近13a来黄河宁夏段凌汛分析

通过对黄河宁夏段近13 a凌汛情况的统计分析,结合黄河宁夏段封河和开河期间气温变化规律,找出预报着眼点,积极拓宽气象服务领域,开展黄河凌汛监测与预报服务工作,为进一步做好黄河宁夏段凌汛气象服务工作开辟了新的途径。     

以区域地理特征为基础

题目 读下列材料,回答以下问题： 材料1：甲、乙两幅区域图。 材料2：凌汛是冬季封河期和春季的开河期,冰凌对河水阻碍,使河水水位抬升而形成的水位上涨现象。     

基于遥感影像的黄河内蒙古段冰-水分类研究

及时获取凌汛期河冰和水体的空间分布特征,对于预测冰凌灾害、提高防凌信息化管理水平有重要意义。遥感技术是当前获取河冰和水体空间分布的最主要手段之一。但是,黄河水体有大量悬浮泥沙,这给基于遥感技术的高精度冰-水分类带来了挑战。以黄河内蒙古段为例,基于Landsat 8 OLI遥感影像数据,在利用归一化积雪指数（NDSI）及河道矢量数据排除无关地物的基础上,对比了近红外波段反射率值、归一化差异水体指数（NDWI）、归一化积雪指数（NDSI）、改进的归一化积雪指数（MNDSI）以及归一化差异未封冻水体指数（NDUWI）在黄河内蒙古段典型河道河冰、水体分类中的表现,计算各指标总体分类精度及Kappa系数并进行阈值稳定性分析。结果表明：在利用NDSI和高清历史影像排除河道外无关地物后,NDUWI在各子段影像中的总体分类精度和Kappa系数均达到90.00%及0.90以上,其河冰、水体最优区分阈值大体分布于阈值中值附近。研究结果可为凌汛期黄河冰凌监测方法的选取以及冰上爆破位置的拟定提供依据。     

黄河甘肃段底栖动物群落结构及水质评价北大核心CSCD

为探究人类活动对黄河上游水生态系统的影响程度,于2021年8月对黄河甘肃段10个采样点的底栖动物群落和水体理化性质进行了调查研究。本次采样共鉴定出底栖动物32种,其中节肢动物25种(78.13%),软体动物5种(15.63%),环节动物2种(6.25%);对整个研究区域而言,优势种为横纹划蝽(Sigara substriata)、短脚溪泥甲(Ampumixis sp.)、秀丽白虾(Palaemon modestus)、钩虾(Gammarus sp.)、耳萝卜螺(Radix Auricularia)和卵萝卜螺(Radix ovata)等6种;底栖动物现存量空间差异性显著,表现为下游段(271只·m^(-2)、18.0105 g·m^(-2))>上游段(95只·m^(-2)、4.1275 g·m^(-2));Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均表现为下游段大于上游段,而Pielou均匀度指数沿程变化较小。BI指数和综合污染指数水质评价结果较为一致,黄河甘肃段上游段水质整体优于下游段水质,且Y6样点水质最佳;黄河甘肃段水质总体达到Ⅱ类和Ⅲ类地表水标准,河流经水库和湿地净化后,水质有显著提升。水温和高锰酸钾盐是影响黄河甘肃段底栖动物群落结构的关键环境因子。库区和湿地水环境最优,上游自然河段水质优于下游自然河段,但下游段生物多样性及丰度高于上游段。     

