西安市近50年来气候变化多时间尺度分析

利用Ｍｏｒｌｅｔ小波变换法分析了西安市近５０年月平均气温距平和月降水量距平变化的多层次时间尺度结构，发现西安市气候变化除１年的自然周期变化和２０～４０年尺度范围的周期变化信号在全时间域中都强外，其它时间尺度的周期变化在时间域中分布很不均匀，具有很强的局部化特征。西安市月平均气温距平变化主要表现为随机振荡，无特征尺度，而月降水量距平变化则有显著的４～５月的时间尺度。西安市气候变化受地理条件的影响较大，与ＥＮＳＯ的关系不象我国沿海地区那么紧密。对于大时间尺度来说，西安市气候呈暖干和冷湿结构排列，而对于小时间尺度而言则呈现为复杂的冷暖和干湿结构     

澜沧江下游梯级水库浮游动物群落结构与环境因子关系

澜沧江是世界著名河流，也是我国13个水电基地之一.为了解本区域梯级电站对下游水生态的影响，2021年3月、6月和9月对澜沧江下游糯扎渡和景洪水库进行调查，采用水质综合指数法(WQI)、主坐标分析(PCoA)和典范对应分析(CCA)等方法研究澜沧江下游梯级水库浮游动物群落特征及其与环境因子的关系.结果显示糯扎渡和景洪水库水质为Ⅱ～Ⅲ类，水体营养状态为贫营养～中营养；浮游动物密度组成以原生动物和轮虫为主，生物量构成以桡足类和轮虫为主.糯扎渡和景洪库区上游的浮游动物组成与坝下和坝前均差异明显，TN和Chl.a显著影响了糯扎渡水库浮游动物的群落结构，WT、TN和DO显著影响了景洪水库浮游动物的群落结构.     

1960—2005年湄公河流域径流量演变趋势

根据湄公河流域6个代表性水文站1960—2005年的实测资料,利用滑动平均法和Mann-Kendall非参数检验法对径流量变化趋势进行了分析.结果表明:湄公河流域径流量年际变化较平缓,趋势不显著;年代变化中,上游3个站点的变化趋势较小,而下游3个站点呈现先减小后显著上升的趋势;径流量年内分配极不均匀,下游地区来水比上游地区更加向汛期集中,月径流量有显著变化趋势的主要发生在非汛期月份,大部分站点汛期呈下降趋势,非汛期呈上升趋势.     

人类活动与气候变化对东江流域径流变化贡献率定量分析

通过弹性系数法及小波-神经网络模型对1959-2000年东江流域4个径流测站、28个降水测站、4个气温蒸发测站的径流、降水、气温、蒸发数据做系统分析与模拟,定量研究了气候变化及人类活动对东江流域径流量变化的贡献率。研究表明:1 1972年是东江径流变化的变异点,1972年后东江径流较1972年前增大;2东江流域降水增加,蒸发减少,是导致东江流域径流量增加的重要原因,气候变化对东江径流增加的贡献率约为0.27-0.77;3人类活动主要通过土地利用方式的改变而改变产汇流过程,导致径流量变化,大型水库的建设是东江流域径流年内分配显著改变的重要驱动因素,人类活动对东江流域径流量变化的贡献率约为0.23~0.73,其影响从上游到下游呈减弱趋势。研究对于气候变化与人类活动影响下,东江流域水资源管理具有重要理论及现实意义。     

气候与下垫面变化对新安江上游(屯溪站)径流变化贡献率的定量分析

采用Mann-Kendall统计检验、Pettitt检验、弹性系数法对1955—2013年新安江上游屯溪水文站(以下简称"屯溪站")的年平均径流量变化进行了分析,发现该站年平均径流量在1968年出现突变点,整个时段内没有明显的单调性变化趋势.在1968年后,屯溪站多年平均径流量总体增加了约19%,其中气候变化导致该时段内径流量的增加量约为30%,其中包括降雨量增加对径流增加的贡献约19%和蒸发量减少对径流增加的贡献量约11%,而下垫面变化(主要为土地利用变化)则导致1968年后屯溪站多年平均径流减少约11%.因此,气候变化(降雨增加和蒸发减少)是1968年后屯溪站多年平均径流量显著增加的主要原因,而下垫面的变化则导致了该站多年平均径流量的减少.     

