黄河径流量变化与太阳活动关系初探

本文通过统计分析发现,兰州至三门峡区间黄河的径流量变化与太阳活动存在较密切的联系。为探讨两者联系的中间环节,文章进一步就太阳活动与极冰、极冰与大气环流,以及大气环流与黄河径流的关系进行了分析。最后,提出了“太阳活动——极冰——大气环流——黄河径流”的联系方式。这些,不仅为径流量的长期和超长期预报提供了依据,而且将有助于水、沙长期变化成因的进一步研究。     

沁河流域实测径流对环境变化的定量响应分析

根据1956-2000年沁河流域降水、耗水量和入黄武陟站实测径流资料,采用趋势分析、Mann-Kendall法和滑动t检验法分析了武陟站实测径流变化的事实,辨析了影响实测径流变化的原因,并在确定基准期的基础上,建立了降水径流双累积曲线关系,分离出了由降水、人类活动中引耗水及下垫面条件变化引起的实测径流变化量。分析结果表明：沁河入黄实测径流减少趋势明显,1972年为突变年份,且降水的减少、人类活动引耗水的增加和流域煤矿开采、地下水超采和水土保持措施等综合作用致使实测径流减少。人类引耗水、气候变化及下垫面条件变化对径流的影响总量为70.6 mm,其中,引耗水致使实测径流减少为17.6 mm,贡献率为24.9%;气候变化影响量为35.6 mm,贡献率为50.4%;下垫面条件变化影响量为17.5 mm,贡献率为24.7%。     

近57a长江黄河源区径流量变化异同特征分析

利用1956~2012年长江和黄河源区内2个水文站点逐月流量数据,分析了近57a两江源区径流的长期变化趋势、突变特征以及周期特征的异同。结果表明:长江源区径流量月变化呈单峰型,峰值在7月;黄河源区则表现为双峰型,峰值分别出现在7月和9月。近57a来,长江源区各季节及年平均径流量均呈现上升趋势,而黄河源区表现为年平均、春季和秋季平均流量呈下降趋势,而夏季和冬季则表现为上升趋势的特征。长江源区1960年和1968年前后的突变点比较可靠,在1998年前后可能也存在一次突变;而对于黄河源区,则在1960年和1968年前后的突变点具有较高的可靠性。长江源区年径流量主要存在9~10a和准22a的变化周期,而黄河源区年径流主要存在4a、7~8a和准16a的变化周期。      

黄河中游1922～1932年枯水段时空尺度分析

黄河中游在本世纪２０年代存在枯水段。本文旨在讨论其时间和空间尺度，并试图寻求其所处的全球大气环流背景。采用统计方法指出陕县径流量同全球网格点降水的相关关系；采用谱分析研究陕县径流量的周期特征，如１０．０年、３．５年和准两年的周期振动，并认为它们分别与太阳活动和ＥＮＳＯ现象有关。     

黄河源区积雪变化特征及其对春季径流的影响

基于1978-2016年积雪、气象和径流资料,采用Mann-Kendall检验法、线性分析法及敏感性公式,分析了黄河源区积雪变化特征及其对春季径流的影响。结果表明:(1)黄河源区表现出积雪初日推迟、终日提前、积雪期缩短和积雪日数减少趋势,其中,积雪初日、终日与积雪期分别通过了p0. 05、p0. 05及p0. 01的显著性检验。(2)年均雪深1978-2016年无明显变化趋势,但自21世纪以来呈显著上升趋势,且通过了p 0. 1的显著性检验。(3)黄河源区积雪日数对春季径流的影响较积雪深度显著。积雪日数、积雪深度平均变化1%,将分别引起春季径流变化0. 60%和0. 25%。因4月和5月份平均气温升高,积雪大量融化,故4月和5月径流对积雪变化敏感性较3月径流大。(4)降水和温度的不同组合引起积雪变化,导致春季径流的不同响应。气候变暖环境下,黄河源区融雪径流提前,表现为3月径流呈上升趋势,4月和5月径流呈下降趋势,但同时也因区域大气水汽含量变化,导致春季各月径流及春季径流自21世纪以来呈上升趋势。     

全新世气候对千年尺度太阳活动的可能响应

利用熟知的山洞石笋资料及重建的太阳黑子数获取的时间序列,讨论了长时间尺度上气候对太阳活动变化的可能响应。小波分析显示气候变化与太阳活动变化在约1000及约2000年周期上具有一致性,这可能反映了全新世时期太阳活动的调制作用。另外,小波功率谱显示在公元前2000年附近缺失千年周期,这种突变及气候条件的长期变化可能给许多地区带来社会性影响。     

对太阳活动十一年周期与大气准两年振荡、臭氧总量之间关系的论述

经研究,在1958年-1984年期间,全球臭氧总量与10.7cm波长的太阳辐射流(F_(10.7))之间没有展示出明显的联系。然而在赤道地区平流层中当这些资料根据大气准两年振荡东风时段或西风时段而划分开来时,就会发现有下列联系:当大气准两年振荡处于西风时段时,全球臭氧总量与太阳活动周期存在着同位相的变化关系;处于东风时段时,则存在着反位相的变化关系。     

