三峡库区植被指数与气象因子响应机理研究
天气预报模式WRFV3.3在三峡库区的应用及参数敏感性试验研究
School of Hydropower & Information Engineering, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan Email: #jz.zhou@ Received: Feb. 6th, 2013; revised: Feb. 25th, 2013; accepted: Mar. 11th, 2013 Copyright © 2013 Meng Jia et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract: In order to achieve high accuracy for precipitation forecast in the Three Gorges Reservoir area, a new generation of numerical weather model WRFV3.3 was applied to simulate two typical precipitation events in the Three Gorges Reservoir area, for evaluating WRF’s applicability in the research area. The impacts of different parameterization schemes combination on precipitation simulation were studied by adopting TS and variance analysis, for analyzing sensitivity of the physical process parameterization schemes. The results indicate that WRFV3.3 can simulate typical precipitation events well in the Three Gorges Reservoir area. When the micro-physical process scheme is Lin et al. and the cumulus convective parameterization scheme is Simplified Arakawa-Schubert, the simulation of WRF is better than other parameterization scheme combinations. Comparison of variance analysis shows that the impact of the micro-physical process parameterization schemes on precipitation is similar as the cumulus convective parameterization schemes when rain grade is 0.1 mm and 50 mm, while impact of the micro-physical process parameterization schemes is dominating when rain grade is 10 mm and 25 mm. Keywords: WRFV3.3; Parameterization Schemes; The Three Gorges Reservoir Area; The TS Score
NDVI指数在植被研究中的应用及其评价
NDVI指数在植被研究中的应用及其评价归一化植被指数NDVI是目前应用最广泛的植被指数。
不同的NDVI值对应不同的土地覆被类型，可以进行土地覆被方面的研究;NDVI 20余年的时序资料可用于研究植被动态，以及与相关生态因子的相关性研究；卫星遥感技术具有覆盖面广、获取数据快等特点，可以用于环境、植被等的监测；应用NDVI发展生态学模型，可以开展生态学模拟研究，并在实地检验过程中完善。
