统计降尺度对西北地区未来气候变化预估

利用IPCC数据分发中心提供的模式集成结果和多年的观测资料,建立大尺度气候状况(主要是降水与气温)与区域地理位置和海拔的统计降尺度关系,并用独立的观测资料检验这种关系,实现西北地区高分辨率气候空间分布;然后把这种关系应用于AOGCMs输出的大尺度气候信息,预估西北地区未来的气候变化情景.结果表明:与20世纪后半期相比,未来30年中国西北地区将普遍增温,增温幅度显著的地区在甘肃中东部、内蒙古、宁夏、陕西中北部、青海东北部和新疆的天山及阿尔泰山,增温幅度为0.5-1.0℃;降幅较大的地区在塔里木盆地,降幅为0.5-1.32℃;降水普遍增加,增加比较显著的地区有新疆的塔里木盆地南部、阿尔泰山和天山,陕西省南部,增加幅度为25-78 mm/年,降水减少的地区在高原区,青海省最为显著,减少幅度为81-108 mm/年.     

雅鲁藏布江流域TRMM降水数据降尺度研究

为了获取我国西南典型缺资料地区雅鲁藏布江流域较高时空分辨率的降水空间分布数据,开展了复杂地形条件下的卫星降水资料降尺度方法研究.构建了基于TRMM降水数据的雅鲁藏布江流域降水时空降尺度模型,并利用搜集的降水实测数据对模型进行了率定和精度验证,结果表明:1)研究提出的水汽运移距离因子在雅江流域与降水具有很强的相关性,在构建的空间降尺度模型中其显著性优于传统地形指示因子DEM;2)TRMM降尺度结果较原始降水数据空间分布更为合理性且细节刻画能力更强,但统计精度月际差异明显,月R2值主要集中在0.5~0.9之间,RMSE值在3.7~40mm之间波动,且整体呈现随月降雨量增加而增大的趋势,个别月份由于降水观测极值出现而导致R2值不足0.1.日尺度上,降尺度结果受原始TRMM降水数据精度影响,平均精度R2不足0.3.     

基于BCSD降尺度方法的黄河源区气候变化预测

采用BCSD降尺度方法,根据黄河源区16个气象站基准期(1961—1990年)的逐日降水量、气温,最高气温和最低气温资料,对IPCCAR4 中的20个GCM模式在A1B情景下的气象资料进行降尺度研究,并简单论证了BCSD的降尺度效果及其结果的可信性。基于降尺度分析结果,预测在A1B情景下,黄河源区温度普遍升高,增幅约为0.032 ℃／a,降水量呈现波动状微弱上升趋势,增幅约为0.50 mm／a,同时从流域空间分布上看,东南部降水和气温的增加效果显著,一定程度上可认为黄河源区东南部有暖湿化的演变趋势。     

黄河卢氏流域径流对未来气候变化的响应

应用统计降尺度方法SDSM,耦合GCMs和分布式水文模型SWAT,分析黄河卢氏流域径流对气候变化的响应.结果表明:SWAT模型能较好地模拟卢氏流域的径流过程.不同排放情景下,流域年平均流量均表现出先减小后增加,总体减小的趋势;A2情景下,2046—2065年和2081—2100年的流量较基准期分别减少33.6%和30.8%,流量减少主要集中在7—10月,10月减幅最大;B1情景下,分别减少52.3%和29.9%,也主要集中在7—10月,9月减幅最大;丰水期流量的减少幅度大于枯水期.中上游对气候变化较为敏感,径流减少幅度较大,中下游减少幅度较小.     

