2003—2020年新疆北部积雪因子时空变化分析

积雪作为冰冻圈的活跃因子之一,对气候环境的敏感性使其能够快速反映出与气温、降水等气候因素的关系变化,并影响着全球水文变化。本文基于Google Earth Engine（GEE）云平台,对北疆地区2003年6月-2021年6月的MODIS逐日积雪数据进行去云处理,并基于像元计算了积雪覆盖比例（SCP）、积雪覆盖日数（SCD）、积雪开始时间（SOD）和积雪结束时间（SED）。实验结果如下：（1）基于GEE的去云处理方法使得积雪产品相对于气象站点数据的总精度达到91.47%,有利于提高对积雪因子的时空变化分析。（2）北疆地区SCD空间分布差异较大,SCD随海拔的升高而增加,SOD随海拔升高而提前,主要在11-12月出现;SED随海拔升高而推迟,主要在2-3月出现;夏季平均SCD最少,主要分布于天山中部以及阿尔泰山北部区域,约占3.35%,冬季平均SCD最为明显,大于60天的区域占46.3%;而SCP在1月达到最大,7、8月最小。（3）趋势变化上,SCD、SOD以及SED均无明显变化趋势,SCD整体西部呈弱上升趋势,占51.72%,东部呈弱下降趋势,占48.28%;北疆西部SOD呈提前趋势,东部SOD呈推迟趋势,SED整体呈提前趋势。（4）温度对SCD的影响大于降水量;春夏季,SCD与温度、降水量无明显相关性,仅准葛尔盆地东部春季平均SCD与温度呈强正相关;秋冬季,SCD与降水量、温度分别呈现较强的正负相关性。     

龙江流域降水、径流时序特征分析

 通过对空间分布于云南沿边地带的龙江流域42a来主要气象站和代表水文站的资料收集,获得各气象站的月降水资料和戛中水文站的月实测天然径流资料.利用数学模型方法,从降水和径流年际变化、年内分配的不均匀性、集中性等方面分析了龙江流域径流的变化规律.得出以下结论:龙江流域降水、径流的年际变化趋势一致,并可能存在一个准8~11a的波动周期(其中径流周期较明显);降水的年内变化较径流变化要显著、剧烈,且降水主要集中在7月,比径流的集中期提前1个月;径流的年内分配主要受降水年内分配影响,但在冬季和春季,受季节特性所决定的流域蓄水和蒸发影响也比较明显.     

高寒流域水文模拟与径流水源解析——以雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为例

为深入研究高寒流域河川径流的水源解析,选取雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为研究区,采用月流量、遥感积雪面积数据、实测冰川径流数据等多目标率定方法,改进单一依靠流量数据率定模型的方法,基于SPHY(Spatial Processes in Hydrology)水文模型开展水文模拟及径流组分研究,提高了总体建模质量.结果表明：在率定期和验证期Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.95和0.94,模型具有较好的适用性.降雨径流、融雪径流、冰川径流和基流作为径流来源,占总径流的比例分别为10%、25%、45%和20%,冰川径流和融雪径流是最重要的补给来源.月尺度上,冰川径流在7-8月占比最大,融雪径流在4-6月占比最大,降雨径流在各月占比最小.冰川径流占比最高,短期内可提供更多水资源保障社会经济发展,长期而言冰川径流将逐渐减少,造成水资源短缺.因此,当地需提高应对径流变化潜在风险的策略.     

供水水文地质评价中缺少流量观测资料的评价方法——以贵阳二铝供水泉点为例

在供水水文地质评价报告中,泉点水质和保证率流量是泉点作为供水水源设计过程中的必备资料。缺少流量观测资料的供水水文地质评价,目前没有成熟的评价方法。现以贵阳二铝供水水源高启发弯子泉点为例,采用径流模数法和大气降水入渗法结合当地调查资料和1∶50 000水文地质图确定泉点流量并作频度分析,监测水质,评价其水质,对缺少流量观测资料供水泉点保证率流量和水质的评价方法进行了研究,效果较好。     

Isotopic evidence for the moisture origin and composition of surface runoff in the headwaters of the Heihe River basin