西太平洋副热带高压的气候振动

本文根据1951—1984年逐月副高面积指数和赤道东太平洋海面温度资料，研究了副高的长期变化特征及其与海面温度和太阳活动的关系。发现:副高的强弱有明显的阶段性和3.2、3.8、11.3和22.5年的周期性，周期的长度随着阶段的转变而变化；副高的3—4年振荡主要受海面温度的支配，在副高由弱转强时，海温的变化在先，副高由强转弱时，海温的变化在后；副高的11.3年和22.5年的周期可能受太阳活动的影响，副高阶段的转折年份大都在太阳黑子11年周期的极值年前后，而且在太阳活动奇数周期中副高偏强，偶数周期中副高偏弱。这些结果为副高的气候预报提供了某些依据。     

CHAMP卫星观测的热层大气密度变化特征

采用2001-2010年CHAMP（CHAllenging Minisatellite Payload）卫星高精度加速度计反演的热层大气总质量密度观测数据,对400 km高度大气密度的变化特征进行了分析与研究。结果表明,太阳辐射高低整体上控制着热层大气密度数值大小变化,在太阳宁静期热层大气密度受地磁活动控制,其最大值区域在地磁12-18时（地方时）内移动,重复周期为4~5个月,与地磁活动的Ap指数变化相似。对比经验模式与CHAMP卫星观测值,两者偏差纬向分布较均匀,经向变化明显;当太阳活动处于中低水平即F_10.7小于120时,模式值偏高5%~10%;当F_10.7大于130时,模式值偏低10%以上。为经验模式的改进提供相应的参考。     

气侯变化背景下黑河上游春季融雪洪水预估研究

气候变暖将导致高山区冰冻圈加剧融化,一方面融水资源时空分布的不确定性增大;另一方面,融水洪水灾害发生的频度和强度也将发生改变。基于气象、水文数据和MODIS积雪覆盖数据,利用融雪径流模型(SRM),对1990—2012年共23年祁连山黑河札马什克控制区融雪期径流进行模拟与验证。结果表明：SRM在该流域具有较高的模拟精度（纳什系数为0.91),可用于分析和预估控制区径流强度变化。为此,采用黑河流域气温、降水降尺度数据,预估了未来气候变化背景下积雪范围变化及不同重现期洪水变化趋势。结果显示,与基准期相比,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,最大积雪范围可减小3%~7%,且随着海拔升高,变化愈剧烈。RCP2.6情景下因气温和降水变化幅度较小,到21世纪末各重现期洪水强度保持在10%以内波动;RCP4.5情景下,各重现期洪水强度最高增大约20%;在RCP8.5情景下,各重现期洪水强度最高可增大超30%。相关分析结果显示,不同重现期洪水径流与气温和降水均具有较强相关性：重现期越长,洪峰与气温的相关性越大;重现期越短,洪峰与降水的相关性越大。通过预估气候变化背景下的融雪性洪水事件强度及重现期变化,有助于有效开展区域洪水风险管理、提高洪水资源的利用价值。     

气象水文模型耦合研究及在西苕溪流域的模拟试验

为了提高洪水预报的精度,延长洪水预见期,利用WRF模式和HEC-HMS水文模型对太湖西苕溪流域2009年8月的一次典型暴雨洪水过程进行了降雨模拟和流量耦合预报,并与实测降雨和径流过程进行了对比分析。(1) WRF模式能够较好模拟出位于天目山的强降水中心,位置较实况略偏北;预报子流域面雨量时空分布与实况较一致,定量检验合格率达50%左右。(2) HEC-HMS模型对西苕溪流域日径流过程和场降雨洪水过程均有较好的模拟效果,模型参数验证和率定期间,确定性系数、洪峰流量相对误差和峰现时差等指标均小于业务预报许可误差。(3) 采用单向耦合法,将WRF模式(5 km网格)48 h预见期的滚动预报降雨场输入HEC-HMS水文模型进行流量滚动预报,耦合预报结果明显优于不考虑预见期内降雨的传统预报方法,在保证精度的前提下,有效延长了洪水预见期。      

21世纪珠江流域水文过程对气候变化的响应

应用HBV-D水文模型和多个气候模式预估了不同温室气体排放情景下珠江主干流西江的径流过程,分析了21世纪水资源量和洪水频率的变化。结果表明：2050年后年降水量和年径流量较基准期（1961—1990年）明显增加;流域平均的月降水量和径流量在5—10月间均呈增加趋势,12月至次年2月呈减少趋势;年最大1 d和7 d洪量逐渐增加,重现期逐渐缩短。2030年前枯水期径流增加有望缓解枯水期用水压力,而2050年之后丰水期径流量以及洪水强度、发生频率的增加将给珠江流域防汛抗洪带来更大压力,在制订气候变化对流域水资源影响适应性对策时应考虑这两方面的影响。     

