1960-2013年黄淮海平原极端降水时空变化特征

基于黄淮海平原1960-2013年51个气象站逐日降水数据,计算了4个极端降水指数,利用线性回归、小波分析和Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了黄淮海平原极端降水的时空变化特征以及其与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的关系.研究结果表明,近54年黄淮海平原极端降水指数呈波动降低趋势,20世纪60年代表现出明显的减少趋势,90年代中后期开始呈上升趋势.除极强降水量(R99p)以外,其他3个指数在近54年的时间尺度上都存在2~3a的显著周期.在空间格局上,极端降水表现为明显减少趋势的站点主要位于河北省和山东省西北部地区,而河南省、安徽省和江苏省北部地区的站点具有增加的趋势.在20世纪80年代到90年代初,ENSO指数与极端降水指数呈显著负相关关系.研究结果可以为解决黄淮海平原水资源短缺等问题提供一定的理论依据.     

近50年来江西省极端天气的变化趋势分析

基于江西省14个气象站点1960-2010年逐日平均气温、日最高气温、日最低气温和降水量观测数据,选取13个极端天气指数,通过线性回归、Mann-Kendall检验法和累积距平等方法,对江西省极端天气事件的时空变化趋势进行分析。研究发现1960-2010年江西省整体呈变暖的趋势,年均气温升高0.176℃/10a;极端高温事件呈增多的趋势、极端低温事件呈减少的趋势,并且在1986-2010年这个子阶段内这个趋势更为显著。从降水来看,1960-2010年间各极端降水指数值均呈升高趋势;同时在年降水总量增加的站点,极端降水指数与降水量是成比例增加的,而对于年总降水量减少的站点,并没有类似的对极端降水事件的明显响应。研究对于掌握气候变化背景下江西省极端天气变化情况具有重要意义。     

乌江中下游流域极端降水频数和强度浅析

利用1987—2017年乌江中下游流域思南、德江、沿河三站国家站逐日降水数据,采用95位百分位法定义极端降水事件发生阈值,运用统计学方法分析乌江中下游流域极端降水事件频数和强度的特征,基于MK非参数检验方法对极端降水事件频数和强度长期变化趋势进行检验。研究近31年乌江中下游流域三站极端降水频数和强度的特征与关系,结果表明,乌江中下游流域思南、德江、沿河近31年来发生极端降水事件阈值分别为31.5 mm、31.2 mm、33.5 mm,平均极端降水频数分别为7.6 d、8.1 d、7.5 d,平均极端降水强度分别为52.3 mm/d、53.4 mm/d、55.3 mm/d,近31年来三站发生极端降水事件的频数和强度总体有上升的趋势,日降水量大于100 mm的极端降水事件主要集中出现在6月和7月,典型极端降水事件年发生概率为45%。     

中国东部雨季日降水的自组织临界特征

基于1960—2017年4-9月中国东部地区气象站雨季日降水数据,利用百分位阈值法确定每个站点不同强度的降水事件,定义同一站点相邻同强度降水事件之间的时间间隔为静默时间,研究各站点降水事件静默时间的概率密度函数分布特征.结果显示:各站点的日、候、旬尺度下静默时间概率密度函数均呈幂律分布,其分布具有无标度特征,表明日降水系统为现实世界中的自组织临界系统.当阈值的百分位不超过0.7时,降水静默时间的概率密度函数分布基本一致,与阈值无关;当阈值的百分位超过0.7时,越极端降水事件的静默时间概率密度函数与幂律函数越吻合.     

基于DFA方法的珠江流域极端降水阈值研究

 流域极端降水事件发生频率低、样本少,其阈值定义存在定义方式不统一、方法多样等不确定性和无规则性问题。论文以珠江流域为研究区域,系统总结了绝对临界值法、百分位值法、极值分布拟合法在确定流域极端降水阈值存在的不确定性问题,并尝试运用DFA方法,研究探讨了该方法在确定流域极端降水阈值的物理机制及其适用条件。研究表明, DFA方法以系统动力学为基础,通过分析极端降水事件对降水时间序列长程相关性的影响,由此寻求流域极端降水阈值,能较好反映流域降水序列的统计效应和物理背景,比较适合流域极端降水阈值分析。     

降水极值的非平稳性特征及其重现期研究--以福建省为例?

