Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2023-08-01 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：水分利用效率（WUE）通过联系陆地生态系统碳水循环过程，成为理解植被生态系统对气候变化响应的一个重要指标。结合19902020年的遥感影像与再分析数据产品，基于光能利用效率（CASA）模型反演净初级生产力（NPP）和实际蒸散发（ET）系统分析了19902020年新疆植被WUE的时空变化规律，讨论并探究了影响植被WUE变化的驱动力因子。结果表明：过去31 a新疆植被WUE整体呈下降趋势，但以2003年为转折点，转折点之前呈波动下降趋势，之后呈波动上升趋势。31 a来新疆植被WUE的空间格局没有发生明显变化，高值集中在平原区，特别是绿洲及荒漠-绿洲过渡带，低值集中在山区。通过分析发现，新疆植被WUE变化主要归因于降水、蒸散发及水汽压等气候因子影响。研究结果对于筛选出结构合理、节水性强、生产力高的人工和天然植被结构类型，实现干旱和半干旱地区植被建设的可持续发展具有参考价值，特别是对新疆生态系统安全与农牧业可持续发展具有现实意义。
Subjects: Other Disciplines >> Synthetic discipline submitted time 2023-03-28 Cooperative journals: 《中国科学院院刊》
Abstract： The arid region of Northwest China is one of the driest regions in the world and is characterized with severe water scarcity.Water shortage is the most critical natural factor limiting the high-quality economic and social development and ecological security in the arid region of Northwest China. Based on the long-term monitoring data from the field stations of Chinese Academy of Sciences, observation data of meteorological stations, water resources bulletin and the remote sensing data, this study systematically analyzes the basic characteristics of water resources and ecological environment in the arid region of Northwest China, assesses the changing trends of hydrological elements, water resources, and ecological environment. Besides, this study analyzes the changes of water resources carrying capacity in terms of water use structure and water resources utilization efficiency, and puts forward some suggestions on sustainable water resources utilization and ecological and environmental protection. The results show that the temperature in the arid region of Northwest China has increased at a rate of 0.32℃/decade and precipitation has increased at a rate of 9.32 mm/decade. The glaciers are shrinking at accelerating rate and the runoff supplied by glacier/snow meltwater has increased. The amount of water resources has increased by about 11 billion m3 since the mid-1990s. In the past decade, water use efficiency has been improved, water-saving irrigation area has been expanded, and agricultural water production efficiency has been improved due to water conservation and utilization measures. Water environment capacity has been increased, water carrying capacity has been enhanced, surface water area has been expanded, and the ecosystem condition has improved. However, water resources problems are still prominent in the arid region of Northwest China, the intensity of extreme climate and hydrological events has increased, and the ecological environment is still fragile. In the future, it is necessary to further explore the water resources potential of this region, improve the water resources management, and enhance ecological protection and restoration efforts for better adaptation to the possible risks of climate change, so as to provide scientific and technological support for promoting the construction of the “Green Silk Road” and realizing high-quality regional economic and social development.
