天山北坡精河1615—2007年径流量变化的树轮记录

中国天山北坡西部精河流域山区的树木年轮记录了气候与水文变化过程,利用树轮宽度重建流域径流量长期变化历史对艾比湖湿地自然保护区生态保护和流域水资源利用具有重要意义.建立了精河流域山区2个采样点的天山云杉树轮宽度年表,分析其对流域气象和水文要素的响应特征,建立了树轮宽度标准年表与精河水文站上年9月到当年8月径流量的线性转换方程(R2=37.5%, P<0.001),重建了公元1615—2007年的径流量变化历史.丰枯年份和持续丰枯期分析表明:精河出山口径流量重建序列包含7个丰水年和11个枯水年,且发生了13次持续丰水期和10次持续枯水期.多窗谱分析发现径流量序列在99%的置信水平上存在56.8 年、6.9 年、3.8 年、3.4 年、2.0~2.1 年周期,其中6.9 年对应厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的周期,同时还发现了重建序列与南方涛动指数的显著负相关(r =-0.329,n=56),表明研究区径流量受大尺度海气耦合模式的影响.精河径流量序列与天山北坡玛纳斯河和乌鲁木齐河的丰枯阶段以及天山山区、伊犁地区降水变化的干湿阶段较好的对应,表明天山北坡水文和气候变化的大尺度环流背景和驱动因子一致.     

树轮记录的天山南坡阿克苏河过去300a径流变化特征

利用采自天山南坡阿克苏河上游5个采样点的树木年轮样本,建立了5个树木年轮宽度年表．树轮宽度年表与近48a阿克苏河径流资料相关普查表明,阿克苏河年径流量与树轮标准化宽度年表显著相关,最高单相关系数达0．611（α〈0．00001）．利用该年表重建了阿克苏河过去300a的年径流量系列,经多方面验证表明,重建结果具有较好的可...     

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.     

科尔沁沙地1826年以来榆树树轮宽度年表的建立及降水重建

利用10个采样点230个树木年轮样本,通过树轮分析程序,建立了科尔沁沙地区域1826～2008年共计183年长度的榆树树轮宽度年表.通过分析发现,水热条件与科尔沁沙地榆树生长关系密切.以标准年表及年表t+1年和t+2年序列重建了区域1826～2006年年降水.从过去181年来看,年降水重建序列具有2年、12年、18年和...     

1671—2006年伊犁尼勒克地区7—8月降水序列的重建与分析

通过对新疆伊犁尼勒克地区3个采点的雪岭云杉树轮宽度标准化年表与尼勒克气象站月降水的单相关普查发现,树轮宽度标准化年表与上年7—8月降水呈显著正相关,且具有明确的树木生理学意义.将树轮宽度标准化年表进行平均得到区域树轮宽度年表,再考虑到上年7—8降水对当年、次年及再次年树木年轮生长的影响,建立区域年表对上年7—8降水的重建方程,重建了1671—2006年336a来的7—8月降水序列,经多方面验证,重建结果是可信的.336a来,尼勒克地区7—8月降水经历了6个偏干阶段和7个偏湿阶段,其中偏湿年数多于偏干年数;最干旱年份为1713年,7—8月降水比多年均值偏少69.4%;最湿润年份为1783年,7—8月降水比多年均值偏多63.5%;7—8月降水长序列变化存在2.0a、2.2a、3.8a、4.9a、9.7a的显著准周期,且在1757年、1852年、1899年前后降水由多向少发生突变,1718年、1778年、1873年前后降水由少向多发生突变,1757年、1778年前后的突变与前人的研究结果相一致.     

天山北坡乌鲁木齐河年径流总量的树轮重建

基于1993年和2003年采集并研制的15个天山云杉树轮宽度年表,重建了新疆天山北坡乌鲁木齐河357年的年径流总量.影响树木生长的水文气象因子对河水流量的影响具有3～5年的滞后,基于3个树轮差值年表的重建方程可解释器测流量资料总方差的69.4％,使我们可以重建出1633 ～1989年的年径流总量.重建流量序列具有11个丰水期和11个枯水期,以及59.5年,47.6年,3.72 ～ 3.84年和3.45 ～3.50年的变化准周期,且在1639年和1709年发生过从丰水到枯水的突变,持续最长的枯水期达13年.流量重建结果可为诊断现代极端的洪旱事件提供长期的流量变化背景资料,并使我们有可能发现对水资源管理系统具有重要影响的过去持续洪旱期.     

