新疆是我国冰川、积雪资源最为丰富的地区, 冰川和积雪融水在水资源构成中占有重要的地位, 其对气候变化的响应使得河流水文过程发生明显的变化, 对新疆干旱区的水资源利用和管理产生重大影响.新疆高山流域产流占地表径流的80%以上, 其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上, 积雪和冰川融水是河流的主要补给来源.在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主, 而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主;以融雪径流为主要的河流主汛期在春季到夏初, 而冰川融水补给的河流夏季是主汛期.随着新疆气候向暖湿转变, 高山流域的水文过程对气候变暖和积雪增加产生明显的响应:以积雪为主补给的河流, 水文过程对气候变暖的响应表现为最大径流前移, 夏季径流减少明显;以冰川融水补给的河流, 径流响应表现为6-9月汛期径流量明显增大, 汛期洪水增多, 年流量增加.由于不同补给类型河流的水文过程发生变化, 其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响, 在水资源管理方面需要适应气候变化对水文过程的调整, 减缓气候变化对水资源安全的影响.
随着全球气候变暖, 青藏高原冻土活动层正在逐渐加深, 为了理解积雪和表层有机质土壤对冻土活动层的影响机理, 一维水热耦合模型CoupModel被用于模拟气象驱动下土壤冻融的动态过程.基于祁连山冰沟和青藏高原唐古拉站长期监测数据, CoupModel模型被成功的率定和验证.在冰沟站验证的模型被用于研究积雪对冻土活动层的影响, 结果显示: 目前较浅积雪情景(雪深<20 cm)比完全忽略积雪的情景模拟的冬季土壤冻结深度深, 说明青藏高原现状下较浅的积雪有利于冻土发育. 原因是雪面较高的反照率造成地表吸收的太阳辐射减少, 导致雪面温度较低, 加之浅雪的阻热性能又较小, 综合导致浅雪覆盖时表层土壤向大气释放的能量增加. 但随着积雪深度逐渐增加, 模拟的冬季土壤冻结深度反而越来越浅, 说明较厚的积雪(>20 cm的雪深)并不利于冻土的发育, 主要是雪相对于空气低的热传导隔绝了表层土壤向大气的热损失. 在唐古拉站验证的模型被用于研究有机质土对冻土活动层的影响, 结果显示: 随着有机质土壤深度增加, 模拟的活动层夏季融化深度逐渐较小. 有机质土壤较矿物质土壤低的热传导和高的热容性质减少了下伏土壤热状况对太阳辐射和气温波动的响应, 说明有机质土有利于冻土的保护.
综合运用RS和GIS手段, 利用卫星遥感影像, 结合中国第一次冰川编目数据及数字高程模型(DEM), 获取了雅鲁藏布江流域不同朝向上冰川面积分布、 冰川面积随高度带分布状况统计结果, 及3个冰川聚集区21条大型海洋性冰川在1976、 1988、 2005年的冰川面积、 厚度、 冰储量及物质平衡线等基本参数, 丰富了该研究区相关冰川信息, 并统计分析了21条大型冰川面积变化状况及与气候变化的响应关系. 研究表明: 3个区域冰川在1976—1988年和1988—2005年时间段内随着气温、 降水的变化出现了相应的波动, 但总的来说在1976—2005年间, 这21条大型海洋性冰川并没有出现明显的前进或退缩现象, 这可能是由于降水的增加抵消了气温升高给冰川积累带来的不利影响, 也可能是由于大型冰川在高海拔地区有较大的积累区补给造成的, 进一步的研究亦在进展中.
NCAR-CLM是目前国际上发展较为完善的陆面过程模型.鉴于大多数研究利用气象站点的数据驱动CLM模型, 尝试将WRF气候模型的模拟结果作为驱动CLM的面上强迫场数据来对青藏高原陆面能量特征进行模拟研究.对WRF气候模型模拟的输出结果与青藏高原气象站观测数据进行比较分析表明, WRF模拟输出的气温和向下短波辐射数值与观测值的相关系数大于0.92(p >0.05), 气压和比湿的R2在0.80以上(p >0.05), 降雨和风速的模拟性能不稳定, 但WRF模拟输出的强迫场也可以作为CLM模型的驱动数据. CLM模拟的地表温度、 感热和潜热通量与青藏高原气象站观测的地表温度以及涡度通量数据验证分析表明, 虽然CLM对地表温度的模拟在合理范围内, 但模拟与观测值还是有较大偏差, 潜热和感热之间的相关系数分别为0.87和0.68(p >0.05), 表明CLM的模拟结果在单点上是可靠的.据此, 在此模拟结果基础上分析了青藏高原地区的陆面能量时空分布特征.
