海河流域气象和水文降水资料对比分析及时空变异

选用海河流域上国家气象局30个气象站1958-2007年共50年的日降水资料,以及水文部门248个雨量站1995-2004年共10年的资料,采用线性回归、5年滑动平均、Mann-Kendall趋势分析、Kolmogorov-Smirnov检验、Z检验和F检验等方法,在充分考虑两套降水资料优势的基础上,分析了海河流域降水的时空变化特征。发现：(1) 海河流域气象站和雨量站的年降水量基本都符合正态分布,其均值和方差在统计意义上相等;两套资料的相关程度较高,气象站日降水资料可以用来延长水文站资料;(2) 在1958-2007年,除春季降水量略有增加外,海河流域的降水整体上呈减少趋势,夏季和全年减少趋势非常明显,而且1980年后呈加速减少;(3) 海河流域夏季和全年的降水分布形势相似,以太行山和燕山为界,分为山前多雨带、山前平原区少雨带以及山后少雨带,而且降水从南向北,从沿海到内陆逐渐减少;冬季水汽含量最少,基本上呈南多北少的分布;春秋季的分布特征相似,表现为冬夏季的过渡状态。近50年来,五台山地区和太行山前的部分地区降水减少趋势明显。     

1956-2010 年甬江流域降水变化特性分析

近几十年气候变化加剧了一些地区的水资源时空分布不均匀性, 使水灾害事件呈突发、频发、并发、重发趋势。本文选取中国东南沿海的甬江流域为研究对象, 基于近55 年日过程降雨资料(1956-2010 年), 采用集中度分析和Mann-Kendall(MK)趋势检验等统计学方法, 分析甬江流域降水的变化特性。结果显示, 甬江流域20 世纪80年代后, 年降水集中度呈现显著(置信水平95%)的下降趋势, 汛期降水量占年降水量比重减少, 其中5 月份降水量比重下降最为明显;而非汛期降水量占年降水量比重增加, 1 月份降水量比重增加最为明显;50~100 mm/d级别的暴雨总量稳定且有增加趋势。总体上, 甬江流域降水年内分布呈现坦化趋势, 不同量级暴雨变化趋势有利于洪水资源化, 因此结合合理的工程措施可以有效地增加该区域的水资源可利用量。     

1961-2016年渭河流域极端降水事件研究

基于1961-2016 年渭河流域26 个气象站点的逐日降水数据,选取与极端降水事件密切相关的9 个指数,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变点检验和方差分析等方法,揭示渭河流域极端降水事件的变化趋势、突变情况以及渭河流域上、中、下游降水情况的差异特征,对研究区未来极端降水事件提供科学预测和理论参考。结果表明：① 渭河流域上、中、下游地区及整个流域的年总降水量分别以16.588 mm/10a、8.319 mm/10a、6.703 mm/10a和9.544 mm/10a的速率下降,表明渭河流域56 a来降水总量存在逐年减少的趋势,整个渭河流域地区呈现变干的趋势。② 降水强度(SDII)、强降水总量(R95PTOT)和极端降水总量(R99PTOT)在整体上均呈现上升趋势,极端降水总量的上升趋势高于强降水总量,上游地区的上升趋势高于中下游地区,表明渭河流域极端降水强度有所增强,极端降水事件发生频率有所增大。③ 渭河流域出现极端降水事件的年份集中在20世纪90年代和21世纪初期,且降水情况的年际差异较大,中游地区的变化更为明显。④ 相关分析显示中下游地区对整个流域极端降水事件的发生情况起到较大的贡献。     