变化环境下降水序列具有普遍的非平稳性.为深入探究降水极值的非平稳特征及其对极端降水重现期的影响,本文以福建省22个站点为例,针对表征降水序列非平稳特征的2个重要变量均值和方差,利用经验模态分解法(EMD)、Mann-Kendall趋势检验法分析了1960—2012年前汛期、后汛期降水极值序列非平稳特征;运用贡献分析法分析降水极值序列均值和方差变化对非平稳的降水极值确定性趋势的增量贡献;构建非平稳模型,基于均值、方差趋势探讨极端降水的重现期变化特征.结果表明:1)福建省前、后汛期降水极值序列非平稳性较强,前汛期闽西、闽北、闽中方差增加显著,部分站点方差变化对降水极值确定性趋势的增量贡献较大;后汛期全省降水极值均值普遍呈现增加趋势,对降水极值的确定性趋势起主导作用.2)福建省前汛期极端降水趋势增大的站点位于闽北地区,因为降水序列方差的线性增加趋势导致极端降水量显著增加;后汛期极端降水趋势增大的站点位于闽西和闽南2个区域,其中多数站点因为均值的增加趋势导致极端降水量增加,但是增加幅度平缓.3)降水序列方差的改变更加显著地影响了极端降水重现风险,变化环境下极端降水趋势和风险研究需充分考虑降水序列的非平稳性.     

1987~2016年武汉市极端降水事件特征分析

基于1987~2016年武汉市及附近共5个格点的日降水量资料,选取5个极端降水指数Rx1day(单日最大降水量)、Rx5day(5日最大降水量)、R95p(极端降水量)、R20(大雨日数)、SDII(降水强度),采用百分位阈值法、气候倾向率法、滑动平均法和Mann-Kendall突变检验等方法,对武汉极端降水事件的时空变化进行了分析.结果表明:1987~2016年武汉市极端降水事件的阈值整体上呈中部小、周边大的空间分布特征.极端降水事件发生频次的高值中心位于南部,低值区为北部.频次年际波动大,呈微弱减少趋势,年代际频次则呈明显的逐年代递减的规律.极端降水指数的空间分布中,Rx1day和R95p的空间变化差异较大,而Rx5day, R20和SDII的空间变化差异较小.Rx1day与R95p变化趋势均为北部下降、南部上升;Rx5day则为南部下降、北部上升;所有地区的R20均呈下降趋势;只有位于西南部的SDII呈上升趋势,其他地区均下降.1987~2016年,极端降水指数年际波动剧烈,Rx1day,Rx5day和R95p波动幅度相似,且均呈微弱的上升趋势,R20和SDII波动幅度类似,均呈微弱的下降趋势,总体表明这30 a年间极端降水量随时间变化而增加,但是降水强度在减弱.     

石羊河流域50年气候变化特点及其突变检验

以石羊河流域5个气象观测站点,1960-2009年50年逐日降水、温度及蒸发观测资料为基础,分析了石羊河流域过去50年的气候变化特点、空间分布及其突变检验。研究结果认为,石羊河流域气象要素多年平均值的空间分布呈明显的南北向分布;石羊河流域在过去50年,气温呈显著的增加趋势,增幅为0.27-0.58℃/10a,高于全国平均水平,而且各站点变化规律一致,均在1998年发生了气温突变;流域内的降水量变幅波动较大,但总体呈增加趋势,但增加趋势未通过显著性检验,波动的因素可能是由年际振荡造成的;流域内蒸发量的变化幅度介于-20-200mm/10a之间,各站点变化规律不完全一致,其中武威、民勤及永昌3个站点蒸发量显著减小,并分别在1984、1993以及1998年左右发生了突变。     

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.     

