黄河断流与El Ni(～n)o事件的遥相关

黄河断流事件的发生是人为因素与自然因素——人类生产活动用水量急增与天然径流量骤减共同作用的结果。自然因素作为天然背景具有不可低估的作用,在引起黄河断流的所有气候因子中,降水减少的贡献最显著,其次是蒸发增加的影响。当代黄河断流事件的发生和持续加重似与El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件的频繁发生及其持续强劲有某种关联,本文即通过对黄河径流及其流域内的降水、蒸发、气温等方面气候因素与El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件的遥相关作用进行分析,寻求导致黄河径流减少的可能原因,从而揭示黄河断流与El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件的联系。结果表明,通常情况下,El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件发生时,黄河流域年平均降水量减少10.35%,可造成黄河年径流减少12.95% (含有来自蒸发增加所造成的影响),约相当于减少73.45×108 m3的水量。随El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件强度的加深,降水量与径流量均迅速递减,强El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件黄河流域年平均降水量减少20.43%,黄河径流量减少25.59%（147.17×108m3）;1997年断流最严重时降水减少30.62%,径流骤减40.27%（229.96×108 m3 ）。可见El Nin〖DD(Y-1.5mm〗~〖DD)〗o事件对黄河断流所造成的影响是相当深刻的。     

中国当代土地利用变化对黄河流域径流影响

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM),研究中国地区土地利用/植被覆盖变化对黄河流域降雨径流过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心(ECMWF)再分析资料ERA40,分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年(1987～2001年)时间长度的积分试验。随后,RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM。与观测资料的对比分析表明,在实际土地利用状况下,LRM能较好地模拟黄河河川径流的季节和年际变化。研究结果指出,当代土地利用引起了冬季黄河上游部分地区降水减少,中下游地区降水增加;引起夏季整个黄河流域降水的减少。总体来说,当代土地利用变化引起黄河流域年平均降水的减少。对于水文站河川径流量,除了冬春季略有增加外,其他月份河川径流均会减少,并且在9月减少最多。土地利用引起的植被退化造成黄河径流的大幅度减少,并且越向下游减少幅度越大,这可能是引起黄河下游断流的重要原因之一。     

ENSO事件对川西高原区的气候影响

根据1951-2010年川西高原区7个气象站降水资料和气温资料以及60 a间发生的厄尔尼诺(El Ni?o)/拉尼娜(La Ni?a)事件,分析降水量、气温与El Ni?o /La Ni?a事件之间的关系,研究El Ni?o/La Ni?a事件对川西高原区气候的影响。结果表明：1951年以来川西高原区年降水量变化不大,呈现微弱的增加趋势,El Ni?o/La Ni?a 事件的发生对川西高原区年平均降水量有影响,El Ni?o事件影响下的年平均降水量减少,La Ni?a事件影响下的年平均降水量增加;El Ni?o年降水量低于正常年降水量39.14 mm,拉尼娜年降水量高于正常年降水量22.56 mm。1951年以来川西高原区年平均气温呈现微弱的波动上升趋势,川西高原区年平均气温与ENSO事件等级之间的相关性不显著。     

气候变化对西北水循环和水资源影响的研究

西北地区全年水汽总输入为1 061.9 mm,但只有14.4%形成降水,85.6%成为过境水汽直接穿过该地区上空出境,水汽净输入量仅为31.1 mm.西北地区降水分布很不均匀,内陆河地区多年平均降水量大于300 mm的都是高山带,而平原盆地的降水量多在150mm以下,内陆河流域多年平均径流深仅有6.8 mm.西北水循环最突出的特点是径流系数小于蒸发系数,而干旱指数Ep/P(Ep:蒸发能力,P:降水)十分大,介于4～10之间.未来30年黄河及其以北地区气温平均升高2.0℃(HD模式)或2.38℃(MPI模式),黄河以南地区气候平均升高1.8℃(HD模式)或1.5℃(MPI模式),内陆河流域气温升高可能分别达到3.1℃(HD模式)或1.5℃(MPI模式).据MPI模式结果,未来30年黄河及其以北地区降水量平均增加1.6%,而黄河以南地区降水量平均增加11.4%,干旱少雨的内陆河地区降水量可能减少7%以上;黄河及内陆河地区的蒸发量将可能增大15%左右,西北区地表径流量的变化范围预计为751～1017亿m3.气候变化使得该地区天然径流减少,水资源供需矛盾将更加突出.     