新疆北部的降水量线性变化趋势特征分析

应用新疆北疆地区以及天山山区26个气象站1961-2005年的月降水量资料,分析了新疆北部地区、天山山区、北疆沿天山经济带、北疆平原、北疆北部流域、北疆西部流域6个区域的年、暖季(5-10月)、冷季(11-4月)以及各月的降水量线性趋势特征。结果显示:6个区域及26个气象站的年降水量45a年来均呈线性增加趋势;暖季降水量6个区域均呈线性增加趋势,北疆区、天山山区最显著;冷季降水量6个区域全部呈明显的线性增加趋势;月降水线性趋势变化较显著的月份为1、2、7、11、12月,其它各月没有通过0.10显著性水平检验,12个月中增湿趋势站数明显占优势的月份可占80%左右,3、9月呈下降趋势的站数较多。增湿结果已给新疆带来风吹雪、雪崩、畜牧业雪灾、洪水、融雪性洪水、泥石流、滑坡等灾害。     

19562000年中国潜在蒸散量变化趋势

利用1956²000年全国580个气象站的逐月气候资料,采用FAO推荐的彭曼-孟蒂斯公式计算潜在蒸散量,对中国及十大流域这45年的潜在蒸散量时空分布特征和变化趋势进行了分析,并采用偏相关分析方法,对造成潜在蒸散量变化的主要气候影响因子进行了探讨。结果表明:45年中除松花江流域外,全国绝大多数流域的年和四季的潜在蒸散量均呈现减少趋势,南方各流域（西南诸河流域除外）年和夏季潜在蒸散量减少趋势尤其明显。1980²000年和1956¹979年两时段多年平均年潜在蒸散量差值表明,我国大部地区1980²000年时段较前一时段减少,山东半岛、黄河和长江源区、西南诸河的中西部以及宁夏等地则增多。分析还表明,全国及大多数流域的年和四季潜在蒸散量与日照时数、风速、相对湿度等要素关系密切,但这45年日照时数和/或风速的明显减少可能是导致大多数地区潜在蒸散量减少的主要原因。     

气候变化下上海市降水问题

利用上海市10个地方气象站1961―2010年逐日降水数据以及高精度下垫面资料,综合使用累积距平、滑动平均、线性倾向估计、SDSM、Mann-Kendall突变检验等方法系统分析了近50年来上海市区、近郊区和远郊区降水指标年际、季节变化特征,并基于ArcGIS空间分析,结合适合上海本地的极端降水阈值,研究了上海市雨洪灾害高危险区域的空间分布。结果发现：研究区降水强度有增强趋势,主要表现在暴雨量级以下降水频次变少,但是总量增多,且暴雨与大暴雨以上量级降水频次增多,市区、近郊区和远郊区响应时间与幅度差异明显;研究区夏季、冬季降水呈显著增加趋势,5 a滑动降水量年递增率分别达到56.23和16.71 mm/10 a,春季和秋季降水呈不显著下降趋势;黄浦江上游地区极端降水发生频次较高,极端降水引发的雨洪灾害高危险区域主要集中在黄浦江上游以及入海口等地。     

汾河流域降水变化趋势的气候分析

利用汾河流域39个测站近45 a(1956-2000年)的月降水量资料,采用线性趋势估计、T显著性检验和多项式回归方法分析了降水时空变化。结果表明,汾河流域降水空间分布南多北少、由下游向上游逐渐减少。年、汛期(6～9月)降水量呈逐年减少趋势,且在全流域具有普遍性,平均降水倾向系数-26．1 mm/10 a、-22．2 mm/10 a,流域趋于干旱化。20世纪50、60年代流域降水偏多,70、80年代接近常年水平,90年代偏少最甚。气候跃变参数结果显示,汾河流域汛期降水没有跃变。     

1960~2014年淮河流域极端气温和降水时空变化特征

基于淮河流域33个气象站点1960~2014年逐日气温和降水数据,利用Mann-Kendall检验和克里金插值法分析了极端气温、降水指数的时空变化规律。结果表明：① 近55 a来,冷极值呈显著下降趋势,暖极值表现为波动上升趋势;日较差（DTR）呈显著下降趋势,这与最低气温的增加幅度比最高气温大有关;② 总降水量（PRCPTOT）和强降水日数（R10,R20）表现为缓慢下降趋势,1 d最大降水量（RX1day）、连续5 d最大降水（RX5day）以及降水强度（SDII）呈缓慢上升趋势,但变化趋势均不显著;③ 空间变化上来看,霜冻日数（FD0）、冷夜日数（TN10p）、热夜日数（TR20）和暖夜日数（TN90p）在流域大部分地区变化趋势显著,而降水极值在全流域未表现出一致上升或下降趋势,且变化趋势在全流域均不显著;④ 基于流域当前气象站点数据,极端气温、降水指数变化趋势未表现出高程相依性;⑤ 流域大部分极端气温、降水指数变化趋势介于中国南北方流域之间,表现出一定的南北过渡带特色。     