NDVI指数虽然存在容易饱和、校正有限、噪音较多等缺点，而且已经发展了新的替代性指数，但其特有的优点仍将使其在今后的研究中发挥重大作用。
植被指数是基于植物的光谱特征，将可见光与近红外遥感光谱观测通道进行组合运算而得到的数据。
迄今为止，植被指数已经发展出40 余种。
其中AVHRR-NDVI是目前应用最广泛的植被指数，应用领域包括土地利用、产量预报、区域检测以及生物地理学和生态学研究等。
NDVI已经积累了20 余年的数据资料Anyamba Tucker，2005，应用研究颇具成效。
1、NDVI指数原理植物叶片组织对蓝光470nm和红光650nm有强烈吸收，而对绿光和红外光强烈反射叶片中心的海绵组织和叶片背面组织对近红外辐射NIR，700-1000nm 反射较强。
从红光Red到红外光，裸地反射率较高但增幅很小。
植被覆盖越高，红光反射越小，近红外光反射越大。
红光吸收很快达到饱和，而近红外光反射随着植被增加而增加。
所以，任何强化Red 和NIR 差别的数学变换都可以作为植被指数，来描述植被状况。
归一化植被指数NDVI 就被定义为：NIR/Red-1/ NIR/Red1。
在理想状况下，不考虑大气、土壤背景等的影响，太阳-地物-传感器位置相对固定，此时传感器受到的信号将没有信号丢失和噪音干扰。
而现实中，遥感数据要受到大气、土壤和传感器角度等因素的影响，因此在使用时需要进行必要的校正。
如AVHRR-NDVI，对瑞利散射和臭氧吸收作了校正，又通过最大值合成法MVC对其他噪音作了校正。
不同植被覆盖流域对不同设计暴雨雨型的响应
第２０卷第１期２０２２年２月南水北调与水利科技（中英文）Ｓｏｕｔｈ ｔｏ ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＴｒａｎｓｆｅｒｓａｎｄＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．２０Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０２２洪涝灾害与应对收稿日期：２０２１ ０５ ０６ 修回日期：２０２１ １０ １９ 网络出版时间：２０２１ １０ ２２网络出版地址：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１３．１４３０．ＴＶ．２０２１１０２２．１３５７．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金项目（４１７９０４３１）；中国科学院战略性先导科技专项（ＸＤＡ２３０９０２０１）作者简介：官明虹（１９９５—），女（藏族），四川小金人，主要从事洪水模型模拟与预测研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｇｕａｎｍｈ＠ｉｍｄｅ．ａｃ．ｃｎ通信作者：王根绪（１９６５—），男，甘肃天水人，研究员，博士研究生导师，主要从事生态水文学研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｘ＠ｓｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０２２．００１６官明虹，王根绪，李尤．不同植被覆盖流域对不同设计暴雨雨型的响应［Ｊ］．南水北调与水利科技（中英文），２０２２，２０（１）：１４１ １５１．ＧＵＡＮＭＨ，ＷＡＮＧＧＸ，ＬＩＹ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｖｅｒｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｒａｉｎｓｔｏｒｍｐａｔｔｅｒｎｓｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ ｓｈｅｄｓ［Ｊ］．