降水变化和人类活动对延河流域径流影响的定量评估

利用Mann-Kendall突变检验法对延河流域1952—2008年降水量与甘谷驿站径流量进行分析,并以1952—1994年为基准期,定量分析1995—2008年降水变化和人类活动对径流的影响。结果表明：57年来延河流域正常降水发生概率达80.7%,径流年型以偏枯和枯水年为主;年降水量和径流量均呈减少趋势,突变分别发生在1995和2005年;与1952—1994年相比,1995—2008年的降水量和径流量较基准期分别减少11.1%和27.3%;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为46.2%和53.8%。     

近年来黄河下游断流的干旱背景分析

近年来黄河下游连年断流 ,引起社会的极大关注。文中根据全国 1 60个基本气象测站近47a的月降水量资料 ,应用旋转主分量分析等统计分析方法 ,分析了黄河流域平均降水量的年际变化 ,比较了全国各区域降水量异常及其累积程度 ,还与历史上著名的大旱灾荒和黄河下游断流事件作了对比分析。结果表明 ,近 2 0 a来 ,黄河流域尤其黄河下游山东省及其附近地区 ,遭遇到数百年一遇的气候上连续干旱阶段 ,近 1 0 a来累计少降的雨水总量 ,相当于黄河 4 a的径流量。黄河下游近 2 0 a里集中发生了 1 5 a明显的干旱年份 ,其中 5 a大旱 ,1 0 a干旱。其干旱的累积程度不仅是全国最严重的地区 ,而且超过了历史上著名的“崇贞大旱”(1 640年 )和 1 372年的大旱及黄河下游断流事件     

两类El Nio事件对我国河西走廊地区水文气象要素的影响

在两类El Nio事件下,通过滑动平均,对河西走廊地区降水量、气温及出山径流量与ElNio的相关性进行了研究,并用距平法分析了1959-2005年期间两类El Nio事件对研究区气温、降水量和出山径流量变化的具体影响。结果表明,整个河西地区受El Ni珘no较强影响,在第一类El Nio事件年,高温少雨、出山径流量偏少;第二类El Nio事件年该地区低温多雨、出山径流量较丰。相比高海拔山区,气温在低海拔地区对El Nio响应程度更高,降水对El Nio的响应在山区和低海拔平原区差别不大,均表现出较高的敏感性。与出山径流量相比,降水量和气温对El Nio的响应更高一些。     

黄河上游和源区气候、水文的年代际变化及其对华北水资源的影响

利用我国气象观测站1951~2000年降水、气温资料以及黄河上游有关水文测站1960~2003年的径流资料,分析了黄河上游和源区气候的年代际变化及其对径流变化的影响,并分析了黄河上游径流变化对华北水资源的影响。分析结果表明:黄河上游和源区降水从20世纪90年代有所减少,气温明显上升,导致了黄河源区和上游径流量锐减。黄河上游径流的减少是90年代黄河下游流量锐减、黄河断流天数增多的重要原因,并表明了黄河上游来水量的多少是影响华北地区水资源的重要原因。     

厄尔尼诺现象对黄河流域汛期降水的影响分析

通过收集整理1951年以来黄河流域主汛期(6—9月)报汛水文站及黄河流域相关气象站的月降水资料及期间发生的厄尔尼诺(EL)/拉尼娜(LA)事件,统计分析了1951—2016年黄河流域主汛期降水与同时期的厄尔尼诺事件的相关性,研究了厄尔尼诺事件对黄河流域主汛期降水的影响。根据黄河流域来水特性及气候特征,将黄河流域分为6个区间:兰州以上、兰托区间、山陕区间、泾渭洛河、三花区间及黄河下游。研究结果表明:1951—2016年分别有18次EL事件和14次LA事件发生,厄尔尼诺事件发生总概率为48%。厄尔尼诺事件对黄河流域主汛期降水量有显著影响。EL发展年,黄河流域6个分区的主汛期降水表现为一致性偏少;EL衰减年,黄河流域6个分区的主汛期降水表现为一致性偏多(黄河下游偏少2%)。LA发展年,黄河流域6个分区的主汛期降水表现为一致性的偏多;LA衰减年,黄河流域6个分区的主汛期降水表现为一致性的偏少(兰州以上偏多1%)。     