长江源区未来气候变化情景降尺度

利用台站资料,从气候场的平均态、空间结构、变化趋势以及年内、年际变化方面对IPCC AR4中19个全球气候模式模拟结果及其集合平均在长江源区1961-1999年气温和降水的模拟能力进行了对比,从中优选了CGCM3.1_T47,MRI_CGCM2.3.2,UKMO-HadCM3及MME 18对流域气温和降水模拟较好的模式.然后再利用2000-2009年的台站观测资料分别对四个模式采用差值法和统计降尺度方法进行对比.最后,分别采用Delta和SD方法预估了长江源区21世纪2011-2030年、2031-2060年、2061-2090年A2情景下气温和降水的变化情景.在未来三个时期长江源区将明显增温,多年平均气温将分别升高1.5(1.2～1.9)℃,2.6(2.3～3.2)℃,4.5(3.7～5.3)℃;多年降水呈现微弱的增加趋势,增加幅度分别为9.1％(3.1％～12.7％),11.2％(4 6％～18.2％),15.7％(3.0％～26.3％).     

两种降尺度方法对钱塘江流域日设计暴雨计算的影响

研究气候变化对水资源的可能影响,能让人类在面临气候变化时能够及时地采取相应措施。利用大气环流模式HadCM3的结果和国家气象局提供的钱塘江流域7个站点1961-1990年逐日实测气象资料,选取A1B排放情景,分别通过动力降尺度方法和统计降尺度方法,分析2011-2030时期(2020s)的日设计暴雨,并对两种方法计算得出的设计暴雨进行比较。结果表明,除个别站点外,在A1B情景下,两种降尺度方法下极端暴雨出现的频率相比基准期都有所增加,其中动力降尺度方法下不同重现期的设计暴雨值增幅更大。     

多模式集合在统计降尺度应用上的研究进展

气候模式(GCMs)由于分辨率过低,进行区域气候的模拟和预测的能力很差;而统计降尺度可以通过建立气候模式的输出信息和区域气候要素之间的统计关系来弥补GCMs的不足。在对比动力降尺度和统计降尺度之后首先对统计降尺度的基本原理和方法进行了介绍。强调了产生模拟预测结果的不确定来源,据此讨论集合思想在统计降尺度的应用的必要性。并重点追踪了其在国内外的研究进展,提出了未来多模式集合统计降尺度的发展方向。     

基于人工神经网络开发中国地区统计降尺度气候预估数据

针对中国地区的气候预估问题,开发一套高时空分辨率(空间分辨率:0.25°;时间分辨率:逐日)的统计降尺度气候变化数据集.降尺度气候预估结果表明:1)在传统降尺度方法的基础上引入人工神经网络算法,开发高时空分辨率的降尺度气候数据,技术上简便可行;2)将这种新方法应用到模式的历史模拟数据上,温度和降水的气候态偏差显著减小,...     

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。     

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.     

汉江上游不同气候情景下土地利用变化对径流的影响研究

研究了3种气候情景下,汉江上游丹江口以上流域土地利用变化对径流的影响.收集了1980、1995和2000年的土地利用和相应年代的气象数据,用SWAT模型进行汉江上游丹江口以上流域的水文模拟,利用模型进行了9种气候和土地利用组合情景的径流模拟,对比分析不同气候条件、不同土地利用下的径流变化.结果表明,土地利用变化对汉江上游流域产汇流特性有一定的影响.不同气候条件下,径流对土地利用变化的响应程度不同.其中相对干旱的20世纪90年代,径流对土地利用变化最敏感.相同的土地利用变化情况,在不同气候条件下,对径流的影响也不同.     

气候变化和人类活动对渭河流域径流的影响

以渭河流域为例,采用敏感性系数方法和模型模拟方法估算分析气候变化和人类活动对流域径流的影响,探讨变化环境下气候变化和人类活动对流域径流变化影响的贡献.研究结果表明,渭河流域几乎所有水文站控制流域的径流在1990s出现了明显下降趋势.径流对降水量变化比对潜在蒸散量变化敏感,降水和潜在蒸散发引起的气候变化影响在渭河上中游林家村、魏家堡和咸阳站控制流域较小,而在其他站控制流域的影响较大,占径流总量减少的40％以上.人类活动对径流的影响在渭河上中游林家村、魏家堡和咸阳站控制流域,泾河下游张家山站控制流域大于50％.     