Ｓｏｕｔｈ ｔｏ ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＴｒａｎｓｆｅｒｓａｎｄＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２２，２０（１）：１４１ １５１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）不同植被覆盖流域对不同设计暴雨雨型的响应官明虹１，２，王根绪３，李尤１，２（１．中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，成都６１００４１；２．中国科学院大学，北京１０００４９；３．四川大学水利水电学院／水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，成都６１００６５）摘要：为揭示山区不同植被覆盖流域对不同设计暴雨雨型的响应规律，更合理地分析山区暴雨洪水，以四川省大邑、关口、汉王场流域为研究区域，应用时空变源混合产流模型，对在不同重现期设计暴雨雨型条件下的降水在不同植被覆盖的流域上形成的水文过程进行分析。
三峡库区不同植被覆盖对土壤氮的影响
三峡库区不同植被覆盖对土壤氮的影响摘要：不同植被类型影响着土壤养分的积累、分布与循环，而土壤氮素是植被生长的重要限制性元素。
通过分析宜昌点军区3种植被类型（柏树地、橘树地、菜地）覆盖下土壤氮素的变化情况，研究了不同植被对土壤氮素各形态的影响。
结果表明，土壤全氮、硝态氮和微生物氮都是柏树地显著大于菜地和橘树地，而菜地和橘树地之间无显著性的差异；土壤矿化氮和微生物氮/全氮的变化顺序是柏树地>橘树地>菜地。
说明不同植被覆盖对土壤氮有显著的影响，柏树地更有利于土壤氮的积累，氮的有效性也最高，由此认为柏树长期生长有益于土壤氮的改善。
关键词：土壤氮；全氮；微生物氮；矿化氮；铵态氮；硝态氮中图分类号：S153.6+1；Q948 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）16-4113-04DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.010土壤氮素是影响植物生长的重要元素之一。
植物生长吸收的氮约50%来自土壤的供应[1]，氮素与植物的光合作用[2]和呼吸作用[3-6]密切相关，在植物生命活动中占有重要地位。
氮素在土壤中能以多种含氮化合物形式存在，土壤氮素的化学形态及其转化制约着植物对氮素的吸收，直接影响着植物的生长发育，因此，有关各种形态的含氮化合物在土壤中变化规律的研究倍受关注。
三峡库区由于水土流失等生态问题的影响导致土壤氮含量明显不足，致使库区植物生产力和生态系统稳定性下降，而退耕还林对于缓解水土流失有着明显效果。
植被对土壤的影响表现在植物根系对土壤的挤压、穿插和分割作用、死亡根系和枯枝落叶产生的有机质及根际分泌物对土壤性质的影响等[7]。
不同的植被类型可能影响土壤氮素的分配及循环，从而影响到整个生态系统的稳定性和可持续性。
因此，研究农田退耕后不同植被土壤中氮素的变化特征，对于三峡库区调整植被种类、改良土壤质量以及对生态区植被恢复等具有一定的参考价值。
三峡库区消落带分析
交流平台
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形成原因与影响
形成原因
三峡水库的兴建导致库区水位周期性变化，形成了消落带。
影响
消落带对库区的生态系统、水质、气候等方面产生了影响。
国内外研究现状
国内研究
我国对消落带的研究起步较晚，但近 年来研究力度逐渐加大，涉及多个学 科领域。
国外研究
国外对消落带的研究较早，积累了丰 富的理论和实践经验，为我国的研究 提供了借鉴。
水资源利用
水产养殖
01
利用消落带水资源丰富的优势，发展水产养殖业，提高水资源
的经济价值。
农业灌溉
02
利用消落带水资源为农业灌溉提供水源，提高农业产量和效益。
生态补水
03
在保证水资源可持续利用的前提下，合理利用消落带水资源进
行生态补水，维护生态系统平衡。
生物资源利用
野生动物保护
保护消落带地区的野生动物资源，禁止非法捕猎和破坏生态环境的行为。
土壤类型与特性
土壤类型
消落带土壤主要包括黄壤、紫色 土、石灰土等类型，不同区域土
壤类型存在差异。
土壤特性
