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。     

新安江模型与垂向混合产流模型的比较

从实时洪水预报模型通用性角度出发，对新安江模型与垂向混合产流模型进行比较研究．选用青峰岭水库流域、危水水库流域资料分别采用这两个模型进行模拟计算．计算结果表明，在湿润地区，新安江模型和垂向混合产流模型都能取得好的成果；在半干旱地区，新安江模型应用效果不太理想，垂向混合产流模型能取得比较令人满意的结果．     

华北地区分布式蓄超空间动态组合TOKASIDE-D模型研究

为探究我国华北地区由于下垫面和降水时空分布不均匀产生的地下水超采严重和产流机制混合多变(蓄满与超渗产流随着时间和空间发生交替主导)等问题的解决办法,在基于物理基础的分布式模型TOKASIDE的基础上,通过降雨和土壤含水量之间的判定关系,动态识别蓄满产流和超渗产流网格,构建分布式蓄超空间动态组合模型(TOKASIDE-D),并选择华北地区的北辛店流域进行验证和分析。结果表明,与原模型相比,TOKASIDE-D模型在北辛店流域的洪水模拟精度有较为明显的提升,径流深误差合格率由44%提升至56%,洪峰误差合格率由44%提升至78%;TOKASIDE-D模型能够准确捕捉降雨、土壤含水量等动态因子对产流模式的控制效应。     

基于Holtan产流的分布式水文模型

基于GIS与DEM技术,构建基于Holtan产流的分布式水文模型(Grid-Holtan模型)。模型以栅格为计算单元,栅格产流采用基于Holtan下渗方法的超渗产流计算,坡面汇流和河道汇流均采用逐栅格的一维扩散波水流演算模型模拟。将Grid-Holtan模型、陕北模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域。结果表明,Grid-Holtan模型、陕北模型的模拟效果好于新安江模型,GridHoltan模型洪峰模拟效果更好。     

Uncertainties in assessing the effect of climate change on agriculture using model simulation and uncertainty processing methods

Model simulation is an important way to study the effects of climate change on agriculture.Such assessment is subject to a range of uncertainties because of either incomplete knowledge or model technical uncertainties,impeding effective decision-making to climate change.On the basis of uncertainties in the impact assessment at different levels,this article systematically summarizes the sources and propagation of uncertainty in the assessment of the effect of climate change on agriculture in terms of the climate projection,the assessment process,and the crop models linking to climate models.Meanwhile,techniques and methods focusing on different levels and sources of uncertainty and uncertainty propagation are introduced,and shortcomings and insufficiencies in uncertainty processing are pointed out.Finally,in terms of how to accurately assess the effect of climate change on agriculture,improvements to further decrease potential uncertainty are suggested.     

径流序列的相空间重构神经网络预测模型

在水文水资源领域中引入混沌理论，将相空间重构理论与神经网络理论相结合，提出了径流时间序列预测模型．通过相空间重构，把一维径流时间序列拓展为多维序列，而多维序列可挖掘更为丰富的信息，有利于神经网络的训练．研究表明，利用神经网络建模可以较好地解决非线性问题，使预测更符合实际．以汉江石泉水库逐月平均入库径流序列为例，建立了径流时间序列相空间重构与神经网络耦合预测模型，计算结果表明，模型有较高的预测精度．     

甘肃葫芦河流域径流变化的SWAT模型模拟

利用SWAT模型模拟研究了甘肃葫芦河流域过去9年的径流变化.结果表明:20世纪80-90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,模拟了葫芦河1985年的径流变化.得出气温影响相对较小,降水变化对葫芦河流域径流量的影响较大,径流量随降水的增加而增大,随气温的升高而减小.在气温降低配合降水增加的情况下,径流响应最剧烈,且呈明显增加趋势;相反,气温升高且降水减少不利于径流的产生,减少了实测值的61%.     

