1973-2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区。本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973—2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素。结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a~(-1),降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a~(-1);2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5—10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973—2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素。全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展。     

龙江流域降水、径流时序特征分析

 通过对空间分布于云南沿边地带的龙江流域42a来主要气象站和代表水文站的资料收集,获得各气象站的月降水资料和戛中水文站的月实测天然径流资料.利用数学模型方法,从降水和径流年际变化、年内分配的不均匀性、集中性等方面分析了龙江流域径流的变化规律.得出以下结论:龙江流域降水、径流的年际变化趋势一致,并可能存在一个准8~11a的波动周期(其中径流周期较明显);降水的年内变化较径流变化要显著、剧烈,且降水主要集中在7月,比径流的集中期提前1个月;径流的年内分配主要受降水年内分配影响,但在冬季和春季,受季节特性所决定的流域蓄水和蒸发影响也比较明显.     

基于不同气候变化情景的东江流域水资源量预测研究

采用半分布式水文模型HSPF,结合1978-1998年东江流域实测气象数据和5个气候模式在3种RCP气候情景(RCP8.5,RCP4.5,RCP2.6)下基准期(1960-2000年)和未来时期(2020-2070年)降水、蒸发情景模拟结果,在对东江流域径流模拟检验基础上,对2020-2070年东江流域水资源量做了深入分析。结果表明,HSPF模型能很好模拟东江流域年、月径流以及洪水期径流变化,博罗站的NASH系数均超过0.81,PBIAS低于10%,RSR低于0.45;所选取气候模式能很好的反映研究流域气象数据在年内分布情况。对未来气候和东江流域水资源量模拟结果表明:1 2020-2070年不同气候变化情景下东江流域降水及蒸发量在RCP2.6和RCP4.5情景下均呈上升趋势,而在RCP8.5情景下,东江流域蒸发量则呈现下降趋势;2未来东江流域多年月均径流量呈增加趋势;3未来东江流域不同频率下的洪水和枯水流量均呈不同程度的增长。相对于基准期,未来时期的洪水天数呈增长趋势,洪水灾害有加剧态势。     

汤河流域降水径流变化趋势分析

基于汤河1970—2014年的降水、径流量数据,利用滑动平均、相关分析、累积距平及M-K突变检验法,对近45a间的降水量、径流量的变化趋势以及两者间的关系进行了分析.结果表明:(1)在年际尺度上,1970—2014年降水与径流均呈不显著下降趋势,年降水量减少速率为11.48mm/(10a),年径流量减少速率为45.27亿m~3/(10a);降水径流突变年份均发生于1976年;在年内尺度上,流域夏季降水量占全年63.48%,年均降水不均匀系数为0.43,多年来有不显著升高趋势,年均径流不均匀系数为0.36,多年来有不显著降低趋势.(2)多年来,年降水量、年径流量显著相关;在年内,夏季降水与径流相关性最大,且径流与降水的相关存在延迟性.(3)空间上,流域多年平均降水量在春、秋和冬季由北到南减少,夏季由北到南增多.径流与降水变化紧密相连,同时人类活动对径流调控起到了一定作用.     

基于CMIP6集合优化数据集的全球陆地极端气候变化预估

预估极端气候事件趋势能够降低其引起的灾害风险.该文基于CMIP6集合优化数据集EPTGODD-WHU,选取5个极端气候指数,即最高气温极大值(TXx)、最高气温极小值(TXn)、最低气温极大值(TNx)、最低气温极小值(TNn)和最大月降水量(PXx),并结合GIS分析手段,对2021—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的全球陆地极端气温及降水进行预估.结果表明：1)相较于CMIP单一模式,EPTGODD-WHU数据集模拟性能显著提升,气温及降水的空间相关系数分别达到0.99和0.81.2) SSP5-8.5情景下,年最低气温和最高气温均上升明显,且这种上升趋势年内波动不大,地球陆地极寒地区将面临升温的风险,而赤道等极热地区将处于年内长时间酷热状态.3)六大洲在SSP5-8.5情景下的极端降水整体上升趋势最剧烈,但北美洲密西西比平原和滨海平原的地区在SSP5-8.5情景下在未来面临较高的旱灾风险.4)中国西南部地区的极端降水在三个情景下均呈稳定的增幅,且增幅高达60%,预示面临较高的洪灾风险.     

