青藏高原东北部不同地理单元全新世湖泊演化与模拟

选择青藏高原东北部地区3个典型湖泊:猪野泽(干旱区)、青海湖(高原区)、小柴达木湖(柴达木盆地)为研究对象,基于流域能量与水量平衡模型,利用古岸堤高程和年代学证据重建古湖泊面积、古降水量与古径流量,运用虚拟湖泊能量与水量平衡模型连续模拟全新世湖泊演化过程,结合古气候代用指标分析湖泊演化与气候变化的驱动机制.结果表明, 3个典型湖泊重建结果与模拟结果较为一致;猪野泽中全新世湖泊水位变化主要受降水因素影响,晚全新世湖泊水位变化主要受控于蒸发因素;青海湖全新世湖泊水位变化主要受季风降水影响;小柴达木湖全新世湖泊水位变化幅度小,中全新世湖泊水位变化主要受西风影响,晚全新世湖泊水位主要受控于蒸发因素.     

1954—2013年太湖水位特征要素变化及成因分析

采用1954—2013年的逐日水位资料,系统分析和比较了太湖年内最高水位、最低水位及年平均水位共3种水位特征要素的年际变化规律,结合太湖流域降水资料和工程引水资料,揭示了导致三者发生阶段性变化的控制性因素。结果表明:(a)1954—2013年,太湖年内最高水位总体上不具有显著的变化趋势,其年际变化主要受控于汛期降水的年际周期性振荡;太湖年内最低水位、年内平均水位均具有显著的上升趋势,尽管两者在2000年之前的年际变化主要受控于太湖流域降水丰枯振荡,但在2000年之后的“引江济太工程”等大规模引水活动已成为两者在流域降水整体偏枯情况下仍保持较高水平的主导性因素。(b)沿江引水使太湖的年内最低水位出现时间的季节性分布特征发生了明显变化。     

黄河流域降水要素的周期特征分析

依据黄河流域32个气象站点1951-2003年的月降水数据,应用最大熵谱分析法(maximum entropy method,MEM),分析了该流域降水变化的周期特征,探讨了影响降水周期特征的可能成因.结果表明,黄河流域降水序列明显存在着60 a的代际尺度,14、25 a的年代际尺度和3、9 a左右的年际尺度变化周期.不同时间尺度、不同地区的降水周期也具有一定的差异性,说明了不同地区降水周期分布的复杂性.降水变化周期特性的存在既可能受到海一气相互作用的制约和影响,又可能与太阳活动密切相关,其具体影响机制有待进一步分析.     

基于BEPS-Terrainlab v2.0模型鄂西犟河流域1999年—2016年蒸散发模拟分析

蒸散发在水循环中占据着重要地位,采用模型模拟法研究小流域尺度的蒸散发具有高时间、空间分辨率的优势.该文选取湖北省十堰市犟河流域为研究区,基于BEPS-Terrainlab v2.0模型,利用Landsat5-8遥感影像和气象资料等数据,以日为时间步长模拟了研究区内1999年—2016年的蒸散发.模拟结果与MODIS蒸散发产品MOD16A2进行对比,二者年内变化相关系数R2＝0.92,MODIS数据时空分辨率均低于模拟数据,但也在一定程度上验证了模拟的可靠性.模拟结果显示：时间变化上,流域内蒸散发在年内呈单峰状分布(春季156.9 mm、夏季302.5 mm、秋季133.5 mm、冬季18.5 mm);年际上呈现波动变化,有一定周期性,总体有上升趋势.空间分布上,流域内蒸散发分布植被区高于非植被区,不同植被类型蒸散发不同(阔叶>混交>针叶>农田),不同高程蒸散发也不同(500～700 m区间内最大).经过相关性分析,气温、太阳辐射对蒸散发年内变化影响较大,通过了0.01的显著性检验;叶面积指数、降水对年际变化影响较大,通过了0.05的显著性检验.     

1965-2011年河北塞罕坝地区降水量变化规律的小波分析

采用Morlet复小波函数对河北省塞罕坝地区1965-2011年降水变化规律进行了小波分析,揭示了塞罕坝地区降水变化的多时间尺度特征.结果表明,47年来该地区月降水量、年降水量与生长季降水量距平值变化主要表现在两种尺度上:一种是4年左右的年际尺度振荡,这是经过高频滤波后的年际变化中的低频部分;另一种是18年左右时间尺度的年代际振荡.由于塞罕坝地区生长季降水平均占年降水量的83.1％,通常二者的变化趋势相同,但也不完全一致.由典型尺度小波系数过程线图可预测,2012-2015年塞罕坝地区的降水量仍然偏多,但距平值会减少.     

