鄱阳湖流域年降水量周期、趋势及响应特征分析

采用Morlet小波分析法和Mann-Kendall非参数统计法,分析1953—2010年鄱阳湖流域16个气象站年降水量序列的周期、趋势及突变特征,对比分析年降水量与年径流量的周期、趋势及突变特征,揭示年降水量与年径流量的响应关系。研究表明鄱阳湖流域年降水量序列存在3个主周期,分别为22a、7a、4a;1953—2010年鄱阳湖流域年降水量整体呈不显著的增长趋势,并在1992年发生显著性突变,置信度达95%;鄱阳湖流域年径流量的周期变化和趋势突变与年降水量在尺度范围、时间点位、空间分布以及显著程度均比较一致,显示鄱阳湖流域年降水量与年径流量之间在周期、趋势和突变方面存在显著的响应关系。     

气候变化对乌江流域水文水资源的影响

利用贵州省36个国家标准气象站1960—2008年实测日降水、日气温资料和1956—2000年实测月流量资料以及IPCC第4次评估报告发布的24个GCMs月气温和降水资料,采用基于ArcGIS的地理分析模块建立的气温-降水-径流关系及双参数气候径流弹性指数方法,分析了气候变化对贵州省思南以上乌江流域水文水资源的影响.结果表明:如降水增加20%,在气温保持不变时,径流将增加22%左右;在气温升高0.8℃时,径流仅增加17%;在气温降低0.5℃时,径流则增加27%以上.可见,贵州省思南以上乌江流域径流与降水显著正相关,与气温微弱负相关,而且径流对降水减少更敏感.气候径流弹性指数分析表明:降水增加1%时,径流相应增加1.15%~1.69%,降水减少1%时,径流则相应减少1.46%~1.69%.     

枯水期西江径流及流域降水对ENSO事件的响应特征

1959年以来的枯水期,珠江口出现过11次强咸潮.流域径流量是影响咸潮的直接因素,引起径流变化的主要因素是流域降水量变化,而ENSO事件是导致流域降水异常的重要因素.根据实测资料,分析枯水期西江径流及流域降水对ENSO事件的响应特征,得出:ENSO事件前一年及当年的枯水期,ONI指数与西江径流量及中、下游降水量具有显著相关性;ONI指数为负时,西江径流及中、下游降水量出现负距平的概率,后枯水期大于前枯水期;El Nino当年1～3月和La Nina次年1～3月,西江流域表现为干旱少雨径流小的特征.此外,流域降水对ENSO事件的响应特征存在显著的时空差异性.     

基于标准化径流指数的水文干旱特征分析:以塔里木河为例

运用标准化径流指数(standardizedrunoffindex,SRI)和标准化降雨指数(standardizedprecipitationindex,SPI)对塔里木河源流区月径流量和月降水量进行了全面系统的分析,结合历史干旱资料和游程理论分析干旱指数适用性和干旱变化特征,结果表明:1)3个月尺度的SPI和SRI均能够较好地反映塔河流域干旱特征,阿克苏河流域和开都河流域山区气象站SPI3和SRI3的相关性高于其他域;2)和田河流域和叶尔羌河流域的干旱发生频率大于阿克苏河流域和开都河流域,但其干旱历时小于阿克苏河流域和开都河流域;3)1987年以后源流区的轻度干旱年均干旱次数少于1987年以前,主要是因为降雨、气温的增加和水利工程设施的修建.耕地面积迅速增加是1987年以后的极端干旱的干旱历时和干旱烈度大于1987年以前的主要原因.      

基于TRMM降水数据的陕西省干旱分析

针对气象站点观测数据不能测量大范围区域降水量的情况,以陕西省为研究区,以其境内20个气象站点的实测降水量为"真值",采用一元线性分析法分别在月尺度和年尺度上验证TRMM 3B43(热带卫星降水数据)与实测降水量的一致性.以Pa指数(降水距平百分率)作为评价干旱的指标,分析2007—2016年陕西省干旱发生的分布情况.研究表明:TRMM 3B43能够较为准确的表示陕西省的降水量情况;陕西省的降水量分布大体呈现南多北少,且大部分降水集中在6—9月份,11月—次年3月降水量较少;陕西省存在较为明显的干旱化趋势;陕北地区干旱情况发生较为频繁,干旱发生频率在80%以上,干旱面积明显大于关中以及陕南地区.     