气候变化对鄱阳湖流域径流的影响

为研究未来气候变化对鄱阳湖流域径流的影响,构建了0.1°分辨率VIC水文模型,采用均匀设计法率定参数。应用CMIP5多模式气象数据结果驱动VIC模型,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的鄱阳湖流域径流变化进行评估。结果表明,在RCP2.6和RCP4.5情景下未来期(2026—2040年)较基准期(2006—2020年)径流呈增加趋势,在RCP8.5情景下径流呈减少趋势。各种模式都在汛期径流有增加趋势,枯季径流有减小趋势,发生水文极端事件的态势更加明显。     

黄河中游龙潼区间水沙变化特征及其对降水和人类活动的响应

为实现黄河中游水土保持效益评价和生态环境政策调整，以1957～2019年龙潼区间降水、径流、输沙和遥感数据为基础，运用累积距平法和双累积曲线等方法，分析了降水和植被指数变化与水沙之间的关系.结果表明：龙潼区间降水量随时间变化呈不明显减小趋势，而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势.径流在1985年发生了由丰到枯的突变，输沙在1985年和2002年发生了由丰到枯的突变.归一化植被指数(NDVI)呈现恢复态势，年均NDVI指数上升1.7%,空间上NDVI指数呈波动增加趋势，区间流域的南部地区植被覆盖度最佳.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)降水对径流的贡献率为26.21%,而人类活动对径流的贡献率为73.79%.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)和C时期(2003～2019年)降水对输沙的贡献分别为22.80%和11.73%,而人类活动对输沙的贡献率为分别为77.20%和88.27%.     

气候变化影响下冶河流域径流变化特征分析

基于冶河流域周边台站的气象水文数据,综合运用Mann-Kendall突变检测、Hurst指数和相关分析等方法,分析了流域径流的年际变化特征和年内格局变化,探讨了径流与气候变化的内在关系.结果表明:1957年～2013年,冶河流域气候呈现向暖干转化的趋势,其中升温趋势显著,而降水减少不明显.流域径流的年际变化呈现显著的减少趋势,减少率为0.14×10~8 m~3/a.年径流序列在1977年发生突变,突变前后年平均径流减少了5.13×10~8 m~3,突变后气候变化对径流的影响程度逐渐减弱.从径流的年内变化格局看,各月份径流减少都十分显著,相对减少率均超过50%.R/S分析结果表明,气温、降水和径流的年际变化均具有持续性,气温迅速升高、降水微弱减少和径流持续减少的变化趋势未来仍将继续.     

塔里木河流域水资源变化趋势及用水效率分析

水资源的利用影响着流域社会经济的可持续发展、社会稳定与和谐,因此,本文采用水文频率分析法、DEA模型等,并基于1960-2016年实测水文资料,科学分析塔里木河流域水资源的变化规律和用水效率,结果表明:(1)近56年来,塔里木河上游三源流径流总体呈增加趋势,特别是1990年后,源流的径流呈显著增加趋势;而干流的上游径流量呈不显著减少趋势,中、下游的径流量呈显著减少趋势;(2)塔里木河上游三源流径流的增加是由于山区气温升高和降水增加的效应,而干流由于人类大规模的垦荒、引水导致来水呈减少的趋势;(3)塔里木河流域整体用水效率不高,2015、2016年水资源用综合效率的平均值分别为0.769、0.701,2005-2016年间流域平均全要素生产率(TFP)仅为0.980。     

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.     

清江流域降水径流年内分配特征及其同步性分析

基于清江流域主要气象站恩施、巴东、来凤、五峰的月降水量以及代表水文站隔河岩站1951~2009年共59a的月径流量资料,采用年内分配集中度、集中期、不均匀系数、完全调节系数等多种指标对清江流域降水径流的年内分配特征做了综合分析,通过标准化处理的降水径流数据对二者的年内分配的同步性进行了研究,结果表明:1)各年代及多年平均降水、径流年内分配极为不均,夏季降水量、径流量均占全年总量的40%以上;20世纪70年代平均降水、径流年内分配与其他各年代特征存在显著区别,表现出6月、9月两个峰值.2)降水径流年内分配特征的年际变化剧烈,而就研究期而言年内分配未出现极端均匀或者极端不均的情况,同时年内集中降水和集中径流均具有自7月向6月转移的趋势.3)标准化处理后的各年代平均及59a多年平均降水径流年内分配特征展现了整体上的同步性,以及秋冬两季局部不同步的特点.     