1955—2012年韩江入海径流量和输沙量多尺度变化特征

基于韩江流域 12个气象台站1955—2012年降水量、潮安站径流量和输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数秩次检验及小波分析方法研究韩江流域入海径流量和输沙量的多尺度变化特征. 结果表明:1955—2012年韩江入海径流输沙量总体没有出现明显变化,1982年以来径流量未发生显著变化,但输沙量呈现显著减少;流域径流量、输沙量存在明显的25~30、9~14、3~8 a时间尺度变化周期,其中25~30 a震荡周期最为明显,具有全域性. 流域入海输沙量和径流量周期规律基本一致,但输沙量周期略滞后径流量周期;在4 a时间尺度上正负相交替频繁,变化剧烈,突变点较多,而12 a与30 a时间尺度正负相交替正常,表明短时间尺度受人类活动影响较大. 近年来修建大量水电站,森林草地覆被率的提高,以及用水量的增加是韩江流域近几十年来径流量和输沙量变化的主要因素.     

近50年洮河干流径流量分布特征及变化趋势分析

根据洮河干流4个水文站1956-2009年的逐月径流量资料,从不均匀性和集中程度等方面分析了径流量年内分配的变化特征,并采用Mann-Kendall非参数检验方法分析了流域月、年径流量变化的趋势性.结果表明:洮河干流径流量在枯水季节和丰水季节相差较大,年内分配极不均匀.从时间上来看,1980年以后各水文站径流量的不均匀性和集中程度有所缓解,径流量的集中期有提前的趋势.从空间上来看,洮河流域下游比上游具有更高的不均匀性和集中度,说明越向下游径流量年内分配越不均匀.另外,不均匀性和集中度的相对变化幅度整体有升高趋势.1980年以后洮河干流各月径流量普遍减小,汛期减少尤为明显,且上游枯水期减少趋势大于下游,下游汛期减少趋势大于上游,春、夏季减少趋势大于秋、冬季.洮河干流径流量的年际变化较为剧烈,1980年以后洮河干流年径流量明显减小,且下游减少趋势大于上游.其中,下巴沟、岷县、李家村、红旗站年径流量分别以每年0.14×108,0.28×108,0.35×108,0.37×108m3的速率递减,递减量分别占多年平均径流量的0.91%,0.84%,0.88%,0.81%.     

夏季北太平洋副热带高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变

 应用三维数据的时间小波变换方法分析研究了夏季北太平洋副热带高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变.结论为:夏季北太平洋副热带高压年际变化的特征时间尺度分别约为2,5 a和更大的时间尺度;2 a和5 a特征时间尺度的最大振幅能量活动中心分别位于北太平洋西部的(27.5°N,135°E)附近和北部的(35°N,167.5°E)附近;其相应的最大振幅能量活动中心在纬向上表现出了明显的东西向波动的时间演变特征;在经向上则表现出了明显的阶段性和较小振幅的南北向波动的时间演变特征;从较长时间的长期演变来看,5a特征时间尺度的最大振幅能量活动中心的位置有一种向南移动的趋势.     

中国云南地区气候变化的多分维分析

 利用昆明、丽江、景洪等9个站点1951～2001年的气象观测资料,对中国云南地区的气候变化时间序列进行了多重分维计算与分析,得出了云南地区气候变化的多分维谱特征,对不同海拔高度的丽江、景洪2站的多分维D_q值进行了对比分析,并对结果进行了讨论.     

基于HYPE模型评估小洪河流域水资源的气候变化敏感性

小洪河流域地处我国南北气候过渡带,是我国对气候变化最为敏感的地区之一.本文在小洪河流域构建HYPE水文模型,结合天气发生器LARS-WG,模拟未来65种气候变化情景下的流域水文过程,分析小洪河流域地表径流在四季对气候变化的敏感性和时空分布特征.研究结果表明:(1)HYPE模型能较好模拟小洪河流域的水文循环过程;(2)在小洪河的上、中、下游,降雨量变化对四季的地表径流量均有显著性的影响,温度变化对径流量的影响存在一定的时空差异,降雨与气温变化对径流量的影响没有显著交叉作用;(3)地表径流量对气候变化的敏感性呈现明显的时空分布差异.     

