黄河流域降雨侵蚀力对全球变化的响应

分析土壤侵蚀力对全球变化的响应,有助于国家和区域未来水土保持宏观战略的决策.本文利用Had-CM3模型,在A2和B2情景下系统研究了未来不同时期（2020年、2050年和2080年）黄河流域降雨侵蚀力的潜在变化.结果表明在全球气候变化条件下,黄河流域的降雨侵蚀力有显著的增加;增加的幅度随着GCM情景和研究时期的不同而不同,从南向北逐渐增大;A2情景下,黄河流域的降雨侵蚀力分别增加11.5%（2020年）、24.8%（2050年）和40.6%（2080年）,B2情景下的相应变化分别为20.9%、12.5%和20.8%;加强中、长期土地利用规划、植被建设和水土保持是应对全球变化的基本方略.     

科尔沁沙地夏秋(6—9月)季不同类型沙丘土壤呼吸对气温变化的响应

 通过测定分析了科尔沁沙地6—9月不同生境（固定、半固定和流动沙丘）土壤呼吸速率的日动态、月际动态及其对气温变化的响应。结果表明：测定期平均土壤呼吸速率在各生境间存在显著差异,其大小为固定沙丘（2.35 μmolCO₂·m^-2·s^-1）＞半固定沙丘（1.67 μmolCO₂·m^-2·s^-1）＞流动沙丘（1.06 μmolCO₂·m^-2·s^-1）;指数模型能够较好地揭示不同生境土壤呼吸对气温变化的响应,但土壤呼吸的月际动态与气温变化不完全同步;各生境土壤在高温环境下的Q10值(土壤呼吸对温度敏感程度)普遍低于低温环境下的Q₁₀值;固定、半固定和流动沙丘基于气温月际变化的Q₁₀值分别为2.34、1.99和1.31,表明不同的植被状况和土壤性质会影响到土壤呼吸对温度变化的敏感程度。     

黄河流域动力系统泥沙时序混沌特征分析——地理系统综合研究的一种尝试

选取黄河头道拐、潼关、花园口和利津断面1952²000年的泥沙含量为时序,在G-P重构相空间的基础上,分别计算了各断面泥沙时序的关联维（D2）、K2熵和Hurst指数。结果表明,各断面的最小饱和镶嵌维（m）、D2和K2熵分别为5、3.24和0.13,说明黄河流域各级系统均具有混沌特征,并且从上游到下游混沌特性逐渐增强。随着混沌特性的增强其平均可预报时间下降,头道拐断面为8年,其余断面为3年。各断面Hurst指数均大于0.68,在可预报时间内,各断面泥沙时序具有持续性下降趋势,并用2001²004年实际数据得到了验证。文章还给出了黄河流域动力系统的一般形式,该系统至少需要8个状态变量,2个控制变量。     

气候变化对海河流域主要作物物候和产量影响简

基于海河流域30 个气象站点1960-2009年的实测资料,分析该流域1960年以来农业气象指标的变化趋势,并利用VIP模型模拟分析大气CO₂浓度增加、温度、降雨和日照时数变化对作物产量的影响。结果显示：冬季温度的显著上升使冬小麦种植北界在50年间向北移动大约70 km;在品种和灌溉条件不变的前提下,小麦产量平均每10年上升0.2%~3.4%,其中CO₂浓度增加、温度、降雨及日照时数变化对其产量的影响分别为11.0%、0.7%、-0.2%和-6.5%;大气CO₂浓度增加的产量正效应大于日照时数减少的负效应。气候变化使夏玉米产量呈下降趋势（0.6%~3.8%/10年）,其中大气CO₂浓度增加、温度、降雨及日照时数变化对其产量的影响分别为0.7%、-3.6%、-1.0%和-6.8%,温度上升和辐射下降是玉米产量下降的主要原因。研究结果可为气候变化影响的评估和适应性对策制定提供科学依据。     