黄河悬浮物组成的地理分异

根据对1980年汛期在黄河18个水文站采集样品的分析结果,本文讨论了黄河悬浮物的粒度、矿物和化学组成从上游到下游的地理分异。     

黄河流域不同时间尺度干旱对ENSO事件的响应

利用黄河流域1963-2012年逐月气温和降水量数据,计算了各气象站点不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),通过对不同时间尺度SPEI与Niño 3.4区海洋表面温度距平(SSTA)的时空相关性进行分析,揭示不同时间尺度干旱对ENSO事件的响应及ENSO事件对黄河流域不同区域降水量和气温的影响。结果表明:(1)黄河流域1、3、6个月时间尺度的干旱在各时间段均有发生,12、24个月时间尺度的干旱主要发生在20世纪末和21世纪初的近20年。黄河上游和中游地区不同时间尺度的SPEI与SSTA均呈负相关关系,下游地区呈正相关关系。(2)黄河流域不同时间尺度的SPEI与SSTA相关性在空间分布上具有显著的差异性。久治站以上的黄河上游地区、中游地区的宁夏、内蒙古、陕西和山西的北部以及下游地区均呈正相关关系,其余地区呈负相关关系。全流域1、3、6、12个月和24个月时间尺度的相关性系数通过0.05显著性检验的站点占总站点数分别为14%、43%、61%、75%和44%。(3)ENSO事件强度与降水量在黄河上游地区的相关性较弱,在中游和下游地区呈显著的负相关性,强度增大时降水量下降,减弱时降水量上升。全流域ENSO事件强度与气温呈显著的正相关性,强度增大时温度有上升趋势。其中El Niño对气温有抬高的趋势,La Niña对气温有降低的趋势。     

黄河中下游水沙变化趋势

本文论述由于黄河上游清水区水资源的优先开发,中上游地区工农业用水的增长,而黄河中游地区的水土保持和支流治理的减沙作用不甚明显,龙羊峡水库投入运用后,汛期进入河口镇的水量大幅度减少,使汛期进入黄河下游的基流减小含沙量增加,高含沙洪水出现的机会增多.面临水少沙多的不利情况,应加强宽浅河道的改造及利用窄深河道输送高含沙水流的研究.     

乌鲁木齐河流域气候变化的区域差异特征及突变分析

利用乌鲁木齐河流域气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析。结果表明:乌鲁木齐河流域的年平均气温在20世纪60-80年代偏低,90年代以后偏高,即80年代前呈下降趋势,90年代后呈上升趋势,并且秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,2000年以来迅速增多;气温变化在空间上表现出上游气温低于下游,秋、冬季气候变暖明显早于春、夏季;降水变化的空间差异也明显。在此基础上,利用滑动T检验法、YAMAMOTO检验信噪比(SNR)、Mann-Kendall法、Cramer法和Pettitt法进行气候突变分析。结果表明:乌鲁木齐河流域气温降水突变不明显,不同方法检验的结果不太一致;春、夏季气温可能在1997年发生突变,而秋、冬季在80年代末90年代初发生突变。     

1766-2000年黄河上中游汛期径流量波动特征及其与PDO关系

利用清代黄河上中游3个站点的志桩尺寸记录,通过建立回归模型反演了1766-1911年的逐年径流量,重建了兰州、青铜峡和三门峡1766-2000年的逐年汛期径流量序列,再结合河源段唐乃亥站1766-2000年的逐年径流量,构建了河源—上游—中游4个站点的径流量序列,这是目前利用历史文献记录能够获得的最为清晰的黄河径流量曲线。研究显示,19世纪中期出现在黄河下游的沉重“河患”是由青铜峡—三门峡河段内的径流量突变所致,而20世纪20年代的枯水时段从河源段到中游段都存在,但其不是突变造成。同时,研究也揭示出太平洋年代际振荡（PDO）与黄河上中游径流量在年代际尺度上存在着阶段性的反相位关系,20世纪前期和中期,8~16年尺度上在4个站点的径流量都有反相位关系出现;在19世纪30-50年代,PDO与流量在4~6年尺度上的反相位关系在兰州和三门峡断面都较为明显。交互小波分析显示,PDO与黄河上中游汛期水量在8~16年尺度上存在着较为明显的反相关关系,但只存在于三门峡和兰州断面。这一关系也许表明,黄河上中游产流区的夏季降雨量与PDO的关系具有较为明显的时间和空间差异性。     

