中国东部春季土壤湿度的时空变化特征

中国科学D辑:地球科学 2008年 第38卷 第11期: 1428~1437 https://www.sodocs.net/doc/cd11044401.html, https://www.sodocs.net/doc/cd11044401.html, 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS

中国东部春季土壤湿度的时空变化特征

左志燕, 张人禾*

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081

* 联系人, E-mail: renhe@https://www.sodocs.net/doc/cd11044401.html,

收稿日期: 2008-06-16; 接受日期: 2008-09-02

国家重点基础研究发展计划(编号: 2004CB418302)和国家自然科学基金项目(批准号: 40225012)资助

摘要利用中国气象局提供的土壤湿度观测资料和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-40土壤湿度再分析资料, 在仔细比较分析两套资料的基础上, 研究了100°E以东中国春季土壤湿度的空间分布特征及其在不同时间尺度上的变化特征, 结果表明ERA-40资料能很好的再现中国东部春季土壤湿度的时空变化特征, 较好地反映出了中国春季土壤存在东北和西南湿、华北和内蒙古干的地理分布及其年际变化. 在整个中国东部地区, 春季土壤存在不同程度上的干旱化现象; 其中西南地区土壤从浅层到深层都存在一致的变干趋势, 20世纪80年代后这种变干趋势变得显著; 在东部中纬度地区, 浅层土壤湿度具有明显的年际变化特征, 没有明显的干化趋势, 但深层土壤湿度从1988年以后存在较为明显的干化现象; 东北地区浅层和深层土壤也存在较明显的变干趋势, 其中浅层土壤在20世纪70年代初以后变干趋势减缓, 而深层土壤在70年代末以后的变干趋势加剧. 关键词

土壤湿度

中国100°E以东春季

时空变化

在气候系统中, 土壤湿度是一个很关键的变量. Walker和Rowntree[1]发现非洲降水对初始的土壤湿度很敏感, 非洲土壤异常干化使得非洲降水持续负异常, 可导致非洲出现沙漠化. Yeh等[2]最早提出土壤湿度对气候有记忆功能. Kanae等[3]研究发现对于地表潜热和感热负反馈关系比较明显的半干旱地区而言, 土壤湿度在季节时间尺度上的陆气之间相互作用起主导作用, 偏湿的土壤能带来更多的降水. 土壤湿度作为陆面过程的一个重要物理参数, 积累了地表水文过程的大部分信息, 也是固体地球和生命物质的界面及生命物质、生物化学循环的主要过程. 它通过影响地表的反照率、热容量、陆面植被的生长状况以及蒸发和蒸腾来改变陆气之间的感热通量、潜热通量、辐射通量和动量通量, 从而引起气候变化.

土壤湿度的观测对于气候分析、模式发展以及卫星遥感陆面状况都很关键. 由于土壤湿度为非常规观测量, 且其时空变率大, 观测仪器昂贵, 使得土壤湿度的观测起步很晚. Robock等[4]收集了全球大约600个站点的土壤湿度资料, 建立了一个土壤湿度站点观测资料库. 研究发现, 除了有限的几个小区域(如前苏联的乌克兰具有45 a的较长时间序列的观测资料), 全球范围内都缺乏一个连续的长时间序列土壤湿度观测资料. 虽然在土壤湿度的观测方面取得了一定进展, 但缺乏一个具有区域尺度的长时间序列的土壤湿度观测资料依然是制约土壤湿度气候学进展的关键所在.

关于土壤湿度对气候的影响, Delworth和Manabe[5]提出土壤湿度长时间的异常可能是地表层对随机降水强迫的反应, 降水储存到土壤中然后慢慢释放反馈大气, 从而使其时间尺度变长, 频谱变宽. Vinnikov等[6,7]利用该观点分析前苏联和俄罗斯的十几个站点数据, 发现土壤湿度异常主要分为两个部

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分: 其一为受土壤类型、地形、植被及其根系结构影响的小尺度白噪音部分, 另一为受降水和蒸发影响的大尺度红噪音部分. Entin 等[8]利用土壤湿度自相关函数方法分析了热带以外的全球土壤湿度站点观测资料库, 结果发现中国 1 m 土壤湿度时间尺度约为2~3个月, 空间尺度约为500 km. Koster 等[9]提出中国东部是个较显著的土壤湿度气候敏感区. 东亚是大气圈、水圈和生物圈相互作用十分活跃的地区, 其土壤湿度对区域气候特别是季风形成和发展具有非常重要的作用. 马柱国等

[10,11]

利用中国11 a 的土壤湿度

观测资料详细分析了中国境内土壤湿度的季节循环、年际以及年代际变化及其与气候变率的关系. 何志斌和赵文智

[12]

分析了中国半干旱地区流动沙地土壤

湿度时空变异特征及其与降水的关系. 张秀芝等

[13]

利用中国土壤湿度观测资料, 分析了土壤湿度的垂直分布特征. 孙丞虎等[14]分析了淮河流域1990~2000年期间的土壤湿度资料, 揭示了淮河流域土壤湿度的空间分布型及其与降水、气温的关系.

已有的研究表明土壤湿度对气候的影响具有一个季度的时间尺度, 即春季土壤湿度可以影响夏季气候. 事实上, 左志燕和张人禾[15]的研究表明, 中国春季土壤湿度通过影响东亚夏季风的强度, 进而对

中国夏季降水产生影响. 因此, 研究春季土壤湿度的变化规律对认识东亚夏季风的变异具有重要的科学意义. 鉴于截至目前还缺乏对春季土壤湿度长期变化的系统研究, 本文将利用中国土壤湿度观测资料和ERA-40资料来分析中国春季土壤湿度的时空变化特征, 同时也利用观测资料来对ERA-40土壤湿度资料进行详细的质量评估.

1 土壤湿度资料

目前中国气象局可以提供279个站点的土壤湿度观测资料. 测量方法为烘干称重法. 这套数据测量的土壤湿度为重量含水率. 观测时间在暖季节每10 d 观测一次(每个月的8, 18和28日), 冬季在冻土地区没有观测. 观测年限为1981~2002年, 1991年之前为11层数据, 分别为0~5, 5~10, 10~20 cm, 自20 cm 起逐层增加10 cm, 直到1 m 厚度. 1991年以后为10层, 每10 cm 为一层直到1 m 厚度. 这些观测站点大多分布在中国东部农业作物区, 数据观测时间在20 a 以上的区域主要集中在100°E 以东的江淮流域、中国东北地区以及南方部分地区. 其中接近20 a 时间尺度的站点大约有61个, 这61个站点主要分布在东北地区(33个站)、东部中纬度地区(24个)和西南地区(4个)(图1).

华北、内蒙和东南地区基本没有连续的观

图1 观测时间达到20 a 的中国土壤湿度观测站点分布图

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测资料. 在中国西部和高原地区测站非常少, 观测时间晚, 且缺测较多, 数据的可利用性很低. 因此, 这些站点资料只能用来分析土壤湿度的一些局地特征, 不足以用来系统研究中国土壤湿度的区域尺度特征.