We investigated the moisture origin and contribution of different water sources to surface runoff entering the headwaters of the Heihe River basin on the basis of NECP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) re-analysis data and variations in the stable hydrogen and oxygen isotope ratios (?? D and ?? ¹⁸O) of precipitation, spring, river, and melt water. The similar seasonality in precipitation ?? ¹⁸O at different sites reveals the same moisture origin for water entering the headwaters of the Heihe River basin. The similarity in the seasonality of ?? ¹⁸O and d-excess for precipitation at Yeniugou and Urumchi, which showed more positive ?? ¹⁸O and lower d-excess values in summer and more negative ?? ¹⁸O and higher d-excess values in winter, indicates a dominant effect of westerly air masses in summer and the integrated influence of westerly and polar air masses in winter. Higher d-excess values throughout the year for Yeniugou suggest that in arid inland areas of northwestern China, water is intensively recycled. Temporal changes in ?? ¹⁸O, ??D, and d-excess reveal distinct contributions of different bodies of water to surface runoff. For example, there were similar trends for ?? D, ?? ¹⁸O, and d-excess of precipitation and river water from June to September, similar ?? ¹⁸O trends for river and spring water from December to February, and similar trends for precipitation and runoff volumes. However, there were significant differences in ?? ¹⁸O between melt water and river water in September. Our results show that the recharge of surface runoff by precipitation occurred mainly from June to mid-September, whereas the supply of surface runoff in winter was from base flow (as spring water), mostly with a lower runoff amount.     

河西黑河流域水文研究的若干进展

黑河流域历来是科学工作者研究寒区、旱区水文、水资源的典型区域．通过对它的研究，人们可以深入了解西北寒区、旱区冰川、积雪、冻土、高寒山区、山前地带和下游径流散失区的水文、水资源状况，进而为地区经济可持续发展提供及时的决策依据．20世纪80年代末以来，在用卫星监测祁连山积雪、冻土水文功能、黑河上游融雪径流预报等方面取得了多项研究成果．近几年来，黑河流域水文水资源研究在出山径流模拟与预测、地下水动态监测、水资源与生态环境的关系以及水资源合理开发利用等方面获得了长足的发展．展望未来，在黑河流域的研究将发展到以水循环为核心的，包括大气圈、生物圈、水圈和岩石圈各圈层在时空尺度上物质和能量相互转换的系统研究阶段，高新技术手段在实地观测和遥感、遥测中的应用将起到重要推动作用．     

高山积雪：母亲河之源——积雪分布时空演化的多物理过程、多尺度研究

 雪是地球上最为活跃的自然要素之一,是组成极地冰盖和高山冰川的重要物质来源,同时也是地表径流的主要补给。积雪的时空分布和演变深刻影响着全球的水文循环、生态系统、气候演化以及其他自然过程,在高寒山区水文过程中扮演着重要的角色。高山积雪与冰川融水是黄河源头水源补给的主要形式,因此亟需开展黄河源区积雪水资源综合科学研究,在准确评估黄河源区水资源现状及其变化规律和发展趋势的基础上提出科学合理的保护和开发黄河水资源的策略。积雪分布研究涉及大气湍流与颗粒相互作用等具有挑战性的科学前沿及热点问题,以及多场耦合、多尺度等科学共性问题,还涉及力学学科与地理学、大气物理、气候变化等相关学科的交叉问题。目前对积雪分布的研究手段包括野外观测、遥感反演和基于动力学过程的模式研究。鉴于前两种手段的局限性,开展多物理过程、多尺度、多场耦合的积雪分布时空演化模拟已成为积雪水资源研究的重要手段之一。介绍了积雪分布研究现状及进展,指出了面临的挑战以及下一步研究方向。     

西辽河源头流域径流变化趋势及影响因素分析

利用1977—2008年老哈河流域与沙拉沐沦河流域水文数据,采用Mann-Kendall检验法、有序聚类分析和线性回归方法分析其降水量、径流量近32 a的年内和年际变化规律及其影响因素.结果表明:1977—2008年2个流域年降水量和径流量均呈现下降的趋势,径流量下降幅度明显高于降水量;沙拉沐沦河流域降水量下降趋势不明显,稳定的泉水补给使得径流量受降水量减少和土地利用/覆被变化影响较小;老哈河流域径流量减少幅度远远高于降水量,在雨季下游有断流现象,该流域1977—1998年降水量是径流量变化的主要影响因素,1999—2008年流域内土地利用/覆被变化和水库水坝修建、河道外取水等人类活动共同作用使得该流域径流量减少了70.3%.     