消落带土壤具有较高的酸碱性和盐 分，养分含量较低，且易受水文状 况影响。
土壤质量
消落带土壤质量受到多种因素的影 响，如水位变化、水文状况、人类 活动等，呈现出一定的变化规律。
水文状况与水质
水位变化
植物资源利用
合理利用消落带地区的植物资源，如开发草药、花卉等植物资源，提高生态效 益和经济效益。
05
三峡库区消落带未来发展
生态保护与可持续发展
基于GIS的三峡库区生态环境综合评价__气候评价
收稿日期：２００６－０９－０７；修订日期：２００７－０２－２７。
基金项目：科技部公益性项目“三峡库区陆地生态系统综合评价与预警”（２００３ＤＩＢ４Ｊ１４）；国务院三峡办与国家林业局联合资助项目（ＳＸ２００１－０１２）；国家林业局森林生态重点实验室基金。
第一作者简介：刘祥梅（１９８０－），女（汉），山东日照人，硕士研究生，主要从事区域环境综合评价的研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｘｍ２００２１１＠ｔｏｍ．ｃｏｍ!通讯作者。
自然资源学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＵＲＡＬＲＥＳＯＵＲＣＥＳ第２２卷第４期２００７年７月Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ，２００７基于ＧＩＳ的三峡库区生态环境综合评价Ⅱ．气候评价刘祥梅１，２，郭志华１，肖文发１＊，王建力２，杨海明１，２，何红艳１（１．中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所，北京１０００９１；２．西南大学地理科学学院，重庆４００７１５）摘要：基于三峡库区及周边地区１９７３—２００２年３４个气象站点的基本气象数据，计算出各气象站的多年平均气温、大于１０℃积温、干燥度、年降水量和年降水变率等。
对这些气候指标利用“回归分析＋残差修正”的方法进行插值，生成１００ｍ×１００ｍ的栅格数据，然后利用层次分析法（ＡＨＰ）建立三峡库区的气候综合评价模型，对三峡库区气候进行综合评价，共分为８个等级。
结果表明：三峡库区水热资源丰富，年均温主要在１２～１９．１２℃之间，大于１０℃积温平均为４７９４．５６℃，干燥度小于１，年降水量主要在１１００～１５００ｍｍ之间，年降水变率较小，主要在１０％～１５％之间。
气候综合评价等级平均为５．３级，西南部、中部地区气候条件较东部地区好。
东部地区气候评价等级最低，小于５级。
中部地区气候南北差异较大，河流北岸气候等级在５级以上，气候条件较好；河流南岸相对较差，等级在４～６级之间。
西南部地区气候条件最好，评价等级都在６级以上。
关键词：气候；综合评价；ＧＩＳ；三峡库区中图分类号：Ｐ４２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３０３７（２００７）０４－０６１３－１０三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程，建成后在发电、防洪、航运等方面将产生重大意义，同时三峡工程建设对整个长江流域的生态环境影响巨大，尤其对三峡库区的影响更大。
三峡库区表层沉积物有机碳、氮同位素特征及对有机质来源的指示
三峡库区表层沉积物有机碳、氮同位素特征及对有机质来源的指示引言：三峡库区位于长江中游，是中国最大的水库之一，也是全球最大的三峡工程。
水库建成以来，受到了水力调节和人类活动的影响，对库区的水生态环境产生了一定的影响。
为了更好地了解库区表层沉积物有机质的来源与演化，本研究采集了三峡库区的表层沉积物样品，并对其有机碳和氮同位素进行了分析。
本文旨在探讨三峡库区表层沉积物有机质来源及其对水库生态环境的指示作用。
一、三峡库区表层沉积物有机碳、氮同位素特征三峡库区表层沉积物的有机碳和氮同位素是研究有机质来源和演化的重要指标。
研究结果显示，在三峡库区表层沉积物中，有机碳含量平均为23.5 g/kg，有机氮含量平均为1.1 g/kg。
有机碳和有机氮含量在不同取样点之间存在一定的差异，这可能是由于水流的强度等因素引起的。
此外，三峡库区表层沉积物的有机碳同位素特征也表明其可能的有机质来源。