由于中国土壤湿度观测比较复杂, 目前用于研究的观测资料大多约为10 a左右的时间尺度, 这样短的时间序列对于土壤湿度不同时间尺度特征的研究是远远不够的. 另外, 中国土壤湿度观测大多集中在东北、江淮和西南部分地区, 其他如华北, 西北和东南地区基本没有连续的观测资料. 也就是说, 由于土壤湿度观测资料的时空尺度有限性, 迄今为止大多数利用土壤湿度观测资料的研究结果只能说明某些具体的问题, 对于区域尺度或者长时间尺度而言, 并不具有代表性. 因此, 利用模式产生的土壤湿度资料往往成为研究工作的替代品. Li等[16]在中国选择了10个缺测较少(80%的观测时间都有值)的站点来评估NCEP两代和ECMWF(European Centre of Me-dium-Range Weather Forecasts)的ERA-40土壤湿度再分析资料在中国区域的可信度. 在这10个站点中, 1个位于中国西部地区, 4个位于东北和5个位于江淮和河套地区. 研究发现除了西部站点外, 虽然点对点的对比还存在一定的差异, 但ERA-40资料能较好的反映观测资料的年际变化, 其记忆时间也与观测资料相近, 并能抓住春季土壤湿度的高峰期事件. 相对而言, NCEP两代再分析资料则不能很好的抓住观测资料的这些特征. 张文君[17]通过把ECMWF的ERA-40和NCEP再分析资料、第二代GSWP和CLM的土壤湿度资料与中国土壤湿度观测资料进行比较, 发现ERA-40资料不论是在土壤表层还是深层, 都较好地揭示出中国东部中纬度地区土壤湿度的干、湿年的变化特征.

鉴于以上的研究, 本文除了利用土壤湿度观测资料外, 也将利用ERA-40土壤湿度资料来对中国春季的土壤湿度的时空特征进行探讨, 并细致比较两套资料的异同. ECMWF的ERA-40土壤湿度利用TESSEL(Tiled ECMWF Scheme for Surface Exchange over Land)[18]作为地表的交换方案, 该方案分4层分别对土壤湿度和土壤温度进行诊断, 其4层厚度分别为7, 21, 72和189 cm. 资料的时间从1957年9月到2002年8月, 空间分辨率为T159(约为125 km). ERA-40土壤湿度资料为土壤的体积含水量, 观测资料为土壤的重量含水量. 根据以下公式可以对土壤的体积含水量和重量含水量进行换算:

q=w×ρ,

其中q为土壤的体积含水量, w为土壤的重量含水量, ρ为干土壤的容重(g/cm3). 目前中国气象局提供的干土壤容重资料大多只是在1996~2001年之间有较为连续和大范围的观测, 且在1996~2001年期间干土壤的容重几乎没有变化, 相对土壤的重量含水量的而言, 土壤容重的变化是小量. 鉴于此, 我们不考虑干土壤容重的变化, 而将其作为一个常数. 将1996年的干土壤容重资料推广到1982~2001年期间而不考虑土壤容重在这期间随时间的变化. 对于土壤湿度和干土壤容重资料中的缺测部分, 我们利用最优插值法对缺测的土壤湿度资料进行插值.

在冬季中国基本没有土壤湿度观测, 较连续的观测一般从4月份开始, 因此文中的春季是指在4和

5月平均. 同时因为观测资料在50 cm以下层缺测较多, 因此本文只对10, 20和50 cm层的土壤湿度时空特征进行探讨. 10, 20和50 cm层分别代表表层、次表层和中层土壤湿度. 为了便于进行比较, 我们将ERA-40土壤湿度资料线性插值到10, 20和50 cm层.

2土壤湿度及其异常的空间分布特征

为了与观测资料进行比较, 图2(a)给出了中国100°E以东地区ERA-40表层(10 cm)土壤湿度资料近20 a(1982~2001)平均的春季土壤湿度的地理分布特征. 次表层(20 cm)和中层(50 cm)土壤湿度的地理分布特征与表层基本一致(图略). 可以看到, 春季中国土壤湿度从内蒙和华北向东北和东南逐渐增加, 即呈现华北干, 东北和东南湿的分布特征. 这种分布具有较大的合理性. 中国东北森林覆盖比较高, 属于亚寒带针叶林的原始森林地带, 中国华南位于亚热带地区, 水分和热量条件充足, 具有较多的植被覆盖. 高的植被覆盖具有较强的固水能力, 对应着为土壤湿度高值区. 而中国华北和内蒙古地区为干旱半干旱气候带, 降水少, 且其植被类型多为草原, 地表固水能力差, 因此该区域的土壤湿度较低. 土壤湿度的这种地理分布特征较好的反应了每个区域气候带和下垫面植被类型特征.

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图2 20 a(1982~2001年)平均的10 cm 层土壤湿度地理分布图

(a) ERA-40资料; (b) 观测资料

在观测资料(图2(b))中, 100°E 以东的东北地区是一个土壤湿度相对高值区, 其体积百分比约为30%, ERA-40资料较好的再现了该土壤湿度高值区; 在长江和黄河流域之间的中国东部中纬度地区, 土壤体积含水量的观测值约在0.2~0.3之间, 从南往北呈梯度递减. ERA-40资料量级也基本与观测资料相当. ERA-40资料甚至抓住了观测资料中中国100°E 以东的西南地区(100~105°E, 小于30°N)宜宾站的土壤相对周围土壤偏干的特征. 另外也看到, 在100°E 以东的中国华北到内蒙古地区, ERA-40的10 cm 层土壤湿度大致约为15~20个体积百分比, 而观测资料中该区的土壤湿度大致为10~15个体积百分比. 说明ERA-40资料对该区土壤湿度的模拟略有偏高.

由此可看出, ERA-40资料的地理分布特征能较好的反映气候带和下垫面的植被覆盖状况, 同时也能较好的反映观测资料中的地理分布特征. 除了在内蒙古干旱半干旱地区的土壤湿度的再分析值略有偏高外, ERA-40资料较好地给出了东北土壤湿度的高值区特征, 其在中国东部中纬度地区土壤湿度的量级与观测资料也基本相当, 甚至给出了西南地区

小尺度土壤相对较干的特征.

我们利用EOF 方法来分析土壤湿度异常的空间分布特征. 图3给出了春季10 cm 层标准化的土壤湿度ERA-40和观测资料的EOF 分析的第一空间模态. 次表层(20 cm)和中层(50 cm)土壤湿度的EOF 分析结果与表层类似(图略). 从图3可以看到, 中国东部中纬度大部分地区(105°~120°E, 30°~40°N)的土壤湿度异常特征一致, 是土壤湿度变率最大区, 说明该区是一个土壤湿度异常的气候敏感区. 这个区域是中国南北气候的过渡带, 气候变率非常大, 陆-气相互作用很活跃, 因而土壤湿度异常相对较为显著. 这个结果与孙丞虎等[14]利用1990~2001年中国东部114站的土壤湿度观测资料的EOF 空间第一模态基本一致. 左志燕和张人禾[15]的研究表明此区域春季土壤湿度异常对对中国夏季降水有重要影响. 61个站点的土壤湿度观测资料得到的结果与ERA-40资料类似, 从中可以看到中国东部中纬度地区确实是一个土壤湿度异常的显著区. 另外从图3还看到东部中纬度地区与东北和西南地区的土壤湿度呈现相反的变化特征, 也就是说当中国东部中纬度地区春季土壤偏湿时, 西

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南和东北地区土壤是偏干的. 两套资料的EOF第一模态的时间系数的变化也基本一致, 进一步证实ERA-40资料能较好的抓住观测资料中土壤湿度异常的变化特征. 两套资料的EOF第一模态都有较大的方差贡献(表1).

从前面的分析可以看到, ERA-40资料能较好地再现土壤湿度观测资料的空间分布特征. 同时也看到中国东部中纬度地区是土壤湿度异常的气候敏感区. 根据土壤湿度异常的地理分布特征以及观测资料的站点分布特征, 我们将中国100°E以东的部分为3个区域, 即西南地区(100~110°E, <30°N), 东部中纬度地区(105°~120°E, 30°~40°N)和东北(>115°E, >40°N)3个地区, 进一步讨论春季土壤湿度随时间演变的特征. 需要指出的是, 文中的西南地区位于100°E以东, 因此我们在文中将该区纳入中国东部的范围.

3土壤湿度的年际变化

图4给出了3个地区ERA-40和站点观测的10 cm层土壤湿度距平随时间的演变. 从图4中可以看到, 在中国东部中纬度地区, 两套资料的年际变化特征基本一致, 其年际变化距平量级也基本相当. 在东北和西南地区, 两套资料的变化趋势也基本一致, 但观测资料相对ERA-40资料变化幅度要大一些. 总体而言, 两套资料在中国东部中纬度地区吻合最好, 西南地区其次, 而东北地区两套资料存在一定的差异.

