1956-2016年渭河支流葫芦河流域径流及降水的年际变化特征

研究河流径流量和流域降水量的变化特征,对区域水资源规划与开发利用具有重要意义。基于葫芦河干流上下游的两个主要控制水文站实测年径流量及其流域年降水量资料,运用标准距平累计曲线法、小波分析法和Mann-Kendall等方法,研究了葫芦河干流年径流量和年降水量的年际变化趋势、周期性和突变性。结果表明：葫芦河上下游年径流量变化趋势一致性较好,流域年降水量变化趋势与径流量变化趋势基本对应,均呈下降趋势,但径流减少的速率远大于降水减少速率,且下游径流量的减少速率比上游更快。葫芦河上下游径流量变化的大周期一致,但下游径流小周期的转换要比上游径流和流域降水更频繁,上下游径流量与其流域降水量变化周期的年份对应关系不好,径流变化的主周期和次周期均小于降水的变化周期。葫芦河下游年径流量在1988年发生了突变,而上游径流量和流域降水量均无明显的突变点。     

1961-2010年西藏雅鲁藏布江流域降水量变化特征及其对径流的影响分析

采用1961-2010年雅鲁藏布江流域6个气象站近50 a降水量的实测数据,统计降水量的年、干季、湿季平均序列;结合流域6个水文站近50 a年径流序列资料,分析雅鲁藏布江流域降水变化特征及其对径流量的影响. 研究表明： 雅鲁藏布江流域1961-2010年近50 a年平均降水量表现为不显著增加,增加速率为3.3 mm·（10a）^-1,其中干季、湿季分别为1.9 mm·（10a）^-1 和1.4 mm·（10a）^-1,均为增加趋势;降水量的年代际变化在20世纪60年代相对偏多,70年代较平稳,而80年代为最少,到90年代有所回升,21世纪前10 a降水量处于不显著的增多态势. 雅鲁藏布江径流的变差系数C_V值在0.15~0.40之间,年际变化较小. 径流的年代际变化总体上存在一定的周期性波动,20世纪60年代是一个相对的丰水期,70年代减少,80年代达到最小值,之后径流有所回升,进入21世纪前10 a呈不显著增加趋势. 年、湿季尺度上径流量和降水量的相关显著,湿季作为径流主要形成期,其降水量的多寡直接影响流域径流量的丰枯,湿季降水量的增减影响着流域径流量的增减. 由此可见,降水变化是雅鲁藏布江天然径流最主要影响因子,最终也决定了雅鲁藏布江流域年径流量的丰枯.     

叶尔羌河径流量与降水量的变化特征分析

利用叶尔羌河源流区近50 a的逐月降水量与径流资料,借助 Mann-Kendall单调趋势检验、小波分析等方法研究了叶尔羌河年径流量与降水量变化特征。结果表明：（1）叶尔羌河径流量呈不显著的增加趋势,而降水量增加显著。（2）叶尔羌河径流量存在9和17年的周期变化,而降水量的周期则为8和22 a。（3）径流量在9 a周期处的2008-2011年和2015-2017年将处于枯水期,而降水量8 a周期在2008-2010年和2013-2015年将处于枯水期。     

长江下游流域第四纪古年地表径流量的估算——一种第四纪古水文学研究方法的应用尝试

利用以现代数据建立的年平均温度和年平均地表降水量-年平均地表径流量关系式以及古年温度值和古年降水量值,估算了位于长江下游流域的镇江、太湖、上海地区的晚更新世寒冷期以来不同地质时代的古年地表径流量值。结果表明,长江下游流域年地表径流量在晚更新世寒冷期较现代少约95—60％;在全新世早期由较现代少约34％至多约55％,而在全新世中期则很可能约为现代的1.2—3.3倍。     

长江下游流域第四纪古年地表径流量的估算——一种第四纪古水文学研究方法的应用尝试

利用以现代数据建立的年平均温度和年平均地表降水量-年平均地表径流量关系式以及古年温度值和古年降水量值,估算了位于长江下游流域的镇江、太湖、上海地区的晚更新世寒冷期以来不同地质时代的古年地表径流量值。结果表明,长江下游流域年地表径流量在晚更新世寒冷期较现代少约95—60％;在全新世早期由较现代少约34％至多约55％,而在全新世中期则很可能约为现代的1.2—3.3倍。     

汀江上游水沙变化特征分析

本文对汀江上游观音桥水文站1990～2005年的降水量、径流量、输沙量等相关资料进行了统计分析,结果表明,降雨、径流和输沙量主要集中在4、5、6、8月份,均呈弱双峰型,峰值出现在6、8两个月,主峰值出现在6月份.运用回归分析发现降水量与径流量之间具有良好的正向相关性,而输沙量与二者之间相关关系都不明显;采用Kendall秩次相关分析法对降水量、径流量和输沙量进行趋势分析,在降水量和径流量变化不十分明显的情况下,输沙量有显著的下降趋势,表明汀江上游多年来的水土保持工作的取得了一定的效果.     