以青藏高原多年冻土区北界的西大滩为研究基点, 选取多年冻土不同退化阶段的两个样地, 对植被分布特征、 冻土活动层和土壤特性等进行调查监测, 同时分析不同活动层状态下土壤水热、 养分和地表植被特征变化及相互间的作用关系. 结果表明: 西大滩地区的植被以浅根系植物为主, 0~10 cm的表层土壤中地下生物量约占地下生物总量的63%和62.2%之多. 在气候条件基本一致的情况下, 多年冻土的存在情况及活动层土壤水热状况对植被生态系统的演变起决定性作用. 高地表植被覆盖下的冻土土壤水热调节能力强, 有助于延缓冻土退化过程. 西大滩土壤全氮、 碱解氮、 速效钾与有机质含量密切相关, 含量随冻土退化明显减少, 且随土层深度的变化曲线表现为相同的趋势. 土壤表层养分和速效养分受冻土退化程度的影响较大.
利用1960年地形图、 1990年、 2000年和2010年TM影像, 采用基于冰雪指数(NDSII)和原始波段的面向对象解译方法, 提取黑河流域4个时期的冰川分布, 结合30 m分辨率的DEM数据, 利用遥感、 地理信息系统技术对冰川的时空分布变化及原因和不确定性进行分析. 结果表明: 从1960-2010年50 a间黑河流域上游冰川持续退缩, 面积共减少138.90 km2, 减少率为35.6%, 平均每年减少2.78 km2, 祁连山中段冰川属于强烈退缩型. 祁连山中段黑河流域冰川主要分布在海拔4 200~5 300 m之间, 冰川分布下限为海拔4 000 m; 冰川退缩主要发生在低海拔地区, 冰川的退缩上限为海拔4 600 m.气温的显著上升是研究区冰川退缩的关键因素, 气候持续变暖将会导致冰川退缩加剧.
物质平衡是衡量冰川"健康"状况的最好方式, 由于野外工作开展难度大, 物质平衡观测仅局限于少数几条冰川上, 限制了区域冰川物质平衡和冰量变化的评估. 通过卫星高程数据可以监测区域冰川高程变化, 进而可估算其冰量变化. 利用SRTM和ICESat激光测高数据反演了祁连山冰川冰量变化, 结果表明: 21世纪初祁连山冰川处于物质亏损状态, 年平均高程减薄(0.345±0.258) m, 相当于(0.293±0.219) m w.e., 估算祁连山冰川年均冰量损失为(534.2±399.5)×106m3w.e.. 由于祁连山各冰川区相对独立, 相隔较远, 冰川规模普遍不大, 且ICESat地面轨迹在中低纬度分布稀疏, 使得结果的不确定性还很大.
运用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术, 结合波密县1960-2010年气象数据, 分析了西藏波密地区冰川的主要分布特征和典型大冰川1980-2010年的时空变化. 结果显示: 波密县共有冰川数量2 040条, 总面积为4 382.5 km2, 其中, 分布在海拔4 000~6 000 m的高山冰川总面积达4 086 km2, 占冰川总面积的93.2%; 南坡分布冰川1 504条, 面积3 180.04 km2, 分别占波密冰川总量的73.73%和72.56%, 而北坡占还不到三分之一. 提取1980、 1990、 2000和2010年4期面积大于20 km2的24条大冰川面积进行对比分析, 1980-2010年间波密县大冰川面积总体呈减小趋势, 由1980年的1 592.78 km2退缩至2010年1 567.04 km2, 共退缩了25.74 km2; 其中, 1980-1990年冰川变化贡献最大, 冰川面积退缩了16.62 km2, 占冰川总面积退缩量的64.6%. 波密县气象站数据显示, 50 a来冰川退缩主要受温度持续上升的影响, 降水量变化对冰川变化影响不大.
