新疆克里雅河源流区径流变化与气候因子关系的非线性分析

利用克里雅河源流区兰干站1957～2009年的年径流量、气温和降水量实测数据,借助小波分析和R/S分析等方法探讨了径流量、气温和降水量的变化趋势及多时间尺度相关性。结果表明:(1)年径流量与气温和降水量存在明显的正相关关系并皆呈增加趋势,结合R/S分析,这种增加趋势在未来的50a仍将可能持续。(2)研究区年径流量、气温和降水量均存在9年的年际变化周期,而在年代际上由于气温和降水量周期性不同致使径流量的周期为15年。另外,三者在未来的20年存在不同的周期性突变。(3)克里雅河源流区径流量与气温和降水量存在显著的非线性相关关系。年径流量的变化是气温和降水量综合作用的结果。     

黄河上游近60 a径流量与降水量变化特征研究

为探究黄河上游径流量与降水量变化特征,基于唐乃亥、下河沿、头道拐3个水文站近60 a的降水量、径流量资料,采用线性倾向趋势检验、Mann-Kendall检验法（M-K趋势检验）、Spearman秩次相关检验、M-K突变检验、Pettitt非参数检验、有序聚类分析、累积距平法、双累积曲线等分析方法对比研究了黄河上游及上游不同子区域降水量和径流量的变化特征,并讨论了径流量对降水量的响应关系。结果表明：黄河上游降水量呈不显著增加趋势,在2003年发生突变,突变前后变化率为4.67%;径流量呈显著减少趋势,突变年份为1986年,突变前后变化率为35.34%。3个子区域年降水量变化趋势分别呈显著增加、不显著增加和显著减少趋势,径流量均呈减少趋势。以唐乃亥以上的Ⅰ区为基准区时,唐乃亥—下河沿所在的Ⅱ区降水量因素对径流量的影响达到25.08%,非降水量因素为74.92%,而下河沿—头道拐的Ⅲ区,降水量对径流量的影响为32.14%,非降水量因素为67.86%。研究结果对黄河流域水资源综合管理与科学配置具有参考意义。     

半干旱草原型流域不同时间尺度降水特征分析

基于锡林浩特气象站1960-2015年逐日降水数据,运用M-K法、R/S 法和Morlet 小波法,分析了半干旱草原型流域--锡林河流域近56a不同时间尺度下降水趋势及突变特征、未来变化趋势、降水周期规律的变化情况。结果表明：近56a来锡林河流域年降水量呈下降的趋势,在1974、1980、1989年和1998年发生过4次突变,存在28a的主周期变化。夏季降水特征和年降水特征基本一致,冬季降水量呈显著上升的趋势。汛期8月份降水量呈显著下降的趋势,并在1998年左右发生突变,降水第一主周期在12a处,非汛期11和12月份降水量都呈显著上升的趋势,其中,12月份降水在2000 年左右发生显著突变,这两个月份降水的第一主周期分别是30a和9a。不同时间尺度下降水序列的Hurst指数均>0.5,说明流域降水趋势具有持续性,未来降水趋势与过去保持一致。     

新疆塔里木河三源流径流量变化趋势分析

运用非参数检验、R/S分析和小波分析等方法对塔里木河三源流的年径流序列进行了分析。结果表明:阿克苏河与叶儿羌河的突变点在1993年,而和田河在1978年;阿克苏河径流呈显著增加趋势而叶儿羌河增加不显著,结合其Hurst指数可知,在未来阿克苏河仍将保持增加走势而叶尔羌河将转变为减少;和田河径流呈轻微的减少趋势,其Hurst指数接近于0.5,具有随机性,不可做长程预测;阿克苏河在6、18、22 a周期性明显,和田河主周期为9和17 a,而叶尔羌河在3、9、13和17 a处周期性明显。     

西北干旱区内陆河年径流过程的非线性特征——塔里木盆地三源河的实证分析

以塔里木盆地三源河为例,基于1957-2002年的时间序列,运用小波分析方法从不同的时间尺度上分析了年径流过程的非线性变化趋势,并运用关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征.主要结论如下:(1) 西北干旱区内陆河年径流过程,是复杂的非线性系统,它们具有波动性以及分形和混沌特征.(2) 从大的时间尺度,即16(24)年的时间尺度上来看,阿克苏河、叶尔羌河的年径流量,在整体上基本呈上升趋势,而和田河在整体上却基本呈轻微的下降趋势.如果把时间尺度缩小到8 (23)或4 (22)年,则各河流的年径流量就不再是上升或下降趋势,而是呈明显的波动变化,而且4(22)年尺度上的波动比8(23)年尺度上的波动更加明显.(3)和田河、叶尔羌河与阿克苏河的关联维数分别为3.222 7、3.211 8与 3.209 2,均为非整数,是分形,这说明三源河的年径流过程具有混沌特征.由于每一个关联维数都大于3,这就意味着,要从动力学角度描述三源河的径流过程,至少需要4个独立变量.(4) 从1989-2002年期间的Hurst指数可以判断,在2002年以后的14年里,阿克苏河与叶尔羌河的年径流量基本上将呈增加趋势,而和田河基本上将呈轻微的减少趋势.     