1959-2004年东江流域气温变化特征分析

运用非参数检验法Mann-Kendall、R/S及功率谱分析方法对东江流域1959-2004年气温变化特征进行分析,结果表明:近50 a来东江流域年平均气温变化存在显著的增温趋势,增温速率为0.17℃·(10 a)-1,其中冬季对整个流域年平均气温增温贡献率最大,流域年、季平均气温变化趋势的空间分布格局基本一致;东江流域全年、夏、秋季平均气温存在明显的变化周期,分别为2.31、2.5、30 a;流域年、季平均气温突变年份有所不同,全年、冬季在1994年左右发生突变.     

气候变化对汉江流域上游水文极值事件的影响

应用统计降尺度法,建立GCM和HBV流域水文模型耦合关系,分析和预测未来气候变化A2、B2情景下汉江流域径流量的变化情况.通过极值频率分析可以得到,2种情景下,相对于1961-2000年,汉江流域上游2011-2100年的径流量具有增加的趋势,洪水可能会更加频繁发生,并且A2情景较B2情景下洪峰流量更大.     

气候变化对太湖流域径流的影响

应用可变下渗能力模VIC(wariable infiltration capacity)与区域气候变化影响模式PRECIS(providingregional climate for Impacts studies)耦合,对气候变化情景下的太湖流域径流变化趋势进行预测.结果表明:未来时期(2021-2050年)太湖流域径流对气候变化的响应较明显,A2和B2情景下径流较基准期(1961-1990年)都增加,尤其是在汛期径流增加显著,并且径流深的时空变化特征与降水的变化特征具有较好的一致性,预示太湖流域未来发生洪水的可能性将增大,将增加未来防洪工作的难度和强度.     

长江大通站溶解硅25年变化特征统计分析

通过社会科学通用统计软件（SPSS）对长江1959－1984年溶解硅浓度,流量,降雨量,氮,磷等水文资料之间的相关性进行了分析,并分别进行了线性回归分析,较系统地阐明：1959－1984年,长江溶解硅呈明显下降趋势,与逐年增加的降雨量,流量和氮,磷通量成鲜明对比,使我们目前硅爱量的变化趋势有较深刻的认识。     

变化情景下的漳卫南运河流域水量水质模拟

漳卫南运河流域是我国一个水资源短缺、水质恶化的典型流域.本文应用SWAT模型,结合设置的9种变化情景(包括降雨量、灌溉量、点源排放量、面源污染量),模拟了流域内主要站点(辛集、元村、合河、庆云、四女寺、临清、观台和淇门站)的径流量、总氮、总磷质量以及流域蒸散发在不同情景下的响应.结果表明:降雨量增加25%,将增加径流量147%、总氮50.2%、总磷83.3%、蒸散发8%;灌溉量减少10%,将增加径流量约4%,降低蒸散发3%;点源污染按达标排放将减少总氮24%、总磷8%;按环境容量排放将减少总氮15%、总磷9%;按排放量消减15%,将减少总氮7%、总磷15%;面源污染量减少10%,将减少总氮4%、总磷2%.为了增加入海流量、减少人海污染量,最佳情景组合(即降雨量维持现状、灌溉用水量减少20%、点源按达标排放、面源污染量减少20%),将增加径流量43.6%,总氮和总磷含量减少29.9%和14.2%.这些结论可为漳卫南运河流域的水量配置和水质污染控制措施提供一定的科学依据.     

基于分布式水文模型的黑河流域天然植被耗水量估算

深入了解我国西北地区天然植被的水文循环过程对保护该地区水资源和环境有着重要意义.植被耗水作为最为关键的一环,对水文循环影响重大.由于不同类型植被的根系吸水能力、叶面截留以及蒸散能力在各生长阶段不尽相同.因此,如何全面反映流域天然植被耗水量是较为困难的.本研究将分布式水文模型GISMOD与农业气象原理相结合对植被耗水量进行估算.该方法首先通过有效积温和土壤水分对植被叶面积指数进行计算,然后结合模型输出的潜在蒸散量、可利用水资源量和植被需水经验公式对植被耗水量进行估算.最后,通过黑河流域的实例研究对方法进行验证.结果表明,GISMOD结合农业气象原理对天然植被耗水量进行估算是可行的.