以青藏高原黄河源玛多为实验区, 基于TRM-ZS1气象生态环境监测仪2009年11月1日至2010年10月31日辐射及能量通量观测数据, 采用波文比能量平衡法, 进行了该区域潜热和感热通量的估算, 分析了黄河源区高寒草甸下垫面辐射收支, 潜热、 感热和土壤热通量在不同季节的分配, 对该区域冬季地面加热场强度的变化进行了研究.结果表明: 该区域总辐射、 净辐射较强, 总辐射平均日积分值为18.06 MJ·m-2·d-1, 净辐射平均日积分值5.95 MJ·m-2·d-1, 曾观测到高达979.5 W·m-2的净辐射通量.全年地表平均反射率为0.30, 接近于荒漠和半荒漠下垫面的反射率.植物生长季土壤湿度和冬、 春季地面积雪是影响该区域地表反射率的两个最主要因素.该区域感热通量年积分值为742.68 MJ·m-2·a-1, 潜热通量年积分值为1 388.58 MJ·m2·a-1, 全年中地表以潜热方式传递热量为主.分季节分析, 冬季感热潜热强度相当, 春季以感热为主, 夏秋季则以潜热为主.土壤热通量年积分值为38.06 MJ·m-2·a-1, 全年热通量在热量平衡中约占1.8%, 但季节分配不平衡, 在冬季, 有|G|>H+LE, 土壤热通量是热平衡最大的分量.该区域地表全年向大气释放热量, 地表对大气而言是热源.
通过对青藏高原东北部共和盆地泥炭沉积的粒度与地球化学元素分析, 重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程. 结果显示: 10.0~8.6 cal ka BP区域暖湿程度逐渐增加, 但在8.6~7.1 cal ka BP气候相对寒冷干燥, 7.1~3.8 cal ka BP 暖湿程度总体上为全新世最佳, 但也出现明显的气候波动, 3.8~0.5 cal ka BP气候向冷干方向发展, 0.5 cal ka BP以来气候又逐渐转向暖湿. 这一特征与中国东部季风区的气候变化有很好的一致性. 此外, 区域全新世气候变化过程中存在10次千年尺度的寒冷事件, 并与高原冰芯、 湖泊、 泥炭和风成沉积记录的古气候变化, 甚至与北半球高低纬度的气候变化都具有良好的可比性. 因此, 认为区域全新世气候变化具有"季风模式"与"千年尺度震荡"的双重特点.
雷达-雨量计联合校准降水结合了雷达区域覆盖和雨量计单点精度高的优势, 利用雷达进行区域降水量估计是提高雷达应用能力的重要方向之一. 通过利用在青藏高原东北边坡地区的雷达回波-降水反演关系式, 对2012年5月10日的这一地区的一次区域性强降水过程进行反演比较, 并利用平均校准法、 最优插值法和用卡尔曼滤波确定变分系数的变分-卡尔曼滤波进行空间校准. 结果表明:利用最优化法得到的本地降水反演关系式效果要明显优于其他波段或地域的固有关系式, 可以有效改变过低估计的状况; 变分-卡尔曼滤波由于考虑了雷达区域扫描的优势, 校准效果最好, 可以细致反映空间降水分布, 对降水预报、 地质灾害预警等都有重要意义.通过建立多仰角多变量的降水关系式, 并进一步对反演结果采用有效的数学校正法可能会对空间面雨量估测取得更好的效果.
气候变暖导致的冰川退缩问题已引起了广泛关注, 青藏高原作为世界第三极, 其冰川积雪变化也成为全球变化研究的重要内容. 选取了2011年5-9月期间青藏高原扎当冰川及周边区域的HJ-1A/1B多光谱数据共13景, 通过最大似然法分类分别提取冰川区积雪面积, 并与该区域同期日平均温度数据进行了相关分析. 结果表明: 2011年5-9月研究区积雪面积呈现先减少后增多的总体变化趋势(由5月的37%, 降到6、 7月的18%, 到8、 9月份又回升到21%); 积雪面积变化和气温呈现高度负相关.