图3 10 cm层土壤湿度EOF第一模态空间分布((a), (b))和相应的时间系数((c), (d))

(a), (c)为ERA-40资料; (b), (d)为观测资料

表1 土壤湿度观测资料和ERA-40资料的EOF第一模态的方差贡献

10 cm层土壤湿度EOF1方差贡献 50

cm层土壤湿度EOF1方差贡献

观测资料34.5% 29.3% ERA-40 21.3% 20.3%

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图4 10 cm 层春季土壤湿度距平随时间的演变图

(a) 西南地区; (b) 中纬度地区; (c) 东北地区

表2 三个地区各层土壤湿度观测资料和ERA-40资料在近20 a(1982~2001年)的相关系数

深度/cm 东部中纬度地区 西南地区 东北地区

10 0.86 0.73 0.59 20 0.84 0.71 0.59 50 0.78 0.67 0.49

如在1985, 1990和1994年, 与观测资料相比, ERA-40出现相反的年际变化特征. 这可能是因为ECMWF 的陆面模式对于处理冻土的蒸发作用方面仍然不够完善. 目前, 大多数陆面模式对冻土的“零”蒸发模拟仍然存在较大的困难. 在中国的东北地区, 其冬春两季的冻土现象具有一定的普遍性, 这给土壤湿度的反演带来一定的难度.

从表层、次表层以及中层土壤湿度的ERA-40资料和观测资料之间的相关系数(表2)可以看到, 无论是东部中纬度地区还是西南和东北地区, 两套资料

的相关系数都通过了99%以上的置信度, 这也说明了ERA-40资料能较好的再现观测资料的年际变化特征. 进一步分析看到, 相对于西南和东北地区, 两套资料在东部中纬度地区的一致性最好. 而ERA-40对浅层土壤湿度的描述也比深层土壤湿度更为准确.

4 土壤湿度的年代际变化特征

从前面的研究我们看到, ERA-40资料能较好的抓住中国春季土壤湿度的时空变化特征. 而土壤湿度观测资料只具有20 a 的时间尺度. 鉴于此, 我们利

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用ERA-40的45 a(1958~2002年)土壤湿度资料来研究中国境内春季土壤湿度的年代际变化特征.

图5给出了3个地区标准化的ERA-40土壤湿度资料随时间的演变图. 分析看到, 由于南方热带雨林

图5 标准化的ERA-40土壤湿度资料随时间变化图

(a) 西南地区; (b) 中纬度地区; (c) 东北地区

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地表强烈的固水作用, 南方4层土壤湿度的年际变化特征基本一致, 但从1976年以后存在一个较显著的长期变干趋势, 呈现出20世纪80年代以前西南地区土壤偏湿、80年代以后土壤偏干的特征. 该结果与马柱国等[11]利用土壤湿度观测资料分析的结果一样. 分析看到西南地区在20世纪80年代前存在一个较为显著的2~4 a的变化周期, 80年代以后其土壤的偏干趋势变得明显.

中国东部中纬度地区虽然深层和浅层土壤湿度年际变化特征在个别年份有些差异, 如1989年深层和浅层土壤湿度异常是反位相的(实际上在观测资料中, 1989年的东部中纬度地区深层和浅层土壤湿度确实是反相变化的), 但整体变化趋势基本一致. 与南方土壤湿度不同的是, 东部中纬度地区的土壤湿度并没有一个明显的长期变化趋势, 1985年之前土壤湿度存在较明显的2~4 a的变化周期, 而1985年之后存在一个6~8 a的变化周期.

中国东北地区浅层和深层土壤从20世纪80年代以后都普遍偏干, 但其深层和浅层土壤湿度年际变化特征差异较大, 这可能与东北地区的北方森林作用有关. 很多研究表明, 植被根系的分布对土壤湿度尤其是深层土壤水的作用很显著.

进一步利用Mann-Kendall方法[19,20]对中国东部地区土壤干化趋势做进一步的分析, 检验各区土壤干化趋势是否显著. 图6给出了3个地区土壤湿度的M-K检验曲线, 分析看到, 西南地区土壤从浅层到深层存在明显的一致变干趋势, 1980年后这种趋势变得显著, 落在置信区间|U|≤1.96之外, 通过了95%的置信度. 中国东北地区浅层和深层土壤湿度在整个时间序列内都变干, 其中浅层土壤湿度从20世纪70年代初开始变干趋势减缓, 但土壤依然在变干, 而深层土壤在70年代末之后变干趋势却加剧, 通过了95%的置信度. 在中国东部中纬度地区, 除了189 cm层的土壤湿度在1988年以后有较为显著的变干趋势, 其他3层土壤湿度没有明显的变化趋势. 就整个东部土壤湿度而言, 深层土壤变干趋势较浅层显著, 而东北和西南地区较东部中纬度地区显著.

马柱国等[11]利用观测资料研究发现在1981~ 1991年期间, 除江淮流域外, 中国东部大部分地区的土壤湿度从浅层到深层都存在一致的变干趋势, 且这种变干的趋势达到99%的显著性检验. 我们的结果则进一步给出了近20 a来中国东部的土壤湿度变化状况, 说明了整个东部ERA-40土壤湿度资料的变化趋势与观测资料分析的结果具有较好的一致性, 即ERA-40资料较好地抓住了中国东部土壤湿度的长期变化趋势, 也进一步说明了ERA-40土壤湿度资料在中国东部的可信度.

5结论

对比中国100°E以东地区春季土壤湿度的观测资料和ERA-40资料的结果表明, ERA-40资料能较好地反映观测资料中的地理分布特征. 除了在内蒙古干旱半干旱地区的土壤湿度再分析值略有偏高外, ERA-40资料较好地给出了东北土壤湿度的高值区特征, 其在中国东部中纬度地区土壤湿度的量级与观测资料也基本相当, 甚至给出了西南地区小尺度土壤相对较干的特征. 观测和ERA-40资料都表明中国东部中纬度地区是土壤湿度变率最大的区域, 东部中纬度地区与东北和西南地区的土壤湿度呈现相反的变化, 即当中国东部中纬度地区春季土壤偏湿时, 西南和东北地区土壤偏干. 无论是东部中纬度地区还是西南和东北地区, ERA-40资料能较好地再现了观测资料的年际变化特征, 两套资料的相关系数都通过了99%以上的置信度. 相对于西南和东北地区, 两套资料在东部中纬度地区的一致性最好. 而ERA-40对浅层土壤湿度的描述也比深层土壤湿度更为准确.

整个中国东部地区的春季土壤存在不同程度的干旱化现象. 其中西南地区土壤从浅层到深层都存在明显的变干趋势, 20世纪80年代以后变干趋势显著. 在东部中纬度地区, 除了189 cm层土壤湿度在1988年以后有一个较为显著的变干趋势, 其他3层土壤湿度没有明显的长期变化趋势. 东北地区土壤也存在一致的变干趋势, 其中浅层土壤湿度在20世纪70年代初之后干旱趋势减弱, 而其深层土壤在70年代末之后变干趋势变得显著起来, 通过了95%的置信度. 总体而言, 中国西南和东北土壤变干趋势较东部中纬度地区显著, 深层土壤变干趋势较浅层显著.

由于目前中国土壤湿度观测资料依然存在较大的缺陷, 不能满足区域尺度和长时间尺度的气候研

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左志燕等: 中国东部春季土壤湿度的时空变化特征

图6 ERA-40土壤湿度的M -K 检验曲线

(a) 西南地区; (b) 中纬度地区; (c) 东北地区. 图中水平点线为95%的信度检验线

究, 而来自ECMWF 的ERA-40土壤湿度再分析资料能较好的描述中国东部土壤湿度的时空特征, 且ERA-40土壤湿度资料具有分布均匀、长时间尺度和

高时空分辨率的优势, 因此对于中国区域尺度和长时间尺度的气候研究, ERA-40土壤湿度资料是个较好的选择.

