气候变化对西藏湖泊变迁的影响(1973—2017)

西藏湖泊众多,其水位和面积变化对气候波动有敏感记录。本文运用RS和GIS技术,以1973—1977年、1989—1992年、1999—2001年、2008—2010年和2017年5期遥感影像为底图矢量化了西藏所有湖泊边界,建立了湖泊空间数据库。以湖泊空间数据为基础,分析了1973—2017年西藏湖泊面积动态变化特征,结论如下:从20世纪70年代至2017年,西藏湖泊总面积持续增加,共增长了47.23%;从20世纪70年代至90年代,研究区北部和中部湖泊呈萎缩的趋势,其余地区呈扩张的趋势;从2000年至2017年,西藏湖泊呈持续扩张的趋势。另外,笔者分析了研究区年平均气温、年降雨量和年蒸发量的变化特征。1981—2017年,西藏气候向暖湿方向发展,主要表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减少。气候变化对不同地区不同时期湖泊变迁影响显著:(1)西藏北部和中部湖泊主要以冰川、冰雪融水和地表径流为主要补给源。20世纪70年代至90年代,气温和降雨量波动较小,引起这些地区湖泊萎缩的主要原因为冰川和冰雪融水补给的减少。(2)从20世纪90年代至2017年,气温和降雨量增加、蒸发量减少,导致研究区湖泊呈现全面扩张的趋势。     

基于分布式水文模型的长江上游水资源时空变异性分析

本文首先分析了长江流域内154个气象站降水量和26个干支流水文站流量在1950～2000年期间的变化趋势。为定量分析长江上游地区降水量时空变化对水资源量的影响,构建了基于物理机理的分布式水文模型,模拟再现了天然河道条件下的水文过程。有别于传统的河道径流性水资源评价方法,本文尝试用径流深的空间变化来探讨水资源分布及演变态势。并以渠江罗渡溪水文站为个案,剖析了90年代秋季流量大幅减少的主要缘由。结果表明:受降水在时空分布上存在变异的影响,长江上游局部地区夏季径流深比率呈增加趋势,而秋季则相反;导致嘉陵江渠江水系秋季流量减少的主要原因是降雨,其次才是人为因素。     

青藏高原东南缘迪庆地区年季蒸发皿蒸发、降水和径流深分析

利用青藏高原东南边缘核心区迪庆地区3个站的蒸发皿蒸发、降水、径流深观测资料,分析了各要素年内、年际变化规律,检验了突变点,探讨了区域蒸发、降水、径流深相关关系。结果表明：（1）研究区蒸发量年内四季分布相对均衡,其次为径流深及降水量;径流深年际离散系数低,其次为降水量、蒸发量;径流深年内季节分布年际离散系数低,其次为蒸发量、降水量。（2）研究区年度蒸发量的增加主要因春季蒸发增加,年度降水量的减少主要因冬季降水量减少,年度径流深的增加主要因夏季、秋季、冬季径流深增加所致,夏季径流深增加主要因夏季蒸发减少,秋季径流深增加主要因秋季降水增加、蒸发减少、夏季径流增加、蒸发减少所致,冬季径流深增加主要因秋季径流增加所致。（3）研究区年度、春季蒸发量下降趋势显著,年度干旱、春旱风险呈降低趋势;降水量年内占比趋向于向夏季、秋季集中,径流深夏、秋季呈增加趋势,区域内洪涝灾害风险有增大趋势。2000年以来,区域内年度蒸发量出现较为明显增加趋势,年度降水量、年度径流出现明显减少趋势,该趋势与线性趋势出现背离,且年度和四季降水量、径流深在2014年左右均检测出变少突变信号,该现象可能对区域生态环境及水资源状况产生较大影响。     