河西内陆河流域山区近50余年来气温变化的多尺度特征和突变分析

基于青藏高原东北部边缘祁连山区及附近有关气象站1960—2011年的气温观测数据,利用线性倾向分析、滑动平均法、Mann-Kendall法等方法,对甘肃河西内陆河流域石羊河、黑河、疏勒河三大水系上游祁连山区气温系列的多尺度变化特征与突变进行了分析。结果表明,近50余年来,该区域气温变化与青藏高原整体的气温变化基本一致,但又有着鲜明的区域差异。具体表现为:三大水系上游山区气温的年代际、年际、各个季节的变化总体上均呈现显著的上升态势,但受区域地理环境的影响,各水系上游山区气温上升的幅度有所不同,气温的气候倾向率总体上呈现出由东向西逐渐增加的趋势。位于祁连山区东部的石羊河上游山区年平均气温突变发生时间在1980年代中期前后,位于祁连山区中、西部的黑河、疏勒河水系上游山区年平均气温发生突变的时间为1990年代后期。但东部的石羊河上游山区气温跳跃幅度较小,中、西部的黑河、疏勒河水系上游山区,尤其是西部的疏勒河水系上游山区气温跳跃幅度较大。2000年代是近50余年来河西内陆河三大水系上游山区最暖的10 a。与年平均气温和其他各季节气温相比,各水系山区冬季(11月至次年2月)气温升幅最大,黑河、疏勒河山区春季气温升幅最小,石羊河山区夏季气温升幅最小。     

Spatial-temporal variations of lake ice phenology in the Hoh Xil region from 2000 to 2011

Lake ice phenology, i.e. the timing of freeze-up and break-up and the duration of the ice cover, is regarded as an important indicator of changes in regional climate. Based on the boundary data of lakes, some moderate-high resolution remote sensing datasets including MODIS and Landsat TM/ETM+ images and the meteorological data, the spatial-temporal variations of lake ice phenology in the Hoh Xil region during the period 2000–2011 were analyzed by using RS and GIS technology. And the factors affecting the lake ice phenology were also identified. Some conclusions can be drawn as follows. (1) The time of freeze-up start (FUS) and freeze-up end (FUE) of lake ice appeared in the late October–early November, mid-November–early December, respectively. The duration of lake ice freeze-up was about half a month. The time of break-up start (BUS) and break-up end (BUE) of lake ice were relatively dispersed, and appeared in the early February–early June, early May–early June, respectively. The average ice duration (ID) and the complete ice duration (CID) of lakes were 196 days and 181 days, respectively. (2) The phenology of lake ice in the Hoh Xil region changed dramatically in the last 10 years. Specifically, the FUS and FUE time of lake ice showed an increasingly delaying trend. In contrast, the BUS and BUE time of lake ice presented an advance. This led to the reduction of the ID and CID of lake. The average rates of ID and CID were–2.21 d/a and–1.91 d/a, respectively. (3) The variations of phenology and evolution of lake ice were a result of local and climatic factors. The temperature, lake area, salinity and shape of the shoreline were the main factors affecting the phenology of lake ice. However, the other factors such as the thermal capacity and the geological structure of lake should not be ignored as well. (4) The spatial process of lake ice freeze-up was contrary to its break-up process. The type of lake ice extending from one side of lakeshore to the opposite side was the most in the Hoh Xil region.     

黄河宁蒙段河道粗细双组分泥沙分选沉积特征

黄河宁蒙段河道淤积严重,阐明近源粗泥沙和远源细泥沙分选沉积规律对于河道淤积治理有重要意义。本研究基于120根河道钻孔泥沙样品,通过粒径分布和元素矿物组成,分析了河道>0.05 mm、>0.08 mm和>0.1 mm粗泥沙沿河分选沉积变化特征,并定量评估了近源粗泥沙和远源细泥沙沉积对于河道泥沙淤积的贡献。结果表明：黄河宁蒙段河道淤积的主要是来源于近源沙漠及其下伏砒砂岩区>0.08 mm的粗泥沙,而来源于上游黄土区<0.05 mm的细泥沙主要沉积在河道滩地,对河道淤积的贡献小于30%。因此,风水复合侵蚀引起的沿黄沙漠和下伏砒砂岩粗泥沙入黄是黄河宁蒙沙漠河段河道淤积的根源,也是该河段“悬河”的治理重点。     

