1951—2014年淮河流域降水量时空变化特征

以1951—2014年淮河流域29个站点月降水量数据为研究对象,运用线性趋势、累积距平、小波分析及空间分析等方法,分析了降水量时间和空间变化特征.结果表明:(1)1951—2014年,年、春、夏和秋季降水量呈不显著减少趋势,冬季降水量则具有不显著增加趋势.(2)春、秋和冬季易发生旱涝灾害,夏季降水量变化控制年降水量变化.(3)年降水量具有准2a和6a振荡周期.(4)东南部年和四季降水量多于西北部,这与我国年和四季降水量分布模式一致.(5)空间上,年和四季降水量变率中,年和夏季最大,降水量减少区域呈半环状包围降水量增加区域;整个流域冬季降水量几乎没有变化.     

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.     

淮河流域水资源生态足迹变化特征

以淮河流域为例,采用生态足迹评价方法,分析了2005～2016年间水资源生态足迹的基本特征和变化过程.结果显示:人均水资源生态足迹经历了先升后降的变化过程,不同账户的水资源生态足迹差异较大,农业用水的水资源生态足迹最大,生态环境用水的生态足迹最低,工业用水的生态足迹为减少趋势;万元GDP水资源利用的生态足迹不断减少,表明水资源利用效率为不断提高趋势;水资源压力总体呈上升趋势,水资源生态赤字最大年份为2013年,之后逐渐降低,但仍然处于不安全状态.研究结果可为淮河流域未来水资源用水结构的优化和可持续发展提供思路参考.     

1960―2020年淮河流域高温热浪时空变化特征

利用1960―2020年淮河流域40个气象站逐日最高气温资料,采用线性回归和Morlet小波分析等方法,统计分析了淮河流域高温热浪频次、持续时间和有效积温的时空变化特征.结果表明：近61年淮河流域共发生了3 444次高温热浪事件,其中轻度热浪64.26%,中度热浪22.68%,重度热浪13.06%.淮河流域高温热浪年均发生56.46次,年平均持续时间为6.79 d,年平均有效积温为11.04℃.近61年来淮河流域各等级高温热浪具有显著的阶段性特征,20世纪60年代高温热浪最多最强、80年代中期以前呈减少（弱）趋势,此后呈增多（强）趋势. 61年来淮河流域高温热浪主周期变化为20 a,次周期为27 a和9 a.高温热浪频次、持续时间和强度的空间分布特征相近,呈西多（强）东少（弱）趋势,流域西南部形成高值中心,东北部为低值中心.从变化趋势来看,流域西部热浪频次、持续时间和强度呈减少（弱）趋势、东部呈增多（强）趋势.     

近60年淮河流域极端降水和极端温度时空变化特征

基于1962—2019年间淮河流域149个站的气象数据,选择10个典型极端降水指标,12个极端温度指标,运用M-K趋势检验、相关性检验等方法,研究淮河流域降水和温度时空变化特征。结果表明：1)极端降水空间分布由东南向西北逐渐减小;时间序列上,多数极端降水指标呈微弱下降趋势,仅RX1day、CWD、R95P和R99P呈微弱上升趋势。2)极端温度空间分布上,多数极值指标自北向南逐渐升高,仅TXx自西向东逐渐降低;极端暖指标中SU25自西向东逐渐降低,TR20自北向南逐渐升高,其余指标分布规律不明显;极端冷指标中仅FD0、ID0自南向北逐渐升高;时间序列上,极值指标和极端暖指标呈上升趋势,极端冷指标呈下降趋势;极端冷指标下降的幅度高于极端暖指标增加的幅度,二者演变趋势对气候整体变暖的影响表现为同向一致性。3)极端降水指标与大部分极值指标、极端暖指标呈正相关;与大部分极端冷指标呈负相关。     