基于分布式水文模型（SWAT）的土地利用和气候变化对洮河流域水文影响特征

土地利用和气候变化是流域水资源发生变化的重要原因。以洮河流域为研究区,通过模型率定得到适宜于洮河流域的分布式水文模型（SWAT）,在综合考虑流域土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,并对不同情景模式下的水文特征进行模拟,得到以下结论：（1）校准后的SWAT模型,R²、R_e和E_ns分别达到0.83、-8%和0.68,说明该模型在洮河流域径流模拟中具有较好的适用性。（2）与1976-1995年相比,气候变化使流域产水量增加1.30 mm,土地利用变化使流域产水量减少0.77 mm。土地利用变化对水文特征的影响小于气候变化,但土地利用变化对流域管理的作用却是不可忽视的。从极端土地利用变化情景可知,与1985年土地利用情景相比,林地、草地和耕地情景中产水量分别变化了18.1%、-7.4%和-10.1%。从气候变化情景可知,当降水量不变,温度分别变化2 ℃、1 ℃、-1 ℃和-2 ℃时,流域产水量的变化量分别为-4.23%、-2.56%、3.08%和6.70%;当温度不变,降水量分别变化20%、10%、-10%和-20%时,流域产水量的变化量分别为56.32%、30.88%、-23.66%和-45.94%。（3）在土地利用和气候变化共同作用下,地表径流增加的区域主要位于下游的广河县、和政县和康乐县以及上游的碌曲县和夏河县等地,地表径流增加地区的面积约占流域总面积的39%。     

气候变化对河北省海河流域径流量的影响

利用河北省境内海河流域51个气象站、68个水文站1956~2000年近50年的气象、径流量数据,分析了气象要素和径流量的变化规律。河北省境内海河流域多年平均地表径流量为67.0×10⁸m³,从20世纪 50 年代至 90 年代地表径流量呈逐渐减小的趋势,50年代为105.3×10⁸m³,90年代为54.7×10⁸m³。地表径流量随降水量的减少而减小,随气温的升高而下降,用回归方法建立的径流量与气象要素之间的模型为对数模型。根据未来气候变化情景对河北省海河流域径流量的预测:2030年为70.0~76.8×10⁸m³,2050年为69.8~76.9×10⁸m³。     

近一千年来贺兰山积雪和气候变化

通过对历史文献中关于贺兰山积雪变化记录的研究,以及其他反映贺兰山气候变化的环境信息的分析,确认贺兰山地区西夏、元明时期为冷凉气候,积雪特征反映的气候变化与中国西部气候变化相一致。通过贺兰山与天山、太白山、点苍山积雪变化的比较,发现其时间变化过程和演化规律具有一致性,进而对12世纪寒冷期永久积雪下限进行推测。根据对一千年来贺兰山年日最低气温≤0℃日数的计算,认为12世纪寒冷期年平均气温较现代约低1.5²℃,推算当时贺兰山永久积雪下限为海拔3400³500m;以17世纪中叶为代表的小冰期年平均气温较现代约低1¹.5℃,推算当时贺兰山永久积雪下限为海拔3500³600m。     

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。     

基于SWAT模型的乌裕尔河流域气候变化的水文响应

乌裕尔河流域是气候变化的敏感区,其径流量是扎龙湿地的重要补给水源,探讨气候变化情景下乌裕尔河流域径流量的变化对区域社会经济发展和扎龙湿地生态环境保护具有重要的现实意义.本文利用SWAT模型对乌裕尔河流域进行径流模拟,并分析未来气候变化情景下河流径流量的变化.结果表明:SWAT模型可以较好地模拟乌裕尔河流域的径流量变化过程,尤其是产流量大的站点,模拟效率较高;气候变化对径流量影响较为显著.未来气候变化情景下,流域径流量随着时间的推移不断减少,而且不同水文站径流量减少幅度不同.     