长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析

为获取长江流域年降水量的时空变化特征,对长江流域年降水量进行了空间分区和时间演变分析.根据长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年降水量资料,采用经验正交函数和旋转经验正交函数对长江流域年降水量的空间变化特征进行分析,并计算了1960~2005年年降水量的线性演变规律,利用奇异谱分析方法来检测区域降水量发生突变的情况.结果表明,长江流域年降水量主要有3种空间分布型、8个降水变化敏感区域.8个敏感区域中,汉江流域、岷江-嘉陵江源区、乌江流域南部年降水量呈减少趋势,其中岷江-嘉陵江源区减少最为显著,年降水量每10年减少27.1 mm;洞庭湖-鄱阳湖地区、鄱阳湖流域南部、太湖流域、金沙江流域中部、云南地区年降水量呈增加趋势,其中金沙江流域中部年降水量显著增加,年降水量每10年增加17.7 mm.存在降水突变的地区有5个,下游的太湖流域发生最早,时间为1977年,上游云南地区最晚,为1998年.长江流域年降水量有比较明显的空间区域特征,各个区域年降水量的时间演变规律也不一致.     

气候变化下南疆主要河流径流变化及水资源风险

基于1960年以来的气象和径流实测资料,利用数理统计方法和水量平衡模型,定量分析了南疆五大主要河流——阿克苏河、渭干河、叶尔羌河、和田河以及克里雅河的径流变化趋势,流域内气候变化趋势,流域内冰川融水对径流的贡献以及对气候变化的响应.结果表明：(1)在0.01显著性水平下,五大流域内气温均呈显著性上升趋势,位于盆地北缘的流域内降水量呈显著上升趋势;(2)五大河流的径流量均呈现显著增加趋势,且明显增加的年份与气温突变的时间基本吻合,稍有滞后;(3)冰川融水量随着气温的上升呈增加趋势,且在降水极端少的干旱年份,冰川融水径流量在总径流量中的占比远高于流域平均水平,分别可达总径流量的67.98%、38.81%、70.48%、72.07%、78.92%.     

GANs与GRBFNN在空间插值中的对比分析

为了进一步提高空间插值的精度,搭建生成对抗网络(GANs)、最小二乘生成对抗网络(LS-GANs)及Gauss径向基神经网络(GRBFNN).使用国家气象科学数据网1960—2013年619个气象站点数据的平均值,将上述3种深度学习模型对降水量和平均气温的插值结果与普通Kriging(OK)及反向距离加权(IDW)的插...     

汾河流域植被NDVI的时空变化特征及其对气候因子 的响应

了解流域植被的时空变化,对气候变化背景下的流域生态恢复具有重要意义。利用趋 势分析、空间自相关分析以及相关性分析方法,对 2001—2019 年汾河流域归一化植被指数 （NDVI）、气温、降水量的时空格局和变化趋势以及植被NDVI对气温和降水量的响应进行了分析。 结果表明：（1）2001—2019年汾河流域植被NDVI表现为盆地地区低、流域东西两侧山地地区高的 特征,增长幅度表现为夏季>春季>秋季>冬季;（2）汾河流域植被NDVI高-高聚集型和低-低聚集型 的区域面积分别占汾河流域总面积的36.13%和21.87%,低-高聚集型与高-低聚集型在全年与各 季节分布均较少;（3）汾河流域2001—2019年升温幅度为0.038 ℃/a,4个季节的升温幅度大小次序 为春季>夏季>秋季>冬季;降水量呈增加趋势（3.084 mm/a）,4个季节的降水量增加幅度大小次序为 夏季>春季>冬季>秋季;（4）汾河流域植被NDVI对气温与降水量的响应较弱,仅春季与夏季的年际 降水量变化对植被NDVI存在显著影响。研究结果可为汾河流域植被动态变化管理及生态环境恢 复提供理论依据。     