Subjects: Other Disciplines >> Synthetic discipline submitted time 2023-03-28 Cooperative journals: 《中国科学院院刊》
Abstract： The Tarim River is the largest inland river in China, and had historically nine river systems and one main stream with 144 rivers. At present, only the Aksu River, the Hetian River, the Yarkant River, and the Kaidu-Kongque River have surface hydraulic connections with the main stream of the Tarim River. The connectivity of river systems and ecological protection in the Tarim River Basin are very prominent. In the past 30 years, the downstream of the cut-off river has become the most serious area of ecological degradation in the Tarim River Basin. Based on field investigation and sample pilot survey, this paper systematically analyzes the problems existing in the river system connectivity of the Tarim River Basin, and points out that the connectivity of the river system is poor and the ability to withstand extreme climatic hydrological events is insufficient. The area of cultivated land continues to expand, and the proportion of agricultural water use is too high, which strongly occupies the ecological water use, leading to the cutoff of river channels, dismember of rivers, and damage to the integrity of river basin water system. The groundwater overexploitation causes the groundwater level to drop sharply, the surface ecology process is damaged, and the ecology hidden worry is prominent. In view of this, the following points are put forward: (1) promote and realize scientific management of water resources in Tarim River Basin from mechanism and system. Brought the five source streams that have been cut off into the unified management of the Tarim River
Subjects: Geosciences >> Hydrology submitted time 2022-01-21 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：天山地处欧亚大陆腹地，是丝绸之路经济带中段的重要水源地。天山地区的水循环系统具有时空差异性大、水源机制复杂、径流构成多元以及水系统脆弱等特点，水循环各环节受陆表格局和气候变化影响显著，水文要素对气候变化响应敏感，难以沿用现有的流域水循环模式阐述其内在机理。结合文献阅读和研究，系统分析了气候变化背景下天山地区关键水文要素的变化，研究了天山山区水汽来源、水汽输送机制以及水汽弱汇作用下的水循环要素变化及其对天山地区降水的影响及贡献率，揭示了气候变化对天山地区产汇流过程和水资源变化的影响机制，分析了气候变化对天山山区降水、冰川积累 消融、积雪变化对水循环的影响，提出了天山地区水循环研究的热点问题，为理解干旱区山区水循环机理、保障国家丝绸之路经济带中段水资源安全提供科学依据。