基于径流还现的洮河流域径流变化特征研究

河川径流还现计算是准确反映区域水资源状况的基础,同时也是水资源规划和决策的重要依据。选取甘肃省洮河流域李家村、红旗2个代表水文站长系列径流资料作为基础数据,在还原计算的础上,对洮河流域径流进行还现计算,同时对径流变化特征进行研究。结果表明:1956-2016年洮河流域李家村、红旗多年平均实测径流量分别为39.52×10^8 m^3、44.66×10^8 m^3,还原后多年平均天然径流量分别为39.69×10^8 m^3、46.11×10^8 m^3,多年平均还原水量分别为0.17×10^8 m^3、1.45×10^8 m^3,2站消耗水量主要用于农业灌溉;2站天然径流突变趋势基本一致,突变点均为1990年;李家村、红旗站径流多年平均天然径流量修正还现后分别为31.76×10^8 m^3、38.77×10^8 m^3,减少径流量分别为7.93×10^8 m^3、7.04×10^8 m^3,分别减少20%、15%;还现后李家村站年径流呈现略微增加趋势,而红旗站年径流量呈现略微减小趋势;径流量呈现20世纪50年代和70年代-21世纪00年代低于多年平均值,21世纪10年代高于平均值和不同丰、平、枯状态的年代际特证。研究结果为流域水资源调查评价提供基础支撑,对促进流域水资源高效利用和优化配置,指导区域水资源综合管理与社会经济发展具有重要作用。     

三江源区径流演变及其对气候变化的响应(英文)

Runoff at the three time scales(non-flooding season,flooding season and annual period) was simulated and tested from 1958 to 2005 at Tangnaihai(Yellow River Source Region:YeSR),Zhimenda(Yangtze River Source Region:YaSR) and Changdu(Lancang River Source Region:LcSR) by hydrological modeling,trend detection and comparative analysis.Also,future runoff variations from 2010 to 2039 at the three outlets were analyzed in A1B and B1 scenarios of CSIRO and NCAR climate model and the impact of climate change was tested.The results showed that the annual and non-flooding season runoff decreased significantly in YeSR,which decreased the water discharge to the midstream and downstream of the Yellow River,and intensified the water shortage in the Yellow River Basin,but the other two regions were not statistically significant in the last 48 years.Compared with the runoff in baseline(1990s),the runoff in YeSR would decrease in the following 30 years(2010-2039),especially in the non-flooding season.Thus the water shortage in the midstream and downstream of the Yellow River Basin would be serious continuously.The runoff in YaSR would increase,especially in the flooding season,thus the flood control situation would be severe.The runoff in LcSR would also be greater than the current runoff,and the annual and flooding season runoff would not change significantly,while the runoff variation in the non-flooding season is uncertain.It would increase significantly in the B1 scenario of CSIRO model but decrease significantly in B1 scenario of NCAR model.Furthermore,the most sensitive region to climate change is YaSR,followed by YeSR and LcSR.     

三江源区径流演变及其对气候变化的响应

利用水循环模型、统计检测、对比分析等手段对三江源区水循环过程进行了分析,模拟和检测了1958-2005 年黄河源区出口唐乃亥站、长江源区直门达站、澜沧江源区昌都站汛期、非汛期和年径流过程的变化趋势。在此基础上,检测CSIRO和NCAR两种气候模式A1B和B1 排放情景下未来2010-2039 年源区出口断面的径流演变趋势,对比分析了气候变化的影响。研究表明过去48 年三江源区出口唐乃亥站年径流和非汛期径流过程呈显著减少趋势,而直门达和昌都站径流过程变化趋势并不显著。这将导致对黄河中下游地区的水资源补给显著减少,加剧黄河流域水资源短缺。气候变化背景下,未来30 年黄河源区径流量与现状相比有所减少,尤其是在非汛期,将持续加剧黄河中下游流域水资源短缺的现象。长江源区径流量将呈增加趋势,而且远远高于现状流量,尤其是在汛期,长江中下游地区防洪形势严峻。而澜沧江源区未来30 年径流量均高于现状流量,但汛期和年径流变化并不显著,而非汛期径流变化存在不确定性,CSIRO模式B1 情景显著减小,而NCAR模式B1 情景显著增加。气候变化对长江源区径流影响最显著,黄河源区其次,而澜沧江源区最小。     

Water Quality Impacts of Climate and Land Use Changes in Southeastern Pennsylvania*