1960-2017年渭河流域极端气温变化及其对区域增暖的响应

基于逐日最高和最低气温,计算1960-2017年渭河流域16项极端气温指数,发现近58 a 渭河流域极端冷指数（冰冻日数、霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数和冷持续指数）呈下降趋势,极端暖指数（夏日日数、热夜日数、暖昼日数、暖夜日数、作物生长期和热持续指数）呈上升趋势,特别是20世纪80年代后上升速率明显加快。流域半干旱区对气候变暖的响应更敏感,主要体现在白天温度增高以及冰冻和霜冻日数减少,而半湿润区主要为夜间增暖。相比1960-2003年,2004-2017年流域平均温度升高1.75℃,暖夜/暖昼日数增加10.99/6.79 d,而霜冻/冷夜日数减少8.71/2.35 d。分析发现地形条件是影响流域极端气温空间差异的重要因素。在流域半干旱区,冷夜和冷昼日数的快速减少,有利于农作物的生长。而在相对湿度较大的半湿润区,随着夏季连续高温天气增多,高温热浪事件的危害更大。     

黄河宁蒙段沉积物地球化学元素组成及分布特征北大核心CSCD

黄河宁蒙段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠,风沙水沙交互强烈,形成典型的沙漠宽谷冲积河道。对黄河河道及周边沙源区沉积物进行了系统的采集、测定、分析工作。结果表明:宁蒙河段沉积物相对富集SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)、Ce、Zr、Hf和Nd,亏损K_(2)O、Na_(2)O、Rb、Zn、Ni和Sr。与周边沙源区对比,黄河宁夏段下河沿上游河道、清水河、腾格里沙漠和河东沙地沉积物均富集Co和Ti,亏损Sr、Ni、Hf和Y,且Hf、Ni、Y、Zn、MgO和CaO含量的变异系数较大。在内蒙古段,来自乌海上游河道、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和十大孔兑的沉积物相对富集Co和Ti,亏损Hf,Ni和Y,其中Cr、Hf、Ni、Y、Zn和MgO的元素含量变异系数较大。黄河宁蒙河段沉积物化学元素空间分布特征具有明显的波动和差异性,主要受到岩性、气候和局地物源输入的影响。     

近10年来可可西里地区主要湖泊冰情时空变化

基于2000-2011年可可西里地区湖泊边界矢量数据、MODIS和Landsat TM/ETM+遥感影像和气象数据等资料,利用RS和GIS技术综合分析该地区主要湖泊冰情变化特征及其影响因素。结果表明：① 可可西里地区湖泊开始结冰和完全结冰出现在每年的10月下旬至11月上旬和11月中旬至12月上旬,湖泊由开始冻结至完全冻结持续时间约半个月;湖冰开始消融和完全消融时间较为分散,主要出现在每年的4月下旬至6月初和5月初至6月上旬,湖泊完全封冻期和封冻期为181 d和196 d。② 2000-2011年间,可可西里地区湖冰物候特征发生了显著变化,湖泊开始冻结和完全冻结时间推迟,湖冰开始消融和完全消融时间提前,湖泊完全封冻期和封冻期持续时间普遍缩短,平均变化速率分别为-2.21 d/a和-1.91 d/a。③ 湖冰物候特征及湖泊冰情演变是区域气候变化和湖泊自身条件共同作用的结果,其中气温、湖泊面积、湖水矿化度和湖泊形态是影响湖冰物候特征的主要因素,而湖泊热储量、地质构造等因素对湖冰演化的作用亦不可忽视。④ 可可西里地区湖泊冻结空间模式与消融过程相反,以湖冰由湖泊一岸扩展到另一岸的湖泊数量居多。     

蒙古高原中部气候变化及影响因素比较研究

利用蒙古国中部6个气象站1940~2004年和中国内蒙古自治区中部6个气象站1951~2004年的温度和降水资料,对两地的气候变化及其影响因素作了对比研究。结果表明:20世纪90年代与60年代相比,中国内蒙古6站平均升温1.35℃,蒙古国6站上升1.13℃,2000~2004年与60年代相比:中国内蒙古6站上升1.89℃,蒙古国则为1.37℃,中国内蒙古6站的升温速率高于蒙古国6站。对温度变化趋势作突变性检验,结果表明:温度发生突变时间是纬度较高地区早于纬度较低的地区,大城市早于中小城镇,城市化对温度变化影响比较明显。相对于温度变化,降水变化没有显著性的突变,但有周期变化,中国内蒙古降水变化有2.8年周期,蒙古国有4年、8年的周期,这可能因为中国内蒙古降水水汽主要来源于太平洋,而蒙古国降水的水汽主要来源于北冰洋。     