北江流域径流年内分配特征的变异性分析

以北江流域石角站53年的实测月径流资料为基础,研究了流域内径流年内分配特征及其变异性。计算了径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标。发现各年代和多年平均相比,20世纪50、60年代的径流年内分配较不均匀,70年代以后,径流年内分配逐渐趋于均匀,集中期和极小比的变化表现为具有波动性。从各指标的变化趋势看,不均匀系数、调节系数和极大比在1967、1975、1999年发生了变化,集中度在1999年发生了变化,集中期在1984、1999年发生了变化,极小比在1975、1983、1991、1999年发生了变化。径流年内分配特征的趋势变化和降雨不一致,主要表现在径流的年内分配不均匀性趋势较降雨降低,径流对降水的滞后时间延长,径流极大比变化趋势较降雨下降,极小比变化较降雨平稳。说明北江流域径流年内分配特征发生了变异。对流域内水利工程设施的修建、植被条件、城市化发展情况进行了分析,认为北江流域径流年内分配特征发生变异,主要是受到了上述人类活动的综合影响。     

近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。     

鄱阳湖流域抚河径流特征及变化趋势分析

抚河是鄱阳湖流域第二大河流,其径流变化研究对揭示鄱阳湖水文情势演变规律和鄱阳湖生态环境保护具有重要的科学意义。本文采用鄱阳湖流域抚河上、中、下游8个主要水文站的实测资料,分析了抚河径流年内分配特征及变化规律;应用Mann-Kendall非参数检验与回归分析等方法,研究了近几十年内抚河年、月径流变化规律及与降雨的关系。结果表明:(1)抚河径流年内分配不均,但不均匀性在流域内空间差异较小;(2)受水利工程调蓄影响,径流年内分配越来越均匀;(3)不同年代年径流特性存在差异,20世纪70年代至90年代初,径流相对稳定,90年代中期到2002年,呈较明显上升趋势,2002年后,表现为下降趋势;(4)月径流变化有增有减,基本规律为枯水期(11月~次年3月)月径流量基本呈上升趋势,洪水期(4~6月)月径流基本呈下降趋势;(5)抚河的年降水量在2002年附近发生突变减少,与年径流量突变时间基本吻合,说明气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖流域抚河入湖径流的减少影响显著。     

西庄流域土地覆被变化及其水文响应模拟研究

自20世纪80年代以来,随着滇西南农业综合开发造林项目建设、退耕还林、天保林工程的建设．滇西南的土地利用格局发生明显改变,尤其是山区流域林地覆被明显增加,耕地减少,分析这种变化趋势对水文水资源的影响很有必要。本文选取怒江水系中山小流域西庄流域为例,以遥感影像为主要信息源,利用GIS分析了1982、1991、1999和2004年的土地覆被变化,然后以分布式水文模型SWAT为研究工具,用1998-2002年流域实测降雨及径流资料对模型进行率定．然后固定气候因子（1998-2002年实测气候资料）,模拟分析了不同土地覆被情况下的水文响应。研究结果表明,自1982年至2004年,森林覆被面积增加44％,草地面积减少28,6％,耕地面积减少16．1％;相应的流域地表径流减少21．3％,年径流减少2．0％,雨季径流量减少2．7％,枯季径流量减少0,2％,年蒸发增加4．8％,雨季蒸发量增加5,0％,枯季蒸发量增加3．9％。合理规划流域土地利用格局对于流域综合水资源管理具有重要意义。     

气候变化背景下长江源区径流变化特征及其成因分析

利用1960-2011年历年逐月长江上游通天河流域直门达水文站观测的流量资料、 长江源区气象台站观测资料以及NCEP/NCAR逐月再分析资料, 研究分析了长江源区径流变化特征及其气候归因. 结果表明: 2005年之前, 长江源区年及夏、 秋、 冬季的平均流量呈持续下降趋势, 2005年以后, 长江源区年及四季的平均流量均呈显著增加趋势. 其中, 以夏季平均流量的增幅最为明显, 年平均流量有4 a左右及12 a左右的变化周期. 高原夏季风、 长江源区夏季7、 8月地面感热、 流域降水量、 蒸发量、 气温及冰川和积雪融水均对长江源区流量变化有明显影响. 2005年以后, 长江源区年及四季的降水量呈明显的增加趋势, 而蒸发量呈明显的减少趋势. 同时, 温度急剧上升导致的冰川和积雪融水增多, 是2005年以来长江源区流量急剧增加的重要原因.     