致谢 审稿人提出了建设性的修改意见, 作者对此表示衷心的感谢.

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南极海冰的时空变化特征

第16卷第1期极地研究Vol.16,No.1 2004年3月CHIN ESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH March2004 研究论文 南极海冰的时空变化特征 马丽娟　陆龙骅　卞林根 (中国气象科学研究院,北京100081) 提要　依据Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料,利用诊断分析方法,对近35年来南极海冰的时空变化特征进行了研究。研究表明,在南极地区,海冰平均北界和海冰总面积的变化基本一致,可以用海冰北界来研究南极海冰的时空变化特征。南极海冰最多和最少期分别出现在9月和2月;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大,南极半岛地区海冰最少,变化也小;近35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显,存在着5个变化不同的区域,其中有两个区域近35年来海冰范围扩大,面积增加,而另三个区域则海冰范围缩小,面积减少。不同区域的海冰都存在着较明显的2—3年和5—7年主振荡周期。南极海冰时空变化特征的研究对进一步认识南极地区海2冰2气相互作用的物理过程,讨论南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要意义。 关键词　南极海冰　数学诊断　时空变化　全球变化 1　引言 全球气候变化是当今举世瞩目的重要课题,南极地区是全球气候变化的关键区和敏感区。科学家们目前正力图从此发现全球气候变化的前兆。极地是地球大气热机运转的冷源所在地,其海洋和大气状况对于全球大气环流和天气气候变化具有重要作用。南极地区是全球地2气系统的主要冷源之一,而赤道地区则是全球地2气系统的主要热源(周秀骥,陆龙骅等,1996)。旋转地球上冷热源的非均匀分布,正是产生大气环流的直接原因。 海冰是南极地区最重要的大气环境特征之一。海冰的存在及其季节和年际变化,是极地海洋状况最显著和变化最大的特征。海冰所具有的高反射率及其对海洋与大气之间热量和水汽交换的抑制作用,以及海冰生消所伴随的潜热变化,对于极地和高纬度地区大气的热量收支有着至关重要的影响,进而影响极地大气冷源的强度。因此,极地海冰覆盖范围的变化可以通过影响极地大气冷源的强度而影响大气环流。另一方面,由于受极地海陆分布及洋流等因素的影响,海冰地理分布不均,导致极地各区域海冰对大气环流的影 [收稿日期]　2004年2月收到来稿。 [基金项目]　科技部基础工作专项资助。 [作者简介]　马丽娟,女,1979年生。中国气象科学研究院2001级硕士研究生。专业方向是极地气象与全球变化研究。

土壤湿度产品

土壤水产品数据信息整理 1.1土壤水产品数据基本信息 1.1.1主被动遥感数据特点 光学遥感数据：MODIS 主动微波遥感数据：ENVISAT-ASAR,ERS/MetOp 被动微波数据：AMSR-E,SMOS 主动微波结合数据：ESA-SM 被动微波时间分辨率较高，像AQUA/AMSR-E和SMOS/MIRAS能提供每天的土壤水分数据，且对地表粗糙度和植被的敏感度没有主动微波算法高，但空间分辨率低(一40 km。主动微波空间分辨率较高，但时间分辨率较低，且对地表粗糙度和植被敏感。 1.1.2土壤湿度产品数据资料整理 土壤湿度产品精度评估所用数据资料 土壤湿度数据集波段数据类型深度空间分辨 率 时段 时间分辨 率 ERS/MetOp C 主动微波2cm 25km 1991.07-至今 SMOS L 被动微波5cm 40km 2009.11-至今三天FY3 L 被动微博10cm 25KM 2011-7-至今 ESA-SM 多主、被动 微波融合 2cm 25km 1979.1-2010.12 每天 GLDAS-SM —数据同化 产品 多层25km 1948-2010 每天

（1）AMSR-E土壤湿度数据：AMSR-E由日本宇航探索局（JAXA）研制和开发的，它搭载在AQUA卫星平台上，发射于2002年，提供观测角为55°的全球被动微波观测数据，具有6个波段频率，包括6.9GHz（C-波段）、10.7Ghz（X-波段）、8.7、23.8、36.5、89GHz，卫星过境时间为升轨时间（13:30）和降轨时间（01:30）。陈洁在我国西北地区的AMSR-E土壤湿度产品进行精度验证时表明，AMSR-E反演的土壤湿度信息与实测的降水、地面观测的土壤湿度和NCEP/NCAR再分析资料，都有很高的一致性。 （2）ERS / MetOp土壤湿度数据： C 波段，提供从1991年至今空间分辨率为25～50 km 的土壤湿度数据。在西班牙杜罗河流域的23个土壤水分测量站(2~ 8cm)数据验证了该数据集，数据集的均方根误差为0. 09 m3/m3。在法国西南部空间分辨率为1 km的土壤水分数据对40 kmx40 km区域该数据集进行了验证，均方根误差为0. 06 m3/m3。用美国SGP 99土壤水分实测数据对该数据集进行了验证，均方根误差为0.06 m3/m3o （3）SMOS土壤湿度数据集：它的时间分辨率小于三天，卫星当地过境时间：升轨时间为6a.m.，降轨时间为6 p.m.。对于陆地，SMOS的目标是提供精度高于0. 04m3/m3，空间分辨率为35~50 km，时间分辨率为1一3天的全球土壤水分数据集。对SMOS土壤水分数据进行了验证，均方根误差介于0. 03一0.082 m3/m3之间，平均为0. 053m3。 （4）ESA-SM土壤湿度数据集：该产品是对四个被动传感器(SMMR、SSM/I、TMI、AMSR-E)和两个主动传感器（ERS AMI、ASCAT）粗分辨率微波传感器数据的融合。ESA-SM数据全球覆盖率低，ESA-SM产品最能反映土壤湿度的时空变化 （5）GLDAS-SM土壤湿度数据集：全球陆面同化系统提供两种版本的数据集，即GLDAS-1和GLDAS-2，两种版本的数据集可提供气压、气温、风速、蒸散发、降水、降雪、土壤湿度等数据。对于土壤湿度数据而言，GLDAS-1可提供Noah 模型生成的全球2000年至今的分辨率为0.25°×0.25°的数据，GLDAS-2提供1948-2010年分辨率为1°、0.25°的数据，两个版本的数据都是按三小时时间尺度生成。

基于GIS的土地利用时空动态变化分析

基于GIS的土地利用时空动态变化分析 摘要：土地利用结构的变化对区域生态系统的稳定有着重要的影响。分析土地利用时空变化是研究区域生态环境的重要途径。以信阳出山店水库建设为例，运用RS和GIS技术，对研究区不同时期的遥感影进行解译处理，叠加计算和空间分析，通过生成MARCOV土地转移矩阵，构建单一动态度、综合动态度等模型，定量分析土地利用结构的时空变化特征，以揭示不同时空尺度内土地利用的变化规律。研究结果表明：2000-2018年间，研究区在水库建成前后土地利用情况发生了显著变化。总体特征表现为水域增加明显，增加量达到10%。林地、建设用地略有增加，耕地显著减少，减少量达到18%。而且不同时段，土地类型的空间动态度变化差异明显。2000-2015年除建设用地外，其他类型土地空间动态度变化均较小。2015-2018年水域和建设用地空间动态度变化尤为剧烈，分别达到98.7%和85.6%。研究成果为区域生态系统健康发展提供决策依据，为未来改善区域生态环境、促进区域生态文明建设、土地资源可持续利用等提供有效基础信息支撑。关键词：水库，生态，土地利用，转移矩阵，动态变化 GIS-based Analysis of Dynamic Spatial and Temporal Changes of Land Use—take the construction of Chushandian Reservoir in Xinyang as an example ZHANG Jun hua ,WU Qing,CHEN jing,WANG Kun ,CHENG Jun jie,LU Heng,LIZiwei (1.mapping and geographic information School of North China University of Water Resources and Electric Power.2.SHui fa planning and design co.LTD) Abstract:This essay takes the construction of Chushandian Reservoir in Xinyang as an example to explain the problems such as the destructive impact on the surrounding environment during the construction of the reservoir project. With the support of GIS technology, the essay conducts geographical calculation and spatial analysis of the remote sensing images and land use maps in different periods of time. Through the construction of MARCOV transfer matrix, single dynamic degree, comprehensive dynamic degree and other models, the essay aims at doing quantitative analysis of the spatial and temporal changes of the characteristics of land use structure and revealing