气候变化和人类活动对石羊河流域水资影响评价

石羊河流域的年平均气温(最高、最低气温)自1951年以来总体呈上升趋势,增温速率为0.22℃/10a,增幅达1.2℃。1992年是年平均气温显著变暖的年份,与显著变暖前相比,年平均气温上升了0.85℃,低于近51年1.1℃的增幅水平。在近55年中,石羊河流域的年降水总体上在增加,出山口径流量在减少,流域尾闾民勤绿洲的地下水位在快速下降。气温显著变暖后,年降水量增加了约18.2 mm,增幅达5.8%,出山口径流量减少了4.1×108m3,民勤绿洲的地下水位下降了1倍~2倍。水资源变化的成因分析表明,出山口径流量的减少源自径流补充之一的上游山区降水的减少,而红崖山水库入库径流量的持续快速减少则是民勤地下水位快速下降的主要原因之一。受气候变化的影响,石羊河流域出山口径流量峰期有所提前,而人类活动严重地影响了石羊河流域中游地表径流利用量和下游可利用量分配比例。     

黄河流域未来气候-水文变化的模拟研究

将大尺度半分布式水文模型VIC应用到黄河上中游流域(花园口水文断面以上),并利用区域气候模式RegCM4.0单向嵌套全球气候模式BCC_CSM1.1,动力降尺度到黄河流域的模拟结果驱动VIC模型,开展在新的典型浓度路径下(RCP4.5和RCP8.5)黄河流域未来气候和水文变化的离线模拟。模拟结果显示,在RCP4.5和RCP8.5排放情景下,黄河流域21世纪平均地表气温相对于1971—2000年均呈显著上升趋势,2019—2048年上升1.2—1.5℃,2069—2098年上升2.19—3.9℃。未来年平均降水量有微弱的增大,2019—2048年增幅为6%左右,2069—2098年增幅为1.4%—5.6%。未来蒸发量增大明显,2069—2098年年平均蒸发量最大可增加9.6%。2019—2048年花园口水文站的年平均径流量增大3.4%—7.4%,2069—2098年年平均径流量转为减少,减幅为3.3%—5.3%。黄河上游地区未来气候和水文变化趋势与黄河流域基本一致,但未来年径流量变幅低于黄河流域,相对比较稳定。     

气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

阐述了黄河流域水文要素变化的事实,揭示了黄河流域径流的脆弱性;综述了黄河流域径流对气候变化的敏感性及未来气候变化对黄河流域径流的可能影响的研究现状.目前的研究表明:降水在20世纪80年代后呈弱减少趋势,径流减少明显;径流对降水的敏感程度高于对气温的敏感程度;在未来气候变化情景下,径流总体呈减少趋势,黄河流域未来水资源紧张态势将进一步加剧.依据上述研究成果,提出了黄河流域适应气候变化的对策.诸多气候变化对黄河径流影响的研究中,尚存在不足:气候变化对径流变化影响的机理尚需进一步研究,缺乏极端气候事件对径流的影响研究,气候模型和水文模型中的不确定问题有待解决.     

我国降水变化趋势的空间特征

利用1951年至1996年地面气象记录资料, 计算了我国全年和季节降水量长期变化趋势特征指数.结果表明, 我国长江中下游地区年和夏季降水量呈现明显增加趋势;北方的黄河流域降水表现出微弱减少趋势, 山东和辽宁省夏季雨量减少显著;但偏高纬度地区的新疆、东北北部、华北北部和内蒙古降水量或者增加, 或者变化趋势不明显.因此, 1997年黄河史无前例的断流和1998年长江特大洪水的发生, 均有其相应的区域长期降水气候趋势作为背景条件.研究还表明, 我国一些地区降水的季节性也发生了变化, 其中黄河中上游地区和长江中游地区春、秋季雨量占全年比例均有显著减少, 而河北东部、辽宁西部和东北科尔沁沙地春季降水相对增加.     

