1961—2013年塔里木河干流流域潜在蒸散发动态变化及其定量气候驱动

为研究气候变化对塔里木河干流流域潜在蒸散发的影响。选取塔里木河干流流域内10个气象站1961—2013年逐日地面气象数据,运用气候倾向率、Mann-Kendall非参数检验和优势分析方法分析塔里木河干流流域不同时段潜在蒸散发动态变化及其定量气候驱动。结果表明：1961—2013年,塔里木河干流流域年、季潜在蒸散发均呈减少趋势,以1976年前冬季减幅最大,1976年后春季增幅最大,1976年为年潜在蒸散发的突变点。塔里木河干流流域年平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度和降水量均极显著增加,日照时数极显著减少,且1976年前平均气温、最高气温、最低气温和日照时数的减幅均小于1976年后的增幅,1976年前相对湿度和降水量的增幅均小于1976年后的增幅。塔里木河干流流域潜在蒸散发的变化是由多种气象因子综合作用的结果,日照时数是年、季潜在蒸散发减少的主要气候驱动因子。1976年前,春、夏、冬、年潜在蒸散发的减少主要受日照时数的减少控制为主,贡献率分别为100.00%、67.56%、51.41%和52.20%,秋季潜在蒸散发的增加主要受日照时数的增加控制为主,贡献率为45.62%;1976年后...     

不同气候区潜在蒸散发全局敏感性分析

基于Penman-Monteith公式,运用全局敏感性方法分析我国4个气候区12个气象站潜在蒸散发对最高气温、最低气温、相对湿度、风速和日照时数的敏感性。结果表明:(a)不同气候区及不同季节潜在蒸散发对气象因子的敏感性排序存在差异。夏季日照时数对潜在蒸散发影响最大;冬季最高气温、相对湿度和风速比较敏感;最低气温在全年各季节均不敏感。(b)从中温带半湿润地区→高原温带半干旱区→北亚热带湿润地区→南亚热带湿润地区,日照时数对潜在蒸散发的影响逐渐增强,风速对潜在蒸散发的影响逐渐减弱。(c)全局灵敏度与局部灵敏度方法分析结果具有很大差异,局部法分析对潜在蒸散发影响的气象因子敏感性排序与气象因子取值有关。     

湖北省潜在蒸散量的时空变化及其影响因子分析

潜在蒸散量是水平衡的重要分量、水循环的关键驱动机制,一定程度上代表着区域的蒸散发能力,区域潜在蒸散量的变化将对其水生态系统产生复杂的影响.该文利用湖北省17个气象站1982年~2012年的地面气象观测资料,使用Matlab提取逐日的平均气温、最高温、最低温、日照时数、相对湿度、平均风速、降水量等气象指标,根据Penman-Monteith模型计算了湖北省31a间的潜在蒸散量.并利用ArcGIS进行空间插值,分析其空间特征.最后通过主成分分析方法对湖北省潜在蒸散发的影响因子进行分析.研究发现31a间湖北省的潜在蒸散量呈现出波动上升的趋势;从季节变化上看,春季和夏季上升最为明显,冬季上升不明显;从区域差异上看,其中鄂北地区潜在蒸散量明显大于省内其他区域;主成分分析发现年均温是区域蒸散发的主要影响因子,风速、日照时数和降水量对其影响不显著.     

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。     

中国北方中部地区近五十年气温和降水的变化趋势

基于中国北方中部地区150个气象站点的气象数据,对该地区近50年来气温和降水量的倾向率及其空间分布运用线性趋势分析和空间插值等方法进行分析.结果表明:该地区气温在近50年呈现出整体上升趋势,且2月份的升温最为显著;气温变化趋势的分布格局上,东南部升温速率较西北部低;平均最低气温上升趋势明显,对气温升高的贡献率较大;降水量呈下降趋势,下降区域主要集中在35~40°N之间,且主要与7、8月份降水量减少有关.     

青海湖地区降水变化趋势和突变分析

采用Mann-Kendall及滑动T检验法,对青海湖地区五个气象站1960-2007年降水逐月观测资料进行了分析.结果表明：青海湖地区降水量年、夏季微弱上升,秋季微弱下降,春季变动存在地区差异,但年、季降水变动趋势并不明显;降水量最大偏少期为20世纪70年代中期至80年代中期,最大偏多期为80年代中后期,2004年后降水量呈增加趋势;除春季有两次较强降水突变信号外,年和其他季节的突变信号均弱.降水量变化表现出明显的地区差异.     