1951-2014年河南省不同季节日照时数时空变化特征及突变分析

利用河南省1951-2014年间分布相对均匀的20个气象站的逐月日照时数资料,运用线性趋势分析、IDW插值法、气候倾向率及Mann-Kendall检测法,对河南省春、夏、秋、冬四季和年日照时数的空间分布、变化趋势和突变特征等进行了分析.研究结果表明:(1)受四季日照时数的综合影响,河南省各地年日照时数为1 727~2 260h,空间分布呈现北部多,南部少,平原多,山地少的特点.(2)1951-2014年,河南省四季和年日照时数均呈现减少的趋势,尤其是进入21世纪后,这种趋势更加明显.其中,春季日照时数以-5.054h·(10a)~(-1)的倾向率呈较显著的减少趋势;夏季、秋季、冬季和年日照时数分别以-39.14h·(10a)~(-1)、-22.73h·(10a)~(-1)、-22.16h·(10a)~(-1)和-91.44h·(10a)~(-1)的倾向率呈极显著的减少趋势.(3)河南省春、夏、秋、冬四季和年日照时数均存在突变性减少.春季日照时数于1975年发生突变;夏季日照时数于1987年发生突变;秋季发生突变的时间是1999年;冬季是1997年;年日照时数的突变时间为1986年.春季日照时数通过了90%的信度检验,UF(k)曲线突破了-1.96的临界值,而夏季、秋季、冬季和年日照时数均通过了99%的信度检验,UF(k)曲线突破了-2.58的临界值.     

1951年～2014年武汉市极端降水事件变化特征

基于1951年～2014年武汉市逐日降水资料,应用线性趋势法、Mann-Kendall检验和复值Morlet小波分析,研究了武汉市极端降水事件的变化特征.结果表明：极端降水事件的线性变化趋势不显著,1日最大降水量(Rx1day)的线性倾向率为－1.97 mm/10a,5日最大降水量(Rx5day)、强降水量(R95p)和大雨日数(R25)的线性倾向率分别为4.96 mm/10a、10.92 mm/10a和0.28d/10a.极端降水指数的年际波动剧烈,年代际差异显著,大致可将其划分为偏高期(1951年～1964年)、偏低期(1965年～1978年)和偏高期(1979年～2014年).Rx1day的波动幅度在整个时间序列逐渐收敛,而Rx5day、R95p和R25在偏高期波动幅度较大.Rx1day大体上经历了减少—增加—减少—稳定的变化趋势,而Rx5day、R95p和R25经历了减少—增加—减少—增加的变化趋势,R95p在1978年变化趋势显著.Rx1day、Rx5day和R95p均存在11 a左右的周期变化,此周期具有全域性及较好的连续性,R25的一主周期为17 a,其信号稳定且贯穿整个时间序列.     

祁连山地区近60年气温时空变化特征

全球气候变暖正改变着全球水汽,进而深刻影响人类的生存与发展.祁连山是中国西部重要的生态安全屏障和生物多样性保护区域,也是地质灾害的多发区.因此,为了明确祁连山地区气温的时空变化特征,针对祁连山及其周边地区21个气象站点的1960-2019年的气温数据,利用Anusplin气温插值法对祁连山区域的气温进行插值,并借助滑动...     

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。     

淮河流域干旱灾害空间格局重构

基于历史文献记载,对1200年以来淮河流域的干旱灾害进行了统计与分析,重构并分析了淮河流域干旱灾害空间格局特征.结果表明:(1)淮河流域旱灾易发地由1200年至1948年的东部与南部地区转变成,1949年至2014年的中部与北部地区;(2)1200年至1948年除淮河下游地区旱灾易发等级较低外,其他地区易发等级较高,而1949年至2014年淮河流域整体干旱易发等级较小.     

漠阳江流域水环境容量的时空分布特征研究

针对实测径流资料较缺乏的漠阳江流域, 通过流域水文模型HSPF(hydrological simulation program-Fortran)模拟各支流和子流域详细的径流时空特征, 利用一维稳态水质数学模型计算不同时间和空间上化学需氧量(COD)和氨氮的水环境容量。结果表明: 1) 在漠阳江流域, HSPF模型对年与月径流模拟的相对误差小于15%, Nash-Sutcliffe系数大于0.9; 水质模型的相对误差在 10%左右, Nash-Sutcliffe 系数大于0.8; 2) 在90%, 50%和10%保证率下, 漠阳江流域COD的环境容量分别为16.45, 21.84和24.97 万t, 氨氮的环境容量分别为0.51, 0.88 万t 和1.14 万t; 受径流季节波动影响, 枯水期与丰水期季节水环境容量差异明显; 1月份的水环境容量及其变差最小, 6月份的水环境容量及其变差最大; 3) 空间分布上, 漠阳江干流流域承载力较大, 一级与二级支流的承载力较小。因此, 在水文资料缺乏的流域, 可基于HSPF模型模拟的水文条件, 开展水环境容量的时空分布分析, 为水环境容量总量控制方案的制定提供指导。     