世界气候变化问题分析报告

世界气候变化问题分析报告 [摘要]：20世纪以来,随着世界经济的迅速发展，工业化和城市化进程加快以及不可再生能源的过度开发利用,导致大气中CO2等温室气体剧增。全球气候正在发生巨大变化，气候变暖已经成为世人瞩目的全球性环境问题之一。本文综合分析了引起全球气候变化的主要因素和气候变化对人类生活的影响并提出了相应的减缓对策和措施。 [关键词]:全球气候变化，现状，原因,影响,对策 20世纪以来,随着世界经济的迅速发展,工业化进程加快,人口剧烈增长，矿质燃料和不可再生能源的过度开发,土地不合理利用，森林被大面积砍伐……导致大气中CO2、CＨ4、Ｏ３、氟氯烃化合物等温室气体剧增,全球气候发生变化。气候变化正直接或间接地对自然生态系统产生影响。研究表明,气候变化已经影响到各种自然和生物系统，如冰川退缩、永久冻土层融化、海平面上升、飓风、洪水、暴风雪、土地干旱、森林火灾、物种变异和濒临灭绝、饥荒和疾病以及中高纬度地区生长季延长，影响到物种分布区域,生物种群结构与多样性,生态系统脆弱性等，气候变化超越了国界，危及所有的生灵,包括人类自身。 一、全球气候变化现状 １、气温变化 观测记录和研究结果表明，自l861年以来全球陆地和海洋表面的平均温度呈上升趋势，20世纪升高了大约0.6℃左右。就全球而言,２0世纪９０年代是自１861年以来最暖的10年，1998年则是自l８61年以来最暖的1年。近百年的全球温度仪器测量记录还表现出明显的年代际变化，2０世纪最主要的增暖发生在１9１０－194５年和1976-2000年期间。观测资料显示,19５１-1９89年全国年平均气温以每1０年０.04℃的速率上升，表现出明显的上升趋势;自1987年以来出现了持续14年的异常偏暖，最暖的１99８年偏暖1.4℃。这一变暖趋势与全球变暖的趋势一致。美国宇航局公布了两张测绘地图（如图１、２)，显示了的全球气温变化,并指出未来地球温度将继续升高。自200０年至2011年，全球经历了有气象记录以来最热的十年（如图2)。就中国而言,东北、华北和西北地区西部增温最显著,而且冬季比其他季节增温明显,晚上增温比白天明显。 图1：1９７０—19７9年全球气温变化图

土地利用时空变化特征及驱动力分析

土地利用时空变化特征及驱动力分析 摘要：基于1997-2010年土地利用变化数据，从土地利用类型的数量变化、土地利用程度的变化、土地利用的动态度、土地利用的经济效益变化等方面，对重庆市土地利用时空特征进行分析，从经济和社会两个方面定性分析了影响土地利用变化的人文驱动因素，主要包括经济利益、经济发展水平、产业结构、宏观政策、人口因素、交通因素等。结合1997-2010年重庆市相关数据，从定量角度分析表明，人口驱动因子和经济发展驱动因子是影响重庆市耕地面积变化的主要驱动因子。结合重庆实际，提出了大力发展外向型农业和“三高”农业既有利于经济社会发展，又能保护耕地和保障粮食安全的政策措施。 关键词：土地利用；一圈两翼；主成分分析；重庆市 重庆地处长江上游，目前正处于经济社会发展和城市化进程的加速时期，也处于全国统筹城乡配套改革试验区建设的关键时期与重点突破阶段，如何协调好建设、发展和吃饭的问题就成为了一个急需解决的问题。以往对重庆市土地利用变化分析只见于局部地区和小流域[1-5]，关于全市土地利用变化的研究也仅限于少数文献[6-9]。 本研究基于第二次土地调查数据，通过对相关文献阅读[10-15]，从多个角度更加详细地分析了重庆市1997-2010年这14年的土地利用变化，揭示其时空变化特征，并对影响土地利用变化的驱动机制进行分析，以期更加合理高效地配置土地资源，正确处理重庆经济社会发展与耕地资源保护、保障粮食安全提供理论依据。 1 重庆市土地利用时空变化特征 1.1 土地利用类型的数量变化 1997年直辖以来，重庆市土地利用格局迅速变化。①耕地面积1997-2010年逐年减少，每年平均减少7 031.46 hm2。耕地的占用主要是人们追求经济利益和人口增多、大力发展城镇经济产业、旅游业等政策的结果及重庆市直辖后城市化建设，由1997-2010年建设用地审批情况来看，每年建设用地均占用较大面积的耕地。②1997-2010年园地、林地面积呈逐年增加的态势。园地年均增加7 855.03 hm2，林地年均增加58 165.25 hm2。主要由于退耕还林、还园的政策及经济利益的驱动：一是脆弱的生态环境和三峡库区生态保护，实施森林工程和库周绿化带工程建设等改善生态环境；二是在市场经济条件下，园地的经济效益远p 1.2 土地利用程度的变化 区域土地利用程度变化是多种土地利用类型变化的综合结果，可以用土地利用程度综合指数来表征某一区域的土地利用程度，土地利用程度变化值可以表达为：

土地利用变化研究进展

土地利用变化研究进展 侯鹏程 （上海农林职业技术学院，上海松江：201600） 摘要：土地利用是自然条件和人为活动的综合反映，它的变化可以引起许多自然和生态过程的变化。 关键词：土地利用；土地覆盖；进展 一、土地利用变化的概念及研究意义 （一）土地利用的概念 土地利用变化是人类与地球环境进行物质、能量交互作用的重要表现。发生于任何时空尺度，它不仅影响陆地生态系统的地理分布格局及其生产力。客观反映人类改变地球生物化学循环、生态系统的结构和功能及产品和服务的供应，而且还再现了陆地表面的时空变化过程[1]。土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动，如农业用地、工业用地、交通用地、居住用地等都是土地利用的概念；而土地覆盖则是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况，例如：与前面所述各种用地相关的物质现状包括各类作物、森林、草地、房屋、水泥及沥青路面等则为土地覆盖的概念。土地利用与土地覆盖有着密切的关系，可以理解为事物的两个方面，其中一个是发生在地球表面的过程，另一个则是各种地表过程（包括土地利用）的产物[2]。无论是在全球的尺度还是国家或者区域的尺度上，土地利用的变化在不断地导致土地覆盖的加速变化。 总之，土地利用和土地覆盖是两个既有密切联系又有本质区别的重要概念。土地利用一般是指人类为获取所需要的产品或服务所进行的土地资源利用活动，是人类对土地自然属性的利用方式和利用状况，包含着人类利用土地的目的和意图。 （二）土地利用变化的定义 土地利用/土地覆盖的变化(Land-use and land-cover change 简称为：LUCC)是国际地圈生物圈计划(IGBP)与全球环境变化的人文因素计划(IHDP)的核心研究计划之一，是全球环境研究的热点和前沿问题[3]。土地利用/土地覆盖变化之所以受到人们的关注，是因为土地利用/土地覆盖变化是全球环境变化和陆地生态系统对全球气候变化和人类活动最重要的响应之一。 土地利用/土地覆盖变化由于影响到了人类生存与发展的自然基础，如气候、土壤、植被、水资源与生物多样性等，影响到地球生物化学圈层的结构、功能以及地球系统能量与物质循环等方面，与全球的气候变化、生物多样性的减少、生态环境演变以及人类与环境之间相互作用的可持续性等密切相关[4]。而且土地利用与土地覆盖作为一种人类的社会经济活动，也是人类对全球变化所做出的反应的一种方式。总而言之，土地利用与土地覆盖变化是所有与可持续发展相关问题的核心，可以说是“可持续发展理论”的开拓计划，土地利用与土地覆盖变化的作用是全球变化的关键，是自然与人文科学领域的“桥梁工程”。 [收稿日期]2007-08-21