现代降水量与地表径流量间的简明关系和第四纪古水文学

应用以现代数据绘制的某些特定气候状况下的年平均降水量－年平均地表径流量关系曲线并根据已知的古气候状况,推测相应的古地表径流状况,是较为新颖的第四纪古水文学研究方法之一。进一步探究较大空间范围内和较长时间间隔中各种气候状况下的地表径流的变化规律,对于完善和精化这一研究方法颇具意义。利用分布在美国、澳大利亚、津巴布韦和芬兰的七百余个流水盆地的资料和数据,绘制了若干年平均降水量－年平均地表径流量关系曲线,讨论了年平均温度、年平均降水量、气候类型及与之相关的年降水的季节性分布对年平均地表径流量的影响,提出了在第四纪古水文学研究中应用这些关系曲线的事项。     

树轮──流域径流变化的记录

根据树轮稳定碳同位素组成（δ１３Ｃｔ）序列可较灵敏地记录降水变化的事实，利用长白山红松树轮δ１３Ｃｔ序列与松花江年径流量之间的平行变化关系，重建了近２００年来松花江年径流量的变化：年径流量变化有明显的准２２年周期；１９００年之前，径流量在周期波动中呈上升趋势，１９００年之后，波动中呈下降趋势     

广东梅江中上游河段气温、降水、径流变化趋势及周期性分析

运用梅江中上游河段两个国家气象站和两个水文站的时间序列数据,应用累积滤波器、Kendall的秩次相关和小波分析等方法对该河段气象水文要素的长期变化趋势及周期性进行了分析。结果显示:1梅江中上游河段降水量、径流量呈不同程度的减少趋势,而气温则表现出较明显的上升趋势,其中两个水文站径流量的减少趋势和气温的增加趋势十分显著,均通过了置信度为95%的显著性检验;2该河段气温、降水、径流序列周期变化不一,年均气温只有28a的主周期,年降水变化的主周期依次为28a、12a、7a和4a,尖山站和水口站径流量变化的主周期很接近,尖山站依次为28a、20a、12a、8a和5a,水口站依次为29a、20a、12a、9a和5a;3另一方面,在河段气温上升、降水量几乎保持不变的情况下,两个水文站的径流量明显减少,这是人类活动所致还是气候变化的影响,还有待进一步研究。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

雅鲁藏布江流域极端降水模拟及预估

为了解雅鲁藏布江流域汛期极端降水的变化规律,推算一定重现期的极端降水量分位数,通过百分位法、Hill图法、年交叉率法选取阈值,借助广义帕累托分布函数（GPD）对流域极端降水频率进行了分析。结果表明：99百分位时的阈值为流域内各站点的最佳阈值,且各站点超阈值序列通过了M-K的平稳性检验,无明显突变。拟合效果通过K-S检验,各站点拟合的极端降水理论频数和实测频数基本相符。尺度参数的大值区位于流域下游,表明该地区的极值波动大;形状参数正值区位于流域中上游地区,说明发生破纪录降水事件的概率较大,拟合结果与实际观测一致。从5年一遇和10年一遇的极端降水值来看,雅江流域除拉孜站外,其他地区降水极值均超过30 mm,日喀则地区的降水极值达50 mm;各地区20年一遇和30年一遇的降水极值增长的非常缓慢。通过与实际极端降水值对比分析得出,GPD拟合计算出的重现期水平基本符合实际,即具有一定的合理性。     

额尔齐斯河流域上游地区近50 a来气温和降水变化的DFA分析

为查明新疆境内额尔齐斯河流域年及季节性气温和降水变化规律,并对未来的可能变化趋势做出预测,基于去趋势波动分析法（DFA）对流域近50 a来的气温、降水序列的平均值和极端值进行分析. 研究表明,年降水及春、夏的降水序列有较好的长程相关性,在较长时间尺度内均有继续保持原有趋势的可能,即年降水继续增加,春、夏降水维持稳定;秋、冬季降水则呈现弱持续性和强随机性,在短时间尺度上保持现状,长时间尺度上则存在改变的可能. 年均温及夏、秋、冬温也将继续保持升温的趋势,春季长时间尺度上存在改变的可能. 流域内温度和降水都将保持增长的趋势,而且温度的持续上升相对降水具有更高的可能性. 由DFA方法确定的极端阈值及相应极值序列显示：20世纪80年代以来,极端高温和极端降水事件开始增多,且量值增大,准周期变短,但极端高值并没有显著提高;极端低温事件的发生次数减少显著,平均值增大,同时低温极值增高明显,冬季气温对全球变化的响应更为敏感.     