青藏高原冬季热源多尺度变化及影响因素分析

利用日本气象厅提供的JRA-55再分析资料,对1980-2017年青藏高原冬季热源的时空特征进行了分析.小波分析结果表明,青藏高原的冬季热源在年际尺度上存在阶段性周期变化,其中在4～8 a尺度上的周期振荡较为明显;在年代际尺度上热源具有持续的周期变化特征,在10～16 a尺度上周期振荡最为剧烈,具有12 a左右的主周期.利用集合经验模态分解和小波相干谱探讨了冬季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)与青藏高原热源变化之间在多时间尺度上的关系.冬季ENSO和NAO与青藏高原热源之间最显著的联系主要发生在年代际尺度上, ENSO与热源存在连续显著的滞后相关,而NAO与热源存在长时间的显著正相关.在年际尺度上, ENSO和NAO与青藏高原热源之间存在不同的阶段性相关关系.     

近50年来黄河入海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料，利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究. 谱分析结果显示，黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征. 径流量和输沙量在2.11， 2.53， 4.75和12.67a的时间尺度上具有显著的相关关系，年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1.76a左右. 通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显，而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化，而根本原因是西太平洋副热带高压的年际（准两年）和年代际振荡，且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势. 黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合.     

1960年以来太湖水位变化特征及影响因素分析

以太湖为研究对象,综合采用Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法,分析太湖1960—2018年水位数据,阐明太湖水文特征变化及其影响因素．结果表明:1960—2018年间太湖水位整体呈现缓慢上升趋势,极值水位波动幅度较强;年内水位受降雨分配的影响呈单峰型变化,汛期尤为明显;水位周期性显示稳定的时间尺度是9 a,变化强烈的时间尺度分别是22和28 a;气候变化和人类活动共同影响了太湖水位的变化,2000年前太湖水位对降水的响应十分敏感,而2000年后太湖水位受人为调控而趋于稳定;合理范围内的水位波动对整个流域的水资源调配和太湖的生态水文特征有重要影响,科学的水利工程调控有利于太湖湖泊生态系统的健康发展．研究结果可为太湖水情调控和湖泊生态系统管理提供理论参考和决策依据．      

近50年来黄河人海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料,利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究．谱分析结果显示,黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征,径流量和输沙量在2．11,2．53,4．75和12．67a的时间尺度上具有显著的相关关系,年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1．76a左右,通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显,而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化,而根本原因是西太平洋副热带高压的年际(准两年)和年代际振荡,且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势,黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合。     

青藏高原物候研究的热点和趋势——基于CiteSpace可视化分析

基于1994—2020年关于青藏高原地区植被物候的已发表文献资料，利用CiteSpace可视化技术、文献研究法等分析近27 a青藏高原地区植被物候变化趋势及影响因素，并对该地区物候研究的热点及未来的研究方向进行分析.结果表明，青藏高原地区物候研究的年发文量总体呈上升趋势，发文内容以青藏高原地区物候与气候变化之间的关系为主，遥感技术取代传统地面观测成为研究青藏高原植被物候的主要手段.近27 a青藏高原地区植被返青期呈提前趋势，枯黄期变化趋势尚无一致结论，生长季长度呈延长趋势；气温和降水为物候期变化的主导因素，暖湿条件使物候期提前，暖干条件则会不同程度推迟物候期.未来应在不同研究手段整合的基础上对青藏高原地区植被物候开展多尺度研究.     

气候变暖背景下黄河源区白河和黑河流域径流变化归因分析

使用Mann Kendall检验和STARS法对黄河源区白河和黑河流域1985-2016年水文气象序列进行趋势分析和突变点诊断,利用基于Budyko假设的傅抱璞公式定量评估气候变化(包括降水和潜在蒸散发)和人类活动对流域径流变化的影响程度.结果显示,两个流域气温上升趋势显著,年径流都呈减少趋势,降水和潜在蒸散发都增加,潜在蒸散发变化幅度大于降水.白河流域径流与降水均未发生突变,径流主要受气候变化影响.黑河流域径流发生两次突变,分别为1994和2012年.弹性系数计算结果显示,黑河径流的降水、潜在蒸散发以及下垫面弹性系数分别为3.82,-2.82,-0.74,表明与人类活动相比,黑河径流对气候变化更加敏感,降水比潜在蒸散发发挥的作用更大.归因分析表明,降水、潜在蒸散发和人类活动对两次黑河径流突变的相对贡献分别为-18.34%、30.12%、88.22%以及74.47%、-40.51%、66.04%,人类活动是导致黑河流域径流变化的主要原因.     