黄河上游主要产流区气候变化及其对水资源的影响——以甘南高原为例

 利用黄河上游主要产流区甘南高原地面气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候、水资源变化特征，及其二者的关系，建立水资源气候模式。分析表明：黄河上游主要产流区甘南高原大部分区域降水量年际变化呈下降趋势，降水量变化线性拟合倾向率在-22.6～-9.6 mm/10a之间，降水量递减以秋季降水量递减为主，降水量减少突变点在1980—1990年之间，年际变化主要存在6～7 a短周期振荡和15 a的长周期振荡特征。气温年际变化趋势呈显著上升趋势，增温速度均大于全国增温速度，增温率以冬季最大，气温增高突变点在20世纪70年代。草地年干燥指数变化呈显著上升趋势，近50 a来甘南高原气候趋于暖干化。水资源呈显著下降趋势，水资源存在2～3 a、7～8 a、20～23 a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关，与干燥指数呈显著负相关，降水量减少，草地干燥指数上升，导致水资源减少。     

黄土高原甘肃区降水变化与气候指数关系

基于黄土高原甘肃区34个气象站1961~2010年的逐日降水资料,结合线性趋势法、Mann-Kendall法和反距离加权插值等方法,对黄土高原甘肃区降水量时空变化进行分析,利用Morlet小波、交叉小波变换和小波相干谱分析其周期特征及其与太平洋年代际涛动（PDO）、厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）指数相关关系。结果表明：研究区年降水量呈下降趋势,变化倾向率为-15.4 mm/10a,特别是20世纪90年代以来降水量下降趋势明显;就季节变化而言,降水量除冬季呈轻微增加外,其他各季均呈减少趋势,其中以秋季减少最为明显,其次为春、夏季。从空间分布来看,年降水量总体呈减少趋势,其东南地区降水量减少幅度高于西北部。研究区降水量存在2~3 a、4.3~5 a的年际振荡周期特征,呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征;降水量与两大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性,与PDO和ENSO存在5~5.6 a左右共振周期,位相谱月降水量变化位相比PDO和ENSO提前;低能量区降水量与PDO有3~3.5 a年的显著共振周期且接近同位相变化,与ENSO存在0~3 a和3~6 a呈负位相的共振周期。     

新疆玛纳斯河年径流时序特征分析

基于肯斯瓦特水文站54 a的逐月径流实测资料,运用参数、非参数检验和R/S分析探讨了玛纳斯河径流量的趋势、跃变及未来的变化趋势,并利用径流量年内分配特征指数描述了径流量年内分配状况。结果表明,玛纳斯河径流量在1995年发生跳跃式的突变,并达到极显著水平,这也与径流量累积距平显示的结果一致;径流量的赫斯特指数大于0.5,具有持续性,预示其未来变化仍将保持增加走势;计算表明,玛纳斯河肯斯瓦特站径流量高度集中于夏季(6、7、8月),年内分配指数中的集中度比不均匀系数具有更强的分辨能力与灵敏性,集中期所对应的最大径流量出现时间与实际月份相同,并且各特征指数间存在关联性。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

格尔木河流域近60 a降水、蒸发及温度变化特征分析

以西部内陆柴达木盆地格尔木河流域近60 a气候变化特征为主题,以流域水循环理论为指导,应用趋势分析、Morlet小波函数等技术手段,采用定性判断和定量分析相结合方法,首先,对研究区大气降水、气温、蒸发多年监测资料进行系统分析,包括深入了解研究区水文、水资源开发利用状况,分析其年际、年内变化规律。结果表明：（1）近60 a研究区气候由冷干向暖湿转变,研究区气温呈波动上升趋势。自1955年至今气温累积上升0.37℃,1967年之后区域气温升高速率明显增加。自1968年开始降雨量显著增加,多年平均降雨量为38.27 mm·a^-1,其中7、8月份降水量增加对全年降水量增加的贡献率最大。自1956年开始蒸发量显著下降,由1956年的3 278.2 mm·a^-1下降至2014年的2 211.57 mm·a^-1,平均减速为18.08 mm·a^-1。（2）利用Morlet小波变换对气候变化特征进行了动态周期分析,分析得出研究区内降水、蒸发和温度都存在多时间尺度特征。其中降水存在14~16 a和32~36 a左右周期,蒸发量存在9~12 a和24~27 a时间尺度的周期,而温度存在7~8 a尺度和25~27 a两个时间尺度的周期特征。根据降水周期特征,可以推测出2016-2030年左右年降水量将经历几年降水偏多期,然后呈减少趋势,温度在未来几年内呈增多趋势,而蒸发则呈减少趋势。研究成果为该区水资源合理开发利用提供科学依据。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