基于SEBAL模型的冀蒙接壤区ET反演

以位于半干旱地区的冀蒙接壤带为研究对象,利用SEBAL模型和邻近研究区10个气象站点的气象数据,反演得到研究区内各种土地覆被/利用类型的日蒸散规律,并与来自张家口市的蒸散数据作了比较,反演得到的蒸散发精度较高.研究结果表明:1)水体、林地蒸散呈现双峰结构,其他土地覆被/利用类型呈现单峰结构;2)研究区域内日蒸散发量的排序是:林地、水体、草地、居民点、未利用地、耕地、沙地.     

基于CART模型陇西黄土高原潜在NDVI模拟

根据研究区30a的气象观测数据,使用栅格化技术,建成陇西黄土高原分布式气候模型(降水量、气温、蒸散发量);然后以人类活动影响较少的森林、灌木林和十草原作为该处的本底NDVI数据,使用分类与回归树模型建立潜在NDVI与栅格化的气候要素的关系,模拟了陇西黄土高原的潜在NDVI;在此基础上分析了外界压力对潜在NDVI的影响.结果表明:1)陇西黄土高原的多年平均降水量有从东南到西北的递减趋势,气温随海拔高度变化明显,多年平均生长季蒸散发量可达300 mm;2)使用CART模型模拟潜在NDVI精度较高,其总体精度达到了82.6%,可满足潜在NDVI的模拟;3)外界压力下的NDVI与潜在NDVI在空间分布上呈现很大的不一致.     

淮河流域参考蒸散发量变化分析

利用淮河流域26个气象观测站的观测资料,采用Penman-Monteith法计算流域的参考蒸散发量,结合参考蒸散发对气象因子的敏感性分析以及气象因子在1960—2008年的变化,定量评估气象因子变化对蒸散发的贡献程度,进而分析流域近50 a来参考蒸散发量的变化及其原因.结果表明:淮河流域绝大部分地区的年参考蒸散发总量呈下降趋势,淮河以北地区的下降趋势比淮河以南地区更为显著.造成这种变化的主要原因是太阳辐射量的减少和风速的降低,淮河以南地区受相对湿度变化的影响,下降幅度小.     

基于DEM的甘肃降水空间分布

采用甘肃省内52个气象站点51年(1963-2013年)的逐日降水量观测资料和分辨率为100m×100m的甘肃省数字高程模型(DEM)数据为基础,结合GIS技术,偏相关法,应用多元回归法、克里格法、反距离权重法和径向基函数法等4种基于DEM空间的差值方法,对甘肃省46个气象站点51年(1963-2013年)平均降水量进行空间插值计算,用6个气象站点的降水资料对插值结果进行验证以及误差分析等。分析了甘肃省降水的影响因子和分布特征。结果表明:甘肃省的降水量主要受经纬度和海拔的影响;考虑地形等因素的多元回归法的插值结果的精度明显优于其他三种方法;甘肃河东属于半干旱气候,河西地区属干旱气候,而在甘肃河东南部的广大区域降水量较其他地区多,年降水量在500～700mm。     

黄河三角洲日蒸散发遥感估算及其空间格局特征分析

 蒸散发是水循环中的一个重要过程,研究蒸散发对农业灌溉、水资源合理利用和地区生态环境的可持续发展均有重要意义。本文基于Landsat TM数据和SEBAL模型,详细介绍了日蒸散发遥感估算的方法,分析了黄河三角洲蒸散发的数值特征和空间格局特征,并在此基础上研究了土地利用类型与蒸散发的关系。结果表明,2009年6月4日黄河三角洲日蒸散发量在0-9.11mm,平均值为5.31mm。蒸散量的空间分异特征较为显著,受下垫面条件的影响突出,高值区主要分布在东部以林地为主的国家级自然保护区和河口区大范围的盐田和养殖池、中部东营市区周边的平原水库区以及南部广饶县的优质农田区域。水体、林草地、建设用地和未利用地的日蒸散发空间分布频率图均呈单峰分布,耕地受作物类型空间分布差异等因素的影响而呈现为较明显的双峰分布。土地利用类型决定了日蒸散发的水平,不同下垫面蒸散发量的日均值从大到小依次为：水体、滩涂、苇地、林草地、耕地、建设用地和未利用地。     

