基于Budyko假设的鄱阳湖抚河流域 径流变化归因分析

气候变化和人类活动是河川径流变化的主要影响因素,以抚河流域为研究区,采用Mann-Kendal检验和双累积曲线分析研究区1961—2010年气象水文要素的变化特征,基于Budyko假设,评价气候变化和人类活动对抚河流域径流变化的贡献率.结果表明:①1961—2010年抚河流域径流量整体呈下降趋势,年均径流深为763.4 mm,降水量年际波动较大,整体变化趋势不明显,潜在蒸散量呈显著的下降趋势,下降速率达-5.472 mm/a;②抚河流域径流变化可划分基准期(1991—2002年)和人类强干扰期(2003—2010年)为两个阶段,径流变化弹性系数的绝对值由大到小依次是ε_P(降水)ε_(ET_0)(潜在蒸散)ε_w(下垫面指数),从1961—2010年这50年中,流域径流对气候的敏感性减弱,对下垫面的敏感性增强;③从参考期到人类强干扰期,抚河流域土地利用方式的转变以及水库、大坝等水利工程设施的修建所导致的下垫面变化是径流减少的主要原因,而气候要素降水量的贡献次之,潜在蒸散量的贡献最小.     

RCP4.5情景下贵州省潜在蒸散量及地表湿润度变化预估

基于贵州省19个气象站点逐日和逐月观测数据以及2016—2100年气候预估数据,利用修正的Thornthwaite法,分析RCP4.5情景下2016—2100年贵州省潜在蒸散量变化趋势,进而研究地表湿润度变化趋势.结果表明:RCP4.5情景下未来85 a间,全年和四季的潜在蒸散量均呈现增加趋势,增长幅度为:夏季﹥春季﹥秋季﹥冬季.除春季外,全年、夏季、秋季和冬季的地表湿润度指数均呈下降趋势.全年和四季的地表湿润度变化分别存在1个和2个时间尺度周期振荡,55 a是全年、夏季、秋季和冬季地表湿润度变化的第1主周期,56 a是春季地表湿润度变化的第1主周期.     

基于云模型的中国参考作物蒸散量时空分异特征

为了深入分析中国参考作物蒸散量(ET_0)的时空分异特征,利用中国843个气象测站1951-2014年的观测资料,采用FAO—Penman-Monteith(98)公式计算ET_0.依靠处理定性概念与定量描述不确定转换的云模型,研究了ET_0时空分布的均匀性和稳定性,并对ET_0在月、季、年及空间上的变化特性进行了分析.结果表明ET_0年际变化呈现逐年波动式的下降趋势,整个区域的ET_0以-1.72 mm/10 a的倾向率逐年下降;ET_0年际变化表现为单峰型,11月到次年3月分布较均匀、稳定,4—8月较为离散、不稳定;ET_0四季分布差异明显,夏季最大,春季次之,秋、冬季最小;秋、冬季ET_0分布较春、夏季更均匀、稳定;时间尺度越大,均匀性和稳定性越低.中国ET_0在空间上总体呈现由东北地区向西北地区递增的趋势,西南南部和华南地区相对较高.与时间分布相比,空间分布上较不均匀、不稳定,说明时间变化较为连续,空间变化较为离散.     

1980—2022年白龙江流域气候变化特征研究

基于1980—2022年白龙江流域的气温、降水,运用线性分析、小波分析、M-K突变检验分析,研究该流域的气候时空变化特征,研究表明：（1）1980—2022年白龙江流域的气温与降水的整体均为上升趋势,气候呈暖湿化,且上游气候呈暖湿化比中下游明显。（2）气温周期变化存在2个较为明显的峰值,分别为23 a、27 a,27 a为第一主周期;降水周期变化存在4个较为明显的峰值,分别为4 a、10 a、15 a、26 a,26 a为第一主周期。（3）1980—1996年气温变化趋势呈上升-下降-上升的波动变化趋势,1997—2022年呈显著上升趋势;1980—1993年降水变化趋势呈波动状,1994—2017年呈减少趋势。     

鄱阳湖流域年降水量周期、趋势及响应特征分析

采用Morlet小波分析法和Mann-Kendall非参数统计法,分析1953—2010年鄱阳湖流域16个气象站年降水量序列的周期、趋势及突变特征,对比分析年降水量与年径流量的周期、趋势及突变特征,揭示年降水量与年径流量的响应关系。研究表明鄱阳湖流域年降水量序列存在3个主周期,分别为22a、7a、4a;1953—2010年鄱阳湖流域年降水量整体呈不显著的增长趋势,并在1992年发生显著性突变,置信度达95%;鄱阳湖流域年径流量的周期变化和趋势突变与年降水量在尺度范围、时间点位、空间分布以及显著程度均比较一致,显示鄱阳湖流域年降水量与年径流量之间在周期、趋势和突变方面存在显著的响应关系。     