柴达木盆地气温、降水突变与周期特征分析

利用柴达木盆地6个站1954—2003年逐月气温、降水量资料,分析其近50年来气温、降水突变和周期特征。结果表明,盆地年气温与夏、秋、冬季气温增加趋势超过0.01显著性水平临界值,春季气温增加和年较差减小趋势达到0.05显著性水平。降水序列中,只有年降水与夏季降水增加达到0.10显著性水平。盆地各气温序列均有突变发生,年气温在20世纪80年代前期发生极显著暖突变,秋、冬季气温突变较春、夏季显著,冬季气温突变时间较其他季节偏早,在各气温序列中年较差突变时间最早。年降水在1976年发生突变,四季降水中只有春、夏季有突变。周期分析显示,盆地年气温变化的主周期按强弱依次为12 a、7 a和3 a,年降水主周期则依次为9 a和4 a。     

50年来秦岭金钱河流域水文特征及其对降水变化的响应

运用集中度和集中期、Kendall秩相关系数、R/S分析法、降水—径流双累积曲线模型及其他数理统计方法,分析了金钱河流域径流的变化特征,探讨了年际、季节及月尺度上径流变化的趋势并预测了未来趋势,用集中期指标反映了径流对降水响应的滞后效应,并定量分析了降水变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:50 a来径流量呈现出显著的递减趋势(p<0.05),递减率为34.33 m3(/s 10a),Hurst指数H=0.669>0.5,表明未来的一段时间内变化趋势与现在相同;1~12月各月径流均表现为下降趋势。流域内径流对降水的响应存在滞后效应,50 a径流对降水平均每年滞后23.6 d,且滞后天数具有明显上升趋势。50 a来径流系数呈极显著减小趋势,降水量转化为径流的部分在逐年减少,被植物截留、填洼、入渗和蒸发的部分增加;径流发生突变后比突变前径流系数降低了35.2%。50 a来降水变化对径流变化的影响率为53.4%,高于人类活动影响率46.6%,是导致径流变化的主要原因,人类活动为次要原因。     

Synchronism of runoff response to climate change in Kaidu River Basin in Xinjiang, Northwest China

The runoff in alpine river basins where the runoff is formed in nearby mountainous areas is mainly affected by temperature and precipitation.Based on observed annual mean temperature,annual precipitation,and runoff time-series datasets during 1958–2012 within the Kaidu River Basin,the synchronism of runoff response to climate change was analyzed and identified by applying several classic methods,including standardization methods,Kendall's W test,the sequential version of the Mann-Kendall test,wavelet power spectrum analysis,and the rescaled range(R/S) approach.The concordance of the nonlinear trend variations of the annual mean temperature,annual precipitation,and runoff was tested significantly at the 0.05 level by Kendall's W method.The sequential version of the Mann-Kendall test revealed that abrupt changes in annual runoff were synchronous with those of annual mean temperature.The periodic characteristics of annual runoff were mainly consistent with annual precipitation,having synchronous 3-year significant periods and the same 6-year,10-year,and 38-year quasi-periodicities.While the periodic characteristics of annual runoff in the Kaidu River Basin tracked well with those of annual precipitation,the abrupt changes in annual runoff were synchronous with the annual mean temperature,which directly drives glacier-and snow-melt processes.R/S analysis indicated that the annual mean temperature,annual precipitation,and runoff will continue to increase and remain synchronously persistent in the future.This work can improve the understanding of runoff response to regional climate change to provide a viable reference in the management of water resources in the Kaidu River Basin,a regional sustainable socio-economic development.     