北京地区强降水极端气候事件阈值

根据北京地区1951～2008年逐日降水量资料,采用排序法、插值法、正态变换法、平方根变换法和立方根变换法等5种计算阈值的方法,对强降水极端气候事件阈值的确定问题进行研究。研究结果表明,确定日降水量百分位阈值的方法,在5种计算阈值的方法中,平方根变换方法得到最好的效果。在阈值确定的样本中,可以使用30年滑动气候阶段的样本得到的阈值平均值,作为极端气候事件阈值。     

Regional frequency analysis of extreme precipitation and its spatio-temporal characteristics in the Huai River Basin, China

With the increasing exposure of populations and economy to natural hazards, the spatio-temporal characteristics of extreme rainfall remain a key subject of study. Based on annual maximum rainfall (AM) and peaks over threshold rainfall series at 30 meteorological stations during 1960–2011 in the Huai River Basin (HRB), spatio-temporal characteristics of extreme rainfall are analyzed through regional frequency analysis method using L-moments. The accuracy and uncertainty analysis of quantile estimations are also carried out, and the regional and at-site frequency analyses are compared. Results indicate the following: (1) During 1960–2011, AM precipitation at 20 stations in the HRB shows an increasing trend, while at the other 10 stations, it shows a decreasing trend. And both the increased and decreased trends are not significant. (2) The HRB can be categorized into three homogeneous regions via cluster analysis. For both at-site and regional frequency analyses, the root mean square error values increase with the increase in return periods. The estimations are reliable enough for the return periods of less than 100 years. The quantile estimates of large return period from regional frequency analysis are more accurate and have smaller uncertainty than those from at-site frequency analysis. (3) Extreme precipitation in the HRB concentrates in the upstream of the Huai River and YiShuSi water system in the east of the HRB. Generally, the area with extreme precipitation, especially the upper reaches of the Huai River and Yimeng Mountain areas, also has large standard variations of extreme precipitation, which will increase the risk of natural hazards.     

新疆阿勒泰地区近50 a夏季极端降水事件变化特征

利用新疆阿勒泰地区近50 a(1961-2010年)7站夏季(6-8月)逐日降水资料、NCEP/NCAR资料及大气环流指数,采用百分位定义法确定各站夏季极端降水事件阈值,运用线性趋势、突变分析、滑动t检验、Morlet小波分析及相关分析等方法来分析该地区夏季极端降水事件的气候变化.研究表明:阿勒泰地区各站夏季极端降水事件阈值为9.0~13.1 mm·d^-1,阈值存在明显的空间分布差异,且地形及海拔高度对该地区夏季极端降水事件阈值均有影响,海拔高度与阈值两者基本呈指数关系.近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水频数及强度的年代际变化具有较好的同步性,均表现为20世纪80年代中期之前频数(强度)偏少(弱),80年代中期以后频数(强度)增多(增强),并于20世纪90年代中期达到最多(最强),但进入2000年后频数(强度)开始减少(减弱).近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水事件年际变化的持续性较好,大部分站均没有出现显著性突变,只有阿勒泰、富蕴站在20世纪80年代末期及90年代初出现了明显的突变.北非大西洋北美副高脊线、北非副高脊线、西藏高原A指数是影响该地区夏季极端降水事件的主要因子.     

Variability and trends of extreme dry and wet seasonal precipitation in Argentina. A retrospective analysis