基于树轮的阿勒泰地区1818-2006年1-2月降雪量重建与分析

依据采自新疆阿勒泰中东部地区的树木年轮样本,建立了该地区8个采点的树轮宽度年表.相关普查发现,标准化树轮宽度年表序列与该地区1-2月的降雪量存在明显的正相关关系,且具有显著的树木生理学意义.用义河山南(t)、卓勒萨依(t+2)和哈拉额尔齐斯(t+3)三个标准化树轮宽度年表序列可以较好地重建该地区1818-2006年189a来当年1-2月的降雪量,且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠.分析发现,阿勒泰地区189a来降雪量的重建序列具有5个偏少阶段和5个偏多阶段,并具有2.4a,3.3～3.4a和63a的显著干湿变化准周期.冬季降雪量的重建序列大致存在4个突变点,其中在1847年和1930年前后为降雪量由多到少突变,而在1901年和1986年前后是自少向多突变.     

西藏浪卡子地区树轮宽度特征值年表的建立

如何客观保留树轮序列的低频气候信息是树轮气候学研究的热点和难点问题.本文以西藏浪卡子地区大果圆柏(Sabina tibetic Kom.)的树轮宽度为资料,对新提出的特征值分析方法进行实例演示.通过构建不同树轮序列之间的协方差矩阵,计算其特征向量和特征值,并利用特征向量和主成分重建了特征值年表.将建立的特征值年表与传统的标准化年表(STD年表)和区域曲线标准化年表(RCS年表)进行比较,分析不同去趋势方法对树轮序列低频气候信息保留能力的差异.结果表明,相对STD年表,新建立的特征值年表与RCS年表能够较好地保留低频气候信息,显示了特征值分析方法在树轮气候学研究领域具有较高的应用潜力.     

树轮记录的过去384a乌鲁木齐河源7月温度变化

利用采自乌鲁木齐河源上树线跃进桥东采样点的雪岭云杉树轮样本,分析了其年表特征和气候响应特点.结果表明:采样点树轮早材密度标准化年表与和大西沟气象站7月份平均最高温度具有很好的正相关关系.用跃进桥东采样点的早材密度标准化年表序列,可较好地重建乌鲁木齐河源1623-2006年的7月平均最高温度,1959-2006年48 a...     

福建沙县马尾松树轮宽度与夏季亚洲-太平洋涛动指数的关系

根据采自福建沙县萝卜岩保护区的树轮样本,建立了一个长度为207年的树轮宽度标准化年表.通过相关分析发现,树轮宽度标准化年表序列与夏秋干旱季节温度存在显著的负相关.同时,还发现树轮宽度标准化年表序列与夏季亚洲-太平洋涛动指数(IAPO)具有良好的相关性,相关系数为0.60(p＜0.01),这种关系实质上指示了夏秋干旱季节...     

A 602-year Reconstruction of July-June Streamflow in the Kuqa River, China, Reveals the Changing Hydrological Signals of the Tarim Basin

A regional tree-ring width chronology of Schrenk spruce(Picea schrenkiana) was used to determine the annual(previous July to current June) streamflow of the Kuqa River in Xinjiang, China, for the period of 1414–2015. A linear transformation of the tree-ring data accounted for 63.9% of the total variance when regressed against instrumental streamflow during 1957–2006. The model was validated by comparing the regression estimates against independent data. High streamflow periods with a streamflow above the 602-year mean occurred from 1430–1442, 1466–1492, 1557–1586, 1603–1615, 1687–1717, 1748–1767, 1795–1819, 1834–1856, 1888–1910 and 1989–2015. Low streamflow periods(streamflow below the mean) occurred from 1419–1429, 1443–1465, 1493–1556, 1587–1602, 1616–1686, 1720–1747, 1768–1794, 1820–1833, 1857–1887 and 1911–1988. The reconstruction compares well with the tree-ring-based streamflow series of the Tizinafu River from the Kunlun Mountains; both show well-known severe drought events. The streamflow reconstruction also shows highly synchronous upward trends since the 1980 s, suggesting that streamflow is related to Central Asian warming and humidification. Thus, the influences of the extremes and the persistence of low streamflows on local society may be considerable. Climatic changes in the watershed may be responsible for the change in the hydrologic regime of the Tarim Basin observed during the late twentieth century.     