近40年来珠江流域平均气温时空演变特征

利用中国气象局1961-2000年80个观测站的逐月平均气温资料,借助克里格插值法(Kriging)对珠江流域各月平均气温进行插值,并用Mann-Kendall法分析平均气温序列的变化趋势及其突变分量。结果表明:①40年来,流域平均气温呈显著的上升趋势,上升速率为0.10℃/10a,并于1987年前后发生了非常明显的变暖突变(信度水平>95%);空间分布上,除红水河、柳江上游与右江中部地区平均气温呈微弱的下降趋势外,其它地方均表现为增暖。②夏、秋、冬三季平均气温都呈上升趋势,其中夏季的信度水平超过95%,而春季则呈微弱的下降趋势。珠江三角洲是珠江流域四季增暖最为显著的地区,其次为东江与北江流域;季节性(春季)的降温区域主要发生在北盘江、红水河、柳江上游与右江中部地区。③从月平均气温变化来看,呈上升趋势的有9个月份,其中6月份增加最显著,而3、5、7等3个月份则呈微弱的下降趋势。     

1971-2009 年珠穆朗玛峰地区尼泊尔境内气候变化

利用珠穆朗玛峰南坡尼泊尔境内(科西河流域) 的10 个气象站1971-2009 年月平均气温、月平均最高、最低气温和逐月降水资料, 采用线性趋势、Sen 斜率估计、Mann-Kendall 等方法分析区域气候变化状况及其时空特征, 并与珠穆朗玛峰北坡地区气候进行比较, 分析了珠穆朗玛峰地区气候变化的特征与趋势。结果表明:(1) 1971-2009 年间, 珠穆朗玛峰南坡年平均气温为20.0℃, 线性升温率为0.25℃/10a, 与北坡主要受年平均最低气温影响相反, 增幅主要受年平均最高气温升高的影响, 并且在1974 年及1992 年间出现两次显著增温, 增温特别明显的月份为2 月和9 月;(2) 该地区降水变化的局地性较强, 近40 年间年平均降水量为1729.01 mm, 年平均降水量以每年约4.27 mm的线性增幅有所增加, 但并不显著, 且降水月变化和季变化特征均不明显;(3) 由于珠穆朗玛峰南坡受到季风带来暖湿气流和喜马拉雅山阻挡的双重影响, 珠峰南坡的年平均降水量远高于北坡;(4) 珠穆朗玛峰南坡气温变暖的海拔依赖性并不明显, 且南坡地区的变暖趋势并没有北坡变暖趋势明显。     

Spatial and temporal variability of daily precipitation in Haihe River basin, 1958–2007

The seasonal variability and spatial distribution of precipitation are the main cause of flood and drought events. The study of spatial distribution and temporal trend of precipitation in river basins has been paid more and more attention. However, in China, the precipitation data are measured by weather stations (WS) of China Meteorological Administration and hydrological rain gauges (RG) of national and local hydrology bureau. The WS data usually have long record with fewer stations, while the RG data usually have short record with more stations. The consistency and correlation of these two data sets have not been well understood. In this paper, the precipitation data from 30 weather stations for 1958–2007 and 248 rain gauges for 1995–2004 in the Haihe River basin are examined and compared using linear regression, 5-year moving average, Mann-Kendall trend analysis, Kolmogorov-Smirnov test, Z test and F test methods. The results show that the annual precipitation from both WS and RG records are normally distributed with minor difference in the mean value and variance. It is statistically feasible to extend the precipitation of RG by WS data sets. Using the extended precipitation data, the detailed spatial distribution of the annual and seasonal precipitation amounts as well as their temporal trends are calculated and mapped. The various distribution maps produced in the study show that for the whole basin the precipitation of 1958–2007 has been decreasing except for spring season. The decline trend is significant in summer, and this trend is stronger after the 1980s. The annual and seasonal precipitation amounts and changing trends are different in different regions and seasons. The precipitation is decreasing from south to north, from coastal zone to inland area.     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