我国气候振动的研究

本文利用我国有现代仪器观测以来的气温与降水量记录,研究近几十年我国的气候振动。目的在于了解气候振动的规律,并与大气环流多年变化联系,借以认识造成气候振动的环流条件。主要结果如下: (1)1951—1960年10年平均,1月,7月及全年平均气温与降水量图表明:其地理分布与气候图类似,但数值有一定差异,为了应用时间均一的资料,故以近10年平均图做为研究的基础。 (2)1901—1910年…1941—1950年每10年平均对1951—1960年平均值的偏差甚大,气温可差0.5—1.5℃,降水量偏差亦常在10%以上,有时达20%。经显著性检查(t-检验),证明为系统性差异。偏差的有规律地理分布、随时间演变及其合理的环流解释则证明主要是气候振动的结果,而非其它,如观测条件变化等原因所造成。 (3)结合单站10年滑动平均曲线分析表明,40年代前后是近60年我国最暖的10年。在此以前,大约自本世纪20年代开始,气温逐渐上升,近10年则显著下降。 (4)年降水量有明显的周期性,主要为30—35年周期与20年左右周期,将后者与太阳活动海尔周期比较,位相差有自西北向东南减少的趋势。 (5)比较1911—1920年与1951—1960年1月及7月东亚(东经60°—180°,北纬20°—70°)海平面气压分布,结合大气活动中心的多年变化,可以很好的解释这两个10年的气候差异。     

ENSO现象对山西省天气气候的影响

本文利用区域平均和相关方法分析了山西省沙尘日数发生频率及降水量与ENSO事件、大气-海洋环流因子SOI指数的关系.所用资料是山西18个站逐年逐月的扬沙、沙尘暴日数和降水量,资料序列长度为1961年-2003年.结果表明,山西的沙尘天气事件与SOI指数有显著的滞后两年的正响应关系,二者呈显著正相关的站点主要分布在中东部和东北部;而降水量与SOI指数有显著的滞后一年的负响应关系,二者呈显著负相关的站点主要分布在西北部和西南部.     

韩江流域参考作物蒸散量时空变化及其影响因素

基于韩江流域12个气象站点1961—2013年的逐日气象数据,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),并利用Mann-Kendall检验、Kring插值、Pearson相关分析和敏感性系数等方法分析了韩江流域ET0的时空变化特征及其影响因素. 结果表明:(1)近53年来,韩江流域多年平均ET0为1 121.96 mm,整体呈下降趋势,速率为0.39 mm/a,在1967年左右发生突变. 全流域ET0的年内变化较为明显,夏季的贡献最大,占到全年的37%;年均ET0以广东最多,江西最少. (2)空间上,韩江流域ET0呈现“自东南向西北逐渐递减”、“三高一低”的分布格局,即韩江上游梅江源头地区、韩江三角洲以及梅潭河流域为明显的高值区,而汀江上游地区的值相对较低;四季ET0的空间分布与年高低值的分布格局基本一致. (3)韩江流域ET0对相对湿度呈负敏感性,对平均气温、日照时数和平均风速呈正敏感性,对相对湿度最为敏感,其次是平均温度,对日照时数和平均风速的敏感性相对较小. (4)风速的下降是该流域ET0减少的主要原因,其次是相对湿度. 本文为山区流域水循环研究奠定了一定的基础,可为区域水资源评价与管理提供参考依据.     

雅鲁藏布江流域NDVI时空分布及与降水量的关系

对雅鲁藏布江流域归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时空变化特征分析的同时,把流域站点降水量点数据插值成与流域NDVI相一致的空间Grid数据,并对流域NDVI与降水量的关系进行了分析.考虑到降水量插值误差的存在,分析了流域站点NDVI与降水量的关系.结果表明,流域与流域站点NDVI与降水量均具有较强的季节性与时间上的一致性.其线性相关系数与对数相关系数都在0.7以上.     

河西走廊内陆河流域极端降水特征分析

水资源是维持内陆河流域复合生态系统的重要纽带.大气降水作为流域水资源的重要来源,其时空分布及强度变化会对流域生态水文过程有着重要影响.本文以河西走廊内陆河流域19个气象站1960—2012年逐日降水资料为基础,构建了最大1d降水量、最大连续5d降水量和非常湿天降水总量等极端降水指标,通过采用多种极值概率分布模型探讨研究区极端降水指标在频次、强度和贡献率方面的变化,从而为分析极端降水对流域生态水文过程的影响提供科学依据.结果表明,基于GEV最优概率分布模型,得出研究区超过5年一遇的最大1d降水量、最大连续5d降水量、非常湿天降水总量近年来发生次数有所增加,尤其是2000年以后增加更为明显;研究区极端降水强度在2000年以后也明显增强;在极端降水量对年降水总量的贡献率方面,近年来石羊河流域总体呈现增加趋势,黑河流域上游呈现增加趋势、中游和下游以下降趋势为主,疏勒河流域上游和下游呈现增加趋势,中游则以下降趋势为主.     