积雪是冰冻圈中最重要的组成要素之一, 积雪研究对于气候变化、 水文循环等科学研究和农业灌溉、 减灾防灾等生产活动都具有重要意义.合成孔径雷达(SAR)不仅具有穿云透雾, 全天候观测地表的能力, 而且可穿透地表覆盖一定深度获取地表覆盖物内部特征信息.近年来SAR技术在冰冻圈科学研究中已广泛应用. 综述了SAR积雪监测研究的国内外进展, 对当前主要的SAR积雪遥感模型进行了总结分析, 着重介绍了当前主要的SAR和SAR干涉测量技术(InSAR)积雪面积制图方法、 雪水当量(SWE)反演算法、 积雪密度和雪深提取方法, 并对未来可能的研究方向进行了展望.
环境减灾卫星是我国于2008年发射的用于环境与灾害监测预报的小卫星星座, 相对于气象卫星传感器, 其空间分辨率有了较大提高.以祁连山积雪为研究对象, 利用环境减灾卫星HJ-1B星开展积雪提取监测研究, 分别对不同区域、不同高程的积雪区进行积雪提取, 以同时期Landsat ETM+影像中提取的积雪面积为标准, 对环境减灾卫星NDSI阈值的选取进行研究分析, 以确定适合于HJ-1B提取积雪的阈值; 同时利用不同季节的HJ-1B积雪数据进行验证, 用Kappa检验阈值的精度.研究表明:HJ-1B积雪制图的阈值为NDSI≥0.24, b2>0.13, b4 >0.15; 其中, 在海拔3 000~4 000 m区域NDSI阈值大于0.25, 海拔4 001~5 000m区域NDSI阈值大于0.45,海拔5 000 m以上区域NDSI阈值大于0.5; 利用Kappa检验阈值精度, Khat系数均高于90%, 说明该研究确立的HJ-1B数据提取积雪的NDSI阈值合理有效.
利用青海省50个气象台站逐日积雪深度资料、 遥感监测积雪深度资料和牲畜死亡率资料, 对遥感监测积雪数据进行了验证, 证实遥感监测积雪数据能很好的反映青海积雪状况. 利用积雪指标分析青海各地致灾强度大小.结果表明: 青海三江源地区和祁连山区的部分地区致灾因子危险性最高, 柴达木盆地的西部和东部农业区以及环湖的部分地区致灾因子危险性较低. 通过分析积雪指标和牲畜死亡率的相关关系, 确定了不同雪灾等级临界气象指标, 对青海地区进行了雪灾风险区划.区划结果为: 轻灾主要发生在柴达木盆地、 东部农业区的大部和环湖的部分地区, 这些地区发生轻灾的频率大都在50%以上; 中灾和重灾在青海发生频率均不高, 都在20%以下; 三江源的大部尤其是囊谦、 玉树和称多一带是特大雪灾的高发区, 发生频率均在50%以上.
利用青海省20个草地生态监测站点2003—2011年监测的牧草、 降水和相应年份的灾害监测调查资料分析表明, 青海高原草地牧草产量与降水相关密切, 8月末牧草产量与5—8月降水量相关系数均达到了0.001的相关性检验, 建立了不同草地类型不同月份牧草产量与降水量的最优模拟方程; 利用降水量距平百分率划分干旱等级, 建立了干旱等级与牧草和牲畜损失的对应关系, 实现了干旱和雪灾对草地、 牲畜直接经济损失的定量评估. 对比分析了干旱和雪灾灾害对畜牧业造成损失比例, 将干旱和雪灾两个不同概念的灾害通过经济损失有机地联系起来, 直观地表明了在不同等级的灾害情况下, 损失造成的大小和比例. 结果表明: 随着灾害等级加重, 雪灾造成的损失比例增大, 在特大灾时, 雪灾造成的损失是旱灾损失的2.5倍.评估模型符合草地牧草生长规律和畜牧业生产特征, 实例评估符合畜牧业实际损失程度. 因此, 能够在降水偏少或偏多时对草地畜牧业评估服务中推广应用.
在全球气候变暖的大背景下, 表现出温度升高、 降水变率加大的区域响应, 造成极端天气气候事件、 气象灾害加剧. 基于青海省1961-2010年47个气象站和20个农气站的气象资料、 牧草的实际产量以及牧草的理论产量等资料, 采用相关分析、 线性回归等方法, 在分析致灾因子危险性、 牧草相对产量的基础上, 确定了青海省牧区牧草干旱风险评估的实际阈值.通过海拔、 经度、 纬度、 牧草旱灾发生频次的拟合方程, 结合GIS平台对青海省牧草干旱进行风险区划.结果表明: 青南牧区西部、 环青海湖地区、 柴达木盆地东部边缘地区、 祁连山地区为易受旱灾影响的特高风险或高风险区域;青南牧区西南部为中风险区域;低风险区域主要在青南牧区东南部, 区划结果基本上于历史旱灾的实际情况相吻合, 区划结果旨在为青海省牧区牧业良性发展提供科学依据.