太阳活动11年周期对气候系统中准两年振荡的影响

用一个有外强迫的、简单的动力系统研究气候系统中的准两年振荡(平均周期长度比两年稍长或稍短的准周期振荡)。结果显示，准两年周期性源于该系统对于受H年周期调制的季节强迫的非线性响应。当系统的非线性固定时，准两年震荡的周期长度和振幅随季节变化的强度和太阳活动11年周期变化的强度而变化。这可能是造成气候中准两年震荡的性质有的空变化的原因之一。     

长江宜昌站汛期径流变异的天气气候学研究

用1881—1987年长江宜昌站月平均流量资料,研究长江上游汛期径流长期变化特征,讨论其与太阳活动、厄尔尼诺事件的关系,并用1951—1987年资料,研究径流丰、枯年份汛期500百帕、100百帕环流的差异,计算分析宜昌站7—9月平均流量与前期环流和海温场的相关联系。所发现的若干有意义的事实,可供汛期流量长期展望参考。     

1953～2017年黄河源区气温变化的多尺度特征

基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）间的关系。结果表明:（1）1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。（2）1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。（3）1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。（4）气温与Nino3.4指数和PDO（Pacific Decadal Oscillation）指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。（5）AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。     

秦淮河流域气象水文要素变化特征及径流变化归因分析

研究秦淮河流域气象水文要素变化特征及径流变化归因对该流域水旱灾害防御工作具有重要指导意义。利用秦淮河流域气象水文观测数据和遥感资料，采用β-z-h三参数综合指示法、联合突变检测法等分析该流域气象水文序列时空变化趋势、变异点和变异度，采用弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：（1）秦淮河流域年平均气温和年径流深呈显著增加趋势，且未来仍将保持显著增长趋势；年降水量和参考作物蒸散量呈不显著增加趋势，且未来仍将维持微弱上升；年平均相对湿度呈显著减少趋势，且未来仍将维持显著减少。年降水量未发生变异，年平均相对湿度在2004年发生巨变异，年平均气温在1994年发生强变异，年参考作物蒸散量在2003年发生中变异，年径流深在2002年发生弱变异。（2）基准期（1981—2002年）和变化期（2003—2019年）秦淮河流域径流深与降水量呈显著正相关，与参考作物蒸散量、下垫面指数呈负相关；变化期较基准期参考作物蒸散量和下垫面指数弹性系数增大，而降水量弹性系数减小，下垫面指数的变化对径流增加贡献量较大（91.20%），表明人类活动引起的下垫面变化是径流增加的主要因素，起正贡献作...     

初夏西太平洋副高南北位置长期变化的成因及预报

利用月平均高度场和海温场资料,通过统计相关分析,探讨了初夏西太平洋副热带高压南北位置长期变化的规律及其成因,结果表明,初夏副高南北位置存在着11年左右和3-5年的准周期振荡,这种周期变化分别与太阳活动、海洋下垫面和对流层上部位势高度场类似的周期振荡相吻合。太阳黑子高值年、赤道东太平洋暖水期、热带中东太平洋对流层上部位势高度偏高阶段,初夏西太平洋副高位置偏南,反之偏北。最后建立了6月份副高脊线的预报方法。     

太阳活动的变化与全球温度

人们早就猜想到太阳活动变化对地球气候有影响，并且许多相关分析也指出了这种联系，但在多数情况下，相关很少具有统计意义。然而，最近的结果指出地球气候的变化与太阳活动有强相关。发现对流层和平流层上部温度与太阳１０－１２年周期有同步关系，在更长时间尺度上，发现全球温度，特别是北半球陆面气温与太阳活动的长期变化有几乎理想的相关。太阳活动并不能仅用一个参数来表示。不论是１８６０－１９９０年的仪器温度记录，还是     

气候变化与黄河断流的思考

黄河的洪水及泥沙闻名于世 ,进入 2 1世纪 ,黄河上又出现了很多新情况、新问题 ,尤其是随着气候的变化、人口的增长、经济的快速发展 ,黄河水资源供需矛盾日益尖锐 ,断流已成为黄河面临的新热点。由断流以及社会发展所带来的污染超标和生态环境问题也更加突出 ,对国家经济可持续发展构成了严重威胁。深入研究断流的原因和对策 ,以提高黄河水资源系统对气候变化的适应能力 ,确保黄河长治久安     

初夏西太平洋副高南北位置长期变化的成因及预报

利用月平均高度场和海温场资料，通过统计相关分析，探讨了初夏西太平洋副热带高压南北位置长期变化的规律及其成因，结果表明，初夏副高南北位置存在着１１年左右和３－５年的准周期振荡，这种周期变化分别与太阳活动、海洋下垫面和对流层上部位势高度场类似的周期振荡相吻合。太阳黑子高值年、赤道东太平洋暖水期、热带中东太平洋对流层上部位势高度偏高阶段，初夏西太平洋副高位置偏南，反之偏北。最后建立了６月份副高脊线的预报方法。