珠三角地区近38年冬半年降水量变化特征及干旱成因分析

 根据1970-2008年珠江三角洲地区22个气象观测站逐月降水量资料,利用滑动平均、EOF分析和小波分析等方法分析该地区冬半年降水量的变化特征,并从大气环流场角度分析其干旱成因。结论显示：珠三角地区冬半年降水量变化分布具有很高的同步性以及明显的6～7年周期变化特征,并且在未来一段时间内冬半年降水量可能仍继续偏少;从大气环流场来看,极涡偏弱,欧洲槽偏强,巴尔喀什湖附近高压脊偏强,冷空气活跃,而中纬度西风带扰动不足,南支槽活动偏弱,冷暖空气对峙少,是造成珠三角地区冬半年干旱的主要原因。     

老哈河流域NDVI动态变化及其与气候因子的关系

利用1982~2006年GIMMS/NDVI数据,赤峰气象站的气温数据和流域内52个雨量站的降水数据,采用一元线性回归分析、简单相关分析以及偏相关分析方法对老哈河流域内林地、灌丛、草地、耕地4种植被类型NDVI年内和年际变化及其与气温、降水的关系进行了研究.结果表明:老哈河流域NDVI年内变化呈单峰型,年最大值出现在8月份,月NDVI和气温、降水之间均具有显著的正相关关系,且存在滞后现象,林地与灌丛、草地相比,其NDVI受降水影响相对较小,气温对植被年内生长的影响大于降水;1982~2006年流域年均NDVI呈上升趋势,其中20世纪90年代流域植被覆盖水平最好;夏季NDVI与同期和前期的气温呈显著的负相关,与前期降水呈显著的正相关,在老哈河流域夏季气温升高会导致植被覆盖减少,而降水增加有利于植被的生长.     

红河流域降水量的时空变异特征

 利用红河流域52个观测站的43a日降水资料,针对年、湿季和干季降水量和降水倾向率等统计量,采用ArcMap的反距离加权插值法进行插值与分类处理,生成了红河流域年、湿季和干季降水量的空间分布图,实现了气候趋势特征指数的空间化处理.对红河流域年、湿季和干季降水量等的时空分异特性进行综合分析得出:43a来,红河流域年降水呈现上升趋势,空间上主要表现为除了元江干流中下游、盘龙河北部和东北部有下降趋势外,其它地区都呈上升趋势;湿季和干季间降水量变化趋势差异较大,相对于年降水量空间分布而言,湿季具有下降趋势的地区扩大到整个流域中部,而干季降水量在整个流域几乎都呈上升的趋势;因出现在干季降水量有所增加,而在雨季的降雨量有所减少,因而降低了干旱和洪灾的发生机率.     

青藏高原热状况特征分析

利用中日亚洲季风机制合作研究计划中的青藏高原自动气象站（AWS）观测资料和相应的常规测站资料,计算分析了拉萨、日喀则、那曲和林芝的大气热量收支及各热力分量的贡献状况,结果表明：高原大气在3－9月热源,10－2月是冷源;各热力分量都存在夏大冬小的现象,来自太阳的短波辐射和地表净辐射各占总供热40％;湍流感热和降水潜热各占供热约10％;辐射加热是高原大气热量的主要来源。     

1955—2012年韩江入海径流量和输沙量多尺度变化特征

基于韩江流域 12个气象台站1955—2012年降水量、潮安站径流量和输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数秩次检验及小波分析方法研究韩江流域入海径流量和输沙量的多尺度变化特征. 结果表明:1955—2012年韩江入海径流输沙量总体没有出现明显变化,1982年以来径流量未发生显著变化,但输沙量呈现显著减少;流域径流量、输沙量存在明显的25~30、9~14、3~8 a时间尺度变化周期,其中25~30 a震荡周期最为明显,具有全域性. 流域入海输沙量和径流量周期规律基本一致,但输沙量周期略滞后径流量周期;在4 a时间尺度上正负相交替频繁,变化剧烈,突变点较多,而12 a与30 a时间尺度正负相交替正常,表明短时间尺度受人类活动影响较大. 近年来修建大量水电站,森林草地覆被率的提高,以及用水量的增加是韩江流域近几十年来径流量和输沙量变化的主要因素.