Hotspots of the sensitivity of the land surface hydrological cycle to climate change

Due to the shortage of the global observational data of the terrestrial hydrological variables,the understanding of how surface hydrological processes respond to climate change is still limited.In this study,the Community Land Model(CLM4.0)with high resolution atmospheric forcing data is selected to simulate the global surface hydrological quantities during the period 1948–2006and to investigate the spatial features of these quantities in response to climate change at the regional scales.The sensitivities of evaporation and runoff with respect to the dominant climate change factors(e.g.temperature and precipitation)derived from the concept of climate elasticity are introduced.Results show that evaporation has a declining trend with a rate of 0.7 mm per decade,while runoff shows a weak increasing trend of 0.15 mm per decade over the global land surface.Analyses of the hotspots in the hydrological cycle indicate that the spatial distributions for evaporation and runoff are similar over many areas in central Asia,Australia,and southern South America,but differ largely in high latitudes.It is also found that,the evaporation hotspots in arid regions are mainly associated with the changes in precipitation.Our sensitive analysis suggests that the hydrological quantities show a rather complicated spatial dependency of response of the water cycle to the different climate factors(temperature and precipitation).     

初春雨转雪对冬小麦产量的影响——以河南许昌为例

应用Micaps3天气图资料、卫星云图,对许昌市2014年2月16—18日雨转雪天气过程进行诊断分析,对环流形势、水汽条件、动力、热力特征的分析结果表明:1前期主要是500 h Pa高空槽和700 h Pa切变线影响的稳定性降水,后期是850 h Pa回流冷空气不断补充堆积形成深厚的冷垫,低层偏东气流与中高层槽前的西南暖湿急流交汇形成回流降水形势.高低空的有力配合,冷暖空气的交汇为降水提供了较好的动力条件.冷空气侵入时段、气温下降速度、降水时间,都是初春降水性质发生改变的关键点.2这次雨转雪天气过程对越冬作物小麦生长特别有利,可以冻死土地中的害虫和虫卵,大大降低来年麦蜘蛛、吸浆虫,蚜虫等病虫害的发生几率,也对冬小麦纹枯病,赤霉病的滋生和蔓延起到抑制作用,使小麦越冬基数减小,提高了2014年冬小麦的产量.     

近60年玛纳斯河径流变化规律的分析

玛纳斯河是该流域绿洲生存的命脉,流域上游山区形成的径流是供给中下游平原及绿洲区的重要水源。本文根据玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站1955-2010年系列径流资料,利用Mann—Kendall非参数统计检验和小波分析方法对近60年玛河径流年内、年际变化特征进行分析。结果表明：玛纳斯河径流年内分配极不均匀,主要集中在6-8月,在季节分配上,夏季径流量最丰,其次是秋季,冬季径流最小;径流年际变化大,径流变化具有明显的周期性及阶段性,丰枯时期显著,并存在32年、10年左右的主周期;近60年玛纳斯河径流量总体呈增加趋势,而且在1995年发生突变,即从1995年玛纳斯河开始趋于丰水趋势。     

藏东南尼洋河流域降水径流水量平衡问题

为了深入分析藏东南尼洋河流域水文特征及产汇流机理,对该流域降水径流水量平衡问题进行研究。基于尼洋河流域工布江达、巴河桥、更张等水文站日降水、流量等水文气象观测资料,对采用传统泰森多边形法计算的尼洋河流域面平均雨量小于径流量这一现象进行分析,提出降雨径流水量平衡问题;针对尼洋河流域地形地貌特征、降水空间分布规律和测站分布的实际情况,提出尼洋河流域面平均雨量分布式计算方法,并进行了实例计算。计算结果表明:目前对尼洋河流域降水空间分布特征缺乏正确认识;采用传统的泰森多边形法计算面平均雨量是导致出现水量不平衡问题的主要原因。指出尼洋河流域面平均雨量计算应考虑降水的垂直分布差异。     