基于SWIM模型模拟气候变化对青海湖布哈河流域水文过程的影响

本文基于青藏高原地区气候变化的预估结果,利用SWIM 模型模拟了该地区最具有代表性的布哈河流域在未来3个时期(2016-2035年、2046-2065年和2081-2100年)径流深、实际蒸散量和深层渗漏量的变化及其时空格局.结果表明:1)模型对布哈河流域径流的模拟结果较为理想,表明SWIM 模型在高寒地区有较强的适用性;2)随着降水的增加和气温的持续上升,流域的径流深和实际蒸散量在2100年前会持续增加,而深层渗漏量则先下降后上升;3)气候变化对流域水文过程的影响有季节差异性,其对深层渗漏量的影响集中于7、8月,而对径流深和实际蒸散量的影响主要在6-8月期间;4)流域各水文过程及其在不同时期的变化呈现一定的空间差异性.      

潮白河流域水文要素特征分析

选取潮白河流域承德、怀来、张家口、丰宁4个气象站1961~2000年的降水、蒸发资料及下堡、张家坟、三道营、口头、戴营、苏庄、前辛庄、大阁、下会9个水文站1971~1991年的径流资料,运用距平分析法和Kendall秩次相关法对流域水文要素的时程变化特征进行了分析.研究结果表明:潮白河流域降水、蒸发年内分配不均,但年际变化不大;降水集中于6~10月份,占全年的66%以上,蒸发集中于5~9月份,占全年的57%.径流年内分配与降水一致,集中于6~10月,占全年的62%,年际变化剧烈,径流总体呈减少趋势,20世纪80年代以来减少趋势显著.     

基于Hadgem2_ES的气候变化对金华江流域枯水变化的影响评估

气候变化引发降雨径流等水文要素的变化已经成为学界的共识,浙江省内近年来频发的气候极端事件更是引起众多学者的重视。枯水水文作为水文学的一部分,分析其变化有其积极的实际意义。选取了金华江流域1975-2004年的日降水、温度和径流资料,使用多站统计降尺度方法,基于最新CMIP5中的Hadgem2_ES模型,利用GR4J水文模型模拟了未来(2071-2100年)的径流,重点分析了几个重要枯水指数7Q10和30Q10的变化。结果表明,未来这两个指数都有明显的上升趋势,即气候变化可能缓和金华江流域未来的枯水情况。     

全球变暖背景下内蒙古地区沙尘暴频次变化的预估

构建一个基于BP神经网络的统计模型,利用CMIP5模式中历史情景和未来情景的预估数据,重建1860—2100年内蒙古地区春季沙尘暴频次(分辨率达到日尺度)序列.在此基础上,研究内蒙古地区沙尘暴未来长期变化特征.结果表明,在未来情景RCP2.6和RCP8.5中,与历史时期(1860—2005年)相比,内蒙古地区沙尘暴频次...     

湘江流域近30年径流量与水位的长期变化规律研究

河川径流量和水位变化是反应气候变化和人类活动的重要表征,对其长期变化规律的研究结果可为该区域的水资源管理与洪水灾害风险研究提供重要的参考.本文选择频受洪水严重威胁的湘江流域为研究对象,利用近30年的径流量和水位观测的日资料及派生出的月、季和年资料,采用Mann-Kendall趋势检验法对湘江流域主要水文站的径流和水位进行了趋势分析和突变检验,并从气候变化和人类活动两方面分析其造成洪水危险性增大的原因.结果表明:(1)近30年来,湘江流域中下游的年径流量表现出增大趋势,而多数站点年最大径流量变化不大;(2)湘江流域径流的季节变化明显,多数站点春、冬季径流量没有明显变化趋势,但夏、秋季径流量呈显著上升趋势,这与夏季降水量的增大有关;(3)湘江流域7月和8月径流量呈增大趋势,5月份径流量呈减少趋势,7、8月径流量的突变点与夏季降水突变时间基本吻合,由降水变化导致径流增加的贡献率达57%以上;(4)湘江流域多数站点年平均水位和年最高水位均呈现显著的上升趋势.对比湘江流域年径流量,年平均水位的增长趋势更为明显,这可能是由于植被破坏,水土流失严重造成的淤积所致.     