年际和年代际气候变化的全球时空特征比较

5利用1950－1998年全球海洋同化分析资料和全球大气再分析资料，分析比较了全球海气系统年际和年代际变化的主要时空特征。结果表明：1）全球上层海洋年际变化主要为位于热带太平洋的ENSO模态，年代际变化最显区域中纬度海洋、赤道外热带东太平洋和大西洋及南半球高纬度区域；2）全球大气年际和年代际变化均主要位于中高纬地区尤其是两极地区，在年际时间尺度上，气温异常和气压异常没有明显的对应关系，但在年代际时间尺度上，气温增暖（变冷）常常伴随着气压的降低（升高）；3）在年际时间尺度上，发生在中高纬度陆地地区的大气年际变化和主要发生在热带海洋的上层海洋年际变化没有一致性的内在联系，前主要表现为大气内部（浑沌）变化，而后主要为热带海气相互作用产生的ENSO变化；4）在年代际时间尺度上，全球海洋大气系统大约在20世纪70年代均一致性地经历了一次跃变，其结果导致80年代以来，全球大范围地区（尤其是两极和西伯利亚地区）气温明显偏暖，赤道两侧的热带东太平洋、北美和南美西海岸及非洲西海岸等海域海表温度偏高，伴随着这种全球大范围背景增暖现象，青藏高原北部地区和格陵兰岛气温具有变冷趋势，而中纬度北太平洋和南半球高纬度海域海表温度也表现为降低。     

集合经验模态分解在陕西降水多尺度分析中的应用

根据1960—2009年陕西省陕北、关中、陕南3个地区的年降水量资料,利用集合经验模态分解方法进行了降水量变化的多时间尺度分析,探讨了影响陕西省3个区域降水量变化的因素。结果表明,在整个时间跨度,陕南地区"先升后降"的长趋势变化不同于陕北、关中地区保持递减的长趋势变化。尽管陕西省3个区域主要周期大小有一定的差别,但是都存在着10.5年左右的年代际周期,这个年代际周期与太阳黑子相对数11年的周期大致相同,说明了陕西省3个区域的降水可能受太阳黑子活动的影响。     

1960-2014年河南极端降水特征分析

基于河南1960-2014年17个气象台站日降水实测数据,采用线性趋势与分析方法,根据选取的9个极端降水指数,分析了河南省极端降水的时间演化和空间分布,探讨了影响极端降水的因素.结果表明:(1)河南极端降水指数多年均值的空间分布整体呈现由北向南连续干日数减弱、年总降水量和大雨暴雨日数增多,自西向东平均日降水强度增强的分布规律.(2)该区极端降水指数长期演变趋势存在一定的空间差异.大部分地区降水量减少,但发生干旱和大到暴雨的日数却增加;而河南东部地区的极端降水事件呈现增强趋势,南部地区则表现为减弱趋势.(3)极端降水指数具有明显的年际和年代际时间变化规律,整体表现为20世纪80年代早期偏多、90年代偏少、21世纪后又增多的特点.河南地区极端降水变化符合我国中部和北部地区极端降水整体呈减少趋势的研究结果;引起其变化的重要原因为异常大气环流所致.而由于极端降水事件本身的特殊性和复杂性,区域内极端降水事件的物理成因和机制还需要深入研究.     

贵州降水混沌特性的空间分布及影响因素

贵州地区旱涝灾害频发,为深入研究贵州地区降水特征,运用0-1测试方法对贵州省33个雨量站不同时间尺度下降水序列值进行了混沌识别及降水混沌特性的空间分布特征研究,并研究高程与纬度对贵州降水混沌特性的影响。结果表明:贵州地区降水在旬、月、双月与季尺度下均具有明显的混沌性,且随时间尺度的增大而降低;降水混沌特性的空间变化特征总体上呈东北高西南底的特点,反映出贵州北部地区与西南部地区的降水特征具有明显差异,且气候条件是决定降水混沌特性变化的主要因素;高程与降水混沌特性负相关,在双月、季尺度下的相关系数分别为0. 68、0. 74;纬度与降水混沌特性呈正相关,在双月、季尺度下相关系数分别为0. 43、0. 49。该结果可为研究降水系统的时空变化规律提供参考。     