陕西省降水时空变化特征及资源化研究

基于陕西省1961-2005年97个县市的逐月降水资料,从年际和年内2个方面分别对陕北、关中、陕南及全省的降水时空分布规律做了统计分析,并利用非参数Mann-Kendall方法对降水的变化趋势做r检验分析.结果表明:陕南地区降水量丰富,而陕北地区较少,全省降水呈现南多北少,并且主要集中在5-10月份(夏秋季节)的特点,特别是陕北地区夏季降水量占全年降水量的56.3%.从资料研究町以看出,全省只有5个县的年降水量有增加的趋势,其中4个在陕南地区,其他92个县市都出现了不同程度的下降,其中陕北南部、关中和陕南西部的地区降水量每年平均减少3nltn以上,降幅最大.从季节降水来看,春秋季3大地区的降水都有减少的趋势,夏季除陕北地区有小幅度的下降外都出现了增加的趋势,冬季都有小幅度的增加.从雨水资源化利用的角度来看,陕北地区可以充分利用土壤蓄集雨水,建立大型地下蓄水库以供城市用水;关中地区可以在黄土台塬区蓄存、下渗雨水,这将会对于台塬以下城市地下水水位恢复产生积极有效的作用;陕南通过水源涵养地建设和蓄水水库修建,收集利用雨水资源,减少污染,保护水源.     

黑河中游景观格局变化特征及其与水文过程相互关系分析 ——以张掖地区为例

本研究以黑河中游的张掖地区为对象,基于1986、2000、2005、2007、2011年5期张掖地区土地利用数据进行了景观格局分析.采用莺落峡、正义峡水文站1957—2011年径流量数据以及张掖气象站1986—2011年降水数据对水文过程变化进行分析.在此基础上对水文过程与景观格局相关性进行分析,从而得出张掖地区景观格局对水文过程变化的响应特征.研究结果表明:张掖地区人工景观的破碎度减小,聚合度提高,林地占地面积大幅度下降;上游莺落峡来水量呈增大趋势,下游正义峡出水量呈减小趋势,表明张掖地区用水量呈增大趋势;通过对水文要素与景观格局指数的相关分析,发现降水量对自然景观影响较大,而研究区取用水量对自然景观格局的影响较小.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况。结果表明:1）SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R2、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R2、E_NS分别为0.69和0.72;2）综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14 、0.05 、0.19 m3? s?1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3）气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4）极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退耕还林情景、城市绿化情景下,年均径流变化率分别为5.04%、2.71%、?8.17%、?4.23%,居民地、耕地具有增流作用,且居民地增流作用大于耕地,林地则具有较显著的减流作用. 需加强对流域内气温和降水,特别是强降雨的预测和防汛预警,并通过优化土地利用结构及空间布局减缓气候变化带来的水文负效应,实现流域水量平衡.      

1950—2019年闽江下游径流量变化特征分析

为探究闽江下游径流演变趋势,应用MK法和Morlet小波分析相结合的方法,对闽江下游竹岐站1950—2019年长序列径流量数据进行分析。结果表明：闽江下游多年径流量呈微弱上升趋势,季节变化大,春夏径流量呈下降趋势,秋季呈上升趋势;前三季变化趋势均不显著,冬季径流量则呈显著上升。多年径流量突变发生于2015和2017年,春季突变年份出现在1955年,秋季为1996和2001年,冬季则是2001和2006年;多年径流量存在32a、12a,8a的主要周期,汛期径流量第一主周期为32a,第二主周期为12a,第三主周期为5a,非汛期第一主周期为25a,第二主周期为5a,第三主周期为52a。研究成果加深了闽江下游径流演变规律的理解,可为闽江下游水资源利用提供理论参考。     