研究发现，表层沉积物中的有机碳同位素δ13C值平均为-24.5‰，有机氮同位素δ15N值平均为5.3‰。
根据同位素组成，可以初步判断三峡库区表层沉积物的有机质可能主要来自陆源输入和水生植物的降解。
二、对有机质来源的指示意义三峡库区的有机质主要来源于陆源输送和水生植物降解。
陆源输入主要来自河流径流和农田入渗，而水生植物的降解主要来自水库自身的生态系统。
研究发现有机碳和有机氮的同位素值对于判断有机质的来源具有一定的指示作用。
在三峡库区表层沉积物中，有机碳同位素的δ13C值表明有机物可能主要来自陆源输入。
陆源输入的有机质通常具有较高的δ13C值，而水生植物降解产生的有机质则具有较低的δ13C值。
因此，三峡库区表层沉积物的高质量有机质主要来自陆源输入，而水生植物的降解产生的有机质则相对较低。
此外，有机氮同位素值δ15N也可以为判断有机质的来源提供一定的信息。
通常情况下，农田来源的有机质具有较高的δ15N值，而水生植物来源的有机质则具有较低的δ15N值。
三峡库区巴东组地层的发育特征及其空间变化规律
三峡库区巴东组地层的发育特征及其空间变化规律
，可以参考如下提示
`三峡库区巴东组地层，位于湖北省宜昌市枝江市，源自长江三峡库区。
`
三峡库区巴东组地层位于湖北省宜昌市枝江市，是长江三峡库区南部非常重要
的一个地层。
它是繁茂生态系统中重要的一员，被广泛应用于乡村地形和植被结构分析，地貌分解，水文统计和构造模拟等方面。
巴东组地层以中厚层，灰褐色/黑色沉积岩为主，古生物和裂痕的发育特征表
明它的古地貌变化比较剧烈，因此具有十分重要的空间变化趋势。
早期研究表明，它的下覆记录包括岩石层、旋回层、沉积条带、隐没盆和断裂层。
而后期更深入的研究发现，巴东组地层的发育特征并不仅仅受到地貌演化和冰川变迁的影响，还有构造运动造成的地应力因素和沉积环境变化等也共同影响着它的空间发育规律。
此外，巴东组地层还特别有助于研究区域内早期构造、古地貌和环境演化史，
它是记录区域地质演化历史的重要古地质标志。
由于受到不同地质因素的共同影响，它的空间变化趋势很复杂，通过高精度的古地貌和地质调查，可以更准确地反映出三峡库区的地质演化情况。
总之，三峡库区巴东组地层的发育特征繁多，不仅受到地貌演化和冰川变迁的
影响，也受到构造运动、地应力因素和沉积环境变化等多重因素的影响，空间变化趋势复杂，对研究该区域的构造、古地貌和环境演化史具有重要的意义。
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合 起来 ， 于地 理 加 权 回归 分 析 三 峡 库 区 植 被 变化 基 与气 象要 素之 间 的 时空 响应 机 制 ， 而 理 解 三 峡库 从 区的成 长 阶段 对气 候 以及 植 被 的影 响 ， 库 区 的植 为
被 变 化 以 及 气 候 效 应 的 研 究 提 供 参 考 ， 库 区 的 生 为 态 建设 服务 。
带 、 东褶 皱带 和 川 鄂 湘 黔 隆起 带 三大 构 造 单 元 交 川 汇处 ， 形起伏 剧 烈 ， 地 高差 一般 在 １０ ０ｍ～ １５ ０ｍ ０ ０ 左 右 。该 区气候 属 亚热 带 季风气 候 ， 四季 分 明 ， 均 年
进 作 用 ， 中小 时 问 尺 度 的 气 候 变 化 对 植 被 覆 盖 的 影 响 机 制 比大 时 问 尺 度 显 著 ， 温 是 影 响 库 区植 被 覆 盖 变 化 的 主 要 气 象 网 子 ； 其 气
（ ） 理 加 权 回归 考 虑 了气 象 凶子 的空 间 自相 关 性 、 问 非 平 稳 性 等 因 素 ， 分 析 库 区植 被 覆 盖 对 气 象 因 子 的 空 间 响 应 机 制 时 较 ４地 空 在 为适用 ， 够取得较好效果 。 能
本 文 将 三 峡 库 区 植 被 覆 盖 数 据 、 象 数 据 等 结 气
ＮＤＶＩ 数据 ， 间分 辨率 １ｋ 时 间 范 围为 １ ９ 空 ｍ， ９ ８年 ４月 到 ２０ ０ ８年 ７月 ， 共有 ３ ２帧影 像 。本 次研 究 利 ７ 用 最大 值 合 成 法 ＭＶｃ（ ｘｍｕ Ｖａｕ ｏ ｏ Ｍａ ｉ ｍ ｌｅＣ ｍｐ ｓ
收 稿 日期 ： ０ ２１ ２—０ ８—２ ７