Global and China temperature changes associated with the inter-decadal variations of East Asian summer monsoon advances

The modern atmospheric observation and literatural historical drought-flood records were used to extract the inter-decadal signals of dry-wet modes in eastern China and reveal the possible relationship of global and China temperature changes associated with the East Asian summer monsoon advances.A climate pattern of "wet-north and dry-south" in eastern China and cool period in China and globe are associated with the strong summer monsoon that can advance further to the northernmost part in the East Asian monsoon region.On the contrary,a climate pattern of "dry-north and wet-south" in eastern China and a warm period in China and globe are associated with the weaker summer monsoon that only reaches the southern part in the region.An interdecadal oscillation with the timescale about 60 years was found dominating in both the dry-wet mode index series of the East Asian summer monsoon and the global temperature series after the secular climate states and long-term trend over inter-centennial timescales have been removed.     

2000—2015年黑河流域中上游NDVI时空变化及其与气候的关系

选择西北第二大内陆河黑河流域中上游为研究区, 以2000—2015年逐月NDVI数据、月均温和月降水数据、DEM数据和基础地理信息数据为数据源, 采用RS, GIS 和数理统计分析等方法, 从区域尺度和像元尺度揭示区域NDVI时空变化格局及其与气候的关系。结果显示: 1) 2000—2015年, 黑河流域中上游NDVI总体上呈现增长趋势, 其中夏季的增长速率最大, 明显高于春季和秋季; NDVI快速增长区主要位于中游地区黑河干流两侧的绿洲地带; NDVI显著下降区位于张掖市市辖区、酒泉市市辖区以及其他县城所在地; 2) 夏季NDVI与降水相关性较高, 而春、秋季NDVI与气温相关性较高; 夏季NDVI与夏季降水的显著相关性主要体现在远离黑河干流的大片低覆被草地、戈壁以及荒漠, 而邻近黑河的人工绿洲地带NDVI与降水没有显著相关性; 3) NDVI响应降水的时滞效应较明显, 夏季NDVI对降水的响应普遍存在1个月的时间滞后, 最长能滞后2个月。研究结果可以为区域植被恢复和生态系统管理提供参考。     

基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明:淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为225%~4425%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0859~0987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为8755%~9846%、8091%~8850%、8042%~9242%和8323%~9999%。     

气温变化的层次结构的外部成因浅析

利用近百年来大气中CO₂含量、太阳活动和强火山活动的历史资料,对照南北半球气温变化的层次结构,发现北半球在1924年、南半球在1939年发生的大尺度冷暖突变,CO₂气体的温室效应不是主要的强迫因素,也不太可能是由太阳常数的较大天文改变引起的,它与强火山活动有着密切关系。北半球1924年前的大冷期内中等冷期对应着中低纬强火山爆发,中等暖期对应着中高纬强火山爆发,对应关系明显。南半球中等尺度的冷暖突变与年平均相对黑子数准11.2年的周期有着明显的对应关系。     

额尔齐斯河流域气候特征及变化趋势分析

选取额尔齐斯河流域斋桑泊、塞米巴拉金斯克、鄂木斯克、托博尔斯克4个代表站1948~1995年实测逐月降水与气温资料,利用距平分析法、5年滑动平均法、坎德尔秩次相关检验法及相关水文统计方法对流域内气候特征及变化趋势进行了分析.结果表明:额尔齐斯河流域年均降水量在200~500mm之间,主要集中于夏、秋两季,下游降水较上游丰富,但年际变化下游小于上游;年及四季降水量在1948~1995年期间整体呈上升趋势;流域年均气温自上游到下游逐渐降低,但年际变化逐渐增大,流域年均气温多年来总体呈上升趋势.     