天山西部地区近50年水面蒸发量变化特征及趋势分析

利用天山西部地区10个代表性水文、气象站1957-2006年20cm口径蒸发皿观测的水面蒸发量资料,分析了天山西部地区水面蒸发量的变化趋势.结果表明,天山西部地区代表站水面蒸发量具有明显的地区分布特性,水面蒸发量随海拔高程的增高而减少;水面蒸发量的年内变化很不均匀,而年际变化比较稳定;从1987年开始天山西部地区代表站年水面蒸发量转入一个快速下降的阶段.20世纪90年代和21世纪初,平均年水面蒸发量较1957~2006年50年均值减少6%～7%.较1957～1986年30年均值减少10%~11%.在季节变化中以夏季水面蒸发量的减少趋势尤为显著;滑动t检验的结果证实.1987年是天山西部地区水面蒸发量由多向少发生突变的转折年;50年来,水面蒸发量总体上呈明显减少的趋势.年水面蒸发量的气候倾向率为-53.2mm/10 a.这与黄河等流域近40、50年蒸发皿蒸发量呈明显下降趋势的结论基本一致:水面蒸发量与降水量呈负相关关系,可以初步认为降水及湿度的增加是天山西部地区水面蒸发量明显减少的主要间接因素之一.     

渭河流域径流变化及驱动机制研究

采用渭河干流林家村、咸阳和华县水文站1961年至2012年间的径流资料,基于径流年际变化分析方法、Mann-Kendall检验法和降水—径流双累积曲线法等数理统计方法,分析渭河干流径流年内变化特征、年际变化特征、径流变化趋势及径流变化的驱动因子。结果表明:渭河径流量年内主要集中于6-10月,占年均流量的65%;径流年际变化大,且呈现出下降趋势,减少率分别为60.93%、47.6%和45.72%;受气候和人类活动影响,渭河径流在70年代至80年代间发生突变;90年代后,渭河径流量变化受人类活动影响增强。     

An Analysis of Spatial and Temporal Dimension of Drought Vulnerability in Turkey Using the Standardized Precipitation Index

Drought has become a recurrent phenomenon in Turkey in the last few decades. Significant drought conditions were observed during years of late 1980s and the trend continued in the late 1990s. The countrys agricultural sector and water resources have been under severe constraints from the recurrent droughts. In this study, spatial and temporal dimensions of meteorological droughts in Turkey have been investigated from vulnerability concept. The Standardized Precipitation Index (SPI) method was used to detail geographical variations in the drought vulnerability based on frequency and severity of drought events at multiple time steps. Critical (threshold) rainfall values were derived for each station at multiple-time steps in varying drought categories to determine least amount of rainfall required to avoid from drought initiation. The study found that drought vulnerability portrays a very diverse but consistent picture with varying time steps. At regional scale, south-eastern and eastern Anatolia are characterized with moderate droughts at shorter time steps, while the occurrence of severe droughts at shorter time steps is observed at non-coastal parts of the country. A similar picture was observed with very severe droughts. The critical (threshold) values exhibited rising numbers during the growing season at 3-month step in the South-eastern Anatolia, which might have significant consequences considering presence of large irrigation projects under-development in the region. In general, rainfall amounts required for non-drought conditions decrease from the coastal parts toward the interiors with increasing time steps.     

自然界水循环中的水量平衡原理与干旱研究

概述了国际、国内干旱研究概况。指出区域多年平均降水量的多少,反映了区域中水资源对生态、经济发展承载力的大小。农业生产中把防止土壤蒸发措施叫抗旱;水利建设中拦河筑坝、引水灌溉、凿井汲水,叫兴修水利抗旱救灾。因此干旱的实质是径流消退、土壤蒸发自然衰减并达到区域内水资源对生态和经济发展的承载能力下降到某一限度或阀值的称谓,如人们感官中的小旱、大旱等。根据径流消退公式和土壤蒸发衰减曲线,参照大风、地震研究方法,输入降水、逐日蒸发观测值,即可成功实现统一干旱标准的实时旱情监测。     