济南市极端降水特性与雨岛效应分析

利用济南市1985、2000和2015年3期Landsat遥感影像资料,监督分类获得每期土地利用类型,分析3个时期全市及中心城区建设用地面积变化情况．基于济南市24个降水站点1972—2016年的逐日降水数据,选取PRCPTOT、R30 mm、R50 mm、SDII、Rx5day和R95p 6个极端降水指标,运用Mann-Kendall趋势检验和Sen′s坡度估计,分析济南市汛期和年际尺度极端降水时空演变特征． 结果表明:1985—2015年济南市建设用地增长迅速,全市范围扩增超5.5倍,中心城区范围扩增近2.0倍; 随着城市化进程发展,济南市中心城区及商河站降水量逐时段增加,但中心城区降水量增速随着城市化发展放缓;年际尺度与汛期尺度的极端降水指标演变特征存在一致性,分别有4、5个站点降水序列具有显著变化趋势;中心城区与商河站极端降水指标均呈上升趋势,与城市化密切相关,其中,汛期中心城区的Rx5day和R95p均以1 mm·a?1的速率不显著上升．以上事实表明,济南市可能存在一定的雨岛效应．      

近51年海河流域气候变化特征分析

在全球变暖的背景下,海河流域作为我国重要工农业生产地,气候正在发生重大变化.利用1960年-2010年海河流域30个气象站点的气温和降水资料,将每个站点的气温和降水量展布到全流域,采用线性倾向估计、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验和小波分析等方法分析海河流域气候的变化特征.结果表明：海河流域气温呈明显上升趋势,其中西部和东部明显高于南部和北部,年平均气温在1988年发生突变,气温变化存在7a和10～15a2个周期;整个流域的降水量呈下降趋势,其中北部的内蒙古地区和河南的北部地区降水减少趋势最为明显,降水量在1997年发生突变,降水变化存在5～7 a和10～15 a 2个周期.     

松花江流域哈尔滨段景观生态风险评价

以松花江流域哈尔滨段为研究区域,通过景观易损度指数及景观类型面积比重结合层次分析权重赋值法构建景观生态风险指数,对区域进行景观生态风险的时空变化特征及空间自相关关系进行研究.结果表明:①20年间,松花江流域哈尔滨段景观生态风险整体上呈现先增加后减小的变化,高风险区和较高风险区面积先增加后减少,低风险区、较低风险区和中等风险区面积先减少后增加;②三期景观生态风险全局自相关莫兰指数分别为0.512 5、 0.555 2和0.605 5,表现为较强的正相关,土地生态风险呈聚类模式的空间分布;③20年间,区域景观生态风险高-高聚集、低-低聚集分布区域并未发生较大变化,但逐渐表现为较分散的分布;④三期景观生态风险空间相关性主要受结构性因素影响,且影响程度逐渐加深.     

松花江河漫滩沉积物柱样中PAHs分布的年代特征

利用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs定年技术结合松花江河漫滩沉积物柱样中多环芳烃(PAHs)的检测结果分析PAHs在近90年间的年代特征. 结果表明, 松花江河漫滩沉积物中PAHs质量比在1960年以后急剧增加, 20世纪90年代初期达到峰值后呈下降趋势, 与我国滇池和其他部分城市湖泊沉积记录基本一致, 但与发达国家同类研究结果明显不同. 与国内其他河流沉积物相比, 松花江PAHs污染处于中等水平.呈现以萘、 菲等低环化合物为主的污染特征. 根据PAHs环数的相对丰度、 w(蒽)/w(蒽+菲)、 w(荧蒽)/w(荧蒽+芘), 沉积物PAHs主要来源于石油类污染. PAHs质量比的阶段性变化与流域内近90年的人口、 GDP均显著相关, 即松花江PAHs污染与人类活动显著相关.     