近50年黄土高原侵蚀性降水的时空变化特征

利用黄土高原及其附近地区99个站点逐日降水观测资料,分析了1956～2005年黄土高原年降水量、侵蚀性降水量、暴雨量的变化趋势和空间特征.研究表明:1956～2005年黄土高原降水在波动中呈现下降趋势,尤其自1980年年以来,降水减少趋势显著.黄土高原地区降水变化具有显著的空间差异,降水偏少最为显著区域位于黄河中游的河口-龙门区间,尤以无定河流域、汾河流域和山西中北部最为典型,年降水量和侵蚀性降水偏少10%以上.存在从北向南沿朔州-离石-临汾-三门峡一带的暴雨异常偏少地带,偏少在20%以上.     

青藏铁路沿线1966-2004 年 冻结与融化指数的变化趋势

利用日气温观测值计算了青藏铁路沿线7 个主要气象站1966-2004 年的年冻结与融化指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并应用两种趋势检验方法：非参数Mann-Kendall 检验法和简单线性回归法分析了这些台站年冻结与融化指数的变化趋势。结果表明,青藏铁路沿线多年平均冻结指数大致分布在95~2300 ^oC·日之间, 多年平均融化指数大致在630~3250 ^oC·日之间。7 个站点的冻结指数均呈减少趋势,其线性倾向率分布在-16.6~-59.1 ^oC·日/10a 之间;融化指数均呈增加趋势,其线性倾向率分布在19.8~45.6 ^oC·日/10a 之间。MK 趋势检验的结果显示,除格尔木表现出微弱的减少趋势外,其他站点都呈现了0.05 水平 下的显著减少趋势;年融化指数除格尔木和沱沱河表现出弱增加趋势外,其他5 个台站都显示出了0.05 水平下的显著增加趋势。简单线性回归方法得到的趋势结果与MK 趋势检验结果相一致。     

Hydroclimatological changes in the Bagmati River Basin, Nepal

Study on hydroclimatological changes in the mountainous river basins has attracted great interest in recent years. Changes in temperature, precipitation and river discharge pattern could be considered as indicators of hydroclimatological changes of the river basins. In this study, the temperatures （maximum and minimum）, precipitation, and discharge data from 1980 to 2009 were used to detect the hydroclimatological changes in the Bagmati River Basin, Nepal. Simple linear regression and Mann-Kendall test statistic were used to examine the significant trend of temperature, precipitation, and discharge. Increasing trend of temperature was found in all seasons, although the change rate was different in different seasons for both minimum and maximum temperatures. However, stronger warming trend was found in maximum temperature in comparison to the minimum in the whole basin. Both precipitation and discharge trend were increasing in the pre-monsoon season, but decreasing in the post-monsoon season. The significant trend of precipitation could not be observed in winter, although discharge trend was decreasing. Furthermore, the intensity of peak discharge was increasing, though there was not an obvious change in the intensity of maximum precipitation events. It is expected that all these changes have effects on agriculture, hydropower plant, and natural biodiversity in the mountainous river basin of Nepal.     