黄土丘陵沟壑区小流域蒸散发的遥感估算——以静宁县魏沟流域为例

利用TM遥感影像和地表热量平衡模型估算静宁县魏沟流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,分析了该流域蒸散发的分布规律,研究了蒸散发量与土地利用、地表参数和地形参数的关系.结果表明,研究区当日蒸散发量为1.13～8.86 mm,平均4.94mm,分布上呈现由西北向东南递增的趋势;不同下垫面的蒸散发能力有一定差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与INDV和高程等呈线性正相关,而与地表温度呈线性负相关.     

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.     

1961—2014年重庆市降水量的时空变化特征

【目的】深入了解重庆市降水量的时空分布格局。【方法】运用GIS中Kriging空间插值法、气候倾向率、累积距平法、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,研究重庆市34个气象站点1961—2014年的日降水量的时空变化特征。【结果】重庆市年降水量在862.11~1436.55mm之间,气候倾向率为-3.043mm·a-1。季节降水量分布与年均降水量的趋势一致;秋季降水量下降速率最大,下降速率为-1.566 mm·a-1。1961—2014年重庆市年降水量出现准5a的周期变化,20世纪70年代为年降水量最多的年代,1984—1986年出现了年降水量由多到少的突变。年平均降水量和季节平均降水量呈现武陵山东侧较多,盆地地区较少的特征。不同强度降水量时空特征为:年中雨量占全年降水量比重最大,总量约为297.00~437.77mm,下降的速率也最大,为-1.439mm·a-1;年中雨量较大值出现武陵山东侧;年暴雨量较少,总量较高值出现在盆地东北部地区。【结论】1961—2014年重庆市年降水量出现明显下降的趋势,各季节降水量下降趋势存在差异;降水量呈现中部少,南北部多的空间分布格局。
     

长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析

为获取长江流域年降水量的时空变化特征,对长江流域年降水量进行了空间分区和时间演变分析.根据长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年降水量资料,采用经验正交函数和旋转经验正交函数对长江流域年降水量的空间变化特征进行分析,并计算了1960~2005年年降水量的线性演变规律,利用奇异谱分析方法来检测区域降水量发生突变的情况.结果表明,长江流域年降水量主要有3种空间分布型、8个降水变化敏感区域.8个敏感区域中,汉江流域、岷江-嘉陵江源区、乌江流域南部年降水量呈减少趋势,其中岷江-嘉陵江源区减少最为显著,年降水量每10年减少27.1 mm;洞庭湖-鄱阳湖地区、鄱阳湖流域南部、太湖流域、金沙江流域中部、云南地区年降水量呈增加趋势,其中金沙江流域中部年降水量显著增加,年降水量每10年增加17.7 mm.存在降水突变的地区有5个,下游的太湖流域发生最早,时间为1977年,上游云南地区最晚,为1998年.长江流域年降水量有比较明显的空间区域特征,各个区域年降水量的时间演变规律也不一致.     

基于MOD16的河南省地表蒸散量时空变化特征

基于MODIS(Moderate-resolution Imagine Spectroradiometer)蒸散产品MOD16、归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)和河南省17个气象站点数据资料,运用线性趋势、相关分析和克里金插值等方法对河南省2001—2019年蒸散量时空变化特征、不同土地利用类型蒸散量差异及其影响因素进行了分析.结果表明:(1)2001—2019年河南省多年平均蒸散量为364.05 mm,空间上呈西南部伏牛山—桐柏山—大别山等山区较高,南阳盆地和中北部地区较低的分布特征.(2)河南省年内各月间的蒸散量呈"增加—减少—增加—减少"的"双峰型"分布特征,具有明显的季节差异,蒸散量从大到小依次为夏季(162.59 mm)、春季(113.47 mm)、秋季(66.47 mm)、冬季(35.79 mm).(3)河南省蒸散量空间分布受土地利用类型影响显著,蒸散量从大到小依次按林地(445.57 mm)、草地(347.87 mm)、水域(341.91 mm)、耕地(340.34 mm)、城镇用地(320.49 mm)、未利用土地(279.04 mm)的顺序递减.(4)近19年来,河南省蒸散量以5.968 mm/a的倾向率呈上升趋势,明显增加的区域主要分布在西南部伏牛山—桐柏山—大别山等高蒸散量地区.(5)相关分析表明,河南省蒸散量受气温和植被长势情况影响较为明显,受降水的影响较弱.     