淮河上游生态需水量计算分析

为分析计算淮河上游河流生态需水量,提出了丰水期、枯水期、平水期保证率分别为45%,75%,50%的淮河上游适宜生态径流计算方法,选用淮河上游干流息县、长台关以及大坡岭3个主要控制站1960～2005年历年天然来水量资料,计算了淮河上游最小生态径流和适宜生态径流,并运用Tennant法进行评价.结果表明,最小生态径流在很大程度上有损于河流生态系统稳定与健康;总体而言,3站适宜生态径流均可以使淮河上游河流生态环境状况达到最佳,但在某些年份各站实测月均流量小于其适宜生态径流量,而且丰水期适宜生态径流破坏率较枯水期的要高.因此,在某些年份为满足淮河上游适宜生态需水要求,还应增加河道内生态用水量.     

Differences between dynamics factors for interannual and decadal variations of rainfall over the Yangtze River valley during flood seasons

The prediction of rainfall in the Yangtze River valley, especially, during flood seasons is the main means for scientists in China working on and the understanding of rainfall-associated processes is a crucial component of this effort. It can be derived f…     

2011年春末夏初枯水期间长江河口盐水入侵

全球气候变化导致的长江流域枯水事件近几年趋于增多.2011年春末夏初长江中下游发生干旱,4、5和6月大通径流量分别比多年月平均值分别下降了33.4%、50.6%和50.3%.观测资料表明,4月崇西水文站大部分时间盐度大于0.45(饮用水标准),北支倒灌盐水从崇西水文站到南门大约需要2 d,到宝钢水库需要3~5 d,宝钢水库出现2 d和4 d不宜取水时间,青草沙水库出现5 d和4 d不宜取水时间.5月中下旬北支永隆沙仍被高盐水占据,崇西水文站盐度超标达到7 d,青草沙水库不宜取水d数达到8 d.6月4-7日大潮后中潮期5个观测潮周期内东风西沙水库约有一半时间盐度大于0.45,陈行水库和青草沙水库取水口盐水均低于0.45,但随时间逐渐升高,盐份主要来源于北支倒灌.长江河口盐水入侵一般发生在12月和来年的1-3月,4-6月随着径流量的增大盐水入侵消失.气候变化产生的枯水事件加剧了长江河口盐水入侵、严重影响了非盐水入侵期水源地取水安全.     

黄河流域降水序列变化的小波分析

采用1961—2000年黄河流域97个气象站点的系列资料,在分析黄河流域降水空间变化格局的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对黄河流域近40 a来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了黄河流域降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了各序列中存在的主要周期。结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;黄河流域年降水和各季节降水均存在8~12 a左右时间尺度的多少交替,表现出明显的周期特征,其次4~6 a左右时间尺度的周期特征也较明显,夏季降水和年降水变化趋势具有较大相似性,不同时间尺度的周期特征之间有不同程度的吻合,说明夏季降水较大程度地控制着年降水。小波分析的时频局部化特性可展现降水时间序列的精细结构,为分析气候多时间尺度变化特征及短期气候预测等节水关键问题研究提供了一种新途径。     

Dust-climate couplings over the past 800,000 years from the EPICA Dome C ice core

Dust can affect the radiative balance of the atmosphere by absorbing or reflecting incoming solar radiation; it can also be a source of micronutrients, such as iron, to the ocean. It has been suggested that production, transport and deposition of dust is influenced by climatic changes on glacial-interglacial timescales. Here we present a high-resolution record of aeolian dust from the EPICA Dome C ice core in East Antarctica, which provides an undisturbed climate sequence over the past eight climatic cycles. We find that there is a significant correlation between dust flux and temperature records during glacial periods that is absent during interglacial periods. Our data suggest that dust flux is increasingly correlated with Antarctic temperature as the climate becomes colder. We interpret this as progressive coupling of the climates of Antarctic and lower latitudes. Limited changes in glacial-interglacial atmospheric transport time suggest that the sources and lifetime of dust are the main factors controlling the high glacial dust input. We propose that the observed approximately 25-fold increase in glacial dust flux over all eight glacial periods can be attributed to a strengthening of South American dust sources, together with a longer lifetime for atmospheric dust particles in the upper troposphere resulting from a reduced hydrological cycle during the ice ages.