关 键 词 ： 峡 库 区 ； 象 因 子 ； ＶＩ地 理 加 权 回归 气 ＮＤ ；
中图分类号 ： ８． ；４７ Ｑ９ ４ ２ Ｐ ６ 文献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ２—５ ７ （ ０ ２ １ １７ ３ ９ ２ １ ） ０—０ ０ —０ ０１ ５
三 峡 库 区 位 于 长 江 上 游 下 段 ， 处 大 巴 山 褶 皱 地
第 ｌ Ｏ卷 第 １ ０期 ２１ ０ ２年 ｌ ０月
西南农业大学 学报（ 会科学版） 社
Ｊ ｒ ａ ｆＳｏ ｔ ｗｅ ｔＡｇ ｉ ｕ ｔ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｓ ｃａ ｃ ｅ ｃ ｉ ｏ ｏｕ ｎ ｌｏ ｕ ｈ ｓ ｒｃ ｌｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ （ ｏ ｉ ｌＳ ｉ ｎ ｅ Ｅｄ ｔ ｎ） ｉ
系， 因此探 讨 三峡 地 区 地 表 覆被 变 化 及 其 与 气 候 的
关 系对 预 测三 峡库 区 的生态 环境 变化 趋势 具有 十分
重 要 的 意义 。
本 次 研 究 使 用 的 ＮＤＶＩ时 间 序 列 数 据 为
Ｓ ＯＴ Ｖ ＧＥ Ｐ Ｅ ＴＡＴ ｏＮ 每 １ 天 最 大 值 合 成 后 的 Ｉ ０
系时 ， 些 传 统 的方 法 可 能 无 法 发 现 两 者 的关 系 。 这
气象 数 据 为气 象 数据 中心 提供 的 １９ ８年 ４月 ９
到 ２ ０ 年 ７月的 三峡库 区 以及周 边 ５ 个 气 象站 点 ０８ ８ 的旬 降水 量和旬 平 均气温 数据 。对 异 常值采 用三点 滑动平 均法 进行 处理 。利 用句 降水 量和 旬平 均气 ］ 温 数据 分别 计算 月 降水量 、 月平 均气 温数 据 、 年降水 量 、 平 均 气 温 数 据 。采 用 ＡＮＵＳ Ｉ Ｎ 插 值 法 对 年 Ｐ Ｉ 气 象数 据进 行插 值 ， 到气 象 因子 各 个 时 间 尺度 的 得 空 问分 布 图 。
Ｖｏ１ １ Ｎ ｏ ０ ． ０， ．１
（ｃ ． ０ｌ ）ｔ２ ２
三 峡 库 区植 被 指 数 与气 象 因子 响 应 机理 研 究
何明轩， 罗红霞
（ 南大 学 地 理科 学学 院 ； 西 重庆 ４０ １ ） ０ ７ ５
摘 要 ： 用 １ ９ 利 ９ ８年 到 ２ ０ ０ ８年 Ｓ ＯＴ 的 ＮＤ 植 被 指 数 数 据 以及 气 象 数 据 ， 用 地 理 加 权 回 归分 析 力 法 ， 究 三 峡 库 区 植 被 变化 Ｐ ＶＩ 采 研 与气 象要 素 之 间 的 时 空 响应 机 制 。研 究 表 明 ： １ 三 峡 库 区年 均 气 温 空 间分 布 差 异 较 大 ， 区 多 年 平 均 降 水 具 有 明 显 的 区域 差 异 ； （） 库 （ ） 峡 库 区 ＮＤＶ１ 变 际 化 呈倒 Ｕ 型 ， 年 内最 大 值 出 现 在 ７ ， 小 值 出现 在 １月 ； ３ 气 温 与 降 水 对 库 区植 被 覆 盖 变 化 有 促 ２三 年 且 月 最 （）
气 温 １ ． ℃ ， 候 垂 直 变 化 明 显 。 植 被 以 常 绿 阔 叶 ８１ 气 林 为主 ， 目前 多 为 人 ＿ 林 和 天 然 次 生 林 ｌ 。 目前 ， ［ ＿ １ ］ 大
一
、
资 料 与 数 据 预 处 理
（ ） 象 数 据 处 理 方 法 一 气
多数 研 究都 是利 用相 关性 分 析或者 线性 回归 关 系探 索 ＮＤ ＶＩ 和气 象 因子 的相互 关 系 ， 而 当 ＮＤ 和 然 ＶＩ 气象 因子 的关 系呈现 非线 性或 者非 平稳 性 等复 杂关
（ ）ＮＤＶＩ处 理 方 法 二
事实 上 ， 土壤 类 型 、 被类 型 、 壤 含水 量 和研 究 区 植 土 域 的地形 条件 等 多种 因素 都 会 影 响 ＮＤＶＩ ， 就 值 这
使 得 ＮＤＶＩ 有 明 显 的 区 域 特 征 ［ 。 迄 今 为 止 ， 具 ２ ］ 国
内鲜 有文 章 报 道 库 区 ＮＤ 和 气 候 效 应 的相 互 关 ＶＩ