辽宁半干旱及半湿润地区参考作物腾发量时空演变规律

为了研究气候变化条件下辽宁省参考作物腾发量(ET_0)的变化特征,以辽宁省56个站点1954—2016年的气象数据为基础,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式对该地区的ET_0进行推算;并利用干旱指数综合分带法,将辽宁省分为半干旱地区和半湿润地区;并在半干旱和半湿润地区分别选择4个气象站,对其ET_0的时空变化特征进行分析。结果表明:全省多年平均ET_0大致呈下降趋势;但该趋势不明显,倾向率仅为-0.000 1 mm·10 a;全省1954~2016年日均ET_0的多年平均值为2.382 mm,日均ET_0在(2.380±0.300)mm的范围内波动。8个站点中喀左站、朝阳站、康平站、桓仁站、沈阳站和鞍山站ET_0呈极显著下降趋势,阜新站和大连站呈显著上升趋势。对ET_0的年际变化影响较显著的气象因素是相对湿度、日照时数。     

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。     

近30年石羊河流域潜在蒸散量变化特征及时空格局变化研究

根据石羊河流域10个气象站点1980—2010年近30年的逐日气象资料,应用彭曼-孟蒂斯公式计算潜在蒸散量,并在此基础上使用ArcGIS克里格插值分析生成石羊河流域潜在蒸散量的空间分布图.结果表明,石羊河流域近30年平均潜在蒸散量空间分布格局受气候、地形等各种因素的影响,自西南至东北方向逐渐递增,具有明显的差异.从时序变化上来看,1980—2010年,石羊河流域潜在蒸散量总体上趋势较为平稳,四季变化为夏季春季秋季冬季.     

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.     

变化环境下岩溶区流域径流变化特征研究

基于岩溶区流域—平塘站1963年至2014年的年径流深资料,采用线性趋势、滑动秩和检验和Morlet小波分析等方法研究了变化环境下平塘站径流深的趋势、突变和周期特征,并运用R/S分析法预测径流深未来的变化趋势。结果表明:近52a来平塘站年径流深和雨季径流深均呈现减少趋势,分别在1998年和2008年发生了突变,均存在第一、第二和第三主周期,分别为20a、6a和3a,在未来都有持续减少趋势;枯季径流深呈现微弱增加趋势,在1987年和1991年发生了突变,第一、第二和第三主周期分别为24a、9a和5a,在未来有持续增加趋势。     

近48a长江源区降水时空变化特征

基于1966—2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明:①长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;②近48年长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;③长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;④长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;⑤长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。     

祁连山南坡潜在蒸散量变化特征及其影响因子分析

利用PM公式,结合托勒、野牛沟、祁连和门源站的气象要素数据,完成了对祁连山南坡地区潜在蒸散量的估算,并对其年际和年内的变化特征及其影响因素进行了分析.结果显示,1960-2012年祁连山南坡地区潜在蒸散量多年平均值为790.47mm/a~(-1),变化范围为725.03mm/a~(-1)-834.98mm/a~(-1),呈现波动增加的趋势,增加速率为0.46mm/a.托勒、野牛沟和祁连三个站点的潜在蒸散量呈现增加的趋势,门源站则呈现降低的趋势.祁连山南坡年内潜在蒸散量呈现明显的单峰模式,夏季蒸散量最大,占全年总量的42.04%,随之是春季、秋季和冬季,冬季的潜在蒸散量最少为66.09mm.1960-2012年祁连山南坡地区潜在蒸散量的最大影响因子为日最高温和风速,基本呈现极显著正相关性;湿度的影响性也较大,为极显著负相关影响因子.年内春夏秋冬各季节潜在蒸散量最大的影响因子分别是最高温、湿度、湿度和风速.     

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.     

基于质心分析的淮河流域降水时空分布特征

为定量表征淮河流域降水量非均匀性特征,建立年降水质心时间指标,以概化年内降水过程时间分布,从时域、空域、频域3个维度解析流域近55 a降水质心时间的总体格局与演变规律。结果表明:各典型站点近55a降水质心时间序列中全部存在28a的第一主周期;年降水质心时间序列突变年份多发生于1975—1989年,突变主要集中于淮河上中游地区;年降水质心时间序列多呈现不显著的增加趋势,说明流域大部分地区年降水集中期有微弱的后移倾向;年降水质心时间随纬度增加而呈现明显的后推趋势,流域南北地区年降水质心时间可相差20 d左右,经度变化对年降水质心时间没有明显影响;淮河流域暴雨与大雨质心时间普遍迟于其他等级年降水质心时间,流域年降水质心时间对暴雨、大雨较为敏感。     