2000年-2015年长江流域植被GPP时空变化特征及其驱动因子

长江流域生态系统环境脆弱敏感,该区域植被变化受到气候变化以及人类活动等多种因素的影响.基于MODIS GPP数据,运用一元线性回归趋势分析方法对2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化趋势进行了研究,并结合气象数据、土地利用变化数据等探讨了其驱动因素.结果表明:1)长江流域GPP整体呈现西低东高的空间分布格局....     

1951—2014年淮河流域典型等值线变化特征

利用1951—2014年淮河流域29个站点月平均气温和月降水量数据,运用线性倾向估计、累积距平、Mann-Kendall检验及空间分析等方法,分析了1月均温和年降水量的时空变化特征.结果表明:过去64 a,1月均温呈显著升高趋势,升高速率为0.3℃/10a,1986年以后升温趋势显著,并于1973年发生升温突变;年代际方面,20世纪50年代均温最低,20世纪90年代均温最高.年降水量呈不显著减少趋势,减少速率为5.9 mm/10a;年代际降水量波动幅度不大,其中21世纪00年代平均降水量最高,21世纪10年代平均降水量最少.相较于淮河流域年均温变化,1月均温发生暖化突变时间早于年均温,说明1月均温在响应全球变暖方面更加敏感.过去64 a,1月0℃等温线和800 mm等降水量线与秦岭—淮河一线不重合,其主要原因是全球变暖导致的自然带显著北移.     

修河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系研究

以修河流域12个县(市、区)作为研究区域,该文分析了2000、2010、2019年修河流域各地经济社会发展情况与生态环境保护状况,以县域为研究单元建立评价指标体系.在生态保护方面综合考虑农业生态、城镇生态、自然生态3个子系统选取了13个指标因子,在高质量发展方面从五大发展理念出发选取了22个指标因子,对修河流域生态保护和经济高质量发展进行耦合协调度测算.研究结果表明:1)2000—2019年修河流域生态保护指数内部差距正在逐渐缩小,整体呈现下降趋势,形成 “上游地区>中游地区>下游地区”的格局; 2)2000—2019年修河流域高质量发展指数呈现先下降后上升的趋势,其内部差距正在逐渐缩小; 上游和中游的高质量发展指数均呈现上升趋势,下游的高质量发展指数呈现下降趋势; 3)2000—2019年修河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系整体处于磨合阶段,状态较好,呈现增长态势; 4)修河流域耦合协调度的发展趋势与高质量发展指数变化趋势保持一致.从空间格局上看,受自然、区位、人类活动等因素的影响,修河流域生态本底较好,中游和上游地区生态保护明显优于下游地区生态保护,下游地区的高质量发展水平优于中游和上游地区的高质量发展水平.     

海河流域50年来参考腾发量的时空变化规律及其影响原因

根据海河流域34个站点1957—2007年逐日实测气象资料,结合旋转正交函数(REOF)、参数t检验法和Mann-Kendall检验方法对海河流域参考腾发量(RET)及其相关的4个气象变量(平均气温、风速、相对湿度和日照时数)的时空演变特征进行了分析,在此基础上,分析了RET对气象变量的敏感性,定量评估了气象变量对RET变化的贡献程度,探讨了影响RET变化的可能原因.结果表明,过去50年,海河流域59%的站点RET呈现显著下降趋势,主要分布在东部平原区,呈现显著上升趋势的站点主要分布在西部山地区.依据REOF分析结果,海河流域可以划分为3个区域:西部区、北部区和东部区;北部区和东部区的RET都呈现出显著的减少趋势,而西部区则呈现出显著的增加趋势;相对湿度是对RET最敏感的气象变量,风速和日照时数次之,平均气温对RET的敏感性最小;海河流域西部区RET的增加主要是由该区域显著减少的相对湿度所引起的,而北部区和东部区显著下降的风速和日照时数是导致这两个区域RET减少的主要原因.     