土地利用对中国东部地面温度变化的影响

为探索土地利用对气候变化的影响,基于站点观测资料及NCEP/NCAR再分析资料的地面最高、最低温度,采用观测资料减去再分析资料的方法(OMR),研究了1979-2008年我国东部区域地面温度的变化及不同土地利用类型对地面温度变化的影响。研究表明,1979-2008年,研究区域的地面最高、最低温度增加显著,变化趋势分别为0.45和0.47℃/10a;总体上,土地利用状况导致的地面最高温度变化较小,由此导致的地面最低温度变化占最低温度变化总量的25.1%;城镇对地面最高、最低温度的影响最显著,耕地对地面温度日较差的影响最显著;夏、秋季土地利用状况对地面最高、最低温度变化的影响以降低或者增加幅度较小为主,而在春、冬季则主要导致地面温度上升。     

基于EWT-PSO-Elman耦合模型在径流预测中的应用

由于径流序列的非线性和非平稳性,单一预测模型能力有限,难以做出准确预测。因此,论文基于澄碧河流域坝首站1979-2019年共41a的实测月径流序列,引入经验小波变换分解(EWT)、粒子群算法(PSO),建立一种基于Elman神经网络的组合月径流预测模型(EWT-PSO-Elman),并采用纳什效率系数(NSE)、平均相对误差绝对值(MAPE)和均方根误差(RMSE)对测试集的预测结果进行评价与分析,并将预测结果与EWT-PSO-BP、PSO-Elman、PSO-BP、Elman、BP模型进行比较。结果表明：EWT-PSO-Elman模型的纳什效率系数为0.9135,均方根误差为19.4511,预报等级为甲级,具有较好的预测精度和泛化能力;EWT-PSO-Elman模型的预测精度优于EWT-PSO-BP、PSO-Elman、PSO-BP、Elman、BP模型。可见,EWT-PSO-Elman模型具有更好的预测精度,可应用于径流预测研究中。     

SWAT模型在伊河上游径流模拟中的应用

为了探讨SWAT模型在中国半湿润半干旱地区的适用性,依托GIS软件平台,将模型应用于中国伊河流域潭头以上地区,同时与新安江模型的同系列模拟结果进行了比较.结果表明,研究流域属于混合产流区,以蓄满产流为主的年份的模拟效果要好于以超渗产流为主的年份.     

石羊河上游1956-2009年出山径流量特征及其对气候变化的响应

利用石羊河上游气象站1956-2009年逐日气象资料及天祝县六条河流1956-2009年年出山径流量资料,应用FAO Penman-Monteith模型、小波变换及累积距平等方法分析石羊河上游天祝县出山径流量特征及其对气候变化的响应,结果表明:1956-2009年石羊河上游天祝县出山径流量在波动中总体呈微弱减少趋势,径流量变化倾向率为-0.288×10~8m~3/10a,其中,减少速度最快的是黄羊河,年径流量变化倾向率为-0.069×10~8m~3/10a.1950s,1960s及1980s为丰水期,1970s,1990s为枯水期,进入21世纪,尤其是2002-2009年径流量有所增加;降水量波动呈微弱增加趋势,降水量变化倾向率为1.165mm/10a,径流量与降水量存在显著正相关震荡,两者变化过程具有极吻合的同步性;气温整体呈明显上升趋势,气温变化倾向率为0.298℃/10a,尤其是20世纪80年代中后期以来,增温趋势更加明显;潜在蒸发量在波动中呈增加趋势,其变化倾向率为2.206mm/10a,径流量与气温、蒸发量呈显著负相关震荡;通过小波方差检验,径流量与降水量、气温及潜在蒸发量等各气候要素均分别存在22年左右、7-8年和3年左右的的显著变化周期,而且第一主周期均为准22年,径流量对气候变化响应明显.     

广义相加模型在乌江夏季径流预报中的应用

基于前期冬季海温指数,构建具有4个非线性指数和9个线性指数的广义相加模型(GAM),对乌江流域洪家渡夏季径流进行了模拟与预测,利用5种评估指标,包括最小信息准则(AIC)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、概率空间线性误差(LEPS)和线性相关(r),评估GAM和广义线性模型(GLM)模拟效果。结果表明:在AIC、RMSE和LEPS评估指标上,GAM的模拟效果与实测值相比均小于GLM,在线性相关系数上显著大于GLM。因此,GAM的模拟效果明显优于GLM。利用留一法交叉验证对洪家渡夏季径流分别进行了GAM和GLM预测,结果表明,GAM与实测数据的相关系数提高到0.41,相对误差小于30%的预测值达到60%以上,特别是在洪家渡典型洪水年中,GAM的预测误差仅在10%左右,在典型干旱年中,GAM的预测误差小于10%,GAM的预测结果比GLM明显改善。因此,考虑了径流量与预报因子的非线性关系,在径流预报中使用GAM进行建模,能够有效改善线性回归模型的模拟效果和预测精度。     

