量产生影响。(3)0~20 cm深度的土层温度对气温变化的响应较为敏感,在流域上游,土壤温度对气温的响应存在4.5 h的滞后。(4)西土沟流域下游的土壤水分受到间歇性洪水的渗漏补给,使夏季土壤含水量较高,与气温变化趋势较一致。

关键词：内陆河浅山区土壤含水量土壤温度气象因子响应

同方期刊数据库

基于地统计的额济纳绿洲地下水位埋深空间异质性研究

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干旱区资源与环境 2011年第4期25卷 94-99页

作者：彭家中司建华冯起常宗强中国科学院寒区旱区环境与工程研究所阿拉善荒漠生态水文试验研究站兰州730000

利用地统计学方法定量研究了额济纳绿洲地下水位埋深的空间异质性。结果表明:额济纳绿洲地下水位埋深分布有较大的空间异质性,地下水位埋深的理论模型为球体模型;额济纳绿洲地下水位埋深主要受结构性因子的影响;地下水位埋深的变程在22.... 详细信息

利用地统计学方法定量研究了额济纳绿洲地下水位埋深的空间异质性。结果表明:额济纳绿洲地下水位埋深分布有较大的空间异质性,地下水位埋深的理论模型为球体模型;额济纳绿洲地下水位埋深主要受结构性因子的影响;地下水位埋深的变程在22.6km左右。地下水位埋深的空间分布总体上表现为从南到北,从西向东逐渐增大的分布格局。局部分布上,在垂直河流方向地下水埋深呈两头深中间浅的"V"型结构,在平行河流方向地下水埋深呈逐渐变深的递增趋势。

关键词：地下水位埋深空间异质性地统计额济纳绿洲

腾格里沙漠东北缘人工植被对土壤物理性质的影响

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干旱区研究 2022年第4期39卷 1112-1121页

作者：赵晨光李慧瑛鱼腾飞陈薇宇谢宗才张斌武张军阿拉善盟林业草原研究所内蒙古阿拉善750306 中国科学院西北生态环境资源研究院阿拉善荒漠生态水文试验研究站甘肃兰州730000 内蒙古巴丹吉林自然保护区雅布赖工作站内蒙古阿拉善737300

人工植被恢复是干旱、半干旱区荒漠化防治的重要措施之一,为阐明人工植被恢复对干旱沙区土壤物理性质的影响,以腾格里沙漠东北缘1984—2018年不同恢复年限的飞播植被群落为研究对象,分析人工植被恢复过程中土壤粒径组成、容重、含水量... 详细信息

人工植被恢复是干旱、半干旱区荒漠化防治的重要措施之一,为阐明人工植被恢复对干旱沙区土壤物理性质的影响,以腾格里沙漠东北缘1984—2018年不同恢复年限的飞播植被群落为研究对象,分析人工植被恢复过程中土壤粒径组成、容重、含水量、饱和入渗率等物理性质的变化。结果表明:(1)随着植被恢复年限的增长,群落内土壤质地得到了有效改善,与对照组相比,飞播37 a后1 m深度内黏粒、粉粒和极细砂粒分别增加了0.2%、2.6%和7.6%;细砂粒减少了27.1%,粗砂粒和极粗砂粒分别增加了15.0%和0.5%。(2)随着植被恢复年限的增长,土壤质量含水量呈先减少后增加的趋势,且不同深度的变化存在垂向分异,37 a后深层土壤含水量减少0.7%,浅层土壤含水量增加0.6%;土壤干容重增加,饱和含水量和饱和入渗率下降。(3)土壤质量含水量、饱和含水量与干容重呈显著负相关,与饱和入渗率无显著关系,干容重与饱和入渗率呈显著负相关;除土壤质量含水量外,饱和含水量、干容重和饱和入渗率变化受土壤粒径组成变化的影响。综上所述,干旱沙区人工植被恢复对土壤物理改良具有积极作用,促进了土壤颗粒细化,增强了土壤的保水能力,提高了土壤水分的有效性。

关键词：飞播土壤质地土壤理化性质人工植被恢复干旱区

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黑河下游柽柳根系水力提升对林分蒸散的贡献

生态学报 2017年第18期37卷 6029-6037页

作者：鱼腾飞冯起司建华张小由赵春彦中国科学院西北生态环境资源研究院阿拉善荒漠生态水文试验研究站兰州730000 中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室兰州730000 甘肃省水文水资源工程研究中心兰州730000

准确量化植物根系水力提升(HL)及其生态-水文效应对于陆地生态系统水分循环和全球变化研究具有重要意义。基于2011—2012年黑河下游柽柳林地土壤含水量和涡度协方差观测资料,通过将土壤体积含水量分割为HL和水分损失量(WD),结合涡度协... 详细信息

准确量化植物根系水力提升(HL)及其生态-水文效应对于陆地生态系统水分循环和全球变化研究具有重要意义。基于2011—2012年黑河下游柽柳林地土壤含水量和涡度协方差观测资料,通过将土壤体积含水量分割为HL和水分损失量(WD),结合涡度协方差测定的潜热通量计算的蒸散量(ET),首次定量黑河下游柽柳根系HL及其对ET的贡献。据估算,柽柳根系HL主要发生在20—60 cm深度,生长季HL大小在0—1.4 mm/d之间变化,平均为0.22 mm/d,WD在0—0.76 mm/d之间变化,平均为0.23 mm/d,HL与WD的年内变化存在同步性,且HL与WD处于正平衡状态,表明HL通过将深层吸收的土壤水或地下水释放在根系吸收层以供植物蒸腾消耗外,还有剩余水分留存在该层内。生长季ET在0.31—5.38 mm/d之间变化,平均为2.82mm/d,但值得注意的是,HL与ET的年内变化存在时间滞后性,HL在5月最高,但ET在7月最大。HL对ET的贡献率在0.06%—108.25%之间变化,平均为19.25%,比例高于100%的时段主要在生长初期,也就是说在蒸散最大的夏季,HL是相对较小的,其原因可能有2个:一是HL受到夏季深层土壤干化的抑制,二是HL受到夏季夜间蒸腾的抑制,究竟是何种原因还有待进一步研究。

关键词：水力提升(HL) 蒸散(ET) 土壤含水量涡动协方差生态效应