基于SEBS模型的柳林泉域蒸散发研究

利用MODIS数据,结合气象站实测资料,应用SEBS模型,对柳林泉域蒸散发量进行估算,并分析其影响因素。结果表明,柳林泉域2001—2004年蒸散发量总体趋势平稳。在时间序列上,具有明显的季节性,蒸散发量月值随温度呈指数增长,降水峰值相对于蒸散发量峰值滞后,平均滞后2个月。在空间分布上,蒸散发量与土壤覆盖类型和地貌单元具有良好的一致性:东部低中山区林地覆盖率高,蒸散发量大;西部堆积侵蚀丘陵区灌木丛覆盖稀疏,蒸散发量最小;中部山间河谷阶地区多为农田和城市,蒸散发量介于两者之间。对蒸散发量影响较大的因素依次为:高程、气温、坡度。     

我国极端降水过程频数时空变化的季节差异

利用我国586个气象测站的逐日降水资料,在对每个站点极端降水过程阈值进行科学界定的基础上,揭示了近45年我国年和各季极端降水过程频数的线性变化趋势及其年际、年代际变化特征.结果表明：我国年和季节极端降水过程频数主要为趋势性变化,不同地区不同季节趋势性变化差异显著,极端降水量在降水总量的趋势变化中占主导地位 长江中下游、西北地区北部和西南地区西部年极端降水过程频数呈现趋势性增加,而我国华北等地区呈现趋势性减少,并且主要反映的是夏季的特征 年和季节极端降水过程频数具有明显不同的年际和年代际变化特征 我国各季极端降水过程时空变化异常型明显不同,但与极端日降水的时空变化是一致的.     

安徽省气候变化特征与旱涝区域响应

基于安徽省15个气象站点1961-2013年逐月降水数据统计资料,运用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、小波分析以及Z指数,对安徽省气候和旱涝的时空变化特征进行分析。结果表明:1近53 a安徽省气候经历了冷干-冷湿-暖湿-暖干的转变,整体呈现暖湿化特征,但21世纪以来则逐渐转变成暖干化。2四季降水不同步,夏季和冬季降水呈上升趋势,春季和秋季降水则呈下降趋势,其中夏季降水增加对安徽省降水变化的贡献率最大。降水周期振荡规律显著,存在28,22,14和4 a时间尺度上的震荡周期。3近53 a安徽省旱涝事件整体上表现为下降趋势,存在涝-旱-涝的循环交替过程,且年代际变化比较明显。4安徽省多年平均降水在空间分布上呈现南多北少的格局,干旱主要发生在皖西大别山北麓地区,而洪涝主要发生在淮河一带和长江水系下游区。     

西南秋季降水及其影响要素的气候变化特征

利用西南片区1960—2009年50个气象站的逐日降水和NCEP/NCAR再分析资料,采用谐波分析、双谐样条插值和相关分析等方法,分析该地区近50a秋季降水及其影响因素的气候变化特征.分析结果表明:西南片区秋季降水量呈现减少的趋势,其中降水的年际变化占主要地位,2009年秋季降水量达到50a以来最小值,是线性减少趋势、年际和年代际变化共同作用的结果;各影响因素在不同层次上的气候变化及其与降水的相关性程度各不相同;西南片区秋季地面气温具有显著的增暖趋势,其序列与降水的相关性不显著;对流层中层气压500hPa的秋季温度没有增暖的趋势,与降水的相关性很好,呈显著的负相关,相关系数达到-0.34;气压600hPa的比湿具有线性减少的趋势,与降水呈正相关性,相关系数为0.30;气压700hPa的水平散度没有线性趋势变化,与降水存在显著的负相关.西南片区2009年秋季降水异常空间型与气压500hPa的温度异常偏高型、气压600hPa的比湿异常偏小型和气压700hPa水平散度异常偏强型的相似系数分别为-0.95,0.85和-0.46.该地区2009年秋季降水异常偏少是热力和动力因素共同作用的结果,但热力因素的影响大于动力因素的影响.     

近50年来淮河流域水资源与水环境变化

对半个世纪以来淮河流域水资源与水环境的变化进行了分析,研究发现:1)1954-2004年淮河流域降水量与流量均呈下降趋势,而1995-2004年呈上升趋势;2)淮河流域水质自1980年代开始急剧下降,而从1995年开始有好转趋势,淮河污染治理取得了一定的成效,但整体上水污染依然严重;3)受降水季节性变化的影响,水质也呈季节性的变化,但年际降水的变化对水质的影响不大.淮河流域水质的变化主要受控于人类活动的变化,近年来水质改善不是十分明显的原因是由于污染物的排放总量的没有得到有效控制以及污染治理措施落实的不到位.走生态发展之路是淮河流域污染治理的根本之策.