A test of Snowmelt Runoff Model （SRM） for the Gongnaisi River basin in the western Tianshan Mountains, China

The Snowmelt Runoff Model (SRM) is one of a very few models in the world today that requires remote sensing derived snow cover as model input. Owing to its simple data requirements and use of remote sensing to provide snow cover information, SRM is ideal for use in data sparse regions, particularly in remote and inaccessible high mountain watersheds. In order to verify the applicability of SRM in an environment of continental climate, a test of SRM is performed for the Gongnaisi River basin in the western Tianshan Mountains, the results show that two SRM average goodness-of-fit statistics for simulations, Nash-Sutcliff coeffident (R2) and volume difference (Dv), are 0.87 and 0.90%,respectively. As compared with the application results over 80 basins in 25 different countries around the world, SRM performs well in the Gongnaisi River basin. The results also show that SRM can be a validated snowmelt runoff model capable of being applied in the western Tianshan Mountains.On the basis of snowmelt runoff simulation, together with a set of simplified hypothetical climate scenarios, SRM is also used to simulate the effects of climate change on snow cover and the consecutive snowmelt runoff. For a given hypothetical temperature increase of 4℃, the snow coverage and snowmelt season shift towards earlier dates, and the snowmelt runoff, as a result, is changed significantly at the same time. The simulation results show that the snow cover is sensitive to changes of climate, especially to the increase of temperature, the major effect of climate change will be a time shifting of snowmelt runoff to early spring months, resulting in a redistribution of seasonally runoff throughout the whole snowmelt season.     

洮儿河流域径流事件对降水的响应研究

以洮儿河流域为研究对象,选取洮南水文站1960—2016年日径流数据,采用改进退水系数后的Chapman-Maxwell法对流域日径流进行基流分割,并在分离径流事件的基础上,探究径流事件对降水的响应规律．结果表明:洮儿河流域降水、径流与基流均呈现下降趋势,且径流、基流与降水均检测到减小突变;基流维持径流过程的连续性,基于日径流序列,共分离出72次径流事件,均由多次降水导致,降水总量显著影响最大径流、最大基流;受土壤含水量和流域储水量等因素影响,径流对降水的响应具有明显的阈值特征．因此,在气候变化、人为干扰等不确定因素影响下,深入理解水文过程动态变化与生态性能指标之间的内在联系,有助于河流生态的保护和恢复．本文研究结果可加深不同流域产流机制和径流对降水响应的理解,为维持河道生态系统健康提供一定理论依据和实践参照．      

基于SWIM模型模拟气候变化对青海湖布哈河流域水文过程的影响

本文基于青藏高原地区气候变化的预估结果,利用SWIM 模型模拟了该地区最具有代表性的布哈河流域在未来3个时期(2016-2035年、2046-2065年和2081-2100年)径流深、实际蒸散量和深层渗漏量的变化及其时空格局.结果表明:1)模型对布哈河流域径流的模拟结果较为理想,表明SWIM 模型在高寒地区有较强的适用性;2)随着降水的增加和气温的持续上升,流域的径流深和实际蒸散量在2100年前会持续增加,而深层渗漏量则先下降后上升;3)气候变化对流域水文过程的影响有季节差异性,其对深层渗漏量的影响集中于7、8月,而对径流深和实际蒸散量的影响主要在6-8月期间;4)流域各水文过程及其在不同时期的变化呈现一定的空间差异性.      

石羊河流域径流变化规律和趋势分析

根据石羊河八大河流径流量数据和径流极值比分析该流域径流变化规律。利用Mann-Kendall检验法分析石洋河流域径流变化的趋势;并通过数学建模预测未来径流演变的趋势。结果表明:南营的丰枯变化程度最剧烈,黄羊河次之,沙沟寺(东大河)的变化最趋向于缓和;由西向东,石羊河流域的各河流年径流的补给形式由冰雪和降水正逐步过渡到纯降水;至20世纪50年代以来,石羊河流域径流量总体上呈现减少的趋势;未来13年石羊河流域的出山径流总流量仍将会减少。