气象干旱是青海省发生最为频繁的气象灾害之一, 具有出现频率高、 持续时间长、 影响范围广等特点, 对农业生产造成极大的影响, 严重的干旱少雨之年常使农业大幅度减产, 甚至绝收. 为了研究气象干旱对青海省粮食产量产生的影响, 根据拉格朗日插值方法给出了青海省无干旱时"期望产量"的确定方法, 并据此求算出历年干旱对青海省粮食产量的损失量值, 然后依据农作物不同生育期所发生的干旱的强度、 范围以及作物对干旱的敏感度等关系, 建立了干旱损失量的统计和评估模式. 在2006-2010年青海省粮食产量评估中进行应用, 5 a中有4 a误差小于5%, 仅2006年误差百分率达到-9.38%; 由此, 证明了运用干旱损失评估方法, 可以评估出干旱对粮食产量的损失量, 从而评估出青海省的实际粮食产量, 效果较好, 可以在青海省今后的粮食产量预报和评估中推广应用.
通过实现Druker-Prager屈服准则与Mohr-Coulomb理论等效原则, 采用ANSYS软件模拟, 分别就自重和暴雨状态下施加地震荷载构成不同工况组合, 分析评价了地震荷载对甘肃舟曲南桥滑坡稳定性的影响.以有限元强度折减法为基础, 分别在不同地震设防烈度等级下, 通过改变折减系数计算水平位移最大值和塑性区应变最大值, 以出现突变点、计算不收敛和塑性区贯通来判别土体破坏, 得到不同地震设防烈度下滑坡稳定系数.结果表明:在自重+地震与暴雨+地震工况条件下, 稳定系数差值为0.25~0.32, 为2种工况的相互校核和理论推算提供了参考.有限元强度折减法与极限平衡法的对比分析表明, 二者误差以小于5%为主, 考虑地震工况比不考虑地震工况的滑坡稳定系数下降13%~16%, 进一步验证了数值模拟计算的精准度和可靠性以及滑坡治理中抗震设防的重要性.计算结果符合实际, 在科研和实际设计中值得推广.
深冰芯钻探(Deep Ice Sheet Coring, DISC)钻机是美国冰芯钻探服务中心(ICDS)开发研制的一款机电钻机, 设计取芯直径122 mm, 钻取深度4 000 m.该系统由两部分组成,包括机械钻进系统和地面支撑系统. 其中, 机械钻进系统由钻机、 电缆、 钻塔和绞车四部分组成, 钻机是该系统的钻探部分, 由6个不同部件(刀盘、 芯管、 筛管、 电机/水泵、 钻机控制板和顶端)组成; 地面支撑系统包括电源、 控制系统、 冰芯处理系统、 钻井液处理系统、 筛管清洗系统、 辅助设备以及安全设备设施. 2006年夏季ICDS在格陵兰Summit营地对该套钻机系统进行了成功试验, 2011年12月31日在西南极冰原(WAIS Divide)成功获取3 405 m深度的冰芯.实践证明, 该套钻机能够满足目前钻探项目的科学需求. 但是, 在西南极冰原主冰孔不同深度钻取同深度副冰孔冰芯的过程中, 钻刀无法在主冰孔壁上侧向钻取新的冰芯孔, 未能如期获取复制的冰芯样品.