The variability in seasonal mean and extreme precipitation is analyzed for several regions of Argentina to the north of 39º S, using long-term monthly time series data which expand from 1860 to 2006. The selected locations can be considered as representative of different climatic regions. This work focuses on the analysis of monthly rainfall distribution, significant seasonal trends, changes in variance and extreme monthly values, in order to establish the magnitude of the seasonal climatic rainfall variability through time for central Argentina. A 40-yr moving window was employed in order to analyze seasonal variability of rainfall extremes. Extremes were computed for different probability levels of a theoretical distribution function over/below the 80th/20th percentile. The gamma distribution was selected among five other theoretical distributions, and the scale and shape parameters were computed using the maximum likelihood estimation (MLE) and the bootstrap method for 1000 resample data sets, as well. Trend analysis was performed for each window on winter and summer means and tested for significance. The use of a moving window allowed detecting the window of maximum absolute values for the trends. Research results show significant temporal shifts in seasonal rainfall distribution and return values (RV) that were computed for different frequencies (once every five, 10 and 20 years). Generally, summer precipitation extremes have become wetter for the whole region. Rainfall amounts for summer wet/dry extremes (W/D) corresponding to the 90th (for W) and 10th (for D) percentiles were subjected to significant increase, but depending on the geographical area this effect spreads slightly differently over records of years. A common-for-all-stations period of such summer increase trend in extreme values spans from the window 1921-1960 to the last window analyzed: 1967-2006. This behavior was not observed for north and west Argentina during winter, except for the region represented by Bahía Blanca, where the 10% D extreme has increased throughout the study period.     

江苏省若干代表站年降水量的多年变化和系列代表性分析

利用长系列雨量站资料，采用数理统计法分析了江苏省年降水量的多年变化，对1956—2000年、1956—1979年、1971—2000年、1980—2000年等短系列年降水量的系列代表性做出了分析评价，为合理选用水文系列提供了依据，对江苏省水资源调查评价和水资源综合规划具有重要的参考价值，可在生产中应用。     

1961-2010年西北干旱区极端降水指数的时空变化分析

结合绝对阈值和百分位法定义极端降水事件的优点,提出了一种更灵敏的检测极端降水事件的方法. 该方法不仅能检测出常用降水指数无法检测到的降水量稀少地区尤其干旱区的极端降水事件,同时也能过滤掉其检测到的降水量丰富地区的虚假极端降水事件. 此方法首次被应用于统计1961年1月至2010年2月西北干旱区72个气象站点的年和季节的极端降水指数（大降水和强降水指数）,并分析了极端降水指数的时间变化趋势及其空间分布特征. 结果表明：西北干旱区春（3-5月）、秋（9-11月）、冬（12月至次年2月）三季极端降水指数无显著（P>0.05）变化趋势,夏季（6-8月）大降水的频率和降水量以及大降水降水量占总降水量的比重都显著增加;新疆地区极端降水指数为增加趋势的区域基本都分布在海拔较高（约海拔1 000 m以上）的地区;西北干旱区东部极端降水指数变化趋势的空间分布有明显的季节差异,表现为夏、秋季大部分地区为增加趋势,冬、春季大部分地区为减小趋势.     

Spatio-temporal variations in precipitation on the Huang-Huai-Hai Plain from 1963 to 2012

Spatio-temporal variations in precipitation are affecting agricultural production in China in the context of climate change. Based on daily precipitation data from 63 national meteorological stations on the Huang-Huai-Hai Plain from 1963 to 2012, this paper analysed the spatio-temporal variations in precipitation in terms of precipitation days and intensity, using spatial interpolation, linear trend estimation and wavelet analysis. The results indicated that: (i) from 1963 to 2012, the number of annual precipitation days and intensity decreased gradually from the southeast to the northwest. Additionally, the distribution of the extreme precipitation index was similar to that of the annual precipitation index; (ii) the number of annual precipitation days and heavy precipitation days gradually decreased, while precipitation intensity and extreme precipitation days and extreme rainfall intensity remained relatively stable or decreased. The spatial patterns of annual variation trends were considerably different. The annual precipitation days and intensity trends are consistent with the overall trend, while that of the extreme rainfall index in some regions differs from the overall trend; (iii) the precipitation index displayed different periodic oscillations during the period, and the precipitation index values differed at different time scales. However, all the precipitation index values exhibited a 28-yr oscillation.     

Tree-ring reconstructions of May–June precipitation for western Anatolia

In this study, we aim to examine past dry and wet events for the western Anatolia, performing local and spatial reconstructions. 17 new black pine site chronologies were developed, May–June precipitation time series were reconstructed for four localities, and the first spatial May–June precipitation reconstruction was achieved for western Anatolia. The long-term local May–June precipitation reconstructions contain mostly one-year and, less commonly, two-year drought events. The longest consecutive dry period (AD 1925–1928) in the reconstructed time series for Kütahya lasted four years. Spatial reconstructions revealed that between AD 1786 and 1930 the extreme dry years for all of western Anatolia were AD 1887, 1893, 1794 and 1740. The driest year during the 215-year-long period under consideration was 1887. The wettest years for the entire western Anatolia were determined to be AD 1835, 1876, 1881 and 1901. There is a big overlap between agricultural famine years and dry years as determined from reconstructions. In this context, our study provides a basis for understanding agricultural drought and better management of regional water resources.