高原山区小流域植被覆盖度演变时空格局

探究高原山区小流域植被覆盖度变化特征,为小流域生态保护和资源利用提供科学参考。选取1989—2017年贵州省黑滩河流域Landsat系列遥感影像,采用像元二分模型等方法反演流域植被覆盖度,探究植被覆盖度时空变化以及不同地貌植被变化特征。结果表明:1)1989—2017年黑滩河流域植被覆盖度由61.45%上升到67.49%,2011年后植被覆盖度上升最为明显;2)1989—2017年黑滩河流域植被覆盖度总体南高北低,其中1989—1996年、1989—2017年南部植被覆盖度上升相对较多;3)1989—2017年黑滩河流域中海拔丘陵区植被覆盖度较高,小起伏低山区植被覆盖度较低,小起伏中山区植被覆盖上升最明显。     

气象要素对石河子地区参考作物蒸发蒸腾量的影响

为了揭示石河子地区气象要素与参考作物蒸发蒸腾量(ET_0)的关系,本文基于国家气象站石河子气象站1959-2013年的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算ET_0,结合描述性统计分析、相关分析、偏相关分析和主成分因子分析研究了ET_0与气象要素间的关系。结果表明:近55年来,西北干旱区石河子地区的ET_0、年平均日照时数、降水量年际间波动剧烈,其他气象要素的年际间变化比较稳定;ET_0与年平均风速相关性较强,与年平均相对湿度、降水量呈负相关;综合指标对ET_0的作用表现为:气温因子、风速日照因子是其影响的最主要因素,降水湿度因子的影响微弱。本文研究结论可为西北干旱区水资源利用与规划提供参考依据。     

秦淮河流域汛期气候变化及其对径流的潜在影响

采用小波分析法和Mann-Kendall非参数检验方法,分析了1961~2013年秦淮河流域汛期气温和降水序列的趋势和周期变化特征以及2000~2013年流域汛期气温、降水及径流的变化趋势。结果表明,近50多年来秦淮河流域汛期气温和降水都呈上升趋势;但只有气温的M-K检测结果通过了显著性检验,表明汛期气温变化显著,而降水变化不显著。汛期气温存在5、9和15 a的变化周期,汛期降水存在10、14、24 a的变化周期。2000~2013年流域汛期气温、降水和径流呈上升趋势;但其M-K检验结果均未通过显著性检验,表明近10 a来汛期气候变化不显著,且汛期径流变化也不明显。     

乌江水系典型小流域年径流序列变化规律及周期特征分析

小流域河川径流序列的变化规律及周期特征分析,对小流域水利工程建设、水资源开发利用等具有重要的现实意义。基于乌江吊水岩冲沟1961—2014年天然径流序列,通过基尼系数、累积距平法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法等方法分析研究了年径流序列的年内分配、趋势特征、突变特征及周期特征。结果表明:吊水岩冲沟年径流年内分配大部分相对合理,部分径流年内分配差距较大;吊水岩冲沟年径流量呈不显著减少变化;年径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1992—1998年;年径流量存在明显周期特性,第一主周期为23 a,次周期为17、6 a。研究成果可为小流域水资源开发利用提供依据。     

洞庭湖流域降雨序列突变性和多尺度特征分析

为了得到洞庭湖流域降雨变化特征,综合运用MannKendall统计检验法及Morlet小波函数,对洞庭湖流域1960—2008年降雨时间序列进行了分析.研究结果表明,1960—2008年间,年降雨序列呈微弱增加的趋势,进入21世纪后降雨量呈显著减少的趋势;1960—2005年年降雨量变化的特征时间尺度为3、7、24年,汛期降雨量变化的特征时间尺度为3、7、16年;根据主周期降雨量变化可以预测,2006—2008年年降雨量和汛期降雨量均将处于偏少水平,其结论与实际数据相吻合,验证了Morlet小波分析法对于降雨量趋势预测的有效性.     

青海湖流域毗邻区气候变化对青海湖降水增加的影响研究

选取青海湖流域毗邻区7个气象站点,对1961—2010年的降水气候要素的变化趋势进行了分析,采用Mexhat小波方法对其进行了周期分析.为查明青海湖流域降水增加的水分来源方向,选取峰值阶段做青海湖流域内和青海湖流域毗邻区的降水变化进行相关分析.结果表明:研究区1961~2010年间年平均降水量均呈波动上升的趋势,其中毗邻区东南部的贵德和东北部的门源、北部的祁连降水量增幅较小,分别为0.5mm/10a、1.4mm/10a、6.8mm/10a,而西部的都兰和德令哈降水量增幅最大,降水量变化存在27a的主周期.青海湖流域降水增加与毗邻区降水变化的相关程度很高,相关性达到0.912,尤其南部兴海方位的降水变化对青海湖流域降水增加的关系最为密切,相关性达到了0.856.初步认为,青海湖流域降水量增加来自西南季风水汽源有关.