开都河流域上下游过去50 a气温降水变化特征分析

利用开都河流域上下游4个气象台站（上游巴音布鲁克,下游焉耆、和静、和硕）1960-2009年的气温、降水资料,采用趋势分析与距平等统计方法,分析了近50 a来开都河流域的主要气象要素变化特征。研究发现：（1）1960-2009年开都河流域上下游年平均气温均呈明显上升趋势,增长强度分别为0.27 ℃/10 a和0.22 ℃/10 a。2000年后气温升高尤其显著,上游和下游的气温分别较50 a平均水平偏高0.97 ℃和0.69 ℃。该流域年最高温没有明显增加,而上下游年最低气温分别上升0.41 ℃/10 a和0.61 ℃/10 a,并与年平均气温有较好的相关性。通过对不同年代际各月气温的分析,发现该地区气温季节性特征在过去50 a发生了明显的变化。主要表现为冬季气温总体上升,夏季气温相对稳定,冬季与夏季温差逐渐减小,季节性呈变弱趋势。上游年代际间气温季节变化较下游更明显;（2）开都河流域降水主要集中在夏季,近50 a上下游降水量均呈增加趋势且上游达显著水平。上下游在降水分布及变化特征上有较大差异,上游年平均降水总量（273 mm）明显高于下游（77 mm）,且上游降水量增加强度（9.13 mm/10 a）高于下游（5.34 mm/10 a）。降水量年代际之间有一定差异,降水波动主要是在夏季,上游降水量的波动性大于下游。     

中全新世仰韶文化扩张的环境背景

黄河流域新石器文化在仰韶时期迅速扩张,由先前的以渭河流域为中心扩张到西至青海东部,东达黄河下游地区,北抵内蒙古长城一线,南至汉水流域的广大地区。全新世大暖期暖湿的气候条件与仰韶文化的迅速扩张关系密切。仰韶时期,黄土高原年均气温较现代高约2℃,年降水高出现代约100 mm,季风强劲,降水增加,400 mm等降水量线较现代向西北内陆推进200 km左右,黍粟作种植的范围扩大,仰韶文化相应扩张。400 mm等降水量线成为仰韶文化扩张的西界,也是全新世大暖期仰韶黍粟作种植区和北方细石器狩猎—采集区分界线。     

2000-2016年青海湖湖冰物候特征变化

湖冰物候特征是气候变化的灵敏指示器。基于2000-2016年青海湖边界矢量数据,结合Terra MODIS和Landsat TM/ETM+遥感影像及气象数据,利用RS和GIS技术综合分析青海湖湖冰物候特征变化及其对气候变化的响应。结果表明：① 青海湖开始冻结、完全冻结、开始消融和完全消融的时间分别为12月中旬、1月上旬、3月中下旬和3月下旬至4月上旬,平均封冻期和平均完全封冻期为88 d和77 d,平均湖冰存在期和平均消融期为108 d和10 d。② 近16年间青海湖湖冰物候特征各时间节点变化呈现较大的差异性。湖泊开始冻结日期相对变化较小,完全冻结日期呈先提前后推迟的波动趋势,开始消融日期呈先推迟后提前的波动趋势,完全消融日期在2012-2016年呈明显提前趋势。青海湖封冻期在2000-2005年和2010-2016年呈缩短趋势,但减少速率慢于青藏高原腹地的湖泊。③ 青海湖冻结和消融的空间模式相同,即湖冰形成较早的区域则消融较早,且前者持续时间（18~31 d）整体上大于后者（7~20 d）,二者相差约10 d。④ 冬半年负积温大小是影响青海湖封冻期的关键要素,但风速和降水对青海湖湖冰的形成和消融亦发挥着重要作用。