区域气候模式RegCM3产流方案的改进及数值试验

用改进的水文模型与详细陆面方案、大气模式耦合的区域气候模式模拟研究了夏季风气候陆面水文、气候特征．针对区域气候模式RegCM3中陆面方案BATS地表产流方案的不足，将更符合观测实际地考虑入渗和降水非均匀性的地表产流方案VXM并入BATS，利用改进后的区域气候模式模拟了我国1990、1991和1998年的夏季风气候，并采用我国160站的月降水资料及UNH-GRDC（University of New Hampshire，USA-Global Runoff Data Center）月径流资料对1990、1991模拟结果进行了验证．结果表明，地表产流方案的改进对区域气候模式RegCM3模拟降水的影响不大，但模拟的径流有较大提高目与实测更为一致．     

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%.      

海温和气象因子对洪家渡水电站月径流量的影响

利用逐步回归的方法,考虑海温和气象因子的作用,设计了3种预报方案,建立了洪家渡水电站月径流量的预报模型,并进行了对比分析研究.结果表明:考虑海温因子与气象因子组合的逐步回归方案预报效果最佳,具有实用价值.最重要的3项影响因子是72.5°N,157.5°W~160°W海区的海温、东亚槽位置以及编号台风数.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况.结果表明:1)SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R²、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R²、E_NS分别为0.69和0.72;2)综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14、0.05、0.19 m³·s^-1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3)气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4)极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退...     

WRF3.0参数化敏感性及集合预报试验

为了研究WRF模式中的参数化方案对暴雨数值模拟的影响及物理过程集合预报在WRF降水集合预报中的适用性,利用中尺度WRF3.0数值模式,将模式中的物理过程参数化方案进行组合,构造了20个集合预报成员,对2003年7月8、9日发生在江淮地区的一次降水过程进行了集合预报试验。得到:集合成员之间存在一定的不确定性,不确定性随降水量级增大而增大,最终维持在一个较高的水平;通过定量比较发现,对于0.1 mm量级降水和25 mm以上量级降水,积云对流参数化方案对降水的影响要大于行星边界层方案对降水的影响;而对于10 mm量级降水,行星边界层方案对降水的影响要大于积云参数化方案对降水的影响。对20个预报成员进行了集合平均及降水概率预报试验,结果表明,集合平均的结果要比各个成员的稳定、可靠;概率预报能够提供一些有利于降水预报的信息。     

Climate change in China in the 21st century as simulated by a high resolution regional climate model

Climate change in the 21st century over China is simulated using the Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) Regional Climate Model version 3 (RegCM3). The model is one-way nested within the global model CCSR/NIES/FRCGC MIROC3.2_hires (Center for Climate System Research/National Institute for Environmental Studies/Frontier Research Center for Global Change/Model for Interdisciplinary Research on Climate). A 150-year (1951-2100) transient simulation is conducted at 25 km grid spacing, under the Intergovernmental Panel on Climate Change Special Report on Emissions Scenarios (IPCC SRES) A1B scenario. Simulations of present climate conditions in China by RegCM3 are compared against observations to assess model performance. Results show that RegCM3 reproduces the observed spatial structure of surface air temperature and precipitation well. Changes in mean temperature and precipitation in December-January-February (DJF) and June-July-August (JJA) during the middle and end of the 21st century are analyzed. Significant future warming is simulated by RegCM3. This warming becomes greater with time, and increased warming is simulated at high latitude and high altitude (Tibetan Plateau) areas. In the middle of the 21st century in DJF, a general increase of precipitation is found in most areas, except over the Tibetan Plateau. Precipitation changes in JJA show an increase over northwest China and a decrease over the Tibetan Plateau. There is a mixture of positive and negative changes in eastern China. The change pattern at the end of the century is generally consistent with that in mid century, except in some small areas, and the magnitude of change is usually larger. In addition, the simulation is compared with a previous simulation of the RegCM3 driven by a different global model, to address uncertainties of the projected climate change in China.     

SWAT模型在青海湖布哈河流域径流变化成因分析中的应用

为了探讨气候变化和人类活动对流域水文过程的影响,利用分布式水文模型SWAT对青海湖布哈河流域过去几十年径流变化进行了模拟研究.研究结果表明,20世纪80~90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,对布哈河径流变化进行了预测,得出未来30年径流增加的可能性比较大,青海湖水位下降速度将会减缓甚至出现上升趋势的结论.     

基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明：淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为2.25%～44.25%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0.859～0.987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为87.55%～98.46%、80.91%～88.50%、80.42%～92.42%和83.23%～99.99%。