土壤湿度传感器

第十一章土壤湿度传感器 11.1 土壤湿度及其表示 11.1.1土壤湿度 土壤湿度，即表示一定深度土层的土壤干湿度程度的物理量，又称土壤水分含量。土壤湿度的高低受农田水分平衡各个分量的制约。 11.1.2土壤湿度传感器 土壤湿度传感器又名土壤水分传感器，土壤含水量传感器。土壤水分传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。与数据采集器配合使用，可作为水分定点监测或移动测量的工具测量土壤容积含水量，主要用于土壤墒情检测以及农业灌溉和林业防护。 11.1.3 土壤湿度表示方法 土壤湿度，即土壤的实际含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示：土壤含水量=水分重/烘干土重×100％。也可以相当于土壤含水量与田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。 根据土壤的相对湿度可以知道，土壤含水的程度，还能保持多少水量，在灌溉上有参考价值。土壤湿度大小影响田间气候，土壤通气性和养分分解，是土壤微生物活动和农作物生长发育的重要条件之一。 土壤湿度受大气、土质、植被等条件的影响。在野外判断土壤湿度通常用手来鉴别，一般分为四级：（1）湿，用手挤压时水能从土壤中流出；（2）潮，放在手上留下湿的痕迹可搓成土球或条，但无水流出；（3）润，放在手上有凉润感觉，用手压稍留下印痕；（4）干，放在手上无凉快感觉，粘土成为硬块。

农业气象上土壤湿度常采用下列方法与单位表示： ①重量百分数。即土壤水的重量占其干土重的百分数(％)。此法应用普遍，但土壤类型不同，相同的土壤湿度其土壤水分的有效性不同，不便于在不同土壤间进行比较。 ②田间持水量百分数。即土壤湿度占该类土壤田间持水量的百分数(％)。利于在不同土壤间进行比较，但不能给出具体水量的概念。 ③土壤水分贮存量。指一定深度的土层中含水的绝对数量，通常以毫米为单位，便于与降水量、蒸发量比较。土壤水分贮存量W（毫米）的计算公式为:W ＝0.1·h·d·w。式中h是土层厚度，d为土壤容重（克／厘米3）,0.1是单位换算系数，w为土壤湿度（重量百分数）。 ④土壤水势或水分势是用能量表示的土壤水分含量。其单位为大气压或焦／克。为了方便使用，可取数值的普通对数，缩写符号为pF，称为土壤水的pF值。 11.1.4 土壤湿度测量方法 土壤既是一种非均质的、多相的、分散的、颗粒化的多孔系统，又是一个由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统，其物理特性非常复杂，并且空间变异性非常大，这就造成了土壤水分测量的难度。土壤水分测量方法的深入研究，需要一系列与其相关的基础理论支持，尤其是土壤作为一种非均一性多孔吸水介质对其含水量测量方法的研究涉及到应用数学、土壤物理、介质物理、电磁场理论和微波技术等多种学科的并行交叉。而要实现土壤水分的快速测量又要考虑到实时性要求，这更增加了其技术难度。 土壤的特性决定了在测量土壤含水量时，必须充分考虑到土壤容重、土壤质地、土壤结构、土壤化学组成、土壤含盐量等基本物理化学特性及变化规律。

中国冻土的时空变化特征

中国冻土的时空变化特征 添加收藏 会议名称: 中国气象学会2006年年会 摘要: 通过对中国气象台站观测的冻土气象观测资料的整理和分析，研究了中国冻土分布的时空演变规律.主要分析了中国冻土分布的季节变化，开始冻结的日期分布，开始解冻的日 期分布，冻结的时间长度分布以及中国冻土的深度的空间变化，同时也分析了上述特征 的时间变化.主要结论如下: 中国冻土分布十分广泛，季节性冻土和多年冻土影响的面积 约占中国陆地总面积的70％.按照决定冻土的形成和分布规律的主要自然因素的综合特 征，可将冻土划分为三个东部，西北，青藏高原三个区域.在东部区域从最北端的大小兴 安岭地区到长江流域都有冻土分布，在个别年份冻土的范围扩展到浙江，湖南，福建等 省份，在中国西北地区，青藏高原地区都有广泛的多年冻土和季节性冻土的分布.中国东 部地区冻土的分布主要表现为纬度地带性规律，而青藏高原冻土分布主要表现为高度地 带性，西北地区则兼而有之. 中国季节性冻土具有显著的年内变化特征，季节性变化明 显，冻结主要从9月开始，由北向南逐渐推进，在冬末春初我国的冻土面积和深度都达 到最大，北方部分地区以及青藏高原部分地区冻结深度超过了100cm，部分地区超过了 200cm.在夏季，季节性冻土面积不断减少，八月份达到最小.而秋季，春季则是过渡季 节，秋季冻土面积和深度不断增加，春季则相反.从冻结时间长度来看，大小兴安岭地区 和青藏高原地区的季节冻结区冻结时间长度最长，其时间长达半年以上，江淮流域冻土 的冻结时间最短，只有两到三个月左右的时间. 在全球变暖背景下，近几十年来，中国 地区的冻土总体表现为最大冻土深度减小，冻结时间推迟，融化时间提前，冻结持续日 缩短，多年冻土面积萎缩，以及冻土下界上升的总体退化趋势.冻土的主要转型时期发生 在上世纪80年代中后期.同时在一些地区的冻土也有不同的变化，例如在东北大兴安岭 部分地区，青藏高原的柴达木盆地北部地区，青海东南部部分地区冻土是总体是呈增加 的趋势的. 关键词: 冻土分布,空间分布,年际变化,冻土气象观测,冻结时间 会议年代: 2006

西藏纳木错地区土壤湿度变化特征分析

Open Journal of Natural Science 自然科学, 2020, 8(4), 282-290 Published Online July 2020 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/cd11044401.html,/journal/ojns https://https://www.sodocs.net/doc/cd11044401.html,/10.12677/ojns.2020.84038 Characteristics of Variation of Soil Moisture at Namco, Tibetan Plateau Liuyi Gan Chengdu University of Information Technology, Chengdu Sichuan Received: Jun. 28th, 2020; accepted: Jul. 13th, 2020; published: Jul. 20th, 2020 Abstract Using the observational soil moisture data from 10 to 160 cm in the Namco comprehensive obser-vation and research station of multi-layer interaction of Chinese Academy of Sciences and the gridded meteorological reanalysis data from the US National Center for Environmental Forecast-ing and US National Center for Atmospheric Research from 18 July to 16 September, 2014, the characteristics of the temporal variation of soil moisture at Namco lake were studied based on the linear trend analysis, Mann-Kendall analysis, and wavelet analysis, EOF analysis, and correlation analysis methods. The results show that the soil moisture in Namco changes greatly with time. There is a significant abrupt change feature in the time series of soil moisture, and a main cycle of about 4 days for the soil moisture in Namco was also observed. EOF analysis shows that the spatial distribution of soil moisture in Tibet mainly shows the same changes in the central and eastern regions of Tibet, and the opposite changes was observed in the southwest region and the north of Naqu region. The changes of soil moisture in the Namco basin also show the consistent feature. The correlation analysis shows that there is a significant negative correlation between soil mois-ture and surface temperature in Namco, while the correlation between soil moisture and precipi-tation in Namco are not significant. Keywords Namco, Soil Moisture, EOF Analysis, Correlation Analysis 西藏纳木错地区土壤湿度变化特征分析 甘镠易 成都信息工程大学，四川成都