长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应

【目的】利用LPJ模型(Lund-Potsdam-Jena model)估算长江流域森林净初级生产力(net primary productivity, NPP),研究长江流域森林NPP时空动态变化及其与气候因素的关系,为长江流域及其他地区的植被监测与生态建设提供依据。【方法】基于LPJ模型模拟的NPP数据及气象资料,对长江流域1982—2013年森林NPP的空间分布和时空动态变化趋势进行分析,采用线性回归分析法分别以时间为自变量和NPP为因变量进行趋势检验,利用相关性分析法分析长江流域森林NPP与气象因子之间的关系。【结果】①长江流域1982—2013年森林年均NPP值为530.41 g/(m²·a),最高值出现在2002年,森林NPP值为578.55 g/(m²·a);最低值出现在1989年,森林NPP值为491.24 g/(m²·a)。②长江流域森林NPP的空间分布由东南沿海向西北逐渐减小,长江中下游森林NPP高于长江上游,森林NPP空间分布格局与水热条件分布格局相一致,长江流域东南部水热条件良好,能够满足植被生长和发展的需要,植被生产力比较高;西北部由于水热条件比较差,不利于植被生长,生产力低下。③长江流域大部分地区森林NPP与气温和降水为正相关关系,森林NPP与气温呈显著正相关,气温与森林NPP之间的相关性强于降水与森林NPP之间的相关性。【结论】长江流域森林NPP呈自东南向西北减少的趋势,且随时间呈波动上升趋势;气候对森林NPP具有显著影响,气温是影响森林NPP的主导因素。     

渭河流域近50年来气候变化趋势及突变分析

基于渭河流域1958—2008年的主要气象数据,采用Mann-Kendall和R/S方法,对渭河流域降水和气温2个要素的时间序列进行趋势分析,在此基础上采用Mann-Kendall法对其突变点进行检验.结果显示:1)渭河流域年均气温在时间上呈现出明显上升的趋势,其中春季、秋季、冬季的上升趋势非常显著;在空间上则表现为中游地区气温最高;从整个流域Hurst指数分析看,未来渭河流域年平均气温仍将持续升高,但变异程度不显著.2)渭河流域的年降水量在时间上呈现出一定的减少趋势,其中春季和秋季降水显著减少,冬季降水量增加;在空间上表现为从上游到下游逐渐增加;从Hurst指数看,渭河流域的降雨序列处于弱变异状态,未来的降水变异不显著.3)对渭河流域近50a的气温和降水进行突变分析,大部分站点气温突变出现在20世纪90年代,之后显著变暖,与突变前相比较有明显差异;降水量突变点较多,每个年代都有不同程度上的突变,20世纪60年代和90年代尤为显著.     

径流对气候变化和人类活动的响应——以渭河流域为例

定量区分气候变化和人类活动对径流的影响,对区域水资源管理具有重要的现实意义.本文基于实测径流数 据和前人重构的自然径流数据,借助趋势分析、突变检验、多元线性回归等方法,定量分析渭河流域气候变化和人类活动 对径流的影响,并通过与水文敏感性系数方法的分析结果相比较,进一步验证结果.结果表明:1965-2012年华县站、张 家山站和状头站的实测径流分别以7.99×108、2.86×108 和0.787×108 m3·(10a)-1的趋势减小(α<0.05).气象要素 中,渭河干流的风速和相对湿度呈显著减小的趋势,气温呈显著增加的趋势(α<0.05);泾河流域的相对湿度呈显著减小 的趋势,潜在蒸散发和气温呈显著增加的趋势(α<0.05);北洛河流域各气象要素的变化趋势同泾河流域相似.突变检验 表明华县站、张家山站和状头站的年实测径流分别在1993、1996 和1994 年前后发生了突变,其径流分别下降了 38.81%、47.67%和42.22%.多元回归分析表明气候变化对华县站、张家山站和状头站径流变化的贡献率分别为 49.30%、38.05%和69.86%.水文敏感性分析方法的结果同多元回归方法相似,气候变化对3个水文站径流变化的贡献 率分别为48.61%、39.21%和64.86%.