怒江流域气候特征及其变化趋势

利用怒江流域及其毗邻地区16 个气象台站长时序逐月气温和降水量数据,运用TFPW-MK (Trend-free Pre-whitening Mann-Kendall) 检验和重复迭代变化诊断等方法,分析了近几十年来怒江流域气候要素空间格局和变化特征。结果表明:(1) 怒江流域气温(年平均、年最高和年最低) 和年降水量由北向南总体呈递增,并与海拔相关性极为显著(α=0.01),且气候要素值随海拔升高而降低;(2) 降水集中度地域差异明显,西藏境内降水集中度多达60%以上,全流域降水集中期(除贡山站外) 多介于7 月下旬至8 月下旬;(3) 流域升温趋势显著,其年平均、年最高和年最低气温变化趋势多与纬度和海拔呈显著相关,其中年平均气温增幅为0.36 ℃10a;(4) 部分站点气温变化存在突变点,且其多出现于暖冬频发的20 世纪80 年代以后;(5) 年降水量总体有所增多,但变化趋势多不显著,无明显变点。     

鄱阳湖流域水沙时空演变特征及其机理

运用改进的Mann-Kendall(M-K)趋势与突变检验以及线性回归分析等方法,系统分析了鄱阳湖流域的赣江、抚河、信江、饶河和修河等五大支流的5个主要水文控制站(外洲、李家渡、梅港、虎山、万家埠)1956-2005年的水沙序列,在系统搜集流域内水库信息的基础上,深入探讨了流域内水沙变化的原因.研究结果表明:(1)鄱阳湖流域各支流的水沙变化特征相异;除李家渡站径流无明显变化外,其余4站都有增加趋势(但未达到95%的置信度水平1.五大支流的输沙量变化比较复杂,外洲站、李家渡、梅港站和虎山站的输沙量在1985年以后减少的趋势显著,而万家埠站的输沙量直到1999年才开始减少;(2)森林覆盖率对输沙量变化的影响远远大于其对径流变化的影响,森林对减少湿季径流量的作用不明显,但对枯季径流量增加的影响显著.(3)水利设施(尤其是水库)对五大支流的水沙变化影响很大,尤其对输沙量的影响最为明显,这也是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因.     

Variations and trends of the freezing and thaw- ing index along the Qinghai-Xizang Railway for 1966?2004

Annual freezing and thawing index of 7 meteorological stations along the Qing-hai-Xizang Railway were calculated based on daily maximum and minimum temperature records for 1966?2004. Trends of annual freezing and thawing index were analyzed using the Mann-Kendall test and a simple linear regression method. The results show that: 1) The mean annual freezing indices range from 95 to 2300℃·d and the mean annual thawing indi-ces range from 630 to 3250℃·d. The mean annual freezing index of the 7 stations exhibited decreasing trends with decreasing rate of ?16.6– ?59.1℃·d /10a. The mean annual thawing index of these 7 stations showed increasing trends with the related decreasing rate is 19.83–45.6℃·d /10a. 2) The MK trend test indicated the significant decreasing trends (sig-nificant at < 0.05 significant level) in the annual freezing index for most stations except for Golmud. The significant increasing trends can be observed in the annual thawing index for 4 stations except Golmud and Tuotuohe. Golmud was the only station with no trends in both annual freezing and annual thawing index.     

近55年淮河上中游流域气候要素多时间尺度演变特征及关联性分析

选取1960~2014年淮河上中游流域19个气象站点的月降水量、气温和日照时数等数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall、Morlet小波和相关系数法,对流域年和四季降水、气温和日照时数的变化趋势、多时间尺度演变特征以及相关性进行了研究。结果表明：① 降水在年和四季线性变化趋势不显著;气温除夏季不显著外,年和春、秋、冬季变暖趋势显著;日照时数除春季不显著外,年和夏、秋、冬季节变短趋势显著;② 降水、气温、日照时数在年和四季分别表现出多个时间尺度的相对丰枯、冷暖和长短交替特征;第一主周期尺度及其相应的平均变化周期在年和四季有的较接近有的相差较大,第一主要平均周期介于2~10 a之间;③ 气温的复相关系数均小于降水和日照时数;除冬季气温复相关系数较小外,其他季节各要素均较大。降水-日照的偏相关系数绝对值在年和四季均最大。降水-日照时数、降水-气温大部分情况呈反相关系,冬季气温和日照时数在主周期尺度28 a下呈同相变化。