中国土地利用现状

中国土地利用现状 中国位于亚洲大陆东部,东南面临太平洋,上一个海陆兼备的国家.全国幅员辽阔,自然条件复杂,地区差异很大;人口众多, 经济基础差,科学技术落后,这些都对土地资源的开发利用产生了深刻的影响. 首先,地貌类型复杂.有山地,高原,丘陵,盆地,平原等多种类型,其中山地面积约占全国土地面积的33%,高原占26%,丘陵占10%, 盆地占19%,平原占12%.山地多,平地少,这对发展林业, 牧业和开展多种经营有利,而对发展农业(耕作业)受到一定限制. 第二,气候类型多样.由北向南纵跨温带,亚热带,热带三大热量带.由于热量条件的差异,形成了北方以旱地农业,一年一熟和二年三熟为主;南方以水田农业,一年二熟和三熟为主;由东向西横跨湿润,半湿润, 半干旱,干旱四个气候区.由于水分条件的差异,形成了东部以农业, 林业为主和西部以牧业及绿洲农业为主的两大区域. 第三,土壤和植被类型多样.南方土壤以红壤, 黄壤和水稻土为主,天然植被为亚热带常绿阔叶林和热带季雨林,雨林;北方土壤以绵土, 潮土,褐土,棕壤,黑土为主,天然植被为温带针叶林和落叶阔叶林; 西北土壤以栗钙土,棕钙土,漠土为主,天然植被为草原,草甸,荒漠. 青藏高原土壤以高山草甸土,草原土和漠土为主,天然植被为高山草原, 高山草甸和高寒荒漠.土壤和植被的差异,影响着土地的性质, 肥力状况及其开发利用方向. 第四,我国人口多,密度大,但地区分布不均衡. 东南沿海及四川盆地人口稠密,农业发展历史悠久,交通,文化,经济比较发达,水力, 机械化程度较高,土地利用率较高.西北地区及青藏高原人口稀少, 农业发展历史较晚,交通,文化,经济,技术条件落后,土地利用水平较低, 进一步开发利用潜力较大. 由于受自然条件,社会历史,经济技术条件等因素的影响, 我国土地利用具有以下特点: ①土地开发历史悠久,开发程度高,而利用程度低,发展潜力大. 找国土地开发已有几千年的历史.到目前为止,已开发利用面积占全国土地总面积的73.95%,剩余未开发利用部分多属难利用土地.已开发土地中,耕地中中,低产田约占2/3,林地森林覆盖率低,草地产草量少. 可见,我国土地开发利用潜力较大. ③土地资源比较丰富,土地利用类型复杂多样.我国土地资源面积大,种类多,为多种开发利用提供了条件.主要用地类型有耕地,园地,林地,草地,居民点及工矿用地,交通用地,水域等,其中耕地按水利灌溉条件,又分为水田和旱地. ③耕地,林地比重小,草地比重大.耕地约占全国总土地面积的14.2%,人均耕地 1.6亩;有林地约占16.8%,人均林地仅1.89亩;草地面积约占28%,人均草地3.1亩. ④土地利用地域差异显著.从结构上看:东,南部以耕地,林地, 水域,非农建设用地为主;中部农牧交错地带以耕地,草地为主; 西北部以草地和难利用土地为主;从利用程度上看:东,南部农业历史悠久, 土地利用率较高,中部土地利用率较低,西北部地区土地利用率低; 从地形分布上看:平原及盆地以耕地,水域,非农建设用地为主,丘陵, 岗地区以耕地,林地为主,山地以林地,草地为主.蒙新高原, 青藏高原以草地和难利用土地为主. 现将我国主要土地利用现状及特点分述如下: 1.水田面积约占耕地总面积的1/4,其分布范围相当广泛,南自海南岛,北至黑

(完整word版)土壤湿度检测及自动浇水系统设计

土壤湿度检测及自动浇水系统设计 1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的： 随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器。 （1）了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。 （2）初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。 1.2 基本要求 （1）通过c8051f020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。 （2）要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。 （3）要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。 1.3 发挥部分 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选； （2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于4000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排

一设计任务描述 1.1 设计题目：土壤湿度检测及自动浇水系统设计 1.2 设计要求 1.2.1 设计目的： 随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器。 （1）了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。（2）初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。 1.2.2 基本要求： （1）通过C8051F020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。 （2）要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。 （3）要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。

土地利用现状分析

作业：对你所在村的土地资源及利用现状进行调查分析（可有所侧重） 土地利用现状分析 土地利用现状是自然客观条件和人类社会经济活动综合作用的结果。它的形成与演变过程在受到地理自然因素制约的同时，也越来越多地受到人类改造利用行为的影响。不同的社会经济环境和不同的社会需求以及不同的生产科技管理水平，不断改变并形成新的利用现状。土地利用现状分析是对规划区域内现实土地资源的特点，土地利用结构与布局、利用程度、利用效果及存在问题作出的分析。土地利用现状分析是土地利用总体规划的基础，只有深入分析土地利用现状，才能发现问题，作出合乎当地实际的规划。因此，在编制土地利用规划时，必须对土地利用现状作深入调查，分析土地利用现状资料，找出土地利用存在问题，为土地利用总体规划的重要依据。 土地利用现状分类P1 土地利用现状分析P2示例 第一节土地利用现状分类 P1 土地利用现状评述内容（所有小点为超连接） 一、土地利用的自然与社会条件分析 二、土地资源数量质量的动态变化分析 三、土地利用结构与布局分析 四、土地利用程度与效益分析 五、土地利用生态条件分析 六、土地利用存在的问题 一、土地利用的自然与社会经济条件分析 主要对气候、地貌、土壤、水文、植被、矿藏、景观、灾害等自然条件、自然资源和人口、城市化、经济发展水平、产业结构、主要农产品产量与商品化程度、基础设施等社会经济条件进行分析、比较、明确本规划区土地利用的有利与不利因素。 二、土地资源数量、质量的动态变化分析：

根据土地详查、变更调查、土壤监测和人口、土地、农业、城乡建设统计年报，分析、比较规划区域各类土地面积、人均占有量和质量，以及土地利用近10年的变化情况，研究引起土地利用变化的原因，评价土地利用变化对经济、社会、环境的影响。 三、土地利用结构和布局分析： 土地利用结构和布局是研究各种用地，包括耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域和未利用地占全规划区总面积的百分比，分析各类土地比例关系及各类土地在全区范围内的分布是否合理，总结土地利用的特点和规律。 四、土地利用程度与效益分析： 1、土地利用程度分析 主要有以下计算指标： 土地利用率=[（土地总面积-未利用土地面积）/土地总面积]*100% 农业利用率=农业用地（农林牧渔业用地）/土地总面积*100% 水面利用率=已利用水面面积/水面总面积*100% 建设用地率=建设用地（居民点、工矿、交通、水利设施用地等）/土地总面积*100% 土地垦殖率=（耕地面积/土地总面积）*100% 耕地复种指数=（全年农作物播种面积/耕地面积）*100% 土地复垦率=（废弃土地复垦利用面积/废弃土地总面积）*100% 人均城镇用地=城镇用地/城镇人口（平方米/人） 人均农村居民点用地=农村居民点用地/农村人口（平方米/人） 路网密度=公路里程/土地总面积（公里/百平方公里） 2、土地生产率分析： 单位土地经济密度=国民生产总值/土地总面积 单位面积产量（产值）=某作物产量（产值）/某作物播种面积 单位农业用地总产量=农、林、牧、渔总产值/农业用地面积； 单位耕地面积产量（产值）=作物产量（产值）/耕地面积； 单位水面水产品产量（产值）=水产品产量（产值）/水面面积； 五、土地利用生态条件分析 建立有人工调控的自然、社会和经济复合的土地生态系统，并在其运转过程中使自然结构、经济结构和社会结构相互促进，从而使土地发挥最大、更好的利用效益。 六、土地利用存在问题和建议分析 （1）人均耕地拥有量、耕地增减状况、原因，如何保护耕地； （2）农用地（耕地、园地、林地、牧草地）生产率与利用率与同类地区比较处何种水平，