乌鲁木齐河山区流域360年径流量的重建

本文利用在乌鲁木齐河山区流域所建立的树轮年表，重建了乌鲁木齐河山区流域３６０年上年７月～当年３月的平均径流量。校准方程的相关系数为０．６７０，交叉检验的误差缩减值达０．３６６。在重建的３６０年径流量的变化中，有４个偏丰期和３个偏枯期，第２，３两个偏丰期与乌鲁木齐河河源１号冰川的两次冰进期相对应。对重建径流量的丰枯频率分析发现，平水年份出现最多，偏枯水年份多于偏丰水年份约５．８％，特枯水年没有出现，特丰水年出现６次，约占１．７％。这表明３６０年来径流量变化基本上稳定。     

Trend analysis of hydroclimatological variables in Urmia lake basin using hybrid wavelet Mann–Kendall and Şen tests

This paper investigates monthly, seasonal, and annual trends in rainfall, streamflow, temperature, and humidity amounts at Urmia lake (UL) basin and analyzes the interaction between these variables and UL’s water level fluctuation during the 1971–2013 period. Two new methods including nonparametric hybrid wavelet Mann–Kendall test and ?en’s methodology have been used to determine potential trends in the variables and their dominant periods. The results showed significant decreasing trends in the water level and streamflow series, moderate decreasing trend in the rainfall and relative humidity series, and increasing trends in the observed temperature data. The 8- , 12-month, and 2-year periods were detected as the dominant periods of the variables in monthly, seasonal, and annual timescales, respectively. The results from the interaction analysis revealed that the main factor influencing the water level at UL is decreasing trend in the streamflow series. Both the monthly series of UL’s water level and the streamflow series of the stations indicated two start points of significant decreasing trend in 1973 and 1998. Furthermore, a comparative analysis among the applied methods indicated a good agreement between the results of hybrid wavelet Mann–Kendall test and ?en’s trend analyzing method.     

东江径流年内分配特征及影响因素贡献分解

基于1956~2009年实测径流、天然径流和面降水的月系列,选用集中度和不均匀系数,分析东江径流年内分配特征的时空变异规律。通过对比降水和径流年内分配特征指标的阶段变化差异,量化分解气候变化、土地利用/覆被变化、水利工程水量调节和用水消耗等主要因素对东江径流年内分配特征变化的影响贡献。结果表明:东江实测径流的集中度和不均匀系数年变化过程均有显著下降趋势,且1973年为时序变点。降水及天然径流的年内集中程度阶段变化较小,但2000~2009年降水及天然径流的年内不均匀性要明显大于20世纪80年代和90年代。降水及天然径流的年内集中度和不均匀系数由上游向下游逐渐增大,显示集水面积越大降水及径流的年内集中程度和不均匀性越大。水利工程水量调节和土地利用/覆被变化降低了径流的年内集中程度和不均匀性,而用水消耗和气候变化增加了径流的年内集中程度和不均匀性。水利工程水量调节、土地利用/覆被变化、用水消耗和气候变化,对东江径流分配特征的影响贡献率分别约为-33.5%、-9.0%、4.5%和1.0%,新丰江水库、枫树坝水库和白盆珠水库的影响贡献率分别约为-21%、-10%和-2%,且近30年来土地利用/覆被变化和用水消耗的影响贡献有逐渐增加趋势。     