1961—2010年讨赖河山区径流变化特征及其驱动因素

以1961—2010年讨赖河山区气温、降水和径流资料为基础,综合运用线性趋势、距平百分比、重标极差、Mann-Kendall突变检测、小波变换和多元线性回归等多种数理分析方法,研究了讨赖河山区径流的年内和年际变化规律,并探讨了气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：径流年内分配极不均匀且呈单峰型分布,汛期径流占年径流的比重为62.11%。径流经历了“丰-枯-丰-枯”4次波动,在1984年发生由多到少的显著性突变,但整体呈不显著减少趋势且具有持久性。径流在22年准周期上振荡最为明显,经历了“少-多-少-多-少-多-少”7次循环交替,2010—2015年径流可能再次偏多。近50年来山区气温呈“稳定波动-快速上升”变化,降水量呈显著增加趋势,但山区降水转化为径流的比例减少。气温升高和降水量增加引起的蒸散发增加,同时气候变化和人类活动共同作用下的地表覆盖类型的变化均对径流变化产生影响。     

Observed climatic changes in Shanghai during 1873-2002

Variation characteristics of temperature and precipitation in January and July and annual mean temperature and annual precipitation are analyzed with the help of cumulative anomalies, Mann-Kendall analysis and wavelet analysis. The research results indicate that January precipitation presents an increasing trend after 1990, wavelet analysis result suggests that this increasing trend will continue in the near future. The changes of July precipitation present different features. During 1900-1960, July precipitation is in a rising trend, but is in a declining trend after 1960. Wavelet analysis shows that this declining trend will go on in the near future. Temperature variations in Shanghai are in fluctuations with 2 to 3 temperature rising periods. Mann-Kendall analysis indicates that temperature variations have the obvious abrupt change time when compared with precipitation changes in Shanghai during the past 100 years. The abrupt change time of January temperature lies in 1985, and that of July temperature lies in 1931-1933 and annual mean temperature has the abrupt change time in 1923-1930. Except July precipitation, the precipitation in January, temperature in January, July and annual mean temperature, and annual precipitation are also in a rising trend in the near future. The research results in this paper may be meaningful for future further climatic changes of Shanghai and social mitigation of climatic disasters in the future.     

上海市100余年来气候变化(1873-2002)

G lobalw arm ing and its possible influences on hum an society have received increasing concernsfrom academ ic circles (Y ao et al.,1996; Chen, 1987; Zhang et al.,2004; Zhang et al.,2000).Som e scholars paid m uch m ore attention to clim atic changes duri…     

庐山旅游区气候变化特征及其影响因素分析

采用Mann-Kendall方法,对1955~2008年庐山旅游区气候要素进行变化趋势分析和突变检验,结果表明,近54 a来气温和降水都出现了不同程度的差异性升高和增加趋势。庐山旅游区年平均气温上升趋势较显著,20世纪90年代以来年平均气温明显偏高,并在1996年左右发生了突变。极端最高气温升高幅度微弱,但极端最低气温上升趋势显著,且升高幅度较大。年降水量呈微弱的增加趋势,20世纪70年代频繁波动突变,且20世纪70年代以来年降水量都较以前偏高,其中20世纪90年代最高。近年来,最大日暴雨量和年暴雨日数都呈增加趋势,20世纪90年代是最大日暴雨量和暴雨日数的最高时期。夏秋季节暴雨频繁,暴雨6月最多,大暴雨8月最多,且年降水量增加趋势的贡献可能是夏秋季节极端降水事件增加的结果。     

陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化及未来趋势预测

为了揭示陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化特征,给当地红枣产业适应气候变化提供科学依据,利用陕北黄土高原红枣种植区8个气象站1971-2019年的气温、降水资料,及中等(RCP4.5)和高等(RCP8.5)排放气候情景下2021-2050年的气候变化预估数据,采用线性倾向估计、M-K检验、Morlet小波分析方法对气温、降水变化特征进行分析。结果显示:近49 a,红枣种植区年和生长季平均气温呈显著上升趋势,分别在1991年和1993年发生突变,存在44 a的周期变化。年和生长季降水量呈不显著增加趋势,存在31 a左右的周期变化,未发生突变。2021-2050年,RCP4.5、RCP8.5两种情景模式下,年和生长季平均气温呈上升趋势,RCP8.5排放情景下升温更显著,年平均气温在2027年发生了突变。两种排放情景下,年和生长季平均气温存在31 a左右的周期变化。年和生长季降水量在RCP4.5排放情景下呈不显著减少趋势,在RCP8.5排放情景下呈不显著增加趋势;降水量没有发生突变现象。RCP4.5情景下,年和生长季降水存在23~31 a周期变化;RCP8.5情景下存在7 a的变化周期。陕北红枣种植区应积极适应气候变化,调整种植布局,选择适宜的红枣品种,促进陕北红枣产业可持续健康发展。