基于EOF的内蒙古地区降水时空变化特征分析

基于内蒙古自治区1970—2015年110个气象站的年降水量资料,采用EOF统计分析方法,分别计算出各降水场的特征向量和时间系数,并根据特征向量的方差贡献率对内蒙古年降水量的时空分布特征进行分析.结果表明,内蒙古地区降水场的时空分布具有3种典型模态,累积贡献率为51.03%.模态1决定了全区降水变化趋势整体具有一致性.模态2决定了全区东部偏北地区和中西部偏北地区降水趋势呈反向分布型,降水量由东北向西北部递减.模态3决定了全区西南和东南地区降水多于中部和西北部地区降水.同时,结合时间系数,分析了降水量的年际变化特征,为今后该地区水资源的合理利用提供一定的参考.     

祁连山天涝池流域不同覆被和人类干扰下亚高山草地蒸散发研究

2017年利用Lysimeter蒸散仪对不同覆被和人类干扰下祁连山亚高山草地实际蒸散发进行观测.结果表明,日尺度上蒸发量,水面最大,平均为5.71 mm/d,裸土最小,为2.75 mm/d. 3种不同覆被条件下(自然状态、垂穗披碱草群落和水面)的蒸发差距不大.模拟人类干扰下(重度放牧、中度放牧、轻度放牧和自然状态),中度放牧日蒸散发量最大,平均为5.10 mm/d,其次为自然状态下的,平均为4.41 mm/d,轻度和重度放牧的相互交替, 4种情况下日蒸散发量差距不大.小时尺度上蒸散发量,自然状态较大,中度放牧下变化较大,轻度和重度放牧下较小.自然条件下,小时蒸散发量与空气温度和净辐射呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,与风速无显著性关系.     

长江上游时空相关气候要素的区域趋势诊断

构建融合时空相关性的区域Spearman秩次相关检验方法,诊断长江上游CRU数据集中年降水量、年平均气温和年潜在蒸散发量在各子流域的区域变化趋势。结果表明:各气候要素均表现出明显的正向空间(互)相关性,气温和蒸散发还呈现出正向高阶时间(自)相关性,2种因素都会导致区域趋势显著性被高估。若忽略该影响,则判断上游各子流域均发生了显著气候变化。新方法有效削减了时空相关性的影响,发现近百年来上游气候变化趋势尚不显著,降水仅在金沙江区显著增加,在川江流域略有减少,气温和蒸散发在1960年以后才显著上升。研究结果表明考虑时空相关性对减少趋势误判起着重要作用。     

长江流域实际蒸散发的遥感估算及时空分布研究

蒸散发是地表水热过程的关键环节.准确估计蒸散发对气候变化研究、水资源管理、作物估产以及环境保护等具有重要意义.本文结合中国区域气候和土地利用特征,改进地表能量平衡系统(surface energy balance system,SEBS)模型,估算了长江流域多年蒸散发量.结合基于模型树集成算法获得的全球蒸散发观测产品以及基于流域多年水量平衡的年蒸散发数据,验证估算精度.结果表明:SEBS模型获得的长江流域蒸散发与基于全球通量观测站的蒸散发集成数据产品的平均相对百分比误差约为10.15%,确定系数为0.98,均方根误差为7.11 mm·月~(-1),具有较好的相关性和一致性,且可以达到更高的空间分辨率;SEBS估算的年均蒸散发与区域多年水量平衡结果的误差为6.29%,模型精度较为可靠;长江流域年均蒸散发总量变化不明显,在二级水资源区内蒸散发的变化量有较大的空间变异性,鄱阳湖流域年均蒸散发值最大,金沙江流域最小,汉江流域季节变异最明显;受气候和人类活动影响,高原地区、江汉平原、太湖流域蒸散发有较为明显的下降趋势.