This study investigates potential changes in nitrogen and phosphorus loads under a warmer and wetter climate, urban growth, and combined changes in the Conestoga River Basin and its five subbasins in southeastern Pennsylvania. A GIS‐based hydrochemical model was employed for assessing the sensitivity of the basins to the projected changes in 2030. Under the HadCM2 climate change scenario, mean annual nitrogen and phosphorus loads are expected to increase, with great increases in spring but slight decreases in fall primarily because of changes in monthly precipitation. When climate change and urbanization occur concurrently, mean annual nitrogen loads further increase by 50% in the most urbanizing subbasin. Point source nitrogen control could mitigate negative effects of climate and land use changes, reducing mean annual nitrogen loads to the contemporary baseline level.     

气候变化和人类活动对信江流域径流影响模拟

以1960―1990年为基准期、1991―2005年为影响期,使用HSPF（Hydrological Simulation Program-Fortran）水文模型定量分析了影响期气候变化和人类活动对信江流域径流的影响及其各自的贡献率。结果表明：1）相对于1960―1990年,1991―1995、1996―2000年的年平均径流深分别增加了271.9和246.3 mm,2001―2005年的年平均径流深减少64.1 mm。其中,气候变化对径流的影响分量在65.6%~88.0%之间,人类活动对径流的影响分量在12.0%~34.4%之间。2）人类活动对极值流量有影响。在影响期,年最大7 d平均流量和最大15 d平均流量模拟值大于对应的实测极值流量。3）在气候变化因子中,流域降水量的增加,是引起20世纪90年代信江流域径流显著增大的主要原因,其次是蒸发量的下降;人类活动包括植树造林、城市化以及水利工程修建,是影响流域径流变化的次要原因。     

气候和人类活动对黄河中游区间产流量变化的贡献率

黄河中游产流量在过去几十年发生了明显减小的变化趋势,鉴于迄今有关气候及人类活动对该区产流量减小的影响比重仍存争议,本研究利用累积距平方法分析了研究区近60年来的产流量变化趋势,识别出1971年和1985年两个拐点年份,利用累积量斜率变化率分析方法(SCRCQ)估算了降水量和人类活动在产流量变化中的贡献率。与基准时期1950-1970年(T_A)相比,在不考虑蒸散量影响的情况下,降水量和人类活动对黄河中游区间产流量变化的贡献率在1971-1985年(T_B)分别为25.94%和74.06%,在1986-2009年(T_C)分别为25.13%和74.87%;如果考虑蒸散量的影响,则人类活动的贡献率在T_B和T_C时期分别增大到91.74%和93.41%。显然,人类活动是该区间地表产流量减小的最重要影响因素。人类活动对黄河中游区间产流量变化的主要影响方式是拦蓄滞留,这些拦蓄滞留的水量大多数最终通过蒸散作用而从地表径流循环进入大气循环,即人类活动改变了部分水循环的途径。     

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.     

三江源气候变化及其对径流的驱动分析

以1965-2004 年三江源地区12 个气象台站的降水和气温资料以及长江源区直门达、黄河源区唐乃亥和澜沧江源区昌都水文站的径流资料为基础,分析三江源地区的降水、气温和径流的变化趋势,并采用Mann-Kendall-Sneyers 方法进行趋势显著性检验;采用Makkink 公式计算三江源区12 个气象站点的潜在蒸发,建立三江源区降水和潜在蒸发对径流的驱动模型,并对气候变化(降水和气温的变化) 对径流的驱动进行情景分析。研究表明：1965-2004 年三江源区气温升高,径流减少,并且气温和径流都在1994 年发生突变,但降水的变化趋势不明显。降水和潜在蒸发对径流深的驱动模型表明三江源区降水对径流起正向的驱动作用,潜在蒸发对径流起负向的驱动作用,具体来说,澜沧江源区潜在蒸发对径流的驱动力最大,长江源区次之,黄河源区最小。借助驱动模型对三江源气候变化(降水和气温的变化) 对径流的影响进行情景分析,结果显示,降水和气温对径流的驱动在总体上虽然分别是正、负方向上的驱动,但在具体情景下其各自的驱动作用又呈现出波动的特征。     

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。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。