洮儿河流域径流事件对降水的响应研究

以洮儿河流域为研究对象,选取洮南水文站1960—2016年日径流数据,采用改进退水系数后的Chapman-Maxwell法对流域日径流进行基流分割,并在分离径流事件的基础上,探究径流事件对降水的响应规律．结果表明:洮儿河流域降水、径流与基流均呈现下降趋势,且径流、基流与降水均检测到减小突变;基流维持径流过程的连续性,基于日径流序列,共分离出72次径流事件,均由多次降水导致,降水总量显著影响最大径流、最大基流;受土壤含水量和流域储水量等因素影响,径流对降水的响应具有明显的阈值特征．因此,在气候变化、人为干扰等不确定因素影响下,深入理解水文过程动态变化与生态性能指标之间的内在联系,有助于河流生态的保护和恢复．本文研究结果可加深不同流域产流机制和径流对降水响应的理解,为维持河道生态系统健康提供一定理论依据和实践参照．      

雅鲁藏布江奴下水文站以上流域水文过程及其对气候变化的响应

以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域为研究对象,针对缺资料流域的水文计算和预测问题,采用流域水文模型THREW,用地面气象观测、遥感植被覆盖和积雪面积等资料,基于断面水文监测数据对模型进行率定,应用CMIP5数据对径流演变进行预估。结果表明:对于雅鲁藏布江奴下水文站以上流域,THREW模型对1991—1995年率定期月径流模拟的纳什效率系数为0.75,对1996—2000年验证期月径流模拟的纳什效率系数为0.76;IPCC AR5所设置在CO2排放量最大的情况下,径流明显增加。     

长江流域径流演变规律研究

为探讨长江流域径流演变规律,基于长江流域上、中、下游共6个控制站的逐日径流观测资料,运用不同指标分析径流年内变化规律;采用累积距平曲线法、线性倾向估计法、Mann-Kendall非参数检验法、滑动T检验以及小波分析法分析径流年际变化规律,并应用R/S分析法估算径流序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势.结果表明:长江流域径流年内分配不均匀性存在较为明显的时间变化和空间变化,从50年代到21世纪初期不均匀性大体上呈减小趋势,从上游向下游不均匀性大体上呈减小趋势;流域上游年径流序列变化趋势较一致,从上游至下游变化趋势差异性逐渐增加;流域年径流呈现出多时间尺度的相对丰枯交替特征,流域上、中、下游控制站年径流变化的主周期分别是18年、22年和22年;Hurst指数表明流域年径流当前总体趋势在未来表示出持续性.     

太湖流域近60年气温多时间尺度波动幅度的长期变化特征

太湖流域是我国重要的经济发展区域,为研究太湖流域气温波动的长期变化特征,利用近60年来太湖流域10个气象站的逐日气温资料：日最高气温(MaxT)、日平均气温(MeanT)、日最低气温(MinT),运用均方根(root-mean-square, RMS)方法分析了太湖流域年、季、月3个尺度上气温波动幅度的长期变化特征,并以1990年为分界,研究了20世纪90年代前后波动趋势的变化和区别.结果表明：1)年尺度上,1958-1990年气温年内波动幅度呈微弱降低趋势,而1990-2018年气温年内波动幅度呈显著增加趋势.2)季节尺度上,1958-1990年春季和冬季气温波动幅度趋势呈下降趋势、夏季气温波动幅度呈上升趋势而春季和冬季气温波动幅度趋势呈上升趋势.3)月尺度上,1990-2018年太湖流域各月份的气温波动幅度均呈上升趋势,但1月和4月要比其他月份波动幅度上升趋势明显.4)空间上,1958-1990年流域内气温波动幅度整体呈下降趋势,由东向西波动幅度下降趋势增大;1990-2018年,流域内气温波动幅度整体呈增长趋势,从南至北呈波动幅度增长趋势变大.