热带太平洋地区风场异常和与El Nio有关的年际变化

利用1964~1993年NCEP/NCAR再分析风应力资料和中国科学院大气物理研究所发展的14层热带太平洋环流模式(OGCM),对热带太平洋与El Ni~no有关的年际变化进行了研究。首先,分析了西太平洋暖池次表层海温异常(SOTA)与Ni~no 3区海表温度异常(SSTA)的年际变化关系,发现在El Ni~no事件之前,暖池的次表层海温都有明显正异常出现,它的东传导致了El Ni~no的发生,并且SOTA的传播随纬度变化,沿赤道东传,在赤道外西传。然后,选取了20世纪70年代和80年代两次最强的El Ni~no事件讨论了引起这种机制的可能原因———西风异常的作用。最后,对1964~1993所有的El Ni~no年的风场、次表层海温和海表温度的异常进行了综合分析。     

基于SWAT模型的汉江流域径流模拟

应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型对汉江流域1971-2000年30年逐月径流进行了模拟.结果表明:模型模拟精度高于评价标准(模拟效率Ens>0.5,相关系数r 2>0.6),SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟;水量平衡各要素中,30年月、年平均蒸散发量、地表径流量、土壤对地下水补给量、土壤含水变化量、地下水侧流量分别占降水量的55.97%、25.88%、17.64%、0.26%、0.25%,蒸散发是该流域水量的主要输出项;各月30年平均降水量变化趋势与地表径流量变化趋势较一致,而与基流量变化趋势一致性较差;30年流域降水量年变化趋势与地表径流量、基流量的变化趋势较一致;30年月、年地表径流量对降水的响应程度高于基流.     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X~2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nio现象的关系。结果表明:两类El Nio事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nio事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26.63%,而Ⅱ类El Nio事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11.46%。从季节分布来看,两类El Nio事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来:Ⅰ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

未来气候变化对黄河流域水文过程的影响

使用NASA/NCAR有限区域大气环流模型FvGCM结果驱动高分辨率区域气候模式RegCM3 (20 km),进行1961～1990年当代气候模拟(控制试验)和2071～2100年IPCC A2排放情景下未来气候模拟(A2情景模拟试验)。将RegCM3径流模拟结果同大尺度汇流模型LRM [分辨率0.25°(纬度)×0.25°(经度)]相连接,模拟预估未来气候变化对我国黄河流域水文过程的影响。结果表明:相对于当代气候,未来黄河流域呈现气温升高、降水增加(夏季7～8月降水减少)和蒸发增大的趋势,且空间分布极不均匀,造成河川径流在5～10月减少,加剧流域夏季的水资源短缺;未来气温升高使得融雪径流增加,可能导致更早和更大的春季径流,使径流过程发生季节性迁移,引起黄河流域水资源年内分配发生变化。     

黄河流域代表水文站径流和降水量变化的初步分析

通过对1995—1990年共36a黄河上游和中游两个代表站径流量和区域降水量资料的季节和年际变化趋势的分析，初步揭示了黄河不同流域降水量和径流量之间的关系，发现虽然黄河上游区域平均降水量距平的变化在夏季和秋季呈下降趋势，但代表黄河上游的兰州水文站径流量在夏季和秋季却呈现出明显的上升变化趋势，而黄河中游区域平均降水量距平的变化在夏季和秋季呈下降趋势，代表黄河中游的花园口水文站径流量在夏季和秋季也呈现出明显的下降变化趋势。因此，在比较长时间的气候趋势上，黄河中游地区径流量异常与降水量异常变化趋势是一致的，降水量异常是影响径流量异常的主要因子。而在黄河上游地区径流量异常与降水量异常变化趋势并不一致，降水量减少的同时径流量却增加，这可能与伴随着降水量减少的全球增暖所引起的高原冰川和积雪融化等因素有关。因此，影响黄河上游径流量的因素除了降水等自然因子外，其它因子诸如上游的径流量、人类活动、全球增暖等也同样会影响黄河上游的径流量。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X^2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nino现象的关系。结果表明：两类El Nino事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nino事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26．63％,而Ⅱ类El Nino事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11．46％。从季节分布来看,两类El Nino事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来：Ⅰ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

两类El Nio事件对我国河西走廊地区水文气象要素的影响

在两类El Nio事件下,通过滑动平均,对河西走廊地区降水量、气温及出山径流量与ElNio的相关性进行了研究,并用距平法分析了1959-2005年期间两类El Nio事件对研究区气温、降水量和出山径流量变化的具体影响。结果表明,整个河西地区受El Ni珘no较强影响,在第一类El Nio事件年,高温少雨、出山径...