分析了2003-2009年基于卫星观测的降水数据CMORPH、 TMPA 3B42 v6、 中国科学院青藏高原研究所的融合数据ITPCAS和基于地面台站的APHRODITE (2003-2007)四套降水数据集在叶尔羌河上游流域的时空分布特征, 并以这四套降水数据为驱动, 利用VIC分布式水文模型对叶尔羌河上游流域的降水径流进行模拟.结果表明: 在空间分布上, 四套降水资料在叶尔羌河上游流域的差异较大, ITPCAS的空间分布与流域冰川的分布较一致, 基于冰川区即为大降水区的基本认知, 初步认为ITPCAS的空间分布比较合理; 其次是TMPA 3B42 v6和APHRODITE; 在流域的年降水量和季节分配量上, 由于缺乏高海拔地区的实测降水资料, 无法准确回答各套降水资料在量级上是否合理; 在时间序列上, 四套降水资料与流域站点降水(库鲁克栏杆站和塔什库尔干站的平均降水)存在着不同程度的差异.但从整体上看, CMORPH数据在一定程度上能够反映流域的月降水变化过程, 而APHRODITE和ITPCAS只能在个别年份对流域的降水描述较好; 在径流模拟上, 卫星降水数据CMORPH显示了作为水文模型输入数据的较大潜力; 而其他降水资料在叶尔羌河径流模拟中, 与实测径流在量和季节分配上可能存在较大偏差.
湖泊的退缩与扩张是全球气候变化的指示器.利用2003-2011年Landsat ETM数据和2003-2009年ICESat激光测高数据, 分别对青藏高原佩枯错湖泊的面积和高程变化进行了分析, 并进一步估算了湖泊2003-2009年相对水量变化.结果表明: 佩枯错面积年内变化明显, 湖泊面积冬季最小, 春季出现小峰值, 秋季达到最大; 面积年内波动明显(1.18%), 但在冬季、 春季和秋季相对稳定, 波动范围分别为0.26%、 0.1%和0.29%. 2003-2011年湖泊呈退缩趋势, 冬季、 春季和秋季面积年际变化率分别为-0.52 km2·a-1、-0.35 km2·a-1和-0.61 km2·a-1; 2003-2009年间湖泊水位下降了1.17 m, 变化率为-0.05 m·a-1; 2003-2010年, 冬季总水量减少了2.51×108 m3, 春季总水量减少了1.74×108m3, 秋季总水量减少了2.80×108 m3, 平均相对水量变化率分别为-0.35×108 m3·a-1、-0.21×108 m3·a-1、-0.37×108 m3·a-1. 从空间上看, 湖泊退缩主要发生在东北角、 东南角和西南角.气候因素分析表明, 佩枯错湖泊退缩秋季主要是因为夏半年平均气温的升高, 冬季和春季则主要是因为冬半年降水量的减少.
利用玛纳斯河流域肯斯瓦特站1957-2010年的气温、 降水和洪水径流等资料, 分析了该流域自1957年以来的气候变化以及夏季洪水径流过程对极端气候的响应. 结果表明: 玛纳斯河流域自1957年以来平均气温呈明显的上升趋势, 1979年是年均温由下降趋势转为上升的转折点, 并且1978年之后极端高温天气增多, 主要出现在7月份.玛纳斯河年降水量总的变化趋势是波动减少的, 1986年以后降水有所增加, 但只是恢复到多年平均降水量水平的上下波动.降水主要集中在4-8月, 约占年降水量的70%.气温高的月份与降水量多的月份并不完全对应, 如5月份气温较低, 但降水较大; 7月气温最高, 但6月降水量最大; 8月气温较高, 但降水量较少.玛纳斯河年径流主要集中在6-9月, 4个月的总径流量约占全年总径流量的80%, 7月份径流量最大, 约占全年总径流量的28.8%.历年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 1993年是最大洪峰流量由下降变为增多的转折点, 而1994-2010年最大洪峰流量基本保持在高位上下波动.最大15日洪量占年径流量的比例较大, 说明洪水过程持续时间较长, 汛期水量较为集中.最大洪峰流量出现时间基本都在7月和8月上旬.玛纳斯河夏季月径流与夏季月气温和降水的关系并不密切, 低度相关, 说明玛纳斯河流域自1993年以来夏季洪水频繁发生, 尤其超标准洪水次数增多、 量级增大主要是由于夏季极端高温和极端降水天气增多引起的.