淮河干流典型污染物时空分布特性分析

针对目前淮河水环境现状及问题,2014—2017年先后7次采集淮河干流(正阳关—老子山)19个断面的上覆水样和沉积物泥样,对上覆水和沉积物中关键污染物指标总磷(TP)及主要重金属(As、Cu、Pb、Zn)含量进行分析,探究淮河干流TP和重金属时空分布特征与主要影响因素,并对各污染物的环境影响效应作出评价。结果表明:11月各污染物含量明显低于6月,水动力过程影响比较大;各污染物质量浓度整体呈现下降趋势,TP和As下降最明显;污染物来源分析显示,沉积物中TP主要受到面源污染影响,重金属污染物主要受点源污染影响;监测区间内淮河沉积物TP和4种重金属含量不具有生态风险。     

洪泽湖河湖交汇区土地利用时空动态

河湖交汇区是洪泽湖湿地最重要的生物资源库与缓冲带,区域土地利用变化是研究湿地演化及驱动因素的重要手段。以淮河与洪泽湖在老子山镇(118.454°～118.692°E,33.166°～33.188°N)形成的河湖交汇区湿地为对象,对区域2003年、2008年、2013年三时相的高分遥感影像进行数据处理与信息提取,利用GIS技术和重心模型对10年间土地覆盖类型的时空转化特征、变化趋势及驱动力进行研究。结果表明:①区域土地利用以敞水区为主。10年来,挺水植物群落、养殖塘和农田的面积呈增加趋势,敞水区和乔灌植物群落呈减少趋势; ②土地利用转入类型及面积大小依次为挺水植物群落(1 535.15 hm²),养殖塘(984.09 hm²)和乔灌植物群落(440.33 hm²); 土地利用转出类型及面积大小依次为敞水区的1 711.72 hm²、养殖塘的503.69 hm²和挺水植物群落的482.71 hm²; ③区域乔灌植物群落分布重心总体往西北方向偏移,向外湖方向扩张,挺水植物群落分布重心总体往东北方向偏移,向东部水流下游急剧扩张; 农田与养殖塘的扩张方向一致,由西部的老淤积滩向东部的新淤积滩扩散。由此可见,围垦养殖导致湿地景观破碎度增加,生态功能丧失加剧,今后亟待采取有效措施进行调控。     

基于背景场的地震亮温异常时空演变分析——以2014年新疆于田Ms7.3级地震为例

本文处理了新疆地区2010~2014年的FY-2E卫星热红外亮温数据,基于构建的亮温背景场资料,对2014年2月12日新疆于田Ms7.3级地震前地表红外亮温的时空分布和演变特征进行了分析。研究发现震前亮温异常主要呈条带状分布于塔里木盆地西南缘和东南缘地区,其位置和走向均与于田地震所处断裂带相吻合;异常出现在2014年1月27日(地震前16天),一直持续到2月2日(地震前10天),之后迅速消失;亮温异常十分明显,异常出现时亮温均值相比背景值增幅达8K～10K,异常值增幅可达20K以上。此次亮温异常现象在时空演变的各个方面均与于田地震具有很好的相关性,亮温背景场资料对于地震异常提取具有一定参考价值。     

上海浦东噪声污染时空变化特征研究

利用上海市浦东新区15个测站点2007-2010年的噪声监测数据,建立了基于GIS技术的浦东噪声污染时空变化模型,并对时空变化趋势进行了分析研究.研究结果表明:上海浦东地区受到的噪声污染与空间、时间高度关联,其总体污染程度相当严重,但也有部分区域的污染由于成功治理而呈现出减弱的态势.本研究具有定性、定量、定位以及可视化的特点,为环境噪声评价的实地开展提供新方法,对该区噪声环境治理具有指导价值.     

淮河流域极端降水特征及不同重现期降水量估计

基于淮河流域25个气象站的逐日降水量资料,分析了极端日降水量、极端最大过程降水量和最大持续降水日数3个极端降水指标的时空变化特征,利用广义极值理论估算了重现期降水量.结果表明:在空间上,半湿润气候区有更强极端降水过程,而湿润气候区降水极端性偏小;在时间上,降水偏多的年代,极端降水量和极端降水过程更多,降水偏少的年代,极端降水指标数值偏小;重现期时间尺度存在临界点,在临界点以下,各站重现期降水量都会明显增大,超过临界点,淮河流域上游和南部重现期降水量变化很小,而中游、下游和北部重现期降水量增大明显.     

基于小波分析的加拿大地区温度的时空变化趋势研究

对加拿大地区温度的时空变化趋势进行了研究,利用泰森多边形法将加拿大各地天气变化的历史数据预处理后转化为各地区温度数据,数值拟合后得出平均温度变化图,基于小波分析得到加拿大地区的时空气候呈波动缓慢上升趋势,同时发现海洋表面温度亦呈波动式上升,但每次涨幅不会超过1 ℃.