中国西北地区的干旱与旱灾——变化趋势与对策

干旱与水资源短缺是西北地区的基本环境特征。西北地区在气候变暖的背景下,区域降水量出现了明显的区域差异:西北西部的新疆地区,20世纪80年代以来降水量增加;西北东部大部分地区降水量持续减少,干旱、连旱趋势增加;黄河流域西北区域降水量减少,干旱化趋势最为显著。在气候干旱化增强的背景下,新疆地区总体上经过70年代的枯水期后,在80年代中期开始较大范围内径流量呈现增加趋势;河西东部、西北东部的黄河流域等地区,70年代以来径流持续减少,大部分河流枯水频率在78%以上,水文干旱化趋势显著。水资源的开发利用、水土保持以及土地利用等人类活动使得西北地区水文干旱进一步加剧。干旱是西北地区最为严重的自然灾害之一,受干旱化气候和水文变化趋势的影响,黄河流域和内陆流域干旱灾害不断加剧,近50a干旱灾害受灾面积急剧扩张,旱灾造成的农业粮食损失不断增加。从创新水资源开发利用途径与管理等角度,提出了提高气候变化的地区适应性和区域水-经济系统旱灾抵御能力的对策与建议。     

1896–2006 Sahelian annual rainfall variability and runoff increase of Sahelian Rivers

Updated rainfall data to 2006 confirm that the Sahelian rainfall has increased since the end of the 1990s, but the annual average rainfall is still as low as during the drought of the 1970s. The decrease of rainfall is higher in the Northwest and lower in the Southeast Sahel. The increase of temperature over West Africa during the end of the 20th century induced an increase of Potential Evaporation, which might reduce the runoff. However, the joint effect of climate change and of human activities on land cover over more than three decades is responsible for an increase of the runoff coefficients of the West African Sahelian Rivers since the 1970s, despite the rainfall shortage during the same period, as revealed by the analysis of runoff from Mauritania, Burkina-Faso and Niger. The runoff coefficients have increased in regions with less than 750 mm of annual rainfall, under Sahelian and subdesertic climates, leading to increased flood peaks, occurring earlier in the season. Even if it is difficult to separate which part of this runoff coefficient increase is due to climate change alone or to human impact on land cover, the highest values are observed in the most inhabited areas, where land cover is dominated by cultivated areas. This climatic/human impact on land cover is so huge that it has changed since decades the hydrological regimes of the Sahelian Rivers, from the small watershed to the largest one, such as the Niger River at Niamey.     

和田河流域近 60 年降水尧气温与径流演变特征研究

以新疆和田河流域为例,采取Mann-Kendall趋势检测法、Pettitt突变检测法与小波分析等方法剖析了研究区近60年气温、降雨和径流变动特点。结果显示：（1）研究区降水、气温和径流均有增加或升高趋势,其中气温变化呈显著增加;（2）研究区降水、气温、径流突变分别发生于1986年、1996年和1993年;（3）研究区降水、气温和径流均无显著性周期性变化,但存在短时间段周期变化,降水在研究时段内呈现丰枯交替变化,自20世纪90年代逐渐湿化。气温呈现逐渐升高的发展趋势。20世纪90年代以前,径流年代际变化以偏枯为主,近20年年代际变化以偏丰为主。     

上方来水对坡面降雨入渗及土壤水分再分布的影响

在防止土壤侵蚀和雨后抑制蒸发的条件下,利用室内模拟降雨试验,研究了上方来水对坡面降雨入渗、湿润锋运移以及土壤水分再分布的影响。结果表明:对于初始含水量很低的土壤,与上方无来水相比,上方来水时降雨入渗过程中入渗率有一个上升的阶段,但平均入渗率反而降低;在降雨入渗初期,由于上方来水的沿程入渗,上方来水对坡面湿润锋运移的影响较大,但随后几乎没有影响,湿润锋的运移主要与基质势梯度有关;土壤水分沿坡面呈"波浪形"分布是坡面径流的波动性、上方来水(径流)的沿程入渗以及侧向沿坡向下流等综合作用的结果。     

BP神经网络在贵州喀斯特山区径流预报中的应用

以贵州六冲河、倒天河流域为例建立喀斯特山区径流预报BP神经网络模型。六冲河流域以七星关站丰水期流量过程为输出数据,以丰水期降雨过程、出口断面前期流量过程、蒸发量作为输入数据,倒天河流域以徐家屯站丰水期流量过程为输出因子,丰水期降雨过程、前期流量过程作为输入因子。预报结果确定性系数DC值分别为0.538、0.420。结果表明将蒸发量作为输入数据、流域面积比较大模型预报精度较大。