利用新疆塔里木河流域阿克苏河源流区出山口沙里桂兰克和协合拉两水文站1957-2008年近50a的径流和降水数据, 借助Z指数法、参数T检验和非参数检验和小波变换等, 分析了阿克苏河两水文站降水量和径流量的变化趋势, 以及二者多时间尺度相关关系.结果表明:近50a来, 沙里桂兰克、协合拉径流量和降水量均呈增加趋势, 两水文站径流量在1993年发生了显著的增多突变, 其中, 降水量突变点沙里桂兰克在1985年, 协合拉在1986年.沙里桂兰克和协合拉降水量和径流量丰枯指数由突变前的"偏枯"和"正常"等级为主转变为突变后的"正常"和"偏涝"等级占优势.沙里桂兰克和协合拉径流量变化分别存在7a和6a的主周期, 降水量变化分别存在7a和4a的主周期.沙里桂兰克径流量和降水量在整个时间尺度上以正相关为主, 协合拉则以负相关为主, 在大于20a的时间尺度上两水文站径流量和降水量均呈不显著的正相关关系.
随着全球冰川正在越来越多的地区融化, 冰川微生物资源很可能会由于冰川退缩而未被人类所发现就已受到生存的威胁而濒危.以祁连山老虎沟12号冰川消融区和末端雪样及末端土样为研究对象, 采用培养方法、分子鉴定, 研究冰川雪样优势菌群在冰川末端土样的分布状况及生理生化指标变化情况, 分析冰川细菌优势菌群在冰川退缩后适应非雪环境的能力.结果表明: 冰川末端雪样优势菌为1BW1和1BW2所代表的Pedobacter, 该属在冰川消融区雪样和冰川末端土样中未分离到; 冰川消融区雪样优势菌为2BW所代表的Acinetobacter, 该属在冰川末端雪样中的数量较少, 在冰川末端土样中的数量更少.不同采样位点16S rRNA序列相似性高的菌株其生理生化特征比相同采样位点的大.因此, 冰川冰退缩可能会引发冰川雪样中的优势种群不能适应新环境而灭绝. 应加强冰川细菌资源利用和保护的研究基础.
采用免培养的PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)指纹、 克隆测序、 系统发育分析对天山乌鲁木齐河源1号冰川前沿高山草甸冻土活动层古菌群落的垂直分格局进行了研究.结果表明: 1号冰川前沿高山草甸冻土活动层存在一些优势种群, 在所有6个取样深度的土层中均有分布.但不同深度土层古菌群落结构存在明显的差异, 在浅表层检测到一些特异的序列, 系统发育分析表明: 它们分别隶属于广古菌门(Euryarchaeota)的盐杆菌纲(Halobacteria)和热原体纲(Thermoplasmata), 而在深层土样没有检测到. 1号冰川前沿高山草甸带冻土活动层古菌群落以奇古菌(Thaumarchaeota)类群占据绝对优势, 全部隶属于被称为group1.1b的谱系.其中, 一些序列与不可培养的Nitrososophaera氨氧化古菌序列亲缘关系较近, 可能预示着这些中温泉古菌在氨氧化过程中发挥着重要作用, 对其群落结构及生态学贡献还有待更深入研究.
采用投入产出分析方法, 以黑河流域中游的张掖市为例, 将传统的价值型投入产出表和水资源利用的实物型投入产出表相结合, 构建了混合型水资源投入产出表, 并估算了张掖市各行业的直接用水系数、 用水乘数、 直接产出系数、 产出乘数以及综合用水特性. 结果表明: 张掖市种植业、 畜牧业和其他农业的用水效益和用水效率远低于其他行业, 直接耗用水程度均高, 而直接产出一般. 张掖市过度依赖种植业的产业结构特征造成该地区对水资源的过度依赖. 因此, 调整产业结构, 实施高效的节水措施, 适当降低农业尤其是种植业在国民经济中的比重, 是解决张掖市水资源危机的有效途径.
水权初始分配, 是水权制度建设中不可或缺的一部分, 它既可以有效地达到明晰水权的目的, 也为水权交易的发展提供基础和条件.以黑河流域中游张掖市甘临高地区作为研究区, 基于初始水权分配原则的指标体系, 选用2020年作为规划水平年, 采用多层次多目标模糊优选法分配流域区域初始水权, 并以2009年作为参照年, 通过对比参照年内不同的水权分配模式来验证该分配模型的合理性.结果表明: 在该分配模式下, 2020年甘州区初始水权的分配比例为35.8%, 临泽县的分配比例为30%, 高台县的分配比例为34.2%.另外, 通过合理性检验可知, 基于原则的综合分配模式, 相较于其他的分配模式, 更具现实性、 公平性、 高效性、 可持续性及政策性.
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