全球气候变化下的半干旱区相对湿度变化研究_靳英华

第41卷第4期东北师大学报(自然科学版)Vol.41No.4 2009年12月Journal of Northeast Normal University(Natural Science Edition)December2009 [文章编号]100021832(2009)0420134205 全球气候变化下的 半干旱区相对湿度变化研究 靳英华1,廉士欢2,周道玮3,徐金斌1,彭　聪1 (1.东北师范大学城市与环境科学学院,吉林长春130024; 2.东北师范大学教育科学学院,吉林长春130024; 3.中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林长春130012) [摘　要]　为揭示全球气候变化下半干旱区空气相对湿度的变化规律,利用线性回归分析、多元线性相关分析以及M2K检验法对吉林省西部5个站点的1953年以来的相对湿度、气温、降水和风速资料进行了研究.结果表明:相对湿度的年变化曲线呈双峰型,相对湿度的最大值出现在8月,次大值出现在1月,最小值出现在4月,次小值出现在10月.夏、秋季的相对湿度较大,而春、冬季的相对湿度较小.近50年,年平均相对湿度及春、夏、秋、冬四季的相对湿度在波动中下降,下降趋势不显著;但是9月和10月的平均相对湿度下降显著.影响相对湿度变化的主要因子是温度和降水,风速也起一定的作用.相对湿度的变化与温度和风速变化呈负相关关系,与降水变化呈正相关关系. [关键词]　全球气候变化;空气相对湿度;温度;降水;风速;半干旱区 [中图分类号]　P426.1+3 [学科代码]　170?1525 [文献标识码]　A 0　前言 全球干旱及半干旱区的面积约占陆地总面积的35%[1],在全球增暖的大背景下,区域温度和降水发生了不同程度的变化.增暖导致地表蒸发增加,一些区域降水的减少将使地表变得更干;一些区域降水的增加将缓解温度对地表干湿状况的影响.有研究表明:全球变暖会导致地表蒸发的增加,从而引发全球干旱化的发展和加剧[2],干旱半干旱区问题将变得更为严重.土壤湿度的变化作为气候变化研究中的一个重要方面一直受到有关研究的重视,但是空气湿度的研究却很少受到关注. 对1970—1990年中国大气水分的变化研究表明:大气水分在20年中是增长的,其中增长多在对流层低层,主要增长地区在东北、西南和南部沿海地区,在华北和中南部分地区却呈下降趋势.大气水分与地面气温的关系取决于地区与季节.在东北地区,大气水分的增长与地面气温增暖相一致,华北地区则不然;在西南地区只有秋、冬两季的大气水分与地面气温有明显的相关关系.大气水分与降水具有密切的正相关关系[3]. 空气相对湿度是表示空气中水汽距离饱和的程度,是表征空气湿度的重要物理量.对空气相对湿度的研究主要集中在各地的相对湿度的大小及日变化与季节变化特征上.相对湿度的大小及日变化与季 [收稿日期]　2009206211 [基金项目]　国家重点基础研究发展计划(973)项目(2005CB121101) [作者简介]　靳英华(1968—),女,博士,副教授,主要从事区域气候变化、农田生态学研究;通讯作者:周道玮(1963—),男,博士,教授,博士研究生导师,主要从事草地农业研究.

土地利用现状及时空变化分析

土地利用现状及时空变化分析 [摘要] 目前，修武县的第二次土地大调查已结束，通过这次土地大调查，摸清了修武县的土地利用现状情况，本文通过对比分析1996-2009年间的土地利用变化情况，介绍了近年来土地利用的时空变化与趋势分析，并就土地利用中存在的问题进行了分析。 [关键词] 土地利用调查时空变化 0 引言 土地是人类在这个星球上赖以生存的不可再生资源，是一个国家立国的基本要素。土地利用变化是全球环境变化与可持续发展的重要研究内容，它不仅体现在数量结构的变化，更是空间格局的变化，通过对土地利用现状的时空变化分析，我们可以清晰地掌握土地利用存在的问题，对及时调整土地利用政策、科学编制土地利用总体规划提供决策参考。 1 研究区域概况 修武县地处河南省西北部，太行山南麓，介于东经113°08′17”－113°32′03”，北纬35°07′39”－35°28′32”之间，隶属焦作市。东邻新乡市获嘉县与辉县市，南和武陟县接壤，西与焦作市区毗邻，北靠山西省晋城市与陵川县。县域东西宽约36公里、南北长约40公里，全县辖3镇、5乡、223个行政村，总面积为668.03平方公里。 2各类土地分布及利用情况 （一）土地利用现状成果 根据修武县土地利用现状调查数据库统计结果，目前修武县土地总面积为66803.66公顷，其中耕地24964.93公顷，占土地总面积的37.39%；园地318.83公顷，占总面积的0.48%；林地26106.82公顷，占总面积的39.08%；草地2635.06公顷，占总面积的3.94%；交通运输用地1712.48公顷，占总面积的2.56%；水利及水域设施用地1865.81公顷，占总面积的2.79%；其他土地1200.61公顷，占总面积的1.80%；城镇村及工矿用地7999.12公顷，占总面积的11.97%。 从调查结果可以看出，林地和耕地是面积最大的地类，说明修武县仍是一个传统的、以农业、林业为主的地区；城镇村及工矿用地面积比例11.97%，说明修武县城镇化率未达到一个较高的水平。 （二）土地利用分布情况分析 在耕地分布中，南水北调以南地区主要为水浇地，该地区地势平坦，土地肥

中国土地资源现状

第十章中国土地资源状况 10.1中国土地资源特征 主要类型的土地利用现状（1996） 类型面积(万公顷) % 耕地13004 13.54 园地1010 1.05 林地22778 23.73 牧草地26610 27.72 城乡居民点2095 2.18 工矿用地277 0.29 交通用地547 0.57 其他29679 30.92 合计96000 100 10.1中国土地资源特征 合理利用土地资源前提合理利用土地资源 10.1.1中国后备土地资源的基本特征 数量特征 质量特征 区域分布特征 后备土地资源特征 1、数量特征 各种土地资源的总量大； 人均土地资源占有量少，人地矛盾突出； 土地资源相对紧缺; 2、质量特征 我国地形错综复杂，地貌 类型多样；其中山地，高 原占26%，盆地占19%，

丘陵占10%，平原占12%。 耕地生产力普遍较低；占 总面积53.8%西部地区其 年生产量只占全国总生物 量的9.5%.各光热水土资 源分布不平衡。 3、区域分布特征 土地资源区域分布极其不平衡； 土地开发利用程度的区域差异较大； 土地利用的经济效益区域差异巨大 4、后备土地资源特征 ?水土流失严重； ?土地贫瘠、干旱少雨。 ?无水源保证； 10.1.2中国土地资源开发利用中的主要问题 （1）土地资源退化严重 表现在：①水土流失面积增加 ②土地荒漠化、沙化， ③土地次生盐渍化、潜育化加重 ④湖区生态环境不断恶化 （2）非农用地扩大，耕地数量继续减少 （3）土地污染严重 10.1.3中国土地资源的可持续利用与管理对策 （1）完善土地管理制度，如土地规划、土地用途管制、加强土地立法和执法、强化土地管理业务建设。 （2）进一步推行土地使用制度改革