树轮记录的长江源区近412年以来3-5月降水量变化

利用采自长江源区青海省治多县立新乡夏日寺的大果圆柏建立树轮宽度标准年表。通过与气候要素的分析发现,该地区树木生长主要受干旱限制,树轮年表与3-5月降水量相关较好（r=0.67）。由此重建了长江源区412年以来的3-5月降水量变化,重建方程稳定可靠,方差解释量为44.9%。重建结果显示,重建序列大体经历了10个湿润时期和10个干旱时期,并显示研究区近10年有显著的变湿趋势。采用经验模态分解（EMD）方法对重建序列进行分析,重建降水序列可分解为7个IMF分量,其中,2~4年和6~10年的主要分量表明了降水量与ENSO等海气环流的相关联系,11~28年的分量则显示了区域降水与太阳活动的可能联系。与邻近地区的重建结果对比发现,其变化趋势比较一致。通过时空相关分析,表明重建序列具有较好的时空代表性。此外,重建结果还得到了气象灾害历史记录的验证。     

提孜那甫河流域融雪径流模拟及不确定性分析

为了开展寒旱山区典型流域融雪径流过程的研究,提高融雪径流模型（SRM）在山区融雪地区的水文过程模拟精度,本文选取新疆提孜那甫河流域作为典型研究区,在SRM径流计算基础上,加入合适的基流数据并进行不确定性分析。考虑4种常见的基流分割方法（数字滤波法、加里宁法、BFI法（滑动最小值法）和HYSEP（hydrograph separation program）法）,基于贝叶斯理论,采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟进行参数不确定性分析,对使用不同基流数据SRM的融雪径流模拟表现进行综合评价。分析结果表明,基于加里宁基流分割方法的模型（SRM_K）能够最佳地模拟研究区融雪径流过程（纳什系数NSE在识别期和验证期分别为0.866和0.721,大于其他对比模型）。MCMC模拟能够较好地识别SRM参数,获得可靠的参数后验概率分布。当实测降水资料缺乏或其代表性较差时,TRMM（tropical rainfall measuring mission）卫星数据能够描述研究区的降水过程特征。     

1543—2001年北疆区域年降水量变化特征分析

征,同时200 a左右的周期变化特征也较为明显,且不同历史时期的周期变化特征存在明显差异.突变检验表明,均值突变尺度在50～100 a尺度上更为明显,公元1613-1643年,1731-1792年的突变表现为年降水量的增加,而公元1669-1712年的突变则表现为年降水量的减少;方差突变则以18世纪80年代最为明显.     

近50年来中国六大流域年际径流变化趋势研究

应用1950年以来的中国六大流域19个重点控制水文站年径流观测资料,采用MK检验方法研究了中国六大江河的年径流量变化情况。结果表明,近50年来中国六大江河的实测径流量均呈下降趋势。其中海河、黄河、辽河、松花江实测径流量下降明显,严重影响了我国社会经济的发展。     

树轮记录的阿尼玛卿山区过去 830年夏半年最高温变化*

利用采自黄河源区阿尼玛卿山的祁连圆柏(Juniperus prezewalskii)样芯,采用国际规范的树轮学研究方法对所有树轮样芯进行了精确定年。针对各样芯不同的生长趋势分别采用负指数函数、线性函数和样条函数拟合与树龄有关的树木生长趋势。对个别在样芯中存在缺失段或缺失年轮过多难以准确判定缺失位置的样芯,采用"搭桥"的方法建立完整序列,最后用ARSTAN软件计算合成树轮宽度年表,最长序列为1532a,在满足复本要求的基础上建立了长度为830a的树轮宽度年表,并对年表的基本统计特征进行了分析。初步的分析结果表明该年表的年轮指数与研究区夏季温度成显著负相关,并在此基础上重建了研究区过去830年来夏半年(4~9月)平均最高温的变化。重建序列包含有大量的高频变化信息,又有十分显著的低频变化趋势。研究区在重建时段内经历了3个较为显著的降温期,其中1820s~1900s的降温趋势不同于该时期全球平均温度的升高趋势。另外,分析表明在重建时段内升温期较短,但是升温幅度大于降温幅度,迅速升温可能导致研究区严重干旱事件的发生。