Subjects: Geosciences >> Hydrology submitted time 2021-06-17 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： 为了补给塔里木河下游断流的河道和挽救濒死的荒漠群落，自 2001 年塔里木河实施了生 态输水工程，流域生态环境得到初步改善，实现了流域经济社会发展与生态环境保护的双赢。在生态输水 20 a 之际，为了评估输水的生态效应，基于多源遥感数据 MOD13Q1 和 MCD12Q1 数据，通 过数学统计方法调查了塔里木河下游归一化植被指数（NDVI）和植被覆盖度的时空变化。结果表 明：经过近 20 a 的生态输水，塔里木河下游的 NDVI 从 2000 年的 0.14 增大到 2020 年的 0.21，增幅达33.3%，植被面积从 2000 年 492 km2 扩大到 2020 年的 1423 km2；其中，低、中、高植被覆盖度的面积相 较于 2000 年分别增多了 277 km2，537 km2 和 132 km2，增幅分别达到 20.8%，448.0%和 190.0%，中段 的植被面积和植被覆盖度的增幅均高于上、下段区域的增幅。NDVI 和植被覆盖度均表现为距离 河道 2 km 范围内的值较大，且增幅也较大，2 km 以外 NDVI 和植被覆盖度逐渐变小，且增幅也较 小。空间上来看，约有 57.1%的区域 NDVI 和植被覆盖度呈现显著增加趋势，显著减小的区域都不 超过 2.0%。Hurst 指数表明超过 75.0%以上的区域这种变绿的趋势会在未来继续保持，仅有 6.1%的区域生态会继续恶化。综合评估塔里木河输水工程的生态效应，对于干旱区荒漠的保育恢复治理、生态水资源管理等方面具有重要的科学意义。
Subjects: Geosciences >> Hydrology submitted time 2021-06-17 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： 自 2000 年实施以抬升地下水位、拯救塔里木河下游“绿色走廊”、遏制生态持续恶化为目的的 生态输水工程以来，截至 2020 年，已向塔里木河下游实施生态输水 21 次，累计输水量达 84.45×108 m3。 近 20 a 的监测结果分析显示：（1）在距河道 100 m 处，塔里木河下游的上段、中段、下段的地下水位 埋深由输水前期 2000 年的 7.76 m、9.31 m、7.82 m 抬升至 2020 年的 3.70 m、4.48 m、2.69 m，平均抬升 幅度为 4.06 m、4.83 m、5.13 m；在 500 m 处，地下水位埋深分别由输水前的 8.21 m、9.45 m、9.08 m 抬 升至 6.61 m、5.46 m、3.82 m。生态输水对塔里木河下游的上、中、下 3 个区段地下水位的影响范围 均达到了 1050 m，分别抬升了 2.69 m、1.38 m、1.59 m。（2）地表水体面积由输水前的 49.00 km2 扩大到 2019 年的 498.54 km2，尾闾湖泊—台特玛湖“死而复活”，地表水体面积达到 455.27 km2。（3）输水 后，地表生态响应敏感，在距河道 2000 m 范围内，塔里木河下游高植被覆盖度、归一化植被指数（ND⁃ VI）、植被净初级生产（NPP）、植被总初级生产力（GPP）分别增加了 132 km2、0.07、7.6 g C•m- 2 和1221 g C•m-•2 季-1。（4）输水对塔里木河下游地表植被的影响和改善面积达到 1423 km2，生态系统服 务价值和功能大幅增加，碳汇区域由 2001 年占研究区的 1.54%增长至 2020 年的 7.80%，生态系统健康程度和生态恢复力大幅提升，土壤碳汇能力增加。近 20 a 的生态输水大幅抬升了塔里木河下游地下水位，沿河两岸以胡杨为主体的荒漠河岸林植被得到拯救和复壮，地表植被覆盖度增加，塔里木河下游生态退化趋势基本得到遏制。
Subjects: Environmental Sciences, Resource Sciences >> Other Disciplines of Environmental Sciences, Resource Sciences submitted time 2021-03-02 Cooperative journals: 《干旱区研究》
Abstract：结合博斯腾湖1960—2018年水位、出入湖径流以及气象站点实测资料，采用集合经验模态分解（Ensem⁃ble Empirical Mode Decomposition，EEMD）、水量平衡和气候弹性方法，对近60 a博斯腾湖水位变化及其影响因素进行了详细分析。结果表明：（1）1960—2018年博斯腾湖水位总体呈下降态势，具体表现为“下降-上升-下降-上升”四个阶段。（2）在年际尺度上水位存在准3~4 a、准8~9 a的周期性振荡，而年代际尺度上表现出准29~30 a和准33~34 a的周期性变化。（3）1960—2018年降水、气温和潜在蒸散发对开都河、黄水沟和焉耆径流的累积贡献率分别达85.1%、42.1%和23.8%，而下垫面、其他气象变量和人为等因素累积对径流的贡献率分别约为14.9%、57.9%和76.2%。（4）对不同阶段博斯腾湖水位变化原因分析：1960—1987年水位急剧下降的主要原因同入湖径流减少和湖面蒸发量大有关；气温升高和降水量增加导致入湖水量增加是1988—2002年水位显著升高的主要原因；入湖径流减少和出湖水量增多，导致2003—2014年水位显著下降；博斯腾湖入湖水量的显著增加及对出湖水量的严格控制是2015—2018年水位明显上升的主要原因。
Subjects: Environmental Sciences, Resource Sciences >> Basic Disciplines of Environmental Science and Technology submitted time 2020-04-26 Cooperative journals: 《干旱区研究》
Abstract：基于1961—2017年CRU（Climatic Research Unit）逐月格点数据，通过标准化降水蒸散指数(SPEI)的计算分析，探讨过去半个多世纪中亚地区的干旱时空分布及变化特征。结果表明：① 在过去的半个多世纪，伴随温度的升高，中亚多数地区的潜在蒸散发增加，增加速率以咸海流域为中心，呈环形向四周递减；② 1961—2017年中亚地区平均SPEI值整体呈持续下降趋势，但波动较大。年内变化表现为春季和冬季SPEI值呈缓慢下降趋势，夏季和秋季显著下降，表明夏季和秋季干旱趋势加重；③ 空间上，夏季和秋季中亚大部分地区干旱趋势以加重为主，春季普遍呈干旱减轻趋势。本研究结果可为中亚地区干旱风险评估、水资源规划及科学管理提供重要信息。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2020-01-06 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：定量评估水资源开发潜力对掌握区域水资源开发现状、提高水资源利用率具有重要意义。通过选取水资源利用率、灌溉率、地表水控制率、人均占有水量、重复利用率、生活用水定额、供水量模数、生态环境用水率等8个重要指标，借助模糊综合评价模型对中亚五国水资源开发潜力进行定量分析。结果表明：中亚地区整体水资源开发利用处于中级阶段，开发潜力综合评分值为0.502 7，表明开发潜力较大。其中，哈萨克斯坦水资源综合评分值最高，为0.712 4，有很大的开发潜力，但要注意摒弃不合理的水资源利用方式；吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦综合评分值分别为0.591 1、0.488 7，有较大的开发潜力，但应注意由广度开发逐渐向深度开发转变。下游国家土库曼斯坦和乌兹别克斯坦处于开发利用的高级阶段，综合评分值分别为0.352 6、0.315 0，水资源开发潜力较小。今后应注意发展节水型经济，注重水资源综合管理。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2019-01-11 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：本研究采用博斯腾湖流域1970—2014年的气象站点数据及Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发（ET0），对比分析了流域山区和平原区ET0的时空变化及对主要气象因子的不同影响。结果表明：1）在年际尺度上，山区ET0在1970—2000年整体呈波动下降的趋势（P<0.01），2000年开始，ET0呈现略微上升的趋势；平原区ET0在1970—1993年间以-77 mm/10a的速率呈减小的趋势（P<0.01），1993年之后逆转为以83.8 mm/10a的速率呈上升趋势（P<0.01），平原区的变化明显强于山区。2）季节上呈现夏季为流域ET0最高的季节，是年变化的主要贡献者；而变化趋势则表现为平原区春季和夏季ET0大于山区，秋季和冬季略小于山区。3）ET0变化对净辐射和风速最为敏感，同时，山区净辐射和风速对ET0变化的贡献率最大，平原区影响ET0变化的主导因素是风速，风速对ET0的贡献率均超过50%。
Subjects: Geosciences >> Other Disciplines of Geosciences submitted time 2018-10-23 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：塔里木河流域地处我国西北新疆，面积约102×104 km2，是我国丝绸之路经济带建设的核心区。在过去50 a里, 塔里木河流域经历了大规模的水土资源开发,经济社会发展的同时，河道断流,湖泊干涸，沙漠化加剧,生物多样性受损，生态隐忧日益加剧，已威胁塔里木河流域绿洲经济发展和社会稳定，严重影响国家“丝绸之路经济带”建设。荒漠与绿洲生态国家重点实验室针对塔里木河流域的生态环境问题，开展了长期的生态监测与科学研究，基于多年监测调查数据，解析了塔里木河荒漠河岸林植被与地下水的关系，揭示了生态系统退化过程和机理，提出了塔里木河下游合理/胁迫/临界地下水位与流域生态需水量，研发提出的退化生态系统修复重建关键技术得到推广应用；提出的重点生态工程建设方案，被纳入《南疆水利规划》；提出的流域水资源管理建议被国家采纳并实施。科技支撑塔里木河流域生态修复及可持续管理，为丝绸之路经济带生态文明建设提供了重要科学依据和示范样板。
Subjects: Geosciences >> Other Disciplines of Geosciences submitted time 2018-10-23 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： 本文结合新疆的 65 个气象观测站日降水数据，采用连续验证统计方法、分类验证统计方法对RFE2.0遥感降水数据在新疆的适用性进行了评估。结果表明：(1)通过连续验证统计分析，新疆地区平均偏差MBE（mean bias error）总体为高估日降水量，均值为0.4 mm，在 0.5 mm内的站点超过70％。RFE2.0遥感降水数据与地面观测站的日降水量之间相关系数R的平均值为0.4，表现为较低的相关性。从偏离真实值情况来说，东疆模拟值和观测值最接近。(2)分类验证统计方法对降水事件FBI(frequency bias index)有所高估。按片区来说，降水事件高估的小值区主要在北疆，高估程度低于全疆平均水平。北疆的正确率POD (probability of detection)大于南疆、东疆，同时北疆发生空报率FAR(False Alarm Rate)的可能性也小于南疆、东疆。(3)通过实例验证了RFE2.0在北疆、南疆、东疆的可靠性。以上规律可为RFE2.0在新疆的应用提供科学依据。
Subjects: Environmental Sciences, Resource Sciences >> Basic Disciplines of Environmental Science and Technology submitted time 2018-09-03 Cooperative journals: 《干旱区研究》
Abstract：研究胡杨叶片气孔特征有助于解读干旱胁迫环境下的水分利用特征和抗旱机理。本文选取塔里木河下游英苏、阿拉干、依干布及麻3个典型断面，以胡杨为研究对象，探讨不同干旱胁迫梯度下胡杨叶片气孔密度与气孔长度的变化规律，分析雌、雄株胡杨在干旱胁迫下的响应差异。结果显示：① 胡杨叶片气孔密度随干旱胁迫程度的增加呈上升趋势，而叶片气孔长度随干旱胁迫程度的加大呈减小趋势；② 干旱胁迫环境下，胡杨雌、雄株叶片的气孔密度和气孔长度的变化率存在一定差异，表现为在干旱胁迫环境下，胡杨雄株的叶片下表皮气孔密度增长率较小，而胡杨雌株叶片的下表皮气孔长度负增长率显著大于雄性的下表皮；③ 胡杨叶片气孔密度和长度的变化反映胡杨雌、雄株的抗干旱能力，从胡杨叶片的气孔密度与气孔长度的变化结果显示，在干旱胁迫环境下，胡杨雄株的保水能力和耐受能力强于雌株。
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